JPH05134213A - 付加光学系を有した投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 投影画像を付加光学系と投影系とを用いて光
学性能を良好に維持しつつ斜方向に拡大投影することが
できる付加光学系を有した投影装置を得ること。 【構成】 投影画像Ｆを投影系Ｍと該投影系の前方に配
置した付加光学系Ｃとを介してスクリーンＳ面上に拡大
投影する際、該付加光学系は投影像の大きさを交換する
作用を有し、かつ該投影系の光軸に対して所定の角度を
有して配置していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は付加光学系を有した投影
装置に関し、例えば撮影されたフィルム画像や液晶表示
素子に表示した画像、そして一方向（例えばスクリーン
面に投影する際の水平方向）に圧縮記録した画像等を投
影画像（被投影光学素子）として用いスクリーン面に拡
大投影する際に好適な付加光学系を有した投影装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より投影画像を投影系によりスクリ
ーン面上に拡大投影する他に投影系の前方にワイドコン
バータやテレコンバータ等の付加光学系を着脱可能に装
着して投影像の大きさを種々と変えて投影する投影装置
が種々と提案されている。

【０００３】例えば特開平３−５７１４号公報では投影
系の前方に光軸を同軸にして付加光学系を装着して投影
像を変化させて投影した投影装置を提案している。又投
影系の光軸に対して液晶等から成る投影画像を垂直方向
にシフトして、投影像を光軸に対して非対称の斜方向に
投影するようにした投影装置も提案されている。

【０００４】更にこのような投影装置において、撮影系
の前方にワイドコンバータやテレコンバータ等の付加光
学系を光軸に対して垂直方向にシフトして装着し、レン
ズ外径の小型化を図りつつ、投影像の大きさを変化させ
て斜方向に投影するようにした投影装置も提案されてい
る。

【０００５】この他、水平方向に圧縮記録された画像を
投影画像として用いアナモフィック系と投影系（マスタ
ーレンズ系）とを有する投影装置でスクリーン面上に横
方向に拡大しワイド化を図って投影するようにした投影
装置が、例えば特公昭４８−２４０４８号公報や特公昭
６２−１７２０１号公報等で提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に投影画像を投影
系の光軸に対して垂直方向にずらして（シフトして）配
置し、光軸とは非対称の斜方向に投影するようにした投
影装置では、投射光線の片側の光線が絞りから遠くなり
光軸からより離れてくる。この為画面の片側方向にのみ
大きな像面歪曲が発生し、非対称な歪んだ投影像となっ
てくる。

【０００７】このような投影装置にワイドコンバータ等
の付加光学系を装着すると例えば図６（Ｂ）に示すよう
に更に投影像１２ａが歪んでしまい観察しにくいという
問題点があった。

【０００８】本発明は投影画像を投影系の光軸に対して
垂直方向にシフトして配置すると共に該投影系の前方に
付加光学系を装着して投影像の大きさを種々と変えて斜
方向に拡大投影する際、投影系と付加光学系との光学的
配置を適切に設定することにより、像面歪曲の発生が少
なく、良好なる画質の投影像が得られる付加光学系を有
した投影装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の付加光学系を有
した投影装置は、投影画像を投影系と該投影系の前方に
配置した付加光学系とを介してスクリーン面上に拡大投
影する際、該付加光学系は投影像の大きさを交換する作
用を有し、かつ該投影系の光軸に対して所定の角度を有
して配置していることを特徴としている。

【００１０】特に本発明では、前記付加光学系は前記投
影系の光軸に対して該投影系と該付加光学系との間に配
置した角度設定手段により任意の角度に調整することが
できるようにしたことや、前記投影系単体の垂直方向の
射出投影角をα、前記付加光学系を該投影系の前方に傾
けて装着したときの該付加光学系の光軸と該投影系単体
のときに射出する光束のうちの下端光線とのなす角をθ
としたとき α／３≦θ≦２α／３ なる条件を満足すること等を特徴としている。

【００１１】

【実施例】図１は本発明に係る投影系と付加光学系の光
学配置を示す実施例１の要部概略図である。図中Ｓはス
クリーン、Ｍは正の屈折力を有した投影系（主光学
系）、Ｃは付加光学系であり、ワイドコンバータ、テレ
コンバータ又はアナモフィック光学系等から成り、投影
系Ｍの前方に投影系Ｍの光軸Ｍａに対して所定の角度傾
けて配置している。Ｃａは付加光学系Ｃの光軸である。

【００１２】Ｆは投影画像であり、撮影された画像又は
液晶表示素子より成る画像等から成り、投影系Ｍの光軸
Ｍａに対して垂直方向（下方向）にシフトして配置して
いる。同図では投影画像Ｆの上端が投影系Ｍの光軸Ｍａ
と一致するように配置している。

【００１３】αは投影系Ｍ単体のときの投影画像Ｆの最
軸外の上方光線ＭＵと下方光線ＭＬの垂直方向の射出投
影角（垂直方向における最軸外の主光線ＭＵ，ＭＬとの
なす角度）である。同図ではα＝１８度となっている。

【００１４】尚、本実施例では投影画像Ｆの上端が投影
系Ｍの光軸Ｍａと一致ししている為に最軸外の下方光線
ＭＬと光軸Ｍａとが一致している。

【００１５】ＣＵ，ＣＬは付加光学系Ｃを投影系Ｍの前
方に傾けて配置したときの投影画像Ｆからの最軸外の垂
直方向の上方光線と下方光線である。θは付加光学系Ｃ
の光軸Ｃａと投影系Ｍ単体のときの下方光線ＭＬとのな
す角度である。同図ではθ＝９度となっている。

【００１６】本実施例では投影系Ｍの光軸Ｍａからの射
出投影角の大きい領域内に付加光学系Ｃを投影系Ｍの光
軸Ｍａに対して所定の角度（同図ではθ度）傾けて装着
している。これにより垂直方向（上下方向）の軸外光束
が付加光学系Ｃに入射するとき該付加光学系Ｃの光軸か
らの入射高の差を小さくし、投影像の歪みを小さくして
いる。特に本実施例では前述の角度αと角度θが α／３≦θ≦２α／３ ‥‥‥（１） となるように角要素を設定している。これにより投影像
の歪みがより少なくなるようにしている。

【００１７】条件式（１）の下限値を越えると付加光学
系Ｃが投影系Ｍの光軸Ｍａに対して平行に（同軸に）配
置した場合とあまり変わらなくなり、投影像の歪みが増
大してくるので良くない。又条件式の上限値を越えると
軸外光線の付加光学系Ｃへの入射高が高くなり投影像の
歪みが増大してくるので良くない。

【００１８】次に後述する数値実施例の投影系と付加光
学系とを用いたとき、付加光学系を投影系の光軸に対し
て同軸に装着したときと、本発明の如く所定の角度傾け
て装着したときの投影像の歪みの測定結果を表−１に示
す。

【００１９】表−１では図２に示すように投影像の縦方
向と横方向の長さを決め、縦方向の歪みをＷ１、横方向
の歪みをＷ２としたとき

【００２０】

【数１】 と定義している。

【００２１】このとき歪みＷ１は一般に言われるＴＶデ
ィストーションに相当し、歪みＷ２は投影画面の非対称
度に相当している。

【００２２】図６（Ａ）は投影画像として長方形画像を
用いたときの本発明による投影像、図６（Ｂ）は付加光
学系を投影系と同軸としたときの図６（Ａ）と同様の投
影像を示す。

【００２３】表−１及び図６（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に本発明によれば投影像の歪みが少なくなっていること
が明らかである。

【００２４】尚、本実施例において付加光学系が球面
系、例えばワイドコンバーターの場合は付加光学系の光
軸Ｃａを投影系の光軸Ｍａに対して傾けて装着する場
合、その回転中心が投影系の射出瞳の近傍とするのが収
差補正上好ましい。又投影系がズームレンズのときで変
倍により射出瞳の位置が変化しないときは射出瞳近傍が
良く、射出瞳位置が変動するときは広角側での射出瞳近
傍に設定するのが良い。

【００２５】投影画像として水平方向に圧縮記録した投
影画像を用いるときは付加光学系は水平方向に画像を伸
張させる光学作用を有するアナモフィック系より構成し
ている。この場合は付加光学系の回転中心を前述の如く
射出瞳の近傍にとらなくても同様な効果がある。

【００２６】図３は本発明の付加光学系を有した投影装
置の概略図、図４は図３の投影本体３３に付加光学系本
体３１を角度設定手段３２を介して結合する際のマウン
ト部分の概略図である。

【００２７】図中３３は投影本体であり、投影系と照明
手段とを収納している。３１は付加光学系本体であり、
投影本体３３の前方に角度設定手段３２を介して所定の
角度で装着している。角度設定手段３２の一方は投影本
体３３の鏡筒のマウント部３３Ｍと結合する所定の開口
を有するマウント部３２Ａを有している。又角度設定手
段３２の他方は付加光学系本体３１と所定の角度で結合
するような形状より成り、かつ付加光学系本体３１のネ
ジ部３１Ｃと結合するネジ部３２Ｂを有している。

【００２８】本実施例ではこのような角度設定手段３２
を用いることにより投影本体３３の前方に所定の角度を
付与しつつ付加光学系本体３１を装着している。

【００２９】図５は本発明の投影装置の要部概略図であ
る。本実施例では投影画像としてカラー液晶に形成され
た画像を用いている。

【００３０】図中５２は投影系、５１は付加光学系であ
り、投影系５２の前方に所定の角度傾けて装着してい
る。７は白色光源でコリメートされた光束を射出してい
る。３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは各々赤用、緑用、青用の液晶表
示素子（液晶ライトバルブ）である。液晶ライトバルブ
（ＬＣＤ）３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは制御信号によって光の透
過率や反射率が変化する素子より成り、光源からの光を
変調し、画像を形成している。

【００３１】４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは各々フィールドレンズ
であり、液晶ライトバルブ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを効率的に
照明する為のものである。６ａ，６ｂ，６ｃは各々反射
ミラー、５１は赤反射ダイクロイックミラーで赤用の液
晶表示素子３Ｒを照明している。５２，５３は緑反射ダ
イクロイックミラーで緑用の液晶表示素子３Ｇを照明及
び反射している。

【００３２】青用の液晶表示素子３Ｂは赤反射ダイクロ
イックミラー５１と緑反射ダイクロイックミラー５２を
通過した青色光で照明される。５４は青反射ダイクロイ
ックミラーである。光源７反射ミラー６ａ，６ｂ，６
ｃ、ダイクロイックミラー５１，５２，５３，５４等は
照明手段の一要素を構成している。

【００３３】同図においては白色光源７からの白色光を
ダイクロイックミラー（５１，５２，５３，５４）で
赤、緑、青の各色光に色分解し、これら赤、緑、青の各
色光により各々赤、緑、青用の液晶表示素子（３Ｒ，３
Ｇ，３Ｂ）を照明し、これらの各色光に基づく液晶表示
素子（３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ）の像を投影系２と付加光学系
１により図１に示すようにスクリーンＳ面上に重ねて投
影し、カラー画像を得ている。

【００３４】尚、本発明の付加光学系を有した投影装置
は図５の実施例に限られず図５の変形や単なる１枚の投
影画像を投影する投影装置等にも同様に適用することが
できる。

【００３５】

【表１】 次に本発明に係る図１の付加光学系と投影系の数値実施
例を示す。数値実施例においてＲｉはスクリーン側より
順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉはスクリーン
側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは
夫々スクリーン側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの
屈折率とアッベ数である。

【００３６】 （数値実施例） 付加光学系 0.75× R 1= -2.208 D 1= 0.054 N 1=1.69979 ν 1= 55.5 R 2= 0.836 D 2= 0.141 N 2=1.72311 ν 2= 29.5 R 3= 2.413 D 3= 0.434 R 4= 3.132 D 4= 0.101 N 3=1.51825 ν 3= 64.2 R 5= -0.993 D 5= 0.032 N 4=1.81265 ν 4= 25.4 R 6= -1.397 D 6= 0.07 投影系 F= 1 FNO= 5.7 ω= 0°〜18° R 7= 1.219 D 7= 0.024 N 5=1.81265 ν 5= 25.4 R 8= 0.593 D 8= 0.079 N 6=1.51825 ν 6= 64.2 R 9= -1.492 D 9= 0.001 R10= 0.561 D10= 0.044 N 7=1.51825 ν 7= 64.2 R11= 6.678 D11= 0.031 R12= 4.235 D12= 0.016 N 8=1.77621 ν 8= 49.6 R13= 0.451 D13= 0.048 R14= -0.507 D14= 0.016 N 9=1.77621 ν 9= 49.6 R15= 0.348 D15= 0.045 N10=1.85501 ν10= 23.9 R16= 5.362 D16= 0.293 R17= 絞り D17= 0.007 R18= 1.675 D18= 0.021 N11=1.69979 ν11= 55.5 R19= -8.001 D19= 0.001 R20= 0.466 D20= 0.030 N12=1.71615 ν12= 53.8 R21= 1.316 D21= 0.081 R22= -0.726 D22= 0.116 N13=1.73429 ν13= 28.5 R23= 0.726 D23= 0.019 R24=-585.529 D24= 0.030 N14=1.71615 ν14= 53.8 R25= -0.736 D25= 0.001 R26= 1.855 D26= 0.037 N15=1.71615 ν15= 53.8 R27= -0.942

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く投影画像を投
影系の光軸に対して垂直方向にシフトして配置すると共
に該投影系の前方に付加光学系を装着して投影像の大き
さを種々と変えて斜方向に拡大投影する際、投影系と付
加光学系との光学的配置を適切に設定することにより、
像面歪曲の発生が少なく、良好なる画質の投影像が得ら
れる付加光学系を有した投影装置を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る付加光学系と投影系の要部概略
図

【図２】 投影像の歪みを示す説明図

【図３】 本発明の付加光学系を有した投影装置の概略
図

【図４】 図３の一部分の拡大説明図

【図５】 本発明の一実施例の光学系の要部概略図

【図６】 投影像の歪みを示す説明図

【符号の説明】

Ｃ，５１ 付加光学系 Ｍ，５２ 投影系 Ｓ スクリーン Ｆ 投影画像 ３１ 付加光学系本体 ３２ 角度設定手段 ３３ 投影本体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投影画像を投影系と該投影系の前方に配
   置した付加光学系とを介してスクリーン面上に拡大投影
   する際、該付加光学系は投影像の大きさを交換する作用
   を有し、かつ該投影系の光軸に対して所定の角度を有し
   て配置していることを特徴とする付加光学系を有した投
   影装置。
2. 【請求項２】 前記付加光学系は前記投影系の光軸に対
   して該投影系と該付加光学系との間に配置した角度設定
   手段により任意の角度に調整することができるようにし
   たことを特徴とする請求項１の付加光学系を有した投影
   装置。
3. 【請求項３】 前記投影系単体の垂直方向の射出投影角
   をα、前記付加光学系を該投影系の前方に傾けて装着し
   たときの該付加光学系の光軸と該投影系単体のときに射
   出する光束のうちの下端光線とのなす角をθとしたとき α／３≦θ≦２α／３ なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の
   付加光学系を有した投影装置。