JP7243723B2 - 画像表示装置及び投射光学系 - Google Patents
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Description
前記画像生成部は、前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する。
前記投射光学系は、第1のレンズ系と、第1の反射光学系と、第2のレンズ系と、第2の反射光学系とを有する。
前記第1のレンズ系は、全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる。
前記第1の反射光学系は、前記第1のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第1の反射面と、前記第1の反射面により反射された前記画像光を折り返して反射する第2の反射面とを有する。
前記第2のレンズ系は、全体で正の屈折力を有し、前記第2の反射面により反射された前記画像光を屈折させる。
前記第2の反射系は、前記第2のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する。
また画像表示装置は、前記第1の反射面が形成される第1の光学部品の線膨張係数をα1とすると、
5×10-7<α1<3×10-5
の関係を満たすように構成されている。
5×10-7<α2<3×10-5
の関係を満たすように構成されていてもよい。
また画像表示装置は、前記基準軸からの光線高さをh、前記光線高さに応じた前記直近の光学部品の前記入射面の形状を表す関数Zf(h)を光線高さで微分した導関数をZ'f(h)、前記光線高さに応じた前記直近の光学部品の前記出射面の形状を表す関数Zr(h)を光線高さで微分した導関数をZ'r(h)、前記入射面に対して前記基準軸から最も離れた位置に入射する最外入射光の前記入射面への入射位置に対応する光線高さをhmax1、前記最外入射光が前記出射面から出射される出射位置に対応する光線高さをhmax2とすると、
1<|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)|<45
の関係を満たすように構成されていてもよい。
-5<dn/dT<5
の関係を満たすように構成されていてもよい。
-5<dn/dT<5
の関係を満たすように構成されていてもよい。
また投射光学系は、前記第1の反射面が形成される第1の光学部品の線膨張係数をα1とすると、
5×10-7<α1<3×10-5
の関係を満たすように構成されている。
投射型の画像表示装置の概要について、液晶プロジェクタを例に挙げて簡単に説明する。液晶プロジェクタは、光源から照射される光を空間的に変調することで、映像信号に応じた光学像(画像光)を形成する。光の変調には、画像変調素子である液晶表示素子等が用いられる。例えばRGBのそれぞれに対応するパネル状の液晶表示素子(液晶パネル)を備えた、三板式の液晶プロジェクタが用いられる。
画面(スクリーン)に人間等の影が映らないため、効率的なプレゼンテーションが可能である。
設置場所の選択の自由度が高く、狭い設置空間や障害物が多い天井等にも、簡単に設置可能である。
壁に設置して使用することで、天井に設置する場合と比べてケーブルの引き回し等のメンテナンスが容易である。
例えば打ち合わせスペース、教室、及び会議室等のセッティングの自由度を増やすことが可能である。
[画像表示装置]
図2は、本技術の第1の実施形態に係る投射型の画像表示装置の構成例を示す概略図である。画像表示装置100は、光源10、照明光学系20、及び投射光学系30を含む。
第1の反射面Mr1が形成される第1の光学部品R11の線膨張係数(/℃)をα1とする。
この場合、以下の関係を満たすように、投射光学系30が構成される。
(1) 5×10-7<α1<3×10-5
第2の反射面Mr2が形成される第2の光学部品R12の線膨張係数(/℃)をα2とする。
この場合、以下の関係を満たすように、投射光学系30が構成される。
(2) 5×10-7<α2<3×10-5
図4は、条件式3を説明するための模式図である。図4に示すように、第1の反射面Mr1に最も近い位置に配置される直近のレンズL12は、入射面F8と、出射面F2とを有する。入射面F8は、画像光が入射する面である。出射面F2は、入射面F8から入射した画像光を屈折させて、第1の反射面Mr1へ出射する面である。
光線高さに応じた直近のレンズL12の入射面F8の形状を表す関数Zf(h)を光線高さで微分した導関数をZ'f(h)とする。従って、導関数Z'f(h)は、光線高さhにおける入射面F8に接する直線の傾きに相当する。
光線高さに応じた直近のレンズL12の出射面F2の形状を表す関数Zr(h)を光線高さで微分した導関数をZ'r(h)とする。従って、導関数Z'r(h)は、光線高さhにおける出射面F2に接する直線の傾きに相当する。
入射面F8に対して光軸Oから最も離れた位置に入射する最外入射光CEの、入射面F8への入射位置に対応する光線高さをhmax1とする。
最外入射光CEが出射面F2から出射される出射位置に対応する光線高さをhmax2とする。
この場合、以下の関係を満たすように、投射光学系30が構成される。
(3) 1<|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)|<45
第1のレンズ系L1に含まれる、プラスチックとは異なる材料により構成され、正の屈折力を有する1以上の光学部品の各々の屈折率温度係数dn/dtが、以下の関係を満たすように、投射光学系30が構成される。
(4) -5<dn/dT<5
第1のレンズ系L1に含まれる、プラスチックとは異なる材料により構成され、負の屈折力を有する1以上の光学部品の各々の屈折率温度係数dn/dtが、以下の関係を満たすように、投射光学系30が構成される。
(5) -5<dn/dT<5
4.7×10-6<α1<1.45×10-5
1.0×10-6<α1<2.0×10-5
2.0×10-6<α1<1.0×10-5
3.0×10-6<α1<9.0×10-6
4.7×10-6<α2<1.45×10-5
1.0×10-6<α2<2.0×10-5
2.0×10-6<α2<1.0×10-5
3.0×10-6<α2<9.0×10-6
5<|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)|<40
10<|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)|<35
15<|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)|<35
19<|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)|<32
-4<dn/dT<4
-3<dn/dT<3
-2.6<dn/dT<2.5
-4<dn/dT<4
-3<dn/dT<3
0<dn/dT<3
1.0<dn/dT<2.4
α1 6.30×10-6
α2 8.70×10-6
|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)| 32(31.5)
正の屈折力を有する光学部品の屈折率温度係数dn/dtの最大値 2.5
正の屈折力を有する光学部品の屈折率温度係数dn/dtの最小値 -2.6
負の屈折力を有する光学部品の屈折率温度係数dn/dtの最大値 1.0
負の屈折力を有する光学部品の屈折率温度係数dn/dtの最小値 1.0
Z'f(hmax1) -5.0
Z'r(hmax2) -36.5
このような結果となり、条件式(1)~(5)を満たしていることが分かる。
本技術の第2の実施形態に係る投射型の画像表示装置について説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した画像表示装置100における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
図11は、画像表示装置のレンズデータである。
図12は、投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
なお、画像投影に関するパラメータは、第1の実施形態と同様であり、図5に示す数値となる。
α1 6.30×10-6
α2 6.00×10-6
|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)| 19
正の屈折力を有する光学部品の屈折率温度係数dn/dtの最大値 2.1
正の屈折力を有する光学部品の屈折率温度係数dn/dtの最小値 -2.6
負の屈折力を有する光学部品の屈折率温度係数dn/dtの最大値 2.4
負の屈折力を有する光学部品の屈折率温度係数dn/dtの最小値 1.0
Z'f(hmax1) -5.0
Z'r(hmax2) -24.0
このような結果となり、条件式(1)~(5)を満たしていることが分かる。
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
(1)光源と、
前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する画像生成部と、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第1のレンズ系と、
前記第1のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第1の反射面と、前記第1の反射面により反射された前記画像光を折り返して反射する第2の反射面とを有する第1の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第2の反射面により反射された前記画像光を屈折させる第2のレンズ系と、
前記第2のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第2の反射光学系と
を有する投射光学系と
を具備し、
前記第1の反射面が形成される第1の光学部品の線膨張係数をα1とすると、
5×10-7<α1<3×10-5
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。
(2)(1)に記載の画像表示装置であって、
前記第2の反射面が形成される第2の光学部品の線膨張係数をα2とすると、
5×10-7<α2<3×10-5
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。
(3)(2)に記載の画像表示装置であって、
前記第1の光学部品及び前記第2の光学部品の少なくとも一方は、ガラスにより構成される
画像表示装置。
(4)(2)又は(3)に記載の画像表示装置であって、
前記第1の光学部品及び前記第2の光学部品は、ガラスにより構成される
画像表示装置。
(5)(2)から(4)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記第1の光学部品は、前記第1の反射面とは異なる領域に形成された、前記画像光を透過させる1以上の透過面を有し、
前記第1の光学部品の前記1以上の透過面は、前記第2のレンズ系として機能する
画像表示装置。
(6)(2)から(5)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記第2の光学部品は、前記第2の反射面とは異なる領域に形成された、前記画像光を透過させる1以上の透過面を有し、
前記第2の光学部品の前記1以上の透過面は、前記第1のレンズ系として機能する
画像表示装置。
(7)(1)から(6)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記投射光学系は、所定の基準軸を基準として構成され、
前記第1のレンズ系は、前記画像光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記画像光を屈折させて前記第1の反射面へ出射する出射面とを有し、前記第1の反射面に最も近い位置に配置される直近の光学部品を有し、
前記基準軸からの光線高さをh、前記光線高さに応じた前記直近の光学部品の前記入射面の形状を表す関数Zf(h)を光線高さで微分した導関数をZ'f(h)、前記光線高さに応じた前記直近の光学部品の前記出射面の形状を表す関数Zr(h)を光線高さで微分した導関数をZ'r(h)、前記入射面に対して前記基準軸から最も離れた位置に入射する最外入射光の前記入射面への入射位置に対応する光線高さをhmax1、前記最外入射光が前記出射面から出射される出射位置に対応する光線高さをhmax2とすると、
1<|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)|<45
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。
(8)(7)に記載の画像表示装置であって、
前記最外入射光は、前記画像生成部の前記基準軸から最も離れた位置から出射される光である
画像表示装置。
(9)(7)又は(8)に記載の画像表示装置であって、
前記直近の光学部品の前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方は、非球面である
画像表示装置。
(10)(7)から(9)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記直近の光学部品の前記入射面及び前記出射面は、非球面である
画像表示装置。
(11)(7)から(10)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記直近の光学部品は、プラスチックにより構成される
画像表示装置。
(12)(1)から(11)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記第1のレンズ系に含まれる、プラスチックとは異なる材料により構成され、正の屈折力を有する1以上の光学部品の各々の屈折率温度係数dn/dtが、
-5<dn/dT<5
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。
(13)(1)から(12)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記第1のレンズ系に含まれる、プラスチックとは異なる材料により構成され、負の屈折力を有する1以上の光学部品の各々の屈折率温度係数dn/dtが、
-5<dn/dT<5
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。
(14)(12)又は(13)に記載の画像表示装置であって、
前記第1のレンズ系は、前記画像光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記画像光を屈折させて前記第1の反射面へ出射する出射面とを有し、前記第1の反射面に最も近い位置に配置される直近の光学部品を有し、
前記直近の光学部品は、プラスチックにより構成され、
前記第1のレンズ系に含まれる、前記直近の光学部品を除く全ての光学部品は、プラスチックとは異なる材料により構成される
画像表示装置。
(15)(7)に記載の画像表示装置であって、
前記基準軸は、前記第1のレンズ系に含まれる前記画像生成部に最も近い位置に配置されるレンズの光軸を延長した軸である
画像表示装置。
(16)(15)に記載の画像表示装置であって、
前記投射光学系は、前記投射光学系に含まれる全ての光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に一致するように構成される
画像表示装置。
(17)(16)に記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面は、回転対称軸が前記基準軸に一致するように構成され、
前記第1の反射面及び前記第2の反射面の各々は、凹面反射面であり、回転対称軸が前記基準軸に一致するように構成される
画像表示装置。
(18)(1)から(17)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
第2の反射光学系は、前記被投射物に含まれる平面部分に前記画像光により構成される画像を結像する
画像表示装置。
(19)光源から出射される光を変調して生成された画像光を投射する投射光学系であって、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第1のレンズ系と、
前記第1のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第1の反射面と、前記第1の反射面により反射された前記画像光を折り返して反射する第2の反射面とを有する第1の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第2の反射面により反射された前記画像光を屈折させる第2のレンズ系と、
前記第2のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第2の反射光学系と
を具備し、
前記第1の反射面が形成される第1の光学部品の線膨張係数をα1とすると、
5×10-7<α1<3×10-5
の関係を満たすように構成されている
投射光学系。
F8…直近のレンズの入射面
L1…第1のレンズ系
L12…直近のレンズ
L2…第2のレンズ系
Mr1…第1の反射面
Mr2…第2の反射面
Mr3…凹面反射面
O…光軸(基準軸)
R1…第1の反射光学系
R11…第1の光学部品
R12…第2の光学部品
R2…第2の反射光学系
Tr1~Tr4…透過面
1…液晶プロジェクタ
2…画像
10…光源
20…照明光学系
30、230、330…投射光学系
100…画像表示装置
Claims (19)
- 光源と、
前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する画像生成部と、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第1のレンズ系と、
前記第1のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第1の反射面と、前記第1の反射面により反射された前記画像光を折り返して反射する第2の反射面とを有する第1の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第2の反射面により反射された前記画像光を屈折させる第2のレンズ系と、
前記第2のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第2の反射光学系と
を有する投射光学系と
を具備し、
前記第1の反射面が形成される第1の光学部品の線膨張係数をα1とすると、
5×10-7<α1<3×10-5
の関係を満たすように構成され、
前記第1の光学部品は、前記第1の反射面とは異なる領域に形成された、前記画像光を透過させる1以上の透過面を有し、
前記第1の光学部品の前記1以上の透過面は、前記第2のレンズ系として機能する
画像表示装置。 - 請求項1に記載の画像表示装置であって、
前記第2の反射面が形成される第2の光学部品は、前記第2の反射面とは異なる領域に形成された、前記画像光を透過させる1以上の透過面を有し、
前記第2の光学部品の前記1以上の透過面は、前記第1のレンズ系として機能する
画像表示装置。 - 光源と、
前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する画像生成部と、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第1のレンズ系と、
前記第1のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第1の反射面と、前記第1の反射面により反射された前記画像光を折り返して反射する第2の反射面とを有する第1の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第2の反射面により反射された前記画像光を屈折させる第2のレンズ系と、
前記第2のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第2の反射光学系と
を有する投射光学系と
を具備し、
前記第1の反射面が形成される第1の光学部品の線膨張係数をα1とすると、
5×10-7<α1<3×10-5
の関係を満たすように構成され、
前記投射光学系は、所定の基準軸を基準として構成され、
前記第1のレンズ系は、前記画像光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記画像光を屈折させて前記第1の反射面へ出射する出射面とを有し、前記第1の反射面に最も近い位置に配置される直近の光学部品を有し、
前記基準軸からの光線高さをh、前記光線高さに応じた前記直近の光学部品の前記入射面の形状を表す関数Zf(h)を光線高さで微分した導関数をZ'f(h)、前記光線高さに応じた前記直近の光学部品の前記出射面の形状を表す関数Zr(h)を光線高さで微分した導関数をZ'r(h)、前記入射面に対して前記基準軸から最も離れた位置に入射する最外入射光の前記入射面への入射位置に対応する光線高さをhmax1、前記最外入射光が前記出射面から出射される出射位置に対応する光線高さをhmax2とすると、
1<|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)|<45
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。 - 請求項3に記載の画像表示装置であって、
前記最外入射光は、前記画像生成部の前記基準軸から最も離れた位置から出射される光である
画像表示装置。 - 請求項3に記載の画像表示装置であって、
前記直近の光学部品の前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方は、非球面である
画像表示装置。 - 請求項3に記載の画像表示装置であって、
前記直近の光学部品の前記入射面及び前記出射面は、非球面である
画像表示装置。 - 請求項3に記載の画像表示装置であって、
前記直近の光学部品は、プラスチックにより構成される
画像表示装置。 - 請求項1又は3に記載の画像表示装置であって、
前記第2の反射面が形成される第2の光学部品の線膨張係数をα2とすると、
5×10-7<α2<3×10-5
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。 - 請求項8に記載の画像表示装置であって、
前記第1の光学部品及び前記第2の光学部品の少なくとも一方は、ガラスにより構成される
画像表示装置。 - 請求項8に記載の画像表示装置であって、
前記第1の光学部品及び前記第2の光学部品は、ガラスにより構成される
画像表示装置。 - 請求項1に記載の画像表示装置であって、
前記第1のレンズ系に含まれる、プラスチックとは異なる材料により構成され、正の屈折力を有する1以上の光学部品の各々の屈折率温度係数dn/dtが、
-5<dn/dT<5
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。 - 請求項1に記載の画像表示装置であって、
前記第1のレンズ系に含まれる、プラスチックとは異なる材料により構成され、負の屈折力を有する1以上の光学部品の各々の屈折率温度係数dn/dtが、
-5<dn/dT<5
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。 - 請求項11に記載の画像表示装置であって、
前記第1のレンズ系は、前記画像光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記画像光を屈折させて前記第1の反射面へ出射する出射面とを有し、前記第1の反射面に最も近い位置に配置される直近の光学部品を有し、
前記直近の光学部品は、プラスチックにより構成され、
前記第1のレンズ系に含まれる、前記直近の光学部品を除く全ての光学部品は、プラスチックとは異なる材料により構成される
画像表示装置。 - 請求項3に記載の画像表示装置であって、
前記基準軸は、前記第1のレンズ系に含まれる前記画像生成部に最も近い位置に配置されるレンズの光軸を延長した軸である
画像表示装置。 - 請求項14に記載の画像表示装置であって、
前記投射光学系は、前記投射光学系に含まれる全ての光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に一致するように構成される
画像表示装置。 - 請求項15に記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面は、回転対称軸が前記基準軸に一致するように構成され、
前記第1の反射面及び前記第2の反射面の各々は、凹面反射面であり、回転対称軸が前記基準軸に一致するように構成される
画像表示装置。 - 請求項1に記載の画像表示装置であって、
前記第2の反射光学系は、前記被投射物に含まれる平面部分に前記画像光により構成される画像を結像する
画像表示装置。 - 光源から出射される光を変調して生成された画像光を投射する投射光学系であって、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第1のレンズ系と、
前記第1のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第1の反射面と、前記第1の反射面により反射された前記画像光を折り返して反射する第2の反射面とを有する第1の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第2の反射面により反射された前記画像光を屈折させる第2のレンズ系と、
前記第2のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第2の反射光学系と
を具備し、
前記第1の反射面が形成される第1の光学部品の線膨張係数をα1とすると、
5×10-7<α1<3×10-5
の関係を満たすように構成され、
前記第1の光学部品は、前記第1の反射面とは異なる領域に形成された、前記画像光を透過させる1以上の透過面を有し、
前記第1の光学部品の前記1以上の透過面は、前記第2のレンズ系として機能する
投射光学系。 - 光源から出射される光を変調して生成された画像光を投射する投射光学系であって、
所定の基準軸を基準として構成され、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第1のレンズ系と、
前記第1のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第1の反射面と、前記第1の反射面により反射された前記画像光を折り返して反射する第2の反射面とを有する第1の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第2の反射面により反射された前記画像光を屈折させる第2のレンズ系と、
前記第2のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第2の反射光学系と
を具備し、
前記第1の反射面が形成される第1の光学部品の線膨張係数をα1とすると、
5×10-7<α1<3×10-5
の関係を満たすように構成され、
前記第1のレンズ系は、前記画像光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記画像光を屈折させて前記第1の反射面へ出射する出射面とを有し、前記第1の反射面に最も近い位置に配置される直近の光学部品を有し、
前記基準軸からの光線高さをh、前記光線高さに応じた前記直近の光学部品の前記入射面の形状を表す関数Zf(h)を光線高さで微分した導関数をZ'f(h)、前記光線高さに応じた前記直近の光学部品の前記出射面の形状を表す関数Zr(h)を光線高さで微分した導関数をZ'r(h)、前記入射面に対して前記基準軸から最も離れた位置に入射する最外入射光の前記入射面への入射位置に対応する光線高さをhmax1、前記最外入射光が前記出射面から出射される出射位置に対応する光線高さをhmax2とすると、
1<|Z'f(hmax1)-Z'r(hmax2)|<45
の関係を満たすように構成されている
投射光学系。
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