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公開番号2024054493
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-17
出願番号2022160733
出願日2022-10-05
発明の名称投射光学系
出願人日精テクノロジー株式会社
代理人個人
主分類G02B 13/00 20060101AFI20240410BHJP(光学)
要約【課題】斜め投射の超短焦点プロジェクタに好適に用いられ、反射ミラーを用いることなく全長が短くコンパクトで、且つ斜め方向から画像を投射する場合に、投影面において縦・横方向での画像表示素子の解像度が維持される投射光学系を提供すること。
【解決手段】投射面側から順に、投影面における投射像のアスペクト比を変換する2枚以上のアナモフィックレンズを有する前群と、結像作用を有する後群とからなる2群構成の光学系の光軸を投射面に対して斜めに配置してなることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
画像表示素子で形成される画像を投射面に投射する投射光学系であって、
投射面側から順に、投影面における投射像のアスペクト比を変換するアナモフィックレンズを有する前群と、結像作用を有する後群と、を備え、
前記前群が、投射面側から順に、第1のアナモフィックレンズと、投射面側に凹面を向けた第２のアナモフィックレンズとからなり、
前記前群及び後群から構成される投射光学系の光軸を投射面に対して斜めに配置してなる斜め投射の投射光学系。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第1及び第２のアナモフィックレンズは、変換される投影像の前記アスペクト比が、画像表示素子上の画像表示面に対応する縦・横方向の画素ピッチと、投射面に投影される前記画像表示面に対応する画像の縦・横方向の投影ピッチと、が相似形となるように構成されてなる請求項１に記載の投射光学系。
【請求項３】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の投射光学系。
１．３＜ＥＦＬＹ/ＥＦＬＸ＜１．８（１）
ここで、
投射光学系の光軸方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に直交する平面内において、水平方向をＸ軸方向及び垂直方向をＹ軸方向としたときに、ＥＦＬＸはＸ軸方向の投射光学系全系の焦点距離、ＥＦＬＹはＹ軸方向の投射光学系全系の焦点距離である。
【請求項４】
前記前群が、Ｘ軸方向に負のパワーを有すると共にＹ軸方向に正のパワーを有する第１のアナモフィックレンズと、Ｘ軸方向に正のパワーを有すると共にＹ軸方向に負のパワーを有する第２のアナモフィックレンズとからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３記載の投射光学系。
－０．２＜（（１/Ｌ１Ｒ１ｙ＋１/Ｌ１Ｒ２ｙ）＋（１/Ｌ２Ｒ１ｙ＋１/Ｌ２Ｒ２ｙ））/（（１/Ｌ１Ｒ１ｘ＋１/Ｌ１Ｒ２ｘ）＋（１/Ｌ２Ｒ１ｘ＋１/Ｌ２Ｒ２ｘ））＜０．２（２）
ここで、
Ｌ１Ｒ１ｘは、第１のアナモフィックレンズのＸ軸方向における投射面側の面の曲率半径、
Ｌ１Ｒ２ｘは、第１のアナモフィックレンズのＸ軸方向における画像表示素子側の面の曲率半径、
Ｌ１Ｒ１ｙは、第１のアナモフィックレンズのＹ軸方向における投射面側の面の曲率半径、
Ｌ１Ｒ２ｙは、第１のアナモフィックレンズのＹ軸方向における画像表示素子側の面の曲率半径、
Ｌ２Ｒ１ｘは、第２のアナモフィックレンズのＸ軸方向における投射面側の面の曲率半径、
Ｌ２Ｒ２ｘは、第２のアナモフィックレンズのＸ軸方向における画像表示素子側の面の曲率半径、
Ｌ２Ｒ１ｙは、第２のアナモフィックレンズのＹ軸方向における投射面側の面の曲率半径、
Ｌ２Ｒ２ｙは、第２のアナモフィックレンズのＹ軸方向における画像表示素子側の面の曲率半径、
である。
【請求項５】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の投射光学系。
０．６＜ｄ２/（（ＥＦＬＸ＋ＥＦＬＹ）/２）＜１．０（３）
ここで、
ｄ２は前群第1レンズ及び第２レンズの光軸上の空気間隔
である。
【請求項６】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の投射光学系。
０．５１５＜ＣＯＳθ＜０．７７７（４）
ここで、θは、投射光学系の光軸方向と、投射面の法線との成す角
である。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示素子の画像や３次元測定装置等の光源像を拡大投影する投射光学系に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来からＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）等の画像表示素子に高輝度ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）素子を光源に用いた携帯可能なモバイルプロジェクタが実用化されている。このようなモバイルプロジェクタに搭載され、画像を拡大投影する投射光学系として、光学系の全長を抑えた小型の投射光学系が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、短い投射距離で大画面表示できる超短投射型のプロジェクタとして、複数のレンズと反射ミラーを組合わせたものが多数提案されており（例えば、特許文献２）、更に、これら反射ミラーを備えた超短投射型のプロジェクタにおいて、アナモフィック光学系を加える事で投射像のアスペクト比を変換することができる投射装置が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１－８１０７２号公報
特開２０１９－１６４１７６号公報
特開２０１５－１１４６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、卓上をスクリーンに用いる場合など、限られた投影範囲を、より短い投射距離で投射する小型卓上プロジェクタなどの用途では、より光学系の小型化が必要となり反射ミラーを廃し光学系の光軸を投射面に対して斜めに配置して、上方向又は下方向から斜めに投射面を投射する投影光学系の実現が望まれる。
【０００６】
ところで、投影面に対して正面から画像を投射する正面投射方式のプロジェクタでは、画像表示素子における画像表示面の縦・横方向の長さ（画素ピッチ）と、光学系で拡大され投射面に投射される画像の縦・横方向の長さ（投影ピッチ）は相似形となり、縦・横方向での画像表示素子の解像度は投影面においても維持される。
【０００７】
しかしながら、従来の正面投射に最適化された投射光学系を用いて画像を斜め投射した場合、投射面に投射される画像は、縦方向の投影ピッチが長くなるため、正面投射した場合と同じ投影画像の縦・横比率を得る為には、画像表示素子の画素の利用範囲を縦方向に少なくする必要があり、縦方向に解像度が悪化するという課題がある。
【０００８】
本発明は上記従来における問題点を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、斜め投射の超短焦点プロジェクタに好適に用いられ、反射ミラーを用いることなく全長が短くコンパクトで、且つ斜め方向から画像を投射する場合に、投影面において縦・横方向での画像表示素子の解像度が維持される投射光学系を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、本発明の投射光学系は、画像表示素子で形成される画像を投射面に投射する投射光学系であって、投射面側から順に、投影面における投射像のアスペクト比を変換するアナモフィックレンズを有する前群と、結像作用を有する後群とを備え、前記前群が、投射面側から順に、第1のアナモフィックレンズと、投射面側に凹面を向けた第２のアナモフィックレンズとからなり、前記前群及び後群から構成される投射光学系の光軸を投射面に対して斜めに配置してなる斜め投射の投射光学系である。
【００１０】
また、本発明の投射光学系において、前記第1及び第２のアナモフィックレンズは、変換される投影像の前記アスペクト比が、画像表示素子上の画像表示面に対応する縦・横方向の画素ピッチと、投射面に投影される前記画像表示面に対応する画像の縦・横方向の投影ピッチと、が相似形となるように構成されてなることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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