特許ウォッチ

公開番号2025017772
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023121005
出願日2023-07-25
発明の名称投写光学系及び投写型映像表示装置
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人
主分類G02B 13/00 20060101AFI20250130BHJP(光学)
要約【課題】レンズ面の反射による画質の低下を抑制することができる投写光学系及び投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】本開示に係る投写光学系は、複数のレンズを備え、映像表示素子から出射した投影光を光軸に沿って前方向きに投写し、映像表示素子の表示面に形成された画像を投写対象物に表示させる投写光学系において、投影光が複数のレンズのレンズ面で反射することによって、後方向きに投写光学系を通過する光が生じる、投写光学系であって、投写光学系を通過する軸上光束のマージナル光線に対して、近軸光線追跡による光線追跡において、後方向きに伝搬するマージナル光線が表示面で反射した第1光線が各々のレンズ面で反射して集光する集光面と表示面との間の距離をXとし、投写光学系の全系の焦点距離をfとした場合、投写光学系における全てのレンズ面において以下の条件(1)を満足する、|X|>f/2・・・・(1)。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のレンズを備え、映像表示素子から出射した投影光を光軸に沿って前方向きに投写し、前記映像表示素子の表示面に形成された画像を投写対象物に表示させる投写光学系において、前記投影光が複数の前記レンズのレンズ面で反射することによって、後方向きに前記投写光学系を通過する光が生じる、前記投写光学系であって、
前記投写光学系を通過する軸上光束のマージナル光線に対して、近軸光線追跡による光線追跡において、後方向きに伝搬する前記マージナル光線が前記表示面で反射した第１光線が各々の前記レンズ面で反射して集光する集光面と前記表示面との間の距離をＸとし、前記投写光学系の全系の焦点距離をｆとした場合、
前記投写光学系における全ての前記レンズ面において以下の条件（１）を満足する、
｜Ｘ｜＞ｆ／２・・・・（１）
投写光学系。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
複数のレンズを備え、映像表示素子から出射した投影光を光軸に沿って前方向きに投写し、前記映像表示素子の表示面に形成された画像を投写対象物に表示させる投写光学系において、前記投影光が複数の前記レンズのレンズ面で反射することによって、後方向きに前記投写光学系を通過する光が生じる、前記投写光学系であって、
前記投写光学系を通過する軸上光束のマージナル光線に対して、近軸光線追跡による光線追跡において、後方向きに伝搬する前記マージナル光線が前記表示面で反射した第１光線が各々の前記レンズ面で反射した光線の前記表示面における光線高さをＨとし、前記表示面の対角長の半分の長さをＤとした場合、
前記投写光学系における全ての前記レンズ面において以下の条件（２）を満足し、
|（Ｈ*ｆ／２Ｆ）|＞Ｄ・・・・（２）
ここで、ｆは、前記投写光学系の全系の焦点距離であって、Ｆは、前記投写光学系の全系のＦ値である、
投写光学系。
【請求項３】
複数のレンズを備え、映像表示素子から出射した投影光を光軸に沿って前方向きに投写し、前記映像表示素子の表示面に形成された画像を投写対象物に表示させる投写光学系において、前記投影光が複数の前記レンズのレンズ面で反射することによって、後方向きに前記投写光学系を通過する光が生じる、前記投写光学系であって、
前記投写光学系を通過する軸上光束のマージナル光線に対して、実光線追跡による光線追跡において、前記表示面から前方向きに伝搬する前記マージナル光線が各々の前記レンズ面に入射するとき、入射するレンズ面の法線との間の角度をθ（ｄｅｇ）とし、入射するレンズ面における光線高さをｈ（ｍｍ）とした場合、
前記投写光学系における全ての前記レンズ面において以下の条件（３）を満足する、
１／(|θ|*ｈ)＜０．０４・・・・（３）
投写光学系。
【請求項４】
複数のレンズを備え、映像表示素子から出射した投影光を光軸に沿って前方向きに投写し、前記映像表示素子の表示面に形成された画像を投写対象物に表示させる投写光学系において、前記投影光が複数の前記レンズのレンズ面で反射することによって、後方向きに前記投写光学系を通過する光が生じる、前記投写光学系であって、
前記投写光学系を通過する軸上光束のマージナル光線に対する光線追跡において、前記投写光学系における全ての前記レンズ面において、少なくとも以下の条件（１）から（３）のいずれか１つを満足し、
｜Ｘ｜＞ｆ／２・・・・・・・（１）
|（Ｈ*ｆ/２Ｆ）|＞Ｄ・・・・（２）
１／(|θ|*ｈ)＜０．０４・・・（３）
ここで、
Ｘは、近軸光線追跡による前記光線追跡において、後方向きに伝搬する前記マージナル光線が前記表示面で反射した第１光線が各々の前記レンズ面で反射して集光する集光面と前記表示面との間の距離であって、
ｆは、前記投写光学系の全系の焦点距離であって、
Ｈは、近軸光線追跡による前記光線追跡において、前記第１光線が各々の前記レンズ面で反射した光線の前記表示面における光線高さであって、
Ｆは、前記投写光学系の全系のＦ値であって、
Ｄは、前記表示面の対角長の半分の長さであって、
θ（ｄｅｇ）は、実光線追跡による前記光線追跡において、前記表示面から前方向きに伝搬する前記マージナル光線が各々の前記レンズ面に入射するとき、入射するレンズ面の法線との間の角度であって、
ｈ（ｍｍ）は、実光線追跡による前記光線追跡において、前記表示面から前方向きに伝搬する前記マージナル光線が各々の前記レンズ面に入射するとき、入射するレンズ面における光線高さである、
投写光学系。
【請求項５】
前記光線追跡は、前記投影光に含まれる光波長を用いて行う、
請求項１から４いずれか１項に記載の投写光学系。
【請求項６】
前記投写対象物から前記光軸に沿って後方向きに伝搬する外部光が前記投写光学系を通過し、前記外部光のうち所定の波長域の光が撮像を形成し、
前記光線追跡は、前記所定の波長域に含まれる光波長を用いて行う、
請求項１から４いずれか１項に記載の投写光学系。
【請求項７】
映像を投写対象物に投写して表示させる投写型映像表示装置であって、
光源装置と、
１つ又は複数の映像表示素子を含み、映像信号に応じて変調した投影光を生成する投影光生成部と、
前記光源装置から出射した照明光を前記投影光生成部に導く導光光学系と、
請求項１から４いずれか１項に記載の前記投写光学系と、
を備え、
前記投影光に含まれる光波長を用いて前記光線追跡を行う、
投写型映像表示装置。
【請求項８】
映像を投写対象物に投写して表示させる投写型映像表示装置であって、
光源装置と、
１つ又は複数の映像表示素子を含み、映像信号に応じて変調した投影光を生成する投影光生成部と、
前記光源装置から出射した照明光を前記投影光生成部に導く導光光学系と、
請求項１から４いずれか１項に記載の前記投写光学系と、
前記投写対象物から前記光軸に沿って後方向き伝搬する外部光が前記投写光学系を通過し、前記外部光のうち所定の波長域の光を撮像する撮像光学系と、
を備え、
前記所定の波長域に含まれる光波長を用いて前記光線追跡を行う、
投写型映像表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像を投写して表示させる投写光学系、及び投写光学系を備えた投写型映像表示装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、投写型映像表示装置は、スクリーン又は建物など投写対象物に対して映像を投写する。また、投写対象物と投写される映像との位置関係（歪み）を確認するために、投写対象物に投写された映像を撮影する場合がある。投写型映像表示装置が備える投写光学系において、レンズ面での反射により画質の低下が生じる場合がある。
【０００３】
特許文献１は、フィルタが配置されたテレセントリック系において、撮像面での反射光がフィルタにより反射して起こるフレアーの少ない撮像光学系を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開１９９１－０７８７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、レンズ面の反射による画質の低下を抑制することができる投写光学系及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本開示の一実施の形態に係る映像調整方法は、複数のレンズを備え、映像表示素子から出射した投影光を光軸に沿って前方向きに投写し、映像表示素子の表示面に形成された画像を投写対象物に表示させる投写光学系において、投影光が複数のレンズのレンズ面で反射することによって、後方向きに投写光学系を通過する光が生じる、投写光学系であって、投写光学系を通過する軸上光束のマージナル光線に対して、近軸光線追跡による光線追跡において、後方向きに伝搬するマージナル光線が表示面で反射した第１光線が各々のレンズ面で反射して集光する集光面と表示面との間の距離をＸとし、投写光学系の全系の焦点距離をｆとした場合、投写光学系における全てのレンズ面において以下の条件（１）を満足する、｜Ｘ｜＞ｆ／２・・・・（１）。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、レンズ面の反射による画質の低下を抑制することができる投写光学系及び投写型映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の実施形態１に係る投写型映像表示装置を示すブロック図
図１の投写型映像表示装置の伝搬光学系の一例を示す概念図
図１の投写型映像表示装置の伝搬光学系の他の一例を示す概念図
本開示の実施形態１に係る投写光学系における条件（１）の充足性を説明する図
本開示の実施形態１に係る投写光学系における条件（２）の充足性を説明する図
本開示の実施形態１に係る投写光学系における条件（３）の充足性を説明する図
実施例１に係る投写光学系のレンズ配置図
実施例１に係る投写光学系の諸収差を示す収差図
実施例２に係る投写光学系のレンズ配置図
実施例２に係る投写光学系の諸収差を示す収差図
比較例１に係る投写光学系のレンズ配置図
比較例１に係る投写光学系の諸収差を示す収差図
実施例１の投写光学系における条件（１）の充足性を示す図
実施例１の投写光学系における条件（２）の充足性を示す図
実施例１の投写光学系における条件（３）の充足性を示す図
実施例２の投写光学系における条件（１）の充足性を示す図
実施例２の投写光学系における条件（２）の充足性を示す図
実施例２の投写光学系における条件（３）の充足性を示す図
比較例１の投写光学系における条件（１）の充足性を示す図
比較例１の投写光学系における条件（２）の充足性を示す図
比較例１の投写光学系における条件（３）の充足性を示す図
実施例１の投写光学系を用いた伝搬光学系における光の伝搬を示す図
図１６の伝搬光学系における結像を示す図
比較例１の投写光学系を用いた伝搬光学系における光の伝搬を示す図
図１８の伝搬光学系における結像を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の第１態様によれば、複数のレンズを備え、映像表示素子から出射した投影光を光軸に沿って前方向きに投写し、映像表示素子の表示面に形成された画像を投写対象物に表示させる投写光学系において、投影光が複数のレンズのレンズ面で反射することによって、後方向きに投写光学系を通過する光が生じる、投写光学系であって、投写光学系を通過する軸上光束のマージナル光線に対して、近軸光線追跡による光線追跡において、後方向きに伝搬するマージナル光線が表示面で反射した第１光線が各々のレンズ面で反射して集光する集光面と表示面との間の距離をＸとし、投写光学系の全系の焦点距離をｆとした場合、投写光学系における全てのレンズ面において以下の条件（１）を満足する、｜Ｘ｜＞ｆ／２・・・・（１）、投写光学系を提供する。
【００１０】
本開示の第２態様によれば、複数のレンズを備え、映像表示素子から出射した投影光を光軸に沿って前方向きに投写し、映像表示素子の表示面に形成された画像を投写対象物に表示させる投写光学系において、投影光が複数のレンズのレンズ面で反射することによって、後方向きに投写光学系を通過する光が生じる、投写光学系であって、投写光学系を通過する軸上光束のマージナル光線に対して、近軸光線追跡による光線追跡において、後方向きに伝搬するマージナル光線が表示面で反射した第１光線が各々のレンズ面で反射した光線の表示面における光線高さをＨとし、表示面の対角長の半分の長さをＤとした場合、投写光学系における全てのレンズ面において以下の条件（２）を満足し、|（Ｈ*ｆ／２Ｆ）|＞Ｄ・・・・（２）、ここで、ｆは、投写光学系の全系の焦点距離であって、Ｆは、投写光学系の全系のＦ値である、投写光学系を提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許