JPH0764045A - 投影光学系 - Google Patents
投影光学系Info
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- JPH0764045A JPH0764045A JP5230763A JP23076393A JPH0764045A JP H0764045 A JPH0764045 A JP H0764045A JP 5230763 A JP5230763 A JP 5230763A JP 23076393 A JP23076393 A JP 23076393A JP H0764045 A JPH0764045 A JP H0764045A
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Abstract
に対して入射角差が生じることなく全て一定の角度で入
射させることのできる投影光学系を提供する。 【構成】 画像投影手段からの画像をスクリーンに拡大
投影する投影光学系において、画像投影手段からの画像
の光をスクリーンに向けて全て同じ向きに反射する曲面
に形成されたミラー10を備えた。したがって、画像投
影手段からの画像の光をミラー10が全て同じ向きに反
射するので、ミラー10で反射された光をスクリーンに
対して入射角差が生じることなく全て一定の角度で入射
させることができる。
Description
どの画像をスクリーンに拡大投影する投影型画像表示装
置の投影光学系に関する。
示パネルなどの画像形成手段で形成されたテレビジョン
映像などの画像を投影光学系によってスクリーンに拡大
投影し、これにより画面サイズの小さい画像形成手段を
用いて、大画面の画像を得ることができるようになって
いる。このような投影型画像表示装置には、本体装置と
別に配置されたスクリーンに画像を投影する方式のもの
と、本体装置の前面に設けられた透過型スクリーンの背
面に画像を投影して透過型スクリーンの前面側から投影
された画像を観察する方式のもとがある。ここでは後者
の方式について説明する。
構成図である。この投影型画像表示装置は、本体装置1
の前面(同図では上面)に透過型スクリーン2が設けら
れ、本体装置1の内部に画像投影手段としてのプロジェ
クタユニット3、およびこのプロジェクタユニット3か
らの画像をスクリーン2に投影する投影光学系4が設け
られた構造となっている。この場合、透過型スクリーン
2は、入射した光を均一に拡散させる拡散板、あるいは
拡散板の入射面にレンチキュラレンズを一体に形成した
ものなどである。プロジェクタユニット3は、液晶表示
パネルなどの画像形成手段、この画像形成手段によって
形成された画像を投影する投影レンズからなっている。
この場合、画像形成手段が液晶表示パネルであるとき
は、その背面に光を照射する光源を備えている。投影光
学系4は、プロジェクタユニット3からの画像の光をス
クリーン2に向けて反射するミラー5と、このミラー5
で反射された光を平行光に集光させるフレネルレンズ6
とからなっている。この投影光学系4では、図6に示す
ように、投射点Aから投影された画像が光軸7に対して
垂直な面(面BC)に結像されるとしたとき、面BCの
傾角θ1(=∠ABC)を2等分したBD部にミラー5
を配置することにより、このミラー5で反射した光の画
像を線分AB上に位置する面EBに結像させる、いわゆ
るノーマル光学系を採用している。
は、ミラー5を用いないものに比べて投影型画像表示装
置全体の厚さを薄くすることができるが、装置全体の厚
さdは線分ABから点Dまでの距離となるため、これ以
上の薄型化を図ることができない。すなわち、更なる薄
型化を図るためには、面BCの傾角θ1をできる限り小
さくする必要があるが、プロジェクタユニット3の投影
レンズのFナンバーを考慮すると、光軸7上における投
射点Aから面BCの点Fまでの距離L1の最小値が限定
されてしまうため、どうしても装置全体を厚さd以下に
薄くすることができない。
は、図7に示すように、投射点Aから投影された画像を
光軸7に対して傾いた面(面BG)に結像させ、面BG
の傾角θ2(=∠ABG)を2等分したBH部にミラー
8を偏心させて配置し、このミラー5で画像の光を反射
し、反射された光の画像を線分AB上に位置する面IB
に結像させる、いわゆるチルト(偏心)光学系を採用し
た投影光学系を導入することが検討されている。
系を採用した投影光学系では、面BGの傾角θ2の自由
度が大きいため、装置全体のより一層の薄型化が可能に
なるが、ミラー8によって結像される面IBへの光の入
射角に図7の点Bの部分と点Gの部分とで20〜30°
程度の角度差が生じるため、良好な投影画像が得られな
いという問題がある。なお、このような入射角差を1枚
のフレネルレンズ6で補正しようとすると、図7の点J
を中心とするFナンバーの非常に小さなレンズの一部
(BG部)を利用することになるため、現実性に欠け
る。また、仮に複数のフレネルレンズを用いて数回にわ
たって補正しようとしても、入射角差が20〜30°程
度と大きいため、良好な配光分布が望めない。この発明
は、上記事情に鑑みてなされたもので、画像投影手段か
らの画像の光をスクリーン面に対して入射角差が生じる
ことなく全て一定の角度で入射させることのできる投影
光学系を提供することを目的とする。
達成するために、画像投影手段からの画像をスクリーン
に拡大投影する投影光学系において、画像投影手段から
の画像の光をスクリーンに向けて全て同じ向きに反射す
る曲面に形成されたミラーを備えたものである。
光をミラーが全て同じ向きに反射するので、ミラーで反
射された光をスクリーンに対して入射角差が生じること
なく全て一定の角度で入射させることができる。この場
合、請求項2に記載の如く、ミラーとスクリーンとの間
にミラーで反射された光のスクリーンに対する入射角を
補正する入射角補正手段を介在させれば、入射角補正手
段によってスクリーンに入射する光の入射角を適正な入
射角に補正することができ、良好な配光分布を得ること
ができる。
実施例を説明する。なお、図5〜図7に示された従来例
と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
図1および図2はこの発明の投影光学系のミラーの原理
を示し、図1はx軸を基点とするy−z平面図、図2は
z軸を基点とするx−y平面図である。図1において、
z軸上の任意の点Aを投射点とし、この投射点Aを通る
プロジェクタユニット3の画像が結像面(面MN)に結
像されるチルト光学系とする。すなわち、面MNは投射
点Aと面MNの中点Kと通る光軸7に対して傾斜してお
り、線分MNの延長線とz軸とのなす角がチルト角にな
っている。そして、投射点Aと面MNの間にミラー10
を配置する。このミラー10は、投射点Aを曲率中心
(焦点)とし、y軸とz軸の交点であるx軸を通り、か
つ傾角θ3を2等分する線分MQに接近する放物面(曲
面M1N1)に形成され、この放物面の一部、つまり線分
AM上の点M1と線分AN上の点N1と間の曲面M1N1で
投射点Aからの投射光(画像光)を全てz軸と平行に反
射して曲面M2N2に結像させるようになっている。ま
た、図2においては、z軸上の点Aが投射点となってお
り、ミラー10は、z軸上の投射点Aを中心とし、y軸
上の線分M1N1上の任意の点を通る同心円状(円弧M11
M12〜円弧N11N12)に連続する湾曲した放物面となっ
ている。
θ3の自由度が大きいため、装置全体のより一層の薄型
化を図ることができるとともに、ミラー10の放物面
(曲面M1N1)によって投射点Aからの投射光(画像
光)を全てz軸と平行な同じ向きに反射するので、ミラ
ー10の反射光を結像される曲面M2N2に入射角差が生
じることなく全て一定の角度で入射させることができ
る。このため、ミラー10による結像面である曲面M2
N2とほぼ一致するような位置に透過型スクリーン2を
配置すれば、この透過型スクリーン2に反射光が一定の
角度で入射することになるので、良好な画像を得ること
ができる。
0による実際の結像部が曲面M2N2であるため、焦点深
度と歪曲について吟味する必要がある。そこで、このこ
とをミラー10により曲面M2N2に結像させる画像が対
角40インチ(長辺:短辺=4:3)になる場合の具体
例について説明する。この具体例では、面MNの傾角θ
3を43.5°とし、線分MNの延長線と線分ANとの
なす角α(この角αはチルト角に変わるものである。)
を77°とする。そして、図1におけるミラー10の放
物面の長さを、線分M2N2がほぼ対角40インチの短辺
の長さ610mmと一致するように選択する。また、チ
ルト角は、自由に選択できるが、図1の線分M2N2が結
像サイズと一致するように選択する。そこで、図3に示
すように、曲面M2N2と線分M2N2との距離が最大とな
る点R、点Sを結ぶ線分RSの中点Tを通り、線分M2
N2に平行な直線を線分UVとする。すると、ミラー1
0で反射された光は線分UVに対して約49°の角度で
入射する。この線分UVと曲面M2N2との距離の差は最
大で25mm程度であり、この線分UV上に透過型スク
リーン2を配置すれば、焦点深度はまず問題にならな
い。また、歪曲については、最大で4%程度の歪曲であ
るから、ほとんど問題にならないが、対称形のレンズを
介在させて歪曲補正を行なってもよい。なお、図2に示
すx−y平面上においても同様である。
Vを含む疑似的な結像面に入射する光はその法線に対し
て一定の入射角41°で入射するが、実際には透過型ス
クリーン2の入射面の法線に対して入射角0°で入射す
ることが望ましいため、図4に示すような入射角補正手
段であるマイクロプリズムレンズ11によって入射角を
補正している。マイクロプリズムレンズ11は、その入
射面11aが平面に形成され、出射側にマイクロプリズ
ム12が鋸歯状に形成され、入射面11aが図3におけ
る線分UV上に配置されるようになっている。この場
合、マイクロプリズムレンズ11はアクリルなどによっ
て形成されており、ここでは屈折率nが1.49の材質
を採用している。また、マイクロプリズム12のピッチ
Pは、プロジェクタユニット3の液晶表示パネルの画素
ピッチによって設定されている。さらに、マイクロプリ
ズム12の出射面12aの傾斜角は、マイクロプリズム
レンズ11の屈折率n、およびその入射面11aに対す
る光の入射角によって設定されている。
は、図4に示すように、入射面11aに光が入射角41
°で入射すると全て屈折角26°で屈折され、この屈折
された光がマイクロプリズム12の出射面12aに入射
角36°で入射して屈折角62°で出射するので、出射
光は全て入射面11aに対して垂直となる。したがっ
て、マイクロプリズムレンズ11の出射側(図4では右
側)にマイクロプリズムレンズ11の入射面11aと平
行に透過型スクリーン2を配置すれば、マイクロプリズ
ムレンズ11から出射された光は全て透過型スクリーン
2に入射角0°で入射することになるため、透過型スク
リーン2での配光分布が良くなり、良好な画像を得るこ
とができる。
してマイクロプリズムレンズ11を用いたが、これに限
らず、例えばマイクロプリズム12の機能を有するレン
チキュラレンズを用いても良い。また、上記実施例で
は、チルト光学系に適用した場合について述べたが、こ
れに限らず、例えばノーマル光学系を採用した投影光学
系にも適用することができる。
ば、ミラーが画像投影手段からの画像の光を全て同じ向
きに反射する曲面に形成されているので、ミラーで反射
された光をスクリーンに対して入射角差が生じることな
く全て一定の角度で入射させることができ、このためス
クリーンに良好な画像を投影することができる。
−z平面図。
図。
Claims (2)
- 【請求項1】 画像投影手段からの画像をスクリーンに
拡大投影する投影光学系において、 前記画像投影手段からの画像の光を前記スクリーンに向
けて全て同じ向きに反射する曲面に形成されたミラーを
備えたことを特徴とする投影光学系。 - 【請求項2】 前記ミラーと前記スクリーンとの間に
は、前記ミラーで反射された光の前記スクリーンに対す
る入射角を補正する入射角補正手段が介在されているこ
とを特徴とする請求項1記載の投影光学系。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23076393A JP3475456B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 投影光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23076393A JP3475456B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 投影光学系 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0764045A true JPH0764045A (ja) | 1995-03-10 |
JP3475456B2 JP3475456B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=16912886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23076393A Expired - Lifetime JP3475456B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 投影光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3475456B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006184775A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Fujinon Corp | 反射型光学系およびこれを用いた投写型表示装置 |
-
1993
- 1993-08-25 JP JP23076393A patent/JP3475456B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006184775A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Fujinon Corp | 反射型光学系およびこれを用いた投写型表示装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3475456B2 (ja) | 2003-12-08 |
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