JP2013020231A - 投写光学系及びこれを備えるプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクターの大型化や画像の劣化を防止することができる投写光学系及びこれを組み込んだプロジェクターを提供する。
【解決手段】第２群４０が液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の縦横方向に関して異なるパワーを持つので、第１群３０も含めた投写光学系２０の全系としても、縦横方向に異なる焦点距離を持つことになり、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の画像の横縦比とスクリーンＳＣ上に投写される画像の横縦比とを異なるものにできる。また、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近い第２群４０に設けた第１の光学要素群４１，４２によって縦横方向に関するパワーに差を設けて横縦比を変化させているので、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近い位置で各像高の光線を比較的像高に近い経路に沿って通過させやすくなり、光線のコントロールがしやすくなり、性能が向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は、投写像のアスペクト比を切り替えることができる投写光学系及びこれを備えるプロジェクターに関し、特に、アスペクト比変換用の光学部を着脱可能にした投写光学系及びプロジェクターに関する。

プロジェクターの投写光学系に用いられるアスペクト比変換用のコンバーターとして、本来の投写光学系の前面位置すなわち像側正面に進退可能に配置されるフロント配置型のコンバーターが存在する。

しかしながら、この種のコンバーターは、プロジェクター本体から独立した外付けの光学部として設けられており、プロジェクターを大型化させるとともに、コンバーターを含めた全投写光学系の調整を複雑にし、或いは画像を著しく劣化させる。

なお、プロジェクターの投写光学系ではなく、カメラ等の撮像光学系に使用されるアスペクト比変換用のコンバーターとして、結像光学系の像側に配置されるリア配置型のアナモフィックコンバーターやアナモフィック撮像システムが存在する（特許文献１，２参照）。特許文献１のアナモフィックコンバーターは、第１レンズユニットと、アナモフィックレンズを含む第２レンズユニットと、正の光学的パワーを有する第３レンズユニットとからなり、第２レンズユニットは、第１レンズユニット及び第３レンズユニットの間の動作位置に配置された第１の状態と、動作位置から退避した第２の状態とに移動可能となっている。また、特許文献２のアナモフィック撮像システムは、互いに異なる方向にパワーを持つ複数のレンズ要素を有している。

しかしながら、特許文献１のアナモフィックコンバーター等は、撮像光学系に用いるものであり、これを投写光学系にそのまま用いると、種々の制約が生じる。例えば、特許文献１のような撮像光学系では、レンズ交換できることが基本的前提となっており、アナモフィックコンバーターを使用しない場合、結像光学系は、撮像部に直接固定されて単独で使用される。そのため、結像光学系の性能を維持しようとすると、アナモフィックコンバーターが長くなってしまう。一方、プロジェクターの投写光学系では、レンズ交換が一般的に行われないので、様々な交換レンズをマウント可能にする汎用コンバーターとしての機能は不要となる。

なお、投写光学系では、一般的にアオリを利用すること（表示パネルをレンズ光軸に対して垂直な方向にオフセット又はシフトさせること）が常識であるが、撮像光学系では、そのような機能は不要なので、上記のようなアオリに係る課題、例えばアオリ状態でアナモフィックコンバーターを挿入するとスクリーン上で画像の位置ズレが生じることに対しての対処等については、一切考慮されていない。

特開２００５−３００９２８号公報 特表２００８−５１１０１８号公報

本発明は、上記背景技術の問題に鑑みてなされたものであり、プロジェクターの大型化や画像の劣化を防止することができる投写光学系及びこれを組み込んだプロジェクター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、本発明に係る投写光学系は、光変調素子の画像を被投写面上に拡大投写する際に、光変調素子の画像の横縦比と、被投写面上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、被投写面側から順に、例えば変倍光学系（ズームレンズ）を含む拡大光学系である第１群と、光軸に対して回転非対称な面を持つとともに、光変調素子の縦方向と横方向とのうち少なくとも一方向を圧縮又は伸張による変換調整を行う調整方向とすることで、縦方向と横方向とで異なるパワーを持った少なくとも１つ以上の光学系で構成される調整光学要素を含む第２群と、光軸に対して回転対称な面を持った補正光学要素からなる第３群とを備えてなる。

上記投写光学系によれば、第２群が光変調素子の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つので、第１群も含めた投写光学系の全系としても、縦横方向に異なる焦点距離を持ち縦横方向の拡大倍率も異なるものとなり、光変調素子の画像の横縦比と被投写面上に投写される画像の横縦比とを異なるものにできる。つまり、本投写光学系により、幅と高さとの比であるアスペクト比の変換が可能になる。また、光変調素子に近い第２群に設けた調整光学要素によって縦横方向に関するパワーに差を設けて横縦比を変化させているので、光変調素子に近い位置で各像高の光線を比較的像高に近い経路に沿って通過させやすくなり、光線のコントロールがしやすくなり、結像性能の向上が可能となる。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小型化が必須条件である。上記投写光学系の場合、光変調素子に近い位置では、光線の広がりが少なくレンズが小型になるので、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。さらに、光変調素子の直近に、第３群として補正光学要素を備えることで、投写光学系全体としての収差補正を行わせることができるので、著しい性能向上が望める。

本発明の具体的な側面によれば、投写光学系において、第２群は、光路上に進退可能であり、第２群が光路上から退避して第１群と第３群とによって拡大投写したときに、光変調素子の画像の横縦比と被投写面上に投写される画像の横縦比が一致している。この場合、第１群が一般的な投写光学系と同じ拡大光学系の機能を受け持ち、第１群と第３群とによって光変調素子の画像を被投写面上に拡大投写することができるとともに、第２群が退避していることから、第２群による透過率の低下がなく、明るい状態で投写することができる。さらに、第２群を光路上に進退させる際、第１群や第３群を大きく動かす必要がないので、機械機構等の負担が少ない。

本発明の別の側面によれば、第２群は、パワーを持たない平板と入れ替え可能であり、第２群に代えて平板が光路上に配置されたときに、光変調素子の画像の横縦比と被投写面上の画像との横縦比が一致している。これにより、第２群と平板とを入れ替えた場合も、透過率の変化を少なく抑えることができるので、入れ替えの前後で画像の明るさを調整する必要が無くなる。また、平板の材料を適切に選択すれば、入れ替え時の色収差の差を低減することができる。さらに、第２群の進退による結像面のズレを解消することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群は、異なる調整光学要素を有する複数の第２群ユニットのうちいずれか１つの第２群ユニットを選択して光路上に配置したものである。この場合、光変調素子の画像の横縦比と異なる横縦比を２種類以上選択して被投写面上に対応する縦横比の画像を投写することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、光変調素子の中心を通る法線と、投写光学系の光軸とが、平行に配置されるように構成されている。この場合、光変調素子の中心と投写光学系の光軸とを一致させる必要はなく、光変調素子の中心を投写光学系の光軸からずらして配置することにより、そのずらした量に投写光学系の倍率をかけた量だけ被投写面が逆方向にずれた精密なシフト投写が可能になり、ユーザーがプロジェクターに遮られることなく投写映像を視聴することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、投写光学系は、光変調素子の中心を通る法線に対し、投写光学系の光軸を平行に保ったまま移動させるシフト機構を備えている。この場合、投写光学系のシフト量を調整しても、そのシフト量に応じて被投写面がシフトした比較的精密な投写が可能になる。これにより、プロジェクターとスクリーンの設置位置を任意に調整することが可能になり、ユーザーの視聴位置に応じて最適な位置に映像を投写することができる。さらに、拡大光学系が変倍機能を備える場合には、シフトを利用した状態で投写光学系の変倍を行なうと、被投写面のシフト量がシフトに合わせて増減し被投写面から、はみ出すので、これをシフト機構で補正することで、被投写面に収まるように画像を投写することが容易になる。

本発明のさらに別の側面によれば、調整光学要素の一部又は全部が、シリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズは、高精度の加工が容易であり、調整光学要素延いては投写光学系のコストダウンが可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、調整光学要素の一部又は全部が、アナモフィックレンズ（トーリック又はトロイダルレンズ）である。アナモフィックレンズは、縦横の両断面で曲率をコントロールできるので、非点収差等の曲率差に影響する諸収差の低減が可能で、投写光学系の高性能化が期待できる。

本発明のさらに別の側面によれば、調整光学要素の一部又は全部が、投写光学系の光軸を含む断面が非球面式で表される形状を有する。非球面式で表される非球面レンズは、諸収差の低減が可能であり、特に高次の非球面係数を利用することで、高像高部の補正が可能になる。本発明では、パネルに近い比較的、各像高の光線が像高に近い高さで通過している面であり、より効果的に収差を補正することが可能になり、投写光学系の高性能化が期待できる。

本発明のさらに別の側面によれば、調整光学要素の一部又は全部が、自由曲面レンズである。自由曲面レンズにより、光変調素子の縦横方向以外の斜め方向に関する投写状態の最適化も容易になり、投写光学系の高性能化が達成される。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群は、調整光学要素の少なくとも一部として１枚以上の回転非対称レンズを含み、さらに、１枚以上の回転対称レンズを含む。第１群の変倍光学系で抑え切れなかった諸収差、特に非点収差を光変調素子に近い第２群側で簡易に抑えこむことができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群は、調整光学要素として、光変調素子の縦方向の断面において、被投写面側から順に、正のパワーをもつ第１の光学要素群と、負のパワーをもつ第２の光学要素群とを備える。この場合、被投写面上に投写される映像を縦方向に圧縮又は短縮することができる。被投写面の横寸法が固定されている場合、投写距離を変えずに横縦比の変更が可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群は、調整光学要素として、光変調素子の横方向の断面において、被投写面側から順に、負のパワーをもつ第１の光学要素群と、正のパワーをもつ第２の光学要素群とを備える。この場合、被投写面上に投写される映像を横方向に伸張又は拡大することができる。被投写面の縦寸法が固定されている場合、投写距離を変えずに横縦比の変更が可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、第１の光学要素群と第２の光学要素群の間隔が可変であり、当該間隔に応じて被投写面に投写された画像の横縦比が変化する。この場合、横縦比すなわちアスペクト比を連続的に変化させることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、光変調素子側で略テレセントリックになっている。この場合、第２群を光路上に進退させた場合に、投写光学系のバックフォーカスが変化しても、投写光学系を光軸に沿って移動させるだけで、被投写面上に投写される映像の結像状態や配置、拡大・縮小倍率を適切に保つことができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第３群の光変調素子側に、光合成用のプリズムが配置されている。この場合、複数の光変調素子に形成された複数色の画像を合成して投写することが可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、第３群において、補正光学要素が、２枚以上のレンズで構成されている。この場合、複数のレンズを組み合わせることで、所望の収差補正をすることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第３群が、正のパワーをもつ。この場合、第１群からの全ての光線を略平行化し、第３群で結像させることができるので、第２群を略アフォーカル光学系で構成すれば、性能を低下させずに倍率変換させることが可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、第３群が、補正光学要素の少なくとも一部に、非球面レンズを含む。この場合、当該非球面レンズの面形状を調整することで収差を低減することができる。特に第１群で残存した収差は第２群が退避している状態、あるいは、パワーのない一方向の断面を通過する際、収差量が拡大されるので、第３群で高度に補正することが要求される。一般的に高像高ほど収差が大きいので、非球面レンズの高次の係数を利用することで、高度に収差を補正することが可能になる。また、第３群の第２群側の出射光線を略平行化する必要があるので、非球面レンズを採用することで少ない枚数で実現することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群が、調整光学要素の少なくとも一部に、光軸方向について移動可能である可動光学要素を含む。ここで、可動光学要素の移動については、完成品として可動光学要素を移動可能にする駆動機構を含んだ構造を有しているもののみならず、製品の組み立て時において移動可能な状態になっている場合も含まれる。この場合、可動光学要素を移動させることで縦方向と横方向の焦点距離を調整することができ、高像高側で非点隔差が発生していても隔差量のバランスをとることができるので、良好な映像を得ることができる。さらに、可動光学要素を調整できることで製品組立時のばらつきや、温度変化によるフォーカスズレ等が発生しても補正することが可能になり、製品品質を向上させることができる。

さらに、第１群、第２群及び第３群の３群構成であることで、固定レンズ群である第３群において最終レンズ面とパネル間（バックフォーカス）に起因する収差を低減することができるので、第３群が無い場合と比較して、アナモフィックレンズ群である第２群においてアナモフィック光学系に起因する収差の収差低減機能だけを受け持たせることができる。すなわち、プロジェクターに用いられる投写光学系のように比較的バックフォーカスの長い光学系においても良好に収差を補正することができる。

さらに、第３群を有することで、例えば第１群と第３群間の各像高の光線を主光線に対して略平行化すれば、第２群はアフォーカル光学系（焦点距離が無限）となり、内部の一部のレンズを動かすことで諸収差の大きな影響を受けることなく焦点距離（倍率）の微調整が可能になり、例えばプロジェクターに用いれば、良好な映像を得ることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、可動光学要素が、第１群のズーム動作に連動して光軸方向について移動する。この場合、ズームにより非点隔差の大きさが異なるのに対し、ズーム量に応じてアナモフィックレンズ群の間隔を調整することで、ズーム全域に渡って良好な映像を得ることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第１群のズーム動作に対する可動光学要素の連動を電気的に行う電気的駆動機構をさらに有する。この場合、ズーム量に応じて調整すべき可動光学要素の移動量を常に適切にすることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群が、光変調素子の縦方向と横方向とのうち圧縮又は伸張による変換調整を行う調整方向に関して、被投写面側から順に、負のパワーをもつ第１部分群と、正のパワーをもつとともに可動光学要素を含む第２部分群と、負のパワーをもつ第３部分群とを備えてなる。このような配置の場合、正のパワーをもつ光学要素（レンズ）を前後に動かすことで、非点隔差のみを制御することが可能になり、例えばプロジェクターに用いれば、像高全域に渡って良好な映像を実現できる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群において、第１部分群と第２部分群とを合わせたレンズ群が、正のパワーをもつ。この場合、第１部分群と第２部分群とで正のパワーをもち、第３部分群で負のパワーをもつことで、例えば第２群は、正と負とでアフォーカル光学系を形成させることにより、諸収差の大きな影響を受けることなく焦点距離（倍率）の微調整が可能になり、プロジェクター等に用いれば、良好な映像を得ることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、可動光学要素が、シリンドリカルレンズである。この場合、比較的簡易に可動光学要素を作製できる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群が、調整光学要素の少なくとも一部に、光変調素子の縦方向と横方向とのうち圧縮又は伸張による変換調整を行う調整方向にのみ曲率を有する複数のシリンドリカルレンズ群と、縦方向と横方向とのうち変換調整を行わない非調整方向と変換調整を行う調整方向とのうち少なくとも非調整方向に曲率を有する単独のレンズとを有する。この場合、縦方向と横方向とのうち調整方向のみならず非調整方向にも曲率をつけることで、縦方向と横方向の焦点距離を調整することができ、高像高側で像面湾曲や非点隔差が発生していても収差量のバランスをとることができるので、例えばプロジェクターに用いれば、良好な映像を得ることができる。

さらに、第１群、第２群及び第３群の３群構成であることで、固定レンズ群である第３群において最終レンズ面とパネル間（バックフォーカス）に起因する収差を低減することができるので、第３群が無い場合と比較して、アナモフィックレンズ群である第２群においてアナモフィック光学系に起因する収差の収差低減機能だけを受け持たせることができる。すなわち、プロジェクターに用いられる投写光学系のように比較的バックフォーカスの長い光学系においても良好に収差を補正することができる。

さらに、第３群を有することで、例えば第１群と第３群間の各像高の光線を主光線に対して略平行化すれば、第２群はアフォーカル光学系（焦点距離が無限）となり、内部の一部のレンズを動かすことで諸収差の大きな影響を受けることなく焦点距離（倍率）の微調整が可能になり、例えばプロジェクターに用いれば、良好な映像を得ることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群において、単独のレンズが、非調整方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズである。この場合、単独のレンズを比較的簡易に作製でき、特に、像面湾曲を改善できる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群において、単独のレンズが、調整方向と非調整方向との双方に曲率を有するアナモフィックレンズである。この場合、縦方向と横方向とについてバランスさせながら最適化することで、結果的に全体の補正を向上させることが可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群において、単独のレンズは、非球面レンズである。この場合、例えば縦方向に圧縮変換を行うすなわち縦方向が調整方向である場合に、変換を行わない非調整方向である横方向に関して単独のレンズを非球面化することで、横方向の非点収差を押さえ込むことができる。縦圧縮方式では、縦方向の圧縮をするために縦方向のみ曲率をもったシリンドリカルレンズを多く使用しているので、最適化していく中で縦方向の非点収差は押さえ込みやすい。一方、横方向は非点収差を補正させにくい。そこで、横方向に関して非球面化することにより、非点収差を大きく抑えることができる。

さらに、縦方向についても非球面化すれば、縦方向の光学性能が高くなり、その高くなった分を横方向にバランスさせながら最適化することで、結果的に全体の性能を向上させることが可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群において、単独のレンズが、樹脂製レンズである。この場合、樹脂成形で製造することができ、トーリックレンズのような複雑な曲面をもつレンズでも比較的簡易で精度良く作製できる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群において、単独のレンズのパワーが、略ゼロである。この場合、単独のレンズにおける屈折に起因する温度上昇が低減されるので、例えば単独のレンズを樹脂製にしても温度上昇による焦点距離のズレ等を低減できる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群が、調整方向に関して、被投写面側から順に、負のパワーをもつとともに複数のシリンドリカルレンズ群の一部を構成する第１部分群と、正のパワーをもつとともに複数のシリンドリカルレンズ群の他の一部を構成する第２部分群と、負のパワーをもつとともに単独のレンズを含む第３部分群とを備えてなる。このような配置の場合、負レンズの一部である単独のレンズを、光変調素子に近い位置で各像高の光線を比較的像高に近い経路に沿って通過させやすくなり、光線のコントロールがしやすくなり、パワーのある面のみ結像性能を向上させることができるので、非点隔差のみを制御することが可能になり、例えばプロジェクターに用いれば、像高全域に渡って良好な映像を実現できる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２群において、第１部分群と第２部分群とを合わせたレンズ群が、調整方向に関して、正のパワーをもつ。この場合、第１部分群と第２部分群とで正のパワーをもち、第３部分群で負のパワーをもつことで、例えば第２群は、正と負とでアフォーカル光学系を形成させることにより、諸収差の大きな影響を受けることなく焦点距離（倍率）を変換でき、プロジェクター等に用いれば、良好な映像を得ることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第３群が、光束を平行化する光束平行化光学系である。この場合、光束平行化光学系によって、第１群と第３群との間の各像高の光線を主光線に対して略平行化できるので、第１群と第３群との間に配置される第２群をアフォーカル光学系にできる。

発明に係るプロジェクターは、上述した投写光学系と、光変調素子とを備える。本プロジェクターによれば、光変調素子の画像の横縦比と異なる横縦比の画像を被投写面上に投写することができる。この際、特別な投写光学系により、プロジェクター大型化や画像の劣化を防止することができる。

第１実施形態に係るプロジェクターの使用状態を説明する図である。 図１のプロジェクターの概略構成を示す図である。 図１のプロジェクターのうち投写光学系の構造を説明する図である。 （Ａ）は、投写光学系の横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の縦断面の構成を示す。 投写光学系等を説明する斜視図である。 （Ａ）は、投写光学系の第１動作状態を示し、（Ｂ）は、投写光学系の第２動作状態を示す。 （Ａ）は、図３等に示す投写光学系の変形例の横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の縦断面の構成を示す。 第１実施形態の実施例１の光学系について説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図８に示す実施例１の光学系のズーム動作を示す図である。 図８に示す実施例１の光学系から第２群を除いた状態を説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１０に示す光学系のズーム動作を示す図である。 （Ａ）は、第２実施形態に係るプロジェクターの投写光学系のある状態における縦断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の別の状態における縦断面の構成を示す。 （Ａ）は、第３実施形態に係るプロジェクターの投写光学系のある状態における縦断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の別の状態における縦断面の構成を示す。 第４実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。 （Ａ）は、投写光学系の横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の縦断面の構成を示す。 第４実施形態の実施例２の光学系について説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１６に示す実施例２の光学系のズーム動作を示す図である。 図１６に示す実施例２の光学系から第２群を除いた状態を説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１８に示す光学系のズーム動作を示す図である。 （Ａ）は、第５実施形態の投写光学系の横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の縦断面の構成を示す。 第６実施形態に係るプロジェクターの投写光学系の構造を説明する図である。 （Ａ）は、投写光学系の第１動作状態を示し、（Ｂ）は、投写光学系の第２動作状態を示す。 第６実施形態の実施例３の光学系について説明する図である。 図２３に示す実施例３の光学系の第２動作状態を示す図である。 実施例３の光学系についての一部拡大図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の光学系のうち可動光学要素についての調整前のＹ軸方向の像高、Ｘ軸方向の像高及び４５°方向の像高でのＭＴＦについて示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の光学系のうち可動光学要素についての調整後のＹ軸方向の像高、Ｘ軸方向の像高及び４５°方向の像高でのＭＴＦについて示すグラフである。 （Ａ）は、第７実施形態の投写光学系の横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の縦断面の構成を示す。 第７実施形態の実施例４の光学系について説明する図である。 実施例４の光学系について、横断面の構成を示す図である。 実施例４の光学系のＭＴＦについて示すグラフである。 比較例の投写光学系について説明する図である。 比較例の光学系について、横断面の構成を示す図である。 比較例の光学系のＭＴＦについて示すグラフである。 実施例６の光学系のＭＴＦについて示すグラフである。 （Ａ）は、第８実施形態の投写光学系の横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の縦断面の構成を示す。 （Ａ）は、第８実施形態の実施例７の光学系について説明する図であり、（Ｂ）は、実施例７の光学系について、横断面の構成を示す図である。 実施例７の光学系のＭＴＦについて示すグラフである。 実施例８の光学系のＭＴＦについて示すグラフである。 他の一実施例の光学系の第２動作状態について示す図である。 （Ａ）は、比較例の第２動作状態の構成を示す図であり、（Ｂ）は、比較例の第１動作状態の構成を示す図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係るプロジェクター及び投写光学系を詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るプロジェクター２は、画像信号に応じて画像光ＰＬを形成し、当該画像光ＰＬをスクリーンＳＣ等の被投写面へ向けて投写する。プロジェクター２の投写光学系２０は、プロジェクター２内に内蔵された光変調素子である液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の画像をスクリーン（被投写面）ＳＣ上に拡大投写する際に、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の画像の横縦比（アスペクト比）ＡＲ０に対して、スクリーンＳＣ上に投写される画像の横縦比（アスペクト比）ＡＲ２を異なるものとすることができる。つまり、液晶パネル１８Ｇの表示領域Ａ０の横縦比ＡＲ０と、スクリーンＳＣの表示領域Ａ２の横縦比ＡＲ２とは、同一とすることもできるが、異なるものとすることもできる。具体的には、液晶パネル１８Ｇの表示領域Ａ０の横縦比ＡＲ０は、例えば１．７８：１であり、スクリーンＳＣの表示領域Ａ２の横縦比ＡＲ２は、例えば１．７８：１、１．８５：１、２．３５：１、２．４：１等とされる。

図２に示すように、プロジェクター２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。ここで、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（図１の表示領域Ａ０）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、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画像光とし、投写光学系２０へ進行させる。

投写光学系２０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ＰＬを図１のスクリーンＳＣ上に拡大投写する。この際、投写光学系２０は、スクリーンＳＣ上に投写される映像の横縦比ＡＲ２を、液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂの画像の横縦比ＡＲ０と等しいものとしたり、この横縦比ＡＲ０と異なるものとすることができる。

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、投写光学系２０に設けた駆動機構（不図示）を動作させて投写光学系２０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、投写光学系２０が画像の横縦比又はアスペクト比を変換して投写する第１動作状態である場合、投写光学系２０による横縦比の変換を逆にした画像のアスペクト比変換を予め行ってスクリーンＳＣ上に表示される画像が縦横に伸縮しないようにする。具体的には、投写光学系２０によって例えば１．７８：１から例えば２．４：１となるように横方向に画像の伸張が行われる場合、予め、横方向に０．７４２＝１．７８／２．４倍の画像の圧縮が行われ、或いは、縦方向に１．３５＝２．４／１．７８倍の画像の伸張が行われる。一方、投写光学系２０が画像の横縦比又はアスペクト比を変換しないで投写する第２動作状態である場合、画像処理部８１は、上記のような画像のアスペクト比変換を行わない。なお、画像処理部８１は、外部画像信号に対して歪補正や色補正等の各種画像処理を行うこともできる。なお、縦方向と横方向とのうち圧縮又は伸張による変換調整を行う方向を調整方向、行わない方向を非調整方向とする。

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、例えば投写光学系２０を構成する一部の光学要素を光軸ＯＡに沿って適宜移動させることにより、投写光学系２０による図１のスクリーンＳＣ上への画像の投写倍率を変化させることができる。また、レンズ駆動部８３は、投写光学系２０を構成する別の一部の光学要素を光軸ＯＡ上すなわち光路上に進退させることにより、図１のスクリーンＳＣ上に投写される画像の横縦比ＡＲ２を変化させることができる。レンズ駆動部８３は、投写光学系２０全体を光軸ＯＡに垂直な上下方向に移動させるシフト（アオリ）の調整により、図１のスクリーンＳＣ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。

以下、図３を参照して、実施形態の投写光学系２０について説明する。投写光学系２０は、レンズ等の複数の光学要素を組み合わせてなる本体部分２０ａと、本体部分２０ａの一部又は全体を移動させることでその結像状態を調整する駆動機構６１，６２，６３，６４とを備える。

本体部分２０ａは、スクリーンＳＣ側から順に、第１群３０と、第２群４０と、第３群６０とからなる。

第１群３０は、第３群６０と協働することで、一般的な投写光学系と同様の機能を発揮し、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の拡大像をスクリーンＳＣ上に投写することができる。第１群３０は、第１レンズ部である第１レンズ群３１と、第２レンズ部３２とを有する。たとえば、第１レンズ部である第１レンズ群３１を構成する少なくとも１枚のレンズを光軸ＯＡに沿って手動等により微動させることにより、本体部分２０ａのフォーカス状態を調整することができる。また、第２レンズ部３２は、図４（Ａ）等に示すように、第２、第３、第４及び第５レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄで構成され、各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、１枚以上のレンズで構成されている。これらのレンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ又はこれらを構成する少なくとも１枚のレンズをズーム駆動機構６１により光軸ＯＡに沿って移動させることにより、本体部分２０ａによる投写倍率を変更することができる。

第２群４０は、横方向（Ｘ方向）と縦方向（Ｙ方向）で異なる焦点距離を持っており、結果的に第１群３０も含めた投写光学系２０の全系としても、縦方向と横方向とで異なる焦点距離を持つことになる。すなわち、本体部分２０ａによる縦方向と横方向の拡大倍率も異なるものとなり、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に表示された画像の横縦比ＡＲ０とは異なる横縦比ＡＲ２の画像をスクリーンＳＣ上に投写することができる。第２群４０は、光軸ＯＡに対して回転非対称な面を持つ１つ以上の調整光学要素を含み、具体的には、図４（Ｂ）に示す縦方向（Ｙ方向）の断面に関して、スクリーンＳＣ側から順に、正のパワーを持つ第１の光学要素群４１と、負のパワーを持つ第２の光学要素群４２とで構成されている。なお、第１の光学要素群４１と第２の光学要素群４２とは、図４（Ａ）に示す横方向（Ｘ方向）の断面に関して、パワーを有していない。第２群４０を図５にも示す第１アナモフィック駆動機構６２により一体として光路上に進退させることにより、スクリーンＳＣ上に投写される画像の横縦比（アスペクト比）を所望のタイミングで切り替えることができる。具体的には、図６（Ｂ）に示すように、第２群４０を光路上から退避させて、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像のままの横縦比（例えば１．７８：１）でスクリーンＳＣ上に画像を投写することができる。あるいは、図６（Ａ）に示すように、第２群４０を光路上に配置して、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を縦方向に圧縮（縮小）した横縦比（例えば２．４：１）でスクリーンＳＣ上に画像を投写することができる。つまり、縦方向が圧縮による変換調整を行う調整方向であり、横方向が非調整方向である。さらに、第２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とを調整光学要素として第２アナモフィック駆動機構６３により光軸ＯＡ方向に移動させて、これらの間隔を調整することにより、スクリーンＳＣ上に投写される画像の横縦比（アスペクト比）を連続的に増減させることもできる。なお、第２群４０によってスクリーンＳＣ上に投写される画像を縦方向に圧縮（縮小）する構成は、横寸法が固定されたスクリーンＳＣを使用する際に有効である。つまり、このようなスクリーンＳＣに対して投写光学系２０による投写距離等を変えずに横縦比だけの変更が可能になる。

第３群６０は、回転対称な光学要素のみで構成され、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近い位置で収差を補正するための補正光学要素を備える。すなわち、第３群６０は、第１群３０や第２群４０よりも液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近い側に配置されているため、第１群３０等で生じ得る収差の補正に大きく寄与するものとできる。なお、第３群６０は、上記のような収差の補正を行うため、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や非球面のものを含んでいる。

さらに、図３に示すように、全系駆動機構６４により本体部分２０ａ全体を光軸ＯＡに垂直な方向に移動させてシフト量を調整することにより、スクリーンＳＣ上に投写される画像の光軸ＯＡからのズレ量を増減させることができる。つまり、本体部分２０ａの光軸ＯＡを液晶パネル１８Ｇの中心軸ＡＸに平行な状態を保ちつつ、本体部分２０ａの光軸ＯＡを液晶パネル１８Ｇの中心軸ＡＸに対して適当なシフト量ＳＦだけ移動させることで、光軸ＯＡから例えば上方向（＋Ｙ方向）に外れた位置に画像を投写することができ、シフト量ＳＦの調整によって画像の投写位置を縦方向に上下移動させることができる。なお、本体部分２０ａの光軸ＯＡの液晶パネル１８Ｇの中心軸ＡＸを基準するズレ量であるシフト量ＳＦは、必ずしも可変とする必要はなく、例えばゼロでない値で固定することもできる。また、全系駆動機構６４により本体部分２０ａ全体を光軸ＯＡに沿った方向に適宜移動させることもできる。

以上のズーム駆動機構６１、第１アナモフィック駆動機構６２、第２アナモフィック駆動機構６３、及び全系駆動機構６４は、モーター、機械的な伝達機構、センサー等を有しており、図２のレンズ駆動部８３からの駆動信号に応じて動作する。これらの駆動機構６１，６２，６３，６４は、レンズ駆動部８３からの駆動信号によって単独で動作するだけでなく、複合的に動作する。例えば、ズーム駆動機構６１の動作に合わせて全系駆動機構６４を動作させることで、ズーミング時に画像がシフトする現象等を抑制することができる。

ここで、図３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）に比較的近い第２群４０を利用して縦横の焦点距離を変化させており、各像高の光線がある程度像高に沿って通過するようにできるので、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近い部分で光線のコントロールがしやすくなり、性能向上が可能である。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第２群４０の小型化が必須条件である。その点で、第２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第２群４０を構成する調整光学要素である第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。

投写光学系２０の第２群４０を光路外に退避させて第２動作状態とした場合、投写光学系２０内の第２群４０の位置には、何も配置されない。すなわち、第２群４０を退避させているとき、投写光学系２０は第１群３０と第３群６０との回転対称な光学要素のみで構成されることになるので、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の表示領域Ａ０の横縦比（アスペクト比）とスクリーンＳＣの表示領域Ａ２の横縦比（アスペクト比）とは一致することになる。ここで、第１群３０と第３群６０と協働することで、一般的な投写光学系と同じ拡大光学系及び変倍光学系の機能を受け持ち、液晶パネル１８Ｇの像をスクリーンＳＣ上で結像させることができる。さらに、第２群４０を退避させた際には透過率が向上し、画像を明るくできる。本実施形態の投写光学系２０の場合、第１群３０と第３群６０とを光路上に固定的に設置して第２群４０を光路上に進退させる。この点が従来型のアナモフィックコンバーター（特開２００５−３００９２８号公報参照）を投写系に流用する場合と大きく異なる。すなわち、従来型のアナモフィックコンバーターでは、アナモフィックコンバーターを取り外した場合は、おおよそアナモフィックコンバーター分だけ、投写光学系が撮像素子に近づくことになる。一方、本実施形態の投写光学系２０の場合は、第２群４０を取り外して光路外に退避させても、第１群３０や第３群６０の位置をほとんど変化させる必要がない。つまり、第２群４０を光路上に進退させる縦横の倍率切換時に第１群３０や第３群６０を大きく動かす必要がなく、メカ機構の負担を小さくすることができる。なお、従来型のアナモフィックコンバーターを投写系に流用する場合、アナモフィックコンバーター部の一部である２群を光路上に進退させることで縦横の倍率変換を行なえるが、縦横の倍率変換用の２群を光路上に進退させても本体光学系の大きな移動がないようにしている。そして、従来型のアナモフィックコンバーターは、単独で使用可能な本体光学系に代えて本体光学系のマウントに固定され、リレーレンズのように機能させることになる。このため、従来型のアナモフィクコンバーターの場合、その光学的な負担が大きくなり、光軸方向に長くなって構成レンズ数が増加するという問題があるが、本実施形態の投写光学系２０によれば、第２群４０をリレーレンズのように機能させる必要がなく、全長を短くし構成レンズ数を少なくすることが可能になる。また、本実施形態の投写光学系２０の場合、従来型のアナモフィックコンバーターとは異なり、第１群３０及び第３群６０から独立して第２群４０の一部ではなく全体を進退させるので、第１群３０及び第３群６０を一体で構成していれば、第２群４０の進退又は着脱の際、第１群３０及び第３群６０への偏芯等の影響を少なくでき、さらに機構的にも比較的独立した配置が可能になり、投写光学系２０の組立の際に、第２群４０をユニットとして別体の第１群３０及び第３群６０間への組付精度を考慮すればよく、組立性向上が望める。

投写光学系２０において、本体部分２０ａの光軸ＯＡを液晶パネル１８Ｇの中心軸ＡＸに平行な状態を保ちつつ適当なシフト量ＳＦだけ移動させた状態とできるので、シフトを利用した投写が可能になり、視聴者と画像光ＰＬとが干渉するのを防ぐのが容易になり、設置性が向上する。投写光学系２０の本体部分２０ａが液晶パネル１８Ｇに対して上記のようにシフトした状態の場合、ズーム駆動機構６１により第２レンズ部３２を動作させて投写倍率を変更するズーミングを行うと、画像光ＰＬのシフト量の絶対量が増加する。よって、ズーミングによるシフト量が増加を全系駆動機構６４の動作によって補正することで、プロジェクター２の操作性・設置性を向上させことができる。この際、主制御部８８の制御下で、ズーム駆動機構６１と全系駆動機構６４とを連動させて動作を自動化することにより、より操作性が向上する。

上記実施形態の投写光学系２０の場合、第２群４０を構成する調整光学要素である光学要素群４１，４２の片面又は両面がシリンドリカルレンズ面である。シリンドリカルレンズは、加工が容易で高精度が期待でき、コストダウンが可能である。また、平面断面側の偏芯感度が低く、組立性が向上し、結果的に、高性能化が期待できる。つまり、第２群４０をシリンドリカルレンズで構成することで、投写光学系２０の精度を確保しつつコストダウンが可能になる。

第２群４０を構成する光学要素群４１，４２の片面又は両面は、シリンドリカルレンズ面に限らず、アナモフィックレンズ（例えばトーリック又はトロイダルレンズ）とすることができる。また、第２群４０を構成する光学要素群４１，４２の片面又は両面は、横のＸ断面又は縦のＹ断面に関して非球面式、具体的には、以下の多項式ｈで表される形状を持つものとできる。

ここで、ｙは光軸ＯＡからの像の高さ（像高）、ｃは基準とする球面の曲率、ｋは円錐定数、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、・・・のそれぞれは所定の補正項とする。さらに、第２群４０を構成する光学要素群４１，４２の片面又は両面は、自由曲面とすることができる。アナモフィックレンズを用いることにより、Ｘ方向及びＹ方向の両断面で曲率をコントロールできるので、非点収差の低減が可能で、高性能化が可能になる。また、非球面とすることにより、各種収差の低減が可能で、高性能化が可能になる。さらに、自由曲面とすることにより、スクリーンＳＣ上又は液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）上のイメージサークル面において、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の縦横方向以外の中間の斜め方向の結像状態の最適化も容易になり、高性能化が可能になる。

第２群４０については、２枚の光学要素群４１，４２に限らず３枚以上の光学要素群で構成することができる。この際、第２群４０によって色収差が発生しないことが望ましい。このため、以下の関係
Σ（φｉ×νｉ）≒０
ここで、
φｉ：第２群４０を構成する各レンズの屈折率
νｉ：第２群４０を構成する各レンズのアッベ数
が成り立つことが望ましい。

上記実施形態の投写光学系２０の場合、物体側で略テレセントリックになっている。すなわち、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）からの光線が光軸ＯＡに平行に近い状態にされており、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）と投写光学系２０とを比較的簡易に高精度で組み合わせることができ、組立性が良好なものとなる。第２群４０を光路上に進退させて縦横の倍率切換を行う場合、投写光学系２０の焦点距離が変わり、バックフォーカスを調整する必要が生じる。その際、投写光学系２０が物体側で略テレセントリックでなく主光線に角度がある場合、光合成用のプリズムであるクロスダイクロイックプリズム１９が存在すると、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）からの画像光がバックフォーカスの調整に伴って上下に移動する。さらに、バックフォーカスの調整により倍率が変化する。これを防止するためには、機構上又は光学設計上の工夫が必要となるが、投写光学系２０が物体側で略テレセントリックであれば、縦横の倍率切換に際して投写光学系２０を光軸ＯＡ方向に移動させるだけで足り、上記のような問題は生じないので、投写光学系２０を機構的又は光学設計的に簡単にできる。また、バックフォーカスの調整に伴った倍率変化もない。さらに、投写光学系２０を光軸ＯＡに垂直な方向に移動させてシフトを利用した投写を行う場合、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）からの出射光が略テレセントリックな状態で投写光学系２０に取り込まれるならば、周辺光量の確保が容易になり、画質の向上に寄与する。

図７（Ａ）及び７（Ｂ）は、図４（Ａ）及び４（Ｂ）に示す投写光学系２０の変形例を説明する図である。第２群１４０は、縦方向（Ｙ方向）と横方向（Ｘ方向）で異なる焦点距離を持っており、結果的に第１群３０も含めた投写光学系２０の全系としても、縦方向と横方向とで異なる焦点距離を持つことになる。この場合、第２群１４０は、横方向（Ｘ方向）の断面に関して、スクリーンＳＣ側から順に、負のパワーを持つ第１の光学要素群１４１と、正のパワーを持つ第２の光学要素群１４２とで構成されている。なお、第１の光学要素群１４１と第２の光学要素群１４２とは、図７（Ｂ）に示す縦方向（Ｙ方向）の断面に関して、パワーを有していない。図７（Ａ）及び７（Ｂ）に示すように、第２群４０を光路上に配置して、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を横方向に伸張した横縦比（例えば２．４：１）でスクリーンＳＣ上に画像を投写することができる。図示を省略するが、この第２群１４０を光路上から退避させた場合、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像のままの横縦比（例えば１．７８：１）でスクリーンＳＣ上に映像を投写することができる。つまり、横方向が伸張による変換調整を行う調整方向であり、縦方向が非調整方向である。さらに、第２群１４０を構成する第１の光学要素群１４１と第２の光学要素群１４２とを図３の第２アナモフィック駆動機構６３により光軸ＯＡ方向に移動させてこれらの間隔を調整することにより、スクリーンＳＣ上に投写される画像の縦横比又は横縦比（アスペクト比）を連続的に増減させることもできる。なお、第２群４０によってスクリーンＳＣ上に投写される画像を横方向に伸張する構成は、縦寸法が固定されたスクリーンＳＣを使用する際に有効である。つまり、このようなスクリーンＳＣに対して投写光学系２０による投写距離等を変えずに横縦比だけの変更が可能になる。

以上のように本実施形態の投写光学系２０によれば、第２群４０が液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の縦横方向に関して異なるパワーを持つので、第１群３０も含めた投写光学系２０の全系としても、縦横方向に異なる焦点距離を持つことになり、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の画像の横縦比とスクリーンＳＣ上に投写される画像の横縦比とを異なるものにできる。また、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近い第２群４０に設けた第１の光学要素群４１，４２，１４１，１４２によって縦横方向に関するパワーに差を設けて横縦比を変化させているので、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近い位置で各像高の光線を比較的像高に近い経路に沿って通過させやすくなり、光線のコントロールがしやすくなり、性能向上が可能である。また、上記投写光学系２０の場合、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近い位置では、光線の広がりが少なくレンズが小型になるので、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になる。さらに、第３群６０によって収差の補正を可能とすることで、著しい性能の向上を図っている。

図８は、第１実施形態の投写光学系２０の具体的な実施例１を説明する図である。この場合、投写光学系２０は、第２群４０を光路上に配置して横縦比を縦のＹ方向に関して圧縮する第１動作状態となっている。この場合、投写光学系２０は、レンズＬ１〜Ｌ２４からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１７によって第１群３０が構成され、レンズＬ１８〜Ｌ２２によって第２群４０が構成され、レンズＬ２３，Ｌ２４によって第３群６０が構成されている。第１群３０に含まれるレンズＬ１〜Ｌ１７は、光軸ＯＡのまわりに回転対称な球面のレンズである。第２群４０のうち、接合レンズＬ１８，Ｌ１９とレンズＬ２０とを組み合わせたものは、縦のＹ方向に関して正のパワーを有するレンズとなっており、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。また、接合レンズＬ２１，Ｌ２２は、縦のＹ方向に関して負のパワーを有するレンズとなっており、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。第３群６０に含まれるレンズＬ２３，Ｌ２４は、光軸ＯＡのまわりに回転対称なレンズである。このうち、レンズＬ２３は、非球面で負のパワーを有するメニスカス型のレンズであり、レンズＬ２４は、球面で正のパワーを有する両凸レンズとなっている。なお、レンズＬ１〜Ｌ５で構成される第１レンズ群３１と、レンズＬ６，Ｌ７で構成される第２レンズ群３２ａと、レンズＬ８，Ｌ９で構成される第３レンズ群３２ｂと、レンズＬ１０で構成される第４レンズ群３２ｃと、レンズＬ１１〜Ｌ１７で構成される第５レンズ群３２ｄとは、投写倍率の変更時すなわちズーミング時に光軸ＯＡに沿って変位する。なお、レンズＬ１は、非球面レンズで構成されている。図９（Ａ）〜９（Ｃ）は、ズーミングの動作を説明するものであり、図９（Ａ）は、図８の状態を示し、拡大率の大きな「ワイド端」の場合を示している。また、図９（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図９（Ｃ）は、拡大率の小さな「テレ端」の場合を示している。図示のように、各レンズ群３１，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの構成要素が光軸ＯＡの方向に沿って個別に動くことによって、ズーミングの動作がなされる。

以下の表１に、実施例１のレンズデータ等を示す。この表１の上欄において、「面番号」は、物面ＯＳ側から順に各レンズの面に付した番号である。「面タイプ」は、球面、非球面、シリンドリカル面等の別を示す。また、「Ｒ１」、「Ｒ２」は、Ｙ及びＸ曲率半径を示し、「Ｄ」は、次の面との間のレンズ厚み或いは空気空間を表している。さらに、「Ｎｄ」は、レンズ材料のｄ線における屈折率を示し、「νｄ」は、レンズ材料のｄ線におけるアッベ数を示す。なお、実施例１のレンズはズームレンズであり、表１の下欄には、「ワイド端」、「中間」、及び「テレ端」における各面番号について距離又は空気間隔の値が示されている。

実施例１のレンズＬ１，Ｌ２３は、既に説明したように非球面で形成されている。これらの非球面形状の光軸ＯＡ方向の面頂点からの変位量ｈは、上述した非球面式又は多項式

で表される。実施例１の場合、レンズＬ１，Ｌ２３に対応する各面番号の面での上記非球面式における各係数ｋ、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・の値については、表１の中欄に示す通りである。

表１の下欄は、ズーミング動作時の第２レンズ部３２の各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの位置、具体的には、一群のレンズＬ６，Ｌ７の位置と、次の一群のレンズＬ８，Ｌ９の位置と、次のレンズＬ１０の位置と、絞り及び一群のレンズＬ１１〜Ｌ１５の位置とを示している。

図１０は、投写光学系２０の本体部分２０ａから第２群４０を光路外に退避させたものであり、横縦比を変換しない第２動作状態となっている。また、図１１（Ａ）〜１１（Ｃ）は、第２群４０を光路外に退避させた場合におけるズーミング動作、すなわち「ワイド端」、「中間」、及び「テレ端」の様子を示す図である。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の投写光学系等の変形例であり、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１２（Ａ）及び１２（Ｂ）は、第２実施形態に係る投写光学系２０の縦断面を説明する図である。本実施形態の場合、投写光学系２０の第２群４０が光路上に進退するだけでなく、アスペクト比変換用の第２群４０が光路上から退避した場合、パワーを持たない平板である代替光学素子２４０が光路上に挿入される。この代替光学素子２４０は、例えば１枚の板状部材２４１で構成されるが、２枚以上の板状部材で構成されてもよい。板状部材２４１は、屈折力を持たないが高い透過性を有し、その屈折率により、光路長を調整する役割を有する。代替光学素子２４０は、第２群４０と同様に第１アナモフィック駆動機構６２に駆動されて光路上に進退する。つまり、第１アナモフィック駆動機構６２により、第２群４０と代替光学素子２４０とが光路上に選択的に配置される。

第２群４０を光路上から退避させると、光路長が変化するため、投写光学系２０の物体面とその像面との結像関係が崩れ、例えばスクリーンＳＣの手前に結像してしまう。このため、本実施形態では、第２群４０を光路上から退避させた際に、そのスペースに屈折力を持たない代替光学素子２４０を挿入することで、光路長の調整を行い、スクリーンＳＣと液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）との結像関係のズレを解消する。屈折力を持たない板状部材２４１は、光路長に関して第２群４０と略等価にする必要があり、板状部材２４１の屈折率をｎｐとし、板状部材２４１の光軸ＯＡ方向の厚みをｄｐとした場合、以下の関係
ｎｐ×ｄｐ＝Σ（ｎｉ×ｄｉ）
ここで、
ｎｉ：第２群４０を構成する各レンズの屈折率
ｄｉ：第２群４０を構成する各レンズの光軸ＯＡ上の厚み
ｉ：第２群４０中のレンズの番号
が成り立つことが望ましい。

また、第２群４０に代えて代替光学素子２４０が光路上に配置されたときに、代替光学素子２４０の材料を適切に選択すれば、第２群４０と代替光学素子２４０との入れ替え前後の、透過率の変化を少なく抑えることで、入れ替えの前後で画像の明るさを調整する必要が無いようにできる。また、代替光学素子２４０の材料を適切に選択することにより、入れ替え時の色収差の差を低減することができる。さらに、第２群４０の進退による結像面のズレを解消することも可能である。

以上では、光路上に進退する第２群４０が図４（Ｂ）と同様のものであるとしたが、第２群４０は、図７（Ａ）の第２群１４０と同様のものであってもよい。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の投写光学系等の変形例であり、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１３（Ａ）及び１３（Ｂ）は、第３実施形態に係る投写光学系２０の縦断面を説明する図である。本実施形態の場合、２種類の第２群４０，３４０を光路上に選択的に進退させることができる。つまり、第１種類目の第２群（第２群ユニット）４０を構成する光学要素群４１，４２のパワーと、第２種類目の第２群（第２群ユニット）３４０を構成する光学要素群３４１，３４２のパワーとは異なっており、第２群４０，３４０を入れ替えることにより、スクリーンＳＣ上に投写される画像の横縦比（アスペクト比）を、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を基準として２段階で変化させることができる。具体的には、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像の横縦比が例えば１．７８：１である場合、第１種類目の第２群４０を光路上に挿入することで、スクリーンＳＣ上に形成される画像の横縦比を例えば２．４：１に変換することができ、第２種類目の第２群３４０を光路上に挿入することで、スクリーンＳＣ上に形成される画像の横縦比を例えば１．８５：１に変換することができる。

なお、以上の第３実施形態では、第２群４０，３４０が図４（Ｂ）に示す構成となっているが、第２群４０，３４０のいずれか又は双方を図７（Ａ）に示す第２群１４０と同様に横に伸張するタイプのレンズ群に置き換えることができる。また、以上の第３実施形態では、２種の第２群４０，３４０を光路上に切り替えて配置しているが、３種以上の第２群を光路上に切り替えて配置することもできる。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の投写光学系等の変形例であり、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１４に示すように、プロジェクター２の光学系部分５０は、照明用の光源４１０と、光束調整用のレンズ４１７と、光変調素子である液晶パネル４１８と、拡大投写用の投写光学系４２０とを備える。光源４１０は、超高圧水銀ランプ等で形成され、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を含む光を射出する。レンズ４１７は、光源４１０から液晶パネル４１８への照明光ＩＬの入射角度を調整する。液晶パネル４１８は、光源４１０からの照明光ＩＬを空間的に変調するためのものであり、各画素にカラーフィルターを配置しており、単独でカラー表示を行う。

図１５（Ａ）及び１５（Ｂ）に示すように、投写光学系４２０は、第１実施形態の場合と同様に、本体部分２０ａとして第１群３０と第２群４０と第３群６０とを備える。第１群３０は、第１レンズ部である第１レンズ群３１と、第２レンズ部３２とを有する。第２群４０は、縦のＹ方向にのみ正のパワーを持つ第１の光学要素群４１と、縦のＹ方向にのみ負のパワーを持つ第２の光学要素群４２とを備える。第２群４０は、縦方向と横方向とで異なる焦点距離を持っており、結果的に第１群３０も含めた投写光学系４２０の全系としても、縦方向と横方向とで異なる焦点距離を持つ。

本実施形態の投写光学系４２０の場合、図２に示す光合成用のクロスダイクロイックプリズム１９が不要となるので、投写光学系４２０のバックフォーカスを比較的短くすることができる。また、光合成用のクロスダイクロイックプリズム１９が存在しないことから、投写光学系４２０が物体側すなわち液晶パネル４１８側でテレセントリックでなくても、投写される画像の劣化を比較的少なく抑えることができる。

図１６は、第４実施形態の投写光学系４２０の具体的な実施例２を説明する図である。この場合、投写光学系４２０は、第２群４０を光路上に配置して横縦比を縦のＹ方向に関して圧縮する第１動作状態となっている。この場合、投写光学系４２０は、レンズＬ１〜Ｌ２５からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１８によって第１群３０が構成され、レンズＬ１９〜Ｌ２３によって第２群４０が構成され、レンズＬ２４，Ｌ２５によって第３群６０が構成されている。第１群３０に含まれるレンズＬ１〜Ｌ１８は、光軸ＯＡのまわりに回転対称な球面のレンズである。第２群４０のうち、接合レンズＬ１９，Ｌ２０とレンズＬ２１とを組み合わせたものは、縦のＹ方向に関して正のパワーを有するレンズとなっており、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。また、接合レンズＬ２２，Ｌ２３は、縦のＹ方向に関して負のパワーを有するレンズとなっており、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。第３群６０に含まれるレンズＬ２４，Ｌ２５は、光軸ＯＡのまわりに回転対称なレンズである。このうち、レンズＬ２４は、非球面で負のパワーを有するメニスカス型のレンズであり、レンズＬ２５は、球面で正のパワーを有する両凸レンズとなっている。なお、レンズＬ１〜Ｌ６で構成される第１レンズ群３１と、レンズＬ７、Ｌ８で構成される第２レンズ群３２ａと、レンズＬ９，Ｌ１０で構成される第３レンズ群３２ｂと、Ｌ１１で構成される第４レンズ群３２ｃと、レンズＬ１２〜Ｌ１８で構成される第５レンズ群３２ｄとは、投写倍率の変更時すなわちズーミング時に光軸ＯＡに沿って変位する。図１７（Ａ）〜１７（Ｃ）は、ズーミングの動作を示すものであり、図１７（Ａ）は、図１６の状態を示し、拡大率の大きな「ワイド端」の場合を示している。また、図１７（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図１７（Ｃ）は、拡大率の小さな「テレ端」の場合を示している。図示のように、各レンズ群３１，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの構成要素が光軸ＯＡの方向に沿って個別に動くことによって、ズーミングの動作がなされる。

以下の表２に、実施例２のレンズデータ等を示す。この表２において、「面番号」、「面タイプ」、「Ｒ１」、「Ｒ２」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」は、実施例１と同様のものを意味する。

なお、表２の中欄には、実施例２の投写光学系を構成するレンズＬ１，Ｌ１７，Ｌ２４について、非球面形状が示されている。また、表２の下欄には、実施例２の投写光学系を構成するレンズＬ７〜Ｌ１６の「ワイド端」、「中間」、及び「テレ端」における各面番号について距離又は空気間隔の値が示されている。

図１８は、投写光学系４２０の本体部分２０ａから第２群４０を光路外に退避させものであり、横縦比を変換しない第２動作状態となっている。また、図１９（Ａ）〜１９（Ｃ）は、第２群４０を光路外に退避させた場合におけるズーミングの動作、すなわち「ワイド端」、「中間」、及び「テレ端」の様子を示す図である。

〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の投写光学系等の変形例であり、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２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る投写光学系において、第２群４０は、第１の光学要素群４１と第２の光学要素群４２と第３の光学要素群５４３とで構成されている。この場合、第１及び第２の光学要素群４１，４２は、光軸ＯＡのまわりに回転非対称で縦方向（Ｙ方向）の断面に関してのみパワーを有するが、第３の光学要素群５４３は、光軸ＯＡのまわりに回転対称で横方向（Ｘ方向）の断面と縦方向（Ｙ方向）の断面とにおいて同様のパワーを有する。つまり、第２群４０は、調整光学要素の少なくとも一部として第１及び第２の光学要素群４１，４２に１枚以上の回転非対称レンズを含み、さらに、第３の光学要素群５４３に１枚以上の回転対称レンズを含む。これにより、第１群３０の変倍光学系である第２レンズ部３２で抑え切れなかった非点収差等を液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂに近い第２群５４３側で簡単に抑えこむことができる。なお、図７（Ａ）の第２群１４０、図１３（Ａ）及び１３（Ｂ）の第２群４０，３４０等にも、回転対称で縦横の断面において同様のパワーを有するレンズ又は光学要素群を組み込むことができる。

〔第６実施形態〕
以下、第６実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の投写光学系等の変形例であり、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２１に示すように、本実施形態の投写光学系６２０は、第２群６４０を構成する光学要素の一部を光軸方向すなわちＺ方向に沿って移動可能にする駆動機構６６を有している。なお、駆動機構６６は、駆動機構６１と連動可能となっている。

一般に、投写光学系において、例えば非点収差といった諸収差を効率的に抑制することは、必ずしも容易ではない。特に、アナモフィック光学系を有する投写光学系の場合、縦方向（Ｙ方向）と横方向（Ｘ方向）とでのパワーの違いから非点収差等の種々の収差が発生しやすい。本実施形態では、投写光学系６２０中に駆動機構６６を有してすることによって光軸方向すなわちＺ方向に沿って移動する可動光学要素をアナモフィック光学系である第２群６４０の一部に含んだものとしている。これにより、第２群６４０における非点収差等の発生を効率的に低減できる。

図２２（Ａ）に示すように、第２群６４０の本体部分６２０ａにおいて、第２群６４０は、調整光学要素である第１の光学要素群６４１と第２の光学要素群６４２とにより構成されている。さらに、第１の光学要素群６４１は、負のパワーをもつ第１部分群６４１ａと、正のパワーをもつ第２部分群６４１ｂとで構成されている。言い換えると、第２群６４０は、第１部分群６４１ａと、第２部分群６４１ｂと、第３部分群である第２の光学要素群６４２との３つの要素群で構成されている。また、第１部分群６４１ａ及び第２部分群６４１ｂで構成される第１の光学要素群６４１は、全体として正のパワーをもち、第２の光学要素群６４２は、全体として負のパワーをもっている。

本実施形態では、以上のような構成を有する第２群６４０のうち、正のパワーをもつ第２部分群６４１ｂに含まれる光学要素が、駆動機構６６（図２１参照）によって光軸方向に沿って移動する可動光学要素となっている。この可動光学要素の移動によって、非点隔差を抑えるすなわち非点収差を補正することが可能になる。

なお、図２２（Ａ）及び２２（Ｂ）に示すように、第２群６４０は、投写光学系６２０において進退可能となっている。

図２３は、第６実施形態の投写光学系６２０の具体的な実施例３を説明する図である。この場合、投写光学系６２０は、第２群６４０を光路上に配置して横縦比を縦のＹ方向に関して圧縮する第１動作状態となっている。投写光学系６２０は、被投写面側から順に、レンズＬ１〜Ｌ２４からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１６によって第１群３０が構成され、レンズＬ１７〜Ｌ２１によって第２群６４０が構成され、レンズＬ２２〜Ｌ２４によって第３群６０が構成されている。さらに、第２群６４０は、レンズＬ１７，Ｌ１８によって第１の光学要素群６４１の一部である第１部分群６４１ａが構成され、レンズＬ１９によって第１の光学要素群６４１の残りである第２部分群６４１ｂが構成され、レンズＬ２０，Ｌ２１によって第２の光学要素群６４２が第３部分群として構成されている。第１部分群６４１ａは、全体として負のパワーをもち、可動光学要素を含む第２部分群６４１ｂは、正のパワーをもち、第３部分群である第２の光学要素群６４２は、全体として負のパワーをもつ。なお、第１部分群６４１ａと第２部分群６４１ｂとを合わせたレンズ群である第１の光学要素群６４１は、全体として正のパワーをもつ。

第１群３０に含まれるレンズＬ１〜Ｌ１６は、光軸ＯＡのまわりに回転対称なレンズである。第２群６４０のうち、接合レンズＬ１７，Ｌ１８とレンズＬ１９とを組み合わせたものは、縦のＹ方向に関して正のパワーを有するレンズとなっており、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。また、レンズＬ２０は、縦のＹ方向に関して負のパワーを有し、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。また、レンズＬ２１は、縦のＹ方向と横のＸ方向とで異なるパワーを有するアナモフィックレンズであり、特に、非球面のレンズとなっている。第３群６０に含まれるレンズＬ２２，Ｌ２３，Ｌ２４は、光軸ＯＡのまわりに回転対称なレンズである。このうち、レンズＬ２２は、球面で負のパワーを有するメニスカス型のレンズであり、レンズＬ２３は、非球面で負のパワーを有するメニスカス型のレンズであり、レンズＬ２４は、球面で正のパワーを有する両凸レンズとなっている。

なお、図２３は、アナモフィック光学系である第２群６４０を光路上に配置した第１動作状態を示しているのに対して、図２４は、第２群６４０を光路外に退避させた第２動作状態を示している。図２４に示されるように、第３群６０から射出される光束は、略平行化されている。つまり、第３群６０は、第１群３０から第３群６０にかけての光束を平行化する光束平行化光学系となっている。この場合、第１群３０と第３群６０との間において進退する第２群６４０は、アフォーカル光学系となる。

以下の表３に、実施例３のレンズデータ等を示す。この表３の上欄において、「面番号」、「面タイプ」、「Ｒ１」、「Ｒ２」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」は、実施例１と同様のものを意味する。

なお、表３の下欄には、実施例３の投写光学系を構成するレンズＬ１，Ｌ７，Ｌ２３について、非球面形状が示されている。

レンズＬ２１の非球面データは、以下の表４に示す通りである。

ここで、図２５に示すように、第２群６４０を光路上に配置した第１動作状態において、第２部分群６４１ｂであるレンズＬ１９が、電気的駆動機構である駆動機構６６によってＺ方向に沿って移動可能な可動光学要素となっている。なお、駆動機構６６は、第１群３０のズーム動作に対する連動して電気的な駆動動作を行う。電気的に駆動させることで、ズーム量に応じて調整すべきレンズＬ１９の移動量を常に適切にすることができる。

以下、可動光学要素であるレンズＬ１９の駆動機構６６による位置調整の具体的に一例について説明する。上記のように、レンズＬ１９は、駆動機構６６によってＺ方向について移動可能となっている。ここでは、一例として、レンズＬ１９が調整前と後とで＋０．０７ｍｍ移動可能であるものとする。つまり、表３において、レンズＬ１９の面である第３１面に関して、レンズＬ１８と第３１面との間隔を７．０３５０９（基本位置）から＋０．０７間隔を広げて７．１０５０９（調整位置）とし、レンズＬ１９とレンズＬ２０の面である第３３面との間隔を１２．２８３８（基本位置）から−０．０７縮めて１２．２１３８（調整位置）とする。図２６（Ａ）〜２６（Ｃ）は、上記調整前の実施例３の光学系のうち可動光学要素についての調整前のＹ軸方向（スクリーンの縦方向）の像高、４５°方向（スクリーンの対角方向）の像高及びＸ軸方向（スクリーンの横方向）の像高でのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）について示すグラフである。これに対して、図２７（Ａ）〜２７（Ｃ）は、実施例３の光学系のうち可動光学要素についての調整後のＹ軸方向の像高、４５°方向の像高及びＸ軸方向の像高でのＭＴＦについて示すグラフである。なお、詳細については、省略するが、グラフにおいて、各曲線ＬＹ１〜ＬＹ５，ＬＸ１〜ＬＸ５のうち、実線の曲線ＬＹ１〜ＬＹ５はＹ（縦）方向のＭＴＦを示し、一点鎖線の曲線ＬＸ１〜ＬＸ５はＸ（横）方向のＭＴＦを示しており、曲線ＬＹ１〜ＬＹ５のうち、例えば曲線ＬＹ１は、像高０のＭＴＦであり、曲線ＬＹ２〜ＬＹ５は、イメージサークル半径（ここでは１０．５ｍｍ）に対し、４０％、６０％、８０％及び１００％の像高位置に対応するＭＴＦをそれぞれ示す。また、ここでは、４０ｌｉｎｅ／ｍｍ（１ｍｍの中に４０本の白黒の線が見えることを意味する）を基準としている。各曲線ＬＹ１〜ＬＹ５，ＬＸ１〜ＬＸ５のピーク値のデフォーカス位置（結像ポイント）がずれているほど非点収差が大きいことになる。両者を比較して分かるように、調整の前後で、Ｙ方向のデフォーカス量だけが＋０．０８ｍｍ程度移動し、大きく非点収差が発生していることがわかる。また、この結果から、回転非対称な光学系であっても、全域、非点収差のコントロールができていることがわかる。従って、これを逆に利用すれば、製造・組立誤差により発生した非点収差等の種々の収差を、このレンズの間隔調整でキャンセルさせることが可能になり、光学性能向上させることができる。つまり、例えばＹ方向のデフォーカス位置を＋方向へ移動させる場合、レンズＬ１９を＋Ｚ方向へ移動させ、逆に、Ｙ方向のデフォーカス位置を−方向へ移動させる場合、レンズＬ１９を−Ｚ方向へ移動させることで、非点収差をコントロールできる。

以上の実施例３のように、アナモフィックレンズ群のうち、１枚のレンズＬ１９を微調整することで、非点収差等の調整が可能となる。

また、上記の可動光学要素であるの移動については、完成品として可動光学要素を移動可能にする駆動機構６６を含んだ構造を有しているものとしているが、このような場合に限らず、例えば、製品である投写光学系６２０の組み立て時において、レンズＬ１９を移動可能な状態にしておき、レンズＬ１９の位置を調整しながら組み付けを行うことで、収差の発生を抑えるものとしてもよい。

なお、以上では、縦方向（Ｙ方向）について圧縮する変換の場合について説明しているが、上記のような可動光学要素を移動させる構造を、横方向に伸張する場合等についても、同様に適用できる。

〔第７実施形態〕
以下、第７実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の投写光学系等の変形例であり、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２８（Ａ）及び２８（Ｂ）は、本実施形態の投写光学系７２０の横断面の構成と縦断面の構成とをそれぞれ示している。ここでは、図示のように、投写光学系７２０は、本体部分７２０ａにおいて、アナモフィック光学系である第２群７４０を光路上に配置して横縦比を縦のＹ方向に関して圧縮する変換を行うものとなっている。また、図示のように、第２群７４０は、調整光学要素である第１の光学要素群７４１と第２の光学要素群７４２とにより構成されており、このうち、第１の光学要素群７４１は、全体として正のパワーをもつ複数のシリンドリカルレンズ群で構成され、第２の光学要素群７４２は、全体として負のパワーをもつレンズ群で構成されている。

一般に、投写光学系において、例えば非点収差といった諸収差を効率的に抑制することは、必ずしも容易ではない。特に、アナモフィック光学系を有する投写光学系の場合、縦方向（Ｙ方向）と横方向（Ｘ方向）とでのパワーの違いから非点収差等が発生しやすく、その収差は、外周（周辺・高像高）に向かうほど性能が大きく劣化する。特に本実施形態の投写光学系７２０ように、Ｘ方向とＹ方向とで異なる焦点距離を有するアナモフィック光学系を有する投写光学系では、非点収差が発生しやすく、この収差は像高の２乗に比例して大きくなるので、イメージサークルが大きい場合には非常に大きな課題となる。

本実施形態では、投写光学系７２０のうち、アナモフィック光学系である第２群７４０が、上記のように、縦のＹ方向と横のＸ方向とのうち圧縮による変換調整を行う調整方向である縦のＹ方向にのみ曲率を有する複数のシリンドリカルレンズ群を有し、変換調整を行わない非調整方向である横のＸ方向に曲率を有する単独のレンズとして光学要素７４２ａを有している。特に、本実施形態では、光学要素７４２ａが、Ｘ方向のみに曲率をもつ単独のシリンドリカルレンズであることで、比較的簡易に作製可能であり、像面湾曲や非点隔差による収差の補正が可能になる。

図２９及び図３０は、第７実施形態の投写光学系７２０の具体的な実施例４を説明する図である。図２９は、縦断面の構成を示し、図３０は、横断面の構成を示している。投写光学系７２０は、レンズＬ１〜Ｌ２４からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１６によって第１群３０が構成され、レンズＬ１７〜Ｌ２１によって第２群７４０が構成され、レンズＬ２２〜Ｌ２４によって第３群６０が構成されている。さらに、第２群７４０は、レンズＬ１７，Ｌ１８によって第１の光学要素群７４１の一部である第１部分群７４１ａが構成され、レンズＬ１９によって第１の光学要素群７４１の残りである第２部分群７４１ｂが構成され、レンズＬ２０，Ｌ２１によって第２の光学要素群７４２が第３部分群として構成されている。第１部分群７４１ａは、全体として負のパワーをもち、第２部分群７４１ｂは、正のパワーをもち、第３部分群である第２の光学要素群７４２は、全体として負のパワーをもつ。なお、第１部分群７４１ａと第２部分群７４１ｂとを合わせたレンズ群である第１の光学要素群７４１は、全体として正のパワーをもつ。

第２群７４０は、Ｙ方向に圧縮変換を行うためＹ方向にのみ曲率をもつ複数のシリンドリカルレンズ群であるレンズＬ１７〜Ｌ２０と、光学要素７４２ａとして圧縮変換を行わないＸ方向にのみ曲率をもつ単独のシリンドリカルレンズであるレンズＬ２１とからなっている。つまり、第２群７４０を構成するレンズＬ１７〜Ｌ２１は、いずれもシリンドリカルレンズであるが、レンズＬ２１が他のレンズＬ１７〜Ｌ２０と異なる方向に曲率を有している。さらに、他のレンズがガラス製であるのに対して、レンズＬ２１は、樹脂製のレンズである。

第１群３０に含まれるレンズＬ１〜Ｌ１６は、光軸ＯＡのまわりに回転対称な球面のレンズである。第２群７４０に含まれるレンズＬ１〜Ｌ２１ついては、既述のように、まず、接合レンズＬ１７，Ｌ１８とレンズＬ１９とは、縦のＹ方向に関して全体として正のパワーを有し、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。また、レンズＬ２０は、縦のＹ方向に関して負のパワーを有し、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。レンズＬ２１は、縦のＹ方向に関して曲率を有し、横のＸ方向に関して曲率を有しないシリンドリカルレンズとなっている。なお、レンズＬ２１は、曲率を有さないＸ方向に関してパワーを有さないだけでなく、曲率を有するＹ方向に関してもほとんどパワーを有さないすなわちパワーが略ゼロとなっている。これにより、レンズＬ２１は、アナモフィック光学系である第２群７４０によるＹ方向への圧縮変換に対して直接的には影響せず、もっぱら収差補正のための光学系として機能する。また、この場合、レンズＬ２１における屈折に起因する温度上昇が低減されるので、例えばレンズＬ２１を樹脂製にしても温度上昇による焦点距離のズレ等を低減できる。第３群６０に含まれるレンズＬ２２，Ｌ２３，Ｌ２４は、光軸ＯＡのまわりに回転対称なレンズである。このうち、レンズＬ２２は、球面で負のパワーを有するメニスカス型のレンズであり、レンズＬ２３は、非球面で負のパワーを有するメニスカス型のレンズであり、レンズＬ２４は、球面で正のパワーを有する両凸レンズとなっている。

なお、第３群６０から射出される光束は、略平行化されている。つまり、第３群６０は、第１群３０から第３群６０にかけての光束を平行化する光束平行化光学系となっている。この場合、第１群３０と第３群６０との間において進退する第２群７４０は、アフォーカル光学系となる。

以下の表５に、実施例４のレンズデータ等を示す。この表５の上欄において、「面番号」、「面タイプ」、「Ｒ１」、「Ｒ２」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」は、実施例１と同様のものを意味する。

なお、表５の下欄には、実施例４の投写光学系を構成するレンズＬ１，Ｌ７，Ｌ２３について、非球面形状が示されている。

図３１は、実施例４の光学系の像高でのＭＴＦについて示すグラフである。各曲線ＬＹ１〜ＬＹ５，ＬＸ１〜ＬＸ５のうち、実線の曲線ＬＹ１〜ＬＹ５はＹ（縦）方向を示し、一点鎖線の曲線ＬＸ１〜ＬＸ５はＸ（横）方向のＭＴＦを示している。図３１では、４０ｌｉｎｅ／ｍｍ（１ｍｍの中に４０本の白黒の線が見えることを意味する）を基準としている。グラフ内の曲線ＬＹ１，ＬＸ１は、投写光学系の中心光線、すなわち像高０のＭＴＦである。曲線ＬＹ２，ＬＸ２は、イメージサークル半径（ここでは１０．５ｍｍ）に対し４０％の像高位置を示す。以下同様に、曲線ＬＹ３，ＬＸ３が６０％、曲線ＬＹ４，ＬＸ４が８０％、曲線ＬＹ５，ＬＸ５が１００％の像高位置のＭＴＦを示している。横軸はデフォーカス量で、パネルの移動量を示している。縦軸は応答（％）を示している。

像高が１００％の位置のＭＴＦすなわち曲線ＬＹ５，ＬＸ５について見てみると、Ｙ方向のピーク（ＭＴＦが最も高いところ）の位置は、領域Ｃ１で示すように、パネルの基準位置（デフォーカス０ｍｍ）より負側にあり、Ｘ方向のピークの位置も、領域Ｃ２で示すように、負側にあるが、これらの位置は横軸方向について離れている。ここでは、このように、Ｘ方向とＹ方向のピーク値のデフォーカス位置（結像ポイント）がずれていることを非点収差と呼び、その量すなわち図中の矢印ＡＲ１で示す幅を非点隔差量と呼ぶ。この量を少なくすることで収差が低減される。

また、ピークの値のばらつきを、像面湾曲と呼ぶ。この差を縮めることによっても収差が低減される。図で説明すると、例えばＸ方向については、最大像高位置である曲線ＬＸ５の領域Ｃ２と、０像高位置である曲線ＬＸ１のピークの位置を示す領域Ｃ３との差すなわち図中の矢印ＡＲ２で示す幅が像面湾曲量になる。像面湾曲量について、ここではＸ方向のみで示したがＹ方向にも像面湾曲が発生している。しかし、一般には、Ｙ方向の像面湾曲のバラツキよりもＸ方向のバラツキの方が大きく、問題となりやすい。

図３２及び図３３は、比較例の光学系について示す図である。ここでは、実施例４の比較例として、レンズＬ２１を有さない投写光学系９２０の例を示している。なお、以下の表６に、本実施例のレンズデータ等を示す。この表６において、「面番号」、「面タイプ」、「Ｒ１」、「Ｒ２」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」は、実施例１と同様のものを意味する。

表６のレンズデータは、Ｆナンバー：Ｆｙ＝３．５、Ｆｘ＝２．６の場合を示すものであるが、アナモフィック光学系である第２群が、レンズＬ１７〜２０のようなＹ方向にのみ曲率をもつシリンドリカルレンズだけで構成されている場合、ある程度以上の、像面湾曲や、非点収差を抑えることは難しい。

図３４は、本比較例の光学系の像高でのＭＴＦについて示すグラフである。図３１に示す実施例４のグラフと比較することで、本実施形態において収差が低減されていることが分かる。なお、図３１において、実線で示す矢印ＡＲ１，ＡＲ２は、実施例４における非点隔差量及び像面湾曲量をそれぞれ示すものであり、破線で示す矢印ＡＲ１，ＡＲ２は、図３４に示す比較例における非点隔差量及び像面湾曲量をそれぞれ示すものである。比較例と比べると、実施例４の方が、領域Ｃ２と領域Ｃ３との差が小さい、すなわち矢印ＡＲ２で示す像面湾曲量が少なくなっていることが分かる。つまり、比較例の場合に比べて、実施例４は、像面湾曲に関する収差が低減されていることが分かる。なお、領域Ｃ１と領域Ｃ２との差、すなわち矢印ＡＲ１で示す非点隔差量については、実施例４と比較例とであまり差が見られないことが分かる。

以上のように、上記実施例４の場合、像面湾曲に関する収差を低減することができる。

図３５は、第７実施形態の投写光学系７２０の別の具体的な実施例５の光学系の像高でのＭＴＦについて示すグラフである。ここで、実施例５では、実施例４の図２９及び図３０に示す投写光学系７２０において、光学要素７４２ａとして圧縮変換を行わないＸ方向にのみ曲率をもつ単独のシリンドリカルレンズであるレンズＬ２１の曲面を非球面としている。

以下の表７に、実施例５のレンズデータ等を示す。この表７の上欄において、「面番号」、「面タイプ」、「Ｒ１」、「Ｒ２」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」は、実施例１と同様のものを意味する。

なお、表７の下欄には、実施例４の投写光学系を構成するレンズＬ１，Ｌ７，Ｌ２３について、非球面形状が示されている。

さらに、レンズＬ２１の曲面すなわち非球面に関するデータは、以下の表８の通りである。

図３５において、実線で示す矢印ＡＲ１，ＡＲ２は、実施例５における非点隔差量及び像面湾曲量をそれぞれ示すものであり、破線で示す矢印ＡＲ１，ＡＲ２は、比較例として、実施例５においてレンズＬ２１を非球面化しなかった場合における非点隔差量及び像面湾曲量をそれぞれ示すものである。両者を比べると、実施例５の方が、領域Ｃ１と領域Ｃ２との差、すなわち矢印ＡＲ１で示す非点隔差量が少なくなっており、かつ、領域Ｃ２と領域Ｃ３との差が小さい、すなわち矢印ＡＲ２で示す像面湾曲量も少なくなっていることが分かる。つまり、非球面化しない場合に比べて、非球面化した実施例５は、像面湾曲に関する収差及び非点収差の双方とも低減されていることが分かる。

なお、第２群７４０において、複数のシリンドリカルレンズ群が、少なくとも一部に非球面レンズを含むものとしてもよい。この場合、縦方向の光学性能がさらに高くなるので、その高くなった分を横方向にバランスさせながら最適化することで、結果的に全体の性能をさらに向上させることが可能になる。

以上の実施形態では、縦方向（Ｙ方向）について圧縮する変換の場合について説明しているが、上記のような可動光学要素を移動させる構造を、横方向に伸張する場合等についても、同様に適用できる。この場合、伸張する横のＸ方向について複数のシリンドリカルレンズ群が曲率を有し、伸張しないＹ方向について単独のレンズである光学要素７４２ａが曲率を有することになる。

〔第８実施形態〕
以下、第８実施形態に係る投写光学系等について説明する。なお、本実施形態は、第７実施形態の投写光学系等の変形例であり、特に説明しない部分又は事項は、第７実施形態の場合と同様である。

図３６（Ａ）及び３６（Ｂ）は、本実施形態の投写光学系８２０の横断面の構成と縦断面の構成とをそれぞれ示している。ここでは、図示のように、投写光学系８２０は、本体部分８２０ａにおいて、アナモフィック光学系である第２群８４０を光路上に配置して横縦比を縦のＹ方向に関して圧縮する変換を行うものとなっている。また、図示のように、第２群８４０は、調整光学要素である第１の光学要素群８４１と第２の光学要素群８４２とにより構成されており、このうち、第１の光学要素群８４１は、全体として正のパワーをもつ複数のシリンドリカルレンズ群で構成され、第２の光学要素群８４２は、全体として負のパワーをもつレンズ群で構成されている。

本実施形態では、以上のような構成を有する第２群８４０のうち、第２の光学要素群８４２が変換を行わないＸ方向に関して曲率をもつ光学要素８４２ａを含んでいる。特に、本実施形態では、光学要素８４２ａとして、Ｘ方向のみならずＹ方向にも曲率をもつ単独のトーリックレンズを有することで、像面湾曲や非点隔差による収差の補正が可能になる。

図３７（Ａ）及び３７（Ｂ）は、第８実施形態の投写光学系８２０の具体的な実施例６を説明する図である。図３７（Ａ）は、縦断面の構成を示し、図３７（Ｂ）は、横断面の構成を示している。投写光学系８２０は、レンズＬ１〜Ｌ２４からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１６によって第１群３０が構成され、レンズＬ１７〜Ｌ２１によって第２群８４０が構成され、レンズＬ２２〜Ｌ２４によって第３群６０が構成されている。さらに、第２群８４０は、レンズＬ１７，Ｌ１８によって第１の光学要素群８４１の一部である第１部分群８４１ａが構成され、レンズＬ１９によって第１の光学要素群８４１の残りである第２部分群８４１ｂが構成され、レンズＬ２０，Ｌ２１によって第２の光学要素群８４２が第３部分群として構成されている。第１部分群８４１ａは、全体として負のパワーをもち、第２部分群８４１ｂは、正のパワーをもち、第３部分群である第２の光学要素群８４２は、全体として負のパワーをもつ。なお、第１部分群８４１ａと第２部分群８４１ｂとを合わせたレンズ群である第１の光学要素群８４１は、全体として正のパワーをもつ。

第２群８４０は、Ｙ方向に圧縮変換を行うためＹ方向にのみ曲率をもつ複数のシリンドリカルレンズ群であるレンズＬ１７〜Ｌ２０と、光学要素８４２ａとして圧縮変換を行うＹ方向のみならず圧縮変換を行わないＸ方向にも曲率をもつ単独のシリンドリカルレンズであるレンズＬ２１とからなっている。つまり、第２群８４０を構成するレンズＬ１７〜Ｌ２１のうち、レンズＬ１７〜Ｌ２０は、シリンドリカルレンズであるが、レンズＬ２１は、Ｘ方向及びＹ方向の双方に曲率を有するトーリックレンズとなっている。さらに、他のレンズがガラス製であるのに対して、レンズＬ２１は、樹脂製のレンズである。

第１群３０に含まれるレンズＬ１〜Ｌ１６は、光軸ＯＡのまわりに回転対称なレンズである。第２群８４０に含まれるレンズＬ１〜Ｌ２１ついては、既述のように、まず、接合レンズＬ１７，Ｌ１８とレンズＬ１９とは、縦のＹ方向に関して全体として正のパワーを有し、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。また、レンズＬ２０は、縦のＹ方向に関して負のパワーを有し、横のＸ方向に関してパワーを有しないシリンドリカルレンズとなっている。レンズＬ２１は、縦のＹ方向に関してのみならず、横のＸ方向に関しても曲率を有するトーリックレンズとなっている。なお、レンズＬ２１は、曲率を有するＸ方向に関してもＹ方向に関してもほとんどパワーを有さないすなわちパワーが略ゼロのレンズとなっている。これにより、レンズＬ２１は、アナモフィック光学系である第２群８４０によるＹ方向への圧縮変換に対して直接的には影響せず、もっぱら収差補正のための光学系として機能する。また、この場合、レンズＬ２１における屈折に起因する温度上昇が低減されるので、例えばレンズＬ２１を樹脂製にしても温度上昇による焦点距離のズレ等を低減できる。第３群６０に含まれるレンズＬ２２，Ｌ２３，Ｌ２４は、光軸ＯＡのまわりに回転対称なレンズである。このうち、レンズＬ２２は、球面で負のパワーを有するメニスカス型のレンズであり、レンズＬ２３は、非球面で負のパワーを有するメニスカス型のレンズであり、レンズＬ２４は、球面で正のパワーを有する両凸レンズとなっている。

以下の表９に、実施例６のレンズデータ等を示す。この表９の上欄において、「面番号」、「面タイプ」、「Ｒ１」、「Ｒ２」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」は、実施例１と同様のものを意味する。

なお、表９の下欄には、実施例６の投写光学系を構成するレンズＬ１，Ｌ７，Ｌ２３について、非球面形状が示されている。

さらに、レンズＬ２１の曲面すなわち非球面に関するデータは、以下の表１０の通りである。ここでは、下記の非球面係数は、Ｘ方向の曲率半径に対して設定されている。なお、下記データの通り、実施例６では、Ｙ方向が球面、Ｘ方向が非球面の実施例である。

図３８は、実施例６の光学系の像高でのＭＴＦについて示すグラフである。図３８において、実線で示す矢印ＡＲ１，ＡＲ２は、実施例６における非点隔差量及び像面湾曲量をそれぞれ示すものであり、破線で示す矢印ＡＲ１，ＡＲ２は、比較例として、実施例６においてレンズＬ２１を非球面化しなかった場合における非点隔差量及び像面湾曲量をそれぞれ示すものである。両者を比べると、実施例６の方が、領域Ｃ１と領域Ｃ２との差、すなわち矢印ＡＲ１で示す非点隔差量が少なくなっており、かつ、領域Ｃ２と領域Ｃ３との差が小さい、すなわち矢印ＡＲ２で示す像面湾曲量も少なくなっていることが分かる。つまり、非球面化しない場合に比べて、非球面化した実施例６は、像面湾曲に関する収差及び非点収差の双方とも大幅に低減されていることが分かる。言い換えると、この場合、最大像高部の非点隔差量と、像面湾曲が大幅に改善している。これは、Ｙ方向に曲率を付与することにより、Ｙ方向の収差が大幅に改善され、その余裕分がＸ方向の性能改善に大きく寄与していることを示している。

図３９は、第７実施形態の投写光学系８２０の別の具体的な実施例７の光学系の像高でのＭＴＦについて示すグラフである。ここで、実施例７では、実施例６の図３７（Ａ）及び３７（Ｂ）に示す投写光学系８２０において、光学要素８４２ａであるレンズＬ２１の曲面について、Ｘ方向及びＹ方向の双方について非球面化している。

以下の表１１に、実施例７のレンズデータ等を示す。この表１１の上欄において、「面番号」、「面タイプ」、「Ｒ１」、「Ｒ２」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」は、実施例１と同様のものを意味する。

なお、表１１の下欄には、実施例７の投写光学系を構成するレンズＬ１，Ｌ７，Ｌ２３について、非球面形状が示されている。

さらに、レンズＬ２１の曲面すなわち非球面に関するデータは、以下の表１２の通りである。なお、下記データの通り、実施例７では、Ｙ方向及びＸ方向ともに非球面の実施例である。

図３９において、実線で示す矢印ＡＲ１，ＡＲ２は、実施例７における非点隔差量及び像面湾曲量をそれぞれ示すものであり、破線で示す矢印ＡＲ１，ＡＲ２は、比較例として、実施例７においてレンズＬ２１を非球面化しなかった場合における非点隔差量及び像面湾曲量をそれぞれ示すものである。両者を比べると、実施例７の方が、領域Ｃ１と領域Ｃ２との差、すなわち矢印ＡＲ１で示す非点隔差量が少なくなっており、かつ、領域Ｃ２と領域Ｃ３との差が小さい、すなわち矢印ＡＲ２で示す像面湾曲量も少なくなっていることが分かる。つまり、非球面化しない場合に比べて、非球面化した実施例７は、像面湾曲に関する収差及び非点収差の双方ともさらに低減されていることが分かる。言い換えると、最大像高部の非点隔差量と、像面湾曲がさらに改善され、問題のないレベルに到達している。

以上の実施形態では、縦方向（Ｙ方向）について圧縮する変換の場合について説明しているが、上記のような可動光学要素を移動させる構造を、横方向に伸張する場合等についても、同様に適用できる。

〔その他〕
また、図４０に他の一例として示す光学系において、第３群６０は、光束を平行化する光束平行化光学系となっている。つまり、図示のような第２動作状態で生じる第１群３０と第３群６０との間の空間ＳＰにおいて、各像高の光線が主光線に対して略平行化されている。これにより、空間ＳＰに進退する第２群は、焦点距離が無限であるアフォーカル光学系となり、倍率を変換する機能のみを受け持てばよくなるので、内部の一部のレンズを動かすことで諸収差の大きな影響を受けることなく焦点距離（倍率）の微調整が可能になる。つまり、諸収差の低減がしやすくなり、プロジェクターに用いることで、上述したような良好な映像を得ることができる。なお、本実施形態のいずれの光学系においても、第３群６０は、光束を平行化する光束平行化光学系となっている。これに対して、例えば図４１（Ａ）及び４１（Ｂ）に比較例として示す場合のように、第２群４０が進退可能な構成であっても、第１群３０から第３群６０までの空間ＳＰにおいて平行光束化されていないものでは、第２群４０がアフォーカル系とはならない。従って、このような比較例の場合、例えば第６乃至第８実施形態に示すような収差の補正による効果を図ることができない。つまり、本発明の投写光学系は、収差の補正に優れた構成となっている。

この発明は、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で実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、投写光学系２０等の第２群４０等により、液晶パネル１８Ｇ等に表示された画像を縦方向に圧縮（縮小）又は横方向に伸張してスクリーンＳＣ上に相対的に横長のアスペクト比となるように変換した画像を投写したが、第２群４０等のレンズ構成を変更することで、相対的に縦長のアスペクト比となるように変換した画像を投写することもできる。

また、上記では、縦方向についてのみ圧縮による変換調整を行うすなわち縦方向のみが調整方向であるとするか、横方向についてのみ伸張による変換調整を行うすなわち横方向のみが調整方向であるとしているが、縦方向への圧縮と横方向への伸張との双方を行い、縦方向及び横方向の双方とも調整方向とする態様も可能である。

液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ，４１８は、透過型に限らず、反射型とすることができる。ここで、「透過型」とは、液晶パネルが変調光を透過させるタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶パネルが変調光を反射するタイプであることを意味している。

プロジェクターとしては、投写面を観察する方向から画像投写を行う前面投写型のプロジェクターと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行う背面投写型のプロジェクターとがあるが、図２等に示すプロジェクターの構成は、いずれにも適用可能である。

液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ，４１８に代えて、マイクロミラーを画素とするデジタル・マイクロミラー・デバイス等を、光変調素子として用いることもできる。

２…プロジェクター、 １０…光源、 １５，２１…ダイクロイックミラー、 １７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒ…フィールドレンズ、 １８Ｂ，１８Ｇ，１８Ｇ，４１８…液晶パネル、 １９…クロスダイクロイックプリズム、 ２０…投写光学系、 ２０ａ…本体部分、 ３０…第１群、 ３１…第１レンズ部（第１レンズ群）、 ３２…第２レンズ部、 ３２ａ…第２レンズ群、 ３２ｂ…第３レンズ群、 ３２ｃ…第４レンズ群、 ３２ｄ…第５レンズ群、 ４０，１４０，３４０…第２群、 ６０…第３群、 ４１，４２，１４１，１４２…光学要素群、 ５０…光学系部分、 ６１…ズーム駆動機構、 ６２…第１アナモフィック駆動機構、 ６３…第２アナモフィック駆動機構、 ６４…全系駆動機構、 ８０…回路装置、 ８１…画像処理部、 ８３…レンズ駆動部、 ８８…主制御部、 Ａ０…表示領域、 Ａ２…表示領域、 ＡＲ０…横縦比、 ＡＲ２…横縦比、 ＡＸ…中心軸、 Ｌ１-Ｌ２５…レンズ、 ＯＡ…光軸、 ＰＬ…画像光、 ＳＣ…スクリーン

Claims (35)

1. 光変調素子の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、前記被投写面上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、
   前記被投写面側から順に、拡大光学系である第１群と、光軸に対して回転非対称な面を持つとともに、前記光変調素子の縦方向と横方向とのうち少なくとも一方向を圧縮又は伸張による変換調整を行う調整方向とし、前記調整方向と他方向とで異なるパワーを持った少なくとも１つ以上の光学系で構成される調整光学要素を含む第２群と、光軸に対して回転対称な面を持った補正光学要素からなる第３群とを備えてなる、
   投写光学系。
2. 前記第２群は、光路上に進退可能であり、
   前記第２群が光路上から退避して前記第１群と前記第３群とによって拡大投写したときに、前記光変調素子の画像の横縦比と前記被投写面上に投写される画像の横縦比が一致している、請求項１に記載の投写光学系。
3. 前記第２群は、パワーを持たない平板と入れ替え可能であり、
   前記第２群に代えて平板が光路上に配置されたときに、前記光変調素子の画像の横縦比と前記被投写面上の画像の横縦比が一致している、請求項１に記載の投写光学系。
4. 前記第２群は、異なる調整光学要素を有する複数の第２群ユニットのうちいずれか１つの第２群ユニットを選択して光路上に配置したものである、請求項１に記載の投写光学系。
5. 前記光変調素子の中心を通る法線と、前記投写光学系の光軸とが、平行に配置されるように構成されている、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の投写光学系。
6. 前記投写光学系は、前記光変調素子の中心を通る法線に対し、前記投写光学系の光軸を平行に保ったまま移動させるシフト機構を備えている、請求項５に記載の投写光学系。
7. 前記調整光学要素の一部又は全部が、シリンドリカルレンズである、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の投写光学系。
8. 前記調整光学要素の一部又は全部が、アナモフィックレンズである、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の投写光学系。
9. 前記調整光学要素の一部又は全部が、前記投写光学系の光軸を含む断面が非球面式で表される形状を有する、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の投写光学系。
10. 前記調整光学要素の一部又は全部が、自由曲面レンズである、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の投写光学系。
11. 前記第２群は、前記調整光学要素の少なくとも一部として１枚以上の回転非対称レンズを含み、さらに、１枚以上の回転対称レンズを含む、請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の投写光学系。
12. 前記第２群は、前記調整光学要素として、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、正のパワーをもつ第１の光学要素群と、負のパワーをもつ第２の光学要素群とを備える、請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の投写光学系。
13. 前記第２群は、前記調整光学要素として、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、負のパワーをもつ第１の光学要素群と、正のパワーをもつ第２の光学要素群とを備える、請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の投写光学系。
14. 前記第１の光学要素群と前記第２の光学要素群の間隔が可変であり、当該間隔に応じて被投写面に投写された画像の横縦比が変化する、請求項１２及び請求項１３のいずれか一項に記載の投写光学系。
15. 前記光変調素子側で略テレセントリックになっている、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の投写光学系。
16. 前記第３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１５に記載の投写光学系。
17. 前記第３群において、前記補正光学要素は、２枚以上のレンズで構成されている、請求項１から１６までのいずれか一項に記載の投写光学系。
18. 前記第３群は、前記補正光学要素の少なくとも一部に、正のパワーをもつレンズを含む、請求項１から１７までのいずれか一項に記載の投写光学系。
19. 前記第３群は、前記補正光学要素の少なくとも一部に、非球面レンズを含む、請求項１から１８までのいずれか一項に記載の投写光学系。
20. 前記第２群は、前記調整光学要素の少なくとも一部に、光軸方向について移動可能である可動光学要素を含む、請求項１から１９までのいずれか一項に記載の投写光学系。
21. 前記可動光学要素は、前記第１群のズーム動作に連動して光軸方向について移動する、請求項２０に記載の投写光学系。
22. 前記第１群のズーム動作に対する前記可動光学要素の連動を電気的に行う電気的駆動機構をさらに有する、請求項２１に記載の投写光学系。
23. 前記第２群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とのうち圧縮又は伸張による変換調整を行う調整方向に関して、前記被投写面側から順に、負のパワーをもつ第１部分群と、正のパワーをもつとともに前記可動光学要素を含む第２部分群と、負のパワーをもつ第３部分群とを備えてなる、請求項２０から請求項２２までのいずれか一項に記載の投写光学系。
24. 前記第２群において、前記第１部分群と前記第２部分群とを合わせたレンズ群は、正のパワーをもつ、請求項２３に記載の投写光学系。
25. 前記可動光学要素は、シリンドリカルレンズである、請求項２０から請求項２４までのいずれか一項に記載の投写光学系。
26. 前記第２群は、前記調整光学要素の少なくとも一部に、前記光変調素子の縦方向と横方向とのうち圧縮又は伸張による変換調整を行う調整方向にのみ曲率を有する複数のシリンドリカルレンズ群と、縦方向と横方向とのうち変換調整を行わない非調整方向と前記調整方向とのうち少なくとも前記非調整方向に曲率を有する単独のレンズとを有する、請求項１から２５までのいずれか一項に記載の投写光学系。
27. 前記第２群において、前記単独のレンズは、前記非調整方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズである、請求項２６に記載の投写光学系。
28. 前記第２群において、前記単独のレンズは、前記調整方向と前記非調整方向との双方に曲率を有するアナモフィックレンズである、請求項２６に記載の投写光学系。
29. 前記第２群において、前記単独のレンズは、非球面レンズである、請求項２６から請求項２８までのいずれか一項に記載の投写光学系。
30. 前記第２群において、前記単独のレンズは、樹脂製レンズである、請求項２６から請求項２９までのいずれか一項に記載の投写光学系。
31. 前記第２群において、前記単独のレンズのパワーは、略ゼロである、請求項２６から請求項３０までのいずれか一項に記載の投写光学系。
32. 前記第２群は、前記調整方向に関して、前記被投写面側から順に、負のパワーをもつとともに前記複数のシリンドリカルレンズ群の一部を構成する第１部分群と、正のパワーをもつとともに前記複数のシリンドリカルレンズ群の他の一部を構成する第２部分群と、負のパワーをもつとともに前記単独のレンズを含む第３部分群とを備えてなる、請求項２６から請求項３１までのいずれか一項に記載の投写光学系。
33. 前記第２群において、前記第１部分群と前記第２部分群とを合わせたレンズ群は、前記調整方向に関して、正のパワーをもつ、請求項３２に記載の投写光学系。
34. 前記第３群は、光束を平行化する光束平行化光学系である、請求項１から請求項３３までのいずれか一項に記載の投写光学系。
35. 請求項１から３４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。

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