CN107037572B - 投射光学系统、投影机及投影机用转换镜头 - Google Patents

Abstract

提供投射光学系统、使用了投射光学系统的投影机以及投影机用转换镜头。该投射光学系统在对各种形状的被照射面进行图像投射的情况下，能够进行与被照射面的面形状相应的调整，能够形成成像性能高的良好的图像。通过将正负不同的变形型透镜组合而构成且能够使它们的透镜间距离变化的第1～第3透镜组(41～43)的协作，在与子午面相关的方向和与弧矢面相关的方向上，使像面弯曲分别变化。

Description

投射光学系统、投影机及投影机用转换镜头

技术领域

本发明涉及用于对图像显示装置的图像进行放大投影的投射光学系统、使用了投射光学系统的投影机及投影机用转换镜头。

背景技术

作为投影机，已知有一种为了对平面以外的曲面进行图像投射而改变透镜的位置从而使像面的曲率变化的投影光学系统(例如，参照专利文献1)。另外，已知有一种通过设置形状可变镜、具有非旋转对称的形状的透镜作为构成投影机的主体内部的光学系统，而进行向屏幕投影的图像的几何修正的投影机(例如，参照专利文献2)。

然而，例如在向圆柱的表面那样相对于投射光学系统的光轴不具有旋转对称性的形状的屏幕进行投射的情况下，例如成像位置在屏幕的垂直方向与水平方向上不同，因此，成像状态根据图像的位置而不同，图像整体不一定能够得到高成像性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/80953号

专利文献2：日本特开2006-178155号公报

发明内容

本发明是鉴于上述背景而做出的，其目的在于提供一种在向不具有旋转对称性的形状等各种形状的被照射面(例如，屏幕等。以下，也仅记载为屏幕。)进行图像投射的情况下，能够进行与被照射面的面形状相应的调整，能够形成成像性能高的良好的图像的投射光学系统、使用了投射光学系统的投影机以及投影机用转换镜头。

为了达成上述目的，本发明的投射光学系统，包括由曲率在子午面与弧矢面(弧矢截面)不同的变形(anamorphic)型透镜构成的透镜组，该系统具备：第1透镜组，其具有正或负的光焦度；第2透镜组，其具有符号与第1透镜组不同的光焦度；以及第3透镜组，其具有符号与第1透镜组一致的光焦度，第2透镜组被配置为能够在第1透镜组与第3透镜组之间移动。在此，子午面意味着通过(或者包含)投射光学系统的光轴和光轴外的物点的面，典型地，意味着通过光轴且沿着被照射面的屏幕的纵向(垂直方向)的面，弧矢面(弧矢截面)是与上述的子午面垂直的面，典型地，进一步意味着通过(或者包含)投射光学系统的光轴的面。变形型透镜中，除了在子午面的方向和弧矢面的方向的双方都具有光焦度且双方的光焦度的正负相同而大小不同的复曲面透镜之外，还可以包括仅在一个方向上具有光焦度的柱面透镜。

在上述图像显示装置中，通过将正负不同的变形型透镜组合而构成且能够使这些透镜间距离变化的第1～第3透镜组的协作，在与子午面相关的方向和与弧矢面相关的方向上，能够使像面弯曲分别变化。由此，例如向在垂直方向与水平方向上具有不同的曲率形状的被照射面(屏幕)的投射中，显示图像整体能够维持高成像性能。

根据本发明的具体的方面，第2透镜组能够一体地移动。在该情况下，在通过第1～第3透镜组时，能够不使光线束的大小和/或光的入射角度变化地，产生所希望的像面弯曲的变化。

根据本发明的另一方面，第3透镜组相对于第1透镜组的配置是固定的。在该情况下，能够通过位于中间的第2透镜组的移动量来调整各透镜间的距离。

根据本发明的又一方面，第2透镜组包括第2-1透镜组和第2-2透镜组而构成，第2-1透镜组与第1透镜组成对而构成第1无焦光学系统，第2-2透镜组与第3透镜组成对而构成第2无焦光学系统。在该情况下，通过构成为组合了2个无焦光学系统，能够抑制例如图像的长宽比的变化。

根据本发明的又一方面，第1无焦光学系统和第2无焦光学系统由相同的透镜组构成。在该情况下，第2透镜组由1个透镜构成。在该情况下，利用光学系统的对称性，关于光线束的大小、光的入射角度、和/或图像的长宽比等，能够减少产生预想外的变化。

根据本发明的又一方面，作为变形型透镜，包括复曲面透镜。在该情况下，能够使弯曲量在与子午面相关的方向和与弧矢面相关的方向上不同。

根据本发明的又一方面，作为变形型透镜，包括非球面透镜。在该情况下，通过利用非球面透镜，例如能够一边增大像面弯曲的变化的影响，一边抑制其他像差的产生。

根据本发明的又一方面，在变形型透镜中，子午面能够相对于光轴旋转。在该情况下，能够使像面的弯曲方向旋转。

根据本发明的又一方面，在第1～第3透镜组的物体侧具有成像光学系统。在该情况下，能够利用成像光学系统来提高物体侧的成像性能。

为了达成上述目的，本发明的投影机具备：照明光学系统，其射出光；光调制装置，其对从照明光学系统射出的光进行调制；以及上述任一项所述的投射光学系统，其对由光调制装置调制后的光进行投影。在该情况下，通过应用上述投射光学系统，能够在对各种形状的被照射面进行图像投射的情况下，进行与被照射面的面形状相应的调整，能够形成成像性能高的良好的图像。

为了达成上述目的，本发明的投影机用转换镜头，包括由曲率在子午面与弧矢面不同的变形型透镜构成的透镜组，该镜头具备：第1透镜组，其具有正或负的光焦度；第2透镜组，其具有符号与第1透镜组不同的光焦度；以及第3透镜组，其具有符号与第1透镜组一致的光焦度，第2透镜组被配置为能够在第1透镜组与第3透镜组之间移动。

在上述投影机用转换镜头(转换件，converter)中，通过将正负不同的变形型透镜组合而构成且能够使这些透镜间距离变化的第1～第3透镜组的协作，在与子午面相关的方向和与弧矢面相关的方向上，能够使像面弯曲分别变化。由此，例如通过将该转换镜头安装于投影机的投射光学系统，能够在向在垂直方向与水平方向上具有不同的曲率形状的被照射面的投射中，进行与被照射面的面形状相应的调整，能够维持高成像性能。

附图说明

图1是示出第1实施方式的投影机的概略构成的图。

图2是概念性地示出通过投影机实现的向屏幕的投射的图。

图3是示出第1实施方式的投射光学系统的构成以及光线的图。

图4的(A)是用于说明使像面弯曲了的情况的一例的图，图4的(B)是用于说明使得成为大致平面的情况的一例的图，图4的(C)是用于说明向与图4的(A)的相反的一侧使像面弯曲了的情况的一例的图。

图5的(A)～(F)是关于作为被照射面的屏幕的形状概念性地进行例示的图。

图6的(A)是示出第2实施方式的投射光学系统的构成以及光线的图，是用于说明使像面弯曲了的情况下的一例的图，图6的(B)是用于说明使得成为大致平面的情况下的一例的图，图6的(C)是用于说明向与图6的(A)的相反的一侧使像面弯曲了的情况下的一例的图。

图7是第3实施方式的投射光学系统的构成以及光线图。

图8的(A)是示出投射光学系统的一个变形例的图，图8的(B)是示出安装了投影机用转换镜头的状态的概念性的图，图8的(C)是示出拆下了投影机用转换镜头的状态的概念性的图。

附图标记的说明

2…投影机，10…光源，11、12…积分透镜，13…偏振变换元件，14…重叠透镜，15、21…分色镜，16、23、25…反射镜，17R、17G、17B…场透镜，18…光调制装置，18G、18R、18B…液晶光阀，19…十字分色棱镜，20…照明光学系统，21…分色镜，22…中继透镜，23…反射镜，30…分色导光光学系，40…投射光学系统，41…第1透镜组，42…第2透镜组，42a…第2-1透镜组，42b…第2-2透镜组，43…第3透镜组，50…光学系统部分，80…电路装置，81…图像处理部，82…显示驱动部，83…透镜驱动部，88…主控制部，140…投射光学系统，141…第1透镜组，142…第2透镜组，142a…第2-1透镜组，142b…第2-2透镜组，143…第3透镜组，240…投射光学系统，241…第1透镜组，242…第2透镜组，243…第3透镜组，340…投射光学系统，340a…主体部分，AC…致动器，AF1、AF2…无焦光学系统，CM…投影机用转换镜头，D1、D2…距离，F1…像面弯曲控制部，F2…成像部(成像光学系统)，GL…影像光，L1-L7…透镜，OA…光轴，PS…面板面，SC…屏幕，SC1…屏幕。

具体实施方式

〔第1实施方式〕

以下，参照附图，对安装有本发明的第1实施方式的图像显示装置的投影机进行详细说明。

如图1和图2所示，本发明的第1实施方式的投影机2具备：作为投影机2投射图像光的光学系统部分50；和控制光学系统部分50的工作的电路装置80。如图2所示，来自投影机2的影像光GL向作为被照射面的屏幕SC照射。在此，如图示那样，与平面的状态的假想的屏幕SC1相比，作为被照射面的屏幕SC产生了弯曲。

以下，参照图1，对投影机2的构成等进行详细说明。首先，光学系统部分50具备：照明光学系统20，其包括射出照明光的光源10，射出各色光；分色导光光学系统30，其将照明光分离成各色的色光并且进行导光；光调制装置18，其对从分色导光光学系统30射出的各色光在空间上进行调制；作为合成光学系统的十字分色棱镜19，其将经过光调制装置18后的色光(调制光)进行合成；以及投射光学系统40，其对合成后的合成光进行投影。

在光学系统部分50中，照明光学系统20除了光源10之外，还具有第1积分透镜11和第2积分透镜12、偏振变换元件13、以及重叠透镜14。

光源10例如是超高压水银灯，射出包括R光、G光以及B光的光。在此，光源10既可以是超高压水银灯以外的放电光源，也可以是LED、激光器那样的固体光源。

第1积分透镜11和第2积分透镜12，具有呈阵列状排列的多个透镜元件。第1积分透镜11将来自光源10的光束分割成多份。第1积分透镜11的各透镜元件使来自光源10的光束在第2积分透镜12的透镜元件附近聚光。第2积分透镜12的透镜元件与重叠透镜14协作，使第1积分透镜11的透镜元件的像形成于液晶光阀18R、18G、18B的面板部分。通过这样的构成，来自光源10的光以大致均匀的明亮度对液晶光阀18R、18G、18B的显示区域的整体进行照明。

偏振变换元件13使来自第2积分透镜12的光变换为预定的直线偏振。重叠透镜14使第1积分透镜11的各透镜元件的像经由第2积分透镜12而在液晶光阀18R、18G、18B的显示区域上重叠。

分色导光光学系统30具有分色镜15、21、反射镜16、23、25、中继透镜22、24以及场透镜17R、17G、17B。

第1分色镜15使从重叠透镜14入射的R光反射，使G光和B光透射。在第1分色镜15反射后的R光经过反射镜16和场透镜17R，向作为光调制装置的液晶光阀18R入射。液晶光阀18R根据图像信号对R光进行调制，由此，形成R色的图像。

第2分色镜21使来自第1分色镜15的G光反射，使B光透射。在第2分色镜21反射后的G光，经过场透镜17G，向作为光调制装置的液晶光阀18G入射。液晶光阀18G根据图像信号对G光进行调制，由此形成G色的图像。透射第2分色镜21后的B光，经过中继透镜22、24、反射镜23、25以及场透镜17B，向作为光调制装置的液晶光阀18B入射。液晶光阀18B根据图像信号对B光进行调制，由此，形成B色的图像。

作为光调制装置18的液晶光阀18R、18G、18B包括对作为与3色(红、绿、蓝)色光分别对应的3个入射的照明光的各色光的强度的空间分布进行调制的非发光型的液晶面板。换言之，各液晶光阀18G、18R、18B分别具备光透射型的液晶像素矩阵(液晶面板)。具体地说，液晶光阀18G、18R、18B分别具备液晶像素矩阵、设置于像素矩阵的光入射侧的入射侧偏振板、以及设置于像素矩阵的光射出侧的射出侧偏振板。以下，对各液晶光阀18G、18R、18B的控制工作进行简单说明。首先，作为投影机控制部的电路装置80从所输入的图像信号变换为图像光阀控制信号。接着，通过变换后的图像光阀控制信号控制未图示的面板驱动器。由被控制的面板驱动器驱动的3枚液晶光阀18G、18R、18B分别对3色的色光进行调制，形成与所输入的图像信息(图像信号)相应的图像。

十字分色棱镜19是光合成用的棱镜，将由各液晶光阀18R、18G、18B调制后的光合成而作为图像光，使其向投射光学系统40行进。

投射光学系统40是将由十字分色棱镜19合成后的图像光(影像光)放大投射于作为被照射面的弯曲了的屏幕SC(参照图2)上的投射透镜(投影透镜)。详情参照图3等进行说明，特别地，在本实施方式中，投射光学系统40包括由曲率在子午面与弧矢面(弧矢截面)不同的变形(anamorphic)型透镜构成的多个透镜组。在此，变形型透镜中，除了在子午面的方向与弧矢面的方向双方具有彼此不同的光焦度(focal)的复曲面透镜(toric lens)之外，还可以包括仅在一个方向上具有光焦度的柱面透镜。投射光学系统40通过包括将正和负的变形型透镜组合而构成且能够进行位置调整的透镜组，在对各种形状的屏幕(被照射面)进行图像投射的情况下，能够进行与被照射面的面形状相应的调整，能够形成成像性能高的良好的图像。

电路装置80具备：图像处理部81，其被输入视频信号等外部图像信号；显示驱动部82，其基于图像处理部81的输出，来驱动设置于光学系统部分50的液晶光阀18G、18R、18B；透镜驱动部83，其使设置于投射光学系统40的驱动机构(未图示)工作来调整投射光学系统40的状态；以及主控制部88，其对这些电路部分81、82、83等的工作统一地进行控制。

图像处理部81将所输入的外部图像信号变换为包括各色的灰度等的图像信号。此外，图像处理部81也能够对外部图像信号进行失真修正、颜色修正等各种图像处理。

显示驱动部82能够基于从图像处理部81输出的图像信号来使液晶光阀18G、18R、18B工作，能够将与该图像信号对应的图像或与对该图像信号实施了图像处理后的信号对应的图像形成于液晶光阀18G、18R、18B。

透镜驱动部83在主控制部88的控制下工作，通过使构成投射光学系统40的一部分的光学要素经由致动器AC沿着光轴OA适当移动，能够在通过投射光学系统40实现的向屏幕上的图像的投射中，例如进行变更了投射距离时的聚焦等。此外，透镜驱动部83通过使投射光学系统40整体在与光轴OA垂直的上下方向上移动的俯仰调整，也能够使被投射到屏幕上的图像的纵向位置变化。

以下，参照图3，对本实施方式的投射光学系统40的光学系统部分的构成进行具体说明。图3是示出投射光学系统40的构成和光线的图，示出了关于沿着所构成的光学系统的子午面的方向(垂直方向)进行了切断的情况下的样子。如图3所示，投射光学系统40从放大侧(像侧)起，由像面弯曲控制部F1、成像部(成像光学系统)F2依次构成。

投射光学系统40中的像面弯曲控制部F1，通过将多个变形型透镜组合而构成，由此，能够一边单独或与其他光学系统协作地调整由投射光学系统40整体的像面弯曲(畸变)产生的弯曲量，一边抑制其他像差的产生地调整成像位置。关于像面弯曲控制部F1的构成，进行具体说明，像面弯曲控制部F1由第1透镜组41(具有正的光焦度的透镜组)、第2透镜组42(具有符号与第1透镜组41不同的光焦度(负的光焦度)的透镜组)以及第3透镜组43(具有符号与第1透镜组41一致的光焦度(正的光焦度)的透镜组)构成，第1透镜组41由作为变形型的、正的透镜的第1透镜L1构成，第2透镜组42由作为变形型的、2枚负的透镜的第2及第3透镜L2、L3构成，第3透镜组43由作为变形型的、正的透镜的第4透镜L4构成。第1透镜L1与第4透镜L4是相同的透镜，即相同形状、相同材质的透镜。另外，第2透镜L2与第3透镜L3是相同的透镜，即相同形状、相同材质的透镜。

另外，在此，由2枚透镜L2、L3构成的第2透镜组42也可以理解成由与第1透镜组41(第1透镜L1)成对的第2-1透镜组42a(第2透镜L2)和与第3透镜组43(第4透镜L4)成对的第2-2透镜组42b(第3透镜L3)构成。在本实施方式中，作为正的透镜组(1个双凸透镜)的第1透镜组41与作为负的透镜组(1个双凹透镜)的第2-1透镜组42a成对而构成了第1无焦光学系统AF1。另外，作为正的透镜组(1个双凸透镜)的第3透镜组43与作为负的透镜组(1个双凹透镜)的第2-2透镜组42b成对而构成了第2无焦光学系统AF2。即，第1透镜组41和第2-1透镜组42a构成无焦的光学系统，与光轴平行地入射的光，与光轴平行地射出。关于第3透镜组43和第2-2透镜组42b也是同样。而且，在该情况下，像面弯曲控制部F1整体也成为无焦光学系统。另外，以上的构成的情况下，第1透镜组41与第3透镜组43均是正的透镜组，且正负一致，而第1透镜组41与第2透镜组42正负不同。

投射光学系统40中的、作为成像光学系统的成像部F2，如图示那样，配置有例如由3个透镜L5～L7构成的三片式透镜。成像部F2对像面弯曲(畸变)以外的各种像差进行修正来提高在物体面(面板面)PS的成像性能。

在上述构成中，像面弯曲控制部F1中的第1透镜组41和第3透镜组43是在沿着光轴OA的方向上被固定了的固定组。换言之，第3透镜组43相对于第1透镜组41的配置被固定，它们的距离被保持为一定。另一方面，第2透镜组42是配置成通过使用例如致动器AC(参照图1)等或者手动使凸轮机构动作而能够在第1透镜组41与第3透镜组43之间在沿着光轴OA的方向(Z方向)上移动的移动组。尤其是，构成第2透镜组42的第2-1透镜组42a与第2-2透镜组42b能够一体地移动。在该情况下，在第2-1透镜组42a相对于第1透镜组41的位置确定的同时，第2-2透镜组42b相对于第3透镜组43的配置也确定下来，另外，在该情况下，即使从第1透镜组41到第2-1透镜组42a的距离D1和从第3透镜组43到第2-2透镜组42b的距离D2各自可变，其合计距离(D1+D2)也成为一定。在像面弯曲控制部F1中，如上所述，通过具有所构成的光学系统的对称性和关于透镜间的移动的规定，能够使像面弯曲的弯曲量变化，并且关于例如光线束的大小、光的入射角度、图像的长宽比等，能够减少产生预想外的变化。

例如，在仅由一组正透镜和负透镜的变形镜构成了无焦光学系统、即像面弯曲控制部F1的情况下，通过变更它们的位置关系，不仅弯曲量会变化，长宽比也有可能变化。对此，在本实施方式中，利用上述第1～第3透镜组41～43，成为具有两组无焦光学系统AF1、AF2的构成，而且，通过使它们具有对称性，避免了上述事态。

以下，参照图4(A)～4(C)，对第2透镜组42的移动与像面弯曲的弯曲量的变化的关系的一例进行说明。此外，在此，为了简化说明，取代实际的被投射面(像面)中的像面弯曲的弯曲量的变化的形状变化，将与之对应的物体侧的面板面(物体面)PS附近的聚光的样子作为面板面(物体面)PS的形状来表示，由此对变化的样子进行说明。

图4的(A)是与图3对应的图，在此，作为一例，将从第1透镜组41到第2-1透镜组42a的距离D1设为20mm，将从第3透镜组43到第2-2透镜组42b的距离D2设为20mm。在该情况下，如图示那样，在面板面(物体面)PS中，通过像面弯曲控制部F1的像面弯曲，成像面的形状成为以具有负的曲率的方式弯曲了的状态。此外，这相当于被投射面同样地弯曲了的情况。相对于此，在如图4的(B)所示那样使像面弯曲控制部F1中的第2透镜组42(2枚负透镜)沿着光轴OA向-Z侧(图示中的右侧)移动4mm，使距离D1成为24mm，使距离D2成为16mm的情况下，在面板面PS中，曲率的状态从负向正变化，成像的位置几乎处于平面上。此外，这相当于被投射面同样地几乎成为了平面的情况。而且，在如图4的(C)所示那样使像面弯曲控制部F1中的第2透镜组42(2枚负透镜)从图4的(B)的状态沿着光轴OA向-Z侧(图示中的右侧)进一步移动1mm，使距离D1成为25mm，使距离D2成为15mm的情况下，曲率的状态成为正，即成像面的形状成为向与图4的(A)的情况相反的方向弯曲了的形状。此外，这相当于被投射面同样地向与图4的(A)的情况相反的一侧弯曲了的情况。如以上那样，通过使作为构成像面弯曲控制部F1的透镜组的一部分的第2透镜组42的位置移动，能够包含其方向的正负地调整像面的形状。

此外，参照图4的(A)～图4的(C)的以上的说明只是一例，形态会根据所应用的各透镜的透镜面形状、设计等而发生各种变化，例如，会出现第2透镜组42的移动方向与像面的弯曲方向的关系相反的情况，第2透镜组42的移动量的大小与弯曲量的关系也会产生差。例如，可以考虑通过使各透镜面的形状成为非球面(即成为非球面透镜)，来使弯曲量相对于第2透镜组42的移动量增大，并且维持抑制了其他像差的状态。另外，关于作为非球面的面，除了构成作为移动组的第2透镜组42的透镜(透镜L2、L3)的透镜面以外，也可以使例如构成作为固定组的第1及第3透镜组41、43的透镜(透镜L1、L4)的透镜面成为非球面。

以上，在图3以及图4的(A)～图4的(C)中，示出了关于沿着所构成的光学系统的子午面的方向(垂直方向)进行了切断的情况下的样子，但关于沿着与其垂直的弧矢面的方向(水平方向)，可以说也与上述同样。在此，在由构成像面弯曲控制部F1的变形型透镜构成的第1～第3透镜组41～43是例如复曲面透镜的情况下，通过光焦度在子午面的方向与弧矢面的方向上不同，曲率的变化的程度、即像面形状的垂直方向与水平方向的变化的程度不同。不过，关于第2透镜组42的移动方向与像面的弯曲方向的关系，与图4的(A)～图4的(C)的情况相同。由此，对于具有像投射距离在垂直方向与水平方向上不同那样的形状的被照射面，也能够形成相对于面整体，成像性能高的良好的图像。即，通过作为像面弯曲控制部F1应用的复曲面透镜的构成，对于例如像橄榄球的表面形状那样的各种形状的被照射面，能够调整弯曲量并且进行合适的投射。另外，例如，作为像面弯曲控制部F1即使应用了柱面透镜或者与其相近的复曲面透镜，只要能够进行满足投射光学系统40整体需求的像差(尤其是像散)的修正，则通过仅在沿着子午面的方向上产生像面弯曲，也能够向像圆柱的表面那样相对于投射光学系统的光轴不具有旋转对称性的形状的屏幕进行投射。

图5的(A)～图5的(F)中，作为成为对象的具有各种形状的被照射面的例子，例示出了屏幕SC的形状。除了例如图5的(A)和图5的(B)所示那样与平面的状态的假想的屏幕SC1相比在水平方向(X方向)上弯曲的情况、如图5的(C)和图5的(D)所示那样在垂直方向(Y方向)上弯曲的情况之外，对于如图5的(E)和图5的(F)所示那样在水平方向(X方向)和垂直方向(Y方向)上弯曲的情况也能够应对。

如以上那样，在本实施方式的投射光学系统和投影机中，通过将正负不同的变形型透镜组合而构成且能够使它们的透镜间距离变化的第1～第3透镜组41～43的协作，在与子午面相关的方向和与弧矢面相关的方向上，能够使像面弯曲分别变化。由此，例如向在垂直方向与水平方向上具有不同的曲率形状的被照射面(屏幕)的投射中，显示图像整体能够维持高成像性能。

另外，上述说明只是一例，能够进行各种变形。例如，在上述内容中，第1无焦光学系统AF1和第2无焦光学系统AF2由相同形状的透镜组构成，对称性高，但也可以是，例如在第1无焦光学系统AF1与第2无焦光学系统AF2中形状等稍微不同。

另外，若改变各无焦光学系统AF1、AF2或者看法，则关于第1～第3透镜组41～43，所构成的光学系统或透镜组由1个或者2个透镜构成，但不限于此，也可以由2个或3个以上的透镜构成各透镜组。例如，也可以是，第1透镜组41、第3透镜组43由2个以上的透镜构成，构成透镜的一部分为非球面透镜等。另外，也可以通过采用具有高次系数的非球面透镜，来增强周边光的畸变的影响。

〔第2实施方式〕

以下，参照图6的(A)～图6的(C)，对本发明的第2实施方式的投射光学系统140进行详细说明。此外，在本实施方式中，关于投射光学系统140中的第1～第3透镜组141～143的构造即像面弯曲控制部F1以外的构造，与第1实施方式所示的投射光学系统和投影机是同样的，所以省略投影机整体的详细构造的说明和图示。

图6的(A)～图6的(C)是与图4的(A)～图4的(C)对应的图，示出了关于沿着所构成的光学系统的子午面的方向(垂直方向)进行了切断的情况下的样子。与图3等所示的情况同样，图6的(A)等所示的投射光学系统140从放大侧(像侧)起由像面弯曲控制部F1和成像部(成像光学系统)F2依次构成，像面弯曲控制部F1由通过变形型透镜实现的第1～第3透镜组141～143构成。在本实施方式中，构成第1～第3透镜组141～143的透镜的正负与第1实施方式的情况不同。

具体进行说明，例如图6的(A)所示，首先，第1透镜组141由作为负的透镜的第1透镜L1(1个双凹透镜)构成。即，第1透镜组141是具有负的光焦度的透镜组。接下来，第2透镜组142由作为2枚正的透镜的第2及第3透镜L2、L3(2个双凸透镜)构成。即，第2透镜组142是具有符号与第1透镜组141不同的光焦度(正的光焦度)的透镜组。最后，第3透镜组143由作为负的透镜的第4透镜L4(1个双凹透镜)构成。即，第3透镜组143是具有符号与第1透镜组141一致的光焦度(负的光焦度)的透镜组。第1透镜L1与第4透镜L4是相同的透镜，即相同形状、相同材质的透镜。另外，第2透镜L2与第3透镜L3是相同的透镜，即相同形状、相同材质的透镜。

另外，第2透镜组142的第2-1透镜组142a(第2透镜L2)与第1透镜组141(第1透镜L1)成对而构成第1无焦光学系统AF1，第2透镜组142的第2-2透镜组142b(第3透镜L3)与第3透镜组143(第4透镜L4)成对而构成第2无焦光学系统AF2。在该情况下，像面弯曲控制部F1整体也成为无焦的光学系统。另外，以上的构成的情况下，第1透镜组141与第3透镜组143都是正的透镜组且正负一致，另一方面，第1透镜组141与第2透镜组142的正负不同。

以下，参照图6的(A)～图6的(C)，对第2透镜组142的移动与像面弯曲的弯曲量的变化的关系的一例进行说明。

在图6的(A)所示的例子中，将从第1透镜组141到第2-1透镜组142a的距离D1设为20mm，将从第3透镜组143到第2-2透镜组142b的距离D2设为20mm。在该情况下，如图示那样，在面板面(物体面)PS中，通过像面弯曲控制部F1下的像面弯曲，成像面的形状成为以具有正的曲率的方式弯曲了的状态。相对于此，在如图6的(B)所示那样使像面弯曲控制部F1中的第2透镜组142(2枚正透镜)沿着光轴OA向-Z侧(图示中的右侧)移动4mm，使距离D1成为24mm，使距离D2成为16mm的情况下，在面板面PS中，曲率的状态从正向负变化，成像的位置处于几乎平面上。而且，在如图6的(C)所示那样使像面弯曲控制部F1中的第2透镜组142(2枚正透镜)从图6的(B)的状态沿着光轴OA向-Z侧(图示中的右侧)进一步移动1mm，使距离D1成为25mm，使距离D2成为15mm的情况下，曲率的状态成为负，即成像面的形状成为向与图6的(A)的情况相反的方向弯曲了的形状。如以上所述，通过使作为构成像面弯曲控制部F1的透镜组的一部分的第2透镜组142的位置移动，能够包括其方向的正负地对像面的形状进行调整。另外，在图6的(A)～图6的(C)中，示出了关于沿着所构成的光学系统的子午面的方向(垂直方向)进行了切断的情况下的样子，但关于与其垂直的沿着弧矢面的方向(水平方向)，可以说也与上述同样。

在本实施方式的投射光学系统和投影机中，通过将正负不同的变形型透镜组合而构成且能够使它们的透镜间距离变化的第1～第3透镜组141～143的协作，在与子午面相关的方向和与弧矢面相关的方向上，也能够使像面弯曲分别变化。由此，例如向在垂直方向与水平方向上具有不同的曲率形状的被照射面(屏幕)的投射中，显示图像整体能够维持高成像性能。

〔第3实施方式〕

以下，参照图7，对本发明的第3实施方式的投射光学系统和投影机进行详细说明。此外，在本实施方式中，关于投射光学系统240中的第1～第3透镜组241～243的构造即像面弯曲控制部F1以外的构造，与第1实施方式等所示的投射光学系统和投影机是同样的，所以省略投影机整体的详细构造的说明和图示。

图7是与图3对应的图，示出了关于沿着所构成的光学系统的子午面的方向(垂直方向)进行了切断的情况下的样子。与图3等所示的情况同样，图7所示的投射光学系统240从放大侧(像侧)起，由像面弯曲控制部F1和成像部(成像光学系统)F2依次构成，像面弯曲控制部F1由通过变形型透镜实现的第1～第3透镜组241～243构成。在本实施方式中，在第2透镜组242为1枚透镜构成这一点，与第1实施方式等的情况不同。即，作为固定组的第1及第3透镜组241、243分别由1枚正透镜(双凸透镜)构成，作为移动组的第2透镜组242由1枚负透镜(双凹透镜)构成。在该情况下，通过作为像面弯曲控制部F1整体，构成无焦光学系统，由1枚负透镜构成的第2透镜组242在作为固定组的第1透镜组241与第3透镜组243之间移动，也能够与其他实施方式进行同样的工作。此外，在图示的例子中，在第1透镜组241与第3透镜组243中形状稍微不同，但也可以是相同形状、相同材质，且使第2透镜组242的双透镜面也具有对称性。

〔其他〕

本发明不限于上述的各实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种方式实施。

上述内容中，投射光学系统中的像面弯曲控制部即第1～第3透镜组位于像侧(投射光的光路上最后段)，但不限于此，像面弯曲控制部也可以配置于投射光学系统的中间部分、物体侧。例如，像面弯曲控制部的功能，从改变焦点距离这一观点来考虑可以说是变焦功能的一种形态，可以作为变焦透镜的一部分而构成。另外，关于像面弯曲(畸变)以外的像差(像散等)的修正，可以在像面弯曲控制部中一并设置修正用的光学系统，也可以在投射光学系统整体中负责像差修正。即，其他像差修正既可以由像面弯曲控制部单独进行，也可以由投射光学系统整体进行。

在此，例如在将像面弯曲控制部配置于投射光的光路上最后段，且由该像面弯曲控制部单独进行与所希望的像面弯曲(畸变)相伴的其他像差修正的情况下，可以考虑如图8所例示那样，构成为能够装卸与像面弯曲控制部F1(第1～第3透镜组41～43)相当的部分的投影机用转换镜头(转换件)CM。即，可以考虑构成为，如图8的(A)所示，投射光学系统340具有能够进行通常的向平面的投射的主体部分340a和安装于主体部分340a的前端侧的投影机用转换镜头CM，如图8的(B)和图8的(C)所示，能够进行像面弯曲控制的投影机用转换镜头CM能够相对于在投影机2的主体部分2a安装的主体部分340a装卸。在该情况下，在如图8的(B)所示安装了投影机用转换镜头CM的情况下，能够进行对具有各种曲面形状的被照射面的图像投射，在通常的向平面的投射中，不一定需要投影机用转换镜头CM，能够在如图8的(C)所示拆下了投影机用转换镜头CM的状态下进行图像投射。

而且，投射光学系统中的由变形型透镜构成的像面弯曲控制部也可以是能够旋转的。即，关于像面弯曲控制部F1，可以使子午面能够相对于光轴OA旋转。例如，在图8的(A)中，可以仅使投影机用转换镜头CM的部分能够以光轴OA为旋转轴旋转。在该情况下，能够使像面的弯曲方向旋转。

另外，上述内容中，举出透射型的液晶投影机作为一例，但其以外的其他类型的投影机也能够应用本申请发明的投射光学系统。具体地说，除了反射型液晶投影机之外，也可以应用于使用了数字微镜器件的投影机等各种投影机。

另外，上述内容之外，例如，在利用具备滤色器的液晶光阀对所入射的照明光进行调制，通过投射光学系统来对调制后的光进行投影的单片的投影机中，也能够应用本申请发明。

另外，上述内容中，记载了对照明光进行分色的构成，但在构成为不进行分色而是具备各个光源的投影机中，也能够应用本申请发明。

另外，除此之外，也可以是，例如主控制部88具备拍摄相机和用于取入基于由该拍摄相机进行的测距的屏幕等被照射面的面形状的信息的形状取入部，基于所取入的关于被照射面的面形状的信息，来调整像面弯曲控制部F1的移动量。

Claims (10)

1.一种投射光学系统，包括由曲率在子午面与弧矢面不同的变形型透镜构成的透镜组，该系统具备：

第1透镜组，其具有正或负的光焦度；

第2透镜组，其具有符号与所述第1透镜组不同的光焦度；以及

第3透镜组，其具有符号与所述第1透镜组一致的光焦度，

所述第2透镜组被配置为能够在所述第1透镜组与所述第3透镜组之间移动，

所述第2透镜组包括第2-1透镜组和第2-2透镜组而构成，所述第2-1透镜组与所述第1透镜组成对而构成第1无焦光学系统，所述第2-2透镜组与所述第3透镜组成对而构成第2无焦光学系统。

2.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，

所述第2透镜组能够一体地移动。

3.根据权利要求1或2所述的投射光学系统，其特征在于，

所述第3透镜组相对于所述第1透镜组的配置是固定的。

4.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，

所述第1无焦光学系统和所述第2无焦光学系统由相同形状的透镜的组合而构成。

5.根据权利要求1或2所述的投射光学系统，其特征在于，

作为所述变形型透镜，包括复曲面透镜。

6.根据权利要求1或2所述的投射光学系统，其特征在于，

作为所述变形型透镜，包括非球面透镜。

7.根据权利要求1或2所述的投射光学系统，其特征在于，

在所述变形型透镜中，子午面能够相对于光轴旋转。

8.根据权利要求1或2所述的投射光学系统，其特征在于，

在所述第1～第3透镜组的物体侧具有成像光学系统。

9.一种投影机，具备：

照明光学系统，其射出光；

光调制装置，其对从所述照明光学系统射出的光进行调制；以及

权利要求1～8中任一项所述的投射光学系统，其对由所述光调制装置调制后的光进行投影。

10.一种投影机用转换镜头，包括由曲率在子午面与弧矢面不同的变形型透镜构成的透镜组，该镜头具备：

第1透镜组，其具有正或负的光焦度；

第2透镜组，其具有符号与所述第1透镜组不同的光焦度；以及

第3透镜组，其具有符号与所述第1透镜组一致的光焦度，

所述第2透镜组被配置为能够在所述第1透镜组与所述第3透镜组之间移动，

所述第2透镜组包括第2-1透镜组和第2-2透镜组而构成，所述第2-1透镜组与所述第1透镜组成对而构成第1无焦光学系统，所述第2-2透镜组与所述第3透镜组成对而构成第2无焦光学系统。