JP5573215B2 - プロジェクター及びアナモフィックプリズム光学ユニット - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクター及びアナモフィックプリズム光学ユニット、特に、照射領域のアスペクト比を変換させるためのアナモフィックプリズム光学系を備えるプロジェクターに関する。

プロジェクターは、一定のサイズを持つ空間光変調装置を用いて光を変調するのに対して、さまざまなアスペクト比（縦横比）の画像信号が入力される場合がある。空間光変調装置と画像信号とでアスペクト比が異なるという課題に対しては、一般に、アスペクト比の差から生じる画像空白領域（ブランク部）における輝度を最小値とする、即ち、画像空白領域では常時「黒」を表示する措置が取られている。但し、ブランク部以外の部分のみで画像を表示することは、解像度低下、光利用効率低下を招くことになるため、その他の措置による課題解決が望まれている。

前記の課題解決のための方法の一つとして、空間光変調装置の画像空白領域にまで画像を引き伸ばして光を変調した後、画像信号で定義されている元のアスペクト比に画像を復元させる方法が知られている。アスペクト比の変換には、例えば、投写レンズの前（被照射面側）に取り付けられたフロントコンバーター方式のアナモフィックレンズが使用される。この場合、アスペクト比の変換は、フロントコンバーターに設定された固有の倍率によってのみなされることとなる。このため、例えば、映画のように、アスペクト比の差が比較的小さいような種々の規格（シネスコ、ヨーロピアンビスタ、アメリカンビスタ、スタンダード等）の画像信号が入力される場合に、それぞれの規格に正確に適用させることが困難となる。これに対して、例えば特許文献１には、光路中に設けられた２つのプリズムセットをそれぞれ回転変位させることにより、アスペクト比を連続的に変化させて設定可能とする技術が提案されている。

米国特許第４０１７１６０号明細書

特許文献１にて提案されている技術では、プリズムセットとして、それぞれ２種類の硝材を貼り合せた構成を採用することにより、色収差の低減を図ることしている。しかし、かかる構成は、プリズムの回転量が互いに特定の関係にあるときには色収差低減の条件を充足可能である一方、その関係をプリズムセットの回転により変化させることで、色収差低減の条件を満たさなくなる場合が生じることが問題となる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、アスペクト比を連続的に変化させることで、アスペクト比が異なるさまざまな規格への適用を可能とし、かつ色収差の低減を可能とするプロジェクター及びアナモフィックプリズム光学ユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプロジェクターは、映像光を投写させる投写光学系と、前記映像光を照射させる照射領域のアスペクト比を変換させるためのアナモフィックプリズム光学系と、を有し、前記アナモフィックプリズム光学系は、第１プリズムと、前記第１プリズムから射出された前記映像光が入射する第２プリズムと、が組み合わせられた第１プリズムセットと、前記第２プリズムから射出された前記映像光が入射する第３プリズムと、前記第３プリズムから射出された前記映像光が入射する第４プリズムと、が組み合わせられた第２プリズムセットと、を備え、前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムは、それぞれの回転軸を中心として回転可能であって、前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムの回転に連動させて、前記第１プリズムセット及び前記第２プリズムセットの間隔が調整可能であることを特徴とする。

第１プリズムセット及び第２プリズムセットは、それぞれ、光束幅を変化させることを主な機能とするプリズム（例えば、第１プリズム、第４プリズム）と、色収差の低減を主な機能とするプリズム（例えば、第２プリズム、第３プリズム）とを組み合わせて構成される。アナモフィックプリズム光学系は、光束幅を変化させるためのプリズムを漸次回転させることで、アスペクト比を連続的に変化させる。アナモフィックプリズム光学系は、光束幅を変化させるためのプリズムに対して色収差低減のためのプリズムの傾きを調整するとともに、プリズムの回転に応じて第１プリズムセット及び第２プリズムセットの間隔を調整する。プリズムセットを構成するプリズム同士の回転量の調整、及びプリズムセット間の間隔の調整により、変換後のアスペクト比に関わらず、色収差を低減させるための条件を充足させるような調整が可能となる。これにより、アスペクト比を連続的に変化させるとともに、変換後のアスペクト比に関わらず各色について色収差を抑制させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１プリズムと前記第２プリズムとを回転可能に支持する第１回転支持部と、前記第３プリズムと前記第４プリズムとを回転可能に支持する第２回転支持部と、を有することが望ましい。これにより、プリズムセットを構成するプリズム同士について、回転軸間の距離が一定となるように保持され、かつそれぞれ独立して回転量を調整可能とする。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１プリズムを回転させる回転量と、前記第１プリズムに連動して前記第２プリズムを回転させる回転量と、の制御のための第１プリズム回転制御機構と、前記第４プリズムを回転させる回転量と、前記第４プリズムに連動して前記第３プリズムを回転させる回転量と、の制御のための第２プリズム回転制御機構と、を有することが望ましい。これにより、アスペクト比の変換に対応させて、プリズムセットを構成するプリズム同士の回転量を調整可能とする。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１プリズム及び前記第２プリズムの回転に連動して前記第１プリズムセットを移動させ、前記第３プリズム及び前記第４プリズムの回転に連動して前記第２プリズムセットを移動させることにより、前記第１プリズムセット及び前記第２プリズムセットの間隔を調整するためのプリズムセット間隔調整機構を有することが望ましい。これにより、アスペクト比の変換に対応させて、プリズムセット同士の間隔を調整可能とする。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１回転支持部に対して可動であって、前記第１プリズム回転制御機構を構成する第１カム可動部と、前記第２回転支持部に対して可動であって、前記第２プリズム回転制御機構を構成する第２カム可動部と、前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムのそれぞれに取り付けられたカム凸部と、を有し、前記第１カム可動部は、前記第１プリズムに取り付けられた前記カム凸部を摺動可能に形成された第１カム受け部と、前記第２プリズムに取り付けられた前記カム凸部を摺動可能に形成された第２カム受け部と、を備え、前記第２カム可動部は、前記第４プリズムに取り付けられた前記カム凸部を摺動可能に形成された第１カム受け部と、前記第３プリズムに取り付けられた前記カム凸部を摺動可能に形成された第２カム受け部と、を備えることが望ましい。第１カム受け部と第２カム受け部とにおいてカム凸部が摺動するように、第１カム構成部材及び第２カム構成部材を移動させる。第１カム受け部及び第２カム受け部の形状によって、各プリズムの回転量を制御可能とする。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１カム可動部及び前記第２カム可動部は、前記プリズムセット間隔調整機構を構成することが望ましい。これにより、各プリズムの回転量に対応させて、プリズムセット同士の間隔を制御可能とする。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１カム可動部と前記第２カム可動部とを同時に移動させるための操作部を有することが望ましい。これにより、操作部の操作により、各プリズムの回転量、及びプリズムセットの間隔を一括して制御可能とする。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１プリズム及び前記第２プリズムは、互いに異なる屈折率の部材により構成され、前記第３プリズム及び前記第４プリズムは、互いに異なる屈折率の部材により構成されることが望ましい。これにより、色収差が低減された高性能なアスペクト比変換を実現可能とする。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第２プリズムは、前記第１プリズムを構成する部材より高い屈折率の部材により構成され、前記第３プリズムは、前記第４プリズムを構成する部材より高い屈折率の部材により構成されることが望ましい。低屈折率部材からなる第１プリズム及び第４プリズムの回転量に比べて、高屈折率部材からなる第２プリズム及び第３プリズムの回転量が小さくなるように、各プリズムの回転量は調整される。第１プリズム及び第４プリズムの間に配置させる第２プリズム及び第３プリズムの回転量を小さくできることで、第１プリズムと第２プリズムとの接触、第４プリズムと第３プリズムとの接触をそれぞれ抑制させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１プリズム及び前記第４プリズムは、同一の材料により構成され、かつ所定の平面内において同一の頂角を持つ形状をなし、前記第２プリズム及び前記第３プリズムは、同一の材料により構成され、かつ所定の平面内において同一の頂角を持つ形状をなすことが望ましい。これにより、加工コスト及び材料コストを抑制させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１プリズム及び前記第４プリズムは、互いに同一の形状をなして構成され、前記第２プリズム及び前記第３プリズムは、互いに同一の形状をなして構成されることが望ましい。これにより、第１プリズムセット及び第２プリズムセットを構成するために加工されるプリズムを２種類のみとすることで、さらに加工コストを抑制させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記第１プリズムのうち前記映像光が入射する入射面の法線と入射光線とがなす角度は、前記第４プリズムのうち前記映像光が入射する入射面の法線と当該入射光線とがなす角度の絶対値に等しく、前記第２プリズムのうち前記映像光が入射する入射面の法線と入射光線とがなす角度は、前記第３プリズムのうち前記映像光が入射する入射面の法線と当該入射光線とがなす角度の絶対値に等しいことが望ましい。アナモフィックプリズム光学系は、入射光線の向きと射出光線の向きとを平行とし、かつコリメート光として入射した光束を、コリメート光として射出させる。これにより、収差が低減された高性能なアスペクト比変換を実現できる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記アナモフィックプリズム光学系は、前記投写光学系から射出された前記映像光が入射する位置に設けられることが望ましい。投写光学系から射出される各像高からの光束は、光束の中心光線（主光線）と周辺光線とが略平行となる。したがって、投写光学系からの映像光をアナモフィックプリズム光学系へ入射させても、大きな角度誤差を発生させず、良好な映像を得ることができる。投写光学系の射出側にアナモフィックプリズム光学系を取り付ける構成とすることで、投写光学系の光学性能を維持したまま、映像のアスペクト比を変換することができる。また、一般的な投写光学系の被照射面側にアナモフィックプリズム光学系を取り付けるだけで、簡単にアスペクト比変換を実現することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記アナモフィックプリズム光学系は、前記投写光学系を構成する光学要素同士の間に配置されることが望ましい。アナモフィックプリズム光学系は、光束の主光線と周辺光線とが略平行になる位置に配置される。光路のうち、光線を広く拡散させる手前の位置にアナモフィックプリズム光学系を配置できるとともに、アナモフィックプリズム光学系と投写光学系とを一体にできることで、光学系の小型化が可能となる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記アナモフィックプリズム光学系は、前記投写光学系の絞りの近傍に配置されることが望ましい。これにより、光束の主光線と周辺光線とが略平行になる位置にアナモフィックプリズム光学系を配置できる。

また、本発明の好ましい態様としては、コリメート光とされた前記映像光を前記アナモフィックプリズム光学系へ入射させる第１の光学系と、前記アナモフィックプリズム光学系から射出された前記映像光を前記投写光学系へ入射させる第２の光学系と、を有し、前記第２の光学系は、中間像を結像させることが望ましい。リレー光学系は、アスペクト比を変換可能な両側テレセントリック光学系として機能する。これにより、中間像のアスペクト比を連続的に変化させることができる。また、中間像以後の投写光学系のバックフォーカスを理論上ゼロとすることができることから、投写光学系の高性能化及び小型化を実現可能とする。

また、本発明の好ましい態様としては、前記投写光学系は、前記アスペクト比の変換により光束幅を変化させる方向について移動可能であることが望ましい。投写光学系を移動させ、アスペクト比の変換に伴う照射領域の移動を相殺させることで、アスペクト比を変換しても照射領域の位置が一定となるような光学系を実現できる。

さらに、本発明に係るアナモフィックプリズム光学ユニットは、前記映像光を照射させる照射領域のアスペクト比を変換させるためのアナモフィックプリズム光学ユニットであって、第１プリズムと、前記第１プリズムから射出された前記映像光が入射する第２プリズムと、が組み合わせられた第１プリズムセットと、前記第２プリズムから射出された前記映像光が入射する第３プリズムと、前記第３プリズムから射出された前記映像光が入射する第４プリズムと、が組み合わせられた第２プリズムセットと、を有し、前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムは、それぞれの回転軸を中心として回転可能であって、前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムの回転に連動させて、前記第１プリズムセット及び前記第２プリズムセットの間隔が調整可能であることを特徴とする。これにより、アスペクト比を連続的に変化させるとともに、変換後のアスペクト比に関わらず各色について色収差を抑制させることができる。

実施例１に係るプロジェクターの概略構成を示す図。 投写光学系及びアナモフィックプリズム光学系等を示す図。 一般的なアナモフィックプリズム光学系の基本構成を示す図。 アナモフィックプリズム光学系により光束の幅を調整する例を示す図。 倍率１．０倍における像高と色収差との関係を表したグラフ。 倍率１．３３倍における像高と色収差との関係を表したグラフ。 色収差低減のためのプリズムを貼り合わせた例を示す図。 図７に示す例における像高と色収差との関係を表したグラフ。 ２対のプリズムを回転させて倍率を１．３０倍とした状態を示す図。 図９に示す例における像高と色収差との関係を表したグラフ。 実施例１のアナモフィックプリズム光学系について説明する図。 プリズムを回転及び移動させて倍率を１．３０倍とした状態を示す図。 図１１に示す例における像高と色収差との関係を表したグラフ。 図１２に示す例における像高と色収差との関係を表したグラフ。 アナモフィックプリズム光学系へ入射させる入射光線について説明する図。 アナモフィックプリズム光学系の透過斜視図。 各プリズム、第１回転支持部及び第２回転支持部を取り出して示した図。 第１カム可動部及び第２カム可動部が取り付けられた構成を示す図。 ケースに覆われた側とは反対側から見たアナモフィックプリズム光学系の斜視図。 ケースに覆われた側から見たアナモフィックプリズム光学系の透過斜視図。 実施例２のアナモフィックプリズム光学系を含む構成を示す図。 実施例３のアナモフィックプリズム光学系を含む構成を示す図。 実施例４のアナモフィックプリズム光学系を含む構成を示す図。 投写光学系を移動させる方向について説明する図。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクター１の概略構成を示す図である。光源１０は、例えば、超高圧水銀ランプであって、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を含む照明光を射出する。ここで、光源１０は、超高圧水銀ランプの他、半導体光源等であっても良い。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、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表示パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂに形成する。

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液晶表示パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの照射面上で重畳させる。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で反射したＲ光は、反射ミラー１６及びフィールドレンズ１７Ｒを経て、空間光変調装置である液晶表示パネル１８Ｒへ入射する。液晶表示パネル１８Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する。

第２ダイクロイックミラー２１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２１で反射したＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、空間光変調装置である液晶表示パネル１８Ｇへ入射する。液晶表示パネル１８Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する。第２ダイクロイックミラー２１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、空間光変調装置である液晶表示パネル１８Ｂへ入射する。液晶表示パネル１８Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する。色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１９は、各液晶表示パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調された光を合成して映像光とし、投写光学系２へ進行させる。

投写光学系２は、クロスダイクロイックプリズム１９からの映像光を投写させる。アナモフィックプリズム光学系３は、投写光学系２から射出された映像光が入射する位置に設けられている。アナモフィックプリズム光学系（アナモフィックプリズム光学ユニット）３は、映像光を照射させる照射領域のアスペクト比を変換させる。プロジェクター１は、アナモフィックプリズム光学系３から射出された映像光をスクリーン等の被照射面へ入射させる。なお、空間光変調装置は、透過型の液晶表示パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂに代えて、反射型の液晶表示パネルや、反射型のデバイス（例えば、マイクロミラーデバイス）等を採用しても良い。

図２は、プロジェクター１のうち、液晶表示パネル１８Ｇ、クロスダイクロイックプリズム１９、投写光学系２及びアナモフィックプリズム光学系３を示す図である。図中、投写光学系２及びアナモフィックプリズム光学系３は、断面によって表している。アナモフィックプリズム光学系３は、第１プリズム３１、第２プリズム３２、第３プリズム３３及び第４プリズム３４を備える。

第１プリズム３１は、投写光学系２からアナモフィックプリズム光学系３へ進行した映像光が入射する。第２プリズム３２は、第１プリズム３１から射出された映像光が入射する。第１プリズム３１及び第２プリズム３２の組み合わせは、第１プリズムセットＰ１を構成する。第３プリズム３３は、第２プリズム３２から射出された映像光が入射する。第４プリズム３４は、第３プリズム３３から射出された映像光が入射する。第３プリズム３３及び第４プリズム３４の組み合わせは、第２プリズムセットＰ２を構成する。

アナモフィックプリズム光学系３の特徴的な構成を説明する前に、アナモフィックプリズム光学系３の基本技術について説明する。図３には、一般的なアナモフィックプリズム光学系の基本構成を示す。一般的なアナモフィックプリズム光学系は、頂角が等しい（α１＝α２）２つのプリズム４１、４２から構成されている。２つのプリズム４１、４２は、互いに逆向きになるように配置されている。プリズム４１、４２は、所定方向（例えば図の紙面に垂直な方向）の軸を回転軸として、それぞれ回転可能に支持されている。プリズム４１、４２の回転軸は、光束の幅を変化させる方向（図中上下方向）と光学系（例えば投写光学系２）の光軸ＡＸとに平行な所定平面に対して垂直である。以下、光束の幅を変化させる方向と光軸ＡＸとに平行な所定平面を、適宜「基準面」と称するものとする。

ここで、基準面において、プリズム４１の入射面Ｓ１の法線と、入射面Ｓ１への入射光線とがなす角度をｉ１、プリズム４２の入射面Ｓ２の法線と、入射面Ｓ２への入射光線とがなす角度をｉ２、とする。２つのプリズム４１、４２は、角度ｉ１と角度ｉ２とは絶対値が等しくかつ符号が逆（−ｉ１＝ｉ２）となるように、回転量が調整される。これにより、プリズム４１へ入射する光束の主光線と、プリズム４２から射出する光束の主光線とを平行にする。また、角度ｉ１、ｉ２について上記の関係を保ったままプリズム４１、４２の回転量を調整することにより、アナモフィックプリズム光学系へ入射する光束の幅Ａに対する、アナモフィックプリズム光学系から射出する光束の幅Ｂの倍率が調整される。

図４は、アナモフィックプリズム光学系により光束の幅を調整する例を示す図である。図４の上段は倍率１．０倍の例、下段は倍率１．３３倍の例をそれぞれ示している。倍率１倍の場合、プリズム４１への入射時とプリズム４２からの射出時とで、光束の幅が保たれている（Ａ＝Ｂ）。倍率１．３３倍とする例では、倍率１倍のときに対して、プリズム４１は時計回り、プリズム４２は反時計回りにそれぞれ回転させている。このようにプリズム４１、４２を回転させることにより、光束の幅が１．３３倍に拡大される（Ｂ’＝１．３３Ａ）。

このようなアナモフィックプリズム光学系は、例えば、半導体レーザーのビーム整形等に使用されている。本実施例のように、アナモフィックプリズム光学系を結像系に適用する場合、アスペクト比が変換された平行光を得るには、プリズム４１へは、略平行光を入射させることを要する。さらに、図３及び図４に示す関係は単色光について説明するものであって、広い波長範囲における複数の色光を入射させる場合は色収差の発生が問題となる。

図５及び図６は、図４に示すアナモフィックプリズム光学系の像高と色収差との関係を表したグラフである。図５は倍率１．０倍の場合、図６は倍率１．３３倍の場合をそれぞれ表している。図５及び図６の縦軸は像高、横軸はプリズム４１の射出面における光線のずれ量をそれぞれ表している。像高とは、光軸ＡＸを基準とする像の高さとする。図中「Ｇ−Ｒ」と示した直線は、Ｇ光を基準とした場合にＲ光について生じる色収差を表している。図中「Ｇ−Ｂ」と示した直線は、Ｇ光を基準とした場合にＢ光について生じる色収差を表している。

図５に示す倍率１．０倍の場合、図６に示す倍率１．３３倍の場合のいずれも、全像高において、光線が２０〜１００μｍ程度ずれる色収差が生じている。例えば、１画素が８．５〜１２μｍ程度の液晶表示パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂに対しては、色によっては最大で１０画素以上のずれが生じることとなる。このような色収差に対して、例えば上記の特許文献１では、アナモフィックプリズム光学系を構成するプリズムのそれぞれに、屈折率が異なるプリズムを貼り合せることが提案されている。

図７は、図４に示すプリズム４１、４２のそれぞれに色収差低減のためのプリズム４３、４４を貼り合わせた例を示す図である。図８は、図７に示す例における像高と色収差との関係を表したグラフである。ここでは、倍率を１．０倍とした状態を示している。色収差低減のためのプリズム４３、４４は、倍率変換のための入射側のプリズム４１の射出面と、射出側のプリズム４２の入射面とに貼り付けられている。色収差低減のためのプリズム４３、４４は、互いに等しい頂角を持つ形状をなしている。倍率変換のためのプリズム４１、４２とする硝材には、例えばＳ−ＦＰＬ５１が使用される。色収差低減のためのプリズム４３、４４とする硝材には、例えばＳ−ＴＩＨ５３が使用される。

プリズム４１、４３は、共通の回転軸を中心に回転可能に支持されている。プリズム４２、４４は、共通の回転軸を中心に回転可能に支持されている。図８に示すように、倍率１倍の場合、色収差による光線のずれは、全像高において２μｍ以下となる。この場合、実用上十分許容可能な程度に色収差は抑制されている。

図９は、図７に示す状態から２対のプリズムを回転させ、倍率を１．３０倍とした状態を示す図である。図１０は、図９に示す例における像高と色収差との関係を表したグラフである。互いに貼り合わされた前２つのプリズム４１、４３は、図７の状態から時計回りに回転させている。また、互いに貼り合わされた後２つのプリズム４２、４４は、図７の状態から反時計回りに回転させている。図１０に示すように、倍率１．３０倍の場合、色収差による光線のずれは最大で８μｍ程度にまで増大することとなる。このように、図７に示す構成からプリズムの回転量を変化させることで、色収差低減の条件を満たさなくなる場合が生じることとなる。

図１１は、本実施例のアナモフィックプリズム光学系３を構成する第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２について説明する図である。ここでは、倍率を１．０倍とした状態を示している。第１プリズム３１及び第４プリズム３４は、光束幅を変化させることを主な機能とする。第１プリズム３１及び第４プリズム３４は、基準面内において同一の頂角を持つ形状をなしている。また、第１プリズム３１及び第４プリズム３４は、倍率１．０倍の状態では向きを１８０度異ならせて配置されている。第１プリズム３１及び第４プリズム３４は、同一の硝材、例えば異常低分散ガラスであるＳ−ＦＰＬ５１を材料として構成されている。

第２プリズム３２及び第３プリズム３３は、色収差の低減を主な機能とする。第２プリズム３２及び第３プリズム３３は、基準面内において同一の頂角を持つ形状をなしている。また、第２プリズム３２及び第３プリズム３３は、倍率１．０倍の状態では向きを１８０度異ならせて配置されている。第２プリズム３２及び第３プリズム３３は、第１プリズム３１及び第４プリズム３４より高い屈折率の部材により構成されている。第２プリズム３２及び第３プリズム３３は、同一の硝材、例えば高屈折率ガラスであるＳ−ＴＩＨ５３を材料として構成されている。

第１プリズム３１及び第４プリズム３４、第２プリズム３２及び第３プリズム３３は、それぞれ同一の部材、同一の頂角とすることで、加工コスト及び材料コストを抑制させることができる。さらに、アナモフィックプリズム光学系３は、第１プリズム３１及び第４プリズム３４が互いに同一の形状であって、かつ第２プリズム３２及び第３プリズム３３が互いに同一の形状であることが望ましい。これにより、第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２を構成するために加工されるプリズムを２種類のみとすることで、さらに加工コストを抑制させることができる。

第１プリズム３１、第２プリズム３２、第３プリズム３３及び第４プリズム３４は、基準面に垂直なそれぞれの回転軸を中心として回転可能に支持されている。各プリズム３１、３２、３３、３４は、いずれも独立した動作により、それぞれ回転量が調整される。第１プリズム３１及び第４プリズム３４は、図３に示す基本構成の場合と同様に、入射面の法線と入射光線とがなす角度は、絶対値が等しくかつ符号が逆となるように回転量が調整される。また、第２プリズム３２及び第３プリズム３３も、図３に示す基本構成の場合と同様に、入射面の法線と入射光線とがなす角度は、絶対値が等しくかつ符号が逆となるように回転量が調整される。

これにより、第１プリズム３１へ入射する光束の主光線と、第４プリズム３４から射出する光束の主光線とを平行にする。また、それらの関係を保ったまま各プリズム３１、３２、３３、３４の回転量を調整することにより、アナモフィックプリズム光学系３へ入射する光束の幅Ａに対する、アナモフィックプリズム光学系３から射出する光束の幅Ｂ’の倍率が調整される。また、アナモフィックプリズム光学系３は、第１プリズム３１、第２プリズム３２、第３プリズム３３及び第４プリズム３４の回転に連動させて、第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２の間隔が調整可能とされている。

図１２は、図１１に示す状態から第１プリズム３１、第２プリズム３２、第３プリズム３３及び第４プリズム３４を回転及び移動させ、倍率を１．３０倍とした状態を示す図である。第１プリズム３１及び第２プリズム３２は、図１１の状態から、それぞれの回転軸を中心として時計回りに回転させている。第３プリズム３３及び第４プリズム３４は、図１１の状態から、それぞれの回転軸を中心として反時計回りに回転させている。また、第２プリズム３２及び第３プリズム３３の間隔、即ち第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２の間隔は、図１１に示す状態に対して狭められている。

各プリズム３１、３２、３３、３４の回転量は、低屈折率部材からなる第１プリズム３１及び第４プリズム３４の回転量に比べて、高屈折率部材からなる第２プリズム３２及び第３プリズム３３の回転量が小さくなるように調整される。第１プリズム３１及び第４プリズム３４の間に配置させる第２プリズム３２及び第３プリズム３３の回転量を小さくできることで、第１プリズム３１と第２プリズム３２との接触、第４プリズム３４と第３プリズム３３との接触をそれぞれ抑制させることが可能となる。

図１３は、図１１に示す例における像高と色収差との関係を表したグラフである。図１４は、図１２に示す例における像高と色収差との関係を表したグラフである。図１３に示すように、倍率１．０倍の場合、色収差による光線のずれは、全像高において２μｍ以下となる。図１４に示すように、倍率１．３０倍の場合も、色収差による光線のずれは、全像高において２μｍ以下となる。発明者による詳細な計算によれば、倍率１．０倍から１．３０倍の連続した区間において、色収差による光線のずれを各色について２μｍ以下にできることが分かった。

アナモフィックプリズム光学系３は、第１プリズム３１及び第４プリズム３４を漸次回転させることで、アスペクト比を連続的に変化させる。アナモフィックプリズム光学系３は、第１プリズム３１に対する第２プリズム３２の回転量、第４プリズム３４に対する第３プリズム３３の回転量を調整するとともに、各プリズム３１、３２、３３、３４の回転に応じて第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２の間隔を調整する。

第１プリズムセットＰ１を構成する第１プリズム３１及び第２プリズム３２の回転量の調整、第２プリズムセットＰ２を構成する第３プリズム３３及び第４プリズム３４の回転量の調整、第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２の間隔の調整により、変換後のアスペクト比に関わらず、色収差を低減させるための条件を充足させるような調整が可能となる。これにより、アスペクト比を連続的に変化させるとともに、変換後のアスペクト比に関わらず各色について色収差を抑制させることができる。

各プリズム３１、３２、３３、３４の形状や部材は、本実施例で説明する場合に限られないものとする。例えば、第１プリズム３１及び第４プリズム３４と、第２プリズム３２及び第３プリズム３３とは、少なくとも異なる屈折率の部材で構成されていれば良いものとする。また、第１プリズム３１と第４プリズム３４とは、必ずしも同一の部材、同一の頂角である場合に限られず、第２プリズム３２と第３プリズム３３とは、必ずしも同一の部材、同一の頂角である場合に限られない。アスペクト比を連続的に変化させるとともに色収差を抑制可能であれば、各プリズム３１、３２、３３、３４の構成を適宜変更しても良い。

図１５は、アナモフィックプリズム光学系３へ入射させる入射光線について説明する図である。実線で示す光線Ｌ１は、同じ像高からの光線であるとする。光線Ｌ１は、ある像高からの光束の中心にある主光線と、当該光束の最も外側にある２本の周辺光線とを表している。破線で示す光線Ｌ２は、同じ像高からの光線であって、主光線と、２本の周辺光線とを表している。一点鎖線で示す光線Ｌ３は、同じ像高からの光線であって、主光線と、２本の周辺光線とを表している。

投写光学系２は、いずれの像高からの光線についても、主光線と周辺光線とが略平行になるような光（コリメート光）を射出させる。投写光学系２からのコリメート光をアナモフィックプリズム光学系３へ入射させることで、大きな角度誤差を発生させず、良好な映像を得ることが可能となる。投写光学系２の射出側にアナモフィックプリズム光学系３を取り付ける構成とすることで、投写光学系２の光学性能を維持したまま、映像のアスペクト比を変換することができる。また、一般的な投写光学系２の被照射面側にアナモフィックプリズム光学系３を取り付けるだけで、簡単にアスペクト比変換を実現することができる。アナモフィックプリズム光学系３は、シリンドリカルレンズに比べてプリズム３１、３２、３３、３４が容易に加工可能であることから、低コストにできる。

次に、各プリズム３１、３２、３３、３４の動作を制御するための構成の例を説明する。図１６は、アナモフィックプリズム光学系３の透過斜視図を示す。各プリズム３１、３２、３３、３４は、ケース５０によって上下及び一方の側面側が覆われて収納されている。

図１７は、図１６に示す構成のうち各プリズム３１、３２、３３、３４、第１回転支持部５１及び第２回転支持部５２を取り出して示した図である。第１回転支持部５１は、第１プリズム３１と第２プリズム３２とを回転可能に支持する。第１プリズム３１及び第２プリズム３２は、それぞれ第１回転支持部５１に取り付けられたカム軸５３を回転軸として回転可能に支持されている。第１プリズム３１及び第２プリズム３２は、カム軸５３間の距離が一定となるように保持され、かつそれぞれ独立して回転量が調整可能とされている。第１回転支持部５１には、２つのカム軸５３に対応する２つのカム凸部５４が形成されている。

第２回転支持部５２は、第３プリズム３３と第４プリズム３４とを回転可能に支持する。第３プリズム３３及び第４プリズム３４は、それぞれ第２支持部５２に取り付けられたカム軸５３を回転軸として回転可能に支持されている。第３プリズム３３及び第４プリズム３４は、カム軸５３間の距離が一定となるように保持され、かつそれぞれ独立して回転量が調整可能とされている。第２回転支持部５２には、２つのカム軸５３に対応する２つのカム凸部５４が形成されている。

第１プリズム３１のうち第１回転支持部５１側の側面、第２プリズム３２のうち第１回転支持部５１側の側面、第３プリズム３３のうち第２回転支持部５２側の側面、第４プリズム３４のうち第２回転支持部５２側の側面には、それぞれカム凸部５５が形成されている。カム軸５３、カム凸部５４及びカム凸部５５は、各プリズム３１、３２、３３、３４の側面側において、互いに間隔が設けられて配置されている。

図１８は、図１７に示す構成に第１カム可動部５６及び第２カム可動部５７が取り付けられた構成を示す図である。第１カム可動部５６は、板状部材であって、２つのカム軸挿入部５８、第１カム受け部５９、第２カム受け部６０及びスライド用カム受け部６１が形成されている。第１プリズム３１側のカム軸挿入部５８には、第１プリズム３１のカム軸５３と、当該カム軸５３に対応するカム凸部５４とが挿入されている。第２プリズム３２側のカム軸挿入部５８には、第２プリズム３２のカム軸５３と、当該カム軸５３に対応するカム凸部５４とが挿入されている。カム軸挿入部５８は、カム軸５３及びカム凸部５４が挿入された状態で、第１回転支持部５１に対して第１カム可動部５６が所定方向（図中第１カム可動部５６部分に示す両矢印の方向）へ移動するように、カム軸５３及びカム凸部５４の配置部分の長さに対して長く切り込ませて形成されている。

第１カム受け部５９には、第１プリズム３１に取り付けられたカム凸部５５が挿入されている。第２カム受け部６０には、第２プリズム３２に取り付けられたカム凸部５５が挿入されている。第１カム受け部５９及び第２カム受け部６０は、それぞれカム凸部５５を摺動させるように形成されている。

第１カム受け部５９は、第１カム可動部５６の所定方向への移動に伴ってカム凸部５５が摺動することにより第１プリズム３１が回転するように、カム軸挿入部５８に対して斜め方向を長手方向として形成されている。また、第２カム受け部６０は、第１カム可動部５６の所定方向への移動に伴ってカム凸部５５が摺動することにより第２プリズム３２が回転するように、カム軸挿入部５８に対して斜め方向を長手方向として形成されている。

第１プリズム３１及び第２プリズム３２は、第１カム可動部５６を所定方向へ移動させることにより、互いに連動して回転する。カム軸挿入部５８に対する第１カム受け部５９の傾きと、カム軸挿入部５８に対する第２カム受け部６０の傾きとを適宜決定することにより、第１カム可動部５６の移動に対する第１プリズム３１の回転量と、第２プリズム３２の回転量とは調整されている。第１カム可動部５６及びカム凸部５５は、第１プリズム３１を回転させる回転量と、第１プリズム３１に連動して第２プリズム３２を回転させる回転量と、の制御のための第１プリズム回転制御機構を構成する。

第１カム受け部５９のカム軸挿入部５８に対する傾きは、第２カム受け部６０のカム軸挿入部５８に対する傾きより大きくなるように設定されている。これにより、第１カム可動部５６の移動に対して、第１プリズム３１の回転量を、第２プリズム３２の回転量より大きくすることができる。アナモフィックプリズム光学系３は、第１プリズム回転制御機構を設けることで、アスペクト比の変化に対応させて、第１プリズムセットＰ１を構成する第１プリズム３１及び第２プリズム３２の回転量を調整可能としている。なお、第１カム受け部５９及び第２カム受け部６０の形状は、第１プリズム３１の回転量と第２プリズム３２の回転量とに応じて適宜決定可能であって、直線状、曲線状のいずれであっても良い。

第２カム可動部５７は、第１カム可動部５６と同様、板状部材であって、２つのカム軸挿入部５８、第１カム受け部５９、第２カム受け部６０及びスライド用カム受け部６１が形成されている。第４プリズム３４側のカム軸挿入部５８には、第４プリズム３４のカム軸５３と、当該カム軸５３に対応するカム凸部５４とが挿入されている。第３プリズム３３側のカム軸挿入部５８には、第３プリズム３３のカム軸５３と、当該カム軸５３に対応するカム凸部５４とが挿入されている。第１カム受け部５９には、第４プリズム３４に取り付けられたカム凸部５５が挿入されている。第２カム受け部６０には、第３プリズム３３に取り付けられたカム凸部５５が挿入されている。第２カム可動部５７は、第１カム可動部５６に対して左右を逆にしたような構成を備える。

第４プリズム３４及び第３プリズム３３は、第２カム可動部５７を所定方向（図中第２カム可動部５７部分に示す両矢印の方向）へ移動させることにより、互いに連動して回転する。カム軸挿入部５８に対する第１カム受け部５９の傾きと、カム軸挿入部５８に対する第２カム受け部６０の傾きとを適宜決定することにより、第２カム可動部５７の移動に対する第４プリズム３４の回転量と、第３プリズム３３の回転量とは調整されている。第２カム可動部５７及びカム凸部５５は、第４プリズム３４を回転させる回転量と、第４プリズム３４に連動して第３プリズム３３を回転させる回転量と、の制御のための第２プリズム回転制御機構を構成する。

第１カム受け部５９のカム軸挿入部５８に対する傾きは、第２カム受け部６０のカム軸挿入部５８に対する傾きより大きくなるように設定されている。これにより、第２カム可動部５７の移動に対して、第４プリズム３４の回転量を、第３プリズム３３の回転量より大きくすることができる。アナモフィックプリズム光学系３は、第２プリズム回転制御機構を設けることで、アスペクト比の変化に対応させて、第２プリズムセットＰ２を構成する第４プリズム３４及び第３プリズム３３の回転量を調整可能としている。なお、第１カム受け部５９及び第２カム受け部６０の形状は、第４プリズム３４の回転量と第３プリズム３３の回転量とに応じて適宜決定可能であって、直線状、曲線状のいずれであっても良い。

図１９は、ケース５０に覆われた側とは反対側から見たアナモフィックプリズム光学系３の斜視図である。図２０は、ケース５０に覆われた側から見たアナモフィックプリズム光学系３の透過斜視図である。第１カム可動部５６は、ケース５０内面に形成された第１溝部６３に嵌め込まれて配置されている。第１溝部６３は、第１カム可動部５６が所定方向（図中第１カム可動部５６部分に示す両矢印の方向）へ摺動させるように、所定方向について第１カム可動部５６より大きく形成されている。

第２カム可動部５７は、ケース５０内面に形成された第２溝部６４に嵌め込まれて配置されている。第２溝部６４は、第２カム可動部５７が所定方向（図中第２カム可動部５７部分に示す両矢印の方向）へ摺動させるように、所定方向について第２カム可動部５７より大きく形成されている。第１溝部６３と第２溝部６４は、第１カム可動部５６及び第２カム可動部５７を摺動させるに従って第１カム可動部５６及び第２カム可動部５７の間隔が漸次変化するように、互いに傾きを持たせて形成されている。

第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２の間隔は、第１カム可動部５６及び第２カム可動部５７の間隔の変化に応じて調整される。第１カム可動部５６は、第１プリズム３１及び第２プリズム３２の回転に連動して第１プリズムセットＰ１を移動させる。第２カム可動部５７は、第４プリズム３４及び第３プリズム３３の回転に連動して第２プリズムセットＰ２を移動させる。第１カム可動部５６、第１溝部６３、第２カム可動部５７及び第２溝部６４は、第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２の間隔を調整するためのプリズムセット間隔調整機構として機能する。アナモフィックプリズム光学系３は、プリズムセット間隔調整機構を設けることで、アスペクト比の変化に対応させて、第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２の間隔を調整可能としている。

スライダー６５は、ケース５０のうち、各プリズム３１、３２、３３、３４が配置された側とは反対側に取り付けられている。スライダー６５は、ケース５０のうち各プリズム３１、３２、３３、３４が配置された側に突出された２つのスライド用カム凸部６２を備える。スライド用カム凸部６２の１つは、第１カム可動部５６のスライド用カム受け部６１に挿入されている。スライド用カム凸部６２の他の１つは、第２カム可動部５７のスライド用カム受け部６１に挿入されている。

スライダー６５は、所定方向（図２０に示す両矢印方向）へ移動させることにより、スライド用カム凸部６２を介して、第１カム可動部５６及び第２カム可動部５７を移動させる。スライダー６５は、第１カム可動部５６及び第２カム可動部５７を同時に移動させるための操作部として機能する。スライド用カム受け部６１は、スライダー６５を移動させる方向に対して略垂直な方向へスライド用カム凸部６２を摺動させるように形成されている。これにより、スライダー６５の移動に伴って、第１カム可動部５６及び第２カム可動部５７の間隔が変化するように、第１カム可動部５６及び第２カム可動部５７を移動させる。

アナモフィックプリズム光学系３は、スライダー６５の操作により、各プリズム３１、３２、３３、３４の回転量と、第１プリズムセットＰ１及び第２プリズムセットＰ２の間隔とを一括して制御することができる。アナモフィックプリズム光学系３は、以上の構成により、予め設定された回転量及び間隔をなして互いに連動するように、各プリズム３１、３２、３３、３４を動作させる。

なお、各プリズム３１、３２、３３、３４を動作させるためのカム機構の構成は、適宜変形することとしても良い、また、各プリズム３１、３２、３３、３４を動作させる機構は、カム機構以外のものであっても良い。アナモフィックプリズム光学系３は、例えば、ステッピングモーター等の位置決め駆動手段を用いて、各プリズム３１、３２、３３、３４の回転量及び間隔を制御することとしても良い。各プリズム３１、３２、３３、３４とする部材は、少なくとも、第１プリズム３１と第２プリズム３２とで異なる屈折率、かつ第３プリズム３３と第４プリズム３４とで異なる屈折率であれば良く、適宜変更しても良い。

図２１は、本発明の実施例２に係るプロジェクターのうちアナモフィックプリズム光学系７０を含む一部構成を示す図である。本実施例は、アナモフィックプリズム光学系７０が投写光学系７１に内蔵されていることを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図中、アナモフィックプリズム光学系７０及び投写光学系７１は、断面によって表している。アナモフィックプリズム光学系７０は、投写光学系７１を構成する光学要素同士の間に配置されている。

投写光学系７１は、アナモフィックプリズム光学系７０が配置されている位置において、いずれの像高からの光線についても、主光線と周辺光線とが略平行になるような光（コリメート光）を進行させる。本実施例においても、アナモフィックプリズム光学系７０へコリメート光を入射させることで、大きな角度誤差を発生させず、良好な映像を得ることが可能となる。

投写光学系７１は、例えば、絞りの近傍において、光束の主光線と周辺光線とを略平行化させる。絞りの近傍にアナモフィックプリズム光学系７０を配置することで、アナモフィックプリズム光学系７０へコリメート光を入射させる構成にできる。本実施例において、絞りの近傍とは、絞りより前の位置、後の位置、絞りを挟んだ位置を含むものとする。アスペクト比が変換された光を効率良く投写光学系７１から射出させるためには、アナモフィックプリズム光学系７０は、絞りを通過した後の光が入射する位置に配置されることが望ましい。

また、本実施例では、投写光学系７１の射出側に比べて光束が収束している部分にアナモフィックプリズム光学系７０を配置するため、アナモフィックプリズム光学系７０を小型にすることができる。アナモフィックプリズム光学系７０を小型にできることに加えて、投写光学系７１にアナモフィックプリズム光学系７０を一体化（内蔵）するという点でも、プロジェクターの小型化を実現できる。

図２２は、本発明の実施例３に係るプロジェクターのうちアナモフィックプリズム光学系を含む一部構成を示す図である。本実施例は、アナモフィックプリズム光学系８３を含むリレー光学系８０を備えることを特徴とする。上記の実施例と重複する説明は省略するものとする。リレー光学系８０は、第１の光学系８１、アナモフィックプリズム光学系８３及び第２の光学系８２から構成されている。

リレー光学系８０は、液晶表示パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの射出面に仮想的に形成される像面８４と、投写光学系（図示省略）との間の光路中に設けられている。第１の光学系８１は、コリメート光とされた映像光をアナモフィックプリズム光学系８３へ入射させる。第２の光学系８２は、アナモフィックプリズム光学系８３から射出された映像光を投写光学系へ入射させる。

また、第２の光学系８２は、アナモフィックプリズム光学系８３においてアスペクト比が変換されたコリメート光によって、中間像８５を結像させる。第１の光学系８１及び第２の光学系８２は、両側テレセントリック光学系を構成する。リレー光学系８０は、アスペクト比を変換可能な両側テレセントリック光学系として機能する。これにより、中間像８５のアスペクト比を連続的に変化させることができる。本実施例では、投写光学系のバックフォーカスを理論上ゼロとすることができ、投写光学系の高性能化及び小型化を実現できる。

図２３は、本発明の実施例４に係るプロジェクターのうちアナモフィックプリズム光学系７０を含む一部構成を示す図である。本実施例は、アスペクト比の変換により光束幅を変換させる方向について投写光学系９０が移動可能であることを特徴とする。実施例１及び２と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施例では、アナモフィックプリズム光学系７０は、投写光学系９０に内蔵されている。プロジェクターは、図中両矢印で示す方向へ投写光学系９０を移動させる移動機構（図示省略）を備える。

図２４は、投写光学系９０を移動させる方向について説明する図である。図中上段は、倍率を１．０倍とした状態のアナモフィックプリズム光学系７０と光線とを示す。図中下段は、倍率を１．３０倍とした状態のアナモフィックプリズム光学系７０と光線とを示す。倍率が１．３０倍であるときの光束の中心位置Ｃ’と光軸ＡＸとの間の距離は、倍率が１．０倍であるときの光束の中心位置Ｃと光軸ＡＸとの間の距離に対して若干縮小している。この場合、倍率１．３０倍のときの中心位置Ｃ’が、光軸ＡＸから離れる方向（図中上方向）へ移動するように、投写光学系９０を移動させる。投写光学系９０は、アスペクト比変換に伴って照射領域が移動する方向とは逆方向へ移動させる。なお、投写光学系９０の移動は、手動での調整によるもの、アスペクト比変換に連動させた自動調整によるもののいずれであっても良い。

このように、投写光学系９０を移動させ、アスペクト比の変換に伴う照射領域の移動を相殺させることで、アスペクト比を変換しても照射領域の位置が一定となるような光学系を実現できる。なお、本実施例は、投写光学系に対して被照射面側にアナモフィックプリズム光学系を配置する構成（例えば、実施例１参照）や、投写光学系に対して被照射面側にアナモフィックプリズム光学系を配置する構成（例えば、実施例３参照）において、投写光学系を移動させるものとしても良い。各実施例のアナモフィックプリズム光学系（アナモフィックプリズム光学ユニット）は、プロジェクターの光学系に限られず、他の光学系、例えば撮像光学系等に適用しても良い。

１ プロジェクター、２ 投写光学系、３ アナモフィックプリズム光学系、１０ 光源、１１ 第１インテグレーターレンズ、１２ 第２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 第１ダイクロイックミラー、１６、２３、２５ 反射ミラー、１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ フィールドレンズ、１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ 液晶表示パネル、１９ クロスダイクロイックプリズム、２１ 第２ダイクロイックミラー、２２、２４ リレーレンズ、３１ 第１プリズム、３２ 第２プリズム、３３ 第３プリズム、３４ 第４プリズム、Ｐ１ 第１プリズムセット、Ｐ２ 第２プリズムセット、４１、４２、４３、４４ プリズム、ＡＸ 光軸、Ｓ１、Ｓ２ 入射面、５０ ケース、５１ 第１回転支持部、５２ 第２回転支持部、５３ カム軸、５４、５５ カム凸部、５６ 第１カム可動部、５７ 第２カム可動部、５８ カム軸挿入部、５９ 第１カム受け部、６０ 第２カム受け部、６１ スライド用カム受け部、６２ スライド用カム凸部、６３ 第１溝部、６４ 第２溝部、６５ スライダー、７０ アナモフィックプリズム光学系、７１ 投写光学系、８０ リレー光学系、８１ 第１の光学系、８２ 第２の光学系、８３ アナモフィックプリズム光学系、８４ 像面、８５ 中間像、９０ 投写光学系

Claims (18)

1. 映像光を投写させる投写光学系と、
   前記映像光を照射させる照射領域のアスペクト比を変換させるためのアナモフィックプリズム光学系と、を有し、
   前記アナモフィックプリズム光学系は、
   第１プリズムと、前記第１プリズムから射出された前記映像光が入射する第２プリズムと、が組み合わせられた第１プリズムセットと、
   前記第２プリズムから射出された前記映像光が入射する第３プリズムと、前記第３プリズムから射出された前記映像光が入射する第４プリズムと、が組み合わせられた第２プリズムセットと、を備え、
   前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムは、それぞれの回転軸を中心として回転可能であって、
   前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムの回転に連動させて、前記第１プリズムセット及び前記第２プリズムセットの間隔が調整可能であることを特徴とするプロジェクター。
2. 前記第１プリズムと前記第２プリズムとを回転可能に支持する第１回転支持部と、
   前記第３プリズムと前記第４プリズムとを回転可能に支持する第２回転支持部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記第１プリズムを回転させる回転量と、前記第１プリズムに連動して前記第２プリズムを回転させる回転量と、の制御のための第１プリズム回転制御機構と、
   前記第４プリズムを回転させる回転量と、前記第４プリズムに連動して前記第３プリズムを回転させる回転量と、の制御のための第２プリズム回転制御機構と、
   前記第１プリズム及び前記第２プリズムの回転に連動して前記第１プリズムセットを移動させ、前記第３プリズム及び前記第４プリズムの回転に連動して前記第２プリズムセットを移動させることにより、前記第１プリズムセット及び前記第２プリズムセットの間隔を調整するためのプリズムセット間隔調整機構と、を有することを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
4. 前記第１プリズムを回転させる回転量と、前記第１プリズムに連動して前記第２プリズムを回転させる回転量と、の制御のための第１プリズム回転制御機構と、
   前記第４プリズムを回転させる回転量と、前記第４プリズムに連動して前記第３プリズムを回転させる回転量と、の制御のための第２プリズム回転制御機構と、を有することを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
5. 前記第１回転支持部に対して可動であって、前記第１プリズム回転制御機構を構成する第１カム可動部と、
   前記第２回転支持部に対して可動であって、前記第２プリズム回転制御機構を構成する第２カム可動部と、
   前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムのそれぞれに取り付けられたカム凸部と、を有し、
   前記第１カム可動部は、前記第１プリズムに取り付けられた前記カム凸部を摺動可能に形成された第１カム受け部と、前記第２プリズムに取り付けられた前記カム凸部を摺動可能に形成された第２カム受け部と、を備え、
   前記第２カム可動部は、前記第４プリズムに取り付けられた前記カム凸部を摺動可能に形成された第１カム受け部と、前記第３プリズムに取り付けられた前記カム凸部を摺動可能に形成された第２カム受け部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクター。
6. 前記第１カム可動部及び前記第２カム可動部は、前記プリズムセット間隔調整機構を構成することを特徴とする請求項５に記載のプロジェクター。
7. 前記第１カム可動部と前記第２カム可動部とを同時に移動させるための操作部を有することを特徴とする請求項６に記載のプロジェクター。
8. 前記第１プリズム及び前記第２プリズムは、互いに異なる屈折率の部材により構成され、
   前記第３プリズム及び前記第４プリズムは、互いに異なる屈折率の部材により構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
9. 前記第２プリズムは、前記第１プリズムを構成する部材より高い屈折率の部材により構成され、
   前記第３プリズムは、前記第４プリズムを構成する部材より高い屈折率の部材により構成されることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクター。
10. 前記第１プリズム及び前記第４プリズムは、同一の材料により構成され、かつ所定の平面内において同一の頂角を持つ形状をなし、
    前記第２プリズム及び前記第３プリズムは、同一の材料により構成され、かつ所定の平面内において同一の頂角を持つ形状をなすことを特徴とする請求項９に記載のプロジェクター。
11. 前記第１プリズム及び前記第４プリズムは、互いに同一の形状をなして構成され、
    前記第２プリズム及び前記第３プリズムは、互いに同一の形状をなして構成されることを特徴とする請求項１０に記載のプロジェクター。
12. 前記第１プリズムのうち前記映像光が入射する入射面の法線と入射光線とがなす角度は、前記第４プリズムのうち前記映像光が入射する入射面の法線と当該入射光線とがなす角度の絶対値に等しく、
    前記第２プリズムのうち前記映像光が入射する入射面の法線と入射光線とがなす角度は、前記第３プリズムのうち前記映像光が入射する入射面の法線と当該入射光線とがなす角度の絶対値に等しいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプロジェクター。
13. 前記アナモフィックプリズム光学系は、前記投写光学系から射出された前記映像光が入射する位置に設けられることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
14. 前記アナモフィックプリズム光学系は、前記投写光学系を構成する光学要素同士の間に配置されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
15. 前記アナモフィックプリズム光学系は、前記投写光学系の絞りの近傍に配置されることを特徴とする請求項１４に記載のプロジェクター。
16. コリメート光とされた前記映像光を前記アナモフィックプリズム光学系へ入射させる第１の光学系と、
    前記アナモフィックプリズム光学系から射出された前記映像光を前記投写光学系へ入射させる第２の光学系と、を有し、
    前記第２の光学系は、中間像を結像させることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
17. 前記投写光学系は、前記アスペクト比の変換により光束幅を変化させる方向について移動可能であることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載のプロジェクター。
18. 映像光を照射させる照射領域のアスペクト比を変換させるためのアナモフィックプリズム光学ユニットであって、
    第１プリズムと、前記第１プリズムから射出された前記映像光が入射する第２プリズムと、が組み合わせられた第１プリズムセットと、
    前記第２プリズムから射出された前記映像光が入射する第３プリズムと、前記第３プリズムから射出された前記映像光が入射する第４プリズムと、が組み合わせられた第２プリズムセットと、を有し、
    前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムは、それぞれの回転軸を中心として回転可能であって、
    前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム及び前記第４プリズムの回転に連動させて、前記第１プリズムセット及び前記第２プリズムセットの間隔が調整可能であることを特徴とするアナモフィックプリズム光学ユニット。

Images