JP2001264632A - Rear projection optical system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はリアプロジェクショ
ン光学系に関するものであり、更に詳しくは、曲面ミラ
ーを有するリアプロジェクション光学系に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rear projection optical system, and more particularly, to a rear projection optical system having a curved mirror.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般的なリアプロジェクターに用いられ
ているリアプロジェクション光学系は、図１７(A)に示
すように、投影光学系(PS)からの射出光の光路をスクリ
ーン面(I2)の後方に位置する平面ミラー(MR)で折り返す
構成になっている(PS'は光路を折り返さない場合の投影
光学系の光学配置を示している。)。用いられる投影光
学系(PS)は共軸系であるため、スクリーン面(I2)の画面
中心に入射する主光線はスクリーン面(I2)に対してほぼ
垂直でなければならない。このため、リアプロジェクシ
ョン光学系の厚み(DL)を減らそうとすれば、より広角の
投影光学系(PS)が必要になる。しかし、投影光学系(PS)
を広角化しても、斜めに配置された平面ミラー(MR)によ
ってリアプロジェクション光学系の薄型化は制限されて
しまう。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 17 (A), a rear projection optical system used in a general rear projector has an optical path of light emitted from a projection optical system (PS) on a screen surface (I2). It is configured to be folded back by a plane mirror (MR) located at the rear (PS 'indicates the optical arrangement of the projection optical system when the optical path is not folded). Since the projection optical system (PS) used is a coaxial system, the principal ray incident on the screen center of the screen surface (I2) must be substantially perpendicular to the screen surface (I2). Therefore, in order to reduce the thickness (DL) of the rear projection optical system, a wider-angle projection optical system (PS) is required. However, projection optics (PS)
Even if is widened, the thinning of the rear projection optical system is limited by the obliquely arranged plane mirror (MR).
【０００３】図１７(B)に示すように、平面ミラー(MR)
をスクリーン面(I2)に近づければ、リアプロジェクショ
ン光学系をある程度まで薄くすることは可能である。し
かし、画角が一定以上に広くなると、折り返しの光路の
中に投影光学系(PS)が入ってしまうため、広角化にも限
度がある。また、平面ミラー(MR)をスクリーン面(I2)に
近づけると、平面ミラー(MR)が大きくなるため、平面ミ
ラー(MR)の重量増大やコストアップを招くことにもな
る。As shown in FIG. 17B, a plane mirror (MR)
If is brought closer to the screen surface (I2), the rear projection optical system can be made thinner to some extent. However, if the angle of view becomes wider than a certain value, the projection optical system (PS) enters the folded optical path, and there is a limit to widening the angle of view. Further, when the plane mirror (MR) is brought closer to the screen surface (I2), the plane mirror (MR) becomes large, which leads to an increase in weight and cost of the plane mirror (MR).
【０００４】図１７(C)に示すように、画像をスクリー
ン面(I2)上に斜め投影する投影光学系(PS)を用いれば、
スクリーン面(I2)に対してほぼ平行に平面ミラー(MR)を
配置することができる。これによりリアプロジェクショ
ン光学系の薄型化が可能になるが、それと同時に主光線
の斜め投影角度を非常に大きくしなければならなくな
る。透過型の共軸系から成る投影光学系(PS)の一部を使
用して斜め投影を行う場合、斜め投影角度を大きくする
には非常に広角な投影光学系(PS)が必要になる。良好な
光学性能を保持しつつ投影光学系(PS)を広角化しようと
すれば、レンズ枚数が多く必要になりレンズ径も非常に
大きくなるので、光学系全体が大型化してしまう。As shown in FIG. 17C, if a projection optical system (PS) for obliquely projecting an image on a screen surface (I2) is used,
A plane mirror (MR) can be arranged substantially parallel to the screen surface (I2). This makes it possible to reduce the thickness of the rear projection optical system, but at the same time, the oblique projection angle of the principal ray must be very large. When oblique projection is performed using a part of a projection optical system (PS) composed of a transmission type coaxial system, a very wide angle projection optical system (PS) is required to increase the oblique projection angle. If an attempt is made to widen the angle of the projection optical system (PS) while maintaining good optical performance, the number of lenses is required to be large and the diameter of the lens becomes very large, so that the entire optical system becomes large.
【０００５】上述したような問題点を解決して薄型化を
図るために、特徴のある様々なリアプロジェクション光
学系が提案されている。例えば、ＷＯ９７／０１７８７
に記載のリアプロジェクション光学系は、反射型の投影
光学系で画像をスクリーン面上に斜め投影する方式を採
用している。また、特許第２９３２６０９号公報や特開
平５−１６５０９５号公報に記載のリアプロジェクショ
ン光学系は、投影光学系からスクリーン面までの光路を
３枚又は４枚の平面ミラーで３次元的に折り曲げる方式
を採用している。[0005] In order to solve the above-described problems and achieve a reduction in thickness, various characteristic rear projection optical systems have been proposed. For example, WO 97/01787
The rear projection optical system described in (1) employs a method of obliquely projecting an image on a screen surface by a reflection type projection optical system. The rear projection optical system described in Japanese Patent No. 2932609 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-165095 employs a system in which the optical path from the projection optical system to the screen surface is three-dimensionally bent by three or four plane mirrors. Has adopted.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のリ
アプロジェクション光学系では、十分な薄型化が困難で
あったり薄型化に伴って新たな問題が生じたりする。例
えば、ＷＯ９７／０１７８７に記載されている光学構成
では、光路が何度も折り返された結果、スクリーン面の
下側で投影光学系が大きなスペースを占めている。この
ため、スクリーン面の下側(いわゆるアゴ下)のサイズ(U
L，図１７参照。)が非常に長くなっている。したがっ
て、このリアプロジェクション光学系は、薄型ではあっ
てもコンパクトとは言えない。However, in the conventional rear projection optical system, it is difficult to reduce the thickness sufficiently, or a new problem occurs with the reduction in thickness. For example, in the optical configuration described in WO 97/01787, as a result of the optical path being folded many times, the projection optical system occupies a large space below the screen surface. For this reason, the size (U
L, see FIG. ) Is very long. Therefore, the rear projection optical system is not compact even though it is thin.
【０００７】また、特許第２９３２６０９号公報や特開
平５−１６５０９５号公報に記載されている光学構成で
は、スクリーン面の上方と下方の両方にミラー等の光学
部材が配置されている。このため、リアプロジェクショ
ン光学系はスクリーン面の画面上下方向に長くなってい
る。したがって、このリアプロジェクション光学系も、
薄型ではあってもコンパクトとは言えない。また、大き
な平面ミラーを複数枚必要とするので、リアプロジェク
ション光学系の重量増大やコストアップを招くことにも
なる。Further, in the optical configurations described in Japanese Patent No. 2932609 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-165095, optical members such as mirrors are arranged both above and below the screen surface. For this reason, the rear projection optical system is longer in the screen vertical direction on the screen surface. Therefore, this rear projection optical system also
Even if it is thin, it cannot be said to be compact. Further, since a plurality of large plane mirrors are required, the weight and cost of the rear projection optical system increase.
【０００８】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、良好な光学性能を有しながらコンパクト
で薄型のリアプロジェクション光学系を提供することを
目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a compact and thin rear projection optical system having good optical performance.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明のリアプロジェクション光学系は、パネ
ル表示面の画像をスクリーン面上に投影するリアプロジ
ェクション光学系であって、光学的なパワーを有する部
材として、前記パネル表示面から前記スクリーン面への
光路順に、少なくとも１つの透過型光学素子を含むとと
もに正のパワーを有する結像光学系と、負のパワーを有
する曲面ミラーと、を含む投影光学系を備え、前記パネ
ル表示面の画面中心から絞りの中心を通り前記スクリー
ン面の画面中心に到達する光線を画面中心光線とすると
き、以下の条件式(1)及び(2)を満足することを特徴とす
る。 1.0＜(d2×cosθ)／d1＜3.0 …(1) 20＜θ＜65 …(2) ただし、 d1：結像光学系の最終面から曲面ミラーまでの画面中心
光線の光路長、 d2：曲面ミラーからスクリーン面までの画面中心光線の
光路長、 θ：スクリーン面に対する画面中心光線の入射角度
(°)、 である。In order to achieve the above object, a rear projection optical system according to a first aspect of the present invention is a rear projection optical system for projecting an image on a panel display surface onto a screen surface. As a member having a high power, in the order of the optical path from the panel display surface to the screen surface, an imaging optical system including at least one transmission optical element and having a positive power, a curved mirror having a negative power, When a light ray reaching the screen center of the screen surface from the screen center of the panel display surface to the screen center through the center of the aperture is provided as a screen center light beam, the following conditional expressions (1) and (2) Is satisfied. 1.0 <(d2 × cos θ) / d1 <3.0 (1) 20 <θ <65 (2) where d1: the optical path length of the center ray of the screen from the final surface of the imaging optical system to the curved mirror, d2: curved surface The optical path length of the center ray of the screen from the mirror to the screen surface, θ: the incident angle of the center ray of the screen to the screen surface
(°),
【００１０】第２の発明のリアプロジェクション光学系
は、パネル表示面の画像をスクリーン面上に投影するリ
アプロジェクション光学系であって、光学的なパワーを
有する部材として、前記パネル表示面から前記スクリー
ン面への光路順に、少なくとも１つの透過型光学素子を
含むとともに正のパワーを有する結像光学系と、負のパ
ワーを有する曲面ミラーと、を含む投影光学系を備え、
前記パネル表示面の画面中心から絞りの中心を通り前記
スクリーン面の画面中心に到達する光線を画面中心光線
とするとき、以下の条件式(3)を満足することを特徴と
する。 0.5＜dL／F'＜2.5 …(3) ただし、 dL：パネル表示面の画面対角線の長さ、 F'：投影光学系の近似焦点距離、 F'＝(1+β)2／(β×D) β：投影倍率、 D：パネル表示面からスクリーン面までの画面中心光線
の光路長、 であり、近似焦点距離F'は方向によって異なる場合があ
るが、すべての方向における焦点距離の意味を含むもの
とする。A rear projection optical system according to a second aspect of the present invention is a rear projection optical system for projecting an image on a panel display surface onto a screen surface. In the order of the optical path to the surface, an imaging optical system including at least one transmission optical element and having a positive power, and a curved mirror having a negative power, a projection optical system including a,
When a ray reaching from the center of the screen of the panel display surface to the center of the screen of the screen surface through the center of the stop is defined as a center ray of the screen, the following conditional expression (3) is satisfied. 0.5 <dL / F ′ <2.5 (3) where, dL: the length of the screen diagonal of the panel display surface, F ′: the approximate focal length of the projection optical system, F ′ = (1 + β) 2 / (β × D) β: projection magnification, D: optical path length of the screen center ray from the panel display surface to the screen surface, and the approximate focal length F ′ may vary depending on the direction, but the meaning of the focal length in all directions Shall be included.
【００１１】第３の発明のリアプロジェクション光学系
は、上記第１又は第２の発明の構成において、さらに以
下の条件式(4)を満足することを特徴とする。 1.0＜fp／F'＜5.5 …(4) ただし、 fp：結像光学系の焦点距離、 F'：投影光学系の近似焦点距離、 F'＝(1+β)2／(β×D) β：投影倍率、 D：パネル表示面からスクリーン面までの画面中心光線
の光路長、 であり、近似焦点距離F'は方向によって異なる場合があ
るが、すべての方向における焦点距離の意味を含むもの
とする。According to a third aspect of the invention, there is provided a rear projection optical system according to the first or second aspect, further satisfying the following conditional expression (4). 1.0 <fp / F ′ <5.5 (4) where, fp: focal length of the imaging optical system, F ′: approximate focal length of the projection optical system, F ′ = (1 + β) 2 / (β × D) β: Projection magnification, D: Optical path length of the screen center ray from the panel display surface to the screen surface, and the approximate focal length F ′ may vary depending on the direction, but includes the meaning of the focal length in all directions. .
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したリアプロ
ジェクション光学系を、図面を参照しつつ説明する。図
１，図６及び図１１に、第１〜第３の実施の形態におけ
るパネル表示面(I1)からスクリーン面(I2)までの投影光
路全体を示す。各実施の形態では、第１ミラー(M1)での
光路の折り曲げによって各光学要素の配置が３次元的に
なっているため、すべての光学要素及び光路を的確に表
現するのは困難である。そこで、図２，図７及び図１２
に、第１ミラー(M1)がない場合の各実施の形態における
パネル表示面(I1)からスクリーン面(I2)までの投影光路
全体を断面的に示す。また、図３，図８及び図１３に、
第１〜第３の実施の形態を構成している結像光学系(PT)
及びプリズム(PR)を拡大して示す。なお、各実施の形態
のリアプロジェクション光学系の上下配置は、各光路図
に示されているものに限らず、上下反対でもよい。つま
り、実際の配置の都合に合わせて各光路図における上側
を下側としてもなんら問題はない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A rear projection optical system embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1, 6 and 11 show the entire projection optical path from the panel display surface (I1) to the screen surface (I2) in the first to third embodiments. In each of the embodiments, since the arrangement of the optical elements is three-dimensional due to the bending of the optical path at the first mirror (M1), it is difficult to accurately represent all the optical elements and the optical paths. Therefore, FIGS. 2, 7 and 12
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the entire projection optical path from the panel display surface (I1) to the screen surface (I2) in each embodiment when the first mirror (M1) is not provided. In addition, FIG. 3, FIG. 8 and FIG.
Imaging optical system (PT) constituting the first to third embodiments
And a prism (PR). Note that the vertical arrangement of the rear projection optical system in each embodiment is not limited to that shown in each optical path diagram, and may be upside down. That is, there is no problem even if the upper side in each optical path diagram is set to the lower side in accordance with the actual arrangement.
【００１３】本発明に係る各実施の形態は、背面投写型
画像投影装置(リアプロジェクター)用のリアプロジェク
ション光学系であり、表示パネルの画像表示面を縮小側
のパネル表示面(I1)として、そのパネル表示面(I1)の２
次元画像をスクリーン面(I2)上に拡大投影する構成にな
っている。表示パネルとしては、例えば、反射型液晶パ
ネル，透過型液晶パネル，ＤＭＤ(Digital Micromirror
Device)等の表示素子が用いられる。そしてパネル表示
面(I1)は、ランプ(不図示)から発せられたのち照明光学
系(不図示)を通過した照明光によって照明される。Each of the embodiments according to the present invention is a rear projection optical system for a rear projection type image projection apparatus (rear projector), wherein an image display surface of a display panel is a panel display surface (I1) on a reduction side. 2 of the panel display surface (I1)
The configuration is such that the two-dimensional image is enlarged and projected on the screen surface (I2). Examples of the display panel include a reflection type liquid crystal panel, a transmission type liquid crystal panel, and a DMD (Digital Micromirror).
A display element such as a device is used. The panel display surface (I1) is illuminated with illumination light emitted from a lamp (not shown) and then passing through an illumination optical system (not shown).
【００１４】投影画像をカラー化する場合には、３枚の
表示パネルを用いてクロスダイクロイックプリズム等の
色合成プリズムで色合成する３板式の構成を採用すれば
よい。例えば、照明光学系で照明光をＲＧＢの３つに分
割し、３枚の表示パネルに入射させた後、パネル表示面
(I1)近傍のクロスダイクロイックプリズムで色合成する
構成にすればよい。そのとき、クロスダイクロイックプ
リズムを色分解と色合成とに兼用してもよい。また、時
分割に画像を表示する単板式の構成や表示パネル上にマ
イクロレンズアレイを用いた単板式の構成を採用するこ
とによっても、投影画像のカラー化は可能である。表示
パネルが反射型の場合には、光束分離プリズム{例えば
偏光ビームスプリッター(ＰＢＳ)，ＴＩＲ(Total Inter
nal Reflection)プリズム等}を用いて入射光線と反射光
線とを分離する構成にしてもよい。また、リアプロジェ
クション光学系をパネル表示面(I1)側にテレセントリッ
クな光学系とするために、コンデンサーレンズをパネル
表示面(I1)近傍に配置してもよい。In order to colorize the projected image, a three-plate type configuration in which three display panels are used to perform color synthesis by a color synthesis prism such as a cross dichroic prism may be employed. For example, the illumination optical system divides the illumination light into three of RGB and makes them enter three display panels.
(I1) The configuration may be such that the color is synthesized by the cross dichroic prism in the vicinity. At that time, the cross dichroic prism may be used for both color separation and color synthesis. Further, by adopting a single-panel configuration in which images are displayed in a time-division manner or a single-panel configuration using a microlens array on a display panel, colorization of a projected image is possible. When the display panel is a reflection type, a light beam splitting prism {for example, a polarizing beam splitter (PBS), a TIR (Total Inter
nal reflection) prism may be used to separate the incident light beam and the reflected light beam. In order to make the rear projection optical system a telecentric optical system on the panel display surface (I1) side, a condenser lens may be arranged near the panel display surface (I1).
【００１５】各実施の形態のリアプロジェクション光学
系は、パネル表示面(I1)からスクリーン面(I2)への光路
順に、前記クロスダイクロイックプリズムや光束分離プ
リズム等に相当するプリズム(PR)と、複数枚のレンズを
含み正のパワーを有する透過型の結像光学系(PT)と、第
１〜第３ミラー(M1〜M3)と、で構成されている。第１，
第３ミラー(M1,M3)は平面ミラーであり、第２ミラー(M
2)は負のパワーを有する曲面ミラーである。第１の実施
の形態に用いられている第２ミラー(M2)の反射面は自由
曲面(XYP)であり、第２の実施の形態に用いられている
第２ミラー(M2)の反射面はアナモルフィック非球面(AA
S)であり、第３の実施の形態に用いられている第２ミラ
ー(M2)の反射面は軸対称非球面(ASP)である。The rear projection optical system of each embodiment includes a prism (PR) corresponding to the cross dichroic prism, the light beam splitting prism, and the like in the order of the optical path from the panel display surface (I1) to the screen surface (I2). It comprises a transmission type imaging optical system (PT) having a positive power including a number of lenses, and first to third mirrors (M1 to M3). First
The third mirror (M1, M3) is a plane mirror and the second mirror (M
2) is a curved mirror having negative power. The reflecting surface of the second mirror (M2) used in the first embodiment is a free-form surface (XYP), and the reflecting surface of the second mirror (M2) used in the second embodiment is Anamorphic aspheric surface (AA
S), and the reflection surface of the second mirror (M2) used in the third embodiment is an axisymmetric aspheric surface (ASP).
【００１６】なお、上記自由曲面(XYP)とは、大きく偏
心した非球面を含むとともに回転対称軸を有効領域の中
心近傍に持たないような面であり、球面ではなくて非球
面的なうねり(自由度)を有する面である。自由曲面形状
の非球面的なうねりを利用して反射面の曲率を３次元的
に制御すれば、反射面の場所毎に設定した面の傾きによ
って、斜め投影による非軸対称な収差(歪曲等)を容易に
補正することができる。Note that the free-form surface (XYP) is a surface that includes a large eccentric aspherical surface and does not have a rotationally symmetric axis near the center of the effective area, and is not a spherical surface but an aspherical undulation (XYP). Degree of freedom). If the curvature of the reflecting surface is controlled three-dimensionally using the aspherical undulation of the free-form surface, non-axially symmetric aberrations (distortion etc.) due to oblique projection can be obtained by the inclination of the surface set for each location of the reflecting surface. ) Can be easily corrected.
【００１７】前記照明によりパネル表示面(I1)から射出
した投影光は、プリズム(PR)と結像光学系(PT)を透過し
た後、第１ミラー(M1)の平面反射面で反射され、第２ミ
ラー(M2)の曲面反射面で反射される。そして、第３ミラ
ー(M3)の平面反射面で反射された後、スクリーン面(I2)
に到達して投影画像を構成する。各実施の形態において
光学的なパワーを有する部材は結像光学系(PT)と第２ミ
ラー(M2)であり、全体で正のパワーを有している。した
がって、結像光学系(PT)と第２ミラー(M2)がパネル表示
面(I1)の画像をスクリーン面(I2)上に投影する投影光学
系として機能することになる。The projection light emitted from the panel display surface (I1) by the illumination passes through the prism (PR) and the imaging optical system (PT) and is reflected by the plane reflection surface of the first mirror (M1). The light is reflected by the curved reflecting surface of the second mirror (M2). Then, after being reflected by the plane reflecting surface of the third mirror (M3), the screen surface (I2)
To form a projection image. In each embodiment, the members having optical power are the imaging optical system (PT) and the second mirror (M2), and have a positive power as a whole. Therefore, the imaging optical system (PT) and the second mirror (M2) function as a projection optical system for projecting an image on the panel display surface (I1) onto the screen surface (I2).
【００１８】第１，第３ミラー(M1,M3)は共に平面ミラ
ーであるが、互いに異なった方向に光路を折り曲げる向
きに配置されている。つまり、第３ミラー(M3)がスクリ
ーン面(I2)に対してほぼ平行に対向するように配置され
ているのに対し、第１ミラー(M1)はパネル表示面(I1)側
の光路をスクリーン面(M2)の横方向(長辺方向)に折り曲
げるように配置されている。図２，図７及び図１２から
分かるように、第１ミラー(M1)がない場合には光路がス
クリーン面(I2)の後方に突出してしまい、リアプロジェ
クション光学系は厚くなる。リアプロジェクション光学
系を薄くするには光路を折り返せばよいが、折り返され
た光路がスクリーン面(I2)の下方に配置されるとアゴ下
が長くなってしまう。そこで各実施の形態では、上述し
たように第１ミラー(M1)で光路を３次元的に折り曲げて
いる。光路を３次元的に折り曲げれば、アゴ下を長くし
なくてもリアプロジェクション光学系を薄くすることが
可能である。以下にこの特徴を詳しく説明する。The first and third mirrors (M1, M3) are both plane mirrors, but are arranged in a direction to bend the optical path in different directions. In other words, the third mirror (M3) is disposed so as to be substantially parallel to the screen surface (I2), while the first mirror (M1) is arranged so that the optical path on the panel display surface (I1) side is screened. It is arranged to bend in the lateral direction (long side direction) of the surface (M2). As can be seen from FIGS. 2, 7 and 12, when the first mirror (M1) is not provided, the optical path protrudes behind the screen surface (I2), and the rear projection optical system becomes thick. To make the rear projection optical system thinner, the optical path may be folded, but if the folded optical path is arranged below the screen surface (I2), the lower part of the jaw becomes longer. Therefore, in each embodiment, the optical path is three-dimensionally bent by the first mirror (M1) as described above. By bending the optical path three-dimensionally, it is possible to make the rear projection optical system thin without increasing the length under the jaw. Hereinafter, this feature will be described in detail.
【００１９】各実施の形態のように画像をスクリーン面
(I2)上に斜め投影する、いわゆる斜め投影光学系として
は、以下の４つのタイプ〜が考えられる。 共軸光学系の一部を使用する透過型光学系。 非軸対称な透過型光学系。 反射型光学系。 反射型と透過型とを組み合わせた非軸対称な光学系。An image is displayed on a screen as in each embodiment.
As the so-called oblique projection optical system for obliquely projecting on (I2), the following four types can be considered. A transmission optical system that uses a part of a coaxial optical system. Non-axisymmetric transmission optical system. Reflective optical system. Non-axially symmetric optical system combining reflection type and transmission type.
【００２０】のタイプでは、リアプロジェクション光
学系の薄型化を達成しようとすると、非常に大きな斜め
投影角度が必要になる。各実施の形態のように斜め投影
角度を大きくしようとすれば、もともとの共軸光学系に
非常に広い画角が要求される。広角レンズで良好な性能
を達成しようとすると、一般的にレンズ枚数が多くなっ
てしまうためコスト高となる。のタイプでは、光学性
能が良好で斜め投影角度の大きなものは現在知られてい
ない。また非軸対称な光学系には、偏芯したレンズや自
由曲面レンズ等が用いられるため、レンズを製造・保持
する方法が困難であったり、レンズやレンズ保持部材が
複雑化してしまうためコスト高になったりする。In the case of the type, in order to reduce the thickness of the rear projection optical system, a very large oblique projection angle is required. To increase the oblique projection angle as in each embodiment, a very wide angle of view is required for the original coaxial optical system. Attempting to achieve good performance with a wide-angle lens generally increases the cost because the number of lenses increases. At present, the type having a good optical performance and a large oblique projection angle is not known. In addition, an eccentric lens, a free-form lens, or the like is used for the non-axially symmetric optical system, so that it is difficult to manufacture and hold the lens, or the lens and the lens holding member become complicated, resulting in high cost. It becomes.
【００２１】のタイプでは、反射型光学素子が用いら
れるため、光学系全長を実質的に大きくすることが可能
であり、色収差の発生もない。したがって、光学性能的
には有利である。しかし、光線を分離するために光路を
何度も折り返さなければならないので、光路の折り返し
に伴ってリアプロジェクション光学系が特定方向に大き
くなってしまう。例えば前述したＷＯ９７／０１７８７
記載の光学構成では、リアプロジェクション光学系の薄
型化は達成されているが、アゴ下のサイズが非常に長く
なっている。このようにアゴ下が長くなってしまうの
は、折り返した光路をスクリーン面の下側に向けて配置
しているからである。In the type, since a reflection type optical element is used, the entire length of the optical system can be substantially increased, and chromatic aberration does not occur. Therefore, it is advantageous in optical performance. However, since the optical path must be turned many times to separate the light beams, the rear projection optical system becomes larger in a specific direction with the turning of the optical path. For example, the above-mentioned WO97 / 01787
In the described optical configuration, the rear projection optical system has been made thinner, but the size under the chin is very long. The reason why the lower part of the chin becomes longer in this way is that the folded optical path is arranged toward the lower side of the screen surface.
【００２２】のタイプでは、各光学要素をうまく配置
すれば、反射型光学素子と透過型光学素子を用いるメリ
ットを活かすことができる。つまり、反射型光学素子を
用いることにより実質的な光学系全長を非常に大きくす
ることが可能となるため、良好な光学性能が達成しやす
くなる。さらに、複数枚の反射型光学素子の代わりに透
過型光学素子を用いることにより、光路の折り返しに伴
ってリアプロジェクション光学系が特定方向に大きくな
ってしまうという問題点を解消して、スペース効率を向
上させることができる。のタイプにおいて、３次元的
な光路の折り曲げにより各光学要素の配置を３次元的に
すれば、アゴ下を長くすることなくリアプロジェクショ
ン光学系を薄くすることが可能である。そのためには、
パネル表示面(I1)からスクリーン面(I2)への光路順に、
少なくとも１つの透過型光学素子を含む光学系と、光路
を３次元的に折り曲げる平面ミラーと、曲面ミラーと、
を備えることが望ましく、さらにスクリーン面(I2)に対
してほぼ平行に対向する対向ミラーを備えることが望ま
しい。In the type (2), if the respective optical elements are arranged properly, the merit of using the reflection type optical element and the transmission type optical element can be utilized. In other words, the use of the reflective optical element makes it possible to greatly increase the substantial overall length of the optical system, so that good optical performance is easily achieved. Furthermore, by using a transmission type optical element instead of a plurality of reflection type optical elements, the problem that the rear projection optical system becomes large in a specific direction due to the turning of the optical path is eliminated, and space efficiency is improved. Can be improved. If the arrangement of each optical element is made three-dimensional by three-dimensional bending of the optical path, the rear projection optical system can be made thinner without lengthening the lower part of the jaw. for that purpose,
In the order of the optical path from the panel display surface (I1) to the screen surface (I2),
An optical system including at least one transmission optical element, a plane mirror that bends an optical path three-dimensionally, a curved mirror,
It is desirable to provide a counter mirror that faces substantially parallel to the screen surface (I2).
【００２３】上記少なくとも１つの透過型光学素子を含
む光学系は各実施の形態における結像光学系(PT)に相当
し、光路を３次元的に折り曲げる平面ミラーは各実施の
形態における第１ミラー(M1)に相当する。また、上記曲
面ミラーは各実施の形態における第２ミラー(M2)に相当
し、上記対向ミラーは各実施の形態における第３ミラー
(M3)に相当する。結像光学系(PT)に相当する光学系は、
各実施の形態のようにレンズ等の透過型光学素子のみか
ら成っていてもよく、透過型光学素子以外にミラー等の
反射型光学素子を含んでいてもよい。透過型光学素子の
みから成る場合には、そこでの光路の折り返しがないこ
とによるスペース効率の向上を、上記曲面ミラー(M2)と
の間での上記平面ミラー(M1)による光路の折り曲げによ
って、反射型光学素子を用いることによるメリットとう
まく融合させることが可能になる。The optical system including at least one transmission type optical element corresponds to the imaging optical system (PT) in each embodiment, and the plane mirror that bends the optical path three-dimensionally is the first mirror in each embodiment. (M1). The curved mirror corresponds to the second mirror (M2) in each embodiment, and the opposed mirror is the third mirror (M3) in each embodiment.
(M3). The optical system equivalent to the imaging optical system (PT) is
As in each of the embodiments, the transmission type optical element such as a lens may be used alone, or a reflection type optical element such as a mirror may be included in addition to the transmission type optical element. In the case of only a transmission type optical element, the improvement in space efficiency due to no folding of the optical path there is reflected by the bending of the optical path by the flat mirror (M1) between the curved mirror (M2) and the reflective mirror. It is possible to successfully combine the advantages of using the mold optical element.
【００２４】第１ミラー(M1)に相当する前記平面ミラー
で光路を３次元的に折り曲げるには、パネル表示面(I1)
の画面中心から絞り(ST)の中心を通りスクリーン面(I2)
の画面中心に到達する光線を「画面中心光線」とすると
き、スクリーン面(I2)に入射する画面中心光線とスクリ
ーン面(I2)の法線とが成す平面に対して、前記平面ミラ
ー(M1)に入射する画面中心光線が平行でなければよい。
各実施の形態のように、スクリーン面(I2)に入射する画
面中心光線とスクリーン面(I2)の法線とが成す平面に対
して、第１ミラー(M1)に入射する画面中心光線が平行で
なければ、その３次元的な光路の折り曲げにより各光学
要素の配置が３次元的になる。これにより、リアプロジ
ェクション光学系の薄型化とともに、スクリーン面(I2)
の画面上下方向のコンパクト化を達成することができ
る。しかも、投影光学系としての結像光学系(PT)と第２
ミラー(M2)との組み合わせによって良好な光学性能を実
現することができる。In order to bend the optical path three-dimensionally by the plane mirror corresponding to the first mirror (M1), the panel display surface (I1)
From the center of the screen to the center of the aperture (ST), the screen surface (I2)
When a ray reaching the center of the screen is referred to as a `` center ray of the screen '', the plane mirror (M1 ) Need not be parallel to the screen center ray.
As in each embodiment, the screen central ray incident on the first mirror (M1) is parallel to the plane formed by the screen central ray incident on the screen plane (I2) and the normal to the screen plane (I2). Otherwise, the arrangement of each optical element becomes three-dimensional by bending the three-dimensional optical path. This makes the rear projection optical system thinner and the screen surface (I2)
Can be downsized vertically. In addition, the imaging optical system (PT) as the projection optical system and the second
Good optical performance can be realized by combination with the mirror (M2).
【００２５】通常のリアプロジェクションＴＶのような
投影装置では、スクリーン面(I2)のサイズは上下方向
(縦方向)よりも左右方向(横方向)の方が大きい。このよ
うな横長のスクリーン面(I2)に対する光学構成におい
て、折り返しによる光路配置を上下方向(短辺方向)のみ
に沿って行えば、左右方向(長辺方向)のスペースを有効
に活用していないことになる。したがって各実施の形態
のように、パネル表示面(I1)側の光路をスクリーン面(M
2)の横方向(長辺方向)に折り曲げる構成にすれば、スペ
ースの有効活用によりリアプロジェクション光学系のコ
ンパクト化を達成することができる。しかし、タイプ
のように反射型光学素子のみから成る反射型光学系(例
えばＷＯ９７／０１７８７)では、仮に平面ミラーで光
路を横方向に折り曲げたとしても、アゴ下の突出を抑え
ることはできない。反射型と透過型とを組み合わせたタ
イプの光学系に、上記光路の折り曲げを適用して初め
てそのメリット(光学性能上の有利性とコンパクト性)を
活かすことができるのである。In a projection device such as a normal rear projection TV, the size of the screen surface (I2) is
It is larger in the left-right direction (horizontal direction) than in the (vertical direction). In the optical configuration for such a horizontally long screen surface (I2), if the optical path arrangement by folding is performed only in the vertical direction (short side direction), the space in the horizontal direction (long side direction) is not effectively utilized Will be. Therefore, as in each embodiment, the optical path on the panel display surface (I1) side is changed to the screen surface (M1).
With the configuration of bending in the lateral direction (long side direction) in 2), the rear projection optical system can be made compact by effectively utilizing the space. However, in a reflection type optical system (for example, WO97 / 01787) consisting only of a reflection type optical element like a type, even if the optical path is bent in the horizontal direction by a plane mirror, it is not possible to suppress the protrusion below the jaw. The advantage (advantage in optical performance and compactness) can be utilized only by applying the above-described bending of the optical path to an optical system of a combination of a reflection type and a transmission type.
【００２６】また各実施の形態では、第１ミラー(M1)に
入射する画面中心光線と第１ミラー(M1)で反射する画面
中心光線とが90°を成しているが、第１ミラー(M1)によ
る光路の折り曲げはこれに限らない。リアプロジェクシ
ョン光学系の厚みや他の光学要素との位置関係等に応じ
て好ましい光路配置となるようにすればよい。実際の光
路配置を考えた場合、以下の条件式(0)を満足するよう
にα=90±20°の角度範囲で光路を折り曲げることが望
ましく、また、スクリーン面(I2)に入射する画面中心光
線とスクリーン面(I2)の法線とが成す平面に対して、平
面ミラー(M1)に入射する画面中心光線が成す角度もこれ
と同様である。 70＜α＜110 …(0) ただし、 α：第１ミラー(M1：平面ミラー)に入射する画面中心光
線と第１ミラー(M1)で反射する画面中心光線とが成す角
度(°)、である。In each embodiment, the central ray of the screen incident on the first mirror (M1) and the central ray of the screen reflected by the first mirror (M1) form 90 °. The bending of the optical path by M1) is not limited to this. A preferable optical path arrangement may be set according to the thickness of the rear projection optical system and the positional relationship with other optical elements. When considering the actual optical path arrangement, it is desirable to bend the optical path within an angle range of α = 90 ± 20 ° so as to satisfy the following conditional expression (0), and the center of the screen incident on the screen surface (I2). The same applies to the angle formed by the screen center ray incident on the plane mirror (M1) with respect to the plane formed by the ray and the normal to the screen surface (I2). 70 <α <110 (0) where α is the angle (°) between the screen center ray incident on the first mirror (M1: plane mirror) and the screen center ray reflected on the first mirror (M1). is there.
【００２７】第１〜第３の実施の形態を構成している結
像光学系(PT)は、いわゆる共軸系であって、結像光学系
(PT)を構成している光学要素はすべて共通の軸を有して
いる。結像光学系(PT)を共軸系にすれば、レンズ保持部
材(玉枠等)の構成が容易になる。また、フォーカシング
やズーミングにおける玉枠の動きが直線的になるので、
フォーカシングやズーミングに関連する構成も容易にな
る。なかでも第３の実施の形態は、第２ミラー(M2：曲
面ミラー)も含めて投影光学系全体が共軸系になってい
る。このような構成にすると、収差等の扱いが通常の光
学系の設計と同様に行えるので設計し易くなる。The imaging optical system (PT) constituting the first to third embodiments is a so-called coaxial system, and
The optical elements that make up (PT) all have a common axis. If the imaging optical system (PT) is a coaxial system, the configuration of the lens holding member (ball frame or the like) becomes easy. Also, the movement of the ball frame during focusing and zooming becomes linear,
Configurations related to focusing and zooming are also facilitated. Particularly, in the third embodiment, the entire projection optical system including the second mirror (M2: curved mirror) is a coaxial system. With such a configuration, the handling of aberrations and the like can be performed in the same manner as in the design of an ordinary optical system, so that the design becomes easy.
【００２８】各実施の形態において、リアプロジェクシ
ョン光学系のフォーカシングは、結像光学系(PT)中の１
つのレンズ群をその軸方向に沿って移動させることによ
り行われる。また、リアプロジェクション光学系のズー
ミングは、結像光学系(PT)中の少なくとも２つのレンズ
群をその軸方向に沿って移動させることにより行われ
る。ズーミングの際には縦方向(短辺方向)に像がずれる
ので、表示パネル又は投影光学系全体をその分だけ移動
させて補正する構成にするのが好ましい。In each of the embodiments, focusing of the rear projection optical system is performed by using one of the imaging optical systems (PT).
This is performed by moving one lens group along its axial direction. Zooming of the rear projection optical system is performed by moving at least two lens groups in the imaging optical system (PT) along the axial direction. Since the image is displaced in the vertical direction (short side direction) during zooming, it is preferable that the display panel or the entire projection optical system is moved by that amount to perform the correction.
【００２９】各実施の形態では、スクリーン面(I2)の画
面中心を縦に通る面に関してリアプロジェクション光学
系全体が光学的な面対称になっており、その対称面が図
２，図７及び図１２に示す光学断面に相当する。第１ミ
ラー(M1)での３次元的な光路の折り曲げにより、リアプ
ロジェクション光学系は構造的に非対称になる。しか
し、第１ミラー(M1)は光学的なパワーのない平面ミラー
であるため、リアプロジェクション光学系の光学的な対
称性が崩れることにはならない。このように光学的に面
対称な光学構成にすると、光学部品の作り込みが行い易
い上に、画面の左右で照度ムラや歪曲の差が発生するの
を抑えることができる。In each of the embodiments, the entire rear projection optical system is optically symmetric with respect to a plane vertically passing through the center of the screen (I2), and the plane of symmetry is shown in FIGS. This corresponds to the optical section shown in FIG. Due to the three-dimensional bending of the optical path at the first mirror (M1), the rear projection optical system becomes structurally asymmetric. However, since the first mirror (M1) is a plane mirror having no optical power, the optical symmetry of the rear projection optical system is not broken. With such an optically symmetric optical configuration, it is easy to manufacture optical components, and it is possible to suppress the occurrence of illuminance unevenness and a difference in distortion between the left and right sides of the screen.
【００３０】透過型光学素子のみで非常に広角の光学系
を実現することは難しいが、各実施の形態のように第２
ミラー(M2)が負のパワーを有し、結像光学系(PT)が正の
パワーを有する構成にすれば、非常に広角のリアプロジ
ェクション光学系を実現することができる。このパワー
配置は、一般的な広角レンズに採用されているレトロフ
ォーカスタイプである。このレトロフォーカスタイプの
パワー構成において、さらに以下の条件式(1)及び(2)を
満足することが望ましい。Although it is difficult to realize a very wide-angle optical system using only the transmission type optical element, the second type of optical system is required as in each embodiment.
If the mirror (M2) has a negative power and the imaging optical system (PT) has a positive power, a very wide-angle rear projection optical system can be realized. This power arrangement is a retrofocus type adopted in a general wide-angle lens. In this retrofocus type power configuration, it is desirable to further satisfy the following conditional expressions (1) and (2).
【００３１】1.0＜(d2×cosθ)／d1＜3.0 …(1) 20＜θ＜65 …(2) ただし、 d1：結像光学系(PT)の最終面から第２ミラー(M2：曲面
ミラー)までの画面中心光線の光路長、 d2：第２ミラー(M2：曲面ミラー)からスクリーン面(I2)
までの画面中心光線の光路長、 θ：スクリーン面(I2)に対する画面中心光線の入射角度
(°)、 である。1.0 <(d2 × cos θ) / d1 <3.0 (1) 20 <θ <65 (2) where d1: the second mirror (M2: curved mirror) from the final surface of the imaging optical system (PT) ), The optical path length of the center ray of the screen, d2: the second mirror (M2: curved mirror) to the screen surface (I2)
The optical path length of the center ray of the screen up to, θ: the incident angle of the center ray of the screen with respect to the screen surface (I2)
(°),
【００３２】条件式(1)は、スクリーン面(I2)から第２
ミラー(M2)までの距離と第２ミラー(M2)から結像光学系
(PT)までの距離との比を規定している。スクリーン面(I
2)から第２ミラー(M2)までの距離はプロジェクション光
学系の厚み方向の長さの約２倍であり、第２ミラー(M2)
から結像光学系(PT)までの距離はプロジェクション光学
系の厚み方向の長さと略同じである。したがって、第２
ミラー(M2)で光線が一度反射してスクリーン面(I2)に到
達する構成と、透過型の結像光学系(PT)から第２ミラー
(M2)までに十分な距離を有する構成と、でリアプロジェ
クション光学系の薄型化を有効に行うためには、その距
離のおおよその比が1.5〜2倍程度であれば、薄型でアゴ
下の小さなリアプロジェクション光学系を実現すること
ができる。Conditional expression (1) represents the second condition from the screen surface (I2).
Distance to mirror (M2) and imaging optical system from second mirror (M2)
Defines the ratio to the distance to (PT). Screen surface (I
The distance from 2) to the second mirror (M2) is about twice the length in the thickness direction of the projection optical system, and the second mirror (M2)
The distance from to the imaging optical system (PT) is substantially the same as the length in the thickness direction of the projection optical system. Therefore, the second
A configuration in which the light beam is reflected once by the mirror (M2) and reaches the screen surface (I2), and a second mirror is provided from the transmission type imaging optical system (PT).
In order to effectively reduce the thickness of the rear projection optical system with a configuration having a sufficient distance to (M2), if the approximate ratio of the distance is about 1.5 to 2 times, A small rear projection optical system can be realized.
【００３３】光路を折り曲げるためのスペースをうまく
とるには、第２ミラー(M2)から結像光学系(PT)までの距
離をある程度確保する必要があるが、条件式(1)の上限
を超えると、その距離と比べて第２ミラー(M2)からスク
リーン面(I2)までの距離が大きくなってしまうため、リ
アプロジェクション光学系の薄型化が困難になる。逆
に、条件式(1)の下限を超えると、第２ミラー(M2)から
結像光学系(PT)までの距離が大きくなりすぎてしまうた
め、第２ミラー(M2)が過度に大型化することになる。更
に薄型で第２ミラー(M2)も小さなリアプロジェクション
光学系を実現するためには、条件式(1)の下限を1.3、上
限を2.2にして、それらの条件を満たすようにするのが
好ましい。In order to make a sufficient space for bending the optical path, it is necessary to secure a certain distance from the second mirror (M2) to the imaging optical system (PT). However, the distance exceeds the upper limit of the conditional expression (1). Then, the distance from the second mirror (M2) to the screen surface (I2) becomes larger than that distance, and it becomes difficult to reduce the thickness of the rear projection optical system. Conversely, if the lower limit of conditional expression (1) is exceeded, the distance from the second mirror (M2) to the imaging optical system (PT) becomes too large, so the second mirror (M2) becomes excessively large. Will do. In order to realize a rear projection optical system that is thin and has a small second mirror (M2), it is preferable that the lower limit of conditional expression (1) is set to 1.3 and the upper limit is set to 2.2 to satisfy these conditions.
【００３４】条件式(2)は、いわゆる斜め投影角度を規
定している。条件式(2)の上限を超えると、斜め投影角
度が大きくなりすぎるために、非常に広角のレンズが必
要となり、良好な光学性能を達成するのが困難になる。
また、スクリーン面(I2)に対する入射角度が大きくなり
すぎるため、スクリーン面(I2)の表面反射による光のロ
スが大きくなる。逆に、条件式(2)の下限を超えると、
斜め投影の度合いが小さくなる。つまり共軸系の投影に
近づくことから、斜め投影による薄型化が困難になる。
更に良好な光学性能を有し薄型でコンパクトなリアプロ
ジェクション光学系を実現するためには、条件式(2)の
下限を30、上限を50にして、それらの条件を満たすよう
にするのが好ましい。Conditional expression (2) defines a so-called oblique projection angle. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the oblique projection angle becomes too large, so that a very wide-angle lens is required, making it difficult to achieve good optical performance.
Further, since the incident angle with respect to the screen surface (I2) becomes too large, the loss of light due to the surface reflection on the screen surface (I2) increases. Conversely, if the lower limit of conditional expression (2) is exceeded,
The degree of oblique projection is reduced. That is, since the projection approaches the coaxial projection, it is difficult to reduce the thickness by oblique projection.
In order to realize a thin and compact rear projection optical system having better optical performance, it is preferable that the lower limit of conditional expression (2) is 30 and the upper limit is 50 to satisfy those conditions. .
【００３５】以下の条件式(3)を満足することが望まし
い。 0.5＜dL／F'＜2.5 …(3) ただし、 dL：パネル表示面(I1)の画面対角線の長さ、 F'：投影光学系の近似焦点距離、 F'＝(1+β)2／(β×D) β：投影倍率、 D：パネル表示面(I1)からスクリーン面(I2)までの画面
中心光線の光路長、 であり、近似焦点距離F'は方向によって異なる場合があ
るが、すべての方向における焦点距離の意味を含むもの
とする。It is desirable to satisfy the following conditional expression (3). 0.5 <dL / F ′ <2.5 (3) where, dL: the length of the screen diagonal of the panel display surface (I1), F ′: the approximate focal length of the projection optical system, F ′ = (1 + β) 2 / (β × D) β: projection magnification, D: optical path length of the screen center ray from the panel display surface (I1) to the screen surface (I2), and the approximate focal length F ′ may vary depending on the direction. The meaning of the focal length in all directions is included.
【００３６】条件式(3)は、投影光学系の近似焦点距離
とパネル表示面(I1)の画面対角線の長さとの比を規定し
ている。各実施の形態のように、共軸のレンズ等から成
る結像光学系(PT)と、反射面として自由曲面(XYP)等を
有する第２ミラー(M2)と、を組み合わせた場合、各部分
での焦点距離は計算できても、それぞれが偏芯していた
りすると、投影光学系全体の焦点距離を共軸系のように
決めることはできなくなる。しかし、投影倍率と投影光
学系全体の光路長(つまり共役長)が分かれば、主点間隔
に相当する部分の情報を除いて、焦点距離に近い値を計
算することは可能である。その計算式がF'＝(1+β)2／
(β×D)である。この式で求めた近似焦点距離F'とパネ
ルサイズdLとの比は、投影画角を表している。つまり、
比の値が大きいと画角が広く、小さいと画角が狭いこと
になる。Conditional expression (3) defines the ratio between the approximate focal length of the projection optical system and the length of the screen diagonal of the panel display surface (I1). As in each embodiment, when an imaging optical system (PT) including a coaxial lens and the like and a second mirror (M2) having a free-form surface (XYP) as a reflection surface are combined, each part Can be calculated, but if they are eccentric, the focal length of the entire projection optical system cannot be determined like a coaxial system. However, if the projection magnification and the optical path length (that is, the conjugate length) of the entire projection optical system are known, it is possible to calculate a value close to the focal length except for information on a portion corresponding to the principal point interval. The calculation formula is F '= (1 + β) 2 /
(β × D). The ratio between the approximate focal length F ′ and the panel size dL obtained by this equation represents the projection angle of view. That is,
When the value of the ratio is large, the angle of view is wide, and when it is small, the angle of view is narrow.
【００３７】条件式(3)の値を満たすことにより、リア
プロジェクション光学系の薄型化に必要な斜め投影を広
い画角で実現することができる。条件式(3)の上限を超
えると、非常に広角なレンズを達成することと同等にな
るので収差補正が困難になり、良好な光学性能を得るの
が困難になる。条件式(3)の下限を超えると、画角が狭
くなりすぎるので斜め投影角度を大きくとることができ
ず、リアプロジェクション光学系の薄型化が困難にな
る。更に良好な光学性能を有し薄型でコンパクトなリア
プロジェクション光学系を実現するためには、条件式
(3)の下限を0.70、上限を1.70にして、それらの条件を
満たすようにするのが好ましい。By satisfying the value of the conditional expression (3), oblique projection required for thinning the rear projection optical system can be realized with a wide angle of view. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, it becomes equivalent to achieving a very wide-angle lens, so that aberration correction becomes difficult, and it becomes difficult to obtain good optical performance. If the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, the angle of view becomes too narrow, so that the oblique projection angle cannot be made large, and it is difficult to reduce the thickness of the rear projection optical system. In order to realize a thin and compact rear projection optical system with better optical performance, the conditional expression
It is preferable that the lower limit of (3) is set to 0.70 and the upper limit is set to 1.70 so that those conditions are satisfied.
【００３８】また結像光学系(PT)に関しては、以下の条
件式(4)を満足することが望ましい。 1.0＜fp／F'＜5.5 …(4) ただし、 fp：結像光学系(PT)の焦点距離、 である。It is preferable that the imaging optical system (PT) satisfies the following conditional expression (4). 1.0 <fp / F '<5.5 (4) where fp is the focal length of the imaging optical system (PT).
【００３９】条件式(4)は、投影光学系の近似焦点距離
と結像光学系(PT)の焦点距離との比を規定している。こ
の比は全体で広画角な投影光学系における結像光学系(P
T)の画角の負担量を示しており、比の値が小さい場合に
は結像光学系(PT)の画角負担が大きく、逆に大きい場合
には結像光学系(PT)の画角負担が小さいことを意味す
る。条件式(4)の上限を超えると、結像光学系(PT)での
画角負担が減る代わりに、第２ミラー(M2：曲面ミラー)
の負のパワーを強くしなければならなくなる。その結
果、第２ミラー(M2)での収差発生量が大きくなり、投影
光学系全体で収差補正を行うことが困難になる。条件式
(4)の下限を超えると、結像光学系(PT)での画角負担が
増えることになるが、結像光学系(PT)のみで非常に広画
角な投影光学系を実現することは困難である。更に良好
な光学性能を得るには、条件式(4)の下限を1.5、上限を
4.5にして、それらの条件を満たすようにするのが好ま
しい。Conditional expression (4) defines the ratio between the approximate focal length of the projection optical system and the focal length of the imaging optical system (PT). This ratio is based on the imaging optical system (P
T) indicates the amount of burden on the angle of view.If the value of the ratio is small, the burden on the angle of view of the imaging optical system (PT) is large. This means that the angular burden is small. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the angle of view burden on the imaging optical system (PT) is reduced, but the second mirror (M2: curved mirror)
The negative power of must be increased. As a result, the amount of aberration generated in the second mirror (M2) increases, and it becomes difficult to perform aberration correction in the entire projection optical system. Conditional expression
If the lower limit of (4) is exceeded, the angle of view burden on the imaging optical system (PT) will increase, but it is necessary to realize a projection optical system with a very wide angle of view using only the imaging optical system (PT). It is difficult. In order to obtain even better optical performance, the lower limit and the upper limit of conditional expression (4) should be set to 1.5 and 1.5, respectively.
Preferably, it is 4.5 to satisfy those conditions.
【００４０】また、上記結像光学系(PT)の焦点距離(fp)
や投影光学系の近似焦点距離(F')は、一般に共軸光学系
で用いられている焦点距離はもちろん、非軸対称な光学
系の焦点距離をも含む値である。共軸光学系での焦点距
離の求め方は言うまでもないが、非軸対称な光学系での
焦点距離は、例えば、スクリーン面(I2)の画面中心に向
かうとともに絞り(ST)の中心を通る光線(ベース光線)に
対して、直交座標系のX軸，Y軸の方向に若干ずれた位置
に入射する平行な光線が、射出するときにベース光線と
の成す角度から各々計算される。また、条件式(3),(4)
では焦点距離の方向については言及していないが、X
軸，Y軸の方向のどちらかの焦点距離が条件式(3),(4)を
満足すればよく、両方の方向の値が条件式(3),(4)を満
足すれば更に好ましい。The focal length (fp) of the imaging optical system (PT)
The approximate focal length (F ′) of the projection optical system is a value including not only the focal length generally used in the coaxial optical system but also the focal length of the non-axially symmetric optical system. It goes without saying that the focal length in the non-axially symmetric optical system is, for example, a ray traveling toward the center of the screen on the screen surface (I2) and passing through the center of the stop (ST). Parallel rays incident on the X-axis and Y-axis directions of the rectangular coordinate system with respect to the (base ray) slightly deviate from each other, and are calculated from angles formed with the base ray when the rays exit. Also, conditional expressions (3) and (4)
Does not mention the direction of the focal length, but X
It is preferable that either one of the focal lengths in the directions of the axis and the Y axis satisfy the conditional expressions (3) and (4), and it is more preferable that the values in both directions satisfy the conditional expressions (3) and (4).
【００４１】アゴ下のサイズに関しては、以下の条件式
(5)を満足することが望ましい。 0.2＜UL／H＜0.6 …(5) ただし、 UL：アゴ下の長さ、 H：スクリーン面(I2)に入射する画面中心光線とスクリ
ーン面(I2)の法線とが成す平面に対して平行方向のスク
リーン面(I2)の大きさ(各実施の形態では短辺長さに相
当する。)、である。Regarding the size under the chin, the following conditional expression
It is desirable to satisfy (5). 0.2 <UL / H <0.6 (5) where, UL: length under the jaw, H: with respect to the plane defined by the screen center ray incident on the screen surface (I2) and the normal line of the screen surface (I2) The size of the screen surface (I2) in the parallel direction (corresponding to the length of the short side in each embodiment).
【００４２】各実施の形態のように斜め投影光学系を用
いた場合には、そのリアプロジェクション光学系に適し
たスクリーンを用いることが望ましい。通常、リアプロ
ジェクションＴＶ等には、入射側からフレネルレンズ，
レンチキュラー，ブラックマトリックスの順に配置され
たスクリーンが用いられる。斜め投影の場合にはスクリ
ーン面(I2)の画面中心に角度のついた光線が入射するの
で、図１６に示すように投影光の入射側に平面部(FA)を
有する偏心したフレネルレンズ(FL)を用いるか{図中、
フレネルレンズ(FL)以外は省略。}、あるいは全反射プ
リズムアレイと通常のフレネルレンズとを組み合わせた
構成のスクリーンを用いるのが望ましい。図１６に示す
配置とは逆に、投影光の入射側にフレネル部(FB)が位置
すると、ケラレが発生することになる。When an oblique projection optical system is used as in each embodiment, it is desirable to use a screen suitable for the rear projection optical system. Usually, a rear projection TV or the like has a Fresnel lens,
A screen arranged in the order of lenticular and black matrix is used. In the case of oblique projection, an angled ray is incident on the center of the screen on the screen surface (I2), and as shown in FIG. ) Or {
Omitted except for Fresnel lens (FL). }, Or a screen having a configuration in which a total reflection prism array and a normal Fresnel lens are combined is preferably used. Contrary to the arrangement shown in FIG. 16, if the Fresnel portion (FB) is located on the incident side of the projection light, vignetting will occur.
【００４３】図１６に示す方式では、フレネルのピッチ
ごとに光線が途切れたように見えてしまうので、その影
響を小さくするために、スクリーン面(I2)上に表示され
る画素の大きさよりもフレネルのピッチを十分に細かく
することが望ましい。具体的には、[フレネルのピッチ]
／[スクリーンの画素]＜0.5の条件を満たすことが望ま
しく、[フレネルのピッチ]／[スクリーンの画素]＜0.3
の条件を満たすことが更に望ましい。例えば、50インチ
(対角)程度のスクリーン面(I2)にＸＧＡ(extended grap
hics array)相当の画面を表示させる場合には、画素の
大きさが約1mmになるので、フレネルのピッチが約0.2mm
のスクリーンを用いれば上記問題を解消することができ
る。In the method shown in FIG. 16, since the light beam appears to be interrupted at each pitch of the Fresnel, in order to reduce the influence, the Fresnel is smaller than the size of the pixel displayed on the screen surface (I2). It is desirable to make the pitch sufficiently fine. Specifically, [Fresnel pitch]
It is desirable to satisfy the condition of / [screen pixel] <0.5, [Fresnel pitch] / [screen pixel] <0.3
It is more desirable to satisfy the following condition. For example, 50 inches
XGA (extended grap) on the screen surface (I2) of (diagonal) degree
hics array) When displaying a screen equivalent to a pixel, the pixel size is about 1 mm, so the pitch of Fresnel is about 0.2 mm
The above problem can be solved by using the screen described above.
【００４４】各実施の形態において第２ミラー(M2)とし
て用いられている曲面ミラーの基板材料としては、プラ
スチック{ＰＭＭＡ(polymethyl methacrylate)，ＰＣ(p
olycarbonate)，ポリオレフィン系樹脂等}が好ましく、
そのプラスチック基板にアルミニウムや銀を蒸着するこ
とにより増反射コートを施したものを用いることが好ま
しい。通常の反射ミラーはフロートガラス上に反射コー
トが施されたものであるが、フロートガラスは面精度が
悪いため、光学的なパワーを有する曲面ミラーには適し
ていない。したがって、曲面ミラーの基板材料として
は、ガラスモールドやプラスチックモールドといった、
高精度のものを用いることが望ましい。なかでもプラス
チックモールドは、材料のコスト等からみてもガラスモ
ールドと比較して低コストであるため好適である。In each of the embodiments, the substrate material of the curved mirror used as the second mirror (M2) is plastic {PMMA (polymethyl methacrylate), PC (p
olycarbonate), polyolefin resin, etc.}
It is preferable to use a plastic substrate coated with an enhanced reflection coating by evaporating aluminum or silver. A normal reflection mirror is one in which a reflection coating is applied on a float glass, but the float glass is not suitable for a curved mirror having optical power due to poor surface accuracy. Therefore, as the substrate material of the curved mirror, such as glass mold and plastic mold
It is desirable to use a high-precision one. Among them, the plastic mold is preferable because it is lower in cost than the glass mold in view of the material cost and the like.
【００４５】各実施の形態のように複数の反射ミラーで
光路を折り曲げる光学構成では、光路の折り曲げ方向に
光線が重ならないようにする必要がある。しかし、折り
曲げの余裕を多くとるのは光学性能上好ましくない。折
り曲げによる非軸度合いが大きくなるからである。折り
曲げる方向の光の幅を小さくすれば、良好な光学性能を
達成することが可能である。折り曲げる方向の光の幅を
小さくするには、絞り(ST)形状を楕円形にするのが望ま
しい。つまり、折り曲げる方向の絞り径を小さくし、そ
れと直交する方向の絞り径を大きくすればよい。このよ
うな楕円絞りを用いれば、絞り(ST)全体の面積(つまり
明るさ)を変えずに、良好な光学性能を有する(つまり折
り曲げによる非軸度合いが小さい)リアプロジェクショ
ン光学系を達成することができる。In the optical configuration in which the optical path is bent by a plurality of reflecting mirrors as in each embodiment, it is necessary to prevent the light beams from overlapping in the bending direction of the optical path. However, it is not preferable in terms of optical performance to take a large margin for bending. This is because the degree of off-axis due to bending increases. If the width of the light in the bending direction is reduced, good optical performance can be achieved. In order to reduce the width of the light in the bending direction, it is desirable to make the stop (ST) shape elliptical. That is, the aperture diameter in the bending direction may be reduced, and the aperture diameter in the direction perpendicular to the bending direction may be increased. By using such an elliptical stop, it is possible to achieve a rear projection optical system having good optical performance (i.e., a small degree of off-axis due to bending) without changing the entire area (i.e., brightness) of the stop (ST). Can be.
【００４６】液晶パネルのように入射角度によって特性
に違いがある表示パネルを用いる場合には、前述の投影
光学系をパネル表示面(I1)側にテレセントリックにする
ことが望ましい。しかし、光学性能を向上させるにはテ
レセントリックな状態からずらした方が良い。そこで、
非テレセントリック光学系においてパネル表示面(I1)の
前にコンデンサーレンズを配置することで、パネル表示
面(I1)に対してはテレセントリックになるようにしても
よい。また、反射型の表示パネルを用いるとともにＰＢ
Ｓ無しに光束分離を行う場合、入射光線と反射光線とを
角度分離するために、折り返し方向のＦナンバーで決ま
る角度以上に入射光線をパネル表示面(I1)に対して傾け
る必要がある。そのときには、いわゆる斜めテレセント
リック{パネル表示面(I1)の全領域に対してほぼ同じ入
射角度で斜めに入射する}の構成にするのが好ましい。
斜めテレセントリックにすれば、上述した液晶の角度特
性に違いは生じない。また、斜めテレセントリックを達
成するために、パネル表示面(I1)の前に(必要に応じて
偏心させた)コンデンサーレンズを配置してもよい。In the case of using a display panel such as a liquid crystal panel whose characteristics are different depending on the incident angle, it is desirable to make the above-mentioned projection optical system telecentric on the panel display surface (I1) side. However, it is better to shift from the telecentric state to improve the optical performance. Therefore,
In a non-telecentric optical system, a condenser lens may be arranged in front of the panel display surface (I1) to make the panel display surface (I1) telecentric. In addition, a reflective display panel is used and PB
When performing light beam separation without S, it is necessary to incline the incident light with respect to the panel display surface (I1) at an angle greater than the angle determined by the F-number in the folding direction in order to separate the incident light and the reflected light at an angle. At that time, it is preferable to adopt a configuration of so-called oblique telecentricity {obliquely incident on the entire area of the panel display surface (I1) at substantially the same incident angle}.
If oblique telecentricity is used, there is no difference in the angle characteristics of the liquid crystal described above. In addition, in order to achieve oblique telecentricity, a condenser lens (eccentric as required) may be arranged in front of the panel display surface (I1).
【００４７】[0047]
【実施例】以下、本発明を実施したリアプロジェクショ
ン光学系の構成を、コンストラクションデータ，スポッ
トダイアグラム等を挙げて、更に具体的に説明する。こ
こで例として挙げる実施例１〜３は、前述した第１〜第
３の実施の形態にそれぞれ対応しており、各実施の形態
を表す図(図１〜図３，図６〜図８，図１１〜図１３)
は、対応する各実施例の光学構成等をそれぞれ示してい
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of a rear projection optical system embodying the present invention will be described more specifically with reference to construction data, a spot diagram and the like. Examples 1 to 3 given here as examples correspond to the above-described first to third embodiments, respectively, and illustrate the respective embodiments (FIGS. 1 to 3, FIGS. 6 to 8, (FIGS. 11 to 13)
Indicates the optical configuration and the like of each corresponding embodiment.
【００４８】表１，表４及び表７は、各実施例における
パネル表示面(I1)からスクリーン面(I2)までのコンスト
ラクションデータを縮小側から順に示すと共に、パネル
表示面(I1)の大きさ(mm)，スクリーン面(I2)の大きさ(m
m)及びＦナンバー(FNO)を、画面横(長辺)方向と画面縦
(短辺)方向とにそれぞれ対応させて示している。各コン
ストラクションデータにおいて、si(i=0,1,2,3,...)は
パネル表示面(I1)から数えてi番目の面であり、CRはそ
の面(si)の曲率半径(mm)である。また、Ｎd,νdは面(s
i)と面(si+1)との間に位置する媒質のｄ線に対する屈折
率,アッベ数をそれぞれ示している(AIR：空気)。Tables 1, 4 and 7 show the construction data from the panel display surface (I1) to the screen surface (I2) in each embodiment in order from the reduction side, and the size of the panel display surface (I1). (mm), size of screen surface (I2) (m
m) and F-number (FNO) in the horizontal (long side) direction and vertical
(Short side) direction. In each construction data, si (i = 0, 1, 2, 3, ...) is the i-th surface counted from the panel display surface (I1), and CR is the curvature radius (mm) of the surface (si). ). Also, Nd and νd represent the surface (s
The refractive index and Abbe number for the d-line of the medium located between i) and the surface (si + 1) are shown (AIR: air).
【００４９】各面siのデータは、左手系の直交座標系
(X,Y,Z)に基づいて示されており、パネル表示面(I1；長
辺方向：X軸方向，短辺方向：Y軸方向)の中心位置を原
点(0,0,0)とする面頂点座標(mm)で、面siの位置(X座標,
Y座標,Z座標)を表しており、面頂点を中心とするX,Y,Z
の各方向の軸回りの回転角(°)で、パネル表示面(I1)を
基準とする面siの傾き(X回転,Y回転,Z回転)を表してい
る(回転の順序はX回転,Y回転,Z回転である。)。ただ
し、X回転ではY軸からZ軸への回転方向(X軸の正側に向
かって反時計回り)を正とし、Y回転ではZ軸からX軸への
回転方向(Y軸の正側に向かって反時計回り)を正とし、Z
回転ではY軸からX軸への回転方向(Z軸の正側に向かって
時計回り)を正とする。The data of each surface si is represented by a left-handed rectangular coordinate system.
(X, Y, Z), the center position of the panel display surface (I1; long side direction: X axis direction, short side direction: Y axis direction) is defined as the origin (0, 0, 0). The position of the surface si (X coordinate,
(Y coordinate, Z coordinate), X, Y, Z centered on the surface vertex
The rotation angle (°) about the axis in each direction represents the inclination (X rotation, Y rotation, Z rotation) of the surface si with respect to the panel display surface (I1) (the rotation order is X rotation, Y rotation, Z rotation.) However, for the X rotation, the rotation direction from the Y axis to the Z axis (counterclockwise toward the positive side of the X axis) is positive, and for the Y rotation, the rotation direction from the Z axis to the X axis (the positive direction of the Y axis). (Counterclockwise toward) is positive and Z
In the rotation, the direction of rotation from the Y axis to the X axis (clockwise toward the positive side of the Z axis) is positive.
【００５０】また曲率半径CRの欄において、ASPが記載
されている面siは軸対称非球面、AASが記載されている
面siはアナモルフィック非球面、XYPが記載されている
面siは自由曲面である。これらの面siの面頂点を原点と
するローカルな直交座標系(x,y,z)を考えた場合、軸対
称非球面の面形状は以下の式(ASP)で定義され、アナモ
ルフィック非球面の面形状は以下の式(AAS)で定義さ
れ、自由曲面の面形状は以下の式(XYP)で定義される。
この直交座標系(x,y,z)におけるx,y,z方向は直交座標系
(X,Y,Z)におけるX,Y,Z方向とそれぞれ一致している。し
たがって、以下の各式で規定される面形状は、各回転に
よって傾く前の面siの状態を表していることになる。表
２，表３；表５，表６；表８に、各実施例における軸対
称非球面データ，アナモルフィック非球面データ及び自
由曲面データを示す。また、表９に各実施例の条件式対
応値及び関連データを示す。In the field of the radius of curvature CR, the surface si on which ASP is described is an axisymmetric aspheric surface, the surface si on which AAS is described is an anamorphic aspheric surface, and the surface si on which XYP is described is free. It is a curved surface. When considering a local rectangular coordinate system (x, y, z) having the origin at the surface vertex of these surfaces si, the surface shape of the axisymmetric aspheric surface is defined by the following equation (ASP), and the anamorphic non-spherical surface The surface shape of the spherical surface is defined by the following equation (AAS), and the surface shape of the free-form surface is defined by the following equation (XYP).
The x, y, z directions in this rectangular coordinate system (x, y, z) are rectangular coordinate systems.
The directions coincide with the X, Y, and Z directions at (X, Y, Z). Therefore, the surface shape defined by the following equations represents the state of the surface si before being inclined by each rotation. Table 2, Table 3, Table 5, Table 6, and Table 8 show axisymmetric aspherical data, anamorphic aspherical data, and free-form surface data in each example. Table 9 shows conditional expression corresponding values and related data of each embodiment.
【００５１】 z＝(C・h2)／[1+√{1-C2・h2}]＋(A4・h4+A6・h6+A8・h8+A10・h10+A12・h12) …(A SP) z＝(Cx・x2+Cy・y2)／[1+√{1-(1+Kx)Cx2・x2-(1+Ky)Cy2・y2}]＋[Ar{(1-Ap)x2+ (1+Ap)y2}2+Br{(1-Bp)x2+(1+Bp)y2}3+Cr{(1-Cp)x2+(1+Cp)y2}4+Dr{(1-Dp)x2+(1+ Dp)y2}5] …(AAS)Z = (C · h 2 ) / [1 + √ {1-C 2 · h 2 }] + (A4 · h 4 + A6 · h 6 + A8 · h 8 + A10 · h 10 + A12 · h 12 )… (A SP) z = (Cx · x 2 + Cy · y 2 ) / [1 + √ {1- (1 + Kx) Cx 2 · x 2- (1 + Ky) Cy 2 · y 2 }] + [Ar {(1-Ap) x 2 + (1 + Ap) y 2 } 2 + Br {(1-Bp) x 2 + (1 + Bp) y 2 } 3 + Cr {(1-Cp ) x 2 + (1 + Cp) y 2 } 4 + Dr {(1-Dp) x 2 + (1+ Dp) y 2 } 5 ]… (AAS)
【数１】 (Equation 1)
【００５２】ただし、 z：高さhの位置でのz軸方向の基準面からの変位量(sa
g)、 h：z軸に対して垂直な方向の高さ(h2=x2+y2)、 C：近軸曲率(曲率半径CRの逆数)、 Cx：x方向の近軸曲率(x方向の曲率半径CRxの逆数)、 Cy：y方向の近軸曲率(y方向の曲率半径CRyの逆数)、 A4,A6,A8,A10,A12：4次,6次,8次,10次,12次の非球面係
数、 K：コーニック定数、 Kx：x方向のコーニック定数、 Ky：y方向のコーニック定数、 C(m,n)：自由曲面係数、 Ar,Br,Cr,Dr：円錐からの4次,6次,8次,10次の変形係数
の回転対称成分、 Ap,Bp,Cp,Dp：円錐からの4次,6次,8次,10次の変形係数
の非回転対称成分、 である。Where z is the displacement amount (sa) from the reference plane in the z-axis direction at the height h.
g), h: height in the direction perpendicular to the z-axis (h 2 = x 2 + y 2 ), C: paraxial curvature (reciprocal of the radius of curvature CR), Cx: paraxial curvature (x Radius of curvature in the direction CRx), Cy: paraxial curvature in the y direction (reciprocal of the radius of curvature CRy in the y direction), A4, A6, A8, A10, A12: fourth, sixth, eighth, tenth, 12th order aspherical coefficient, K: conic constant, Kx: conic constant in x direction, Ky: conic constant in y direction, C (m, n): free-form surface coefficient, Ar, Br, Cr, Dr: from cone Rotationally symmetric components of the fourth, sixth, eighth, and tenth order deformation coefficients, Ap, Bp, Cp, Dp: Non-rotationally symmetric components of the fourth, sixth, eighth, and tenth order deformation coefficients from the cone, It is.
【００５３】各実施例の光学性能をスポットダイアグラ
ム(図４，図９，図１４)と歪曲図(図５，図１０，図１
５)でそれぞれ示す。スポットダイアグラムはスクリー
ン面(I2)での結像特性(mm)をｄ線，ｇ線及びｃ線の３波
長について示しており、歪曲図はパネル表示面(I1)での
長方形状網目に対応するスクリーン面(I2)での光線位置
(mm)を示している。歪曲図中、D1(実線)が実施例の歪曲
格子であり、D0(点線)がアナモ比を考慮した理想像点の
格子(歪曲無し)である。The optical performance of each embodiment is shown by spot diagrams (FIGS. 4, 9 and 14) and distortion diagrams (FIGS. 5, 10 and 1).
5). The spot diagram shows the imaging characteristics (mm) on the screen surface (I2) for three wavelengths of d-line, g-line, and c-line, and the distortion diagram corresponds to the rectangular mesh on the panel display surface (I1). Ray position on screen surface (I2)
(mm). In the distortion diagram, D1 (solid line) is the distortion lattice of the embodiment, and D0 (dotted line) is the lattice of ideal image points in consideration of the anamorphic ratio (no distortion).
【００５４】パネル表示面(I1)の画面長辺方向にx軸を
とり、パネル表示面(I1)の画面短辺方向にy軸をとった
場合、各物高(FIELD POSITION，mm)はパネル表示面(I1)
の画面中心を原点とするローカルな座標(x,y)で表され
る。また、スクリーン面(I2)の画面長辺方向にx'軸をと
り、スクリーン面(I2)の画面短辺方向にy'軸をとった場
合、各像高(mm)はスクリーン面(I2)の画面中心を原点と
するローカルな座標(x',y')で表される。したがって、
各歪曲図はx'-y'平面に対して垂直方向から見たスクリ
ーン面(I2)上での実際の像の歪曲状態(ただしx'の負側
のみ)を示していることになる。なお、スポットや歪曲
が画面の片側についてのみ表示されているのは、各実施
例が光学的に左右対称だからである。When the x-axis is taken along the longer side of the screen of the panel display surface (I1) and the y-axis is taken along the shorter side of the screen of the panel display surface (I1), each object height (FIELD POSITION, mm) is Display surface (I1)
Is represented by local coordinates (x, y) with the origin at the center of the screen. Also, when the x 'axis is taken in the screen long side direction of the screen surface (I2) and the y' axis is taken in the screen short side direction of the screen surface (I2), each image height (mm) is the screen surface (I2) Are represented by local coordinates (x ', y') with the origin at the center of the screen. Therefore,
Each distortion diagram shows a distortion state of the actual image on the screen plane (I2) viewed from the direction perpendicular to the x'-y 'plane (however, only the negative side of x'). The spots and distortions are displayed only on one side of the screen because each embodiment is optically symmetric.
【００５５】[0055]
【表１】 [Table 1]
【００５６】[0056]
【表２】 [Table 2]
【００５７】[0057]
【表３】 [Table 3]
【００５８】[0058]
【表４】 [Table 4]
【００５９】[0059]
【表５】 [Table 5]
【００６０】[0060]
【表６】 [Table 6]
【００６１】[0061]
【表７】 [Table 7]
【００６２】[0062]
【表８】 [Table 8]
【００６３】[0063]
【表９】 [Table 9]
【００６４】[0064]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、良
好な光学性能を有しながらコンパクトで薄型のリアプロ
ジェクション光学系を実現することができる。As described above, according to the present invention, a compact and thin rear projection optical system having good optical performance can be realized.
【図１】第１の実施の形態(実施例１)のリアプロジェク
ション光学系を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a rear projection optical system according to a first embodiment (Example 1).
【図２】第１の実施の形態(実施例１)において第１ミラ
ーがない場合の光路等を示す光学構成図。FIG. 2 is an optical configuration diagram showing an optical path and the like when there is no first mirror in the first embodiment (Example 1).
【図３】第１の実施の形態(実施例１)を構成している投
影光学系等を示す光学構成図。FIG. 3 is an optical configuration diagram showing a projection optical system and the like constituting the first embodiment (Example 1).
【図４】実施例１のスポットダイアグラム。FIG. 4 is a spot diagram of Example 1.
【図５】実施例１の歪曲図。FIG. 5 is a distortion diagram of the first embodiment.
【図６】第２の実施の形態(実施例２)のリアプロジェク
ション光学系を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a rear projection optical system according to a second embodiment (Example 2).
【図７】第２の実施の形態(実施例２)において第１ミラ
ーがない場合の光路等を示す光学構成図。FIG. 7 is an optical configuration diagram showing an optical path and the like when there is no first mirror in the second embodiment (Example 2).
【図８】第２の実施の形態(実施例２)を構成している投
影光学系等を示す光学構成図。FIG. 8 is an optical configuration diagram showing a projection optical system and the like constituting a second embodiment (Example 2).
【図９】実施例２のスポットダイアグラム。FIG. 9 is a spot diagram of Example 2.
【図１０】実施例２の歪曲図。FIG. 10 is a distortion diagram of the second embodiment.
【図１１】第３の実施の形態(実施例３)のリアプロジェ
クション光学系を示す斜視図。FIG. 11 is a perspective view showing a rear projection optical system according to a third embodiment (Example 3).
【図１２】第３の実施の形態(実施例３)において第１ミ
ラーがない場合の光路等を示す光学構成図。FIG. 12 is an optical configuration diagram showing an optical path and the like when there is no first mirror in the third embodiment (Example 3).
【図１３】第３の実施の形態(実施例３)を構成している
投影光学系等を示す光学構成図。FIG. 13 is an optical configuration diagram showing a projection optical system and the like constituting a third embodiment (Example 3).
【図１４】実施例３のスポットダイアグラム。FIG. 14 is a spot diagram of Example 3.
【図１５】実施例３の歪曲図。FIG. 15 is a distortion diagram of the third embodiment.
【図１６】各実施の形態に適したスクリーンの要部構成
及び光路を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a main part configuration and an optical path of a screen suitable for each embodiment.
【図１７】従来例の概略構成を示す模式図。FIG. 17 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional example.
I1 …パネル表示面 I2 …スクリーン面 PT …結像光学系(投影光学系の一部) ST …絞り M1 …第１ミラー(平面ミラー) M2 …第２ミラー(曲面ミラー，投影光学系の一部) M3 …第３ミラー(対向ミラー) I1 ... panel display surface I2 ... screen surface PT ... imaging optical system (part of projection optical system) ST ... stop M1 ... first mirror (plane mirror) M2 ... second mirror (curved mirror, part of projection optical system) ) M3 ... 3rd mirror (opposite mirror)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ (72)発明者 石原 淳 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H087 KA06 KA07 RA05 RA08 RA12 RA13 TA01 TA05 TA06 5C058 BA23 BA35 EA01 EA11 EA13 EA26 EA32 EA42 EA45 EA51 5C060 GA02 GB05 GB10 HC01 HC19 HC22 JA00 JB06 9A001 GG01 KK16 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 9/31 H04N 9/31 C (72) Inventor Atsushi Ishihara 2-3-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi No. Osaka International Building Minolta Co., Ltd. F-term (reference) 2H087 KA06 KA07 RA05 RA08 RA12 RA13 TA01 TA05 TA06 5C058 BA23 BA35 EA01 EA11 EA13 EA26 EA32 EA42 EA45 EA51 5C060 GA02 GB05 GB10 HC01 HC19 HC22 JA00 JB06 9A001 GG
Claims (3)
投影するリアプロジェクション光学系であって、 光学的なパワーを有する部材として、前記パネル表示面
から前記スクリーン面への光路順に、少なくとも１つの
透過型光学素子を含むとともに正のパワーを有する結像
光学系と、負のパワーを有する曲面ミラーと、を含む投
影光学系を備え、 前記パネル表示面の画面中心から絞りの中心を通り前記
スクリーン面の画面中心に到達する光線を画面中心光線
とするとき、以下の条件式(1)及び(2)を満足することを
特徴とするリアプロジェクション光学系； 1.0＜(d2×cosθ)／d1＜3.0 …(1) 20＜θ＜65 …(2) ただし、 d1：結像光学系の最終面から曲面ミラーまでの画面中心
光線の光路長、 d2：曲面ミラーからスクリーン面までの画面中心光線の
光路長、 θ：スクリーン面に対する画面中心光線の入射角度
(°)、 である。1. A rear projection optical system for projecting an image on a panel display surface onto a screen surface, wherein at least one member having optical power is arranged in an optical path order from the panel display surface to the screen surface. A projection optical system including a transmission type optical element and an imaging optical system having a positive power, and a curved mirror having a negative power; and a screen passing from a screen center of the panel display surface to a stop center. A rear projection optical system characterized by satisfying the following conditional expressions (1) and (2) when a ray reaching the center of the screen of the surface is defined as a center ray of the screen: 1.0 <(d2 × cos θ) / d1 < 3.0… (1) 20 <θ <65… (2) where, d1: the optical path length of the screen center ray from the final surface of the imaging optical system to the curved mirror, d2: the screen center ray from the curved mirror to the screen surface Optical path length, θ Angle of incidence of the screen central ray with respect to the screen surface
(°),
投影するリアプロジェクション光学系であって、 光学的なパワーを有する部材として、前記パネル表示面
から前記スクリーン面への光路順に、少なくとも１つの
透過型光学素子を含むとともに正のパワーを有する結像
光学系と、負のパワーを有する曲面ミラーと、を含む投
影光学系を備え、 前記パネル表示面の画面中心から絞りの中心を通り前記
スクリーン面の画面中心に到達する光線を画面中心光線
とするとき、以下の条件式(3)を満足することを特徴と
するリアプロジェクション光学系； 0.5＜dL／F'＜2.5 …(3) ただし、 dL：パネル表示面の画面対角線の長さ、 F'：投影光学系の近似焦点距離、 F'＝(1+β)2／(β×D) β：投影倍率、 D：パネル表示面からスクリーン面までの画面中心光線
の光路長、 であり、近似焦点距離F'は方向によって異なる場合があ
るが、すべての方向における焦点距離の意味を含むもの
とする。2. A rear projection optical system for projecting an image on a panel display surface onto a screen surface, wherein at least one member having optical power is arranged in an optical path order from the panel display surface to the screen surface. A projection optical system including a transmission type optical element and an imaging optical system having a positive power, and a curved mirror having a negative power; and a screen passing from a screen center of the panel display surface to a stop center. A rear projection optical system characterized by satisfying the following conditional expression (3) when a ray reaching the center of the screen of the surface is defined as a center ray of the screen: 0.5 <dL / F ′ <2.5 (3) dL: length of screen diagonal line of panel display surface, F ': approximate focal length of projection optical system, F' = (1 + β) 2 / (β × D) β: projection magnification, D: screen from panel display surface Screen center ray light to the surface The approximate focal length F ′ may vary depending on the direction, but includes the meaning of the focal length in all directions.
を特徴とする請求項１又は請求項２記載のリアプロジェ
クション光学系； 1.0＜fp／F'＜5.5 …(4) ただし、 fp：結像光学系の焦点距離、 F'：投影光学系の近似焦点距離、 F'＝(1+β)2／(β×D) β：投影倍率、 D：パネル表示面からスクリーン面までの画面中心光線
の光路長、 であり、近似焦点距離F'は方向によって異なる場合があ
るが、すべての方向における焦点距離の意味を含むもの
とする。3. The rear projection optical system according to claim 1, further satisfying the following conditional expression (4): 1.0 <fp / F ′ <5.5 (4) : Focal length of the imaging optical system, F ′: approximate focal length of the projection optical system, F ′ = (1 + β) 2 / (β × D) β: projection magnification, D: from the panel display surface to the screen surface The approximate focal length F ′ may vary depending on the direction, but includes the meaning of the focal length in all directions.
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|---|---|---|---|
| JP2000081769A JP2001264632A (en) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | Rear projection optical system |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006527401A (en) * | 2003-06-11 | 2006-11-30 | トムソン ライセンシング | Projection objective lens or projection or rear projection device |
| US7448760B2 (en) | 2004-12-13 | 2008-11-11 | Nittoh Kogaku K.K. | Optical system and rear projector |
-
2000
- 2000-03-17 JP JP2000081769A patent/JP2001264632A/en active Pending
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006527401A (en) * | 2003-06-11 | 2006-11-30 | トムソン ライセンシング | Projection objective lens or projection or rear projection device |
| JP4859667B2 (en) * | 2003-06-11 | 2012-01-25 | トムソン ライセンシング | Projection objective lens or projection or rear projection device |
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