JP5920002B2 - フロントコンバーター、複合投写レンズ及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、画像表示素子の画像を拡大投影するプロジェクターに設けられる投写レンズに着脱可能なフロントコンバーター、当該フロントコンバーターを備える複合投写レンズ、及び当該複合投写レンズを備えるプロジェクターに関する。

プロジェクター等の投写型表示装置の前方側に配置されるレンズとして、歪曲収差を補正するアタッチメントレンズが知られている（特許文献１）。また、アタッチメントレンズのように着脱可能なものではないが、プロジェクター等の投写レンズの前方側のレンズである前玉を、非円形・異形かつ樹脂製とするものが知られている（特許文献２〜４参照）。

しかしながら、近年の超短焦点化に伴い、プロジェクター等に用いられる投写レンズにおいて、前方側のレンズが大型化しており、さらにその前方に取付け可能とするアタッチメントレンズの大型化や重量増大は、著しいものとなっている。

このため、特許文献１において、短焦点化が進むと、前方側に用いるアタッチメントレンズが大きくなり、投写レンズを大きくする必要が生じデザイン性にすぐれないものとなったり、前方側のレンズの重みによって投写レンズが傾いて性能が低下したりする場合がある。

また、特許文献２〜４では、投写レンズにおいて例えば光学的に有効でない範囲の部分を切除する等した非円形・異形のレンズを用いることで、小型化軽量化を図ることができているが、投写レンズに別途取付け可能なフロントコンバーターを異形のレンズとする場合、必要な投写光の範囲に対して、当該異形のレンズにおいて有効な範囲が必ずしも合致しない場合がある。例えば、前玉自体が回転するヘリコイド式であるような場合には、回転に伴って当該異形のレンズの姿勢が変化してしまうことで、有効な範囲外を投写光の一部が通過する状態となり、これに起因してケラレ光や迷光が発生し、十分な性能を得られない可能性がある。

特開２００８−３０４８５８号公報 特開２０１１−１０７４５９号公報 特開２０１１−８５９２２号公報 特開２００８−８９９２７号公報

本発明は、プロジェクター等の投写装置の短焦点化に対応して、画像形成の性能を維持しつつ、大型化や重量の増大を抑制することのできるフロントコンバーター及び当該フロントコンバーターを適用可能なプロジェクターを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るフロントコンバーターは、（ａ）基本投写レンズの拡大側に着脱可能に配置されることにより基本投写レンズの焦点距離を変更するフロントコンバーターであって、（ｂ）基本投写レンズの光軸に対して非軸対称な輪郭形状を有する非軸対称レンズを少なくとも一部に含むコンバーターレンズ部と、（ｃ）コンバーターレンズ部を、基本投写レンズに対して光軸の回りに回転可能に取り付ける取付部材と、を備える。

本発明に係るフロントコンバーターは、フロントコンバーターのない場合に通常状態での画像投写を可能とする基本投写レンズに対して着脱可能であり、当該フロントコンバーターが取り付けられた状態において、コンバーターレンズ部が基本投写レンズに対して回転可能であるため、非軸対称な輪郭形状を有する非軸対称レンズを含むものであっても、非軸対称レンズのうち光学的に有効な領域を、必要な範囲に対応させる位置調整が可能となる。従って、プロジェクター等の投写装置に装着させることで投写装置の短焦点化に簡易に対応させることが可能となり、かつ、画像形成の性能を維持しつつ、大型化や重量の増大を抑制することができる。

本発明の具体的な側面によれば、コンバーターレンズ部の非軸対称レンズが、基本投写レンズと光軸を共通にする共軸光学系であり、当該光軸について回転対称な回転体の表面から一部を切り出した面に対応するレンズ面を有する回転対称光学系である。この場合、コンバーターレンズ部を装着することによって短焦点で広画角な投写レンズを構成することが可能となり、特に、この際、光軸が共通にする共軸であることで、当該光軸を中心に回転対称な回転体の表面の一部をレンズ面とするコンバーターレンズを回転させることで、フロントコンバーターのレンズ機能を回転対称な回転体のレンズによるものと一致させた状態を維持しつつ、位置調整ができる。

本発明の別の側面によれば、コンバーターレンズ部が、樹脂製のレンズを含んでいる。この場合、コンバーターレンズ部の軽量化を図ることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、取付部材が、基本投写レンズに対する取付位置を決定する取付位置決定機構と、取付位置決定機構により決定された位置にある状態でコンバーターレンズ部を光軸の回りに回転させてコンバーターレンズ部の姿勢の調整を行う回転調整機構とを有する。この場合、取付位置決定機構によるフロントコンバーターの取付けにおいてコンバーターレンズ部が当初適切でない位置にあっても、回転調整機構によってコンバーターレンズ部を回転させて姿勢の調整を行うことで適切な位置に合わせることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、コンバーターレンズ部が、非軸対称レンズを含むレンズ群を一体化するコンバーター鏡筒部を有し、取付部材の回転調整機構が、コンバーター鏡筒部の周に沿って設けられている。この場合、コンバーターレンズ部の光学的な主要部であるレンズ群を保持したコンバーター鏡筒部を、回転調整機構によって回転させることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、コンバーターレンズ部の前面に着脱され当該前面を覆うとともに、コンバーターレンズ部とともに回転し、かつ、少なくとも一部に光を透過させる透明部を有するキャップ部材をさらに備える。この場合、例えばプロジェクターに組み付けた際に、キャップ部材の透明部を透過した光によって投影される投影像に基づいてコンバーターレンズ部の姿勢を調整することができる。なお、透明部には、例えば光透過性の平板のほか、何も設置せず、開口を設けたものも含まれる。

本発明のさらに別の側面によれば、取付部材が、基本投写レンズのうちフォーカス動作又はズーム動作において光軸の回りに回転する回転光学系部分にコンバーターレンズ部を取り付ける。この場合、基本投写レンズのフォーカス動作又はズーム動作に伴う回転光学系部分の回転によるコンバーターレンズ部の姿勢の傾きを、当該フォーカス動作又はズーム動作後に調整することができる。

上記課題を解決するため、本発明に係る複合投写レンズは、（ａ）上記いずれかに記載のフロントコンバーターと、（ｂ）拡大側においてフロントコンバーターを着脱可能とする基本投写レンズとを備える。この場合、上記フロントコンバーターを用いることで、投写装置の短焦点化に対応して、画像形成の性能を維持しつつ、大型化や重量の増大を抑制することができる。

上記課題を解決するため、本発明に係る第１のプロジェクターは、（ａ）上記複合投写レンズと、（ｂ）複合投写レンズによって投影される画像を形成する光変調素子とを備える。この場合、上記フロントコンバーターを備える複合投写レンズを用いることで、短焦点化に対応して、画像形成の性能を維持しつつ、大型化や重量の増大を抑制することができる。

上記課題を解決するため、本発明に係る第２のプロジェクターは、（ａ）光を射出する光源と、（ｂ）光源からの光で照明される光変調素子と、（ｃ）光変調素子を駆動し、光変調素子に画像を形成させる回路装置と、（ｄ）コンバーターレンズ部の前面に着脱され当該前面を覆うとともに、コンバーターレンズ部とともに回転し、かつ、少なくとも一部に光を透過させる透明部を有するキャップ部材を備えるフロントコンバーターと、（ｅ）拡大側においてフロントコンバーターを着脱可能とする基本投写レンズとを備え、（ｆ）回路装置が、フロントコンバーターに付随するキャップ部材の透明部を通過して投影されコンバーターレンズ部の状態を示す指標像を、光変調素子に形成させる。この場合、投影される指標像に基づいてコンバーターレンズ部の姿勢を調整することができる。

第１実施形態の複合投写レンズを組み込んだプロジェクターの概略構成を示す図である。 複合投写レンズの光学系を説明する側断面図である。 （Ａ）は、フロントコンバーターの正面図であり、（Ｂ）は、フロントコンバーターとその周辺部の側断面図であり、（Ｃ）は、コンバーターレンズ部の調整動作を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、フロントコンバーターの基本投写レンズへの取付けを説明するための図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、第２実施形態のフロントコンバーターを説明するための図であり、（Ｅ）は、指標像を模式的に示す図である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態に係るフロントコンバーターを組み込んだプロジェクターを詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るフロントコンバーターを備える複合投写レンズを組み込んだプロジェクター１００は、画像光を投写する光学系部分５０と、光学系部分５０の動作を制御する回路装置８０と、キー入力によるユーザーからの各種指令を受け付ける操作部９０とを備える。

光学系部分５０において、光源１０は、例えば超高圧水銀ランプであって、Ｒ光、Ｇ光、及びＢ光を含む光を射出する。光源１０は、超高圧水銀ランプ以外の放電光源であってもよいし、ＬＥＤやレーザーのような固体光源であってもよい。第１インテグレーターレンズ１１及び第２インテグレーターレンズ１２は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第１インテグレーターレンズ１１は、光源１０からの光束を複数に分割する。第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子は、光源１０からの光束を第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子近傍にて集光させる。第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子は、重畳レンズ１４と協働して、第１インテグレーターレンズ１１のレンズ素子の像を液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂに形成する。このような構成により、光源１０からの光が液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域全体を略均一な明るさで照明する。

偏光変換素子１３は、第２インテグレーターレンズ１２からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ１４は、第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子の像を、第２インテグレーターレンズ１２を介して液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域上で重畳させる。

第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射したＲ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１５で反射されたＲ光は、反射ミラー１６及びフィールドレンズ１７Ｒを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｒ色の画像を形成する。

第２ダイクロイックミラー１１５は、第１ダイクロイックミラー１５からのＧ光を反射させ、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー１１５で反射されたＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｇへ入射する。液晶パネル１８Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｇ色の画像を形成する。第２ダイクロイックミラー１１５を透過したＢ光は、リレーレンズ２２，２４、反射ミラー２３，２５、及びフィールドレンズ１７Ｂを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｂへ入射する。液晶パネル１８Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｂ色の画像を形成する。

クロスダイクロイックプリズム１９は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調された光を合成して、複合投写レンズ４０へ進行させる。

複合投写レンズ４０は、各液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂによって変調されクロスダイクロイックプリズム１９で合成された画像光を不図示のスクリーン上に拡大投写する投写レンズであり、基本投写レンズ４１と、基本投写レンズ４１の前方に着脱可能に取り付けられるフロントコンバーター４２とを備える。複合投写レンズ４０のうち、基本投写レンズ４１は、単体で投写画像を形成可能である。複合投写レンズ４０は、フロントコンバーター４２を取り付けることなく基本投写レンズ４１のみでの投写において、クロスダイクロイックプリズム１９で合成された画像光を通常の画角で投写し、基本投写レンズ４１の前方にフロントコンバーター４２を取り付けた投写において、基本投写レンズ４１を経た画像光を短焦点で広画角な状態で投写する。

回路装置８０は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部８１と、画像処理部８１の出力に基づいて光学系部分５０に設けた液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを駆動する表示駆動部８２と、複合投写レンズ４０に設けた駆動機構（不図示）を動作させて複合投写レンズ４０の状態を調整するレンズ駆動部８３と、これらの回路部分８１，８２，８３等の動作を統括的に制御する主制御部８８とを備える。

画像処理部８１は、入力された外部画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。画像処理部８１は、画像信号に対してキーストーン補正等の各種画像処理を行うこともでき、文字、図形等を含む制御・管理情報を表示するための内部画像信号を形成することもできる。

表示駆動部８２は、画像処理部８１から出力された画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを動作させることができ、当該画像信号に対応した画像又はこれに画像処理を施したものに対応する画像を液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂに形成させることができる。

レンズ駆動部８３は、主制御部８８の制御下で動作し、複合投写レンズ４０を構成する一部の光学要素を光軸ＡＸに沿って適宜移動させることにより、複合投写レンズ４０によるスクリーン上への画像の投写倍率を変化させることができる。なお、レンズ駆動部８３は、複合投写レンズ４０全体を光軸ＡＸに垂直な上下方向に移動させるシフト量の調整により、スクリーン上に投写される画像の縦位置を変化させることができるものとしてもよい。

操作部９０は、例えばキー操作ボタンやリモートコントローラー等で構成され、キー入力によるユーザーからの各種指令を受け付けるととともに、受け付けた指令に関する情報を回路装置８０の主制御部８８に送信する。

以下、図２を参照して、複合投写レンズ４０の具体的な構造について説明する。なお、本実施形態のプロジェクター１００（図１参照）は、例えば据え置きタイプであり、上方向すなわち＋Ｙ方向に向けて投写がなされるように設計がなされているものとする。つまり、図２に示すように、複合投写レンズ４０の光軸ＡＸは、液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂの中心軸に対して上方にシフトしており、斜め上方向に投写を行うものである。

複合投写レンズ４０は、上述のように、基本投写レンズ４１とフロントコンバーター４２とで構成される。このうち、基本投写レンズ４１は、拡大側（スクリーン側）から順に、前玉である第１群Ｇ１と、ズームレンズ群である第２群Ｇ２と、固定群である第３群Ｇ３と、第３鏡筒部ＬＢ３と、第４鏡筒部ＬＢ４とを備える。ここで、第２群Ｇ２は、移動させることで変倍を行う移動レンズ群である。また、第１群Ｇ１は、最も拡大側に配置される先頭レンズ群であり、第３群Ｇ３は、最も縮小側に配置され最終レンズ群である。図示のように、第１群Ｇ１は、例えば４枚のレンズＬ１〜Ｌ４を有し、第２群Ｇ２は、例えば８枚のレンズＬ５〜Ｌ１２を有し、第３群Ｇ３は、例えば４枚のレンズＬ１３〜Ｌ１６を有する。各レンズＬ１〜Ｌ１６は、いずれも光軸ＡＸに対して軸対称な輪郭形状を有する軸対称レンズである。基本投写レンズ４１は、例えば第２群Ｇ２の一部、あるいは複数レンズを移動させることでズーム動作を可能とし、また、例えば第１群Ｇ１の一部を移動させることでフォーカス動作を可能としている。なお、例えばズーム動作において第２群Ｇ２のみならず第１群Ｇ１も移動するものとしてもよい。

基本投写レンズ４１は、第１群Ｇ１のうち、最も拡大側に位置しフォーカス動作時に回転して光軸方向に沿って移動する２枚のレンズＬ１，Ｌ２を第３鏡筒部ＬＢ３内部で固定した拡大側レンズ部４１ａと、基本投写レンズ４１を構成するその他のレンズを第４鏡筒部ＬＢ４の内部で固定した縮小側レンズ部ｂとに部別される。第３鏡筒部ＬＢ３が第４鏡筒部ＬＢ４に対して回転可能に取り付けられており、第３鏡筒部ＬＢ３の回転動作に伴ってレンズＬ１，Ｌ２が移動することでフォーカス動作がなされるヘリコイド式となっているものとする。つまり、レンズＬ１，Ｌ２は、フォーカス動作又はズーム動作において光軸ＡＸの回りに回転する回転光学系部分である。なお、第３鏡筒部ＬＢ３は、拡大側に端部ＴＰを有しており、後述するフロントコンバーター４２の取付部材４２ｂを構成する第２鏡筒部ＬＢ２に取り付けられるものとなっている。

複合投写レンズ４０のうち、フロントコンバーター４２は、基本投写レンズ４１のうち拡大側すなわち前玉である第１群Ｇ１側に着脱可能に取り付けられて、投影される画像を広角にする変換を行うコンバーターであり、２枚のコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２で構成されるコンバーターレンズ部４２ａを有する。

ここで、各コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２は、短焦点で広画角な投写を可能にするコンバーターレンズ部４２ａの光学的な主要部であり、基本投写レンズ４１と光軸ＡＸを共通にする共軸光学系であるが、基本投写レンズ４１を構成するレンズ群と異なり、基本投写レンズ４１の光軸ＡＸに対して非軸対称な輪郭形状を有する非軸対称レンズである。より具体的には、非軸対称レンズであるコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２は、光軸ＡＸについて回転対称な回転体の表面から−Ｙ側の一部を切り出した面に対応するレンズ面を有する回転対称光学系である（図３（Ａ）参照）。また、コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２は、樹脂製のレンズであり、複合投写レンズ４０の先端側が重くなることを抑制できる。なお、レンズの材料としては、アクリルのほか、シクロオレフィンポリマー系の材料を用いることが望ましい。なお、その他のレンズ材料としてガラスを用いても良い。コンバーターレンズＬＬ１及びＬＬ２の材料がすべて同一でもよいし、レンズごとに材料が異なっていてもよい。

光軸ＡＸを中心とした場合、基本投写レンズ４１を構成する例えば第１群Ｇ１及び第２群Ｇ２等を構成するレンズは、光軸ＡＸを中心にレンズ面の比較的広い範囲を光束が通過する。このため、これらのレンズは、光軸ＡＸに対して軸対称な輪郭形状を有するレンズ群で構成されている。これに対して、コンバーターレンズ部４２ａにおいて光が通る範囲は光軸ＡＸに対して比較的限られた部分に偏っている。例えば、プロジェクター１００（図１参照）が据え置きタイプで上方に向けて投写されるようなものである場合には、光束が光軸ＡＸより＋Ｙ側にシフトした側の偏った範囲を通過するため、−Ｙ側の領域については、光軸ＡＸ周辺の一部のみを通過するに過ぎない。従って、−Ｙ側の領域のうち光束が通過することのない部分については、予めカットした形状とすることで、特に大型化しやすいフロントコンバーター４２の小型化、軽量化を図ることができる。

以下、図３（Ａ）等を参照して、フロントコンバーター４２の構造についてより具体的に説明する。図３（Ａ）、３（Ｂ）及び３（Ｃ）に示すように、フロントコンバーター４２は、短焦点化した広画角の投写のための変換を行う本体部であるコンバーターレンズ部４２ａと、フロントコンバーター４２を基本投写レンズ４１に対して光軸ＡＸの回りに回転可能に取り付けるための姿勢調整用の取付部材４２ｂとを有する。

図３（Ｂ）あるいは図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、フロントコンバーター４２のうち、コンバーターレンズ部４２ａは、２枚のコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２と、第１鏡筒部ＬＢ１とを有する。第１鏡筒部ＬＢ１は、光学的な主要部であるコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２を内部に固定するコンバーター鏡筒部である。言い換えると、コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２は、コンバーター鏡筒部である第１鏡筒部ＬＢ１で固定・保持されることにより、コンバーターレンズ部４２ａにおいて一体化したレンズ群となっている。なお、コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２は、接着や板バネ等によって固定されている。

コンバーターレンズ部４２ａにおいて、第１鏡筒部ＬＢ１は、円筒状の周に沿って輪帯状に設けられる突起部４３ａを有し、突起部４３ａが取付部材４２ｂに対して回転可能な状態で嵌め込まれている。

一方、フロントコンバーター４２のうち、取付部材４２ｂは、フロントコンバーター４２を基本投写レンズ４１の拡大側の端部ＴＰに取り付けるためのネジ構造部４３ｃと、コンバーターレンズ部４２ａの第１鏡筒部ＬＢ１の突起部４３ａと嵌合する嵌合部４３ｂとを有する第２鏡筒部ＬＢ２を備える。嵌合部４３ｂは、輪帯状の突起部４３ａの周に沿って設けられた窪み形状を有することで、突起部４３ａをはめ込み可能としている。コンバーターレンズ部４２ａは、突起部４３ａを嵌合部４３ｂにおいて嵌合させていることにより、図３（Ｃ）に示すように、コンバーターレンズ部４２ａを光軸ＡＸの回りに回転可能な状態にしている。言い換えると、取付部材４２ｂの嵌合部４３ｂは、取付部材４２ｂを基本投写レンズ４１に固定した後であっても、取付部材４２ｂに対してコンバーターレンズ部４２ａを光軸ＡＸの回りに回転させて姿勢の調整を可能にする回転調整機構として機能する。

次に、フロントコンバーター４２の第２鏡筒部ＬＢ２と基本投写レンズ４１の第３鏡筒部ＬＢ３との取付けについてより具体的に説明する。まず、図４（Ａ）において一部拡大して示すように、フロントコンバーター４２の第２鏡筒部ＬＢ２すなわち取付部材４２ｂは、基本投写レンズ４１のうち拡大側レンズ部４１ａの第３鏡筒部ＬＢ３に対する取付位置を決定するための取付位置決定機構として、基本投写レンズ４１側の端部ＴＲに、ネジ構造部４３ｃを有する。ネジ構造部４３ｃは、取付部材４２ｂのうち基本投写レンズ４１側の内面において周に沿って設けられたネジ切り構造である。一方、図４（Ｂ）において一部拡大して示すように、ネジ構造部４３ｃに対応して、第３鏡筒部ＬＢ３の拡大側の端部ＴＰの外面には、ネジ切りが周に沿って設けられている。ネジ構造部４３ｃを有することで、フロントコンバーター４２は、基本投写レンズ４１の拡大側から光軸ＡＸの回りにねじ込み回転させて基本投写レンズ４１に対して正確な取付位置に組み付けて固定させることができる。

ここで、フロントコンバーター４２に用いるコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２を上記のような異形のレンズとする場合、例えば、基本投写レンズ４１のうちフロントコンバーター４２を取り付ける側である第１群Ｇ１のレンズＬ１，Ｌ２が上記のように回転するヘリコイド式であると、フォーカスのための回転に伴ってコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２の姿勢も変化することになり、もし、基本投写レンズ４１に固定した後に、コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２の姿勢を調整できないものであるとしてしまうと、投写光として必要な範囲とコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２の有効な範囲とにずれが生じ、投写光となるべき成分の一部がコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２の有効な範囲外を通過し、ケラレ光や迷光となってしまう可能性がある。

これに対して、本実施形態では、上記のようにフロントコンバーター４２が取付部材４２ｂを有することで、フロントコンバーター４２をネジ構造部４３ｃによって基本投写レンズ４１に取り付けた後であっても、コンバーターレンズ部４２ａを、基本投写レンズ４１に対して光軸ＡＸの回りに回転可能なものとしている。これにより、コンバーターレンズ部４２ａを構成するコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２のうち光学的に有効な領域を、投射光を通過させるのに必要な範囲に対応させる位置調整を可能にし、投写装置の短焦点化に対応して、画像形成の性能を維持しつつ、大型化や重量の増大を抑制することができるものとしている。

以下、図４（Ａ）等を参照して、フロントコンバーター４２の基本投写レンズ４１への取付け及び位置調整について説明する。既述のように、図４（Ｂ）に示すように、フロントコンバーター４２の取付部材４２ｂのネジ構造部４３ｃを基本投写レンズ４１の端部ＴＰにねじ込んで組み付けることによって、フロントコンバーター４２は、基本投写レンズ４１に対して正確な位置に取り付けられる。ここで、フロントコンバーター４２が取付部材４２ｂのネジ構造部４３ｃによって基本投写レンズ４１に取り付けた後であっても、コンバーターレンズ部４２ａは、突起部４３ａと取付部材４２ｂの嵌合部４３ｂとの嵌合により、取付部材４２ｂに対して回転可能な状態が維持されている。つまり、取付部材４２ｂが基本投写レンズ４１に対して組付け固定された後であっても、コンバーターレンズ部４２ａは、光軸ＡＸの回りについて回転による姿勢の調整が可能である。これにより、基本投写レンズ４１にフロントコンバーター４２を組み付けた直後の状態において、例えば図３（Ｃ）において破線あるいは一点鎖線で示すように、コンバーターレンズ部４２ａの姿勢すなわちコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２の姿勢が傾いていても、回転調整機構である嵌合部４３ｂによってコンバーターレンズ部４２ａを回転させることによって、コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２の光学的に有効な範囲内に投写光である画像光の通過領域が含まれるようにできる。

第１実施形態のフロントコンバーター４２を配備可能なプロジェクター１００によれば、フロントコンバーター４２のない場合に通常状態での画像投写を可能とする基本投写レンズ４１に対して着脱可能であり、フロントコンバーター４２が取り付けられた状態において、コンバーターレンズ部４２ａが基本投写レンズ４１に対して回転可能であるため、非軸対称な輪郭形状を有する非軸対称レンズであるコンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２を含むものであっても、コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２のうち光学的に有効な範囲を、投写光である画像光を通過させるために必要な範囲に対応させる位置調整が可能となる。従って、プロジェクター１００の短焦点化に対応して、画像形成の性能を維持しつつ、大型化や重量の増大を抑制することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態のプロジェクターについて説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態のプロジェクターの変形例であり、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。

図５（Ａ）は、本実施形態のプロジェクターのうち、フロントコンバーター４２を装着した状態の複合投写レンズ４０の正面図であり、図３（Ａ）に対応する図である。図５（Ｂ）は、フロントコンバーター４２の前方をカバーするキャップ部材ＣＢを示す図であり、図５（Ｃ）は、キャップ部材ＣＢをフロントコンバーター４２に装着した状態を示している。

図５（Ｂ）及び５（Ｃ）に示すように、キャップ部材ＣＢは、コンバーターレンズ部４２ａを構成するコンバーターレンズＬＬ１の形状に合わせた形状を有しており、中央部分に設けられた光を透過させる透明部ＴＢを除き、光を遮蔽する材料で形成され、コンバーターレンズ部４２ａの前面に着脱され当該前面を覆っている。また、図５（Ｄ）に示すように、キャップ部材ＣＢを装着した状態のフロントコンバーター４２において、キャップ部材ＣＢは、コンバーターレンズ部４２ａとともに回転可能となっている。

キャップ部材ＣＢの中央部分に設けられた横長の矩形形状を有する透明部ＴＢは、例えばアクリルのほか、シクロオレフィンポリマー系の材料で形成され、キャップ部材ＣＢを装着した状態において、コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２のうち光軸ＡＸに対応して装着時に光軸ＡＸ及びその近傍である中心領域を通る光を透過させる。この場合、例えばキャップ部材ＣＢを装着した状態で光変調素子である液晶パネル１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ（図１参照）側からサンプル光を射出させれば、このうち透明部ＴＢを通過した成分によって、図５（Ｅ）に模式的に示すような透明部ＴＢの形状に応じた指標像ＳＩを被照射対象であるスクリーンＳＣ上に投影することができる。この場合、指標像ＳＩは、コンバーターレンズ部４２ａの傾き度合に応じたもの、すなわちコンバーターレンズ部４２ａの姿勢の状態を示す像となるので、プロジェクターのユーザーは、この指標像ＳＩを見ながらフロントコンバーター４２の姿勢を簡易かつ確実に調整することができる。

なお、上記のようなサンプル光による指標像ＳＩの形成については、例えば図１の操作部９０においてユーザーの指令の１つとして指標像ＳＩの形成用の投影を行うモードを設定しておくことで実現できる。つまり、回路装置８０が、操作部９０から送信された指標像ＳＩの形成させる旨の信号に基づいて、主制御部８８等を介して液晶パネル１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ等を動作させ、指標像ＳＩを形成する。

また、上記のような液晶パネル１８Ｒ等による指標像ＳＩの形成に際して、指標像ＳＩを、透明部ＴＢが所望の位置に配置された状態での透明部ＴＢの形状及び位置に対応させたものとすることができる。この場合、コンバーターレンズ部４２ａが所望の位置からずれている場合は、指標像ＳＩの一部が欠けた状態、すなわちキャップ部材ＣＢにより指標像ＳＩの一部が遮光され残りの部分が透明部ＴＢを透過してスクリーンＳＣ上に投影される。ユーザーは、指標像ＳＩの形状に完全にスクリーンＳＣ上に投影されるようにコンバーターレンズ部４２ａの姿勢を回転させる。

なお、透明部ＴＢの部分は何も設置されていなくても良い。しかし、透明部ＴＢを透明部材で覆った場合は、キャップ部材ＣＢをフロントコンバーター４２の防塵キャップとして利用できる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

例えば、上記実施形態等では、フロントコンバーター４２を短焦点で広画角にするためのものとしているが、フロントコンバーター４２をアスペクト比の変換用のコンバーターとすることもできる。つまり、コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２を例えば水平方向と垂直方向とについて互いにパワーの異なるアナモフィック光学系とすることで、フロントコンバーター４２の有無によって投写される画像のアスペクト比を変換するものとしてもよい。

また、コンバーターレンズＬＬ１，ＬＬ２の輪郭は、半円状に限らず、長方形等の様々な形状とすることができる。

また、上記実施形態では、フロントコンバーター４２を基本投写レンズ４１の回転光学系部分を含む拡大側レンズ部材４１ａの第３鏡筒部ＬＢ３に固定していたが、フロントコンバーター４２を回転しない縮小側レンズ部４１ｂの第４鏡筒部ＬＢ４に固定する構成とすることができる。しかし、画像の焦点を合わせる観点では、回転光学系を含む拡大側レンズ部材４１ａに固定する方が望ましい。

また、上記実施形態のプロジェクター１００では、照明系を、光源１０、インテグレーターレンズ１１，１２、偏光変換素子１３、ダイクロイックミラー１５，１１５等で構成したが、インテグレーターレンズ１１，１２等については省略することができる。

上記実施形態では、３つの液晶パネル１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを用いたプロジェクター１００の例のみを挙げたが、本発明は、２つの液晶パネルを用いたプロジェクター、或いは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも適用可能である。

上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプロジェクターの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投写を行なうリアタイプのプロジェクターにも適用可能である。

８ａ，８ｂ…リレーレンズ、 ９ａ，９ｂ…反射ミラー、 １０…光源、 １１，１２…インテグレーターレンズ、 １３…偏光変換素子、 １４…重畳レンズ、 １５，１１５…ダイクロイックミラー、 １８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ…液晶パネル、 １９…クロスダイクロイックプリズム、４０…複合投写レンズ、４１…基本投写レンズ、４２…フロントコンバーター、４２ａ…コンバーターレンズ部、４２ｂ…取付部材（取付位置決定機構）、４３ａ…突起部、４３ｂ…嵌合部（回転調整機構）、４３ｃ…ネジ構造部、 ８０…回路装置、 ８１…画像処理部、 ８２…表示駆動部、 ８３…レンズ駆動部、 ８６…インターフェース部、 ８８…主制御部、 １００…プロジェクター、ＬＬ１，ＬＬ２…コンバーターレンズ（非軸対称レンズ、回転対称光学系）、ＬＢ１…第１鏡筒部（コンバーター鏡筒部）、ＣＢ…キャップ部材、ＴＢ…透明部、Ｌ１，Ｌ２…レンズ（回転光学系部分）、 ＡＸ…光軸

Claims (10)

1. 基本投写レンズの拡大側に着脱可能に配置されることにより前記基本投写レンズの焦点距離を変更するフロントコンバーターであって、
   前記基本投写レンズの光軸に対して非軸対称な輪郭形状を有する非軸対称レンズを少なくとも一部に含むコンバーターレンズ部と、
   前記コンバーターレンズ部を、前記基本投写レンズに対して光軸の回りに回転可能に取り付ける取付部材と、
   を備える、フロントコンバーター。
2. 前記コンバーターレンズ部の前記非軸対称レンズは、前記基本投写レンズと光軸を共通にする共軸光学系であり、当該光軸について回転対称な回転体の表面から一部を切り出した面に対応するレンズ面を有する回転対称光学系である、請求項１に記載のフロントコンバーター。
3. 前記コンバーターレンズ部は、樹脂製のレンズを含んでいる、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のフロントコンバーター。
4. 前記取付部材は、前記基本投写レンズに対する取付位置を決定する取付位置決定機構と、前記取付位置決定機構により決定された位置にある状態で前記コンバーターレンズ部を前記光軸の回りに回転させて前記コンバーターレンズ部の姿勢の調整を行う回転調整機構とを有する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のフロントコンバーター。
5. 前記コンバーターレンズ部は、前記非軸対称レンズを含むレンズ群を一体化するコンバーター鏡筒部を有し、
   前記取付部材の前記回転調整機構は、前記コンバーター鏡筒部の周に沿って設けられている、請求項４に記載のフロントコンバーター。
6. 前記コンバーターレンズ部の前面に着脱され当該前面を覆うとともに、前記コンバーターレンズ部とともに回転し、かつ、少なくとも一部に光を透過させる透明部を有するキャップ部材をさらに備える、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のフロントコンバーター。
7. 前記取付部材は、前記基本投写レンズのうちフォーカス動作又はズーム動作において光軸の回りに回転する回転光学系部分に前記コンバーターレンズ部を取り付ける、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のフロントコンバーター。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のフロントコンバーターと、
   拡大側において前記フロントコンバーターを着脱可能とする前記基本投写レンズとを備える、
   複合投写レンズ。
9. 請求項８に記載の複合投写レンズと、
   前記複合投写レンズによって投影される画像を形成する光変調素子とを備える、
   プロジェクター。
10. 光を射出する光源と、
    前記光源からの光で照明される光変調素子と、
    前記光変調素子を駆動し、前記光変調素子に画像を形成させる回路装置と、
    請求項６に記載のフロントコンバーターと、
    拡大側において前記フロントコンバーターを着脱可能とする前記基本投写レンズと
    を備え、
    前記回路装置は、前記フロントコンバーターに付随する前記キャップ部材の前記透明部を通過して投影され前記コンバーターレンズ部の状態を示す指標像を、前記光変調素子に形成させる、プロジェクター。

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