CN103091848B

CN103091848B - 投影光学***及具备其的投影机

Info

Publication number: CN103091848B
Application number: CN201210411733.5A
Authority: CN
Inventors: 大谷信; 守国荣时
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: CN103091848A; JP2013092712A; JP5982780B2; US20130107229A1; US9448390B2

Abstract

本发明提供可以实现横纵比的变换、并且可以调整与横纵比的变换相伴的投影图像的位置偏离的投影光学***及具备其的投影机。由于第2组（40）在液晶面板（18G、18R、18B）的纵方向和横方向具有不同的放大率，所以能够使液晶面板（18G、18R、18B）的图像的横纵比与在屏幕上投影的图像的横纵比不同。也就是说，通过本投影光学***（20），可以进行宽度与高度之比即横纵比的变换。此时，在横纵比的变换即投影状态的切换时，能够通过第4驱动机构（64）和/或第1驱动机构（61）的移位工作或变焦工作调整屏幕上的图像位置。

Description

投影光学***及具备其的投影机

技术领域

本发明涉及能够转换投影像的横纵比的投影光学***及具备其的投影机。

背景技术

作为投影机的投影光学***中使用的横纵比变换用的变换器，存在可进退地配置于原本的投影光学***的前面位置即像侧正面的前配置型的变换器。

但是，在投影机中，有时例如进行仰投这样在使图像元件的中心从投影光学***的光轴离开的状态下投影图像的投影，在这样的图像投影中，因图像元件的中心与光轴的偏离，有时作为被投影面的屏幕上的图像的中心位置会伴随横纵比的变换而变化。也就是说，通过进行横纵比的变换，会产生下述状况：光轴与屏幕的中心的位置关系变化，结果作为投影图像整体在屏幕中也被投影于从中心离开的位置。

另外，作为不是投影机的投影光学***所用、而是照相机等拍摄光学***中使用的横纵比变换用的变换器，存在可装卸地配置于成像光学***的像侧的后配置型的中继***（参照专利文献1）。

但是，在专利文献1等公开的拍摄光学***中，通常，没有预定以仰投那样使图像元件的中心与投影光学***的光轴偏离的方式进行使用的情况，即使将专利文献1那样的中继***是后配置型的结构用于投影机的投影光学***，也会同样地产生伴随横纵比变换的投影图像的位置偏离的问题。

专利文献1：日本特开2005-221597号公报

发明内容

本发明的目的在于提供可以实现横纵比的变换、并且可以调整与横纵比的变换相伴的投影图像的位置偏离的投影光学***及具备其的投影机。

为了达到上述目的，本发明所涉及的投影光学***，（a）在将图像放大投影于被投影面上时，使光调制元件的图像的横纵比与在被投影面投影的图像的横纵比不同，具备：（b）第1组，其配置于光路上；第2组，其包含在光调制元件的纵方向和横方向具有不同的放大率并且在光路上能够进退的变形光学***；以及（c）驱动部，其具有移位驱动机构及变焦驱动机构之中的至少任意一方，所述移位驱动机构以降低与第2组的进退相伴的投影位置的偏离的方式使第1组及第2组关于与光轴方向垂直的方向进行移位工作，所述变焦驱动机构使第1组关于光轴方向进行驱动。另外，在第1组不是变焦光学***而为固定的光学***的情况下，变焦驱动机构省略，成为仅具有移位驱动机构的结构。

根据上述投影光学***，第2组在光路上可以进退，在第2组处于光路上并变换横纵比而进行投影的第1工作状态下，在纵横方向具有不同的焦点距离，纵横方向的放大倍率也不同，能够使光调制元件的图像的横纵比与在被投影面上投影的图像的横纵比不同。也就是说，通过本投影光学***，可以实现作为宽度与高度之比的横纵比（即aspect比）的变换。另外，在使第2组从光路上退避开并不变换横纵比而进行投影的第2工作状态下，例如能够使光调制元件的图像的横纵比与在被投影面上投影的图像的横纵比相等。也就是说，通过本投影光学***，也可以不变换宽度与高度之比而原样保持。在以上那样的投影状态的切换时，通过驱动部具有移位驱动机构及变焦驱动机构之中的至少任一方，通过移位工作或变焦工作的至少一方的工作以降低投影位置的偏离的方式进行调整，由此能够降低被投影面上的图像的位置偏离。也就是说，上述投影光学***，可以实现横纵比（aspect比）的变换，并且可以调整与横纵比（aspect比）的变换相伴的投影图像的位置偏离。

根据本发明的具体的方面，驱动部至少具有移位驱动机构，伴随第2组的进退，使第1组及第2组移位。在此情况下，通过移位驱动机构，能够调整使第2组***到光路上的第1工作状态下的投影位置，降低与使第2组从光路上退避开的第2工作状态下的投影位置的偏离。

根据本发明的另一方面，驱动部以使第2组从光路上退避开的状态下的投影图像的中心位置与使第2组***到了光路上的状态下的投影图像的中心位置一致的方式进行调整。在此情况下，在使第2组***到了光路上的第1工作状态和使第2组从光路上退避开的第2工作状态的任一状态下，都能够使被投影面上的投影图像的中心位置不发生变化。

根据本发明的又一方面，驱动部具有移位驱动机构和变焦驱动机构双方，通过变焦驱动机构的工作，调整被投影面上的图像的放大率，通过移位驱动机构的工作，调整图像在被投影面上的位置。在此情况下，能够首先通过变焦驱动机构以成为预定的投影图像的尺寸的方式以预定的投影倍率进行放大或缩小的处理，其次，通过移位驱动机构以考虑了预定的投影倍率的修正量对尺寸调整后的投影图像在被投影面上的位置进行调整。

根据本发明的又一方面，在使第2组从光路上退避开的状态下，光调制元件的中心位置从第1组的光轴偏离预定的偏离量，关于垂直于第1组的光轴的第1方向和垂直于第1组的光轴且垂直于第1方向的第2方向，将光调制元件的中心位置相对于第1组的光轴的偏离量分别设为X、Y，将关于第1方向及第2方向的焦点距离分别设为f_x、f_y，在使第2组***到了光路上的状态下，将关于第1方向及第2方向的焦点距离分别设为f’_x、f’_y，将由变焦驱动机构实现的放大缩小倍率设为P，将由移位驱动机构实现的移位量分别设为X’、Y’，则

X^{'} = \frac{X \cdot {f^{'}}_{x}}{P \cdot f_{x}},

Y^{'} = \frac{Y \cdot {f^{'}}_{y}}{P \cdot f_{y}} .

在此情况下，相对于偏离量X、Y，通过移位驱动机构使第1组及第2组关于第1方向和第2方向分别按移位量X’、Y’进行移位，由此能够使第1工作状态和第2工作状态下的投影图像的中心位置一致。

根据本发明的又一方面，还具有：尺寸固定控制部，其在与第2组的进退工作相伴的图像的横纵比的变换前后，将在被投影面投影的图像的第1方向及第2方向的任一方的尺寸保持为一定。在此情况下，可以应对例如横向尺寸或纵向尺寸被固定的被投影面的使用。

根据本发明的又一方面，第2组在光调制元件的横方向的剖面，从被投影面侧按顺序包括具有正放大率的第1光学要素组和具有负放大率的第2光学要素组。在此情况下，能够在纵方向压缩或缩短在被投影面上投影的投影图像。

根据本发明的又一方面，第2组在光调制元件的横方向的剖面，从被投影面侧按顺序包括具有负放大率的第1光学要素组和具有正放大率的第2光学要素组。在此情况下，能够在横方向伸展或放大在被投影面上投影的投影图像。

根据本发明的又一方面，第1组实质包括旋转对称的透镜组。在此情况下，在使第2组从光路上退避开的第2工作状态下，能够形成保持了光调制元件的横纵比（aspect比）的投影图像。

本发明所涉及的投影机具备上述的投影光学***以及光调制元件。根据本投影机，能够在被投影面上投影与光调制元件的图像的横纵比（aspect比）不同的横纵比的图像。此时，能够调整与横纵比（aspect比）的变换相伴的投影图像的位置偏离。

附图说明

图1是说明第1实施方式所涉及的投影机的使用状态的立体图。

图2是表示图1的投影机的概略结构的图。

图3（A）是说明图1的投影机之中的投影光学***的结构的图，（B）是表示第1工作状态下的被投影面的显示区域的图，（C）是表示第2工作状态下的被投影面的显示区域的图。

图4（A）表示投影光学***在第1工作状态下的纵剖面的结构，（B）表示投影光学***在第2工作状态下的纵剖面的结构。

图5（A）表示第2工作状态下的投影的状况，（B）表示第2工作状态下的投影图像的状况，（C）表示第1工作状态下的投影的状况，（D）表示第1工作状态下的投影图像的状况。

图6（A）是说明仰投中的面板的中心与投影光学***的光轴的偏离的图，（B）是表示与（A）中表示的偏离相伴的屏幕侧的偏离的图。

图7（A）是表示第2工作状态的投影光学***的图，（B）是表示从第2工作状态向第1工作状态的切换工作的图，（C）是表示变焦工作的图，（D）是表示移位工作的图。

图8（A）是表示第2工作状态的屏幕上的投影区域的图，（B）是表示与从第2工作状态向第1工作状态的切换相伴的屏幕上的投影区域的变化的图，（C）是表示与变焦工作相伴的屏幕上的投影区域的变化的图，（D）是表示与移位工作相伴的屏幕上的投影区域的变化的图。

图9（A）表示第1实施方式所涉及的投影机的投影光学***的一例在第1工作状态下的横剖面的结构，（B）表示投影光学***在第1工作状态下的纵剖面的结构。

图10（A）是用于关于第2实施方式所涉及的投影光学***说明从第2工作状态向第1工作状态的切换的图，（B）是用于关于变形例的投影光学***说明从第2工作状态向第1工作状态的切换的图。

图11是用于关于从第2工作状态向第1工作状态的切换说明能够进行多个模式设定的变形例的流程图。

图12（A）表示第3实施方式所涉及的投影机的光学投影***的第1工作状态，（B）表示投影光学***的第2工作状态。

图13（A）表示投影机的光学投影***的一例在第1工作状态下的横剖面的结构，（B）表示投影光学***在第1工作状态下的纵剖面的结构。

图14（A）表示投影机的投影光学***的另一例在第1工作状态下的横剖面的结构，（B）表示投影光学***在第1工作状态下的纵剖面的结构。

符号说明

2…投影机，10…光源，15、21…分色镜，17B、17G、17R…场透镜，18B、18G、18R…液晶面板，19…十字分色棱镜，20…投影光学***，20a…主体部分，30…第1组，31…第1透镜部，32…第2透镜部，33…第3透镜部（变焦光学***），40…第2组，41、42…光学要素组，60…第3组，50…光学***部分，61…第1驱动机构（变焦驱动机构），62…第2驱动机构，63…第3驱动机构，64…第4驱动机构（全部***驱动机构、移位驱动机构），65…驱动部，70…光圈，80…电路装置，81…图像处理部，83…透镜驱动部，88…主控制部（尺寸固定控制部），A0…显示区域，A2…显示区域，AR0…横纵比，AR2…横纵比、AX…中心轴，OA…光轴，PL…图像光，SC…屏幕、CC…中心位置。

具体实施方式

以下参照附图，详细地说明本发明实施方式所涉及的投影机及投影光学***。

第1实施方式

如图1所示，本发明的第1实施方式所涉及的投影机2，根据图像信号形成图像光PL，朝向屏幕SC等被投影面投影该图像光PL。投影机2的投影光学***20，在将内置于投影机2内的光调制元件即液晶面板18G（18R、18B）的图像放大投影于屏幕（被投影面）SC上时，相对于液晶面板18G（18R、18B）的图像的横纵比（aspect比）AR0，能够使投影于屏幕SC上的图像的横纵比（aspect比）AR2不同。也就是说，液晶面板18G的显示区域A0的横纵比AR0与投影图像的区域即屏幕SC的显示区域A2的横纵比AR2能够设为相互不同，但也能够设为相同。具体地，液晶面板18G的显示区域A0的横纵比AR0例如为1.78:1，屏幕SC的表示区域A2的横纵比AR2例如设为1.78:1、1.85:1、2.35:1、2.4:1等。

如图2所示，投影机2具备投影图像光的光学***部分50和控制光学***部分50的工作的电路装置80。

在光学***部分50中，光源10例如为超高压水银灯，射出包括R光、G光以及B光的光。在此，光源10既可以是超高压水银灯以外的放电光源，也可以是LED和/或激光器这样的固体光源。第1积分透镜11和第2积分透镜12具有排列为阵列状的多个透镜元件。第1积分透镜11将来自光源10的光束分割为多束。第1积分透镜11的各透镜元件，使来自光源10的光束在第2积分透镜12的透镜元件附近聚光。第2积分透镜12的透镜元件与重叠透镜14协作，将第1积分透镜11的透镜元件的像形成于液晶面板18R、18G、18B。通过这样的结构，来自光源10的光以大致均匀的亮度对液晶面板18R、18G、18B的显示区域（图1的显示区域A0）整体进行照明。

偏振变换元件13使来自第2积分透镜12的光变换为预定的直线偏振光。重叠透镜14使第1积分透镜11的各透镜元件的像经由第2积分透镜12重叠在液晶面板18R、18G、18B的显示区域上。

第1分色镜15使从重叠透镜14入射的R光反射，使G光及B光透射。由第1分色镜15反射后的R光，经由反射镜16及场透镜17R，向作为光调制元件的液晶面板18R入射。液晶面板18R根据图像信号对R光进行调制，由此形成R色的图像。

第2分色镜21使来自第1分色镜15的G光反射，使B光透射。由第2分色镜21反射后的G光，经由场透镜17G向作为光调制元件的液晶面板18G入射。液晶面板18G根据图像信号对G光进行调制，由此形成G色的图像。透射过第2分色镜21的B光，经由中继透镜22、24和反射镜23、25及场透镜17B，向作为光调制元件的液晶面板18B入射。液晶面板18B根据图像信号对B光进行调制，由此形成B色的图像。

十字分色棱镜19是光合成用的棱镜，合成由各液晶面板18R、18G、18B调制后的光而使其作为图像光，向投影光学***20行进。

投影光学***20将通过各液晶面板18G、18R、18B调制并由十字分色棱镜19合成后的图像光PL放大投影于图1的屏幕SC上。此时，投影光学***20能够将投影于屏幕SC上的图像的横纵比AR2设为与液晶面板18G、18R、18B的图像的横纵比AR0不同，或者设为与该横纵比AR0相等。

电路装置80具备：被输入视频信号等外部图像信号的图像处理部81；基于图像处理部81的输出驱动在光学***部分50中设置的液晶面板18G、18R、18B的显示驱动部82；使在投影光学***20中设置的驱动机构（未图示）工作而调整投影光学***20的状态的透镜驱动部83；总括地控制这些电路部分81、82、83等的工作的主控制部88。

图像处理部81将输入的外部图像信号变换为包含各色的灰度等级等的图像信号。图像处理部81，在投影光学***20变换图像的纵横比或横纵比（aspect比）并投影的第1工作状态的情况下，预先进行与由投影光学***20进行的横纵比的变换相逆的图像的横纵比变换而不使屏幕SC上显示的图像纵横伸缩。具体地，在通过投影光学***20以从例如1.78:1变为例如2.4:1的方式在横方向进行图像的伸展的情况下，预先在横方向进行0.742=1.78/2.4倍的图像的压缩，或者在纵方向进行1.35=2.4/1.78倍的图像的伸展。另一方面，在投影光学***20不变换图像的横纵比并投影的第2工作状态的情况下，图像处理部81不进行上述那样的图像的横纵比变换。此外，图像处理部81也可以对外部图像信号进行失真修正和/或颜色修正等各种图像处理。

显示驱动部82能够基于从图像处理部81输出的图像信号使液晶面板18G、18R、18B工作，能够使与该图像信号对应的图像或与对该图像信号实施了图像处理后的图像信号对应的图像形成于液晶面板18G、18R、18B。

透镜驱动部83在主控制部88的控制下工作，通过使例如构成投影光学***20的、包含光圈的一部分光学要素沿着光轴OA适宜移动，能够使由投影光学***20形成的向图1的屏幕SC上的图像的投影倍率变化。另外，透镜驱动部83通过使构成投影光学***20的另外一部分光学要素在光轴OA上即光路上进退等，能够使在图1的屏幕SC上投影的图像的横纵比AR2变化。透镜驱动部83通过使投影光学***20全体在与光轴OA垂直的上下方向移动的仰投的调整，能够使在图1的屏幕SC上投影的图像的纵向位置变化。

以下，参照图3、图4（A）及图4（B）等，关于实施方式的投影光学***20进行说明。投影光学***20具备：将透镜等多个光学要素组合而成的主体部分20a；和通过使主体部分20a的一部分或全体移动而调整其成像状态的驱动部65。驱动部65具备第1、第2、第3及第4驱动机构61、62、63、64。

主体部分20a，从屏幕SC侧起顺序地，实质包括第1组30、第2组40和第3组60。其中，所谓“实质包括”，意味着包含下述情况：在投影光学***20中，除第1组30、第2组40以及第3组60之外，增加实质不具有放大率的透镜。构成驱动部65的第1、第2、第3及第4驱动机构61、62、63、64之中，第1驱动机构61使第1组30移动，第2及第3驱动机构62、63使第2组40移动，第4驱动机构64使投影光学***20全体一体地移动。另外，第2组40通过第2驱动机构62可以在关于光轴OA的光路上进退，在图3（A）中表示第2组40***到了光路上的状态。此外，图3（B）及3（C）分别表示***了第2组40的第1工作状态和使第2组40退避的第2工作状态下的屏幕SC（参照图1）的投影图像的区域即显示区域A2。

第1组30具有第1透镜部31、第2透镜部32和第3透镜部33。第1组30例如通过手动等使构成第1透镜部31的至少1块透镜沿着光轴OA微动，由此能够调整主体部分20a的聚焦状态。也就是说，第1透镜部31作为进行聚焦工作的聚焦光学***起作用。另外，第2透镜部32是固定了的透镜。此外，第3透镜部33包括1块以上的透镜，能够在一定范围内调整由主体部分20a形成的投影倍率。也就是说，第3透镜部33作为被驱动机构61驱动而进行变焦工作的变焦光学***起作用。反过来，第1驱动机构61成为用于进行第1组30中的变焦光学***即第3透镜部33的变焦工作的变焦驱动机构。

第2组40是在横方向（X方向）和纵方向（Y方向）具有不同的焦点距离的调整光学要素，结果，作为还包含第1组30及第3组60的投影光学***20的全体***，也在纵方向和横方向具有不同的焦点距离。即，通过使第2组40存在于光路上，由主体部分20a形成的纵方向和横方向的放大倍率也不同，能够在屏幕SC上投影与在液晶面板18G（18R、18B）显示的图像的横纵比AR0不同的横纵比AR2的图像。第2组40包含相对于光轴OA具有旋转非对称的面的1个以上的调整用光学要素，具体地，关于例如图4（A）所示的纵方向（Y方向）的剖面，从屏幕SC侧按顺序，包括具有正放大率的第1光学要素组41和具有负放大率的第2光学要素组42。由此，第2组40关于纵方向（Y方向）产生压缩作用。

另外，关于第2组40的横方向（X方向），根据所需的横纵比的变换比率和纵方向的压缩率而成为各种方式，例如既可以如图9（A）等中作为一例所后述那样成为不具有放大率的结构，也可以与纵方向相反地产生伸展作用。

这样，通过将作为变形光学***的第2组40与折射力不同的光学要素组相组合，能够使第2组如无焦***那样起作用，能够简单地进行倍率改变即变焦。

进而，第2组40通过作为进退驱动机构的第1变形驱动机构即第2驱动机构62，可以作为一体在光轴OA1即光路上进退。由此，可以进行由投影光学***20形成的图像的横纵比的切换。关于图像的切换，详情后述。

第3组60包括1块以上在横方向及纵方向具有放大率的旋转对称的光学要素旋转对称透镜。第3组60由于具有正放大率，所以能够抑制从光调制元件射出的光的扩展。因此，能够抑制向第2组40入射的光的角度，能够抑制由第2组40产生的象差。结果，第3组60具有抑制投影光学***20全体的象差的作用，第3组60具有多个透镜作为修正光学要素，在这些透镜中设定为具有正放大率的透镜，如果必需，则包含非球面的透镜。

第1组30及第3组60配置于光路上不变，第2组40如上所述通过第1变形驱动机构62而作为一体在光路上进退。由此，能够以期望的定时切换投影于屏幕SC上的图像的横纵比（aspect比）。

具体地，如图4（A）所示，通过设定为将第2组40配置于光路上的第1工作状态，能够以在纵方向压缩了在液晶面板18G（18R、18B）形成的图像的横纵比（例如2.4:1）在屏幕SC上投影图像。或者，如图4（B）所示，通过设定为使第2组40从光路上退避开的第2工作状态，能够以在液晶面板18G（18R、18B）形成的图像的原样横纵比（例如1.78:1）在屏幕SC上投影图像。在此情况下，若将如图3（C）所示没有设置第2组40的第2工作状态的情况下的显示区域A2设定为原显示区域AA，则如图3（B）所示，在***了第2组40的第1工作状态下，形成将原显示区域AA在纵方向压缩、在横方向放大并与显示区域AA相比横长的形状的显示区域A2。

在如图4（B）所示使投影光学***20的第2组40退避至光路外而设定为第2工作状态的情况下，在投影光学***20内的第2组40的位置什么也不配置。即，在使第2组40退避时，由于投影光学***20其第1组30与第3组60协作而仅包括旋转对称的光学元件，所以液晶面板18G（18R、18B）的显示区域A0的横纵比（aspect比）与屏幕SC的显示区域A2的横纵比（aspect比）一致。进而，在使第2组40退避时，与第2组40位于光路上的情况比较透射率提高，能够使图像明亮。

在此，在如投影机2（参照图1）等那样进行图像投影的装置中，一般进行在与投影光学***20的光轴OA垂直的上下方向移动的仰投的调整。例如，在图3所示的投影光学***20中，通过驱动部65之中作为全体***驱动机构的第4驱动机构64使主体部分20a全体在与光轴OA垂直的方向移动而调整移位量（光轴偏离量），由此能够使投影于屏幕SC上的图像距光轴OA的偏离量增减。也就是说，通过保持使主体部分20a的光轴OA平行于液晶面板18G的中心轴AX的状态，并且使主体部分20a的光轴OA相对于液晶面板18G的中心轴AX移动适当的移位量SF，能够在从光轴OA例如向上方向（+Y方向）离开的位置投影图像，通过移位量SF的调整能够使图像的投影位置在纵方向上下移动。另外，移位量SF例如以非零值固定地确定，也可以根据需要通过作为全体***驱动机构的第4驱动机构64进行调整。如以上，第4驱动机构64是用于关于与光轴OA垂直的方向使投影光学***20的移位工作进行的移位驱动机构。在投影光学***20中，设定为使主体部分20a的光轴OA保持平行于液晶面板18G的中心轴AX的状态并且使其移动适当的移位量SF的状态，可以实现利用仰投的投影，由此容易防止视听者与图像光PL干扰，提高设置性。

但是，在进行以上那样的仰投的情况下，由于液晶面板18G的中心轴AX与投影光学***20的光轴OA处于偏离的位置关系，所以伴随由第2组40的进退引起的第1工作状态与第2工作状态的切换，投影的图像的位置也偏离。例如如图5（A）～5（D）所示，在通过在纵方向压缩的横纵比的变换而从第1工作状态切换为第2工作状态的情况下，作为变换的基准即变换前后不动的点是位于光轴OA上的点OX。因而，在以图5（A）及图5（B）所示的第2工作状态作为基准进行图像投影的情况下，在第2工作状态下的显示区域A2的中心位置CC与屏幕SC的中心O一致的状态下进行图像投影，但是若从该状态切换为图5（C）和图5（D）所示的第1工作状态，则从图5（B）至图5（D）中箭头所示，显示区域A2的中心位置CC向点OX所处的下方侧即-Y侧偏离。在本实施方式中，以修正与从上述的第1工作状态向第2工作状态的切换伴随的中心位置CC的变化的方式进行变焦工作和/或移位工作，由此可以将显示区域A2确保于屏幕SC内的适合的范围。

图6（A）是表示仰投中的液晶面板18G的中心轴AX与投影光学***的光轴OA的偏离的图。在此，通过移位，关于垂直于光轴OA的第1方向即x方向和垂直于光轴OA且也垂直于第1方向的第2方向即y方向的双方产生偏离，关于液晶面板18G的中心即中心轴AX上的点CCp，将关于第1方向即x方向的偏离量设为偏离量X，将关于第2方向即y方向的偏离量设为偏离量Y。在此情况下，如图6（B）所示，若将由投影实现的放大率（投影倍率）设为M，则与偏离量X、Y相伴的屏幕SC侧的偏离量的值，分别为MX、MY。也就是说，该值为屏幕SC上中心位置CC从光轴OA、从作为基准位置的点OX偏移的量。也就是说，MX、MY的值越大，图5（B）和图5（D）所示的与横纵比变换相伴的中心位置CC的偏离越变大。

以下，通过图7（A）~7（D），说明用于修正上述的中心位置CC的移位的工作的概要，通过图8（A）~8（D），说明中心位置CC的变化即显示区域A2的变化。另外，图8（A）~8（D）对应于图7（A）~7（D）。

首先，通过从图7（A）所示的使第2组40退避开的第2工作状态切换为***了第2组40的图7（B）所示的第1工作状态，进行横纵比变换。接着，如图7（C）所示在第1组30的内部，通过利用图3（A）等已经说明的第1驱动机构61进行变焦工作即变焦的处理。最后，如图7（D）所示在第1组30的内部，通过利用图3（A）等已经说明的第4驱动机构64进行移位修正的处理。通过以上，进行中心位置CC或显示区域A2的修正。另外，关于上述之中由变焦的处理实现的放大或缩小，既可以例如以成为预先确定的投影倍率的方式自动地进行，也可以通过手动以成为目标投影倍率的方式进行调整。

以下，通过图8（A）~8（D），关于中心位置CC及显示区域A2的修正更具体地进行说明。另外，关于以下的修正处理，在主控制部88（参照图2）的控制下进行。首先，相对于如图8（A）所示横纵比变换前的第2工作状态的显示区域A2及其中心位置CC即显示区域A20及其中心位置CC0，如图8（B）所示，切换为第1工作状态的变换后的新显示区域A21的形状，与原显示区域A20相比变得横长。此外，新的中心位置CC1与原中心位置CC0相比稍微位于右下方。接着，如图8（C）所示，通过进行变焦的处理，处理后的新显示区域A22保持与原显示区域A21相似的形状并放大或缩小为期望的大小。此外，新的中心位置CC2因该放大或缩小的处理的影响而从原中心位置CC1稍微移动。最后，如图8（D）所示，通过进行移位修正的处理，处理后的新显示区域A23保持原显示区域A22的形状，另一方面，新的中心位置CC3成为返回到最初的中心位置CC的状态。

以下，关于用于进行上述的处理的移动距离等的计算进行说明。为此，规定几种数值。首先，将使第2组40退避开的第2工作状态下的投影光学***20关于第1方向即x方向的焦点距离设为f_x，将关于第2方向即y方向的焦点距离设为f_y。另一方面，将***了第2组40的第1工作状态下的关于x方向的焦点距离设为f’_x，将关于y方向的焦点距离设为f’_y。进而，将f’_x与f_x的比T_x、f’_y与f_y的比T_y分别设为如下。

T_{x} = \frac{{f^{'}}_{x}}{f_{x}},

T_{y} = \frac{{f^{'}}_{y}}{f_{y}}

此外，将横纵比变换的前后的f_y与f_x的比A和f’_y与f’_x的比A’分别设为如下。

A = \frac{f_{y}}{f_{x}},

A^{'} = \frac{{f^{'}}_{y}}{{f^{'}}_{x}}

另外，在此情况下，由比A与比A’之比表示的横纵比变换系数K成为如下。

K = \frac{A^{'}}{A} = \frac{f_{x} \cdot {f^{'}}_{y}}{{f^{'}}_{x} \cdot f_{y}} = \frac{T_{y}}{T_{x}}

以下，使用上述的焦点距离f_x、f_y等的值关于图8（A）~8（D）中的中心位置CC的转变进行说明。首先，如图6（B）中所示，图8（A）中的屏幕SC上的图像的中心位置CC关于x方向及y方向的偏离量为MX、MY，所以中心位置CC的坐标以作为基准的点OX为原点，成为（MX，MY）。接着，如图8（B）所示，在从第2工作状态切换为第1工作状态时，焦点距离的变化率为比T_x、T_y，所以返还后的中心位置CC1的移位量成为乘以其倒数而得到的值。从而，中心位置CC1的坐标成为（MX×1/T_x，MY×1/T_y）。接着，图8（C）所示的变焦处理后的中心位置CC2的坐标成为将中心位置CC1的坐标乘以变焦的投影倍率P而得到的值。从而，中心位置CC2的坐标成为（MX×P/T_x，MY×P/T_y）。最后，如图8（D）所示，移位修正后的中心位置CC3只要与原中心位置CC一致即可。也就是说，只要中心位置CC3按照成为（MX，MY）的量在投影光学***20侧进行移位即可。在此，图8（C）中的中心位置CC2的坐标为（MX×P/T_x，MY×P/T_y）。也就是说，处于从原坐标即（MX，MY）分别移位了P/T_x倍、P/T_y倍的位置。从而，用于对该偏离进行修正的与液晶面板18G侧的偏离量X、Y相对的移位量X’、Y’，使用P/T_x、P/T_y的倒数，成为如下。

X^{'} = \frac{X \cdot T_{x}}{P} = \frac{X \cdot {f^{'}}_{x}}{P \cdot f_{x}},

Y^{'} = \frac{X \cdot T_{y}}{P} = \frac{X \cdot {f^{'}}_{y}}{P \cdot f_{y}}

以按照这些移位量X’、Y’在投影光学***20侧进行移位的方式调整，由此能够使屏幕SC上的图像的中心位置在横纵比变换的前后一致。也就是说，在主控制部88（参照图2）的控制下，从根据需要预先准备的关于这些数值的表数据适宜读出数值，或通过运算求取这些数值，由此进行上述的用于调整图像的投影位置的各种处理。此外，在上述图7（B）~7（D）等中，在第2组40的***后进行变焦处理，在变焦处理后进行移位修正的处理，但是如果上述的变焦中的投影倍率P和与之相伴计算的移位量X’、Y’预先确定，则能够与第2组40的***一起一体地进行变焦及移位修正的处理。

如以上所述，根据本实施方式的投影光学***20，由于第2组40在液晶面板18G（18R、18B）的纵方向和横方向具有不同的放大率，所以作为全体***的投影光学***20，在纵横方向也具有不同的焦点距离，纵横方向的放大倍率也不同，能够使液晶面板18G（18R、18B）的图像的横纵比与在屏幕SC上投影的图像的横纵比不同。也就是说，通过本投影光学***20，可以进行宽度与高度之比即横纵比的变换。在以上的横纵比的变换即投影状态的切换时，由于驱动部65具有作为移位驱动机构的第4驱动机构64和/或作为变焦驱动机构的第1驱动机构61，由此能够通过移位工作或变焦工作调整作为被投影面的屏幕SC上的图像位置，使得降低第1工作状态与第2工作状态下的偏离。也就是说，投影光学***20可以进行横纵比的变换，并且可以调整与横纵比的变换相伴的投影图像的位置偏离。

图9（A）及9（B）是表示可以应用于本实施方式的投影光学***的一例的图，图9（A）表示投影光学***20的横方向（X方向）的剖面，图9（B）表示投影光学***20的纵方向（Y方向）的剖面。如图9（B）所示，在投影光学***20中，第2组40关于纵方向（Y方向）的剖面，如已经描述从屏幕SC侧起按顺序包括具有正放大率的第1光学要素组41和具有负放大率的第2光学要素组42。相对于此，第1光学要素组41和第2光学要素组42关于图9（A）所示的横方向（X方向）的剖面，不具有放大率。从而，在第2组40中，横方向（X方向）的焦点距离与纵方向（Y方向）的焦点距离相互不同，结果作为还包含第1组30的投影光学***20的全体***，也在纵方向和横方向具有不同的焦点距离f_x、f_y。在第2组40的情况下，以关于纵方向（Y方向）进行压缩、关于横方向（X方向）不进行压缩和伸展的方式起作用。也就是说，在***了第2组40的第1工作状态下，以形成与使第2组40退避开的第2工作状态相比在纵方向压缩了的横长的投影图像的方式进行横纵比变换。

此外，作为可以应用于本实施方式的投影光学***的另外例子，还能够设为第2组40是关于横方向（X方向）的剖面具有与纵方向（Y方向）不同的放大率的变形光学***。也就是说，也可以成为下述构成：第2组40之中第1光学要素组41具有负放大率，第2光学要素组42具有正放大率，由此关于横方向（X方向）进行伸展。

此外，以上，使用作为移位驱动机构的第4驱动机构64和作为变焦驱动机构的第1驱动机构61双方进行位置偏离的调整，但是在特定的情况下，也可以设为仅通过某一方进行位置偏离的调整的方式。例如，也能够认为第2组40是具有特定倍率的变焦功能的透镜组。因此，只要在***了第2组40而设为第1工作状态的情况下不需要进行变焦，便能够仅通过作为移位驱动机构的第4驱动机构64进行位置偏离的调整。另外，这相当于变焦的投影倍率P的值成为P=1的情况，相当于图8（C）中显示区域A22及中心位置CC2与原显示区域A21及中心位置CC1一致的情况。此外，只要在***了第2组40之后通过作为变焦驱动机构的第1驱动机构61进行变焦之后不需要进行移位修正，便能够仅通过第1驱动机构61进行位置偏离的调整。这相当于图8（D）中显示区域A23及中心位置CC3与原显示区域A22及中心位置CC2一致的情况。

另外，上述中，将在光路上始终固定地配置的透镜组设为第1组30及第3组60，但是这2个组在可以协作地进行第2工作状态下的投影的情况下，也能够认为一组的透镜组。也就是说，也能够将在光路上固定地配置的第1组30及第3组60汇集设为一个第1组，将非固定而在光路上可以进退地配置的第2组40设为第2组来理解。

第2实施方式

以下，关于第2实施方式所涉及的投影光学***等进行说明。另外，本实施方式是第1实施方式的投影光学***等的变形例，关于投影机2和/或投影光学***20的结构，与由图2和/或图3（A）等所示的第1实施方式的情况相同，所以省略图示及说明。

图10（A）是用于说明本实施方式所涉及的投影光学***中与横纵比的变换相伴的变焦工作及移位量修正的一例的图，对应于图8（D）。也就是说，是表示与横纵比的变换相伴的投影图像的位置调整的图。

特别地，在图10（A）的例子中，表示屏幕SC上关于横方向即X方向的尺寸被固定的情况。若具体地说明，则首先，从第2工作状态切换为第1工作状态之后，通过变焦中的放大或缩小，使显示区域A22关于X方向的宽度即横宽PX2与第2工作状态下的显示区域A2的横宽PX一致。此后，通过移位修正的工作使中心位置CC3与第2工作状态的中心位置CC一致。图10（A）所示的调整的情况，例如在使用横向尺寸被固定的屏幕SC时有效。另外，在此情况下，主控制部88作为使关于横方向的尺寸保持为一定的尺寸固定控制部起作用。

其次，图10（B）是用于说明与投影光学***中的横纵比的变换相伴的变焦工作及移位量校正的另外一例的图，对应于图8（D）。

特别地，在图10（B）的例子中，表示屏幕SC上关于纵方向即Y方向的尺寸被固定的情况。也就是说，虽然是与图10（A）的情况同样的调整，但在变焦中的放大或缩小中，以使关于Y方向的宽度即纵宽PY2与第2工作状态下的显示区域A2的纵宽PY一致的方式进行调整这一点与图10（A）的情况不同。图10（B）所示的调整的情况，例如在使用纵向尺寸被固定的屏幕SC时有效。另外，在此情况下，主控制部88作为使关于纵方向的尺寸保持为一定的尺寸固定控制部起作用。

图11是用于说明作为另外的变形例的将由本实施方式的一例和/或使用图10（A）及10（B）说明的变形例实现的调整设为可以选择的例子的流程图。在该变形例中，作为用于选择调整方法的处理，设置模式设定（步骤S11）。关于该模式设定的控制，在主控制部88（参照图2）的控制下进行。具体地，首先，主控制部88使投影机2的***启动，进而，若根据来自用户的指示，将在投影光学***20中第2组40退避开的第2工作状态切换为***了第2组40的第1工作状态（步骤S10），则在模式设定处理中接收来自用户的选择（步骤S11）。在该步骤S11，确定变换后的图像的尺寸即显示区域的尺寸。也就是说，设定由变焦实现的放大或缩小的比率。因此，用户从第1选择项即如本实施方式的一例那样在投影光学***20中可能的范围内自己设定由变焦实现的放大或缩小的比率的用户设定模式、第2选择项即图10（A）所示的情况的横向尺寸固定模式和第3选择项即图10（B）所示的情况的纵向尺寸固定模式的3个之中选择一个选择项。在步骤S12，主控制部88若接收到3个选择项之中的一个选择项，则判断选择项是第1～第3选择项的哪一个（步骤S12）。在步骤S12中，若判断为选择项是第2或第3选择项即固定横向或纵向的图像尺寸的图像尺寸固定模式（步骤S12：是），则进一步判断是否在投影光学***20中可以变焦的范围内（步骤S13）。在步骤S13中，若判断为在可以变焦的范围内（步骤S13：是），则以该放大或缩小的比率进行变焦处理（步骤S15）。在步骤S13中，若判断为不在可以变焦的范围内即所选择的第2或第3选择项中的处理不可以实现（步骤S13：否），则进行接收再次设定的处理，以便使用户在可以变焦的范围内进行设定，以便以第1选择项即用户设定模式进行处理（步骤S14）。在步骤S14中，若在可以变焦的范围内设定放大或缩小的比率，则以该放大或缩小的比率进行变焦处理（步骤S15）。另一方面，在步骤S12中，若判断为选择项为第1选择项、即在可以变焦的范围内用户自己进行了设定的用户设定模式（步骤S12：否），则以该放大或缩小的比率进行变焦处理（步骤S15）。这样，若进行步骤S15中的变焦处理，则主控制部88使投影光学***20进行移位修正的处理（步骤S16）。通过以上，进行与横纵比变换相伴的屏幕SC上的图像的中心位置及显示区域的调整。

如以上所述，在本实施方式中，投影光学***20也可以实现横纵比的变换，且可以调整与横纵比的变换相伴的投影图像的位置偏离。

第3实施方式

以下，关于第3实施方式所涉及的投影光学***等进行说明。另外，本实施方式是第1实施方式的投影光学***等的变形例，未特别说明的部分或事项与第1实施方式的情况相同。

图12（A）及12（B）是说明本实施方式所涉及的投影机之中的投影光学***的构造的图，对应于第1实施方式的图4（A）及4（B）。本实施方式的投影光学***120实质包括第1组30和第2组40，不具有第1实施方式的投影光学***20那样的第3组60。在此，所谓“实质包括”，意味着包含下述情况：在投影光学***120中，除第1组30及第2组40之外，增加实质不具有放大率的透镜。

在本实施方式中，投影光学***120也可以实现横纵比的变换，且可以调整与横纵比的变换相伴的投影图像的位置偏离。

其他

图13（A）及13（B）是表示作为另外一例的投影光学***220的图，图13（A）表示投影光学***220的横方向（X方向）的剖面，图13（B）表示投影光学***220的纵方向（Y方向）的剖面。如图13（A）所示，在投影光学***220中，第2组240关于横方向（X方向）的剖面，从屏幕SC侧按顺序包括具有负放大率的第1光学要素组241和具有正放大率的第2光学要素组242。相对于此，第1光学要素组241和第2光学要素组242关于图13（B）所示的纵方向（Y方向）的剖面，不具有放大率。在第2组240的情况下，以关于纵方向（Y方向）不进行压缩和伸展、关于横方向（X方向）进行伸展的方式起作用。也就是说，在***了第2组240的第1工作状态下，以形成与使第2组240退避开的第2工作状态相比在横方向伸展了的横长的投影图像的方式进行横纵比变换。

图14（A）及14（B）是表示作为又一例的投影光学***320的图，图14（A）表示投影光学***320的横方向（X方向）的剖面，图14（B）表示投影光学***320的纵方向（Y方向）的剖面。如图14（B）所示，在投影光学***320中，第2组340关于纵方向（Y方向）的剖面，从屏幕SC侧按顺序包括具有负放大率的第1光学要素组341和具有正放大率的第2光学要素组342。相对于此，第1光学要素组341和第2光学要素组342关于图14（A）所示的横方向（X方向）的剖面，不具有放大率。在第2组340的情况下，以关于纵方向（Y方向）进行伸展、关于横方向（X方向）不进行压缩和伸展的方式起作用。也就是说，在***了第2组340的第1工作状态下，以形成与使第2组340退避开的第2工作状态相比在纵方向伸展了的纵长的投影图像的方式进行横纵比变换。

另外，尽管省略了图示等，但也可以对构成第2组340的光学要素组的放大率进行调整，以通过在横方向进行压缩而形成纵长的投影图像的方式进行横纵比变换。

本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围中可以通过各种方式实施。

不需要仅由旋转非对称型的光学要素组41、42构成第2组40，也能够在第2组40中增加非对称型的光学要素组。

液晶面板18G、18R、18B不限于透射型，而能够设为反射型。在此，所谓“透射型”，指液晶面板是使调制光透射的类型，所谓“反射型”，指液晶面板是反射调制光的类型。

在以上的投影机2中，合成由多个液晶面板18G、18R、18B形成的各色图像，但是也能够由投影光学***20放大投影由单个光调制元件即彩色或单色的液晶面板形成的图像。在此情况下，不需要十字分色棱镜19，所以投影光学***20的光学设计上的自由度提高。

作为投影机，有从观察投影面的方向进行图像投影的前面投影型的投影机和从与观察投影面的方向相反侧进行图像投影的背面投影型的投影机，但是图2等所示的投影机的结构可应用于任一种投影机。

也能够代替液晶面板18G、18R、18B，而将以微镜作为像素的数字微镜器件等用作光调制元件。

另外，在上述实施方式中，能够在构成各组30、40、60等的透镜的前后或之间增加一个以上的实质不具有放大率的透镜。

Claims

1.一种投影光学***，其在将图像放大投影于被投影面上时，使光调制元件的图像的横纵比与在前述被投影面投影的图像的横纵比不同，具备：

第1组，其配置于光路上，包括进行聚焦工作的聚焦光学***，或者包括前述聚焦光学***和进行变焦工作的变焦光学***；

第2组，其包含在前述光调制元件的纵方向和横方向具有不同的放大率并且在光路上能够进退的变形光学***；以及

驱动部，其具有移位驱动机构，所述移位驱动机构以降低与前述第2组的进退相伴的投影位置的偏离的方式，伴随前述第2组的进退，使前述第1组及前述第2组关于与光轴方向垂直的方向进行移位工作。

2.根据权利要求1所述的投影光学***，其中：

前述驱动部以使前述第2组从光路上退避开的状态下的投影图像的中心位置与使前述第2组***到了光路上的状态下的投影图像的中心位置一致的方式进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的投影光学***，其中：

前述驱动部还具有使前述第1组关于光轴方向进行驱动的变焦驱动机构，通过前述变焦驱动机构的工作，调整前述被投影面上的图像的放大率，通过前述移位驱动机构的工作，调整图像在前述被投影面上的位置。

4.根据权利要求3所述的投影光学***，其中：

在使前述第2组从光路上退避开的状态下，前述光调制元件的中心位置从前述第1组的光轴偏离预定的偏离量，将前述光调制元件的中心位置相对于前述第1组的光轴在垂直于前述第1组的光轴的第1方向上的偏离量设为X，将垂直于前述第1组的光轴且垂直于前述第1方向的第2方向上的偏离量设为Y，将前述投影光学***的关于前述第1方向及前述第2方向的焦点距离分别设为f_x、f_y，

在使前述第2组***到了光路上的状态下，将前述投影光学***的关于前述第1方向及前述第2方向的焦点距离分别设为f’_x、f’_y，将由前述变焦驱动机构实现的放大缩小倍率设为P，将由前述移位驱动机构实现的前述第1组及前述第2组在第1方向和第2方向上的移位量分别设为X’、Y’，则

X^{'} = \frac{X \cdot {f^{'}}_{x}}{P \cdot f_{x}}, Y^{'} = \frac{Y \cdot {f^{'}}_{y}}{P \cdot f_{y}} .

5.根据权利要求4所述的投影光学***，还具有：

尺寸固定控制部，其在与前述第2组的进退工作相伴的图像的横纵比的变换前后，将在前述被投影面投影的图像的前述第1方向及前述第2方向的任一方的尺寸保持为一定。

6.根据权利要求1或2所述的投影光学***，其中：

前述第2组在前述光调制元件的纵方向的剖面，从前述被投影面侧按顺序包括具有正放大率的第1光学要素组和具有负放大率的第2光学要素组。

7.根据权利要求1或2所述的投影光学***，其中：

前述第2组在前述光调制元件的横方向的剖面，从前述被投影面侧按顺序包括具有负放大率的第1光学要素组和具有正放大率的第2光学要素组。

8.根据权利要求1或2所述的投影光学***，其中：

前述第1组实质包括旋转对称的透镜组。

9.一种投影机，具备：

权利要求1～8中任一项所述的投影光学***；以及

前述光调制元件。