JP2013015653A - 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)
であり、
FFPy<FFPxのとき、FFPy<FFPL<FFPx (1)'
である。
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。
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。
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)
また、FFPy<FFPxであるとき、距離pは、下記条件(2)'の範囲内で設定される。
FFPy<p<FFPx (2)'
ここで、図7(A)及び7(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7(A)及び7(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、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。
FFPL≒(FFPy+FFPx)/2 (4)
となるように、回転対称レンズ群90において各光学要素群91,92のパワーが、調整光学要素群40を構成する第1及び第2の光学要素群41,42が縦方向に持つパワーと縦方向に持つパワーとの間のパワーを持つように調整されている。具体的には、図7(C)に示す回転対称レンズ群90を構成する第1及び第2の光学要素群91,92が持つ正及び負のパワーを、図7(A)に示す調整光学要素群40を構成する第1及び第2の光学要素群41,42が持つ正及び負のパワーの半分程度とする。これにより、回転対称レンズ群90を、図7(A)に示す調整光学要素群40のパワーがある状態と図7(B)に示す調整光学要素群40のパワーがない状態との中間的な状態とすることができ、上式(4)のように、焦点FPLが焦点FPxと焦点FPyとの略中間に位置するものにできる。この場合、距離FFPLは、FFPy<FFPxであるとき、上記条件(1)の範囲内で設定されることになる。また、FFPy<FFPxであるとき、距離FFPLは、上記条件(1)'の範囲内で設定されることになる。以上の場合、距離FFPLは、距離pと大きくは異ならない。すなわち、焦点FPLの位置と絞り70の位置とは、ある程度近い範囲内にできる。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ため、上記条件(2)や(3)の範囲内で設定することで第1動作状態において比較的高いテレセントリック性が保たれている場合、第2動作状態においても、比較的高いテレセントリック性を保たせることができる。また、距離FFPLと距離pとを略等しくなるように設定することで、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、テレセントリック性を実現するのに適したものにできる。
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。
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動作状態の横方向と縦方向との双方におけるテレセントリック性を高くすることができるとともに、第2動作状態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。
FFPx<p≦(FFPy+FFPx)/2 (3)
とする場合について考察している。一方、距離FFPLについて
FFPL≒(FFPy+FFPx)/2 (4)
とする場合について考察している。例えば、これらを組み合わせた場合、距離pが(FFPy+FFPx)/2以下であるのに対して、距離FFPLが(FFPy+FFPx)/2に略等しいことになることから、距離pよりも距離FFPLのほうが大きくなることがほとんどであると考えられる。しかし、例えば回転対称レンズ群90のパワーを適宜調整すること等により、距離pと距離FFPLとの値を近づけて、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より低減することもできる。ただし、実際にはレンズの収差等を考慮する必要があり、その上で可能な限りにおいてpの値をFFPLに近づけることになる。
Claims (13)
- 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と、1枚以上の回転対称レンズからなり前記光変調素子の縦方向と横方向とで同一のパワーを持つとともに光路上に進退可能な回転対称レンズ群と、を含む光変調素子側レンズ群とを有し、
前記光変調素子側レンズ群において、前記調整光学要素群と前記回転対称レンズ群とは、いずれか一方が光路上に配置されている時に、他方が光路上から退避されることにより、前記調整光学要素群が光路上にある状態と前記回転対称レンズ群が光路上にある状態とに切替可能であり、
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、
前記回転対称レンズ群が光路上にある状態の前記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、
FFPx<FFPyのとき、FFPx<FFPL<FFPyであり、
FFPy<FFPxのとき、FFPy<FFPL<FFPxである、
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。 - 前記絞りと前記物体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物体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及び3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、光路上に択一的に配置される前記調整光学要素群と前記回転対称レンズ群とを含む第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4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、光路上に択一的に配置される前記調整光学要素群と前記回転対称レンズ群とを含む第2群とからなる、請求項1から4まで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の光学要素群と、負のパワーを持つ第2の光学要素群とで構成されている、請求項1から6までのいずれか一項に記載の投写光学系。
- 前記回転対称レンズ群は、前記調整光学要素群の各光学要素群に対応して、前記被投写面側から順に、正のパワーを持つ第1の光学要素群と、負のパワーを持つ第2の光学要素群とで構成されている、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1の光学要素群と、正のパワーを持つ第2の光学要素群とで構成されている、請求項1から6までのいずれか一項に記載の投写光学系。
- 前記回転対称レンズ群は、前記調整光学要素群の各光学要素群に対応して、前記被投写面側から順に、負のパワーを持つ第1の光学要素群と、正のパワーを持つ第2の光学要素群とで構成されている、請求項9に記載の投写光学系。
- 前記回転対称レンズ群は、前記調整光学要素群が前記光変調素子の縦方向の断面において持つパワーと横方向の断面において持つパワーとの間のパワーを持つ、請求項7から10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11までのいずれか一項に記載の投写光学系。
- 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と、
前記光変調素子とを備える、
プロジェクター。
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