JP2008216772A - レンズシステム - Google Patents

Abstract

【課題】内部で光路が鋭角に折れ曲がったレンズシステムにおいて、より鋭角に曲げることができるレンズシステムを提供する。
【解決手段】第１のレンズ群１０の光軸１９と第２のレンズ群２０の光軸２９とが反射ミラー３０により鋭角θをなすようにアレンジされたレンズシステム５０において、反射ミラー３０に隣接して非円形レンズ１３を配置する。非円形レンズ１３は、反射ミラー３０の側が凹で、円周上の一箇所がカットされた部分１３ｃは反射ミラー３０の側が凹のアーチ状の形状１３ａを含む。このアーチ状の形状１３ａの内側が、第２のレンズ群２０から反射ミラー３０に至る光路２７の一部を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、非円形のレンズを備えたレンズシステムに関するものである。

特許文献１には、物体側から像面側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群とを有するズームレンズが記載されている。第１レンズ群は、得ようとする横長の画像の縦方向に対応した一端部および他端部をそれぞれカットしたような小判形に形成されたメニスカスレンズを有する。

特許文献２には、撮像素子と、非円形レンズを含む複数のレンズを備えた撮像装置が記載されている。撮像素子は、長方形の受光面を有し、非円形レンズは、円形レンズから受光面への結像に寄与しない部分を除去した形状を有している。すなわち、非円形レンズは、カットされている部分の直線部と、受光面の長辺とが略平行になる形状であり、２つの平行にカットされた直線部を備えている。

このように、薄型の携帯端末に搭載するなどの目的で、レンズシステムをコンパクトにすることが要求されている。そのために、長方形の受光面、または、得ようとする横長の画像にあわせて、円形のレンズのうち、結像に寄与しない部分をカットすることが知られている。特許文献２には、さらに、物体側から負−正のレトロフォーカス構成の３群構成のズームレンズを含み、薄型の要請から、ズームレンズの途中で光軸を垂直方向に折り曲げる機能を有する撮像装置が記載されている。レトロフォーカス構成では、最も被写体側に配置されたレンズの円形レンズの径が大きくなる。このため、そのレンズを非円形レンズにして、そのＤカットされている部分の直線部が長方形の受光面の長辺と平行のときに、レンズの表面積を小さくできることが記載されている。
特開２００５−７８０３８号公報 特開２００６−２６７３９１号公報 特開２００５−２３４２７５号公報

画像を表示する手段として、リアプロジェクタが知られている。特許文献３には、電気信号に応じた光学像を出力する電気光学ユニットと、この電気光学ユニットから出力された光学像を透過型スクリーンに投射する反射鏡とを有するリアプロジェクタが記載されている。このタイプのリアプロジェクタ（リアプロテレビ）において、電気光学ユニットから、後方の反射鏡に対して、投射レンズにより鋭角に光学像が出力される。

このタイプのリアプロジェクタにおいて、奥行きを小さくするためには、広角のレンズシステムを採用し、さらに、より鋭角に光を曲げて出力することである。広角でＦナンバーの小さな明るいレンズシステムでは、レンズ径が大きくなる。このため、鋭角に光路を折り曲げようとすると、折り曲げられる前の光路に配置されたレンズと、折り曲げられた後の光路に配置されたレンズが干渉したり、一方または双方の光路にレンズが食み出す。したがって、径の大きなレンズを採用し、より鋭角に光路を曲げたレンズシステムを実現することは難しい。

本発明の一態様は、光路の角度を第１の方向と第２の方向との間で変えるための光学素子と、光学素子の第１の方向に隣接して配置され、少なくとも１つのレンズが第１の光軸に沿って並んだ第１のレンズ群と、光学素子の第２の方向に配置され、少なくとも１つのレンズが第２の光軸に沿って並んだ第２のレンズ群とを有するレンズシステムである。さらに、第１のレンズ群は、光学素子に隣接して配置された非円形レンズを含む。この非円形レンズは、光学素子の側が凹で、円周上の少なくとも一箇所がカットされた部分を含み、カットされた部分は光学素子の側が凹のアーチ状の形状を含み、アーチ状の形状が、第１の光軸および第２の光軸を含む面に対して非並行になるように、当該レンズシステムに組み合わされている。

このレンズシステムにおいては、アーチ状の形状の内側を、第２のレンズ群の光路および／または第２のレンズ群から光学素子に至る光路の一部に利用できる。したがって、第１のレンズ群および第２のレンズ群に含まれる全てのレンズが円形であれば、レンズ同士が干渉したり、一方の群のレンズが他方の群を通る光線に影響を及ぼすようなアレンジであっても、本レンズシステムであれば採用できる。このため、光線を折り曲げる光路を含むレンズシステムを、いっそうコンパクトにアレンジすることが可能であり、また、径の大きなレンズを含むレンズシステムの折り曲げ角をさらに鋭角にすることが可能となる。すなわち、このレンズシステムは、光学素子が、第１の光軸および第２の光軸が鋭角を成すように配置されているレンズシステムに適している。さらに、第１のレンズ群が負の屈折力を備え、第２のレンズ群が正の屈折力を備えているレトロフォーカスタイプのレンズシステムに適している。

このレンズシステムでは、非円形レンズのアーチ状の形状が、第１の光軸および第２の光軸を含む面に対して垂直になるように組み合わされていることが望ましい。第１のレンズ群に含まれるレンズのアーチ状の形状により開くスペースを、第２のレンズ群内の光路および／または第２のレンズ群から光学素子に至る光路により有効に利用できる。第１のレンズ群は複数の非円形レンズを含んでいても良い。

角度変換用の光学素子により第１の方向および第２の方向が鋭角を成すように角度が変えられるレンズシステムにおいて、非円形レンズは、非対称な形状を備えていることが望ましい。非対称な形状のレンズであれば、その光軸からずれた部分を中心に光束が通過するようにレンズシステムをアレンジすることが可能であり、より大きなアーチ状の形状を形成できる。このため、第１の光軸と第２の光軸とを、より鋭角に曲げることができる。

角度変換用の光学素子は、プリズムであっても良い。しかしながら、このレンズシステムにおいては、第２のレンズ群から光学素子に至るスペースに、第１のレンズ群の非円形レンズのアーチ状の形状の両端が突き出た状態となるので、プリズムと非円形レンズとの機械的な干渉を避けるためには一方または双方を適当な形状に加工する必要がある。したがって、このレンズシステムの角度変換用の光学素子としては、反射ミラーを採用することが好ましい。

本発明の他の態様の１つは、レンズシステムと、第１のレンズ群を保持する第１のホルダと、第２のレンズ群を少なくとも保持する第２のホルダとを有するレンズユニットである。第１のホルダは、光学素子の側が凹のアーチ状の構造を含むことが望ましい。この第１のホルダは、第２のホルダに対して、アーチ状の構造が第１の光軸および第２の光軸を含む面に対して非並行になるように組み合わされる。アーチ状の構造の内側を、第２のレンズ群の光路および／または第２のレンズ群から光学素子に至る光路の一部に利用できる。第１のホルダは、第２のホルダに対して、アーチ状の構造が第１の光軸および第２の光軸を含む面に対して垂直になるように組み合わされていることが望ましい。

また、第１のホルダのアーチ状の構造の内側が、第２のホルダに面した場合は、第２のホルダの一部が通過する部分となり、ホルダ同士の干渉を防止できる。したがって、第１の光軸と第２の光軸とが、より鋭角に曲がったレンズシステムを収納したレンズユニットを提供できる。

このレンズシステムは、プロジェクタ、撮像装置を含む多種多様な光学装置と組み合わせることができる。第１のレンズ群および第２のレンズ群のいずれかが物体側またはスクリーン側に配置される。第１のレンズ群に加え、第２のレンズ群が、光学素子に隣接して配置され、上記のアーチ状の形状を含む非円形レンズを含んでいても良い。

本発明のさらに異なる他の形態の１つは、光路の角度を第１の方向と第２の方向との間で変えるための光学素子と、光学素子の第１の方向に隣接して配置され、少なくとも１つのレンズが第１の光軸に沿って並んだ第１のレンズ群と、光学素子の第２の方向に配置され、少なくとも１つのレンズが第２の光軸に沿って並んだ第２のレンズ群とを有し、光学素子が、第１の光軸および第２の光軸が鋭角を成すように配置されており、非円形レンズのカットされた部分が光路の一部を構成するレンズシステムである。すなわち、このレンズシステムの第１のレンズ群は、光学素子に隣接して配置された非円形レンズを含み、非円形レンズは、光学素子の側が凹で、円周上の少なくとも一箇所がカットされた部分を含み、カットされた部分が第２のレンズ群の光路および／または第２のレンズ群から光学素子に至る光路の一部を構成する。

本発明のさらに異なる他の態様の１つは、上記のレンズシステムと、レンズシステムを介して投写する画像を生成するための光変調デバイスとを有するプロジェクタである。第１のレンズ群がスクリーン側に配置され、第２のレンズ群が光変調デバイス側に配置される場合は、光変調デバイスは、第２の光軸に対して光学的にシフトした位置に配置されていることが望ましい。第１のレンズ群に含まれるレンズの光軸からずれた部分を中心に光束が通過するようにプロジェクタをアレンジすることが可能であり、より大きなアーチ状の形状を形成できる。このため、第１の光軸と第２の光軸とを、より鋭角に曲げることができる。

このため、レンズシステムから出力された光をスクリーンの方向に反射するミラーを有するプロジェクタ、例えば、リアプロジェクタにおいては、奥行きを小さくできる。

本発明のさらに異なる他の態様の１つは、上記のレンズシステムと、レンズシステムを介して画像を撮像するための撮像デバイスとを有する撮像装置である。第１のレンズ群に含まれる非円形レンズのアーチ状の形状の内側を、第２のレンズ群の光路および／または第２のレンズ群から光学素子に至る光路の一部に利用でき、さらにコンパクトな撮像装置を提供できる。

図１に、リアプロジェクタの一形態を示している。このリアプロジェクタ１は、ハウジング９の前面に配置された透過型のスクリーン２と、このスクリーン２に画像を形成するように変調された光束（投影光）３を出力する画像生成装置５と、画像生成装置５から投影光３を出力するためのレンズシステム５０を内蔵したレンズユニット６０と、レンズシステム５０から出力された投影光３をスクリーン２の方向に反射するようにハウジング９の後面に配置されたミラー４とを備えている。画像生成装置５は、異なる色の照明光を分割して出力する照明装置６と、画像データにより各色の照明光を変調して投影光３を生成する光変調デバイス７とを含む。照明装置６の一例は、白色の光を出力する光源と、白色の光を各色に時分割するためのカラーフィルタ（カラーホイール）とを含む装置である。照明装置６の他の例は、ダイクロイックミラーなどにより白色の光から各色の光を生成して出力するものである。照明装置６のさらに異なる他の例は、異なる色の光を出力する複数のＬＥＤ光源を含む装置である。

光変調デバイス（ライトバルブ）７の一例は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）であり、ＤＭＤは、角度を変えることによりオンオフの画素をそれぞれ表現できる複数のミラーエレメントを含む。光変調デバイス７の他の例は、透過型あるいは反射型の液晶デバイスである。画像生成装置５は、１つまたは複数の光変調デバイス７を含み、スクリーン２にカラー画像を表示するための投影光３を生成する。画像生成装置５は、さらに、照明光を反射するためのミラー８などの他の構成を含む。

リアプロジェクタ１では、画像生成装置５において投影光３を生成するための画像データが、外部のホスト装置、例えば、ビデオ再生装置、ＤＶＤプレイヤ、テレビチュナー、パーソナルコンピュータから供給される。さらに、リアプロジェクタ１は、テレビチュナーおよび／またはＤＶＤプレイヤなどの画像データ生成装置を内蔵していても良い。したがって、リアプロジェクタ１は、リアプロテレビなどの他の名前で呼ばれることもある。

このリアプロジェクタ１では、画像生成装置５の光変調デバイス７から前方に出力される投影光３を、レンズシステム５０により、後方のミラー４に出力する。レンズシステム５０は、光路を後方へ鋭角に曲げる光学素子を含み、光路の曲げ角（小さい方の角度）θを鋭角にすることにより、ハウジング９の奥行きを小さくできる。したがって、表示画面が大きく、薄くコンパクトなリアプロジェクタ１を提供できる。すなわち、図１に破線で示したように、レンズシステム５０から出力される投影光３を寝かせることにより、ミラー４を位置４´から前方へ配置でき、ハウジング９が薄くなる。

図２に、レンズシステム５０を内蔵したレンズユニット６０の概略構成を断面図により示している。この断面５９は、後述する第１の光軸１９および第２の光軸２９を含む面である。このレンズシステム５０は、投影光３の光路の角度を変えるための光学素子３０を備えている。光学素子３０は、投影光３の光路を、ミラー４を介してスクリーン２に向いた第１の方向（スクリーン側）５１と、光変調デバイス７の第２の方向（デバイス側）５２と、の間で変える。このレンズシステム５０では、光学素子３０として反射ミラーが採用されている。レンズシステム５０は、反射ミラー３０と、さらに、反射ミラー３０の第１の方向５１に隣接して配置された、全体の屈折力が負の第１のレンズ群１０と、第２の方向５２に隣接して配置された、全体の屈折力が正の第２のレンズ群２０とにより構成されている。したがって、レンズシステム５０は、スクリーン２の側から負−正のレンズ群が配置されたレトロフォーカスタイプのレンズシステムである。第１のレンズ群１０は、３つのレンズ１１〜１３を備え、これらのレンズ１１〜１３は、第１の光軸１９に沿って、スクリーン２の側（ミラー４の側）から反射ミラー３０の側に順番に並んで配置されている。第２のレンズ群２０は、６つのレンズ２１〜２６を備え、これらのレンズ２１〜２６が、第２の光軸２９に沿って、反射ミラー３０の側からデバイス７の側に順番に並んで配置されている。

第１のレンズ群１０の最もスクリーン側のレンズ１１は、スクリーン側に凸、すなわち、反射ミラー３０の側に凹の負のメニスカスレンズであり、第１の光軸１９に対して第２の光軸２９の側の一部１１ｃがカットされ、全体がＤ字状の非円形レンズである。次のレンズ１２も、スクリーン側に凸、すなわち、反射ミラー３０の側に凹の負のメニスカスレンズであり、第１の光軸１９に対して第２の光軸２９の側の一部１２ｃがカットされ、全体がＤ字状の非円形レンズである。第１のレンズ群１０の最も反射ミラー３０の側のレンズ１３は、両凹の負レンズであり、第１の光軸１９に対して第２の光軸２９の側の一部１３ｃがカットされ、全体がＤ字状の非円形レンズである。

第２のレンズ群２０の最も反射ミラー３０の側のレンズ２１は、両凸の正レンズであり、次のレンズ２２は、反射ミラー３０の側に凸の正のメニスカスレンズである。次のレンズ２３は、反射ミラー３０の側に凹の正のメニスカスレンズであり、このレンズ２３の反射ミラー３０の側に絞りＳが配置されている。さらに、次のレンズ２４は、反射ミラー３０の側に凸の正のメニスカスレンズであり、次のレンズ２５は、両凸の正レンズである。最も光変調デバイス７の側のレンズ２６も、両凸の正レンズである。

レンズユニット６０は、第１のレンズ群１０に含まれるレンズ１１〜１３を第１の光軸１９に沿って保持するための第１のホルダ（レンズ枠）６１と、第２のレンズ群２０に含まれるレンズ２１〜２６を第２の光軸２９に沿って保持するための第２のホルダ（鏡筒本体）６２とを備えている。第２のホルダ６２には、反射ミラー３０が所定の角度になるように保持されており、第１のホルダ６１を第２のホルダ６２に装着すると、第１のレンズ群１０の第１の光軸１９および第２のレンズ群２０の第２の光軸２９の成す角θが鋭角となるように配置される。

レンズユニット６０は、さらに、最もスクリーン側のレンズ１１の表面の外周部分を覆うマスク６３を備えている。また、第２のホルダである鏡筒本体６２には、レンズ２１、２２および２３を支持するレンズ鏡筒６５と、レンズ２４、２５および２６を支持するレンズ支持枠６６とが取り付けられている。第２の光軸２９に沿って、レンズ鏡筒６５に対してレンズ支持枠６６を前後に移動することによりフォーカス調整ができるようになっている。

図３に、レンズユニット６０の外観を示している。第２のレンズホルダ６２に対して第１のレンズホルダ６１が鋭角をなすように取り付けられ、投射光の出力口であるマスク６３によるほぼ長方形の開口６４が、投射光の入力口であるレンズ２６に対して、鋭角な方向に向いている。

図４に、第１のレンズホルダ６１および第２のレンズホルダ６２を組み立てる様子を示している。さらに、図５に、第１のレンズ群１０が第１のレンズホルダ６１に収納されている様子を展開して示している。図５に示すように、第１のレンズ群１０の、反射ミラー３０に隣接して配置された非円形レンズ１３は、反射ミラー３０の側が凹の負レンズであり、円周上の一箇所がカットされた部分１３ｃを含む。このカットされた部分１３ｃは反射ミラー３０の側が凹のアーチ状の形状１３ａを含む。レンズ１３は、第１のレンズホルダ６１に保持され、アーチ状の形状１３ａを含むカットされた部分（面）１３ｃが、第１の光軸１９および第２の光軸２９を含む面５９に対して垂直になるように組み合わされている。

図６および図７に示すように、第１のレンズホルダ６１は、レンズ１３のアーチ状の形状１３ａの部分を保持するために、アーチ状の構造部分６１ａを備えている。図６は、第１のレンズホルダ６１を反射ミラー３０の側から示す図である。図７は、レンズホルダ６１および６２が組み合わされた状態における、アーチ状の構造部分６１ａの位置を示すために、レンズユニット６０の一部を欠いて示す図である。第１のレンズホルダ６１のアーチ状の構造部分６１ａの内側、すなわち、レンズ１３のアーチ状の形状１３ａの内側は、図２に示すように、第２のレンズ群２０から反射ミラー３０に至る光束２８が通過する領域、すなわち、光路２７の一部を構成している。

図５に戻って示すように、第１のレンズ群１０の真ん中の非円形レンズ１２は、反射ミラー３０の側が凹のメニスカスレンズであり、その円周上の一箇所がカットされた部分１２ｃを含む。このカットされた部分１２ｃは、反射ミラー３０の側が凹のアーチ状の形状１２ａを含む。このレンズ１２も、第１のレンズホルダ６１に保持され、アーチ状の形状１２ａを含むカットされた部分（面）１２ｃが、第１の光軸１９および第２の光軸２９を含む面５９に対して垂直になるように組み合わされている。図６および図７に示すように、第１のレンズホルダ６１は、レンズ１２のアーチ状の形状１２ａの部分を保持するために、アーチ状の構造部分６１ｂを備えている。第１のレンズホルダ６１のアーチ状の構造部分６１ｂの内側、すなわち、レンズ１２のアーチ状の形状１２ａの内側は、図２に示すように、第２のレンズ群２０から反射ミラー３０に至る光束２８が通過する領域、すなわち、光路２７の一部を構成している。

図５に戻って示すように、第１のレンズ群１０の最もスクリーン側の非円形レンズ１１は、反射ミラー３０の側が凹のメニスカスレンズであり、その円周上の一箇所がカットされた部分１１ｃを含む。このカットされた部分１１ｃは、反射ミラー３０の側が凹のアーチ状の形状１１ａを含む。このレンズ１１も、第１のレンズホルダ６１に保持される。レンズ１１は、第１のレンズホルダ６１に対し、外側（ミラー４を介したスクリーン２の側）からレンズ取付板６９により固定され、その外側に、開口６４を有するレンズマスク６３が取り付けられている。このレンズ１１も、第１のレンズホルダ６１を第２のレンズホルダ６２に取り付けることにより、アーチ状の形状１１ａを含むカットされた部分（面）１１ｃが、第１の光軸１９および第２の光軸２９を含む面５９に対して垂直になるように組み合わされる。

図６に示すように、第１のレンズホルダ６１は、レンズ１１のアーチ状の形状１１ａの部分を保持するために、アーチ状の構造部分６１ｃを備えている。第１のレンズホルダ６１のアーチ状の構造部分６１ｃの内側、すなわち、レンズ１１のアーチ状の形状１１ａの内側は、図４に示すように、第２のレンズホルダ６２の一部が通過する部分となる。したがって、このアーチ状の構造部分６１ｃにより、レンズユニット６０において光路を鋭角に折り曲げた際に、ホルダ６１および６２が干渉することを防止している。

このように、レンズユニット６０は、レンズシステム５０を含み、レンズシステム５０は、光路の角度を第１の方向５１と第２の方向５２との間で変えるための光学素子（反射ミラー）３０と、反射ミラー３０の第１の方向５１に隣接して配置された第１のレンズ群１０と、第２の方向５２に配置された第２のレンズ群２０とを有する。さらに、反射ミラー３０は、第１のレンズ群１０を通る第１の光軸１９に対して、第２のレンズ群２０が通る第２の光軸２９が鋭角になるように配置されている。

第１のレンズ群１０は、反射ミラー３０に隣接して配置された非円形レンズ１３およびその外側に配置された非円形レンズ１２および１１を含む。これらの非円形レンズ１１〜１３は、光学素子の側が凹で、円周上の少なくとも一箇所がカットされた部分１１ｃ〜１３ｃを含み、カットされた部分は光学素子の側が凹のアーチ状の形状１１ａ〜１３ａを含み、アーチ状の形状１１ａ〜１３ａが、第１の光軸１９および第２の光軸２９を含む面５９に対して垂直になるようにアレンジされている。アーチ状の形状１１ａ〜１３ａが面５９に対して非並行になるようにアレンジされていれば、アーチ状の形状１１ａ〜１３ａの内側を光路２７の一部として利用したり、第２のレンズホルダ６２との干渉を避けるための領域として使用できる。アーチ状の形状１１ａ〜１３ａを面５９に対して垂直に配置すると、アーチ状の形状１１ａ〜１３ａの光路２７に対する投影面積が最も大きくなるので、アーチ状の形状１１ａ〜１３ａにより開いたスペースを効率良く光路２７の一部などとして利用できる。

したがって、第１のレンズ群１０に含まれる全てのレンズ１１〜１３が円形であれば、レンズ同士が干渉したり、一方の群のレンズが他方の群を通る光線に影響を及ぼすようなアレンジであっても、本レンズシステム５０であれば採用できる。例えば、図８に、レンズ１１〜１３が円形レンズのときに占める仮想領域を破線により示している。レンズ１１の仮想部分１１´は、第２のレンズ群２０のレンズ２３と干渉する位置まで食み出す。レンズ１２の仮想部分１２´は、レンズ２２と干渉する位置まで食み出し、第２のレンズ群２０を通過する光束２８に影響を与える。また、レンズ１３の仮想部分１３´は、レンズ２１と干渉する位置まで食み出し、第２のレンズ群２０から反射ミラー３０に達する光束２８に影響を与える。

これに対し、レンズシステム５０においては、非円形レンズ１１〜１３を採用することにより、上記のような第２のレンズ群２０に含まれるレンズとの干渉、第２のレンズ群２０を通過する光束２８への影響を防止できる。また、非円形レンズ１１〜１３が、反射ミラー３０の側に凸のレンズであると、それぞれのカットした仮想部分１１´〜１３´との干渉が避けられても、凸の部分で第２のレンズ群２０のレンズまたは光束２８と干渉する可能性がある。非円形レンズ１１〜１３が、反射ミラー３０の側に凹のレンズであれば、カットした仮想部分１１´〜１３´において第２のレンズ群２０のレンズおよび光束２８との干渉を避けるアレンジを採用できる。

さらに、このレンズシステム５０においては、レンズ１１〜１３のカットされた部分１１ｃ〜１３ｃに表れるアーチ状の形状１１ａ〜１３ａの内側のスペースを第２のレンズ群２０のレンズを配置するためのスペース、第２のレンズ群２０の内部および第２のレンズ群２０から反射ミラー３０に達する光束２８が通る光路２７の一部として使用している。したがって、アーチ状の形状１１ａ〜１３ａの両端が第２のレンズホルダ６２の内部に食み出したり、第１のレンズホルダ６１のアーチ状の構造部分６１ａおよび６１ｂが第２のレンズホルダ６２の内部に食み出すようなアレンジを採用できる。また、第１のレンズホルダ６１のアーチ状の構造部分６１ｃの両端が第２のレンズホルダ６２の外側を跨ぐようなアレンジを採用できる。したがって、さらにコンパクトに、そしてさらに光軸同士が鋭角に交わるように第１のレンズ群１０と第２のレンズ群２０とを組み合わせることが可能となる。

また、第１のレンズ群１０を構成するレンズとして、径の大きなレンズを採用することが可能となり、広角で、Ｆナンバーの小さな明るいレンズシステムであって、内部の光路の折れ曲がり角θがいっそう鋭角になったレンズシステムを提供できる。したがって、本例のレンズシステム５０のように、スクリーン側の第１のレンズ群１０が負の屈折力を持ち、デバイス７の側が正の屈折力を持った、レトロフォーカスタイプのレンズシステムであって、内部の光路の折れ曲がり角θがいっそう鋭角になったレンズシステムを提供できる。このため、このレンズシステム５０を採用することにより、図１に示したリアプロジェクタ１の奥行きを小さくすることが可能となる。

角度変換用の反射ミラー３０により第１の方向５１および第２の方向５２が鋭角を成すように角度が変えられるレンズシステム５０において、非円形レンズ１１〜１３の外側、すなわち、第１の光軸１９に対して、第２の光軸２９と反対側の領域をより活用することにより、カットされた部分１１ｃ〜１３ｃを大きくできる。したがって、さらに、反射ミラー３０により光路を折り曲げる角度θを大きくできる。このため、レンズシステム５０の非円形レンズ１１〜１３は、内側のみがカットされたＤ字型の非対称な形状を備えている。さらに、第１の光軸１９からずれた部分を中心に光束１８が通過するように、光変調デバイス７を、その中心を第２の光軸２９からずらして配置している。本例では、光変調デバイス７を、第２の光軸２９の外側（下側）にシフトした状態で配置し、反射ミラー３０により反射された光束１８が第１の光軸１９の外側にずれた状態で第１のレンズ群１０のレンズ１１〜１３を通過するようにしている。

なお、このレンズシステム５０において角度変換用の光学素子は反射ミラー３０であるが、プリズムであっても良い。しかしながら、このレンズシステム５０においては、第２のレンズ群２０から反射ミラー３０に至るスペースに、第１のレンズ群１０の非円形レンズ１３のアーチ状の形状１３ａの両端および第１のレンズホルダ６１のアーチ状の構造部分６１ａの両端が突き出た状態となる。このため、反射ミラー３０をプリズムに置き換える場合は、これらのアーチ状の部分との機械的な干渉を避ける形状のプリズムを採用する必要がある。

また、上記のレンズシステム５０は、負の第１のレンズ群１０と、正の第２のレンズ群２０との２群構成であるが、正−負の２群構成のレンズシステムおよび３群以上のレンズ群を備えたレンズシステムにも、本発明に係るレンズシステムの構成は適用できる。また、本発明に係るレンズシステムの構成は、ズームレンズシステムにも適用できる。また、本発明に係るレンズシステムの構成は、リアプロジェクタ１に限らず、スクリーンが分離したフロントプロジェクタなどの他の画像表示装置にも適用できる。また、光変調デバイス７の位置に、ＣＣＤなどの撮像デバイスを配置することが可能である。したがって、本発明に係るレンズシステムは、カメラ、望遠鏡、顕微鏡などを含めた撮像装置にも適用できる。

リアプロジェクタの概略構成を示す図。 レンズユニットおよびレンズシステムの概略構成を示す断面図。 レンズユニットの外観を示す平面図。 レンズユニットを組み立てる様子を示す断面図。 レンズユニットを組み立てる様子を示す展開斜視図。 第１のレンズホルダの裏面を示す斜視図。 第１のレンズホルダが第２のレンズホルダに組み立てられた状態を示すためにレンズユニットの一部を欠いて示す図。 円形レンズを採用した仮想の状態を示す図。

符号の説明

１ リアプロジェクタ
２ スクリーン、 ４ ミラー、 ５ 画像生成装置
６ 照明装置、 ７ 光変調デバイス（ＤＭＤ）
１０ 第１のレンズ群、 １１〜１３ 非円形レンズ
１１ｃ〜１３ｃ カットされた部分、 １１ａ〜１３ａ アーチ状の形状
２０ 第２のレンズ群、 ３０ 反射ミラー（角度変換用の光学素子）
５０ レンズシステム
６０ レンズユニット、 ６１ 第１のレンズホルダ、 ６２ 第２のレンズホルダ

Claims (16)

1. 光路の角度を第１の方向と第２の方向との間で変えるための光学素子と、
   前記光学素子の前記第１の方向に隣接して配置され、少なくとも１つのレンズが第１の光軸に沿って並んだ第１のレンズ群と、
   前記光学素子の前記第２の方向に配置され、少なくとも１つのレンズが第２の光軸に沿って並んだ第２のレンズ群とを有し、
   前記第１のレンズ群は、前記光学素子に隣接して配置された非円形レンズを含み、前記非円形レンズは、前記光学素子の側が凹で、円周上の少なくとも一箇所がカットされた部分を含み、前記カットされた部分は前記光学素子の側が凹のアーチ状の形状を含み、前記アーチ状の形状が、前記第１の光軸および前記第２の光軸を含む面に対して非並行になるように組み合わされている、レンズシステム。
2. 請求項１において、前記非円形レンズのアーチ状の形状が、前記第１の光軸および前記第２の光軸を含む面に対して垂直になるように組み合わされている、レンズシステム。
3. 請求項１において、前記アーチ状の形状の内側が、前記第２のレンズ群の光路および／または前記第２のレンズ群から前記光学素子に至る光路の一部を構成する、レンズシステム。
4. 請求項１において、前記光学素子は、前記第１の光軸および前記第２の光軸が鋭角を成すように配置されている、レンズシステム。
5. 請求項１において、前記非円形レンズは、非対称な形状を備えている、レンズシステム。
6. 請求項１において、前記光学素子は、反射ミラーである、レンズシステム。
7. 請求項１において、前記第１のレンズ群は、負の屈折力を備え、前記第２のレンズ群は、正の屈折力を備えている、レンズシステム。
8. 光路の角度を第１の方向と第２の方向との間で変えるための光学素子と、
   前記光学素子の前記第１の方向に隣接して配置され、少なくとも１つのレンズが第１の光軸に沿って並んだ第１のレンズ群と、
   前記光学素子の前記第２の方向に配置され、少なくとも１つのレンズが第２の光軸に沿って並んだ第２のレンズ群とを有し、
   前記光学素子は、前記第１の光軸および前記第２の光軸が鋭角を成すように配置されており、
   前記第１のレンズ群は、前記光学素子に隣接して配置された非円形レンズを含み、前記非円形レンズは、前記光学素子の側が凹で、円周上の少なくとも一箇所がカットされた部分を含み、前記カットされた部分が前記第２のレンズ群の光路および／または前記第２のレンズ群から前記光学素子に至る光路の一部を構成する、レンズシステム。
9. 請求項１に記載のレンズシステムと、
   前記第１のレンズ群を保持する第１のホルダと、
   前記第２のレンズ群を少なくとも保持する第２のホルダとを有し、
   前記第１のホルダは、前記光学素子の側が凹のアーチ状の構造を含み、前記第２のホルダに対して、前記アーチ状の構造が前記第１の光軸および前記第２の光軸を含む面に対して非並行になるように組み合わされている、レンズユニット。
10. 請求項９において、前記第１のホルダは、前記第２のホルダに対して、前記アーチ状の構造が前記第１の光軸および前記第２の光軸を含む面に対して垂直になるように組み合わされている、レンズユニット。
11. 請求項９において、前記アーチ状の構造の内側が、前記第２のレンズ群の光路および／または前記第２のレンズ群から前記光学素子に至る光路の一部を構成する、レンズユニット。
12. 請求項９において、前記アーチ状の構造の内側が、前記第２のホルダの一部が通過する部分となっている、レンズユニット。
13. 請求項１または８に記載のレンズシステムと、
    前記レンズシステムを介して投写する画像を生成するための光変調デバイスとを有するプロジェクタ。
14. 請求項１３において、前記光変調デバイスは、前記第２の光軸に対して光学的にシフトした位置に配置されている、プロジェクタ。
15. 請求項１３において、前記レンズシステムから出力された光をスクリーンの方向に反射するミラーを有するプロジェクタ。
16. 請求項１または８に記載のレンズシステムと、
    前記レンズシステムを介して画像を撮像するための撮像デバイスとを有する撮像装置。

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