JP2012137622A - 投射光学系及び画像投射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成素子17に形成された画像を被投射面90に拡大投射する投射光学系18であって、前記画像形成素子から前記被投射面までの光路上に、光軸を共有する共軸光学系19と、1枚の非回転対称な曲面ミラー20を有し前記共軸光学系と光軸を共有しない非共軸光学系とが、この順番で配置され、前記共軸光学系は、正屈折力を有する非球面プラスチックレンズである第1レンズ19cと、負屈折力を有する非球面プラスチックレンズである第2レンズ19dと、を有し、前記第1及び第2レンズは、何れもレンズの中心から周辺に向けて屈折率分布を有し、前記第1及び第2レンズの一方は、前記共軸光学系のうち前記曲面ミラーに最も近接して配置されている。
【選択図】図6
Description
図1は、第1の実施の形態に係る画像投射装置を例示する模式図である。図1に示す画像投射装置10は、大略的には、光源11から出射された光で画像表示素子17を照明し、画像表示素子17の拡大像を投射光学系18でスクリーン90に投射する装置である。光源11としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、LED等を用いることができる。画像表示素子17としては、例えば、DMD、液晶パネル等を用いることができる。
第2の実施の形態では、投射光学系18の共軸光学系29を図11に示すような構成とした。すなわち、共軸光学系29は、共軸光学系19のレンズ19c及び19dがレンズ29c及び29dに置換された光学系である。共軸光学系29において、レンズ29cは、レンズ19cの一部分(上側の略半分)が除去された正屈折力を有するレンズであり、非球面プラスチックレンズから構成されている。又、レンズ29dは、レンズ19dの一部分(上側の略半分)が除去された負屈折力を有するレンズであり、非球面プラスチックレンズから構成されている。但し、レンズ19a、19b、29c、及び29dは、それぞれ、複数のレンズから構成されるレンズ群の中の1枚であってもよい。
第3の実施の形態では、投射光学系18の共軸光学系39を図12に示すような構成とした。すなわち、共軸光学系39は、共軸光学系19のレンズ19c及び19dがレンズ39c及び39dに置換された光学系である。共軸光学系39において、レンズ39cは、負屈折力を有するレンズであり、非球面プラスチックレンズから構成されている。又、レンズ39dは、正屈折力を有するレンズであり、非球面プラスチックレンズから構成されている。但し、レンズ19a、19b、39c、及び39dは、それぞれ、複数のレンズから構成されるレンズ群の中の1枚であってもよい。
第4の実施の形態では、投射光学系18の共軸光学系49を図13に示すような構成とした。すなわち、共軸光学系49は、共軸光学系19のレンズ19c及び19dがレンズ群49cに置換された光学系である。共軸光学系49において、レンズ群49cは、レンズ49c1とレンズ49c2とを接合して一体化したレンズ群である。但し、レンズ19a及び19bは、それぞれ、複数のレンズから構成されるレンズ群の中の1枚であってもよい。又、レンズ群49cは、レンズ49c1及びレンズ49c2以外のレンズを含んでもよい。
11 光源
12 リフレクタ
13 インテグレータロッド
14 照明用レンズ
15 第1ミラー
16 第2ミラー
17 画像表示素子
18 投射光学系
19、29、39、49 共軸光学系
19a、19b、19c、19d、29c、29d、39c、39d、49c、49c1、49c2 レンズ
20 曲面ミラー
49c レンズ群
50 凸レンズ
60 凹レンズ
90 スクリーン
A 光軸
B、C 位置
L、M、N 範囲
Claims (12)
- 画像形成素子に形成された画像を被投射面に拡大投射する投射光学系であって、
前記画像形成素子から前記被投射面までの光路上に、光軸を共有する共軸光学系と、1枚の非回転対称な曲面ミラーを有し前記共軸光学系と光軸を共有しない非共軸光学系とが、この順番で配置され、
前記共軸光学系は、正屈折力を有する非球面プラスチックである第1レンズと、負屈折力を有する非球面プラスチックレンズである第2レンズと、を有し、
前記第1及び第2レンズは、何れもレンズの中心から周辺に向けて屈折率分布を有し、
前記第1及び第2レンズの一方は、前記共軸光学系のうち前記曲面ミラーに最も近接して配置されていることを特徴とする投射光学系。 - 前記第1及び第2レンズにおいて、
レンズ中心の屈折率をNi、レンズ周辺の屈折率をNoとしたときに、レンズ中心から周辺に向けての屈折率変化ΔN=No−Niの符号は、前記第1及び第2レンズそれぞれで同じであることを特徴とする請求項1記載の投射光学系。 - 前記第1及び第2レンズは、前記被投射面への焦点を調整するために前記光軸方向に独立して往復動可能に構成されており、
前記第1及び第2レンズ並びに前記曲面ミラーを含む光学素子のうち、前記投射光学系内の3以上の光学素子の間隔を変えることにより前記被投射面への焦点を調整することを特徴とする請求項1又は2記載の投射光学系。 - 前記曲面ミラーは自由曲面ミラーであり、前記被投射面の横方向をX方向、前記被投射面の縦方向をY方向としたときに、前記曲面ミラーの前記X方向の曲率は、前記共軸光学系の光軸に近い側の前記曲面ミラーの端部から、前記共軸光学系の光軸から遠い側の前記曲面ミラーの端部に向かって前記Y方向の座標毎に大きくなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の投射光学系。
- 前記第1レンズのレンズ中心から周辺に向けての屈折率変化をΔN1、前記第1レンズの中心を通る光線と最周辺を通る光線との距離をW1、前記第2レンズのレンズ中心から周辺に向けての屈折率変化をΔN2、前記第2レンズの中心を通る光線と最周辺を通る光線との距離をW2、としたときに、(ΔN1/W1)と(ΔN2/W2)は略等しいことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項記載の投射光学系。
- 前記第1レンズの焦点距離と前記第2レンズの焦点距離とは略等しいことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項記載の投射光学系。
- 前記第1及び第2レンズは、隣接して配置されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項記載の投射光学系。
- 前記第1及び第2レンズの一方又は双方は、回転対象の形状から光が通過しない一部分を除去した形状を有することを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項記載の投射光学系。
- 前記第1及び第2レンズに代えて、前記画像形成素子側の面が非球面であり前記曲面ミラー側の面が球面である正又は負屈折力を有するレンズと、前記画像形成素子側の面が球面であり前記曲面ミラー側の面が非球面である負又は正屈折力を有するレンズの、それぞれの前記球面同士を接合したレンズ群を備えていることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項記載の投射光学系。
- 変調信号に応じて画像を形成する前記画像形成素子に、光源からの照明光を照射し、前記画像形成素子に形成された前記画像を、請求項1乃至9の何れか一項記載の投射光学系により前記被投射面に拡大投射する画像投射装置。
- 前記投射光学系は、前記共軸光学系と前記非共軸光学系との間に、前記画像形成素子の実像を作る中間像方式であることを特徴とする請求項10記載の画像表示装置。
- 前記画像形成素子に最も近接して配置されているレンズは、前記画像形成素子との間隔が変化しないことを特徴とする請求項10又は11記載の画像表示装置。
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