JP2013015653A5

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Publication number: JP2013015653A5
Application number: JP2011148000A
Authority: JP
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2031-07-04

Description

本発明の別の側面によれば、絞りと光変調装置側レンズ群の被投写面側の最端面との距離ｐと、調整光学要素群が光路上から退避した状態の光変調装置側レンズ群における投写面側の焦点と被投写面側の最端面との距離ＦＦＰＬとは、略等しい。この場合、テレセントリック性を実現させるために適した状態とすることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、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調整光学要素群と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群とから実質的になる。この場合、光変調素子に近い位置で第２群である調整光学要素群と回転対称レンズ群が入れ替え可能であるため、各像高の光線は比較的像高に近い経路に沿って第２郡を通過するため、光線のコントロールがしやすくなる。このため第２群である調整光学要素群と回転対称レンズ群の入れ替え動作による収差の発生を押させることができる。つまり、第２群を光変調素子に近い位置に置くことで収差の発生を抑えることができる。また、第３群は正のパワーを持つことにより、光変調素子から出射した光の広がりを抑えることができるため、第２群への光の入射角度が小さくなり、第２群での収差の発生を抑えつつ第２群をコンパクトにすることができる。そのため、高精度なレンズ加工が期待でき、性能向上につながるとともに、コストダウンも可能である。

本発明のさらに別の側面によれば、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調整光学要素群と回転対称レンズ群とを含む第２群とから実質的になる。この場合、光変調素子に近い位置で第２群である調整光学要素群と回転対称レンズ群が入れ替え可能であるため、各像高の光線は比較的像高に近い経路に沿って第２郡を通過するため、光線のコントロールがしやすくなる。このため第２群である調整光学要素群と回転対称レンズ群の入れ替え動作による収差の発生を押させることができる。つまり、第２群を光変調素子に近い位置に置くことで、第２群をコンパクトにしつつ、収差の発生を抑えることができる。そのため、高精度なレンズ加工が期待でき、性能向上につながるとともに、コストダウンも可能である。

第３群６０は、横方向及び縦方向にパワーを持つ回転対称なレンズを１枚以上含む。第３群６０は、正のパワーを有するため光変調素子から射出した光の広がりを抑えることができる。そのため、第２群４５へ入射する光の角度を抑えることができ、第２群４５で発生する収差を抑えることができる。その結果として第３群６０は全体の収差を抑えることができため、第３群６０は補正光学要素として複数のレンズを有し、それらのレンズ中に正のパワーを有するものとし、必要であれば、非球面のものを含めるものとする。

ここで、図３（Ａ）等に示す投写光学系２０の機能についてより詳細に説明する。この投写光学系２０の場合、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に比較的近い位置で第２群４５中の調整光学要素群４０と回転対称レンズ群９０が入れ替え可能であるため、各像高の光線は比較的像高に近い経路に沿って第２群４５を通過するため、光線のコントロールがしやすくなる。このため第２群４５中の調整光学要素群４０と回転対称レンズ群９０の入れ替え動作による収差の発生を押させることができる。一般的に回転非対称な光学要素の製造は難しく、精度を出すためには調整光学要素群４０の小型化が必須条件である。その点で、調整光学要素群４０が液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近いほど光線の広がりが少なく調整光学要素群４０を構成する第１の光学要素群４１と第２の光学要素群４２とを小型にできるので、これらの光学要素群４１，４２に対して高精度なレンズ加工が期待でき、投写光学系２０の性能向上につながるとともに、コストダウンも可能である。さらに、投写光学系２０は、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に最も近い第３群６０を有することで、比較的簡単な光学系によって効率的で無理のない収差の補正を可能としている。このような第３群６０の存在によって、さらに著しい性能向上を図ることができる。具体的には、この第３群６０により、第２群４５内での光束の広がりを抑えることができ、第２群４５の径が大きくなるのを防ぐことができる。また、アナモフィック型の調整光学要素群４０を略アフォーカル系にすることにより、調整光学要素群４０の構成レンズの位置精度の要求を低くしつつ精度を確保することができる。

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。条件（２）、（２）'の範囲内で絞り７０を配置する場合、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、縦に画像を圧縮するタイプの投写光学系２０の場合、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。

次に、図７（Ｃ）に示す距離ＦＦＰＬについて、より詳しく説明する。この場合、距離ＦＦＰＬは、（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２と略等しくなるように設定されている。つまり、距離ＦＦＰＬは、
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横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。

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。
前記絞りと前記光変調装置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装置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。