CN105190395B - 投影型影像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实现了进一步的投影距离的缩短和投影光学***的小型化的投影型影像显示装置。该投影型影像显示装置包括具有多片透镜的透镜组、自由曲面透镜和使来自自由曲面透镜的光投影到屏幕上的自由曲面反射镜，上述透镜组包括小曲率半径的面朝向影像显示元件一侧的双凸形状的第一透镜，非球面形状的第二透镜，双凸形状的第三透镜，双凹形状的第四透镜，双凸形状的第五透镜，小曲率半径的面朝向放大侧的双凸形状的第六透镜，凸面朝向缩小侧的弯月形状的第七透镜，双凹形状的第八透镜，小曲率半径的面朝向放大侧的双凸形状的第九透镜，和凸面朝向放大侧的弯月形状的第十透镜，第三至第五透镜构成三合透镜，自由曲面透镜呈凸面朝向放大侧的弯月透镜形状。

Description

投影型影像显示装置
技术领域
本发明涉及投影型影像显示装置。
背景技术
在现有技术中，已知使用了作为自由曲面光学元件的2片自由曲面透镜和1片自由曲面反射镜的投影光学***(参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-253024号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1中，确保了较大的后焦距(以下称为BFL)来配置色合成棱镜(滤波器类，厚度25.642mm)，并以同轴透镜组的透镜长度(从透镜1入射面到透镜14出射面的距离)91.1mm、从影像显示元件到自由曲面反射镜的距离200.6mm、从自由曲面反射镜到像面的距离500mm的参数，实现了80英寸的投影像(长边1701mm)(投影比＝500/1707＝0.3)。不过，投影距离的缩短和投影光学***的小型化还存在进一步的需求。
因此，本发明的目的在于提供一种实现进一步的投影距离的缩短(广角化)和投影光学***的小型化的投影型影像显示装置。
解决问题的技术手段
上述问题可通过权利要求中记载的技术方案解决。
发明效果
根据本发明，能够提供一种实现了进一步的投影距离的缩短(广角化)和投影光学***的小型化的投影型影像显示装置。
附图说明
图1是实施例1的投影光学***的结构图。
图2是实施例1的投影光学***的光路图。
图3是实施例1的透镜数据。
图4是实施例1的自由曲面系数。
图5是实施例1的非球面系数。
图6是实施例1的奇次多项式非球面系数。
图7是透镜1的形状的说明图。
图8是法兰后截距(flange back，flange focal length)调整的说明图。
图9是最小倾斜光束和最大倾斜光束的说明图。
图10是实施例1的各透镜的焦距。
图11是实施例1的畸变像差图。
图12是实施例1的横向像差图。
图13是实施例1的光斑图。
图14是实施例2的投影光学***的结构图。
图15是实施例2的投影光学***的光路图。
图16是实施例2的透镜数据。
图17是实施例2的自由曲面系数。
图18是实施例2的非球面的系数。
图19是实施例2的奇次多项式非球面系数。
图20是实施例2的各透镜的焦距。
图21是实施例2的畸变像差图。
图22是实施例2的横向像差图。
图23是实施例2的光斑图。
图24是通过逆焦(Retrofocus)来确保BFL的说明图。
图25是广角化的光学设计的光路图。
具体实施方式
为了易于理解地说明本发明，首先说明本发明的技术问题。图24是通过逆焦来确保BFL的说明图。图24的投影光学***从影像显示元件5一侧起包括具有正光焦度的透镜L101和具有负光焦度的透镜L102。设光线从透镜L102一侧入射，透镜L102的负光焦度使光线发散，透镜L101的正光焦度使光线会聚。由于光线在透镜L102的作用下发散，相应地确保了焦距f的约2倍的BFL。
此处，为了整理广角化的问题点，用图24的逆焦型实施广角化的光学设计。图25是采用与图24同样的结构实现BFL＝20.0mm的光学设计的光路图。视角设定成半视角为30度，透镜L101和透镜L102为非球面形状。
图25(A)中，以透镜L101的焦距f101＝16.3mm、透镜L102的焦距f102＝-34.1mm和透镜长度＝43.6mm的参数，实现了投影光学***的焦距f＝10.0mm(BFL＝2f)。图25(B)中，以透镜L101的焦距f101＝18.3mm、透镜L102的焦距f102＝-28.5mm和透镜长度＝98.9mm的参数，实现了投影光学***的焦距f＝5.0mm(BFL＝4f)。
像这样，如果仅为了广角化，使投影光学***大型化就能够实现目标。但是，在使专利文献1的投影光学***(投影距离500mm且投影像80英寸)进一步广角化的情况下，投影距离变得更短，投影像与投影型影像显示装置之间发生干涉(干扰)的可能性增大。例如，作为投影型影像显示装置的使用方式，在要显示40英寸的投影像的情况下，投影距离为约250mm(＝500×40/80)，投影像与投影型影像显示装置会发生干涉，无法进一步广角化。
此外，用于实现投影光学***的广角化的光线的发散，不仅能够通过扩大透镜L101与透镜L102的间隔(大型化)来实现，也能够通过增大透镜L101和透镜L102的光焦度来实现。但是，若增大透镜L101和透镜L102的光焦度，则像差变大，导致光学性能劣化。于是，通常将透镜分割(增加透镜片数)。但是，这种情况下，由于凸透镜彼此的光轴上的距离的制约、凸透镜的边缘厚度的制约、凹透镜的中心厚度的制约、凹透镜的边缘部的干涉的制约，透镜长度也会变长。进而，于透镜片数增加，制造成本也增大。
实施例1
接着说明实施例1。图1是投影光学***1的结构图。投影光学***1中，在光的行进方向上依次配置影像显示元件5、等效滤波器6、具有折射作用的包括多个透镜的同轴***的透镜组2、自由曲面透镜组3、自由曲面反射镜4。等效滤波器6表示包括影像显示元件5的防尘玻璃、偏振片、色合成用棱镜等的整体。
此处，关于自由曲面透镜的光焦度，将接近透镜组2的光轴一侧的主光线通过该自由曲面透镜的通过距离比远离光轴一侧的主光线的通过距离大的情况定义为正光焦度，相反，将接近透镜组2的光轴一侧的主光线通过该自由曲面透镜的通过距离比远离光轴一侧的主光线的通过距离小的情况定义为负光焦度。此外，在与透镜光轴相同的光线的情况下，通过距离与透镜的中心厚度相等。
从影像显示元件5出射的影像光通过等效滤波器6，在同轴***的透镜组2和自由曲面透镜组3受到折射作用后，在自由曲面反射镜4上反射，投影到像面8(屏幕)上。
透镜组2是由具有正光焦度的第一透镜组G1和具有负光焦度的第二透镜组G2构成的逆焦型透镜组。并且，在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间配置有孔径光阑7。
以下，在透镜的说明中，将影像显示装置一侧称为缩小侧，将光的行进方向(像面一侧)称为放大侧。
第一透镜组G1包括玻璃制的具有正光焦度且在缩小侧具有较小的曲率半径(即缩小侧的面的曲率半径小)的透镜L1，折射率1.8以上的塑料制的非球面透镜L2，阿贝数70以上的玻璃制的具有正光焦度的双凸形状的透镜L3，阿贝数25以下的玻璃制的具有负光焦度的双凹形状的透镜L4，阿贝数70以上的玻璃制的具有正光焦度的双凸形状的透镜L5，和玻璃制的具有正光焦度且较小的曲率半径朝向放大侧(即放大侧的面的曲率半径小)的双凸形状的透镜L6。透镜L3至透镜L5构成贴合的三合透镜。
第二透镜组G2包括塑料制的具有负光焦度且凸面朝向缩小侧的弯月形状的非球面透镜L7，阿贝数70以上的玻璃制的具有负光焦度且凹面朝向缩小侧的双凹形状的透镜L8，阿贝数35以下的玻璃制的具有正光焦度且放大侧的曲率半径较小的双凸形状的透镜L9，和塑料制的具有负光焦度且凸面朝向放大侧的弯月形状的非球面透镜L10。
自由曲面透镜组3包括塑料制且凸面朝向放大侧的弯月透镜形状的自由曲面透镜L11，和塑料制且凸面朝向放大侧的弯月透镜形状的自由曲面透镜L12。
图3表示实施例1的透镜数据。曲率半径用正符号表示曲率半径的中心位置位于行进方向的情况，面间距离表示从各面的顶点位置到下一个面的顶点位置的光轴上的距离。
偏心是Y轴方向的值，倾斜是YZ平面内绕X轴的旋转，偏心/倾斜对于对应的面依次按偏心和倾斜的顺序作用，“普通偏心”的情况下，下一个面配置在偏心/倾斜作用后的新的坐标系上的面间距离的位置上。另一方面，“DAR”意思是偏心及返回(decenter andreturn)，偏心和倾斜仅对该面作用，不影响下一个面。玻璃名中的PMMA是丙烯酸塑料。
图4表示根据公式1定义的自由曲面系数。自由曲面系数是相对于各自的光轴9(Z轴)旋转非对称的形状，是由圆锥项的成分和XY多项式的项的成分定义的形状。例如，X为2次(m＝2)且Y为3次(n＝3)的情况，对应于j＝{(2+3)2+2+3×3}/2+1＝19即C19的系数。此外，自由曲面各自的光轴的位置，由图3的透镜数据中的偏心/倾斜的量确定。
图5表示根据公式2定义的非球面系数。非球面系数是相对于各自的光轴(Z轴)旋转对称的形状，使用圆锥项的成分和距离光轴的高度h的4次至20次的偶次成分。
图6所示的奇次多项式非球面系数，是对图5的非球面增加了奇次成分的形状。高度h是正值，所以是旋转对称的形状。
关于实施例1的透镜结构，用图7至图9说明。首先用图7说明透镜L1。图7(A)为了比较示出了用L201代替L1的例子。图7(B)示出了使用L1的例子。
从影像显示元件5出射的影像光，在隔开BFL的距离配置的透镜L201的作用下发生折射。该情况下，双凸透镜的主平面(用虚线表示)位于双凸透镜的内部。另一方面，平凸透镜L1的主平面位于平凸透镜的凸面部。即，平凸透镜在确保足够的BFL的同时，与双凸透镜相比因为主平面的位置的不同，而能够使影像光更早地折射，所以能够减小后续的透镜L2之后的光线高度，有利于投影光学***1的小型化。进而，为了减小透镜L1中发生的像差，对透镜L1应用折射率1.8以上的玻璃，实施例1中为FDS90(HOYA)。
此外，使用图24所示的边缘光线(Marginal Ray，轴上光线)的光线高度Hm、主光线(Principle Ray)的光线高度Hp、各透镜的光焦度φ(＝焦距的倒数)、各透镜的阿贝数ν，能够用下式定义轴向色差和倍率色差。
轴向色差＝Σ(Hmi 2φi/νi)
倍率色差＝Σ(HmiHpiφi/νi)
光焦度＝Σ(Hmiφi)
例如，在将凸和凹的透镜以距离0配置的情况下，因为光线高度相同，所以色差校正的条件是“φ1/ν1+φ2/ν2＝0”，而光焦度的条件是“φ＝φ1+φ2”。此处，设想图24的逆焦的正透镜组，当光学***整体的光焦度为正时，通常对凸透镜应用阿贝数大的玻璃，对凹透镜应用阿贝数小的玻璃。
但是，由于对实施例1的透镜L1应用了折射率大的玻璃，结果其阿贝数变小。于是，对透镜L3、透镜L4和透镜L5这些凸透镜应用阿贝数70以上的玻璃，对凹透镜应用阿贝数25以下的玻璃，进而为了校正透镜L1中发生的色差，增大透镜L3、透镜L4和透镜L5各透镜的光焦度。给予较大光焦度的结果是，各透镜中发生较大的像差，所以通过使透镜L3、透镜L4和透镜L5成为贴合的三合透镜，而在进行色差校正的同时，也防止像差发生。
此外，透镜L2是塑料制的非球面透镜，为了减少温度变化引起的塑料透镜的光焦度的变化，减小透镜L2的光焦度，即φ2≈0，所以对色差的影响较少。
图8是法兰后截距调整的说明图。本来，对于由凸透镜L301(相当于图1的L1～L5)和凸透镜L302(相当于图1的L6)构成的投影光学***，影像显示元件5与像面8(屏幕)应当处于共轭关系，但若组装工序中存在影像显示元件5、透镜的位置偏移，和/或透镜的曲率半径存在误差等，则影像显示元件5与像面8的共轭关系会有偏差。
于是，在图8中，通过在光轴上移动凸透镜L301，能够使其对焦。图8中，使凸透镜L301与凸透镜L302之间的边缘光线成为大致平行光线100，所以即使移动凸透镜L301，也能够在不改变投影光学***1的焦距的前提下进行法兰后截距调整。
本发明的投影光学***中，通过移动对焦透镜即自由曲面透镜组3，也能够进行法兰后截距调整，但因为(1)对焦透镜的原本的移动范围(调整范围)会发生偏差、(2)从光学性能的角度来看同轴***的透镜组2的部件误差最好用该透镜组2进行校正这样的理由，而将透镜组2的正光焦度的第一透镜组G1分离为2个光焦度成分。具体而言，图1中分离为透镜L1至透镜L5和透镜L6，通过使透镜L1至L5在光轴上移动，而进行法兰后截距调整。
此处，因为在透镜L5与透镜L6之间配置了孔径光阑7，所以透镜L5与透镜L6中主光线的光线高度的符号正负相反。从而，关于之前说明的倍率色差，由于在透镜L5和透镜L6的作用不同，所以在透镜L5中使阿贝数为70以上，但在透镜L6中相反地使阿贝数为35以下。
此外，一般而言，通过有效利用非球面，能够减少透镜片数，并实现更高难度的光学***的光学设计。但是，当非球面未能适当配置在光学***中的情况下，无法期待非球面的作用。
图9中表示了最小倾斜光束、最大倾斜光束和边缘光线等效高度、主光线等效高度。在YZ截面上对像面8倾斜投影的光束中，使用入射角度最小的最小倾斜光束M(图2中视角7的光束)中的光瞳中心的光M1、上限光M2、下限光M2，和入射角度最大的最大倾斜光束P(图2中视角4的光束)中的光瞳中心的光P1、上限光P2、下限光P3，将“M2-M1”作为边缘光线等效高度、“P1-M1”作为主光线等效高度示出。
图9中，透镜L7具有主光线高度在入射面为1.65mm、在出射面为2.15mm这样较小的值，主要在透镜L7中发挥优秀的球面像差的校正作用。另一方面，透镜L2具有主光线高度在入射面为-4.43mm、在出射面为-3.76mm这样负的较大的值，主要发挥优秀的畸变像差等周边像差的校正作用。同样，透镜L10也是主光线等效高度较大，但具有在入射面为5.73mm、在出射面为7.40mm这样的正值，因此与透镜2的非球面的校正作用的组合是有效的。
接着，图7表示实施例1的各透镜的焦距(＝光焦度的倒数)。相对于使用投影倍率(＝像尺寸/物尺寸)和投影距离计算出的投影光学***1的焦距2.1mm，塑料制的透镜L2的焦距为-7137.9mm，从绝对值来看为3000倍以上，而透镜L7的焦距为-105.00mm，从绝对值来看为约50倍，它们的焦距大至这样的程度，可知光焦度充分小。
这样，因为透镜L7的光焦度小，所以通过使透镜L7为光焦度小的塑料透镜，使透镜L8为光焦度大的玻璃透镜，能够增大之前在图25中说明的实质上的透镜长度，因此对广角化是有利的。
塑料制的透镜L10的焦距为-33.3mm，也是大至约16倍，但与透镜L2和透镜L7相比光焦度较大。这是因为图25所示的透镜L10中的边缘光线等效高度小至透镜L2、透镜L7中的边缘光线等效高度的约70％，而轴向色差中起作用的是边缘光线等效高度的平方，所以透镜L10的光焦度的影响较小。
透镜组2采用第一透镜组G1的焦距为21.2mm、第二透镜组G2的焦距为-50.0mm这样的逆焦结构。透镜L3、透镜L4和透镜L5贴合而成的三合透镜中，各透镜的焦距是14.5mm、-5.6mm和12.2mm这样较小的焦距，各自具有较大的光焦度，但三合透镜整体焦距是-235.6mm，光焦度为负。即，三合透镜整体的焦距fL3L4L5与透镜组2整体的焦距f1的比f1/fL3L4L5的绝对值为0.2以下。
关于实施例1的光学性能，在图8中示出畸变性能，在图9中示出横向像差图，在图10中示出光斑图。可知分别实现了良好的光学性能。
实施例1中，投影距离A＝172.2mm，投影像的长边长度W8＝861.4(对角线40英寸)，所以实现了投影比0.2(＝A/W8)这样的广角化。此外，同轴***的透镜组的长度B＝52.4mm，图像显示元件5的图像有效范围的长边长度W5＝9.8mm，所以实现了等效同轴***透镜长度为5.4(＝B/W5)这样的小型化。投影比0.2与等效同轴透镜***长度5.4的积达到了1.07这样较小的值。
另一方面，专利文献1的投影光学***中，投影距离A＝500mm除以投影像的长边长度W8＝1706(对角线80英寸)得到投影比0.3(＝A/W8)，同轴***透镜组的长度B＝91.1mm除以图像显示元件5的图像有效范围的长边长度W5＝13.44mm得到等效同轴***透镜组长度6.8(＝B/W5)，投影比0.3与等效同轴***透镜组长度6.8的积是1.99。
实施例2
用图14至图23说明实施例2。图14是实施例2的投影光学***的结构图，图15是实施例2的光路图。此外，图16表示实施例2的透镜数据(玻璃名PMMA是丙烯酸塑料，ZEONEX_K26R是瑞翁(ZEON)公司制造的塑料材料)，图17表示实施例2的自由曲面系数，图18表示实施例2的非球面系数，图19表示实施例2的奇次多项式非球面系数，图20表示实施例2的各透镜的焦距(＝光焦度的倒数)，图21表示实施例2的畸变性能，图22表示实施例2的横向像差图，图23表示实施例2的光斑图。可知分别实现了良好的光学性能。
实施例2中，投影距离A＝172.6mm，投影像的长边长度W8＝888.7(略大于对角线40英寸)，所以实现了投影比0.2(A/W8)这样的广角化。此外，同轴***透镜组的长度B＝52.7mm，影像显示元件5的图像有效范围的长边长度W5＝10.1mm，所以实现了等效同轴***透镜组长度为5.2(＝B/W5)这样的小型化。投影比0.2与等效同轴***透镜组长度5.4的积是1.02，实现了1.5以下这样较小的值。
根据以上所述，本发明能够用必要最低限度的透镜片数，实现进一步的投影距离缩短(广角化)和投影光学***小型化。
附图标记说明
1……投影光学***，2……同轴透镜***，G1……第一透镜组，G2……第二透镜组，3……自由曲面透镜组，4……自由曲面反射镜，5……影像显示元件，6……等效滤波器，7……孔径光阑，8……像面，9……光轴，L1……第一透镜，L2……第二透镜，L3……第三透镜，L4……第四透镜，L5……第五透镜，L6……第六透镜，L7……第七透镜，L8……第八透镜，L9……第九透镜，L10……第十透镜，L11……第一自由曲面透镜，L12……第二自由曲面透镜。

Claims (5)

1.一种投影型影像显示装置，其特征在于，包括：
相对于影像显示元件配置在光的行进方向上的包括多片透镜的透镜组；
相对于所述透镜组配置在光的行进方向上的第一自由曲面透镜；
相对于所述第一自由曲面透镜配置在光的行进方向上的第二自由曲面透镜；和
使从所述第二自由曲面透镜出射的光反射而倾斜投影到屏幕上的自由曲面反射镜，
所述透镜组从所述影像显示元件一侧起依次包括：
具有正光焦度的双凸形状的第一透镜，所述第一透镜的两个透镜面之中小曲率半径的面朝向所述影像显示元件一侧；
非球面形状的第二透镜；
具有正光焦度的双凸形状的第三透镜；
具有负光焦度的双凹形状的第四透镜；
具有正光焦度的双凸形状的第五透镜；
具有正光焦度的双凸形状的第六透镜，所述第六透镜的两个透镜面之中小曲率半径的面朝向放大侧；
具有负光焦度、凸面朝向缩小侧的弯月形状且为非球面形状的第七透镜；
具有负光焦度的双凹形状的第八透镜；
具有正光焦度的双凸形状的第九透镜，所述第九透镜的两个透镜面之中小曲率半径的面朝向放大侧；和
具有负光焦度、凸面朝向放大侧的弯月形状且为非球面形状的第十透镜；
所述第三、第四和第五透镜各自粘合而构成三合透镜，
所述第一和第二自由曲面透镜是凸面朝向放大侧的弯月形状的透镜。
2.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
所述第一透镜的折射率大于1.8。
3.如权利要求1或2所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
所述第三透镜的阿贝数大于70，
所述第四透镜的阿贝数小于25，
所述第五透镜的阿贝数大于70，
所述三合透镜整体的焦距fL3L4L5与所述透镜组整体的焦距f1的比f1/fL3L4L5的绝对值在0.2以下。
4.如权利要求1或2所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
所述第六透镜的阿贝数小于35。
5.如权利要求1或2所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
由所述投影光学***的投影距离A与投影像的长边长度W8定义的投影比(A/W8)与使用所述影像显示元件的图像有效范围的长边长度W5将所述透镜组的长度B标准化后的值(B/W5)相乘而得到的值(A/W8)×(B/W5)在1.5以下。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI518357B (zh) * 2014-02-26 2016-01-21 信泰光學（深圳）有限公司 成像鏡頭
JP6558093B2 (ja) * 2015-06-22 2019-08-14 セイコーエプソン株式会社 投写光学系及びプロジェクター
TWI587067B (zh) * 2015-08-04 2017-06-11 中強光電股份有限公司 投影裝置及投影鏡頭
JP2017049490A (ja) * 2015-09-03 2017-03-09 株式会社リコー 投射光学系、投射装置及び屈折光学系ユニット
JP6793133B2 (ja) * 2016-01-19 2020-12-02 マクセル株式会社 投写型映像表示装置
CN106019581A (zh) * 2016-04-18 2016-10-12 青岛小优智能科技有限公司 一种激光光幕投影扫描方法及装置
US11169376B2 (en) * 2016-10-04 2021-11-09 Maxell, Ltd. Projection optical system and head-up display device
US11194242B2 (en) * 2017-07-10 2021-12-07 Sony Corporation Image display device and projection optical system
JP2019039991A (ja) * 2017-08-23 2019-03-14 キヤノン株式会社 光学系およびそれを有する撮像装置
CN107861247B (zh) * 2017-12-22 2020-08-25 联想(北京)有限公司 光学部件及增强现实设备
CN115657268A (zh) * 2019-08-09 2023-01-31 华为技术有限公司 摄像头模组及终端设备
TWI781701B (zh) * 2020-11-18 2022-10-21 中強光電股份有限公司 投影鏡頭及投影裝置
US11982798B2 (en) 2020-11-18 2024-05-14 Coretronic Corporation Projection lens and projection apparatus

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269918A (zh) * 2010-06-02 2011-12-07 日立民用电子株式会社 投射型影像显示装置
CN102681173A (zh) * 2011-03-18 2012-09-19 上海三鑫科技发展有限公司 超短距投影光学镜头***

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3551058B2 (ja) * 1999-01-21 2004-08-04 株式会社日立製作所 投写型画像ディスプレイ装置
KR20050086076A (ko) * 2004-02-24 2005-08-30 삼성전자주식회사 대화각 고해상도를 제공하는 배면 투사 광학계
JP5371180B2 (ja) 2006-06-15 2013-12-18 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 投写型映像表示装置
JP2008009223A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Pentax Corp 投影光学系および投影装置
JP5217146B2 (ja) 2006-10-13 2013-06-19 株式会社日立製作所 光学ユニット
US8992025B2 (en) * 2007-01-25 2015-03-31 Young Optics Inc. Rear projection apparatus and method for a rear projection apparatus
JP2010181672A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Seiko Epson Corp 投射光学系及び投射型画像表示装置
JP2011033737A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Fujifilm Corp 投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置
JP5728202B2 (ja) 2010-11-16 2015-06-03 株式会社サムスン日本研究所 投射光学系および画像投射装置
JP5638482B2 (ja) * 2011-07-29 2014-12-10 富士フイルム株式会社 投写型表示装置
JP6368988B2 (ja) * 2013-05-20 2018-08-08 株式会社リコー 投射光学系および画像表示装置
JP5963057B2 (ja) * 2013-07-26 2016-08-03 株式会社リコー 投射光学系および画像投射装置
JP6270128B2 (ja) * 2014-01-20 2018-01-31 株式会社リコー 投射光学系および画像投射装置
US9523842B2 (en) * 2014-06-23 2016-12-20 Ricoh Company, Ltd. Projection device and projection system
CN104570296B (zh) * 2014-12-17 2018-11-27 深圳市亿思达科技集团有限公司 超短焦投影镜头
JP5939324B1 (ja) * 2015-02-18 2016-06-22 セイコーエプソン株式会社 投射光学系

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269918A (zh) * 2010-06-02 2011-12-07 日立民用电子株式会社 投射型影像显示装置
CN102681173A (zh) * 2011-03-18 2012-09-19 上海三鑫科技发展有限公司 超短距投影光学镜头***

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Publication number Publication date
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US20160077319A1 (en) 2016-03-17

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