JP2013015652A5

JP2013015652A5 -

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Publication number: JP2013015652A5
Application number: JP2011147999A
Authority: JP
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2031-07-04

Description

本発明の具体的な側面によれば、上記投写光学系において、調整光学要素群が、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。この場合、回転対称レンズ群が縦断面及び横断面の双方について同様のパワーを有するので、回転対称レンズ群が横断面及び縦断面について等しく焦点位置を移動させるように作用し、第１動作状態における横断面及び縦断面についての両焦点の位置を調整して、上記条件式（１）、（１）'を満たすものとすることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、調整光学要素群が、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、第１の光学要素群より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、回転対称レンズ群を備え、回転対称レンズ群が、負のパワーを持つ第１の回転対称レンズと、第１の回転対称レンズより光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第２の回転対称レンズで構成されている。この場合、被投写面上に投写される画像を縦方向に圧縮又は短縮し、横方向を伸張又は拡大することができる。

以上の条件（２）、（２）'は、画角の方向も考慮して第１動作状態での投写光学系２０のテレセントリック性を良好に保つための絞り７０の配置範囲を規定しているとみることもできる。条件（２）、（２）'の範囲内で絞り７０を配置する状態となっている場合、テレセントリック性を高めて光の利用効率を確保することができるので、プロジェクター２の性能を高めることができる。たとえば、投写レンズ全体でのＸ方向の焦点距離よりも、Ｙ方向の焦点距離のほうが長い場合、一般にＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙとなり、光変調素子側レンズ群２０ｂの液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）側の最端面２０ｒまでにかけての光束のうち最大画角に対応する光束が光軸ＯＡに対して平行でなく傾きを有することになる。具体的には、縦断面の周辺画像に対応する主光線ＰＬ１はスクリーンＳＣに向けて内向きに傾き、横断面の周辺画像に対応する主光線ＰＬ２はスクリーンＳＣに向けて外向きに傾く。結果的に、投写光学系２０は、厳密な意味では縦横のいずれにもテレセントリックでなくなるが、縦方向と横方向とに関してバランスよくテレセントリック性を高めたものとなっている。なお、条件（２）の上限を超えてスクリーンＳＣ側に絞り７０を配置すると、横断面及び縦断面の周辺画像に対応する主光線はいずれもスクリーンＳＣに向かって光軸ＯＡから離れる外向きに傾き、投写光学系２０のテレセン性が大きく崩れることになる。逆に、条件（２）の下限を超えてスクリーンＳＣ側に絞り７０を配置すると、横断面及び縦断面の周辺画像に対応する主光線はいずれもスクリーンＳＣに向かって光軸ＯＡに近づく内向きに傾き、投写光学系２０のテレセン性が大きく崩れることになる。

また、本実施形態の投写光学系２０の場合、図５（Ｂ）に示すように第２動作状態において、第１群３０と第３群６０とを光路上に固定的に設置して第２群４０を光路上に進退させている。この点が従来のリア配置型のリレー系（特開２００４−０２７４９６号公報参照）を投写系に流用する場合と大きく異なる。すなわち、従来のリア配置型のリレー系では、リア配置型のリレー系を取り外した場合は、おおよそリア配置型のリレー系分だけ、投写光学系が撮像素子に近づくことになる。一方、本実施形態の投写光学系２０の場合は、第２群４０を取り外して光路外に退避させても、第１群３０や第３群６０の位置をほとんど変化させる必要がない。つまり、第２群４０を光路上に進退させる縦横の倍率切換時に第１群３０や第３群６０を大きく動かす必要がなく、メカ機構の負担を小さくすることができる。なお、従来のリア配置型のリレー系を投写系に流用する場合、リア配置型のリレー系の一部である第２群４０を光路上に進退させることで縦横の倍率変換を行なえるが、縦横の倍率変換用の２群を光路上に進退させても本体光学系の大きな移動がないようにしている。そして、従来のリア配置型のリレー系は、単独で使用可能な本体光学系に代えて本体光学系のマウントに固定される。このため、従来のリア配置型のリレー系の場合、その光学的な負担が大きくなり、光軸方向に長くなって構成レンズ数が増加するという問題があるが、本実施形態の投写光学系２０によれば、第２群４０をリレーレンズのように機能させる必要がなく、全長を短くし構成レンズ数を少なくすることが可能になる。また、本実施形態の投写光学系２０の場合、従来のリア配置型のリレー系とは異なり、第１群３０及び第３群６０から独立して第２群４０の一部ではなく全体をそれぞれ進退させるので、第２群４０の進退又は着脱の際、第１群３０及び第３群６０への偏芯等の影響を少なくでき、さらに機構的にも比較的独立した配置が可能になり、投写光学系２０の組立の際に、第２群４０をユニットとして別体の第１群３０及び第３群６０間への組付精度を考慮すればよく、組立性向上が望める。

Claims

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、前記被投写面側から順に、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。