JP2014098807A - Projection optical system and image display device having the same - Google Patents
Projection optical system and image display device having the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014098807A JP2014098807A JP2012250690A JP2012250690A JP2014098807A JP 2014098807 A JP2014098807 A JP 2014098807A JP 2012250690 A JP2012250690 A JP 2012250690A JP 2012250690 A JP2012250690 A JP 2012250690A JP 2014098807 A JP2014098807 A JP 2014098807A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- reflecting surface
- projection
- projection optical
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
本発明は、投射光学系及び画像表示装置に関し、より詳しくはデジタルマイクロミラーデバイス(以下DMD)等のライトバルブにより生成された画像を投射表示する画像表示装置に関する。 The present invention relates to a projection optical system and an image display device, and more particularly to an image display device that projects and displays an image generated by a light valve such as a digital micromirror device (hereinafter DMD).
DMDや液晶パネルで生成した画像をスクリーン上に投影する画像表示装置が広く用いられている。特に最近では、投射距離を短く、大画面を表示できる画像表示装置として超短投射距離のフロント投射型プロジェクタの需要が高まってきている。小型で超短投射距離を実現する手段となる投射光学系には、曲面ミラーを用いたものが知られている。
例えば、特許文献1では、複数の曲面ミラーのみで投射光学系を構成したものが開示され、特許文献2、3では、屈折光学系と曲面ミラーを組み合わせて投射光学系を構成したものが開示されており、いずれの場合も超短投射距離を実現している。
An image display device that projects an image generated by a DMD or a liquid crystal panel on a screen is widely used. In particular, recently, a demand for a front projection type projector having an ultra-short projection distance is increasing as an image display device capable of displaying a large screen with a short projection distance. As a projection optical system that is a small-sized means for realizing an ultrashort projection distance, a projection optical system using a curved mirror is known.
For example,
上述したような超短投射距離の投射光学系においては、投射光束を投射面に対して斜め方向から投射して結像するものであり、超広角であることも相俟って、画像表示装置のわずかな傾きで、投射画像にいわゆる台形ひずみが生じやすい。正方形であるべき理想画像が台形に歪む現象である台形ひずみを補正するために、従来では画像表示装置全体の姿勢の調整を行わなければならない。しかし、前述したとおり、超短投射距離の光学系では傾きに対するひずみの変化が敏感であるため、調整しづらいという課題がある。また、投射する元の映像信号を歪ませて台形ひずみをキャンセルすることも可能であるが、この場合、投射画像の解像度が大きく劣化する。
投射光学系を構成する凹面ミラーとスクリーンの間に平面ミラーを設置し、ミラーの偏角を可変とすることで、台形ひずみを調整する方法が、特許文献2、3に開示されている。しかし、凹面ミラーとスクリーンの間の光線の角度が急なため、調整のため偏角を変化させると、光線が大きく変化し、必要なミラーの有効径が非常に大きくなり、その結果、画像表示装置の大型化を招いてしまう。
本発明は上述した事情に鑑み、小型で容易に台形ひずみを補正可能な投射光学系を提供することを目的とする。
In the projection optical system having the ultra-short projection distance as described above, the projection light beam is projected from an oblique direction with respect to the projection surface to form an image, and in combination with the super wide angle, the image display device With a slight inclination, so-called trapezoidal distortion tends to occur in the projected image. In order to correct a trapezoidal distortion, which is a phenomenon in which an ideal image that should be a square is distorted into a trapezoid, conventionally, the attitude of the entire image display apparatus must be adjusted. However, as described above, in an optical system with an ultra short projection distance, a change in distortion with respect to tilt is sensitive, and there is a problem that adjustment is difficult. Further, it is possible to cancel the trapezoidal distortion by distorting the original video signal to be projected, but in this case, the resolution of the projected image is greatly deteriorated.
Patent Documents 2 and 3 disclose methods for adjusting trapezoidal distortion by setting a plane mirror between a concave mirror constituting a projection optical system and a screen and making the deflection angle of the mirror variable. However, since the angle of the light beam between the concave mirror and the screen is steep, changing the declination angle for adjustment changes the light beam significantly, and the effective diameter of the required mirror becomes very large, resulting in image display. This will increase the size of the device.
In view of the circumstances described above, an object of the present invention is to provide a projection optical system that is small and can easily correct trapezoidal distortion.
上記目的を達成するため、本発明に係る投射光学系は、光変調素子から光を被投射面に投射する投射光学系であって、縮小側から第1の光学系と第1の反射面と第2の光学系を備え、第1の光学系は屈折力を有し、第1の光学系からの光は第1の反射面で反射されて第2の光学系に導光され、第1の反射面または第2の光学系は回転可能であり、その回転軸は第1の光学系の光軸と第1の反射面が交わる点を通ることを特徴としている。 To achieve the above object, a projection optical system according to the present invention is a projection optical system that projects light onto a projection surface from a light modulation element, and includes a first optical system and a first reflection surface from the reduction side. A second optical system, the first optical system has refractive power, light from the first optical system is reflected by the first reflecting surface and guided to the second optical system; The reflecting surface or the second optical system can be rotated, and the rotation axis passes through the point where the optical axis of the first optical system and the first reflecting surface intersect.
本発明によれば、小型で容易に台形ひずみを補正可能な投射光学系を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a projection optical system that is small and can easily correct trapezoidal distortion.
以下、本発明に係る投射光学系と画像表示装置の実施形態と実施例について図面を用いて説明する。実施形態と実施例において、同一機能を有する部材には、同一の符号を付し、重複説明は省略する。 Hereinafter, embodiments and examples of a projection optical system and an image display device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments and examples, members having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
実施形態に係る投射光学系30の特徴は、図1に示すように以下の構成を備えている。画像を形成する光変調素子となる画像形成部11と、画像形成部11で形成された画像を被投射面となるスクリーン40のスクリーン面40a上に拡大して投影し、縮小側から第1の光学系31と第1の反射面14aと第2の光学系32を有している。第1の光学系31は屈折力を有し、第1の光学系の各光学素子1a〜1pは光軸Pを共有しており、第1の光学系31からの光を第1の反射面14aで光路を折り曲げて第2の光学系32に導光する。そして第1の反射面14aまたは第2の光学系32が、光軸Pに略垂直な軸を回転軸35として回転可能とされている。この回転軸35と画像形成部11(光変調素子)の長手方向は、略平行である。また、回転軸35は、光軸Pと第1の反射面14aが交わる点(以下「回転中心点」と称する)15を通るように構成されている。本形態では、第1の反射面14aと第2の光学系32が、回転中心点15を中心に回転可能に構成されている。このような投射光学系30は、画像表示装置100の装置本体101内に搭載されている。
The features of the projection
このような構成とすると、第1の反射面14aと第2の光学系32が、回転中心点15を中心に回転可能に構成されているので、画像表示装置全体を傾斜させる必要や投射する元の映像信号を歪ませる必要がない。さらに、回転による反射面での光線入射位置の変化を抑制できるため、必要な反射面の大きさを小さくでき、小型、高性能で、設置が容易であり、円滑に台形ひずみを補正することができる。
With such a configuration, since the first reflecting
また、第1の光学系による中間像位置付近に第1の反射面14aを配置することにより、第1の反射面14aを小型化することができる。第1の反射面14aで光路を折り曲げるレイアウトをとることにより、装置全体の小型化につながり、また、部品点数も少なくなるため、製造上有利となる。本形態の第1の反射面14aの配置位置は、絞りの前後や、中間像前後が必要な反射面の大きさを小さく出来るため好ましい。第1の反射面14aの配置位置はこの位置に限定されるものではない。第1の反射面14aと第2の光学系32を独立に移動することにより達成することも考えられる。
Further, the first reflecting
投射光学系30において、更に好ましい構成としては、第1の反射面14aと第2の光学系32が独立に回転するのが好ましい。図1を例に説明すると、第1の反射面14aと第2の光学系32を一体で回転中心点15(回転軸35)を中心に動かすことにより、図3に示すようにスクリーン40上の投射画像の台形ひずみを補正することが可能である。しかし、第1の反射面14aと第2の光学系32とを独立に回転することにより、より高精度に台形ひずみを補正することが可能となる。より好ましくは、図2に示すように第1の反射面14aの回転角をθとした時に、第2の光学系32の回転角は2θとするのがよい。このような条件を満たすことにより、より高精度に台形ひずみを補正することが可能となる。
In the projection
第1の反射面14aの回転角θは、装置本体101の傾き量に応じて回転することが望ましい。また、傾き量に関して、例えば図4に示すように、スクリーン40に垂直な面(例えば台座などの設置面50)を基準面としたときに、基準面からの装置本体101の傾き量をφとすると、第1の反射面14aの回転角は式(1)φ=2θを満たすことが望ましい。これにより、装置本体101の傾きにより生ずる台形ひずみを、解像度を劣化させることなく、補正することが出来る。
The rotation angle θ of the first reflecting
調整に関しては手動で行うことも可能であるが、例えば図6に示すように、装置本体101の傾き量φを検知する傾き量検知手段110とサーボモーター等の回転駆動手段111と制御部112を装置本体101に設け、回転駆動手段111に回転軸35を連結する。傾き量検知手段110と回転駆動手段111は、信号線を介して制御部112に電気的に接続する。そして、傾き量検知手段で検知された傾き量に応じて回転駆動手段111の回転角や回転時間を制御部112で制御して、第1の反射面14aの回転角θ、第2の光学系32の回転角2θを制御し、自動で台形ひずみを調整させることも可能である。傾き検知手段としては、例えばMEMS(通称メムス)を用いた加速度センサーや、スクリーンの画像をカメラで撮影し、台形ひずみの形から傾きを演算することも出来るが、これに限るものではない。
Although the adjustment can be performed manually, for example, as shown in FIG. 6, an inclination amount detection means 110 for detecting the inclination amount φ of the apparatus
スクリーン40の縦方向、横方向の台形ひずみは、次のようにすることで補正することが可能となる。すなわち、スクリーン法線と光軸Pを含む面と垂直方向、光軸Pに垂直でスクリーン法線と光軸Pを含む面内方向を回転中心点15の軸線方向として第1の反射面14a、第2の光学系32を回転させることにより補正することが可能となる。つまり、装置本体101のスクリーン40に対する傾きの方向と同一面内方向に回転させればよい。更に好ましくは、回転中心点15が光軸Pとスクリーン法線を含む面と垂直方向であることが望ましい。
The trapezoidal distortion in the vertical and horizontal directions of the
従来、図5に示すように設置面50が水平で、スクリーン縦方向の台形ひずみを装置本体101の設置姿勢で調整するには、本体下部に進退可能に設置した図示しない脚部の長さを調整する。あるいは、画像表示装置100の設置面50の傾きを補正する必要があり、簡単ではない。
Conventionally, as shown in FIG. 5, in order to adjust the trapezoidal distortion in the vertical direction of the screen with the installation posture of the apparatus
本形態において、第2の光学系32の最も拡大側に第2の反射面17aを有し、第2の反射面17aは凹面反射面としている。そして画像形成部11で形成された画像と共役な中間像を第1の光学系31よりも拡大側に形成し、凹面反射面(第2の反射面17a)で拡大投影する。このように第2の光学系32の最も拡大側に位置する第2の反射面17aに凹面反射面を用いることにより、投射距離を非常に短くできる。投射距離が短くなると、投射角度が通常の画像表示装置と比べて急になるため、わずかな姿勢誤差で台形ひずみが発生してしまうため、これを補正する調整機構が必要となる。このため、本形態では第1の反射面14aと第2の光学系32が、回転中心点15を中心に回転可能に構成している。
In this embodiment, the second reflecting
第2の反射面17aを構成する凹面反射面は、非球面又は自由曲面であることが望ましい。これは、凹面反射面を非球面、又は自由曲面とすることで、中間像に生じる像面湾曲、歪曲収差等を補正することができ、屈折光学系の負担が減るため、小型化、生産性の向上につながるためである。
The concave reflecting surface that constitutes the second reflecting
投射光学系30はズーム機構(ズームレンズ)22を有していることが望ましい.これは画面サイズの調整に関して、装置本体101を動かさずに調整することができ、設置の容易性をより高める。このような構成の投射光学系30を備えることで、小型、高性能であり、設置が容易であり、円滑に台形ひずみを補正可能な投射型の画像表示装置100を実現できる。
The projection
次に投射光学系と画像表示装置をより詳細に説明した複数の実施例について図1〜図10を用いて説明する。
各実施例において、画像形成部11は、例えば「DMD」、「透過型液晶パネル」、「反射型液晶パネル」等のライトバルブであり、符号11で示している部分は、投射すべき画像を形成する部分である。画像形成部11がDMD等のように自ら発光する機能を持たない場合には、画像形成部11に形成された画像情報が装置本体101内に配置された照明光学系12からの照明光により照明される。照明光学系12としては、画像形成部11を効率よく照明する機能を有するものが好ましく、また、照明をより均一にするため、例えばロッドインテグレータやフライアイインテグレータを用いることができる。また照明の光源としては、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、LEDなどの白色光源を用いることができ、また単色発光LED、LDなどの単色光源も用いることができる。
Next, a plurality of embodiments describing the projection optical system and the image display device in more detail will be described with reference to FIGS.
In each embodiment, the image forming unit 11 is a light valve such as “DMD”, “transmission type liquid crystal panel”, “reflection type liquid crystal panel”, and the portion indicated by reference numeral 11 is an image to be projected. This is the part to be formed. When the image forming unit 11 does not have a function of emitting light as in the case of DMD or the like, the image information formed in the image forming unit 11 is illuminated by illumination light from the illumination
各実施例においては、画像形成部11としてDMDを想定している。また、各実施例では自ら発光する機能を持たない画像形成部を前提としているが、生成させた画像を発光させる機能を有する自己発光方式のものを利用することもできる。画像形成部11の近傍に配設される平行平板13は、画像形成部のカバーガラス(シールガラス)を想定している。
In each embodiment, a DMD is assumed as the image forming unit 11. Each embodiment is premised on an image forming unit that does not have a function of emitting light by itself, but a self-light emitting type having a function of emitting a generated image can also be used. The parallel
各実施例における記号の意味は以下の通りである。
f:全系の焦点距離
NA:開口効率
ω:半画角(deg)
R:曲率半径(非球面にあっては近軸曲率半径)
D:面間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
K:非球面の円錐定数
Ai:i次の非球面定数
非球面形状は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率):C、光軸からの高さ:H、円錐定数:K、上記各次数の非球面係数を用い、Xを光軸方向における非球面量として、周知の数1で表されるものであり、近軸曲率半径と円錐定数、非球面係数を与えて形状を特定する。
The meanings of symbols in each embodiment are as follows.
f: Focal length of entire system NA: Aperture efficiency ω: Half angle of view (deg)
R: radius of curvature (for aspheric surfaces, the paraxial radius of curvature)
D: Surface spacing Nd: Refractive index νd: Abbe number K: Aspherical conic constant Ai: i-th order aspherical constant The aspherical shape is the reciprocal of the paraxial radius of curvature (paraxial curvature): C, from the optical axis Height: H, conic constant: K, using the aspherical coefficients of the above orders, where X is the aspherical amount in the optical axis direction, and is expressed by the well-known
符号201は第1レンズ群、符号202は第2レンズ群、符号203は第3レンズ群、符号206は開口絞り、符号204は第4レンズ群、符号205は第5レンズ群を表す。
図1は実施例1にかかる画像表示装置100の構成を示す断面図と、レンズ群のフォーカシング、ズーミングの差異の軌跡を示す図である。この画像表示装置100は、画像形成部11(DMD)で形成された画像情報により2次元的に強度変調された光束が物体光としての投射光束となる。
画像表示装置100は、投射光学系30を備えている。この投射光学系30は画像形成部11と、画像形成部11で形成された画像をスクリーン上に拡大して投影し、縮小側から屈折力を有する第1の光学系31と、第1の反射面14aと第2の光学系32を有している。第1の光学系31を構成する各光学素子1a〜1pは光軸Pを共有しており、第1の反射面14aで光路を折り曲げている。
すなわち、画像形成部11からの投射光束は、第1の光学系31を通り、第1の反射面14aにより光路を折り曲げられ、第2の光学系32を通って結像光束とされる。つまり、画像形成部11に形成された画像情報が投射光学系30により投射画像として、図5に示すスクリーン40に表示されることになる。光路を折り曲げる角度を本実施例では垂直方向としているが、画像表示装置全体のレイアウト等より、小型化のために他の角度としてもよい。第1の光学系31は正の屈折力を持ち、画像形成部11に形成された画像情報に共役な中間像を第1の光学系よりもスクリーン側に、より具体的には第1の光学系31を構成する光学素子1pと第2の光学系32の間に空間像として形成する。中間像は平面像として結像する必要はなく、この実施例においても、他の実施例においても曲面像として結像している。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the
The
That is, the projected light beam from the image forming unit 11 passes through the first optical system 31, the optical path is bent by the first reflecting
本実施例では、この位置に光路折り曲げ用の第1の反射面14aを備えた平板状の第1の反射ミラー14を配置することにより、ミラーを小さくできる。本実施例では平板状の第1の反射ミラー14を用いているが、これに限るものではない。また、配置位置としては、投射画像を得るために機能する投射光学系30の最大有効径内が望ましい。また、光路を折り曲げることにより、画像表示装置100全体の小型化をすることができる。
In the present embodiment, the mirror can be made smaller by disposing the flat plate-like
最もスクリーン側に配置した第2の光学系32は、光学素子となる非球面凹面ミラー17で構成されていて、中間像を非球面凹面ミラー17で拡大投影し、スクリーン40(図4、図5参照)に映写する。中間像は像面湾曲、歪曲を持っているが、凹面ミラーに非球面や自由曲面を用いることにより、これを補正することができる。そのため、レンズ系への収差補正の負担が減ることにより、設計の自由度が増し、小型化等に有利となる。
The second
図5に示すように、スクリーン40と画像表示装置100の設置面50が垂直であれば、スクリーン上に台形ひずみのない投射画像を投射でき、投射光学系はこのように設計される。つまり、投射面であるスクリーン面40aと画像表示装置100との位置関係が正しい場合にはスクリーン上に台形ひずみのない投射画像を投射できる。しかし、図4に示すように、スクリーン40の位置は図5と同じ位置であり、スクリーン40に対して画像表示装置100の設置面50が時計回りにφ傾いた場合を想定する。この場合、図3に示すように、スクリーン面40aには本来台形ひずみのない理想画像として投影されるはずのものが、投影画像として示すように、スクリーン40の下側が長く、上側が短い台形ひずみを生じる。
As shown in FIG. 5, if the
このような場合、従来は、画像表示装置自体の姿勢を調整することにより、投射画像の形状を補正していた。しかし、本実施例では、図2に示すように第2の光学系32(非球面凹面ミラー17)を支持する筐体16と第1の反射ミラー14を、光軸Pと第1の反射面14aが交わる回転中心点15を中心として図面に平行な面内で独立に回転調整する。このため、投射画像の形状補正が可能となる。筐体16と第1の反射ミラー14の回転量に関しては、画像表示装置100の傾きを前述したように時計回りにφとした場合は次のようにする。すなわち、第2の光学系32(非球面凹面ミラー17)を支持する筐体16を半時計回りにφ、第1の反射ミラー14を半時計回りにφ/2だけ同時に回転させればよい。
In such a case, conventionally, the shape of the projected image has been corrected by adjusting the posture of the image display device itself. However, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the
本実施例では、スクリーン縦方向のひずみに対して例示しているが、スクリーン横方向に関しても同様である。ただし前述したように、横方向の調整は比較的簡単であり、縦横両方を補正する機能を持たせようとすると画像表示装置100が複雑化してしまうため、縦方向のみとしたほうがよい。その場合の画像表示装置100の構成としては、例えば第1の光学系31と非球面凹面ミラー17、第1の反射ミラー14をそれぞれ別の支持体で支持し、非球面凹面ミラー17、第1の反射ミラー14をそれぞれ同一の軸に連結し、該軸を回転軸とする。回転軸は筐体16もしくは第1の光学系31の支持体から伸ばした支柱により支持される構成が考えられるがこれに限るものではない。
In this embodiment, the screen is illustrated with respect to the distortion in the vertical direction of the screen, but the same applies to the horizontal direction of the screen. However, as described above, the adjustment in the horizontal direction is relatively simple, and if the function of correcting both the vertical and horizontal directions is provided, the
上記光学系全体と、画像形成に必要な部分、すなわち、図示されない画像処理部や電源部、冷却用のファンなどが、上記投射光学系30とともに図1に示す装置本体101に収納されて画像表示装置100を構成している。
The entire optical system and parts necessary for image formation, that is, an image processing unit, a power supply unit, a cooling fan (not shown) and the like are housed in the apparatus
投射光学系30の具体的な構成を以下に示す。
投射光学系30は、図1に示すように、画像形成部11側からスクリーン側に向かって順に次の構成を有している。正の屈折力を有する第1レンズ群201、正の屈折力を有する第2レンズ群202、負の屈折力を有する第3レンズ群203、正の屈折力を有する第4レンズ群204、負の屈折力を有する第5レンズ群205。光路を90度折り曲げる第1の反射ミラー14、第5レンズ群205の最もスクリーン側に非球面凹面ミラー17。投射光学系30は、第1レンズ群21と第2レンズ群22の間に開口絞り206を有し、拡大から縮小のズーミングに際し、第2レンズ群202のみ光軸Pに沿ってスクリーン側に移動する。また、投射距離の変動に対するフォーカシングは近距離側から遠距離側へのフォーカシングに際し、第3レンズ群203と第4レンズ群204が光軸Pに沿って縮小側に移動する。
A specific configuration of the projection
As shown in FIG. 1, the projection
第1レンズ群201は、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ1aとスクリーン側に強い凸面を向けた両凸レンズ1b、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ1cと画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ1dの接合レンズからなる。第1レンズ群201は、負メニスカスレンズ1a、両凸レンズ1b、正メニスカスレンズ1c、負メニスカスレンズ1dが、画像形成部11側から、この順に配置されている、
第2レンズ群202は、複数の接合レンズから構成されている。第1の接合レンズは、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ1eとスクリーン側に強い凸面を向けた両凸レンズ1fとスクリーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズ1gの接合レンズである。第2の接合レンズは、画像形成部側により強い凸面を向けた両凸レンズ1hとスクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズ1iの接合レンズである。
第3レンズ群203は、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ1jと、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ1kと、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ1lと、スクリーン側に強い凹面を向けた両凹レンズ1mからなる。
第4レンズ群204は、スクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズ1nからなる。
第5レンズ群205は、スクリーン側に凸面を向け、両面が非球面である負メニスカスレンズ1o、1pの2枚からなる。表1から表4に各レンズ群の構成を示す。
The
The
The
The
The
図7は実施例2である画像表示装置100Aの構成を示す断面図と、レンズ群のフォーカシング、ズーミングの差異の軌跡を示す図である。基本的な構成は実施例1と同様であるが、光路折り曲げ用の第1の反射面24aを有する第1の反射ミラー24の位置が、実施例1と異なっている。
具体的には、画像表示装置100Aは、画像形成部11からスクリーンに向かって第1の光学系31Aを構成する光学素子2a〜2d、開口絞り206、第1の反射面24a、第2の光学系32Aを構成する光学素子2e〜2qを備えた投射光学系30Aを備えている。第1の反射ミラー24を開口絞り206の直後に配置することにより、第1の反射ミラー24の小型化に有利となる。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
Specifically, the
画像表示装置100Aは、画像形成部11で形成された画像を、光学素子2a〜2pで結像し、中間像を光学素子である非球面レンズ2pと凹面非球面ミラー18の間に形成する。そして、凹面非球面ミラー18で拡大投影することにより図8に示すスクリーン40にひずみのない像を投影する。
図8、図9に示すように、第1の反射面24aと第2の光学系(2e〜2pと非球面凹面ミラー18)は、筐体16に支持されている。画像表示装置100Aの設置面50に対する傾きφに対応して、筐体16が次のように回転する。すなわち、第1の光学系31Aの光学素子2a〜2dが共有している光軸Pと第1の反射面24aが交わる回転中心点25を中心として、図面に平行な面内で独立に回転する。これにより、図3に示した台形ひずみを補正することが可能となる。本実施例では、回転中心点25を通るように光軸Pに略垂直な軸として回転軸35が構成されている。
The
As shown in FIGS. 8 and 9, the first reflecting
投射光学系30Aの具体的な構成を以下に示す。
投射光学系30Aは、画像形成部側からスクリーン側に向かって順に、次の構成を有している。正の屈折力を有する第1レンズ群201、光路を90度折り曲げる第1の反射ミラー、正の屈折力を有する第2レンズ群202、負の屈折力を有する第3レンズ群203、正の屈折力を有する第4レンズ群204、負の屈折力を有する第5レンズ群205、非球面凹面ミラー18。投射光学系30Aは、第1レンズ群201と第1の反射ミラーの間に開口絞り206を有し、拡大から縮小のズーミングに際し、第2レンズ群202のみ光軸Pに沿ってスクリーン側に移動する。投射距離の変動に対するフォーカシングは近距離側から遠距離側へのフォーカシングに際し、第3レンズ群203と第4レンズ群204が光軸に沿って縮小側に移動する。
A specific configuration of the projection
The projection
第1レンズ群201は、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ2aとスクリーン側に強い凸面を向けた両凸レンズ2b、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ2cと画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ2dの接合レンズからなる。第1レンズ群201は、負メニスカスレンズ2a、両凸レンズ2b、正メニスカスレンズ2c、負メニスカスレンズ2dが、画像形成部11側から、この順に配置されている、
第2レンズ群202は、複数の接合レンズから構成されている。第1の接合レンズは、
画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ2eとスクリーン側に強い凸面を向けた両凸レンズ2fとスクリーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズ2gの接合レンズである。第2の接合レンズは、スクリーン側により強い凸面を向けた両凸レンズ2hとスクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズ2iの接合レンズである。
第3レンズ群203は、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ2jと、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ2kと、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ2lと、画像形成部側に強い凹面を向けた両凹レンズ2mからなる。
第4レンズ群204は、スクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズ2nからなる。
第5レンズ群205はスクリーン側に凸面を向け、両面が非球面である負メニスカスレンズ2oと、画像形成部側に凸面を向け、両面が非球面である負メニスカスレンズ2pからなる。表5から表8に各レンズ群の構成を示す。
The
The
This is a cemented lens of a
The
The
The
図10は本発明の実施例3にかかる画像表示装置100Bの構成を示す断面図と、レンズ群のフォーカシング、ズーミングの差異の軌跡を示す図である。実施例3は、第1の反射面24と第2の光学系32A(光学素子2e〜2pと第2の反射部材を構成する非球面凹面ミラー18)とが一体に回転中心点25(回転軸35)を中心に回転するように構成されている点以外は、実施例2と同じ構成である。
本実施例では、第1の反射面24aと第2の光学系32Aが同一の支持体26によって支えられていて、第1の光学系31Aを構成する光学素子2a〜2dの光軸Pと第1の反射面24aとの交点を回転中心点25(回転軸35)として回転する。この場合、第1の反射面24aと第2の光学系32Aとが独立に回転する場合と比べて補正量は小さくなるが、第1の反射面24aと第2の光学系32Aが独立した実施例2に示す筐体16を有する場合に比べて装置構成が簡素となるので好ましい。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an
In the present embodiment, the first reflecting
10、10A、10B 画像表示装置
11 光変調素子(画像形成部)
14a、24a 第1の反射面
15,25 光軸と第1の反射面が交わる点
17a、18a 第2の反射面(凹面反射面)
31、31A 第1の光学系
32、32A 第2の光学系
30、30A 投射光学系
35 回転軸
40a 被投射面
P 光軸
φ 画像表示装置本体の傾き量
DESCRIPTION OF
14a, 24a First
31, 31A First
Claims (12)
縮小側から第1の光学系と第1の反射面と第2の光学系を備え、
前記第1の光学系は屈折力を有し、前記第1の光学系からの光は前記第1の反射面で反射されて前記第2の光学系に導光され、
前記第1の反射面または第2の光学系は回転可能であり、その回転軸は前記第1の光学系の光軸と第1の反射面が交わる点を通ることを特徴とする投射光学系。 A projection optical system that projects light from a light modulation element onto a projection surface,
Comprising a first optical system, a first reflecting surface and a second optical system from the reduction side;
The first optical system has a refractive power, and light from the first optical system is reflected by the first reflecting surface and guided to the second optical system,
The first reflecting surface or the second optical system is rotatable, and a rotation axis thereof passes through a point where the optical axis of the first optical system and the first reflecting surface intersect with each other. .
φ=2θ・・・(1) The projection optical system according to claim 6, wherein the following expression is satisfied when an inclination amount of the image display device body is φ:
φ = 2θ (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012250690A JP6064535B2 (en) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Projection optical system and image display apparatus including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012250690A JP6064535B2 (en) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Projection optical system and image display apparatus including the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014098807A true JP2014098807A (en) | 2014-05-29 |
JP6064535B2 JP6064535B2 (en) | 2017-01-25 |
Family
ID=50940858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012250690A Active JP6064535B2 (en) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Projection optical system and image display apparatus including the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6064535B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2016121033A1 (en) * | 2015-01-28 | 2017-07-20 | 日立マクセル株式会社 | Flare cut member, lens device, and optical device |
WO2017170001A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image projection device |
KR20180121099A (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-07 | 에스케이텔레콤 주식회사 | Apparatus for projecting image with ultra-short throw |
WO2020045167A1 (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 富士フイルム株式会社 | Projection-type display device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109870791B (en) * | 2018-12-03 | 2021-08-03 | 北京耐德佳显示技术有限公司 | Short focus image projection device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004279988A (en) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Canon Inc | Projection optical system |
JP2005121722A (en) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Canon Inc | Projection optical system and projection display device using the same |
JP2007155975A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Rear projection apparatus |
JP2010085973A (en) * | 2008-09-02 | 2010-04-15 | Ricoh Co Ltd | Variable magnification optical system and projector |
JP2010122574A (en) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Sony Corp | Projection type image display device and projection optical system |
JP2011242606A (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Ricoh Co Ltd | Projection optical system and image projection device |
-
2012
- 2012-11-14 JP JP2012250690A patent/JP6064535B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004279988A (en) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Canon Inc | Projection optical system |
JP2005121722A (en) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Canon Inc | Projection optical system and projection display device using the same |
JP2007155975A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Rear projection apparatus |
JP2010085973A (en) * | 2008-09-02 | 2010-04-15 | Ricoh Co Ltd | Variable magnification optical system and projector |
JP2010122574A (en) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Sony Corp | Projection type image display device and projection optical system |
JP2011242606A (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Ricoh Co Ltd | Projection optical system and image projection device |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2016121033A1 (en) * | 2015-01-28 | 2017-07-20 | 日立マクセル株式会社 | Flare cut member, lens device, and optical device |
WO2017170001A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image projection device |
KR20180121099A (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-07 | 에스케이텔레콤 주식회사 | Apparatus for projecting image with ultra-short throw |
KR102070954B1 (en) * | 2017-04-28 | 2020-01-29 | 에스케이텔레콤 주식회사 | Apparatus for projecting image with ultra-short throw |
WO2020045167A1 (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 富士フイルム株式会社 | Projection-type display device |
JPWO2020045167A1 (en) * | 2018-08-31 | 2021-10-21 | 富士フイルム株式会社 | Projection type display device |
US11378873B2 (en) | 2018-08-31 | 2022-07-05 | Fujifilm Corporation | Projection display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6064535B2 (en) | 2017-01-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6448735B2 (en) | Projection optical system | |
US10310238B2 (en) | Magnification optical system | |
US20200004129A1 (en) | Focus adjustment system for an image display device | |
JP5545394B2 (en) | Image display device | |
JP2006292900A (en) | Projection optical unit and projection type image display apparatus using the same | |
JP5049464B2 (en) | Reflective optical system and projection display device using the same | |
JP6064535B2 (en) | Projection optical system and image display apparatus including the same | |
JP2011033738A (en) | Projection optical system and projection type display using the same | |
WO2019065259A1 (en) | Image projection device | |
JP5706746B2 (en) | Projection optical unit and projection display apparatus using the same | |
JP2016004227A (en) | Image display device | |
WO2020228755A1 (en) | Laser projection apparatus | |
CN113219771A (en) | Projection optical system and projector | |
JP6409839B2 (en) | Projection optical system manufacturing method and image display device manufacturing method | |
JP2015132723A (en) | Projection optical system and image display apparatus | |
JP6341367B2 (en) | Projection device and projection system | |
JP2020074015A (en) | Method for manufacturing projection optical system and method for manufacturing image display device | |
JP2015143861A (en) | Projection optical system and image display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151016 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160830 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161031 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161205 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6064535 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |