JPH11211979A - Projection image correcting lens, projection lens device, and projection type display device - Google Patents
Projection image correcting lens, projection lens device, and projection type display deviceInfo
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- JPH11211979A JPH11211979A JP10013730A JP1373098A JPH11211979A JP H11211979 A JPH11211979 A JP H11211979A JP 10013730 A JP10013730 A JP 10013730A JP 1373098 A JP1373098 A JP 1373098A JP H11211979 A JPH11211979 A JP H11211979A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の投写型表示装置を用いてスタック投写
する場合の投写画像の画素ずれを低減するためのアスペ
クト比補正装置を提供する。
【解決手段】 投写画像補正レンズは、スクリーン側か
ら順に、平凹円筒面レンズの第1レンズ23と、平凸円
筒面レンズの第2レンズ24とで構成される。2つの円
筒面レンズ23,24の間の空気間隔と、少なくとも一
方の円筒面レンズの傾斜角を変えることにより投写画像
のアスペクト比と台形歪みとを変えることができる。複
数の投写型表示装置を平行に配置し、各投写レンズの出
射側に投写画像補正レンズを配置すると、2つの投写画
像の間の画素ずれを低減が可能になる。
(57) Abstract: Provided is an aspect ratio correction device for reducing a pixel shift of a projected image when stack projection is performed using a plurality of projection display devices. SOLUTION: The projection image correction lens includes a first lens 23 of a plano-concave cylindrical lens and a second lens 24 of a plano-convex cylindrical lens in order from the screen side. By changing the air gap between the two cylindrical lenses 23 and 24 and the inclination angle of at least one of the cylindrical lenses, the aspect ratio and trapezoidal distortion of the projected image can be changed. If a plurality of projection display devices are arranged in parallel and a projection image correction lens is arranged on the emission side of each projection lens, it is possible to reduce the pixel shift between the two projection images.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の投写型表示
装置を用いてそれぞれの投写画像をスクリーン上で重ね
合わせることにより明るい投写画像を得るようにした投
写型表示装置に関するものであり、また複数の投写画像
の画素ずれの小さくするための投写画像補正レンズ、投
写レンズ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type display apparatus which obtains a bright projection image by superposing respective projection images on a screen by using a plurality of projection type display apparatuses. The present invention relates to a projection image correction lens and a projection lens device for reducing a pixel shift of a plurality of projection images.
【0002】[0002]
【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方
法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバル
ブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が商品化さ
れている(例えば、特開昭62−133424号公
報)。液晶パネルは、高画質の投写画像を得るために、
液晶材料としてツイストネマティック(TN)液晶を用
い、各画素にスイッチング素子としてTFTを設けたア
クティブマトリックス型を用い、赤用、緑用、青用とし
て3枚の液晶パネルを用いるのが主流となりつつある。
最近では、液晶パネルの開口率の向上、高輝度小型ラン
プの開発などにより、投写型表示装置の光出力が以前に
比べて大幅に向上している。2. Description of the Related Art In order to obtain a large-screen image, a method of forming an optical image corresponding to an image signal on a light valve, irradiating the optical image with light, and enlarging and projecting the image on a screen by a projection lens is well known. Have been. Recently, a projection display device using a liquid crystal panel as a light valve has been commercialized (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-133424). The LCD panel is used to obtain high quality projected images.
It is becoming mainstream to use twisted nematic (TN) liquid crystal as a liquid crystal material, use an active matrix type in which a TFT is provided for each pixel as a switching element, and use three liquid crystal panels for red, green, and blue. .
Recently, the light output of the projection display device has been greatly improved as compared with the past, due to the improvement of the aperture ratio of the liquid crystal panel, the development of a small lamp with high brightness, and the like.
【0003】投写画像をさらに明るくするために、複数
の投写型表示装置を用いてそれぞれの投写画像をスクリ
ーン上で重ね合わせる方法(スタック投写)が従来から
知られている。[0003] In order to further brighten a projected image, a method of stacking each projected image on a screen using a plurality of projection display devices (stack projection) has been conventionally known.
【0004】2台の投写型表示装置を用いてスタック投
写する場合の例を図16に示す。2台の投写型表示装置
1,2を上下に配置し、下側の投写型表示装置1は、投
写レンズ3の光軸4がスクリーン上の投写画像6の下端
7を通過するように、液晶パネル8の画面中心9に対し
て投写レンズ3の光軸4を上側にずらしている。上側の
投写型表示装置2も、液晶パネル10の画面中心11に
対して投写レンズ12の光軸13を上側にずらして、2
つの投写画像が重なり合うようにしている。投写画像6
が投写型表示装置1,2により遮られないようにするた
めに、2台の投写型表示装置1,2は投写画像6の画面
中心14より低くなるようにしている。2台の投写型表
示装置を用いて投写画像を重ね合わせるようにしている
ので、投写画像は1台だけ用いる場合に比べて2倍明る
くなる。[0004] Fig. 16 shows an example of stack projection using two projection display devices. The two projection display devices 1 and 2 are arranged vertically, and the lower projection display device 1 uses liquid crystal so that the optical axis 4 of the projection lens 3 passes through the lower end 7 of the projection image 6 on the screen. The optical axis 4 of the projection lens 3 is shifted upward with respect to the screen center 9 of the panel 8. The upper projection display device 2 also shifts the optical axis 13 of the projection lens 12 upward with respect to the screen center 11 of the liquid crystal panel
The two projected images are overlapped. Projected image 6
In order not to be blocked by the projection display devices 1 and 2, the two projection display devices 1 and 2 are lower than the screen center 14 of the projection image 6. Since the projected images are superimposed using two projection display devices, the projected image is twice as bright as when only one projector is used.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図16に示した構成に
おいて、投写レンズの歪曲収差が大きい場合には、2つ
の投写画像を完全に重ね合わせることができない。特
に、投写レンズがズームレンズの場合、ワイド側では図
17(a)に実線で示すように投写画像が糸巻き状に歪
み、テレ側では図17(b)に実線で示すように投写画
像が樽状に歪むという傾向がある。両図の破線は投写レ
ンズに歪曲収差が全くない場合の投写画像である。2台
の投写型表示装置で投写レンズの軸ずらし量(液晶パネ
ルの画面中心から投写レンズの光軸までの距離)が異な
るため、ワイド端とテレ端では投写画像の画素ずれがか
なり大きくなるという問題がある。In the configuration shown in FIG. 16, when the distortion of the projection lens is large, two projected images cannot be completely overlapped. In particular, when the projection lens is a zoom lens, on the wide side, the projected image is distorted in a pincushion shape as shown by the solid line in FIG. 17A, and on the tele side, the projected image is barrel-shaped as shown by the solid line in FIG. 17B. Tend to be distorted. The broken lines in both figures are projection images when the projection lens has no distortion. Since the amount of axis shift of the projection lens (the distance from the center of the screen of the liquid crystal panel to the optical axis of the projection lens) differs between the two projection display devices, the pixel shift of the projected image at the wide end and the tele end is considerably large. There's a problem.
【0006】液晶パネルの駆動回路の工夫や、画像を変
形する信号処理回路の導入により液晶パネルの表示画像
をあらかじめ歪ませることが考えられるが、液晶パネル
は画素構造を有するため、表示画像をあらかじめ歪ませ
ると細かい文字や細い線が正しく表示されないという問
題を生じる。It is conceivable that the display image of the liquid crystal panel is distorted in advance by devising a drive circuit of the liquid crystal panel or introducing a signal processing circuit for deforming the image. However, since the liquid crystal panel has a pixel structure, the display image cannot be displayed in advance. Distortion causes a problem that fine characters and thin lines are not displayed correctly.
【0007】本発明は、複数の投写型表示装置を用いて
スタック投写する場合に、投写画像の画素ずれを小さく
する投写画像補正レンズ、その投写画像補正レンズを用
いた投写レンズ装置、投写型表示装置を提供することを
目的とする。The present invention is directed to a projection image correction lens for reducing a pixel shift of a projection image when stack projection is performed using a plurality of projection display devices, a projection lens device using the projection image correction lens, and a projection display. It is intended to provide a device.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明の投写画像補正レンズは、投写型表示装置の投写
レンズの出射側に配置される第1のレンズと、前記第1
のレンズと前記投写レンズの間に配置される第2のレン
ズとを備え、所定の光軸をz軸、画面水平方向をx軸、
画面垂直方向をy軸としたとき、前記2つのレンズはい
ずれもxz平面内の焦点距離とyz平面内の焦点距離と
が異なり、前記2つのレンズを組み合わせた場合のxz
平面内の合成焦点距離とyz平面内の合成焦点距離とは
前記投写レンズからスクリーンまでの光路長より長く、
前記2つのレンズの間の空気間隔は可変であり、少なく
とも一方のレンズはその中心軸とz軸とのなす角が可変
となるように構成したものである。In order to solve this problem, a projection image correction lens according to the present invention comprises a first lens disposed on an emission side of a projection lens of a projection display device, and
And a second lens disposed between the projection lens and the projection lens, a predetermined optical axis is az axis, a screen horizontal direction is an x axis,
Assuming that the vertical direction of the screen is the y-axis, the two lenses have different focal lengths in the xz plane and the yz plane, and the xz in the case of combining the two lenses is different.
The combined focal length in the plane and the combined focal length in the yz plane are longer than the optical path length from the projection lens to the screen,
The air gap between the two lenses is variable, and at least one of the lenses is configured so that the angle between its central axis and the z-axis is variable.
【0009】2つのレンズは、一方が平凸円筒面レンズ
であり、他方が平凹円筒面レンズであり、前記平凸円筒
面レンズの凸面の母線と前記平凹円筒面レンズの凹面の
母線とを略平行にするとよい。2つのレンズは凸円筒面
と凹円筒面とを対向させ、第1のレンズを平凸円筒面レ
ンズとするのが望ましい。2つのレンズの円筒面の母線
はいずれもy軸と略平行とするのが望ましい。One of the two lenses is a plano-convex cylindrical lens, and the other is a plano-concave cylindrical lens. The convex bus line of the plano-convex cylindrical lens and the concave bus line of the plano-concave cylindrical lens are the same. Should be substantially parallel. The two lenses preferably have a convex cylindrical surface and a concave cylindrical surface facing each other, and the first lens is preferably a plano-convex cylindrical lens. It is desirable that both generatrixes of the cylindrical surfaces of the two lenses be substantially parallel to the y-axis.
【0010】平凹円筒面レンズの母線と垂直な平面内の
焦点距離をf1x 、平凸円筒面レンズの母線と垂直な平
面内の焦点距離をf2x としたとき、When the focal length in a plane perpendicular to the generatrix of the plano-concave cylindrical lens is f 1x , and the focal length in a plane perpendicular to the generatrix of the plano-convex cylindrical lens is f 2x ,
【0011】[0011]
【数2】 (Equation 2)
【0012】となるようにするのが望ましい。本発明の
投写画像補正レンズは、第1のレンズと第2のレンズと
をいずれも平凹円筒面レンズと平凸円筒面レンズとを円
筒面を対向させ母線を略平行にして組み合わせ、前記第
1のレンズは平凹円筒面レンズの屈折率が平凸円筒面レ
ンズの屈折率より高く、前記第2のレンズは平凹円筒面
レンズの屈折率が平凸円筒面レンズの屈折率より低く、
4つの円筒面の母線が互いに略平行となるように構成し
てもよい。4つの円筒面の母線はいずれもy軸と略平行
にするとよい。It is desirable that In the projection image correction lens of the present invention, both the first lens and the second lens are combined with a plano-concave cylindrical surface lens and a plano-convex cylindrical surface lens with the cylindrical surfaces facing each other and the generatrix substantially parallel to each other. In the first lens, the refractive index of the plano-concave cylindrical lens is higher than the refractive index of the plano-convex cylindrical lens, and in the second lens, the refractive index of the plano-concave cylindrical lens is lower than the refractive index of the plano-convex cylindrical lens.
You may comprise so that the generatrix of four cylindrical surfaces may become mutually substantially parallel. The generatrix of the four cylindrical surfaces may be substantially parallel to the y-axis.
【0013】第1のレンズと第2のレンズのうち少なく
とも一方は、平凹円筒面レンズの凹円筒面の曲率半径と
平凸円筒面レンズの凸円筒面の曲率半径とを等しくし、
前記凹円筒面と前記凸円筒面とを接合してもよい。At least one of the first lens and the second lens has a curvature radius of the concave cylindrical surface of the plano-concave cylindrical lens equal to a curvature radius of the convex cylindrical surface of the plano-convex cylindrical lens.
The concave cylindrical surface and the convex cylindrical surface may be joined.
【0014】本発明の投写画像補正レンズは、第1のレ
ンズを第1の枠体に固定し、第2のレンズを第2の枠体
に固定し、前記第1の枠体と前記第2の枠体の間にバネ
手段を挟み、前記第1の枠体と前記第2の枠体の間を3
本のネジ体で固定し、前記3本のネジ体を独立に回転す
ることにより前記第1のレンズと前記第2のレンズの間
の空気間隔を部分的に可変できるように構成するとよ
い。3本のネジ体をモータで駆動させるようにしてもよ
い。In the projection image correcting lens according to the present invention, the first lens is fixed to the first frame, the second lens is fixed to the second frame, and the first frame and the second frame are fixed. A spring means is interposed between the first frame and the second frame.
It is preferable that the air gap between the first lens and the second lens can be partially changed by fixing with three screw bodies and independently rotating the three screw bodies. The three screw members may be driven by a motor.
【0015】本発明の投写レンズ装置は、投写レンズ
と、前記投写レンズの出射側に配置される投写画像補正
レンズとを備え、前記投写画像補正レンズとして上記の
投写画像補正レンズを用いたものである。投写画像補正
レンズは、前記投写レンズの光軸と平行な軸を中心に回
転可能にするとよい。また、投写レンズのフォーカス調
整を行ったときに、投写画像補正レンズが動かないよう
にするとよい。投写画像補正レンズは、投写レンズに対
して着脱可能にしてもよい。A projection lens device according to the present invention includes a projection lens, and a projection image correction lens disposed on an emission side of the projection lens, and uses the above-described projection image correction lens as the projection image correction lens. is there. The projection image correction lens may be rotatable about an axis parallel to the optical axis of the projection lens. Further, when the focus of the projection lens is adjusted, it is preferable that the projection image correction lens does not move. The projection image correction lens may be detachable from the projection lens.
【0016】本発明の投写型表示装置は、光源と、前記
光源からの出射光を受け光学的特性の変化として光学像
を形成するライトバルブと、前記ライトバルブからの出
射光が入射し前記光学像をスクリーン上に投写する投写
レンズと、前記投写レンズの出射側に配置される投写画
像補正レンズとを備え、前記投写画像補正レンズとして
上記の投写画像補正レンズを用いたものである。投写画
像補正レンズは、前記投写レンズの光軸と平行な軸を中
心に回転可能に構成するとよい。A projection display apparatus according to the present invention includes a light source, a light valve that receives light emitted from the light source and forms an optical image as a change in optical characteristics, and a light valve that receives light emitted from the light valve. A projection lens for projecting an image on a screen, and a projection image correction lens disposed on the emission side of the projection lens, wherein the projection image correction lens is used as the projection image correction lens. It is preferable that the projection image correction lens is configured to be rotatable around an axis parallel to the optical axis of the projection lens.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1から図17を用いて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0018】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1における投写画像補正レンズのレンズ構成を示した
ものであり、同図において、21は投写レンズ、22は
投写画像、23は第1レンズ、24は第2レンズであ
る。(Embodiment 1) FIG. 1 shows a lens configuration of a projection image correction lens according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a projection lens, 22 denotes a projection image, and 23 denotes a projection image. The first lens 24 is a second lens.
【0019】投写画像補正レンズは、投写画像22側か
ら順に、第1レンズ23と第2レンズ24とで構成さ
れ、投写レンズ21の出射側に配置される。第1レンズ
23は、スクリーン側面25が平面、投写レンズ21側
面26が凹円筒面の平凹円筒面レンズであり、第2レン
ズ24はスクリーン側面27が凸円筒面、投写レンズ2
1側面28が平面の平凸円筒面レンズである。所定の光
軸をz軸、画面水平方向をx軸、画面垂直方向をy軸と
するxyz直交座標系を定義する。The projection image correction lens comprises a first lens 23 and a second lens 24 in order from the projection image 22 side, and is arranged on the emission side of the projection lens 21. The first lens 23 is a plano-concave cylindrical lens having a flat screen side surface 25 and a concave cylindrical surface on the projection lens 21 side surface. The second lens 24 has a convex cylindrical surface on the screen side surface 27 and the projection lens 2.
One side surface 28 is a flat plano-convex cylindrical lens. An xyz orthogonal coordinate system is defined in which a predetermined optical axis is the z-axis, the screen horizontal direction is the x-axis, and the screen vertical direction is the y-axis.
【0020】投写画像補正レンズの標準状態における具
体的数値例を表1に示す。rix ,riy はそれぞれ投写
画像側から第i面のxz平面内の曲率半径(mm)、y
z平面内の曲率半径(mm)、di は第i面から第(i
+1)面まで間隔(mm)、nj ,νj はそれぞれ投写
画像側から第j番目のレンズのe線における屈折率、e
線におけるアッベ数である。f1x 、f2x は、それぞれ
第1レンズ23、第2レンズ24のxz平面内の焦点距
離(mm)、f1y 、f2y は、それぞれ第1レンズ2
3、第2レンズ24のyz平面内の焦点距離(mm)で
ある。Table 1 shows specific numerical examples of the projection image correction lens in a standard state. r ix and r iy are the radius of curvature (mm) in the xz plane of the i-th surface from the projection image side, and y
The radius of curvature (mm) in the z plane, d i is (i)
The distance (mm) to the +1) plane, n j and v j are the refractive index at the e-line of the j-th lens from the projection image side, e
Abbe number in the line. f 1x and f 2x are the focal length (mm) of the first lens 23 and the second lens 24 in the xz plane, respectively, and f 1y and f 2y are the first lens 2 respectively.
3. The focal length (mm) of the second lens 24 in the yz plane.
【0021】[0021]
【表1】 [Table 1]
【0022】標準状態では、凹円筒面26の母線と凸円
筒面27の母線とがいずれもy軸と平行であり、2つの
平面25,28がいずれもz軸と垂直である。In the standard state, the generatrix of the concave cylindrical surface 26 and the generatrix of the convex cylindrical surface 27 are both parallel to the y-axis, and the two planes 25 and 28 are both perpendicular to the z-axis.
【0023】凹円筒面26と凸円筒面27との間の空気
間隔は0.1mm〜5mmの間で可変である。第1レン
ズ23と第2レンズ24とは、いずれも外形寸法が80
mm×80mmである。2枚のレンズ23,24はいず
れも両面の有効領域に反射防止膜が蒸着されている。The air gap between the concave cylindrical surface 26 and the convex cylindrical surface 27 is variable between 0.1 mm and 5 mm. Both the first lens 23 and the second lens 24 have outer dimensions of 80
mm × 80 mm. Each of the two lenses 23 and 24 has an antireflection film deposited on an effective area on both surfaces.
【0024】投写画像補正レンズの全体の構成を図2お
よび図3に示す。図2は画面垂直方向に沿って見た断面
図であり、図3はスクリーン側から斜め方向に見た図で
ある。第1レンズ23は枠体31に固定され、第2レン
ズ24は枠体32に固定されている。枠体31には3カ
所に貫通穴33が設けられ、枠体32には貫通穴33に
対応する位置に3カ所のネジ穴34が設けられている。
3本の調整ネジ35a,35b,35cが、それぞれ貫
通穴33、コイルバネ36を貫通して、ネジ穴34に取
り付けられている。2本の調整ネジ35a,35bは第
1レンズ23の主平面37を中心として対称であり、残
りの調整ネジ35cは主平面上37に位置する。3本の
調整ネジ35a,35b,35cを回転することによ
り、2つの枠体31,32の3本の調整ネジ35a,3
5b,35c付近の間隔を変えることができる。FIGS. 2 and 3 show the overall configuration of the projection image correction lens. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the vertical direction of the screen, and FIG. 3 is a view taken obliquely from the screen side. The first lens 23 is fixed to the frame 31, and the second lens 24 is fixed to the frame 32. The frame 31 is provided with through holes 33 at three locations, and the frame 32 is provided with three screw holes 34 at positions corresponding to the through holes 33.
Three adjusting screws 35a, 35b, and 35c pass through the through hole 33 and the coil spring 36, and are attached to the screw holes 34. The two adjustment screws 35a and 35b are symmetric about the main plane 37 of the first lens 23, and the remaining adjustment screws 35c are located on the main plane 37. By rotating the three adjusting screws 35a, 35b, 35c, the three adjusting screws 35a, 3 of the two frame bodies 31, 32 are rotated.
The intervals around 5b and 35c can be changed.
【0025】枠体32は、図2に示すように、円形の窓
を有する円筒体38に取り付けられ、円筒体38に対し
て回転可能となっている。円筒体38は、投写レンズの
鏡筒の出射側端に取り付けられるようになっている。As shown in FIG. 2, the frame 32 is attached to a cylindrical body 38 having a circular window, and is rotatable with respect to the cylindrical body 38. The cylindrical body 38 is attached to the exit side end of the lens barrel of the projection lens.
【0026】以下に、本発明の投写画像補正レンズの作
用を説明する。まず、本発明の基本的な考え方について
説明する。The operation of the projection image correction lens of the present invention will be described below. First, the basic concept of the present invention will be described.
【0027】図16に示したスタック投写の構成につい
て理論解析を行ったところ、投写レンズ3,12の歪曲
収差が大きい場合には、それぞれの投写画像のアスペク
ト比(垂直幅と水平幅の比)が液晶パネルに表示される
画像のアスペクト比とわずかに異なること、また2つの
投写画像の台形歪み率がわずかに異なることが分かっ
た。そこで、本発明では、投写画像のアスペクト比をわ
ずかに変える作用と、垂直台形歪みをわずかに変える作
用とを有する投写画像補正レンズを投写レンズの出射側
に配置することにより、複数の投写画像の間の画素ずれ
を小さくするようにしている。A theoretical analysis of the configuration of the stack projection shown in FIG. 16 shows that when the distortion of the projection lenses 3 and 12 is large, the aspect ratio of each projected image (the ratio of the vertical width to the horizontal width). Was slightly different from the aspect ratio of the image displayed on the liquid crystal panel, and the trapezoidal distortion rates of the two projected images were slightly different. Therefore, in the present invention, by arranging a projection image correction lens having an operation of slightly changing the aspect ratio of the projection image and an operation of slightly changing the vertical trapezoidal distortion on the emission side of the projection lens, a plurality of projection images can be obtained. The pixel shift between them is reduced.
【0028】ここでは、スクリーン上に図形歪みのない
長方形の投写画像(理想投写画像)が存在すると仮定
し、この投写画像から光が出射して投写画像補正レンズ
に入射して、投写画像補正レンズが理想投写画像に対応
する虚像画像を形成すると考える。虚像画像は投写レン
ズだけにより形成される投写画像に対応するので、投写
レンズだけによる投写画像と虚像画像とが一致すれば、
投写画像補正レンズを投写レンズの出射側に配置して投
写した場合の画像は図形歪みのない長方形画像となる。Here, it is assumed that there is a rectangular projection image (ideal projection image) without graphic distortion on the screen, and light is emitted from this projection image and enters the projection image correction lens, and the projection image correction lens Form a virtual image corresponding to the ideal projection image. Since the virtual image corresponds to the projection image formed only by the projection lens, if the projection image only by the projection lens matches the virtual image,
When the projection image correction lens is arranged on the emission side of the projection lens and projected, the image is a rectangular image with no graphic distortion.
【0029】投写画像補正レンズのアスペクト比補正の
作用について説明する。図1に示したように、投写画像
補正レンズと組み合わせる投写レンズの光軸をz軸、画
面垂直方向をx軸、画面水平方向をy軸とするxyz直
交座標系を考える。第1レンズ23は負パワーの薄肉円
筒面レンズ、第2レンズ24は正パワーの薄肉円筒面レ
ンズとし、各母線がy軸と平行とする。第1レンズ23
のxz平面内の焦点距離をf1x 、yz平面内の焦点距
離をf1y=∞、第2レンズ24のxz平面内の焦点距離
をf2x 、yz平面内の焦点距離をf2y=∞、第1レン
ズ23と第2レンズ24との間の空気間隔をd、理想投
写画像41から第1レンズ23までの距離をsとする。The operation of the aspect ratio correction of the projection image correction lens will be described. As shown in FIG. 1, consider an xyz orthogonal coordinate system in which the optical axis of the projection lens combined with the projection image correction lens is the z axis, the screen vertical direction is the x axis, and the screen horizontal direction is the y axis. The first lens 23 is a thin cylindrical lens with negative power, the second lens 24 is a thin cylindrical lens with positive power, and each generatrix is parallel to the y-axis. First lens 23
The focal length in the xz plane is f 1x , the focal length in the yz plane is f 1y = ∞, the focal length of the second lens 24 in the xz plane is f 2x , the focal length in the yz plane is f 2y = ∞, The air gap between the first lens 23 and the second lens 24 is d, and the distance from the ideal projection image 41 to the first lens 23 is s.
【0030】yz平面での光路図を図4に示す。第1レ
ンズ23、第2レンズ24ともyz平面内での焦点距離
が∞であり、中心厚が0であるので、理想投写画像41
の任意の物点42から任意の方向に出射した光線は、第
1レンズ23、第2レンズ24を直進し、虚像画像43
のガウス像面は理想投写画像41と全く同じ位置に形成
される。従って、第2レンズ24から虚像画像のyz平
面内でのガウス像面までの距離をsy′とすると、sy′
=−s−dとなる。また、空気間隔dを変えても、虚像
画像43の大きさは理想投写画像41の大きさと同一で
ある。FIG. 4 shows an optical path diagram in the yz plane. Since both the first lens 23 and the second lens 24 have a focal length of ∞ in the yz plane and a center thickness of 0, the ideal projection image 41
The light beam emitted in an arbitrary direction from an arbitrary object point 42 travels straight through the first lens 23 and the second lens 24 to form a virtual image 43
Is formed at exactly the same position as the ideal projected image 41. Accordingly, the distance from the second lens 24 to the Gaussian image plane in the yz plane of the virtual image image s y 'When, s y'
= −s−d. Further, even if the air interval d is changed, the size of the virtual image 43 is the same as the size of the ideal projection image 41.
【0031】xz平面内での軸上光線の光路図を図5に
示す。第2レンズ24からxz平面内での虚像画像まで
の距離をsx′とする。FIG. 5 shows an optical path diagram of an axial ray in the xz plane. The distance from the second lens 24 to the virtual image in the xz plane is s x ′.
【0032】近軸追跡により、sx′は次のように表せ
る。By paraxial tracking, s x 'can be expressed as follows.
【0033】[0033]
【数3】 (Equation 3)
【0034】ここで、fx は投写画像補正レンズのxz
平面内での合成焦点距離であり、次のように表せる。[0034] In this case, xz of f x is the projected image correction lens
This is the composite focal length in a plane, and can be expressed as follows.
【0035】[0035]
【数4】 (Equation 4)
【0036】xz平面内の虚像画像の位置とyz平面内
の虚像画像の位置とが離れていると、光軸44上でも非
点収差が存在することになる。この非点隔差は、厳密に
0である必要はないが、実用上問題ない程度に小さくす
る必要がある。そのためには、第2レンズ24からxz
平面内での虚像画像までの距離をsx′≒−s−dとす
る必要がある。If the position of the virtual image in the xz plane is far from the position of the virtual image in the yz plane, astigmatism will also exist on the optical axis 44. This astigmatic difference does not need to be exactly 0, but needs to be reduced to such an extent that there is no practical problem. To do so, the xz
The distance to the virtual image in the plane needs to be s x '≒ -s-d.
【0037】(数3)より、sx′≒−s−dとするた
めの条件は、次のようになる。From equation (3), the condition for s x '≒ -s-d is as follows.
【0038】[0038]
【数5】 (Equation 5)
【0039】[0039]
【数6】 (Equation 6)
【0040】[0040]
【数7】 (Equation 7)
【0041】(数5)より、投写画像の非点隔差を小さ
くするには、xz平面内での合成焦点距離fx を投写距
離sより十分に長くするのが理想的である。実際には、
少なくとも、xz平面内での合成焦点距離fx を投写距
離sより長くする必要がある。From equation (5), it is ideal to make the combined focal length fx in the xz plane sufficiently longer than the projection distance s in order to reduce the astigmatic difference of the projected image. actually,
At least, it is necessary to be longer than the combined focal length f x the projection distance s in the xz plane.
【0042】(数5)の条件を満足させるためにfx=
∞の場合を考えると、(数4)より、In order to satisfy the condition of (Equation 5), f x =
Considering the case of ∞, from (Equation 4),
【0043】[0043]
【数8】 (Equation 8)
【0044】が導かれる。(数8)に(数6)、(数
7)を組み合わせると、Is derived. When (Equation 8) is combined with (Equation 6) and (Equation 7),
【0045】[0045]
【数9】 (Equation 9)
【0046】が導かれる。次に、xz平面内での軸外主
光線について検討する。ここでは、虚像画像43の位置
は理想投写画像41の位置と同一であるとし、図6に示
すように、理想投写画像41上にある物点42の光軸4
4からの距離をh0 、第1レンズ23から投写レンズの
瞳中心46までの距離をt、xz平面上の虚像画像43
上の像点47の光軸44からの距離をh3 とする。Is derived. Next, an off-axis principal ray in the xz plane will be discussed. Here, it is assumed that the position of the virtual image image 43 is the same as the position of the ideal projection image 41, and the optical axis 4 of the object point 42 on the ideal projection image 41 as shown in FIG.
The distance from 4 h 0, the distance t from the first lens 23 to the pupil center 46 of the projection lens, the virtual image picture on the xz plane 43
The distance from the optical axis 44 of the image point 47 of the upper and h 3.
【0047】近軸追跡により、h3/h0 は、次のよう
に表せる。By paraxial tracking, h 3 / h 0 can be expressed as follows.
【0048】[0048]
【数10】 (Equation 10)
【0049】(数8)は、fx≫t であるので右辺第2
項は無視でき、また、d≪s であるので右辺第3項の
s+dのdは無視でき、結局、次のように近似できる。(Equation 8) is f x ≫t, so that the second
Since the term is negligible and d≪s, d of s + d in the third term on the right-hand side can be ignored, and can be approximated as follows.
【0050】[0050]
【数11】 [Equation 11]
【0051】f1x<0、f2x>0、f1x≒−f2x 、t
<s であることを考慮すると、(数11)の右辺第2
項は正となるので、(数11)より、xz平面内ではd
が大きくなるとh3/h0 が小さくなることが分かる。
このように、xz平面内ではdを変えると虚像画像の大
きさが変化する。一方、前述のように、yz平面内では
dを変えても虚像画像の大きさが変化しない。従って、
dを変えることにより、虚像画像43のアスペクト比を
変えることができる。アスペクト比はわずかに変化させ
るだけでよいので、空気間隔dの変化はわずかでよい。F 1x <0, f 2x > 0, f 1x ≒ −f 2x , t
Considering that <s, the second right-hand side of (Equation 11)
Since the term is positive, from (Equation 11), d in the xz plane
It can be seen that as the value of h increases, h 3 / h 0 decreases.
As described above, when d is changed in the xz plane, the size of the virtual image changes. On the other hand, as described above, the size of the virtual image does not change even if d is changed in the yz plane. Therefore,
By changing d, the aspect ratio of the virtual image 43 can be changed. Since the aspect ratio only needs to be changed slightly, the change in the air gap d is small.
【0052】虚像画像43は投写レンズだけを用いて投
写した場合の投写画像に対応するので、空気間隔dを長
くすると理想投写画像41に比べて虚像画像43の水平
幅が短くなれば、投写画像補正レンズを投写レンズの出
射側に配置して空気間隔dを長くすると投写画像の水平
幅が長くなる。Since the virtual image 43 corresponds to the projected image when the projection is performed using only the projection lens, if the horizontal width of the virtual image 43 becomes shorter than the ideal projected image 41 when the air interval d is increased, the projected image 43 When the correction lens is disposed on the emission side of the projection lens to increase the air gap d, the horizontal width of the projection image increases.
【0053】こうして、投写画像補正レンズを投写レン
ズの出射側に配置すると、投写画像の画面垂直幅をほと
んど変化させずに、画面水平幅をわずかに長くすること
ができる。つまり、投写画像のアスペクト比を調整でき
る。ただし、dがあまり大きくなると、(数6)と(数
7)の条件が成り立たなくなり、非点隔差が大きくなる
ため、投写画像の解像度が低下することに注意すべきで
ある。By arranging the projection image correction lens on the exit side of the projection lens in this way, the horizontal width of the screen can be slightly increased without substantially changing the vertical width of the projection image. That is, the aspect ratio of the projected image can be adjusted. However, it should be noted that if d becomes too large, the conditions of (Equation 6) and (Equation 7) do not hold, and the astigmatic difference increases, so that the resolution of the projected image decreases.
【0054】次に、投写画像補正レンズの台形歪み補正
の作用について説明する。ここでは、垂直台形歪みの補
正について説明する。図7に示すように、第1レンズ2
3をx軸と平行な軸を中心にわずかに回転した場合につ
いて考える。Next, the operation of the trapezoidal distortion correction of the projection image correction lens will be described. Here, the correction of the vertical trapezoidal distortion will be described. As shown in FIG. 7, the first lens 2
3 is slightly rotated about an axis parallel to the x-axis.
【0055】図7に示した構成では、理想投写画像41
の上側の物点48から出射して瞳中心46に向かう光線
に対して空気間隔dが長く、理想投写画像41の下側の
物点49から出射して瞳中心46に向かう光線に対して
空気間隔dが短い。既に説明したように、投写画像補正
レンズは、空気間隔dを長くすると、理想投写画像41
に対応する虚像画像の画面垂直幅が変化せず、画面水平
幅が短くなるという作用を有するため、虚像画像43
は、図8に示すように、上辺51が短くなり、下辺52
が長くなる。第1レンズ23と第2レンズ24はyz平
面に関して対称であるので、虚像画像43もyz平面に
関して対称である。従って、投写画像補正レンズを投写
レンズの出射側に配置し、第1レンズ23をx軸と平行
な軸を中心に回転すると、投写画像の垂直台形歪みを補
正することができる。In the configuration shown in FIG. 7, the ideal projected image 41
The air distance d is longer for the light beam emitted from the upper object point 48 toward the pupil center 46, and the light beam emitted from the lower object point 49 toward the pupil center 46 of the ideal projected image 41 is air The interval d is short. As described above, the projection image correction lens increases the ideal air gap 41 by increasing the air distance d.
Has the effect that the vertical width of the screen of the virtual image corresponding to the image does not change and the horizontal width of the screen becomes shorter.
As shown in FIG. 8, the upper side 51 becomes shorter and the lower side 52 becomes
Becomes longer. Since the first lens 23 and the second lens 24 are symmetric with respect to the yz plane, the virtual image 43 is also symmetric with respect to the yz plane. Therefore, by disposing the projection image correction lens on the emission side of the projection lens and rotating the first lens 23 about an axis parallel to the x-axis, vertical trapezoidal distortion of the projection image can be corrected.
【0056】なお、第2レンズ24をx軸と平行な軸を
中心に回転しても、あるいは、第1レンズ23と第2レ
ンズ24とをx軸と平行な軸を中心に回転しても、投写
画像の垂直台形歪みを補正することができる。The second lens 24 may be rotated about an axis parallel to the x-axis, or the first lens 23 and the second lens 24 may be rotated about an axis parallel to the x-axis. The vertical trapezoidal distortion of the projected image can be corrected.
【0057】図7に示した構成から投写画像補正レンズ
23をz軸を中心に回転すると、長方形である理想投写
画像41に対応する虚像画像は、図9に示すように、平
行四辺形となる。これは、投写画像補正レンズが円筒面
レンズの母線方向には寸法変化を与えず、母線と垂直な
方向には寸法変化を与えると考えれば理解できる。この
作用を利用すると、投写画像に平行四辺形歪みが存在す
る場合に、投写画像補正レンズをz軸を中心に回転する
ことにより、平行四辺形歪みを小さくすることができ
る。When the projection image correction lens 23 is rotated about the z-axis from the configuration shown in FIG. 7, the virtual image corresponding to the ideal projection image 41, which is a rectangle, becomes a parallelogram as shown in FIG. . This can be understood by considering that the projection image correction lens does not change the dimension in the generatrix direction of the cylindrical lens, but changes the dimension in the direction perpendicular to the generatrix. By utilizing this effect, when a parallelogram distortion exists in the projection image, the parallelogram distortion can be reduced by rotating the projection image correction lens about the z-axis.
【0058】平行四辺形歪みの補正は、第2レンズ24
だけをz軸を中心に回転しても、あるいは第1レンズ2
3と第2レンズ24とをz軸を中心に回転しても可能で
ある。平行四辺形歪みを調整するときに、第1レンズ、
第2レンズ、あるいは2つのレンズをz軸と平行な軸を
中心に回転してもよい。The correction of the parallelogram distortion is performed by the second lens 24.
Is rotated about the z-axis or the first lens 2
It is also possible to rotate the third and second lenses 24 about the z-axis. When adjusting the parallelogram distortion, the first lens,
The second lens or two lenses may be rotated around an axis parallel to the z-axis.
【0059】なお、図1に示した構成でスタック投写を
行う場合に、液晶パネル、投写レンズ、投写画像補正レ
ンズ、スクリーンがyz平面に関して対称に配置される
ので、2つの投写画像に平行四辺形歪みは発生しないは
ずであるが、実際には組立誤差によりyz平面に関する
対称性がわずかにずれる場合があり、この場合にはわず
かな平行四辺形歪みが発生する。When stack projection is performed with the configuration shown in FIG. 1, the liquid crystal panel, the projection lens, the projection image correction lens, and the screen are arranged symmetrically with respect to the yz plane. Although no distortion should occur, the symmetry with respect to the yz plane may slightly deviate due to an assembly error. In this case, a slight parallelogram distortion occurs.
【0060】図2、図3に示した投写画像補正レンズ
は、3本の調整ネジ35a,35b,35cを回すこと
により、それぞれ3本の調整ネジ35a,35b,35
c付近の間隔を変えることができるので、3本の調整ネ
ジ35a,35b,35cを均等に回すことにより投写
画像のアスペクト比を補正でき、調整ネジ35cだけを
回せば第1レンズ23がその母線と垂直な軸を中心に回
転するので台形歪みを補正でき、円筒体38に対して枠
体を回転すると、平行四辺形歪みを補正できる。投写画
像の大きさをわずかに変える必要があるが、投写レンズ
がズームレンズの場合には、ズームリングを回転して調
整すればよく、投写レンズが固定焦点レンズの場合に
は、解像度がわずかに低下するが、フォーカスリングを
わずかに回せばよい。In the projection image correction lens shown in FIGS. 2 and 3, three adjustment screws 35a, 35b, 35c are turned by turning three adjustment screws 35a, 35b, 35c, respectively.
Since the distance around c can be changed, the aspect ratio of the projected image can be corrected by turning the three adjustment screws 35a, 35b, and 35c equally, and the first lens 23 can be rotated by turning only the adjustment screw 35c. When the frame rotates with respect to the cylindrical body 38, the parallelogram distortion can be corrected. It is necessary to slightly change the size of the projected image, but if the projection lens is a zoom lens, it may be adjusted by rotating the zoom ring.If the projection lens is a fixed focus lens, the resolution may be slightly Although it is lowered, it is enough to turn the focus ring slightly.
【0061】図1、図2に示した構成において、2つの
円筒面レンズ22,23はいずれも円筒面の反対側の面
を平面としているが、これは次のような理由による。両
面が円筒面のレンズは2つの円筒面の母線を互い平行に
する必要があるが、このようなレンズは容易に加工でき
ない。2つの母線の平行度が良くない場合には、それに
起因する収差により投写画像の解像度が劣化する。そこ
で、一方の面を平面にすれば、平面は母線の方向を考慮
する必要がないので、解像度劣化の問題は回避される。In the configuration shown in FIGS. 1 and 2, each of the two cylindrical lenses 22 and 23 has a flat surface opposite to the cylindrical surface, for the following reason. A lens having both cylindrical surfaces requires the generatrix of the two cylindrical surfaces to be parallel to each other, but such a lens cannot be easily processed. If the parallelism between the two generatrixes is not good, the aberrations resulting therefrom degrade the resolution of the projected image. Therefore, if one of the surfaces is a flat surface, it is not necessary to consider the direction of the generatrix, so that the problem of resolution degradation is avoided.
【0062】図1、図2に示したように、凹円筒面と凸
円筒面とを対向させているのは、次のような理由によ
る。The reason why the concave cylindrical surface and the convex cylindrical surface are opposed to each other as shown in FIGS. 1 and 2 is as follows.
【0063】凸面を有する円筒面レンズは、シリンダの
側面にレンズ素材を貼り付け、その周囲に研磨皿を配置
し、シリンダを回転しながら中心軸に沿って往復運動さ
せることにより研磨を行う。また、凹面を有する円筒面
レンズは、同様の方法でレンズ素材と研磨皿を置換して
研磨する。円筒面の曲率半径はシリンダの半径とほぼ等
しい。シリンダの直径が大きくなると、円筒面の面精度
の確保が難しくなり、また、装置が大型化するために、
加工コストが高くなってしまう。そのため、円筒面の曲
率半径を大きくするには限界があり、焦点距離の長い円
筒面レンズの作成は困難である。A cylindrical lens having a convex surface is polished by attaching a lens material to the side surface of a cylinder, arranging a polishing dish around the lens material, and reciprocating along a central axis while rotating the cylinder. In addition, a cylindrical lens having a concave surface is polished by replacing a lens material with a polishing plate in the same manner. The radius of curvature of the cylindrical surface is approximately equal to the radius of the cylinder. When the diameter of the cylinder becomes large, it becomes difficult to secure the surface accuracy of the cylindrical surface, and in order to increase the size of the device,
Processing costs increase. Therefore, there is a limit in increasing the radius of curvature of the cylindrical surface, and it is difficult to produce a cylindrical lens having a long focal length.
【0064】第1レンズのxz平面内の焦点距離fx と
第2レンズのxz平面内の焦点距離fy は、それぞれ次
式で表せる。The focal length f x of the first lens in the xz plane and the focal length f y of the second lens in the xz plane can be expressed by the following equations.
【0065】[0065]
【数12】 (Equation 12)
【0066】[0066]
【数13】 (Equation 13)
【0067】円筒面の曲率半径が大きくできないため、
第1レンズの焦点距離fx と第2レンズの焦点距離fy
とはあまり長くできない。この事情を考慮すると、(数
6)と(数7)の条件を満足するには、dを非常に小さ
くする必要がある。Since the radius of curvature of the cylindrical surface cannot be increased,
The focal length f x of the first lens and the focal length f y of the second lens
Can not be too long. Considering this situation, it is necessary to make d very small to satisfy the conditions of (Equation 6) and (Equation 7).
【0068】投写画像補正レンズの作用の説明では、第
1レンズ23と第2レンズ24とを薄肉円筒面レンズと
したが、実際の円筒面レンズは中心厚が0ではない。し
かし、空気間隔dは対向する主点間隔と考えれば、薄肉
レンズとして導いた結論をそのまま利用できる。In the description of the operation of the projection image correction lens, the first lens 23 and the second lens 24 are thin cylindrical lenses. However, the center thickness of an actual cylindrical lens is not zero. However, assuming that the air interval d is the interval between the opposite principal points, the conclusion derived as a thin lens can be used as it is.
【0069】第1レンズ23の中心厚をd1 、屈折率を
n1 とすると、図10(a)に示すように、平面側主点
H1 は平面25から内部にd1/n1 だけ進んだ点に位
置し、円筒面側主点H1′ は凹円筒面26の頂点に位置
する。第2レンズ24の中心厚をd2 、屈折率をn2 と
すると、図10(b)に示すように、円筒面側主点H 2
は凸円筒面27の頂点に位置し、平面側主点H2′ は平
面28から内部にd2/n2 だけ進んだ点に位置する。The center thickness of the first lens 23 is d1 , The refractive index
n1 Then, as shown in FIG. 10A, the plane-side principal point
H1 Is d from the plane 251/ N1 Only advanced point
And the cylindrical surface side principal point H1′ Is located at the vertex of concave cylindrical surface 26
I do. The center thickness of the second lens 24 is dTwo , The refractive index nTwo When
Then, as shown in FIG. 10 (b), the cylindrical surface side principal point H Two
Is located at the vertex of the convex cylindrical surface 27, and the plane-side principal point HTwo′ Is flat
D from the surface 28Two/ NTwo Located just advanced point.
【0070】第1レンズ23と第2レンズ24との配置
に関して、図11に示すように8通り考えられる。8通
りのうち、2つのレンズの空気間隔を最小にした場合に
主点間隔を最も短くできるのは、凹円筒面と凸円筒面を
対向させる場合であり、主点間隔dが2つのレンズの間
の空気間隔と等しく、凹円筒と凸円筒面との間隔をほぼ
0とできるため、主点間隔をほぼ0にできる。2つの円
筒面が対向していない場合には、主点間隔が空気間隔よ
り長くなるため、主点間隔をほぼ0にすることができな
い。There are eight possible arrangements of the first lens 23 and the second lens 24 as shown in FIG. Of the eight types, when the air gap between the two lenses is minimized, the principal point interval can be minimized when the concave cylindrical surface and the convex cylindrical surface are opposed to each other. Since the interval between the concave cylinder and the convex cylindrical surface can be made substantially zero, the principal point interval can be made substantially zero. When the two cylindrical surfaces are not opposed to each other, the principal point interval is longer than the air interval, so that the principal point interval cannot be made substantially zero.
【0071】投写画像補正レンズの凹円筒面と凸円筒面
とは、軸外収差を小さくするために、軸外主光線が通過
するときの入射角をできる限り小さくする方がよい。そ
のためには、第1レンズ23の凹円筒面を投写レンズ側
に向け、第2レンズ24の凸円筒面をスクリーン側に向
けるとよい。The concave cylindrical surface and the convex cylindrical surface of the projection image correction lens preferably have an incident angle at which an off-axis chief ray passes as small as possible in order to reduce off-axis aberrations. For this purpose, the concave cylindrical surface of the first lens 23 may be directed toward the projection lens, and the convex cylindrical surface of the second lens 24 may be directed toward the screen.
【0072】このような理由により、投写画像補正レン
ズは平凹円筒面26と平凸円筒面27を対向させ、第1
レンズ23は平面をスクリーン側に向け、第2レンズ2
4は凸円筒面をスクリーン側に向けるのがよい。For this reason, the projection image correction lens has the plano-concave cylindrical surface 26 and the plano-convex cylindrical surface 27 facing each other,
The lens 23 faces the screen toward the screen, and the second lens 2
4 preferably has the convex cylindrical surface facing the screen.
【0073】第1レンズ23の焦点距離f1 と、第2レ
ンズ24の焦点距離f2 との関係について説明する。[0073] The focal length f 1 of the first lens 23, a description will be given of the relationship between the focal length f 2 of the second lens 24.
【0074】理想投写画像に対する虚像画像の非点隔差
を小さくするには、前述のように、(数5)〜(数7)
を満足する必要がある。(数6)、(数7)は、空気間
隔dをできる限り短くし、第1レンズ23の焦点距離|
f1|と第2レンズ24の焦点距離f2 とをできる限り
長くする必要があることを示している。また、(数5)
を満足するには(数8)がほぼ満足される必要があり、
(数9)が満足される必要がある。In order to reduce the astigmatic difference of the virtual image with respect to the ideal projected image, as described above, (Equation 5) to (Equation 7)
Needs to be satisfied. (Equation 6) and (Equation 7) make the air distance d as short as possible, and set the focal length of the first lens 23 to |
f 1 | and indicates that it is necessary to increase as much as possible and the focal length f 2 of the second lens 24. Also, (Equation 5)
(8) needs to be almost satisfied to satisfy
(Equation 9) needs to be satisfied.
【0075】投写画像の垂直台形歪みの補正のために、
少なくとも一方のレンズを傾斜させることを考慮する
と、2つのレンズをわずかに離す必要があり、空気間隔
dは0以上にする必要がある。d≧0と(数8)とを合
わせ考えると、f2≧|f1|でなければならない。To correct vertical trapezoidal distortion of the projected image,
In consideration of inclining at least one lens, it is necessary to slightly separate the two lenses, and the air gap d needs to be 0 or more. Considering d ≧ 0 and (Equation 8), f 2 ≧ | f 1 | must be satisfied.
【0076】以上のことを考慮しながら、第1レンズ2
3の焦点距離f1 と、第2レンズ24の焦点距離f2 と
の関係を変えながら、非点隔差のシミュレーションを行
うと、次のようにすればよいことが分かった。Considering the above, the first lens 2
The focal length f 1 of 3, while changing the relationship between the focal length f 2 of the second lens 24 and a simulation of astigmatism, it has been found that the following procedures may be used.
【0077】[0077]
【数14】 [Equation 14]
【0078】(数14)の条件が満足されない場合に
は、非点隔差が大きくなり、投写画像補正レンズが投写
画像の解像度を低下させてしまうという問題を生じる。If the condition of (Equation 14) is not satisfied, the astigmatic difference becomes large, causing a problem that the resolution of the projected image is reduced by the projected image correcting lens.
【0079】以上に説明したように、図1に示した投写
画像補正レンズは、投写画像のアスペクト比と台形歪み
を補正することができ、さらに平行四辺形歪みも補正す
ることができる。そのため、2台の投写型表示装置を上
下に配置してスタック投写を行う場合に、2本投写レン
ズの出射側にそれぞれ図1に示した投写画像補正レンズ
を配置し、投写画像補正レンズの光軸を中心とした回転
と、3本の調整ネジの回転とによる調整を行えば、上述
の作用により、2つの投写画像の画素ずれを低減でき
る。As described above, the projection image correction lens shown in FIG. 1 can correct the aspect ratio and the trapezoidal distortion of the projected image, and can also correct the parallelogram distortion. Therefore, when stack projection is performed by arranging two projection type display devices one above the other, the projection image correction lenses shown in FIG. 1 are respectively arranged on the emission sides of the two projection lenses, and the light of the projection image correction lens is If the adjustment is performed by the rotation around the axis and the rotation of the three adjustment screws, the above operation can reduce the pixel shift between the two projected images.
【0080】(実施の形態2)図12は本発明の実施の
形態2におけるスタック方式の投写型表示装置を示した
ものであり、同図において、61,62は投写型表示装
置、67,68は投写レンズ、71,72は投写画像補
正レンズである。(Embodiment 2) FIG. 12 shows a stack type projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 12, reference numerals 61 and 62 denote projection display apparatuses, and 67 and 68. Is a projection lens, and 71 and 72 are projection image correction lenses.
【0081】2台の投写型表示装置61,62がそれぞ
れ架台63の下板64と上板65のに置かれている。架
台63は鉄製パイプで構成したフレーム66に互いに平
行な下板64と上板65とを取り付けたものである。2
台の投写型表示装置61,62をそれぞれ下板63と上
板64の上に置き、2本の投写レンズ67,68が互い
に平行になるように投写型表示装置61,62の仰角調
整用の脚69,70の高さを調整する。2台の投写型表
示装置61,62は、各投写レンズ67,68が画面垂
直方向に移動可能であり、図16に示したように、下側
の投写型表示装置61の投写レンズ67の光軸が投写画
像の下端中央を通過するようにできる。Two projection display devices 61 and 62 are placed on a lower plate 64 and an upper plate 65 of a gantry 63, respectively. The gantry 63 has a lower plate 64 and an upper plate 65 parallel to each other attached to a frame 66 made of an iron pipe. 2
The projection type display devices 61 and 62 are placed on the lower plate 63 and the upper plate 64, respectively, so that the two projection lenses 67 and 68 are parallel to each other for adjusting the elevation angle of the projection type display devices 61 and 62. Adjust the height of the legs 69, 70. In the two projection display devices 61 and 62, each of the projection lenses 67 and 68 is movable in the vertical direction of the screen, and as shown in FIG. 16, the light of the projection lens 67 of the lower projection display device 61 is reduced. The axis can pass through the center of the lower end of the projected image.
【0082】2つの投写画像の重ね合わせは次のように
して行う。2台の投写型表示装置61,62にクロスハ
ッチの映像信号を入力し、下側の投写型表示装置61の
投写レンズ67のフォーカス調整を行い、さらに投写レ
ンズ67の画面垂直方向移動と、ズーム調整により投写
画像がスクリーンの枠内に納まるようにする。上側の投
写画像表示装置62の投写レンズ68のフォーカス調整
を行い、さらに投写レンズ68の画面垂直方向移動と、
ズーム調整と、投写型表示装置62自体を上板65上で
微動することにより投写画像が下側の投写型表示装置6
1の投写画像とほぼ重なり合うようにする。The superposition of two projected images is performed as follows. A cross hatch video signal is input to the two projection display devices 61 and 62, the focus of the projection lens 67 of the lower projection display device 61 is adjusted, and the projection lens 67 is moved in the vertical direction of the screen and zoomed. The adjustment is performed so that the projected image fits within the frame of the screen. The focus of the projection lens 68 of the upper projection image display device 62 is adjusted, and the projection lens 68 is further moved in the screen vertical direction,
The zoom adjustment and fine movement of the projection display device 62 itself on the upper plate 65 change the projection image to the lower projection display device 6.
1 so as to substantially overlap the projected image.
【0083】次に、2本の投写レンズ67,68に、そ
れぞれ投写画像補正レンズ71,72を装着し、投写画
像補正レンズ71,72のそれぞれ3本の調整ネジ7
3、74の回転と、投写画像補正レンズ71,72全体
の回転により、2つの投写画像のアスペクト比、垂直台
形歪み、平行四辺形歪みを変えながら、2つの投写画像
のクロスハッチのずれが小さくなるように調整する。Next, the projection image correction lenses 71 and 72 are attached to the two projection lenses 67 and 68, respectively, and the three adjustment screws 7 of the projection image correction lenses 71 and 72 are respectively used.
With the rotation of 3, 74 and the rotation of the entire projection image correction lenses 71, 72, the shift of the cross hatch between the two projection images is reduced while changing the aspect ratio, vertical trapezoidal distortion, and parallelogram distortion of the two projection images. Adjust so that
【0084】先に説明したように、投写画像補正レンズ
はアスペクト比、台形歪み、平行四辺形歪みを変えるこ
とができるので、投写画像補正レンズを用いることによ
り、2つの投写画像の画素ずれを小さくすることができ
る。As described above, the projection image correction lens can change the aspect ratio, trapezoidal distortion, and parallelogram distortion. Therefore, by using the projection image correction lens, the pixel shift between the two projection images can be reduced. can do.
【0085】以上の調整を行う場合、2つのクロスハッ
チが同一色の場合には、それぞれのクロスハッチがいず
れの投写型表示装置によるものか区別しにくいので、2
つの投写型表示装置が投写するクロスハッチの色を変え
るとよい。例えば、下側の投写型表示装置が緑色のクロ
スハッチを投写し、上側の投写型表示装置が赤色のクロ
スハッチを投写すれば、調整しやすい。In the case where the above adjustments are made, if two cross hatches are of the same color, it is difficult to distinguish which projection type display device each cross hatch is.
It is preferable to change the color of the cross hatch projected by the two projection display devices. For example, adjustment is easy if the lower projection display device projects a green cross hatch and the upper projection display device projects a red cross hatch.
【0086】図12には、2本の投写レンズ67,68
の出射側にそれぞれ投写画像補正レンズ71,72を配
置した構成を示したが、一方の投写画像補正レンズを省
いても2つの投写画像の間の画素ずれを小さくできる場
合がある。また、投写型表示装置を1台だけ用いる場合
には、投写画像補正レンズは不要であるので、投写レン
ズに対して投写画像補正レンズを着脱可能にしておくと
よい。FIG. 12 shows two projection lenses 67 and 68.
Although the configuration in which the projection image correction lenses 71 and 72 are respectively arranged on the emission side of the above is shown, pixel displacement between the two projection images may be reduced even if one of the projection image correction lenses is omitted. Further, when only one projection display device is used, the projection image correction lens is unnecessary, and therefore, it is preferable that the projection image correction lens be detachable from the projection lens.
【0087】図12に示したスタック方式投写型表示装
置に用いる投写型表示装置の構成を図13に示す。図1
3は平面図であり、投写画像の画面水平方向が紙面と平
行になる。図13に示した投写型表示装置は、投写型表
示装置の投写レンズの出射側に図1〜図3に示した投写
画像補正レンズを配置したものである。FIG. 13 shows a configuration of a projection type display device used in the stack type projection type display device shown in FIG. FIG.
3 is a plan view, in which the horizontal direction of the screen of the projection image is parallel to the paper surface. The projection display device shown in FIG. 13 has the projection image correction lens shown in FIGS. 1 to 3 arranged on the emission side of the projection lens of the projection display device.
【0088】ランプ81、凹面鏡82、フィルタ83
で、光源84が構成されている。ランプ81はメタルハ
ライドランプである。凹面鏡82は楕円面鏡であり、ガ
ラス製基材の内面に可視光を反射し、赤外光を透過させ
る光学多層膜を蒸着したものである。フィルタ83は、
ガラス基板の一方の面に可視光を透過させ、赤外光と紫
外光とを反射させる光学多層膜を蒸着し、他方の面に反
射防止膜を蒸着したものである。ランプ81は発光体の
中心が楕円面鏡82の第1焦点85に位置するように配
置され、凹面鏡82の出射側にはフィルタ83が配置さ
れている。ランプ81から放射される光は凹面鏡82の
反射面で反射され、第2焦点に発光体の像が形成され
る。凹面鏡82から出射した光はフィルタ83を透過し
て、赤外光と紫外光が除去される。Lamp 81, concave mirror 82, filter 83
Thus, the light source 84 is configured. The lamp 81 is a metal halide lamp. The concave mirror 82 is an elliptical mirror, and is formed by depositing an optical multilayer film that reflects visible light and transmits infrared light on the inner surface of a glass substrate. Filter 83
An optical multilayer film that transmits visible light and reflects infrared light and ultraviolet light is deposited on one surface of a glass substrate, and an antireflection film is deposited on the other surface. The lamp 81 is arranged such that the center of the light emitter is located at the first focal point 85 of the elliptical mirror 82, and a filter 83 is arranged on the emission side of the concave mirror 82. Light emitted from the lamp 81 is reflected by the reflecting surface of the concave mirror 82, and an image of the luminous body is formed at the second focal point. The light emitted from the concave mirror 82 passes through the filter 83 to remove infrared light and ultraviolet light.
【0089】光源84を出射した光は、平面ミラー86
で反射された後、青透過ダイクロイックミラー87、緑
反射ダイクロイックミラー88、平面ミラー89で構成
される色分解光学系に入射し、赤、緑、青の原色光に分
解される。赤の原色光は、第1のリレーレンズ90、第
2のリレーレンズ91、2枚の平面ミラー92,93で
構成されるリレー光学系に入射する。色分解光学系を出
射した青および緑の原色光と、リレー光学系を出射した
赤の原色光は、それぞれフィールドレンズ94,95,
96、入射側偏光板97,98,99を透過した後、液
晶パネル100,101,102に入射する。凹面鏡8
2の第2焦点は液晶パネル100,101の近傍に位置
している。光源84から各液晶パネル100,101,
102までの光路長は赤の光路だけ他の光路より長い
が、2枚のリレーレンズ90,91が発散しようとする
光を内側に収束させるので、光路長が長くても光が赤の
液晶パネル102まで効率良く伝達される。The light emitted from the light source 84 is
After that, the light is incident on a color separation optical system including a blue transmission dichroic mirror 87, a green reflection dichroic mirror 88, and a plane mirror 89, and is decomposed into red, green, and blue primary color lights. The red primary color light is incident on a relay optical system including a first relay lens 90, a second relay lens 91, and two plane mirrors 92 and 93. The blue and green primary color lights emitted from the color separation optical system and the red primary color light emitted from the relay optical system are respectively divided into field lenses 94, 95,
96, after passing through the incident side polarizing plates 97, 98, 99, the light enters the liquid crystal panels 100, 101, 102. Concave mirror 8
The second focal point 2 is located near the liquid crystal panels 100 and 101. Each of the liquid crystal panels 100, 101,
Although the light path length up to 102 is longer than the other light paths by the red light path, the two relay lenses 90 and 91 converge the light that is about to diverge to the inside, so that even if the light path length is long, the light is red. It is efficiently transmitted to 102.
【0090】液晶パネル100,101,102は、い
ずれもTN液晶パネルであり、映像信号に応じて偏光状
態の変化として光学像を形成する。液晶パネル100,
101,102からの出射光は、それぞれ出射側偏光板
103,104,105を透過した後、色合成プリズム
106に入射する。色合成プリズム106は、4個の三
角プリズムを接合したものであり、接合面を構成する三
角プリズムの斜面にX字状に交差するように赤反射ダイ
クロイック多層膜と青反射ダイクロイック多層膜を蒸着
したものである。色合成プリズム106に入射した各原
色光は、色合成プリズム106により1つの光に合成さ
れた後、投写レンズ107に入射する。Each of the liquid crystal panels 100, 101, and 102 is a TN liquid crystal panel, and forms an optical image as a change in polarization state according to a video signal. Liquid crystal panel 100,
The outgoing light from 101 and 102 passes through the outgoing-side polarizing plates 103, 104 and 105, respectively, and then enters the color combining prism 106. The color combining prism 106 is formed by joining four triangular prisms, and a red reflecting dichroic multilayer film and a blue reflecting dichroic multilayer film are vapor-deposited so as to intersect in an X-shape on the slope of the triangular prism forming the joining surface. Things. Each primary color light that has entered the color combining prism 106 is combined into one light by the color combining prism 106, and then enters the projection lens 107.
【0091】投写レンズ107はテレセントリックが良
好なズームレンズであり、画面垂直方向に平行移動が可
能である。投写レンズ107が上下に移動可能であるた
め、投写型表示装置が投写画像を遮らないように、投写
型表示装置を投写画像の画面中心より下または上に配置
でき、また、スクリーンの枠内に投写画像が最大の大き
さで収まるように調整することが容易である。The projection lens 107 is a zoom lens having good telecentricity, and can move in parallel in the vertical direction of the screen. Since the projection lens 107 can be moved up and down, the projection display device can be arranged below or above the center of the screen of the projection image so that the projection display device does not block the projection image. It is easy to adjust the projected image to fit in the maximum size.
【0092】投写レンズ107のスクリーン側端には、
投写画像補正レンズ108が装着されている。投写画像
補正レンズ108は、図1〜図3に示したものと同一で
あり、スクリーン側に平凹円筒面レンズ109、投写レ
ンズ側に平凸円筒面レンズ110が配置され、2つの円
筒面111,112が対向している。液晶パネル10
0,101,102に形成された光学像は、投写レンズ
107と投写画像補正レンズ108とによりスクリーン
上に拡大投写される。At the screen side end of the projection lens 107,
A projection image correction lens 108 is mounted. The projection image correction lens 108 is the same as that shown in FIGS. 1 to 3. A plano-concave cylindrical lens 109 is arranged on the screen side, and a plano-convex cylindrical lens 110 is arranged on the projection lens side. , 112 are facing each other. LCD panel 10
The optical images formed at 0, 101, and 102 are enlarged and projected on a screen by a projection lens 107 and a projection image correction lens.
【0093】なお、以上の説明では、ライトバルブとし
て液晶パネルを用いた投写型表示について説明したが、
液晶パネル100,101,102の代わりに、画素構
造を有し、光学的特性の変化として光学像を形成するラ
イトバルブなら、どのようなものでも使用できる。ライ
トバルブは1個でもよい。In the above description, the projection type display using the liquid crystal panel as the light valve has been described.
Instead of the liquid crystal panels 100, 101, and 102, any light valve having a pixel structure and forming an optical image as a change in optical characteristics can be used. The number of light valves may be one.
【0094】(実施の形態3)図14は本発明の実施の
形態3における投写レンズ装置を示したものであり、同
図において、121は投写レンズ、122は投写画像補
正レンズである。(Embodiment 3) FIG. 14 shows a projection lens apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 14, reference numeral 121 denotes a projection lens, and 122 denotes a projection image correction lens.
【0095】図14に示した投写レンズ装置は、投写レ
ンズ121の出射側に投写画像補正レンズ123を組み
合わせたものである。The projection lens device shown in FIG. 14 is a combination of a projection lens 121 and a projection image correction lens 123 on the exit side.
【0096】投写レンズ121は、ズームレンズであ
り、フォーカスレンズ123、バリエータ124、コン
ペンセータ125、マスターレンズ126で構成されて
いる。フォーカスレンズ123を光軸127に沿って移
動させれば投写画像のフォーカス状態を調整でき、バリ
エータ124とコンペンセータ125とを所定の規則に
従い光軸127に沿って移動させれば投写画像の画面サ
イズを変えることができる。フォーカスレンズ123、
バリエータ124、コンペンセータ125を移動させて
も、投写画像補正レンズ122は回転しないようになっ
ている。The projection lens 121 is a zoom lens, and includes a focus lens 123, a variator 124, a compensator 125, and a master lens 126. The focus state of the projected image can be adjusted by moving the focus lens 123 along the optical axis 127, and the screen size of the projected image can be adjusted by moving the variator 124 and the compensator 125 along the optical axis 127 according to a predetermined rule. Can be changed. Focus lens 123,
Even if the variator 124 and the compensator 125 are moved, the projection image correction lens 122 does not rotate.
【0097】投写画像補正レンズ122は図1〜図3に
示したものと同一であり、光軸127を中心として回転
できるようになっている。投写画像補正レンズ122の
3本の調整ネジ35a,35b,35cを回転すると、
投写画像のアスペクト比と台形歪みを変えることができ
る。The projection image correction lens 122 is the same as that shown in FIGS. 1 to 3, and can rotate about the optical axis 127. When the three adjustment screws 35a, 35b, 35c of the projection image correction lens 122 are rotated,
The aspect ratio and trapezoidal distortion of the projected image can be changed.
【0098】3本の調整ネジ35a,35b,35cを
3個のモータにより独立に回転させて調整するようにし
てもよい。また、投写画像補正レンズ122全体をモー
タにより回転させて調整してもよい。このようにする
と、投写型表示装置が高い位置に配置される場合など、
投写型表示装置を調整する人が容易に行けない場所に設
置する場合に都合がよい。The three adjusting screws 35a, 35b, 35c may be independently rotated by three motors for adjustment. Further, the adjustment may be performed by rotating the entire projection image correction lens 122 by a motor. In this case, for example, when the projection display device is arranged at a high position,
This is convenient when the projection display device is installed in a place that cannot be easily accessed by a person who adjusts the projection display device.
【0099】(実施の形態4)本発明の実施の形態4に
おける投写画像補正レンズのレンズ構成の具体的数値例
を表2に示す。rix ,riy はそれぞれ第i面のxz平
面内の曲率半径(mm)、yz平面内の曲率半径(m
m)、di は第i面から第(i+1)面まで間隔(m
m)、nj ,νj はそれぞれ第j番目のレンズのe線に
おける屈折率、アッベ数である。f1x 、f2x は、それ
ぞれ第1レンズL1 、第2レンズL2 のxz平面内の焦
点距離(mm)、f1y 、f2y は、それぞれ第1レンズ
L1 、第2レンズL2 のyz平面内の焦点距離(mm)
である。(Embodiment 4) Table 2 shows specific numerical examples of the lens configuration of the projection image correction lens according to Embodiment 4 of the present invention. r ix and r iy are the radius of curvature (mm) of the ith plane in the xz plane and the radius of curvature (m) in the yz plane, respectively.
m), d i is the interval from the i-th surface to the (i + 1) th surface (m
m), n j and v j are the refractive index and Abbe number of the j-th lens at e-line, respectively. f 1x and f 2x are the focal lengths (mm) of the first lens L 1 and the second lens L 2 in the xz plane, respectively, and f 1y and f 2y are the first lens L 1 and the second lens L 2 , respectively. Focal length in yz plane (mm)
It is.
【0100】[0100]
【表2】 [Table 2]
【0101】表2に示した投写画像補正レンズは、図
1、表1に示した投写画像補正レンズと同一の構成で、
第2レンズの凸円筒面の曲率半径を300mmに変えた
ものである。つまり、2つの円筒面レンズの円筒面の曲
率半径を同一にしている。The projection image correction lens shown in Table 2 has the same configuration as the projection image correction lens shown in FIG.
The curvature radius of the convex cylindrical surface of the second lens is changed to 300 mm. That is, the curvature radii of the cylindrical surfaces of the two cylindrical lenses are the same.
【0102】表2に示した投写画像補正レンズは、空気
間隔を0にした場合、両面が平行なガラス板と等価とな
り、その厚さは投写距離に比べて非常に短いので、投写
画像のアスペクト比は全く変化しないとみなせる。空気
間隔が0〜4mmの範囲であれば、投写画像補正レンズ
の非点隔差が実用上問題ないレベルとなる。The projection image correction lens shown in Table 2 is equivalent to a glass plate having two parallel surfaces when the air gap is set to 0, and its thickness is very short compared to the projection distance. The ratio can be considered as unchanged at all. If the air gap is in the range of 0 to 4 mm, the astigmatic difference of the projection image correction lens is at a level that does not cause any practical problem.
【0103】この場合も、実施の形態1における投写画
像補正レンズと同様に、投写画像のアスペクト比、台形
歪み、平行四辺形歪みを調整することができる。In this case as well, the aspect ratio, trapezoidal distortion, and parallelogram distortion of the projected image can be adjusted as in the case of the projected image correcting lens in the first embodiment.
【0104】(実施の形態5)図15は本発明の実施の
形態5における投写画像補正レンズの構成を示したもの
であり、同図において、131は第1レンズ、132は
第2レンズである。(Embodiment 5) FIG. 15 shows the configuration of a projection image correction lens according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 15, reference numeral 131 denotes a first lens, and 132 denotes a second lens. .
【0105】図17に示した投写画像補正レンズは、ス
クリーン側から順に、第1レンズ131と第2レンズ1
32とで構成されている。The projection image correction lens shown in FIG. 17 includes a first lens 131 and a second lens 1 in order from the screen side.
32.
【0106】第1レンズ131は、スクリーン側に平面
を向けた平凹円筒面レンズ133と、スクリーン側に凸
円筒面を向けた平凸円筒面レンズ134とを接合したも
のである。第2レンズ132は、スクリーン側に平面を
向けた平凹円筒面レンズ135と、スクリーン側に凸円
筒面を向けた平凸円筒面レンズ136とを接合したもの
である。The first lens 131 is formed by joining a plano-concave cylindrical lens 133 having a flat surface toward the screen and a plano-convex cylindrical lens 134 having a convex cylindrical surface facing the screen. The second lens 132 is formed by joining a plano-concave cylindrical lens 135 having a flat surface toward the screen and a plano-convex cylindrical lens 136 having a convex cylindrical surface facing the screen.
【0107】具体的数値例を表3に示す。rix ,riy
はそれぞれ第i面のxz平面内の曲率半径(mm)、y
z平面内の曲率半径(mm)、di は第i面から第(i
+1)面まで間隔(mm)、nj ,νj はそれぞれ第j
番目のレンズのe線における屈折率、アッベ数である。
f1x 、f2x は、それぞれ第1レンズ131、第2レン
ズ132のxz平面内の焦点距離(mm)、f1y 、f
2y は、それぞれ第1レンズ131、第2レンズ132
のyz平面内の焦点距離(mm)である。Table 3 shows specific numerical examples. r ix , r iy
Are the radii of curvature (mm) in the xz plane of the i-th surface, and y
The radius of curvature (mm) in the z plane, d i is (i)
+1) spacing to the plane (mm), n j and v j are j-th
The refractive index and Abbe number at the e-line of the second lens.
f 1x and f 2x are respectively the focal length (mm) of the first lens 131 and the second lens 132 in the xz plane, f 1y , f
2y is a first lens 131 and a second lens 132, respectively.
Is the focal length (mm) in the yz plane.
【0108】[0108]
【表3】 [Table 3]
【0109】4つの円筒面137,138,139,1
40の曲率半径はすべて150mmである。第1レンズ
131は平凹円筒面レンズ133の屈折率を平凸円筒面
レンズ134の屈折率より高くし、第2レンズ132は
平凹円筒面レンズ135の屈折率を平凸円筒面レンズ1
36の屈折率より低くしている。そのため、第1レンズ
131のパワーは負であり、第2レンズ132のパワー
は正となる。Four cylindrical surfaces 137, 138, 139, 1
The curvature radii of all 40 are 150 mm. The first lens 131 sets the refractive index of the plano-concave cylindrical lens 133 higher than the refractive index of the plano-convex cylindrical lens 134, and the second lens 132 sets the refractive index of the plano-concave cylindrical lens 135 to the plano-convex cylindrical lens 1
The refractive index is lower than 36. Therefore, the power of the first lens 131 is negative and the power of the second lens 132 is positive.
【0110】接合円筒面レンズについて、説明する。円
筒面の曲率半径がr、屈折率がnの平凸円筒面レンズの
焦点距離は、次式のように表せる。Next, the cemented cylindrical lens will be described. The focal length of a plano-convex cylindrical lens having a cylindrical surface with a radius of curvature of r and a refractive index of n can be expressed by the following equation.
【0111】[0111]
【数15】 (Equation 15)
【0112】次に、円筒面の曲率半径が等しい平凹円筒
面レンズと平凸円筒面レンズとを円筒面を対向させて接
合したレンズでは、平凹円筒面レンズの屈折率をn1 、
平凸円筒面レンズの屈折率をn2 、2つの円筒面の曲率
半径をrとすると、合成焦点距離fは次のように表せ
る。Next, in a lens in which a plano-concave cylindrical lens and a plano-convex cylindrical lens having the same radius of curvature of the cylindrical surface are joined with their cylindrical surfaces facing each other, the refractive index of the plano-concave cylindrical lens is n 1 ,
Assuming that the refractive index of the plano-convex cylindrical lens is n 2 and the radius of curvature of the two cylindrical surfaces is r, the composite focal length f can be expressed as follows.
【0113】[0113]
【数16】 (Equation 16)
【0114】(数15)と(数16)とを比較すると、
円筒面の曲率半径が短くても、2つの円筒面レンズの屈
折率の差が小さければ、合成焦点距離を非常に長くでき
ることが分かる。By comparing (Equation 15) and (Equation 16),
It can be seen that, even if the radius of curvature of the cylindrical surface is short, if the difference between the refractive indices of the two cylindrical lenses is small, the combined focal length can be very long.
【0115】このように、第1レンズ131と第2レン
ズ132とを接合円筒面レンズとすれば、円筒面の曲率
半径が短くても、屈折率のわずかな差異を利用すること
により、合成焦点距離を非常に長くすることができる。
また、円筒面の曲率半径が短くなれば、円筒面の面精度
の確保が容易になる。As described above, if the first lens 131 and the second lens 132 are cemented cylindrical lenses, even if the radius of curvature of the cylindrical surface is short, the composite focal point can be obtained by utilizing a slight difference in the refractive index. The distance can be very long.
In addition, if the radius of curvature of the cylindrical surface is short, it is easy to ensure the surface accuracy of the cylindrical surface.
【0116】第1レンズ131の平凹円筒面レンズの曲
率半径と、第2レンズ132の平凹円筒面レンズの曲率
半径とを一致させ、第1レンズ131の平凸円筒面レン
ズの曲率半径と、第2レンズ132の平凸円筒面レンズ
の曲率半径とを一致させるとよい。そうすると、円筒面
を加工する装置、治具が共通となるので、それだけ加工
コストが安価になる。The radius of curvature of the plano-concave cylindrical lens of the first lens 131 and the radius of curvature of the plano-concave cylindrical lens of the second lens 132 are matched, and the radius of curvature of the plano-convex cylindrical lens of the first lens 131 is And the radius of curvature of the plano-convex cylindrical lens of the second lens 132 may be matched. Then, since the apparatus and jig for processing the cylindrical surface are common, the processing cost is reduced accordingly.
【0117】なお、図15に示した構成において、第1
レンズ131または第2レンズ132の一方について、
2つの円筒面レンズを分離してもよい。Note that, in the configuration shown in FIG.
For one of the lens 131 and the second lens 132,
The two cylindrical lenses may be separated.
【0118】図15に示した投写画像補正レンズも、投
写画像のアスペクト比と垂直台形歪みとをわずかに変え
ることができる。The projection image correction lens shown in FIG. 15 can also slightly change the aspect ratio and vertical trapezoid distortion of the projection image.
【0119】[0119]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の投
写型表示装置を用いることにより明るい投写画像を得る
ことができ、また、投写画像補正レンズの導入により投
写画像のアスペクト比と台形歪みとを調整できるため画
素ずれの少ない投写画像を得ることができる。As described above, according to the present invention, a bright projection image can be obtained by using a plurality of projection display devices, and the aspect ratio and trapezoid of the projection image can be obtained by introducing a projection image correction lens. Since distortion can be adjusted, a projected image with less pixel shift can be obtained.
【図1】本発明の実施の形態1の投写画像補正レンズの
レンズ構成を示す斜視図FIG. 1 is a perspective view showing a lens configuration of a projection image correction lens according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態1の投写画像補正レンズの
全体構成を示す断面図FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an overall configuration of a projection image correction lens according to Embodiment 1 of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態1の投写画像補正レンズの
構成を示す斜視図FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a projection image correction lens according to Embodiment 1 of the present invention.
【図4】投写画像補正レンズのyz平面内での作用を説
明するための線図FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the projection image correction lens in the yz plane.
【図5】投写画像補正レンズのxz平面内での軸上光線
に対する作用を説明するための線図FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of a projection image correction lens on an axial ray in the xz plane.
【図6】投写画像補正レンズのxz平面内での軸外主光
線に対する作用を説明するための線図FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the projection image correction lens on an off-axis principal ray in the xz plane.
【図7】投写画像補正レンズの第1レンズをyz平面内
で回転した場合の作用を説明するための線図FIG. 7 is a diagram for explaining the operation when the first lens of the projection image correction lens is rotated in the yz plane.
【図8】投写画像補正レンズの第1レンズをyz平面内
で回転した場合の虚像画像の様子を説明するための線図FIG. 8 is a diagram for explaining a state of a virtual image when the first lens of the projection image correction lens is rotated in the yz plane.
【図9】投写画像補正レンズの第1レンズをz軸を中心
として回転した場合の作用を説明するための線図FIG. 9 is a diagram for explaining the operation when the first lens of the projection image correction lens is rotated about the z axis.
【図10】第1レンズと第2レンズの各主点の位置を説
明するための線図FIG. 10 is a diagram for explaining positions of principal points of a first lens and a second lens.
【図11】第1レンズと第2レンズの配置に関する8通
りの構成を説明するための線図FIG. 11 is a diagram for explaining eight configurations regarding the arrangement of a first lens and a second lens.
【図12】本発明の実施の形態2の投写型表示装置を2
台上下に配置した投写型表示装置の構成を示す概略構成
図FIG. 12 shows a projection display apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Schematic configuration diagram showing the configuration of a projection display device arranged above and below a table
【図13】図12に示した投写型表示装置1台の構成を
示す概略構成図13 is a schematic configuration diagram showing the configuration of one projection display device shown in FIG.
【図14】本発明の実施の形態3の投写レンズ装置の構
成を示す概略構成図FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a projection lens device according to a third embodiment of the present invention;
【図15】本発明の実施の形態5の投写画像補正レンズ
の構成を示す概略構成図FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a projection image correction lens according to a fifth embodiment of the present invention.
【図16】投写型表示装置2台を用いてスタック投写を
行う場合の構成を示す概略構成図FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing a configuration when stack projection is performed using two projection display devices.
【図17】投写型表示装置に用いる投写レンズの歪曲収
差による図形歪みの例を示す線図FIG. 17 is a diagram showing an example of figure distortion due to distortion of a projection lens used in a projection display device.
21 投写レンズ 23,109,131 第1レンズ 24,110,132 第2レンズ 26 凹円筒面 27 凸円筒面 31,32 枠体 61,62 投写型表示装置 63 架台 67,68,107,121 投写レンズ 72,73,122 投写画像補正レンズ 81 ランプ 82 凹面鏡 87,88 ダイクロイックミラー 90,91 リレーレンズ 94,95,96 フィールドレンズ 97,98,99 入射側偏光板 100,101,102 液晶パネル 103,104,105 出射側偏光板 106 色合成プリズム 21 Projection lens 23, 109, 131 First lens 24, 110, 132 Second lens 26 Concave cylindrical surface 27 Convex cylindrical surface 31, 32 Frame 61, 62 Projection display device 63 Mount 67, 68, 107, 121 Projection lens 72, 73, 122 Projected image correction lens 81 Lamp 82 Concave mirror 87, 88 Dichroic mirror 90, 91 Relay lens 94, 95, 96 Field lens 97, 98, 99 Incident side polarizing plate 100, 101, 102 Liquid crystal panel 103, 104, 105 Emission-side polarizing plate 106 Color synthesis prism
Claims (20)
置される第1のレンズと、前記第1のレンズと前記投写
レンズの間に配置される第2のレンズとを備え、所定の
光軸をz軸、画面水平方向をx軸、画面垂直方向をy軸
としたとき、前記2つのレンズはいずれもxz平面内の
焦点距離とyz平面内の焦点距離とが異なり、前記2つ
のレンズを組み合わせた場合のxz平面内の合成焦点距
離とyz平面内の合成焦点距離とは前記投写レンズから
スクリーンまでの光路長より長く、前記2つのレンズの
間の空気間隔は可変であり、少なくとも一方のレンズは
その中心軸とz軸とのなす角が可変である投写画像補正
レンズ。A first lens disposed on an emission side of a projection lens of a projection display apparatus; and a second lens disposed between the first lens and the projection lens. When the optical axis is the z-axis, the screen horizontal direction is the x-axis, and the screen vertical direction is the y-axis, each of the two lenses has a different focal length in the xz plane and a different focal length in the yz plane. The combined focal length in the xz plane and the combined focal length in the yz plane when the lenses are combined is longer than the optical path length from the projection lens to the screen, and the air gap between the two lenses is variable. One lens is a projection image correction lens in which the angle between the center axis and the z axis is variable.
であり、他方が平凹円筒面レンズであり、前記平凸円筒
面レンズの凸面の母線と前記平凹円筒面レンズの凹面の
母線とが略平行である請求項1記載の投写画像補正レン
ズ。2. The two lenses, one of which is a plano-convex cylindrical lens, the other of which is a plano-concave cylindrical lens, wherein the generatrix of the convex surface of the plano-convex cylindrical lens and the concave surface of the plano-concave cylindrical lens are 2. The projection image correction lens according to claim 1, wherein the generatrix is substantially parallel to the generatrix.
第2のレンズは平凸円筒面レンズである請求項2記載の
投写画像補正レンズ。3. The first lens is a plano-concave cylindrical lens,
3. The projection image correction lens according to claim 2, wherein the second lens is a plano-convex cylindrical lens.
とが対向している請求項2または3記載の投写画像補正
レンズ。4. The projection image correction lens according to claim 2, wherein the cylindrical surface of the first lens and the cylindrical surface of the second lens face each other.
軸と略平行である請求項2から4のいずれか1項に記載
の投写画像補正レンズ。5. The generatrix of each of the cylindrical surfaces of the two lenses is y.
The projection image correction lens according to claim 2, wherein the projection image correction lens is substantially parallel to the axis.
焦点距離をf1x 、平凸円筒面レンズの母線と垂直な平
面内の焦点距離をf2x としたとき、 【数1】 となるようにした請求項2から5のいずれか1項に記載
の投写画像補正レンズ。6. When the focal length in a plane perpendicular to the generating line of the plano-concave cylindrical lens is f 1x , and the focal length in a plane perpendicular to the generating line of the plano-convex cylindrical lens is f 2x , The projection image correction lens according to any one of claims 2 to 5, wherein
平行な軸を中心に回転可能である請求項1から6のいず
れか1項に記載の投写画像補正レンズ。7. The projection image correction lens according to claim 1, wherein one of the two lenses is rotatable with respect to the other about an axis parallel to the z-axis.
平凹円筒面レンズと平凸円筒面レンズとを円筒面を対向
させ母線を略平行にして組み合わせたものであり、前記
第1のレンズは平凹円筒面レンズの屈折率が平凸円筒面
レンズの屈折率より高く、前記第2のレンズは平凹円筒
面レンズの屈折率が平凸円筒面レンズの屈折率より低
く、4つの円筒面の母線が互いに略平行である請求項1
記載の投写画像補正レンズ。8. The first lens and the second lens are each a combination of a plano-concave cylindrical lens and a plano-convex cylindrical lens with their cylindrical surfaces facing each other and the generatrix substantially parallel to each other. In the first lens, the refractive index of the plano-concave cylindrical lens is higher than the refractive index of the plano-convex cylindrical lens, and in the second lens, the refractive index of the plano-concave cylindrical lens is lower than the refractive index of the plano-convex cylindrical lens. 2. The generatrix of four cylindrical surfaces being substantially parallel to each other.
The projection image correction lens described in the above.
行である請求項8記載の投写画像補正レンズ。9. The projection image correcting lens according to claim 8, wherein all generatrixes of the four cylindrical surfaces are substantially parallel to the y-axis.
くとも一方は、平凹円筒面レンズの凹円筒面の曲率半径
と平凸円筒面レンズの凸円筒面の曲率半径とが等しく、
前記凹円筒面と前記凸円筒面とを接合したものである請
求項8または9記載の投写画像補正レンズ。10. A lens having at least one of a first lens and a second lens, wherein a radius of curvature of a concave cylindrical surface of a plano-concave cylindrical lens is equal to a radius of curvature of a convex cylindrical surface of a plano-convex cylindrical lens.
The projection image correction lens according to claim 8, wherein the concave cylindrical surface and the convex cylindrical surface are joined.
2のレンズを第2の枠体に固定し、前記第1の枠体と前
記第2の枠体の間にバネ手段を挟み、前記第1の枠体と
前記第2の枠体の間を3本のネジ体で固定し、前記3本
のネジ体を独立に回転することにより前記第1のレンズ
と前記第2のレンズの間の空気間隔を部分的に可変とし
た請求項1または8記載の投写画像補正レンズ。11. A first lens is fixed to a first frame, a second lens is fixed to a second frame, and a spring is provided between the first frame and the second frame. With the means interposed therebetween, the first frame and the second frame are fixed with three screws, and the first and second lenses are independently rotated by rotating the three screws independently. 9. The projection image correction lens according to claim 1, wherein an air space between the two lenses is partially variable.
にした請求項11記載の投写画像補正レンズ。12. The projection image correction lens according to claim 11, wherein said three screw members are driven by a motor.
に配置される投写画像補正レンズとを備え、前記投写画
像補正レンズは請求項1から12のいずれか1項に記載
の投写画像補正レンズである投写レンズ装置。13. A projection image correction lens according to claim 1, further comprising a projection lens, and a projection image correction lens disposed on an emission side of said projection lens. Projection lens device.
の光軸と平行な軸を中心に回転可能である請求項13記
載の投写レンズ装置。14. The projection lens device according to claim 13, wherein the projection image correction lens is rotatable around an axis parallel to an optical axis of the projection lens.
きに、投写画像補正レンズが動かないようにした請求項
13または14記載の投写レンズ装置。15. The projection lens device according to claim 13, wherein the projection image correction lens is not moved when the focus of the projection lens is adjusted.
して着脱可能である請求項13から15のいずれか1項
に記載の投写レンズ装置。16. The projection lens device according to claim 13, wherein the projection image correction lens is detachable from the projection lens.
学的特性の変化として光学像を形成するライトバルブ
と、前記ライトバルブからの出射光が入射し前記光学像
をスクリーン上に投写する投写レンズと、前記投写レン
ズの出射側に配置される投写画像補正レンズとを備え、
前記投写画像補正レンズは、請求項1から12のいずれ
か1項に記載の投写画像補正レンズである投写型表示装
置。17. A light source, a light valve that receives light emitted from the light source and forms an optical image as a change in optical characteristics, and light emitted from the light valve enters to project the optical image on a screen. A projection lens, and a projection image correction lens disposed on the emission side of the projection lens,
A projection display device, wherein the projection image correction lens is the projection image correction lens according to any one of claims 1 to 12.
の光軸と平行な軸を中心に回転可能である請求項17記
載の投写型表示装置。18. The projection display device according to claim 17, wherein the projection image correction lens is rotatable about an axis parallel to an optical axis of the projection lens.
になるように配置され、前記投写型表示装置のうち少な
くとも1台には投写レンズの出射側に投写画像補正レン
ズが配置され、前記投写画像補正レンズは請求項1から
12のいずれか1項に記載の投写画像補正レンズである
投写型表示装置。19. A plurality of projection type display devices are arranged in a parallel movement relationship, and at least one of the projection type display devices is provided with a projection image correction lens on an emission side of a projection lens. A projection display device, wherein the projection image correction lens is the projection image correction lens according to any one of claims 1 to 12.
になるように上下に配置され、投写画像補正レンズは対
応する投写レンズに固定され、それぞれの投写レンズは
画面垂直方向に平行移動が可能である請求項19記載の
投写型表示装置。20. Two projection display devices are vertically arranged so as to have a parallel movement relationship, a projection image correction lens is fixed to a corresponding projection lens, and each projection lens is translated in a vertical direction of the screen. 20. The projection display device according to claim 19, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10013730A JPH11211979A (en) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | Projection image correcting lens, projection lens device, and projection type display device |
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- 1998-01-27 JP JP10013730A patent/JPH11211979A/en active Pending
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