JP2022080857A - 投影レンズアセンブリ及び投影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】体積が小さく、かつ台形歪みを改善できる投影レンズアセンブリ及び投影装置を提供する。
【解決手段】第1のレンズセットは縮小側と拡大側との間に配置される。第2のレンズセットは第1のレンズセットと拡大側との間に配置される。第2のレンズセットは入光面、反射面及び出光面を有し、入光面が第1のレンズセットに向けられ、出光面が投影面に向けられ、入光面、出光面及び第1のレンズセットが反射面の同一側に配置され、かつ、入光面、反射面及び出光面の少なくとも一つが自由曲面である。絞りは第1のレンズセット与第2のレンズセットの間に配置される。ライトバルブは画像光束を提供する。第1のレンズセットの第1の光軸が画像光束の中心と重ならない。
【選択図】図1
【解決手段】第1のレンズセットは縮小側と拡大側との間に配置される。第2のレンズセットは第1のレンズセットと拡大側との間に配置される。第2のレンズセットは入光面、反射面及び出光面を有し、入光面が第1のレンズセットに向けられ、出光面が投影面に向けられ、入光面、出光面及び第1のレンズセットが反射面の同一側に配置され、かつ、入光面、反射面及び出光面の少なくとも一つが自由曲面である。絞りは第1のレンズセット与第2のレンズセットの間に配置される。ライトバルブは画像光束を提供する。第1のレンズセットの第1の光軸が画像光束の中心と重ならない。
【選択図】図1
Description
本発明は光学レンズアセンブリ及び光学装置に関し、特に投影レンズアセンブリ及び投影装置に関する。
プロジェクターは家電製品、オフィス設備、ゲーム機器等に幅広く応用されている。プロジェクターの需要が次第に軽量小型へ進んでいる。例を挙げると、従来型光源を用いたプロジェクターに比べると、発光ダイオードを用いたポケット型プロジェクターは体積が小さくて重量が軽いため、空間要求が低くなり、携帯も便利である。
実際の応用において、プロジェクターの使用空間を縮小するには、プロジェクターの機構を変える必要があり、従来の垂直式投影を斜め投影に変更し、反射鏡により投影画面を屈折させ、屈折後の投影画面を必要に応じて投影面(例えば、テーブル面、地面、壁面、スクリーン等)に投射することができる。斜め投影構造において、プロジェクターの出射光の基準光線を投影面に対し垂直にすることができず、即ち、斜め入射(oblique incidence)であるため、投影画面に台形歪み(trapezoidal distortion)が発生する原因になる。従来、台形歪みを改善するために、ソフトウェアを利用して投影画面の歪み領域を剪断し、歪みのないものにすることができるが、このソフトウェア補正方法により解像度が低下し、輝度損失が発生する。また、台形歪みを改善する別の方法として、ハードウェア補正、即ち、投影レンズアセンブリを移動させる方法があるが、この方法ではプロジェクターの体積が大きくなる。
本発明は、体積が小さく、かつ台形歪みを改善できる投影レンズアセンブリ及び投影装置を提供する。
本発明の投影レンズアセンブリは、縮小側に配置されたライトバルブが提供した画像光束を拡大側に配置された投影面に結像させるものである。ライトバルブと投影面が角度を有する。投影レンズアセンブリは第1のレンズセット、第2のレンズセット及び絞りを含む。第1のレンズセットは縮小側と拡大側との間に配置され、かつ第1の光軸を有する。第2のレンズセットは第1のレンズセットと拡大側との間に配置され、第2のレンズセットが少なくとも入光面、反射面及び出光面を有し、入光面が第1のレンズセットに向けられ、出光面が投影面に向けられ、入光面、出光面及び第1のレンズセットが反射面の同一側に配置され、かつ、入光面、反射面及び出光面の少なくとも一つが自由曲面である。絞りは第1のレンズセットと第2のレンズセットとの間に配置される。ライトバルブは画像光束を提供する。画像光束は順に第1のレンズセットを透過し、絞りを通過し、第2のレンズセットの入光面を透過して、第2のレンズセットの反射面に反射され、かつ第2のレンズセットの出光面を透過し、投影面まで伝達される。第1のレンズセットの第1の光軸が画像光束の中心と重ならない。
本発明の投影装置は照明光源、ライトバルブ、投影面及び前記投影レンズアセンブリを含む。照明光源は照明光束を提供する。ライトバルブは縮小側に配置され、かつ、照明光束を画像光束に変換する。投影面は拡大側に配置され、ライトバルブと投影面が角度を有する。
以上により、本発明の一実施例の投影装置及び投影レンズアセンブリにおいて、投影レンズアセンブリの第2のレンズセットの入光面、反射面及び出光面の少なくとも一つが自由曲面であり、かつ、第1のレンズセットの第1の光軸が画像光束の中心と重ならない。そのため、往復共通光路設計を実現することができ、さらに、投影レンズアセンブリ全体の厚さを低減することができる。また、第2のレンズセットの入光面、反射面及び出光面の少なくとも一つが自由曲面であるため、投影レンズアセンブリにおいて、各視角が対応する画像光束の焦点距離を異なるものにすることができ、台形歪み現象をさらに改善することができる。
本発明の前記及びその他の技術内容、特徴と効果について、以下は参照図面に基づき、好ましい実施例の詳細説明において明確に示すとする。以下の実施例で言及される方向用語、例えば、上、下、左、右、前または後等は図面を参照する方向のみである。従って、これらの方向用語は説明を目的とし、本発明を制限するものではない。
以下は本発明の代表的な実施例を詳細に参照し、図面を用いて代表的な実施例の実例を説明する。図面と説明における同じまたは類似する部分は、なるべく同じ素子符号で示す。
図1は本発明の一実施例の投影装置の側面概略図である。図2は図1の投影装置のライトバルブ、保護蓋、光合成素子、平板ガラスアクチュエータ及び投影レンズアセンブリの拡大概略図である。
図1及び図2を参照すると、図中の方向zは例えば投影面PSに垂直な方向であり、方向yは例えば投影面PSに平行な方向であり、また、方向xは例えば投影面PSに平行であるとともに、方向yに垂直な方向である。
図1を参照すると、投影装置100は照明光源ILS、ライトバルブLV、投影レンズアセンブリPL及び投影面PSを含む。投影レンズアセンブリPLは縮小側及び拡大側を有する。ライトバルブLVは縮小側に配置される。投影面PSは拡大側に配置される。照明光源ILSは照明光束ILBを提供する。ライトバルブLVは照明光束ILBを画像光束IMBに変換する。投影レンズアセンブリPLは、ライトバルブLVからの画像光束IMBを拡大側に位置する投影面PS上に結像させる。特に、投影面PSとライトバルブLVが夾角θを有する。言い換えれば、投影装置100は斜め投影装置である。投影面PSとライトバルブLVの夾角θが0°<θ<90°を満たす。例を挙げると、夾角θが25°<θ<90°を満たすとしてもよいが、本発明はこれに限定されない。
投影面PSはその上に投影画面を形成することが可能な物体表面一般を指す。例を挙げると、本実施例において、投影面PSはテーブル面であってもよい。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、投影面PSは地面、壁面、スクリーン等であってもよい。
本実施例において、ライトバルブLVは、選択的に、反射式光変調器、例えば、デジタルマイクロミラー素子(digital micro-mirror device)、シリコン液晶パネル(liquid-crystal-on-silicon panel,LCOS panel)等であってもよい。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、ライトバルブLVは透過型光変調器、例えば、透過液晶パネル(Transparent Liquid Crystal Panel)、電気光学変調器(Electro-Optical Modulator)、磁気光学変調器(Magneto-Optic modulator)、音響光学変調器(Acousto-Optic Modulator,AOM)等であってもよい。
本実施において、投影装置100は、選択的に、光合成素子PRを含んでもよい。照明システムILSは光合成素子PRに対し照明光束ILBを発し、照明光束ILBが光合成素子PRを経由してライトバルブLVまで伝達され、照明光束ILBがライトバルブLVに反射されて画像光束IMBとなり、画像光束IMBが光合成素子PRを経由して投影レンズアセンブリPLまで伝達される。例を挙げると、本実施において、光合成素子PRが全内反射プリズム(Total Internal Reflection Prism,TIR Prism)であってもよい。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、光合成素子PRがビームスプリッタ(beam splitter)、偏光ビームスプリッタ(polarizer beam splitter)、フィールドレンズ(filed lens)またはその他の光学素子であってもよく、投影装置100に必要な分光または導光設計によって決めるとし、本発明はこれについて限定しない。
図1及び図2を参照すると、本実施において、投影装置100は、選択的に、ライトバルブLVの受光面LVa(図2が示す)上に配置され、かつライトバルブLVと光合成素子PRとの間に位置する保護蓋CG(図2が示す)を含んでもよい。保護蓋CGはライトバルブLVを保護する。また、本実施において、投影装置100は、選択的に、平板ガラスアクチュエータACを含み、光フィルタ機能を備えることができる。
投影レンズアセンブリPLは第1のレンズセットLG1、絞りAS及び第2のレンズセットLG2を含む。第1のレンズセットLG1は縮小側と拡大側との間に配置され、かつ、第1の光軸X1を有する。第2のレンズセットLG2は第1のレンズセットLG1と拡大側との間に配置される。絞りASは第1のレンズセットLG1と第2のレンズセットLG2との間に配置される。第2のレンズセットLG2は少なくとも入光面RP3、反射面RP2及び出光面RP1を有し、入光面RP3が第1のレンズセットLG1に向けられ、出光面RP1が投影面PSに向けられ、かつ、入光面RP3、出光面RP1及び第1のレンズセットLG1が反射面RP2の同一側に配置される。
図2を参照すると、第1のレンズセットLG1は、拡大側から縮小側へ順に配列された複数のレンズL1、L2、L3、L4、L5を含み、レンズL1、L2、L3、L4、L5がそれぞれ第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L11、L21、L31、L41、L51、及びライトバルブLVに向けられた第2の表面L12、L22、L32、L42、L52を有する。
例を挙げると、本実施において、第1のレンズセットLG1は拡大側から縮小側へ順に配列されたレンズL1、レンズL2、レンズL3、レンズL4及びレンズL5を含み、レンズL1が第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L11及びライトバルブLVに向けられた第2の表面L12を有し、レンズL2が第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L21及びライトバルブLVに向けられた第2の表面L22を有し、レンズL3が第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L31及びライトバルブLVに向けられた第2の表面L32を有し、レンズL4が第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L41及びライトバルブLVに向けられた第2の表面L42を有し、レンズL5が第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L51及びライトバルブLVに向けられた第2の表面L52を有する。本実施において、第1のレンズセットLG1の複数のレンズL1、L2、L3、L4、L5の数が例えば5である。しかし、本発明はこれに限定されず、第1のレンズセットLG1のレンズ数を実際のニーズによって変えることが可能である。別の実施例において、第1のレンズセットLG1のレンズ数が2、3、4、6また6より大きい正数であってもよい。本実施において、第1のレンズセットLG1の焦点距離が負であってもよいが、本発明はこれに限定されない。
絞りASは、投影レンズアセンブリPLにおいて画像光束IMBに対し制限機能を有する実体を意味し、光束が絞りASを通過する時に最小断面積を有し、絞りASがレンズのエッジ、フレームまたは特別に設定された穴付きパネルであってもよい。例を挙げると、本実施において、絞りASは例えば第1のレンズセットLG1と第2のレンズセットLG2との間に設置された穴付きパネルであるが、本発明はこれに限定されない。本実施において、第1のレンズセットLG1の複数のレンズL1、L2、L3、L4、L5のうち、絞りASに最も近い一つのレンズL1の第1の表面L11が自由曲面であってもよい。
本実施において、第2のレンズセットLG2は屈折プリズムRPを含むことが可能で、かつ、屈折プリズムRPが入光面RP3、反射面RP2及び出光面RP1を有する。本実施において、屈折プリズムRPの入光面RP3が凹面であり、かつ屈折プリズムRPの出光面RP1が凸面であってよい。
なお、第2のレンズセットLG2の入光面RP3、反射面RP2及び出光面RP1の少なくとも一つが自由曲面であり、かつ、第1のレンズセットLG1の第1の光軸X1が画像光束IMBの中心IMBcと重ならない。従って、往復共通光路(common path)設計を実現することができ、即ち、第1のレンズセットLG1から第2のレンズセットLG2へ伝達された画像光束IMBの光経路と、第2のレンズセットLG2の反射面RP2に反射されて第1のレンズセットLG1まで戻された画像光束IMBの光経路とが重なることになり、かつ、第2のレンズセットLG2の反射面RP2に反射された画像光束IMBを第2のレンズセットLG2の入光面RP3から射出させるのに十分な空間を有する。投影レンズアセンブリPLが共通光路設計を有することで、第2のレンズセットLG2の反射面RP2に反射されて第1のレンズセットLG1に戻された画像光束IMBが干渉を起こし難く、そのため、絞りASと第2のレンズセットLG2の反射面RP2が第1の光軸X1に平行な方向d1における最大距離Dを短縮することができる。最大距離Dが短縮すれば、第2のレンズセットLG2の反射面RP2の光学有効経(optical effective diameter)CAも過大にならない。これにより、投影レンズアセンブリPL全体の厚さHをさらに削減することができる。
図2を参照すると、画像光束IMBは第1のエッジ光線IMB1及び第2のエッジ光線IMB2を含み、第1のエッジ光線IMB1はライトバルブLVのエッジLVe上の一点LVpから第1の光軸X1を離れる方向へ出射され、第2のエッジ光線IMB2はライトバルブLVのエッジLVe上の点LVpから第1の光軸X1に向かう方向へ出射され、第1のレンズセットLG1中の第1のエッジ光線IMB1と第1の光軸X1は、第1の光軸X1に垂直な方向d2において最大距離H1を有し、第2のレンズセットLG2の出光面RP1上の第2のエッジ光線IMB2と第1の光軸X1は、第1の光軸X1に垂直な方向d2において最大距離H2を有し、前記投影レンズアセンブリPL全体の厚さHは最大距離H1と最大距離H2の和である。例を挙げると、本実施において、投影レンズアセンブリPL全体の厚さHが12mm未満であってもよいが、本発明はこれに限定されない。
絞りASと第2のレンズセットLG2の反射面RP2は、第1の光軸X1に平行な方向d1において最大距離Dを有する。本実施において、H/D<3である。また、本実施において、第2のレンズセットLG2の出光面RP1が光学有効経CAを有し、かつ、CA/D<3である。言い換えれば、投影レンズアセンブリPL全体の厚さHと絞りAS及び反射面RP2の最大距離Dとの比率、また、第2のレンズセットLG2の出光面RP1の光学有効経CAと絞りAS及び反射面RP2の最大距離Dとの比率は何れも適切な数値以下であり、この設計方式により、投影レンズアセンブリPLの体積を縮小することができる。
また、第2のレンズセットLG2の入光面RP3、反射面RP2及び出光面RP1の少なくとも一つが自由曲面であるため、第2のレンズセットLG2は各視角に対応する画像光束IMBの焦点距離を異なるものにして、台形歪み現象をさらに改善することができる。本実施において、第2のレンズセットLG2の入光面RP3、反射面RP2及び出光面RP1がすべて自由曲面であってもよく、本発明はこれに限定されない。別の実施例において、第2のレンズセットLG2の出光面RP1及び反射面RP2が自由曲面であり、入光面RP3が自由曲面ではないとしてもよい。さらに別の実施例において、第2のレンズセットLG2の反射面RP2及び入光面RP3が自由曲面であり、出光面RP1が自由曲面ではないとしてもよい。本実施において、第2のレンズセットLG2の焦点距離が例えば正値である。
本実施において、画像光束IMBが第1のレンズセットLG1の第1の光軸X1に対し偏移値Oを有する。以下は図3を参照しながら偏移(オフセット)量Oの測定方法を説明する。
図3は本発明の一実施例の投影装置の概略図である。図1及び図3を参照すると、図3のプロジェクターPJTは少なくとも図1の照明光源ILS、ライトバルブLV及び投影レンズアセンブリPLを含み、プロジェクターPJTは投射面PS上に投影画面IMを形成する。図3を参照すると、偏移量Oの測定方法において、まず、プロジェクターPJTの水平度を補正し、プロジェクターPJTの第1の光軸X1が地面GDと水平になるようにする。続いて、プロジェクターPJTの第1の光軸X1と地面GDを水平に保った状態で、プロジェクターPJTにより投影面PS上に投影画面IMを投射させる。そして、投影画面IMの高さh、投影画面IMの地面GDより離れているエッジIMeから地面GDまでの距離a、及びプロジェクターPJTの第1の光軸X1から地面GDまでの距離bを測定する。最後に、式:O=[(a-b)/h]100%に基づき、画像光束IMBが第1のレンズセットLG1の第1の光軸X1に対する偏移値Oを算出する。例を挙げると、本実施において、Oが50%より大きいとしてもよいが、本発明はこれに限定されない。
図4は本発明の一実施例の画像光束が投影面に形成する投影画面を概略的に示す図である。図1、図2及び図4を参照すると、本実施において、ライトバルブLVは照明光束ILBを画像光束IMBに変換し、画像光束IMBが順に第1のレンズセットLG1を透過し、絞りASを通過し、第2のレンズセットLG2の入光面RP3を透過し、第2のレンズセットLG2の反射面RP2に反射されて、第2のレンズセットLG2の出光面RP1を透過し、投影面PS(即ち、図4の紙面)上に投影画面IMを形成する。投影画面IMの対向する二つの辺IMa、IMbが互いに平行であり、かつ方向xにおいてそれぞれ長さA及び長さBを有し、投影画面IMが方向xにおいて最大幅Wを有し、[(B-A)/W]100%=T、かつ|T|<1%である。簡単に言えば、本実施において、投影画面IMの台形歪みが1%未満である。
以下は投影装置100の一実施例を挙げて説明する。なお、以下の表1ないし表3に記載のデータ資料は本発明を限定するものではなく、当業者が本発明を参照したうえ、そのパラメータまたは設定を適宜変更することが可能であり、その変更も本発明の範囲内に属する。
図2及び表1を参照すると、本実施において、第1のレンズL1が自由曲面レンズであってもよい。詳しく言うと、第1のレンズL1において第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L11が自由曲面であり、かつ、第1のレンズL1においてライトバルブLVに向けられた第2の表面L12が非球面であってもよい。本実施において、第2のレンズL2が球面レンズであってもよい。第2のレンズL2において第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L21、及びライトバルブLVに向けられた第2の表面L22がすべて球面であってもよい。
本実施において、第3のレンズL3が球面レンズであってもよい。第3のレンズL3において第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L31及び第3のレンズL3においてライトバルブLVに向けられた第2の表面L32がすべて球面であってもよい。本実施において、第4のレンズL4が球面レンズであってもよい。第4のレンズL4において第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L41、及び第4のレンズL4においてライトバルブLVに向けられた第2の表面L42が全て球面であってもよい。また、本実施において、第3のレンズL3の第2の表面L32と第4のレンズL4の第1の表面L41を貼り合わせて、第3のレンズL3と第4のレンズL4により複合レンズを形成することができる。
本実施において、第5のレンズL5が非球面レンズであってもよい。詳しく言うと、第5のレンズL5において第2のレンズセットLG2に向けられた第1の表面L51及びライトバルブLVに向けられた第2の表面L52が全て非球面であってもよい。
前記の第1のレンズL1の第2の表面L12、第5のレンズL5の第1の表面L51及び第5のレンズL5の第2の表面L52が偶数次非球面であり、偶数次非球面を下記式で示すことができる:
angle)を有し、つまり、投影レンズアセンブリPLは小さい投影比(throw ratio)を有し、短い投影距離内に広い投影画面を投射することができる。例を挙げると、本実施において、投影レンズアセンブリPLの半画角が45°より大きいとしてもよいが、本発明はこれに限定されない。
図5は図2の投影レンズアセンブリの変調伝達関数図である。図5の光学伝達関数の係数(Modulus of modulation transfer function,MTF)は、投影レンズアセンブリPLの性能評価に用いられ、図5が示す図形は何れも標準範囲内にある。このように、本実施例の投影レンズアセンブリPLが良好な結像効果を実現できることは検証されている。
図6は図1の投影装置の投影面における投影画面を概略的に示す図である。図6が示す投影画面IMの形状が矩形に近い。図6の通り、投影装置100は投影レンズアセンブリPLの光学素子の非対称な自由曲面(例えば、第2のレンズセットLG2の出光面RP1、反射面RP2及び入光面RP3の少なくとも一つ)を利用して、台形歪みを確実に、有効に改善できることが検証されている。
以上を纏めると、本発明の一実施例の投影装置及び投影レンズアセンブリは、縮小側と拡大側との間に配置された第1のレンズセット、第1のレンズセットと拡大側との間に配置された第2のレンズセット、及び第1のレンズセットと第2のレンズセットとの間に配置された絞りを含む。第2のレンズセットは入光面、反射面及び出光面を有し、入光面が第1のレンズセットに向けられ、出光面が投影面に向けられ、かつ、入光面、出光面及び第1のレンズセットが反射面の同一側に配置されている。ライトバルブは画像光束を提供する。画像光束は順に第1のレンズセットを透過し、絞りを通過し、第2のレンズセットの入光面を透過して、第2のレンズセットの反射面に反射され、かつ、第2のレンズセットの出光面を透過し、投影面まで伝達される。特に、第2のレンズセットの入光面、反射面及び出光面の少なくとも一つが自由曲面であり、かつ、第1のレンズセットの第1の光軸が画像光束の中心と重ならない。これにより、投影レンズアセンブリが共通光路設計を有する構成を実現できる。投影レンズアセンブリが共通光路設計を有するため、第2のレンズセットの反射面に反射されて第1のレンズセットに戻された画像光束が干渉を起こし憎く、絞りと第2のレンズセットの反射面の距離を短縮することができる。絞りと第2のレンズセットの反射面の距離を短縮しても、第2のレンズセットの反射面の光学有効経が過大になることない。これにより、投影レンズアセンブリ全体の厚さ及び体積を有効に低減することができる。
以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を制限するものではない。即ち、本発明の請求の範囲及び発明内容を基に行われた簡単、等価の変更と修正はすべて本発明の範囲内に属する。また、本発明の任意の実施例または請求項は、必ずしも本発明のすべての目的または利点または特徴を達成するものとは限らない。さらに、要約書と発明の名称は特許検索に利用されるものであり、本発明の権利範囲を制限するものではない。また、請求の範囲で言及される「第1の」、「第2の」等の用語は素子(element)の名称を示し、または異なる実施例及び範囲を区別するものであり、素子の数の上限または下限を制限するものではない。
100 投影装置
A、B 長さ
a、b 距離
AC1、CG1、L11、L21、L31、L41、L51、PR1 第1の表面
AC2、CG2、L12、L22、L32、L42、L52、PR2 第2の表面
AC 平板ガラスアクチュエータ
AS 絞り
Asa 光通過断面
CG 保護蓋
CA 光学有効経
D 最大距離
GD 地面
H 厚さ
h 高さ
H1、H2 最大距離
IM 投影画面
IMa、IMb 辺
IMe エッジ
IMB 画像光束
IMB1 第1のエッジ光線
IMB2 第2のエッジ光線
IMBc 中心
ILB 照明光束
ILS 照明システム
LG1 第1のレンズセット
LG2 第2のレンズセット
LV ライトバルブ
LVa 受光面
LVe エッジ
LVp 点
L1、L2、L3、L4、L5 レンズ
PJT プロジェクター
PL 投影レンズアセンブリ
PR 光合成素子
PS 投影面
RP1 出光面
RP2 反射面
RP3 入光面
W 最大幅
X1 第1の光軸
x、y、z、d1、d2 方向
θ 夾角
A、B 長さ
a、b 距離
AC1、CG1、L11、L21、L31、L41、L51、PR1 第1の表面
AC2、CG2、L12、L22、L32、L42、L52、PR2 第2の表面
AC 平板ガラスアクチュエータ
AS 絞り
Asa 光通過断面
CG 保護蓋
CA 光学有効経
D 最大距離
GD 地面
H 厚さ
h 高さ
H1、H2 最大距離
IM 投影画面
IMa、IMb 辺
IMe エッジ
IMB 画像光束
IMB1 第1のエッジ光線
IMB2 第2のエッジ光線
IMBc 中心
ILB 照明光束
ILS 照明システム
LG1 第1のレンズセット
LG2 第2のレンズセット
LV ライトバルブ
LVa 受光面
LVe エッジ
LVp 点
L1、L2、L3、L4、L5 レンズ
PJT プロジェクター
PL 投影レンズアセンブリ
PR 光合成素子
PS 投影面
RP1 出光面
RP2 反射面
RP3 入光面
W 最大幅
X1 第1の光軸
x、y、z、d1、d2 方向
θ 夾角
Claims (14)
- 投影レンズアセンブリであって、
縮小側に配置されたライトバルブが提供する画像光束を拡大側に配置された投影面に結像させ、かつ、前記ライトバルブと前記投影面が角度を有し、
前記投影レンズアセンブリは第1のレンズセット、第2のレンズセット及び絞りを含み、
前記第1のレンズセットは前記縮小側と前記拡大側との間に配置され、かつ第1の光軸を有し、
前記第2のレンズセットは前記第1のレンズセットと前記拡大側との間に配置され、前記第2のレンズセットは少なくとも入光面、反射面及び出光面を有し、前記入光面が前記第1のレンズセットに向けられ、前記出光面が前記投影面に向けられ、前記入光面、前記出光面及び前記第1のレンズセットが前記反射面の同一側に配置され、
前記入光面、前記反射面及び前記出光面の少なくとも一つが自由曲面であり、
前記絞りは前記第1のレンズセットと前記第2のレンズセットとの間に配置され、
前記画像光束が順に前記第1のレンズセットを透過し、前記絞りを通過し、前記第2のレンズセットの前記入光面を透過して、前記第2のレンズセットの前記反射面に反射され、かつ、前記第2のレンズセットの前記出光面を透過し、前記投影面まで伝達され、
前記第1のレンズセットの前記第1の光軸が前記画像光束の中心と重ならないことを特徴とする、投影レンズアセンブリ。 - 前記第2のレンズセットは屈折プリズムを含み、かつ、前記屈折プリズムが前記入光面、前記反射面及び前記出光面を有することを特徴とする、請求項1に記載の投影レンズアセンブリ。
- 前記第1のレンズセットは前記拡大側から前記縮小側へ順に配列された複数のレンズを含み、
前記複数のレンズはそれぞれ、前記第2のレンズセットに向けられた第1の表面、及び前記ライトバルブに向けられた第2の表面を有し、
前記複数のレンズのうち前記絞りに最も近いレンズの第1の表面が自由曲面であることを特徴とする、請求項1に記載の投影レンズアセンブリ。 - 前記絞りと前記第2のレンズセットの前記反射面が、前記第1の光軸に平行な方向において最大距離Dを有し、
前記画像光束は第1のエッジ光線及び第2のエッジ光線を含み、前記第1のエッジ光線が前記ライトバルブのエッジ上の一点から前記第1の光軸を離れる方向へ出射され、前記第2のエッジ光線が前記ライトバルブの前記エッジ上の前記一点から前記第1の光軸に向かう方向へ出射され、
前記第1のレンズセット中の前記第1のエッジ光線と前記第1の光軸が前記第1の光軸に垂直な方向において最大距離H1を有し、前記第2のレンズセットの前記出光面上の前記第2のエッジ光線と前記第1の光軸が前記第1の光軸に垂直な方向において最大距離H2を有し、かつ、(H1+H2)/D<3であることを特徴とする、請求項1に記載の投影レンズアセンブリ。 - 前記絞りと前記第2のレンズセットの前記反射面が、前記第1の光軸に平行な方向において最大距離Dを有し、前記第2のレンズセットの前記出光面が光学有効経CAを有し、かつ、CA/D<3であることを特徴とする、請求項1に記載の投影レンズアセンブリ。
- 前記画像光束が前記第1のレンズセットの前記第1の光軸に対し偏移値を有することを特徴とする、請求項1に記載の投影レンズアセンブリ。
- 前記角度はθであり、かつ25°<θ<90°であることを特徴とする、請求項1に記載の投影レンズアセンブリ。
- 前記画像光束は前記投影面において投影画面を形成し、
前記投影画面の対向する二つの辺が平行であり、かつ、一方向においてそれぞれ長さA及び長さBを有し、前記投影画面が前記一方向において最大幅Wを有し、[(B-A)/W]100%=T、かつ、|T|<1%であることを特徴とする、請求項1に記載の投影レンズアセンブリ。 - 投影装置であって、照明光源、ライトバルブ、投影面及び投影レンズアセンブリを含み、
前記照明光源が照明光束を提供し、
前記ライトバルブは縮小側に配置され、かつ前記照明光束を画像光束に変換し、
前記投影面は拡大側に配置され、前記ライトバルブと前記投影面が角度を有し、
前記投影レンズアセンブリは第1のレンズセット、第2のレンズセット及び絞りを含み、
前記第1のレンズセットが前記縮小側と前記拡大側との間に配置され、かつ第1の光軸を有し、
前記第2のレンズセットが前記第1のレンズセットと前記拡大側との間に配置され、前記第2のレンズセットが少なくとも入光面、反射面及び出光面を有し、前記入光面が前記第1のレンズセットに向けられ、前記出光面が前記投影面に向けられ、前記入光面、前記出光面及び前記第1のレンズセットが前記反射面の同一側に配置され、
前記入光面、前記反射面及び前記出光面の少なくとも一つが自由曲面であり、
前記絞りは前記第1のレンズセットと前記第2のレンズセットとの間に配置され、前記画像光束が順に前記第1のレンズセットを透過し、前記絞りを通過し、前記第2のレンズセットの前記入光面を透過して、前記第2のレンズセットの前記反射面に反射され、かつ前記第2のレンズセットの前記出光面を透過し、前記投影面まで伝達され、
前記第1のレンズセットの前記第1の光軸が前記画像光束の中心と重ならないことを特徴とする、投影装置。 - 前記第2のレンズセットは屈折プリズムを含み、かつ、前記屈折プリズムが前記入光面、前記反射面及び前記出光面を有することを特徴とする、請求項9に記載の投影装置。
- 前記第1のレンズセットは前記拡大側から前記縮小側へ順に配列された複数のレンズを含み、前記複数のレンズはそれぞれ、前記第2のレンズセットに向けられた第1の表面、及び前記ライトバルブに向けられた第2の表面を有し、
前記複数のレンズのうち前記絞りに最も近いレンズの第1の表面が自由曲面であることを特徴とする、請求項9に記載の投影装置。 - 前記絞りと前記第2のレンズセットの前記反射面が、前記第1の光軸に平行な方向において最大距離Dを有し、
前記画像光束は第1のエッジ光線及び第2のエッジ光線を含み、前記第1のエッジ光線が前記ライトバルブのエッジ上の一点から前記第1の光軸を離れる方向へ出射され、前記第2のエッジ光線が前記ライトバルブの前記エッジ上の前記一点から前記第1の光軸に向かう方向へ出射され、前記第1のレンズセット中の前記第1のエッジ光線と前記第1の光軸が前記第1の光軸に垂直な方向において最大距離H1を有し、前記第2のレンズセットの前記出光面上の前記第2のエッジ光線と前記第1の光軸が前記第1の光軸に垂直な方向において最大距離H2を有し、かつ、(H1+H2)/D<3であることを特徴とする、請求項9に記載の投影装置。 - 前記絞りと前記第2のレンズセットの前記反射面が、前記第1の光軸に平行な方向において最大距離Dを有し、前記第2のレンズセットの前記出光面が光学有効経CAを有し、かつ、CA/D<3であることを特徴とする、請求項9に記載の投影装置。
- 前記画像光束が前記第1のレンズセットの前記第1の光軸に対し偏移値を有することを特徴とする、請求項9に記載の投影装置。
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