JP2013015652A - 投写光学系及びこれを備えるプロジェクター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第2レンズ群40と第3レンズ群60とからなる光変調素子側レンズ群が液晶パネル18G(18R,18B)の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つので、投写光学系20の全系としても、縦横方向に異なる焦点距離を持ち縦横方向の拡大倍率も異なるものとなり、液晶パネル18G(18R,18B)の画像の横縦比とスクリーンSC上に投写される画像の横縦比とを異なるものにできる。つまり、本投写光学系20により、幅と高さとの比であるアスペクト比の変換が可能になる。この際、各焦点や絞り70と光変調素子側レンズ群のスクリーンSC側の最端面との距離pが所定の条件式を満たすので、横縦比の異なる第1動作状態と第2動作状態との双方で一定以上のテレセントリック性を確保することができる。
【選択図】図3
Description
FFPx<FFPyのとき、FFPx<FFPL<FFPy (1)
となり、
FFPy<FFPxのとき、FFPy<FFPL<FFPx (1)'
となっている。
FFPx<FFPyのとき、FFPx<p<FFPy (2)
であり、
FFPy<FFPxのとき、FFPy<p<FFPx (2)'
である。この場合、調整光学要素群が光路上にあり横縦比を変換して投写する第1動作状態での絞りと光変調素子側レンズ群の被投写面側の最端面との距離pが上記条件式(2)、(2)'を満たすので、縦方向と横方向との双方で一定以上のテレセントリック性を確保することができる。たとえば、FFPx<p<FFPyの場合、縦方向の主光線は被投写面に向けて内向きに傾き、横方向の主光線は被投写面に向けて外向きに傾くが、全体としてテレセントリック性は保たれる。逆に、FFPy<p<FFPxの場合、縦方向の主光線は被投写面に向けて外向きに傾き、横方向の主光線は被投写面に向けて内向きに傾くが、全体としてテレセントリック性は保たれる。なお、調整光学要素群が光路外に退避した第2動作状態となっても、焦点の位置を示す距離FFPLが距離FFPxと距離FFPyとの間にあることで、一定以上のテレセントリック性が保たれる。
FFPx<FFPyのとき、FFPx<p≦(FFPy+FFPx)/2 (3)
であり、
FFPy<FFPxのとき、FFPy<p≦(FFPy+FFPx)/2 (3)'
である。この場合、横方向と縦方向との中間方向におけるテレセントリック性を比較的高くすることができ、テレセントリック性の方向的な偏りを低減することができ、観察方向等に依存してムラの生じにくい明るい画像を投写することができる。
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係るプロジェクター2は、画像信号に応じて画像光PLを形成し、当該画像光PLをスクリーンSC等の被投写面へ向けて投写する。プロジェクター2の投写光学系20は、プロジェクター2内に内蔵された光変調素子である液晶パネル18G(18R,18B)の画像をスクリーン(被投写面)SC上に拡大投写する際に、液晶パネル18G(18R,18B)の画像の横縦比(アスペクト比)AR0に対して、スクリーンSC上に投写される画像の横縦比(アスペクト比)AR2を異なるものとすることができる。つまり、液晶パネル18Gの表示領域A0の横縦比AR0と、スクリーンSCの表示領域A2の横縦比AR2とは、異なるものとすることができるが、同一のものとすることもできる。具体的には、液晶パネル18Gの表示領域A0の横縦比AR0は、例えば1.78:1であり、スクリーンSCの表示領域A2の横縦比AR2は、例えば1.78:1、1.85:1、2.35:1、2.4:1等とされる。
FFPL≒p
となっている。この場合、第2動作状態において、テレセントリック性の方向的な偏りを低減することができる。なお、正確にFFPL=pとなっている場合、すなわち光軸OAに沿った方向について焦点FPLの位置が絞り70の位置に等しくなる場合、テレセントリック性を実現させるために最適な状態となる。ただし、実際にはレンズの収差を考慮する必要があり、その上で可能な限りFFPLの値をpに近づけることが望ましい。
FFPx<FFPL<FFPy (1)
を満たすものとなっている。なお、FFPy<FFPxである場合には、
FFPy<FFPL<FFPx (1)'
となっているように調整することができる。つまり、上記条件(1)、(1)'のいずれの場合においても、距離FFPLは、距離FFPxと距離FFPyとの間にある状態となっている。
FFPx<p<FFPy (2)
となっており、また、FFPy<FFPxであるとき、距離pに対して、
FFPy<p<FFPx (2)'
となっているものとすることができる。ここで、図6(A)及び6(B)に例示する投写光学系20は、横断面の焦点FPxの方が縦断面の焦点FPyよりも最端面20fに近くなってFFPx<FFPyとなっており、横方向に相対的に大きな拡大率を有し画像のアスペクト比を増大させるものとなっている。この場合、距離pは、条件(2)の範囲内に設定され、下限のFFPxよりも大きく、上限のFFPyよりも小さくなる。
FFPx<p≦(FFPy+FFPx)/2 (3)
また、FFPy<FFPxであるとき、距離pは、下記条件(3)'の範囲内で設定される。
FFPy<p≦(FFPy+FFPx)/2 (3)'
ここで、図6(A)及び6(B)に例示する投写光学系20は、FFPx<FFPyとなっており、横方向に相対的に大きな拡大率を有し画像のアスペクト比を増大させるものとなっている。この場合、距離pは、条件(3)の範囲内に設定され、下限のFFPxよりも大きく、上限の(FFPy+FFPx)/2よりも小さくなる。これにより、横方向と縦方向との中間方向におけるテレセントリック性を比較的高くすることができ、テレセントリック性の方向的な偏りを低減することができ、光効率を上げることができる。なお、上記の条件(3),(3)'についても、焦点位置調整部である第1及び第2の回転対称レンズ43a,43bによって満たすようにすることができる。
ここで、yは光軸OAからの像の高さ(像高)、cは基準とする球面の曲率、kは円錐定数、A2、A4、A6、A8、A10、・・・のそれぞれは所定の補正項とする。
Σ(φi×νi)≒0
ここで、
φi:第2群40を構成する各レンズの屈折率
νi:第2群40を構成する各レンズのアッベ数
が成り立つことが望ましい。
に適宜数値を入れることで、形状が特定される。
以下、第2実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第1実施形態の投写光学系等の変形例であり、特に説明しない部分又は事項は、第1実施形態の場合と同様である。
FFPy<FFPL<FFPx (1)'
の範囲内に設定され、下限のFFPyよりも大きく、上限のFFPxよりも小さくなる。また、距離pは、条件(2)'
FFPy<p<FFPx (2)'
の範囲内に設定され、下限のFFPyよりも大きく、上限のFFPxよりも小さくなる。以上により、第1動作状態及び第2動作状態のいずれにおけるテレセントリック性も高いものとすることができる。
FFPy<p≦(FFPy+FFPx)/2 (3)'
の範囲内に設定され、下限のFFPyよりも大きく、上限の(FFPy+FFPx)/2よりも小さくなる。これにより、横方向と縦方向との中間方向におけるテレセントリック性を比較的高くすることができる。
以下、第3実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第1実施形態の投写光学系等の変形例であり、特に説明しない部分又は事項は、第1実施形態の場合と同様である。
以下、第4実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第1実施形態の投写光学系等の変形例であり、特に説明しない部分又は事項は、第1実施形態の場合と同様である。
FFPL≒p
となっており、第2動作状態において、テレセントリック性の方向的な偏りを低減することができる。
FFPx<FFPL<FFPy (1)
を満たすものとなっている。
FFPx<p<FFPy (2)
となっているものとすることができる。さらに、
FFPx<p≦(FFPy+FFPx)/2 (3)
とすることもできる。
に適宜数値を入れることで、形状が特定される。
以下、第5実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第1実施形態の投写光学系等の変形例であり、特に説明しない部分又は事項は、第1実施形態の場合と同様である。
FFPL≒p
となっており、第2動作状態において、テレセントリック性の方向的な偏りを低減することができる。
FFPx<FFPL<FFPy (1)
を満たすものとなっている。
FFPx<p<FFPy (2)
となっているものとすることができる。さらに、
FFPx<p≦(FFPy+FFPx)/2 (3)
とすることもできる。
に適宜数値を入れることで、形状が特定される。
Claims (16)
- 画像を被投写面上に拡大投写する際に、前記光変調素子の画像の横縦比と、前記被投写面に投写される画像の横縦比とを異なるものとする投写光学系であって、
光束の通過を制限する絞りと、
前記光変調素子から前記絞りまでの間に配置され、前記光変調素子の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つとともに光路上に進退可能な調整光学要素群を含む光変調素子側レンズ群とを有し、
前記調整光学要素群は、光路上に一体的に進退するとともに進退に伴って前記物体側レンズ群の横断面における前記被投射面側の焦点と縦断面における前記被投射面側の焦点とを変化させ、
前記調整光学要素群が光路上にある状態の前記光変調素子側レンズ群の横断面において、前記被投写面側の焦点と前記被投写面側の最端面との距離をFFPxとし、
前記調整光学要素群が光路上にある状態の前記光変調素子側レンズ群の縦断面において、前記被投写面側の焦点と前記被投写面側の最端面との距離をFFPyとし、
前記調整光学要素群が光路上から退避した状態の前記群光変調素子側レンズ群において、前記被投写面側の焦点と前記被投写面側の最端面との距離をFFPLとした場合に、
FFPx<FFPyのとき、FFPx<FFPL<FFPyとなり、
FFPy<FFPxのとき、FFPy<FFPL<FFPxとなっている、
投写光学系。 - 前記調整光学要素群が光路上にある状態において、前記絞りと前記光変調素子側レンズ群の前記被投写面側の最端面との距離をpとして、
FFPx<FFPyのとき、FFPx<p<FFPyであり、
FFPy<FFPxのとき、FFPy<p<FFPxである、請求項1に記載の投写光学系。 - 前記絞りと前記光変調素子側レンズ群の前記被投写面側の最端面との距離pと前記調整光学要素群が光路上から退避した状態の前記光変調素子側レンズ群における前記投写面側の焦点と前記被投写面側の最端面との距離FFPLとは略等しい、請求項2に記載の投写光学系。
- FFPx<FFPyのとき、FFPx<p≦(FFPy+FFPx)/2であり、
FFPy<FFPxのとき、FFPy<p≦(FFPy+FFPx)/2である、請求項2または3に記載の投写光学系。 - 前記調整光学要素群は、少なくとも1枚以上の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の投写光学系。
- 前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とのうち一方向について他方向よりも強いパワーを持つ少なくとも1枚以上の第1のアナモフィックレンズ群と、前記他方向について前記一方向よりも強いパワーを持つ少なくとも1枚以上の第2のアナモフィックレンズ群とを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の投写光学系。
- 前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とで正負を組み合わせたパワーを持つ少なくとも1枚以上の自由曲面レンズを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の投写光学系。
- 前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とについてパワーの正と負とが互いに入れ替わった2つの前記自由曲面レンズを少なくとも有する、請求項7に記載の投写光学系。
- 前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向の断面において、正のパワーを持つ第1の光学要素群と、前記第1の光学要素群より前記光変調装置側に配置された負のパワーを持つ第2の光学要素群と、前記回転対称レンズ群を備え、
前記回転対称レンズ群は、負のパワーを持つ第1の回転対称レンズと、前記第1の回転対称レンズより前記光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第2の回転対象レンズで構成されている、請求項5に記載の投写光学系。 - 前記調整光学要素群は、前記光変調素子の横方向の断面において、負のパワーを持つ第1の光学要素群と、前記第1の光学要素群より前記光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第2の光学要素群と、前記回転対称レンズ群を備え、
前記回転対称レンズ群は、正のパワーを持つ第1の回転対称レンズと、前記第1の回転対称レンズより前記光変調素子側に配置された負のパワーを持つ第2の回転対称レンズで構成されている、請求項5に記載の投写光学系。 - 前記第1のアナモフィックレンズ群は、前記光変調素子の縦方向の断面において、前記被投写面側から順に、正のパワーを持つ第1のアナモフィックレンズと、負のパワーを持つ第2のアナモフィックレンズとを備え、
前記第2のアナモフィックレンズ群は、前記光変調素子の横方向の断面において、前記被投写面側から順に、負のパワーを持つ第3のアナモフィックレンズと、正のパワーを持つ第4のアナモフィックレンズとを備える、請求項6に記載の投写光学系。 - 前記2つの自由曲面レンズは、前記光変調素子の縦方向の断面において、前記被投写レンズ側から順に、正のパワーを持つ第1の自由曲面レンズと、負のパワーを持つ第2の自由曲面レンズとで構成されている、請求項8に記載の投写光学系。
- 前記被投写面側から順に、拡大用の第1群と、前記光変調素子の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つとともに光路上に進退可能な前記調整光学要素群である第2群と、正のパワーを持つ第3群とからなる、請求項1から12までのいずれか一項に記載の投写光学系。
- 前記被投写面側から順に、拡大用の第1群と、前記光変調素子の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つとともに光路上に進退可能な前記調整光学要素群である第2群とからなる、請求項1から13までのいずれか一項に記載の投写光学系。
- 前記光変調素子側レンズ群の前記光変調素子側に、光合成用のプリズムが配置されている、請求項1から14までのいずれか一項に記載の投写光学系。
- 請求項1から15までのいずれか一項に記載の投写光学系と、
前記光変調素子とを備える、
プロジェクター。
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