投写光学系及びこれを備えるプロジェクター
【課題】光の利用効率をバランスよく高めた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レンズ群４０と第３レンズ群６０とからなる光変調素子側レンズ群が液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つので、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ち縦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）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。つまり、本投写光学系２０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。この際、各焦点や絞り７０と光変調素子側レンズ群のスクリーンＳＣ側の最端面との距離ｐが所定の条件式を満たすので、横縦比の異なる第１動作状態と第２動作状態との双方で一定以上のテレセントリック性を確保することができる。
【解決手段】第２レンズ群４０と第３レンズ群６０とからなる光変調素子側レンズ群が液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つので、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ち縦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）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。つまり、本投写光学系２０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。この際、各焦点や絞り７０と光変調素子側レンズ群のスクリーンＳＣ側の最端面との距離ｐが所定の条件式を満たすので、横縦比の異なる第１動作状態と第２動作状態との双方で一定以上のテレセントリック性を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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着脱可能に配置されるリア配置型のリレー系が存在する（特許文献１、２参照）。このリレー系は、第１群と第２群と第３群とからなり、これらのうち中央の第２群は、アナモフィックコンバーターであり、第１群と第３群との間に挿脱可能になっている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１等に開示されたリレー系又はアナモフィックコンバーターは、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。
【０００６】
例えば、上記のようなリア配置型のリレー系の場合、テレセントリック性について考慮されていない。かかるリレー系では、原理的に、横断面でのテレセントリック性と縦断面でのテレセントリック性とを両立することができない。そのため、Ｘ断面又はＹ断面のいずれか一方でテレセントリック性を厳密に確保すると他方でテレセントリック性が大きく崩れてしまい、光の利用効率が低下し或いは方向によって偏ったものとなる。
【０００７】
また、特許文献１等に記載の撮像光学系では、レンズ交換できることが基本的前提となっており、リア配置型のリレー系を使用しない場合、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、リア配置型のリレー系が長くなってしまう。一方、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リレー系又は汎用コンバーターとしての機能は不要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２２１５９７号公報
【特許文献２】特開２００５−３００９２８号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、光の利用効率をバランスよく高めた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。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る投写光学系は、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、光変調素子から絞りまでの間に配置され、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を含む光変調素子側レンズ群とを有し、調整光学要素群は、光路上に一体的に進退するとともに進退に伴って物体側レンズ群の横断面における被投射面側の焦点と縦断面における被投射面側の焦点とを変化させ、調整光学要素群が光路上にある状態の光変調素子側レンズ群の横断面において、被投写面側の焦点と被投写面側の最端面との距離をＦＦＰｘとし、調整光学要素群が光路上にある状態の光変調素子側レンズ群の縦断面において、被投写面側の焦点と被投写面側の最端面との距離をＦＦＰｙとし、調整光学要素群が光路上から退避した状態の光変調素子側レンズ群において、被投写面側の焦点と被投写面側の最端面との距離をＦＦＰＬとした場合に、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙのとき、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙ （１）
となり、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘのとき、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｘ （１）'
となっている。
【００１１】
上記投写光学系によれば、光変調素子の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つ調整光学要素群が光路上に進退可能である。これにより、調整光学要素群が光路上にある第１動作状態において、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、調整光学要素群が光路上から退避した第２動作状態において、幅と高さとの比を変換することなくそのまま保つことも可能である。ただし、第１動作状態と第２動作状態とでは、光変調素子側レンズ群の焦点の位置が変化し、特に、第１動作状態では光変調素子側レンズ群の横断面における焦点と縦断面における焦点とは、位置が異なるものとなる。従って、例えば横縦比を変換しない第２動作状態において、光変調素子側レンズ群の焦点の位置を絞りの位置に対して適正なものとしてテレセントリック性を保っても、第１動作状態においてテレセントリック性が保たれるとは限らない。これに対して、上記投写光学系の調整光学要素群は、光変調素子側レンズ群の横断面及び縦断面における被投写面側の両焦点の位置を同様に変化させる焦点位置調整部を含んでいる。このため、調整光学要素群の進退に伴って焦点位置調整部が光路上進退することになり、横縦比を変換して投写する第１動作状態において、焦点位置調整部により縦横方向に異なる両焦点の位置を全体として調整して、第１動作状態での光変調素子側レンズ群の縦断面及び横断面における両焦点の位置を示す距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙが、第２動作状態での焦点の位置を示す距離ＦＦＰＬに対して、上記条件式（１）、（１）'を満たす、すなわち距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙとの間に距離ＦＦＰＬがあるようにすることができる。これにより、第２動作状態において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だけでなく、第１動作状態においても比較的高いテレセントリック性を確保することができる。
【００１２】
本発明の具体的な側面によれば、上記投写光学系について、調整光学要素群が光路上にある状態において、絞りと光変調素子側レンズ群の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 （２）
であり、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘのとき、ＦＦＰｙ＜ｐ＜ＦＦＰｘ （２）'
である。この場合、調整光学要素群が光路上にあり横縦比を変換して投写する第１動作状態での絞りと光変調素子側レンズ群の被投写面側の最端面との距離ｐが上記条件式（２）、（２）'を満たすので、縦方向と横方向との双方で一定以上のテレセントリック性を確保することができる。たとえば、ＦＦＰｘ＜ｐ＜ＦＦＰｙの場合、縦方向の主光線は被投写面に向けて内向きに傾き、横方向の主光線は被投写面に向けて外向きに傾くが、全体としてテレセントリック性は保たれる。逆に、ＦＦＰｙ＜ｐ＜ＦＦＰｘの場合、縦方向の主光線は被投写面に向けて外向きに傾き、横方向の主光線は被投写面に向けて内向きに傾くが、全体としてテレセントリック性は保たれる。なお、調整光学要素群が光路外に退避した第２動作状態となっても、焦点の位置を示す距離ＦＦＰＬが距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙとの間にあることで、一定以上のテレセントリック性が保たれる。
【００１３】
本発明の別の側面によれば、絞りと光変調素子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素子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。
【００１４】
本発明のさらに別の側面によれば、上記投写光学系において、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙのとき、ＦＦＰｘ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）
であり、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘのとき、ＦＦＰｙ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）'
である。この場合、横方向と縦方向との中間方向におけるテレセントリック性を比較的高くすることができ、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、観察方向等に依存してムラの生じにくい明るい画像を投写することができる。
【００１５】
本発明の具体的な側面によれば、上記投写光学系において、調整光学要素群が、少なくとも１枚以上の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群を含む。この場合、回転対称レンズ群が縦断面及び断面の双方について同様のパワーを有するので、回転対称レンズ群が横断面及び縦断面について等しく焦点位置を移動させるように作用し、第１動作状態における横断面及び縦断面についての両焦点の位置を調整して、上記条件式（１）、（１）'を満たすものとすることができる。
【００１６】
本発明の別の側面によれば、上記投写光学系において、調整光学要素群が、光変調素子の縦方向と横方向とのうち一方向について他方向よりも強いパワーを持つ少なくとも１枚以上の第１のアナモフィックレンズ群と、他方向について一方向よりも強いパワーを持つ少なくとも１枚以上の第２のアナモフィックレンズ群とを含む。ここで、アナモフィックレンズとは、一方向と他方向とで曲率の異なるレンズを意味し、シリンドリカルレンズのように、一方向についてパワーを有しないものも含まれるものとする。この場合、作用の異なる第１のアナモフィックレンズ群と第２のアナモフィックレンズ群とが協働することで、全体として横断面及び縦断面について同様に焦点位置を移動させるように作用し、第１動作状態における横断面及び縦断面についての両焦点の位置を調整して、上記条件式（１）、（１）'を満たすものとすることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面によれば、上記投写光学系において、調整光学要素群が、光変調素子の縦方向と横方向とで正負を組み合わせたパワーを持つ少なくとも１枚以上の自由曲面レンズを含む。この場合、１枚以上の自由曲面レンズに横断面及び縦断面について同様に焦点位置を移動させる作用を持たせることができるので、第１動作状態における横断面及び縦断面についての両焦点の位置を調整して、上記条件式（１）、（１）'を満たすものとすることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面によれば、焦点位置調整部が、光変調素子の縦方向と横方向とについてパワーの正と負とが互いに入れ替わった２つの自由曲面レンズを少なくとも有する。この場合、作用の異なる２つの自由曲面レンズが協働することで、全体として横断面及び縦断面について同様に焦点位置を移動させるように作用するものにできる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面によれば、調整光学要素群が、光変調素子の縦方向の断面において、正のパワーを持つ第１の光学要素群と、第１の光学要素群より光変調装置側に配置された負のパワーを持つ第２の光学要素群と、回転対称レンズ群を備え、回転対称レンズ群が、負のパワーを持つ第１の回転対称レンズと、第１の回転対称レンズより光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第２の回転対象レンズで構成されている。この場合、被投写面上に投写される画像を縦方向に圧縮又は短縮し、横方向を伸張又は拡大することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面によれば、調整光学要素群が、光変調素子の横方向の断面において、負のパワーを持つ第１の光学要素群と、第１の光学要素群より光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第２の光学要素群と、回転対称レンズ群を備え、回転対称レンズ群が、正のパワーを持つ第１の回転対称レンズと、第１の回転対称レンズより光変調素子側に配置された負のパワーを持つ第２の回転対称レンズで構成されている。この場合、被投写面上に投写される画像を縦方向に圧縮又は短縮し、横方向に伸張又は拡大することができる。
【００２１】
本発明のさらに別の側面によれば、第１のアナモフィックレンズ群が、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、正のパワーを持つ第１のアナモフィックレンズと、負のパワーを持つ第２のアナモフィックレンズとを備え、第２のアナモフィックレンズ群が、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、負のパワーを持つ第３のアナモフィックレンズと、正のパワーを持つ第４のアナモフィックレンズとを備える。この場合、被投写面上に投写される画像を縦方向に圧縮又は短縮し、横方向に伸張又は拡大することができる。
【００２２】
本発明のさらに別の側面によれば、２つの自由曲面レンズが、光変調素子の縦方向の断面において、被投写レンズ側から順に、正のパワーを持つ第１の自由曲面レンズと、負のパワーを持つ第２の自由曲面レンズとで構成されている。この場合、被投写面上に投写される画像を縦方向に圧縮又は短縮し、横方向に伸張又は拡大することができる。
【００２３】
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である第２群と、正のパワーを持つ第３群とから実質的になる。光変調素子に近い位置で第２群が光線上に進退可能であるため、第２群が光線上に挿入された場合にも、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群の光路上への進退動作による収差の発生を押させることができ、第２群が光線上に挿入された場合の結像性能の劣化を防ぐことができる。つまり、進退可能な第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、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。
【００２４】
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である第２群とから実質的になる。光変調素子に近い位置で第２群が光線上に進退可能であるため、第２群が光線上に挿入された場合にも、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群の光路上への進退動作による収差の発生を押させることができ、第２群が光線上に挿入された場合の結像性能の劣化を防ぐことができる。つまり、進退可能な第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。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。
【００２５】
本発明のさらに別の側面によれば、光変調素子側レンズ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。
【００２６】
本発明に係るプロジェクターは、上述の投写光学系と、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、観察方向等に依存してムラの生じにくい明るい画像を投写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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斜視図である。
【図２】図１のプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図３】（Ａ）は、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り、（Ｂ）は、第１動作状態における被投写面の表示領域を示す図であり、（Ｃ）は、第２動作状態における被投写面の表示領域を示す図である。
【図４】（Ａ）は、第１動作状態における投写光学系の横断面の構成を示し、（Ｂ）は、第１動作状態における投写光学系の縦断面の構成を示す。
【図５】（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。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する縦断面及び横断面の図であり、（Ｃ）は、第２動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する横断面の図である。
【図７】（Ａ）は、液晶パネルの表示領域上の位置を説明する図であり、（Ｂ）は、液晶パネルの斜め断面における主光線角度と絞りの位置との関係を示す図であり、（Ｃ）は、液晶パネルの縦横断面における主光線角度と絞りの位置との関係を示す図である。
【図８】（Ａ）は、図３（Ａ）等に示す投写光学系の変形例の第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、縦断面の構成を示す。
【図９】第１実施形態の実施例１の光学系の第１動作状態における縦断面について説明する図である。
【図１０】図９の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図１１】図９の光学系をワイド端とした場合の横断面について説明する図である。
【図１２】第１実施形態の実施例１の光学系の第２動作状態における縦断面について説明する図である。
【図１３】図１２の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の第１動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の第２動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図１６】（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第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の第１動作状態における縦断面の構成を示す。
【図１７】（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第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の第１動作状態における縦断面の構成を示す。
【図１８】（Ａ）は、第４実施形態に係るプロジェクターの投写光学系の第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、第１動作状態における投写光学系の縦断面の構成を示す。
【図１９】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する縦断面及び横断面の図であり、（Ｃ）は、第２動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する横断面の図である。
【図２０】第４実施形態の実施例２の光学系の第１動作状態における縦断面について説明する図である。
【図２１】図２０の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図２２】図２０の光学系をワイド端とした場合の横断面について説明する図である。
【図２３】第４実施形態の実施例２の光学系の第２動作状態における縦断面について説明する図である。
【図２４】図２３の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図２５】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例２の第１動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図２６】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例２の第２動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図２７】（Ａ）は、第５実施形態に係るプロジェクターの投写光学系の第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、第１動作状態における投写光学系の縦断面の構成を示す。
【図２８】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する縦断面及び横断面の図であり、（Ｃ）は、第２動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する横断面の図である。
【図２９】第５実施形態の実施例３の光学系の第１動作状態における縦断面について説明する図である。
【図３０】図２９の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図３１】図２９の光学系をワイド端とした場合の横断面について説明する図である。
【図３２】第５実施形態の実施例３の光学系の第２動作状態における縦断面について説明する図である。
【図３３】図３２の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図３４】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の第１動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図３５】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の第２動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
〔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、異なるものとすることができるが、同一の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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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上に投写される画像の横縦比ＡＲ２を、液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂの画像の横縦比ＡＲ０と異なるものとしたり、この横縦比ＡＲ０と等しいものとすることができる。
【００３７】
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。
【００３８】
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が画像のアスペクト比（縦横比）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。
【００３９】
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。
【００４０】
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を構成する絞りを含む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。
【００４１】
以下、図３（Ａ）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。
【００４２】
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、絞り７０とからなる。なお、第２群４０は、光軸ＯＡについての光路上に進退可能となっており、図３（Ａ）では第２群４０が光路上に挿入された状態を示している。また、図３（Ｂ）及び３（Ｃ）は、第２群４０を挿入した第１動作状態と退避させた第２動作状態とでのスクリーンＳＣ（図１参照）における表示領域Ａ２をそれぞれ示している。
【００４３】
第１群３０は、第１レンズ部３１と、第２レンズ部３２とを有する。たとえば、第１レンズ部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）に示すように第１、第２及び第３レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ等で構成され、各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ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等又はこれらを構成する少なくとも１枚のレンズを、図３（Ａ）のズーム駆動機構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。
【００４４】
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つ調整光学要素群であり、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つ以上の調整用の光学要素を含み、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。なお、第１の光学要素群４１の持つ正のパワーと、第２の光学要素群４２の持つ負のパワーとは、正と負とが反対で略等しい強さのパワーとなっている。これにより、第１及び第２の光学要素群４１，４２全体として、略アフォーカル系の光学要素としての性質を有するものとなっている。
【００４５】
さらに、第２群４０は、光軸ＯＡに対して回転対称な面を持つ１つ以上の焦点位置調整部を含み、具体的には、図４（Ａ）及び４（Ｂ）に示すように、スクリーンＳＣ側から順に、負のパワーを持つ第１の回転対称レンズ４３ａと、正のパワーを持つ第２の回転対称レンズ４３ｂとを有している。つまり、第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂは、横断面と縦断面とに関して焦点の位置を調整する回転対称レンズ群であり、Ｘ方向とＹ方向とについてすなわち縦断面と横断面との双方について同様のパワーを有する。具体的に説明すると、まず、第２群４０すなわち回転対称レンズ４３ａ，４３ｂが退避した第２動作状態ではＸ方向とＹ方向とで一致している焦点の位置が、第１動作状態では第２群４０すなわち第１及び第２の光学要素群４１，４２が挿入されることによってＸ方向とＹ方向とで異なる位置となる。この際に、光学要素群４１，４２とともに第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂが挿入され、各焦点の位置を光軸ＯＡに沿って同様に変化させることで、第１動作状態における当該焦点の位置が調整される。特に、回転対称レンズ４３ａ，４３ｂは、その対称性から、Ｘ方向とＹ方向とについて各焦点の位置を等しく移動させるように作用するものとなっている。なお、第１の回転対称レンズ４３ａの持つ正のパワーと、第２の回転対称レンズ４３ｂの持つ負のパワーとは、正と負とが反対で略等しい強さのパワーとなっている。
【００４６】
また、図５（Ａ）に示すように、第２群４０を光路上に配置した第１動作状態とすることにより、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を縦方向に圧縮し、横方向に拡大した横縦比（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。一方、図５（Ｂ）に示すように、第２群４０を光路上から退避させた第２動作状態とすることにより、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。この場合、図３（Ｃ）に示すように、第２群４０が設置されていない第２動作状態の場合の表示領域Ａ２を元の表示領域ＡＡとすると、図３（Ｂ）に示すように、第２群４０を挿入した第１動作状態では、元の表示領域ＡＡが縦方向に圧縮し、横方向に拡大され表示領域ＡＡより横長な形状の表示領域Ａ２が形成される。なお、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方向に移動させることもできる。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ができる。
【００４７】
また、図３（Ａ）に示すように、投写光学系２０では、全系駆動機構６４によって本体部分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。
【００４８】
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４０へ入射する光の角度を抑えることができ、第２群４０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。
【００４９】
絞り７０は、例えば第１群３０の第２レンズ部３２を構成するいずれかのレンズに隣接して配置される。図４（Ａ）に示す例では、第２レンズ部３２の第１及び第２レンズ群３２ａ，３２ｂの間に絞り７０を配置している。絞り７０は、第１群３０を通過する光束すなわち画像光を部分的に遮光することで、画像光の状態を調整する機能を有する。具体的には、絞り７０は、第１群３０を通過する光束の断面を光軸ＯＡ上の対応位置で規定のサイズ及び形状とする。これにより、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）から射出される画像光を規制することで、その主光線の射出角度や方向を調整することができる。また、絞り７０は、ズーム駆動機構６１により、第１動作状態及び第２動作状態のいずれにおいても、第１群３０の第２レンズ部３２のズーム動作に連動して光軸ＯＡに沿って移動する。つまり、ズーム駆動機構６１は、絞り７０を光軸ＯＡに沿って移動させることにより、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）から射出される画像光の射出状態をズーミングすなわち投写倍率に応じて適切な状態にできる。
【００５０】
以上のズーム駆動機構６１、進退駆動機構である第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。
【００５１】
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４０が光軸ＯＡについて進退可能であり、各像高の光線は比較的像高に近い経路に沿って第２群４０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４０の光軸OAについての進退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４０内での光束の広がりを抑えることができ、第２群４０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第２群４０を略アフォーカル系にすることにより、第２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。
【００５２】
図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、第２群４０を光路上に配置する第１動作状態の投写光学系２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図であり、図６（Ｃ）は、第２群４０を光路上から退避させた第２動作状態の投写光学系２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図である。ここでは、投写光学系２０のうち、物体側のテレセントリック性に影響する部分として、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）から絞り７０までの間に配置される光変調素子側レンズ群２０ｂについて考える。図示の場合、光変調素子側レンズ群２０ｂは、第１群３０のうち第２レンズ部３２の第２及び第３レンズ群３２ｂ，３２ｃと、第２群４０と、第３群６０とからなる。つまり、絞り７０の物体側に、第１動作状態において、第１群３０中の第３レンズ群３２ｃと、第２群４０と、第３群６０とが配置されている。また、第２動作状態において、上記のうち第２群４０が退避している。また、図６（Ａ）〜６（Ｃ）に示す場合において、第１動作状態と第２動作状態とでは、絞り７０の位置が変化しない又はほとんど変化しないものとする。
【００５３】
まず、図６（Ａ）に示す第１動作状態での光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面すなわちＹＺ断面において、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の焦点ＦＰｙと、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面２０ｆとの距離をＦＦＰｙとする。さらに、図６（Ｂ）に示す第１動作状態での光変調素子側レンズ群２０ｂの横断面すなわちＸＺ断面において、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の焦点ＦＰｘと、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面２０ｆとの距離をＦＦＰｘとする。一方、図６（Ｃ）に示す第２動作状態での光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面すなわちＹＺ断面において、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の焦点ＦＰＬと、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面２０ｆとの距離をＦＦＰＬとする。なお、第２動作状態での横断面すなわちＸＺ断面については、第２群４０が退避しており横断面すなわちＸＺ断面における焦点は縦断面の焦点ＦＰＬと等しいので図示及び説明を省略する。
【００５４】
図６（Ａ）〜６（Ｃ）に示すこれらの距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙ，ＦＦＰＬのうち、図６（Ｃ）に示す距離ＦＦＰＬは、絞り７０と光変調素子側レンズ群２０ｂの被投写面側の最端面との距離ｐ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≒ｐ
となっている。この場合、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る。なお、正確にＦＦＰＬ＝ｐとなっている場合、すなわち光軸ＯＡに沿った方向について焦点ＦＰＬの位置が絞り７０の位置に等しくなる場合、テレセントリック性を実現させるために最適な状態となる。ただし、実際にはレンズの収差を考慮する必要があり、その上で可能な限りＦＦＰＬの値をｐに近づけることが望ましい。
【００５５】
これに対して、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙは、上述のように、第２群４０の第１及び第２の光学要素群４１，４２の作用が大きく影響する。従って、一般には、距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙを絞り７０についての距離ｐや第２動作状態での焦点ＦＰＬに関する距離ＦＦＰＬに対応させることができるとは限らない。しかし、本実施形態では、第２群４０が、第１及び第２の光学要素群４１，４２だけでなく、焦点位置調整部である第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂを有している。回転対称レンズ４３ａ，４３ｂは、既述のように、Ｘ方向とＹ方向とについてすなわち縦断面と横断面との双方について同様のパワーを有するので、横断面及び縦断面について等しく焦点位置を移動させるように作用する。これにより、横断面及び縦断面における各焦点ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙの位置は適宜調整可能となっており、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙ （１）
を満たすものとなっている。なお、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘである場合には、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｘ （１）'
となっているように調整することができる。つまり、上記条件（１）、（１）'のいずれの場合においても、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。
【００５６】
また、この場合、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示す第１動作状態において、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙであるとき、距離ｐに対して、
ＦＦＰｘ＜ｐ＜ＦＦＰｙ （２）
となっており、また、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘであるとき、距離ｐに対して、
ＦＦＰｙ＜ｐ＜ＦＦＰｘ （２）'
となっているものとすることができる。ここで、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に例示する投写光学系２０は、横断面の焦点ＦＰｘの方が縦断面の焦点ＦＰｙよりも最端面２０ｆに近くなってＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙとなっており、横方向に相対的に大きな拡大率を有し画像のアスペクト比を増大させるものとなっている。この場合、距離ｐは、条件（２）の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｘよりも大きく、上限のＦＦＰｙよりも小さくなる。
【００５７】
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とみることもできる。条件（２）、（２）'の範囲内で絞り７０を配置する状態となっている場合、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、投写レンズ全体でのＸ方向の焦点距離よりも、Ｙ方向の焦点距離のほうが長い場合、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。
【００５８】
絞り７０のより好ましい配置は、光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面での焦点ＦＰｙと光変調素子側レンズ群２０ｂの横断面での焦点ＦＰｘとの中間位置から、最端面２０ｆ側又は物体側の焦点位置までの範囲内とする。つまり、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙであるとき、距離ｐは、下記条件（３）の範囲内で設定される。
ＦＦＰｘ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）
また、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘであるとき、距離ｐは、下記条件（３）'の範囲内で設定される。
ＦＦＰｙ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）'
ここで、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に例示する投写光学系２０は、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙとなっており、横方向に相対的に大きな拡大率を有し画像のアスペクト比を増大させるものとなっている。この場合、距離ｐは、条件（３）の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｘよりも大きく、上限の（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２よりも小さくなる。これにより、横方向と縦方向との中間方向におけるテレセントリック性を比較的高くすることができ、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、光効率を上げることができる。なお、上記の条件（３），（３）'についても、焦点位置調整部である第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂによって満たすようにすることができる。
【００５９】
以下、図７（Ａ）を参照して、液晶パネル１８Ｇの表示領域Ａ０の座標について考える。ここでは、光軸ＯＡを基準として横のＸ方向に対応するｘ軸と縦のＹ方向に対応するｙ軸とを定めている。縦横で非対称なアナモフィック型レンズ系を備える投写光学系２０において、液晶パネル１８Ｇからの主光線の射出角度を考えるとき、ｘ軸に沿った横軸位置やｙ軸に沿った縦軸位置だけを考えるだけでは足りず、斜め方向の位置を考える必要があることが分かった。つまり、図中に斜めベクトルＶＳで示す方向についても、主光線の射出角度（主光線角度）を考えるものとする。ここで、ｘ軸に沿った横軸位置とこれの点からの主光線角度とは、近似的に略線形であるものとし、ｙ軸に沿った縦軸位置とこれの点からの主光線角度とは、近似的に略線形であるものとする。同様に、ベクトルＶＳに平行な斜め位置Ｅｓとこれの点からの主光線角度とも、略線形であるとして取り扱うことができる。
【００６０】
図７（Ｂ）は、ベクトルＶＳの先端の斜め位置Ｅｓにおける主光線角度を、絞り７０の位置を変化させつつ計算したシミュレーション結果の一例を示している。
【００６１】
チャートからも明らかなように、光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間に主光線角度の極小値が存在する。つまり、絞り７０の位置が縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間に設定された場合、主光線角度の増加を全体的に抑え得ることが分かる。換言すれば、光変調素子側レンズ群２０ｂの最端面２０ｆから絞り７０までの距離ｐは、距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙとの間に設定されることが望ましい。つまり、距離ｐは、上記条件（２）の範囲内で設定されることが望ましい。
【００６２】
さらに、より細かく観察すると、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの中間位置と、横断面の焦点ＦＰｘとの間に主光線角度の極小値が存在する。つまり、絞り７０の位置が一対の焦点ＦＰｙ，ＦＰｘの中間位置と横断面の焦点ＦＰｘとの間に設定された場合、主光線角度の増加を全体的に抑え得るものと考えられる。換言すれば、光変調素子側レンズ群２０ｂの最端面２０ｆから絞り７０までの距離ｐは、距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙとの平均値以下であって距離ＦＦＰｘ以上であることが望ましいと考えられる。つまり、距離ｐは、上記条件（３）の範囲内で設定されることが望ましい。
【００６３】
図７（Ｃ）は、横のｘ軸に沿った位置Ｅｘと縦のｙ軸に沿った位置Ｅｙとにおける主光線角度を、絞り７０の位置を変化させつつ計算したシミュレーション結果の一例を示している。チャートからも明らかなように、横軸位置Ｅｘでは、絞り７０が横断面の焦点ＦＰｘに配置される場合に主光線角度がゼロとなる。一方、縦軸位置Ｅｙでも、絞り７０が縦断面の焦点ＦＰｙに配置される場合に主光線角度がゼロとなる。
【００６４】
以上のように、本実施形態の投写光学系２０の場合、第１動作状態では画角の方向も考慮して、アナモフィック光学系が挿入された第１動作状態とアナモフィック光学系が退避した第２動作状態とのいずれにおいても、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）からの光線が縦断面、横断面、及び斜め断面で光軸ＯＡに平行に近い状態にされている。これにより、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。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アオリ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。
【００６５】
また、本実施形態の投写光学系２０の場合、図５（Ｂ）に示すように第２動作状態において、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のうち第２群４０を光路上に進退させている。この点が従来のリア配置型のリレー系（特開２００４−０２７４９６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、従来のリア配置型のリレー系では、リア配置型のリレー系を取り外した場合は、おおよそリア配置型のリレー系分だけ、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、従来のリア配置型のリレー系を投写系に流用する場合、リア配置型のリレー系の一部である第２群４０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、従来のリア配置型のリレー系は、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る。このため、従来のリア配置型のリレー系の場合、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、従来のリア配置型のリレー系とは異なり、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それぞれ進退させるので、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すなわち第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。
【００６６】
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、アオリ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。
【００６７】
上記実施形態の投写光学系２０の場合、第２群４０を構成する光学要素群４１，４２の片面又は両面がアナモフィックレンズの一種である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、他のアナモフィックレンズや自由曲面レンズ等と比べると比較的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。
【００６８】
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、他の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。
【００６９】
以上において、第２群４０を構成するシリンドリカル型又はアナモフィックレンズ型の光学要素群４１，４２の片面又は両面は、自由曲面の一例として、縦のＸ断面又は横の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。
【００７０】
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、他の自由曲面とすることができる。種々の自由曲面レンズを用いることにより、Ｙ方向及びＸ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。
【００７１】
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。
【００７２】
図８（Ａ）及び８（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。さらに、回転対称レンズ群として、スクリーンＳＣ側から順に、正のパワーを持つ第１の回転対称レンズ１４３ａと、負のパワーを持つ第２の回転対称レンズ１４３ｂとを有している。回転対称レンズ１４３ａ，１４３ｂは、縦断面と横断面との双方について同様のパワーを有する。図８（Ｂ）に示すように、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上に画像を投写することができる。また、図８（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横方向に拡大し、縦方向に圧縮した横縦比（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。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（Ａ）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。
【００７３】
以上のように本実施形態の投写光学系２０によれば、光変調素子側レンズ群２０ｂが液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つので、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ち縦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）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。つまり、本投写光学系２０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。この際、第２群４０を光路上から退避させた第２動作状態において高いテレセントリック性が確保されている。さらに、第２群４０を光路上に配置した第１動作状態においても、焦点位置調整部である第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂにより縦横方向に異なる両焦点の位置を全体として調整して上記条件式（１）、（１）'を満たし、また、絞り７０と光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面２０ｆとの距離ｐとの関係において上記条件式（２）、（２）'を満たすので、縦方向と横方向との双方で一定以上のテレセントリック性を確保することができる。
【実施例１】
【００７４】
図９〜１１は、第１実施形態の投写光学系２０の具体的な実施例１を説明する図であり、第１動作状態での投写光学系２０を示すものである。図９は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を縦断面について示し、図１０は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を縦断面について示している。図１１は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を横断面について示している。
【００７５】
投写光学系２０は、レンズＬ１〜Ｌ２１からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１３によって第１群３０が構成され、レンズＬ１４〜Ｌ１９によって第２群４０が構成され、レンズＬ２０，Ｌ２１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〜Ｌ１３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Ｌ１４，Ｌ１５は、第１の光学要素４１として機能しており、接合レンズＬ１７，Ｌ１８は、第２の光学要素４２として機能している。また、第２群４０のうち、レンズＬ１６とレンズＬ１９とは、第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂとしてそれぞれ機能している。従って、まず、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、縦のＹ方向に関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、接合レンズＬ１７，Ｌ１８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Ｌ１６は、負のパワーを持つ回転対称な凹レンズであり、レンズＬ１９は、正のパワーを持つ回転対称な凸レンズである。第３群６０に含まれるレンズＬ２０は、負のメニスカスレンズであり、レンズＬ２１は、正のメニスカスレンズである。なお、第１群３０のうち、レンズＬ８，Ｌ９で構成される第１レンズ群３２ａと、レンズＬ１０，Ｌ１１で構成される第２レンズ群３２ｂと、レンズＬ１２，Ｌ１３で構成される第３レンズ群３２ｃ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Ｌ２０は、非球面レンズである。非球面式について具体的には、上述した多項式ｈで表される形状が同様に適用される。すなわち、
に適宜数値を入れることで、形状が特定される。
【００７６】
また、図１２及び１３は、第１実施形態の投写光学系２０の具体的な実施例１を説明する図であり、第２動作状態での投写光学系２０を示すものである。図１２は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を示し、図１３は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を示している。
【００７７】
第２動作状態の場合、図示のように、投写光学系２０は、第２群４０が退避した状態となる。
【００７８】
以下の表１及び表２に、実施例１のレンズデータ等を示す。表１は、第１動作状態での投写光学系２０に関するものであり、表２は、第２動作状態での投写光学系２０に関するものである。これらの表１及び表２の上欄において、「面番号」は、像面側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「Ｒ」は、Ｙ又は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の場合、レンズＬ２０以外のすべての面が球面又はシリンドリカル面となっている。また、非球面レンズであるレンズＬ２０については、上述した多項式ｈに表１及び表２の下欄の値を適用したものとなる。
【表１】
【表２】
図９〜図１３に示すように、第２レンズ部３２に含まれる各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び絞り７０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第１及び第２動作状態においてそれぞれなされる。
【００７９】
図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）は、第１動作状態におけるズーミングの動作を説明するものであり、及び図１５（Ａ）〜１５（Ｃ）は、第２動作状態におけるズーミングの動作を説明するものである。図１４（Ａ）は、第１動作状態のうち図１０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１４（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図１４（Ｃ）は、図９の状態を示し、拡大率の小さな「テレ端」の場合を示している。同様に、図１５（Ａ）は、第２動作状態の「ワイド端」の場合を示し、図１５（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図１５（Ｃ）は、「テレ端」の場合を示している。図示のように、ズーミングの動作に伴って、絞り７０の位置が変化している。ただし、絞り７０は、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間であって、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの中間位置よりも物体側すなわち焦点ＦＰｘ側に配置されている。
【００８０】
以下の表３及び表４の上欄に、図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）及び図１５（Ａ）〜１５（Ｃ）に示す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及び絞り７０の位置を示している。具体的には、レンズ群３２ａのレンズＬ８の像側面が第１３面になっており、レンズ群３２ｂのレンズＬ１０の像側面が第１６面になっており、レンズ群３２ｃのレンズＬ１２の像側面が第２４面になっている。
【表３】
【表４】
なお、表３及び表４の中欄は、ズーミング動作時の投写光学系２０のＸ方向及びＹ方向の焦点距離を示している。また、表３及び表４の下欄は、ズーミング動作時の投写光学系２０のＸ方向及びＹ方向の明るさ（Ｆ値）を示している。
【００８１】
〔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。
【００８２】
図１６（Ａ）及び１６（Ｂ）は、第２実施形態に係る投写光学系２０を説明する図である。投写光学系２０の第２群２４０は、縦方向（Ｙ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２４１と、正のパワーを持つ第２の光学要素群２４２とで構成されている。この場合、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を縦方向に拡大し、横方向に圧縮した横縦比でスクリーンＳＣ上に映像を投写することができる。
【００８３】
さらに、第２群２４０は、スクリーンＳＣ側から順に、負のパワーを持つ第１の回転対称レンズ２４３ａと、正のパワーを持つ第２の回転対称レンズ２４３ｂとを焦点位置調整部として有している。第１及び第２の回転対称レンズ２４３ａ，２４３ｂは、第１及び第２の光学要素群２４１，２４２によってＸ方向とＹ方向とで異なる焦点の位置を同様に移動させることで、当該焦点の位置を調整する。
【００８４】
図１６（Ａ）等に示す投写光学系２０の場合、一般に、縦断面の焦点ＦＰｙの方が横断面の焦点ＦＰｘよりも液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近くなってＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘとなる。この場合、第２動作状態において、距離ＦＦＰＬは、条件（１）'
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｘ （１）'
の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｙよりも大きく、上限のＦＦＰｘよりも小さくなる。また、距離ｐは、条件（２）'
ＦＦＰｙ＜ｐ＜ＦＦＰｘ （２）'
の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｙよりも大きく、上限のＦＦＰｘよりも小さくなる。以上により、第１動作状態及び第２動作状態のいずれにおけるテレセントリック性も高いものとすることができる。
【００８５】
また、図１６（Ａ）等に示す投写光学系２０の場合、距離ｐは、条件（３）'
ＦＦＰｙ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）'
の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｙよりも大きく、上限の（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２よりも小さくなる。これにより、横方向と縦方向との中間方向におけるテレセントリック性を比較的高くすることができる。
【００８６】
〔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。
【００８７】
図１７（Ａ）及び１７（Ｂ）は、第３実施形態に係る投写光学系３２０を説明する図である。この投写光学系３２０は、第１群３０と第２群４０とからなり、第１実施形態の投写光学系２０のような第３群６０を有しない。この場合、第２群４０の焦点位置調整部である第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂでの調整により、第１動作状態における絞り７０の位置は、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面を基準として、横断面の焦点と縦断面の焦点との間となっており、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面から絞り７０までの距離ｐは、距離ＦＦＰｙと距離ＦＦＰｘとの間となっている。さらに、この投写光学系３２０の場合、絞り７０の位置は、光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面での焦点と横断面の焦点との中間位置から、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）側の焦点位置までの範囲内とする。
【００８８】
図１７（Ａ）等に示す第２群４０は、図８（Ａ）等に示す第２群１４０と同様の構成とすることができる。さらに、図１７（Ａ）等に示す第２群４０は、図１６（Ａ）等に示す第２群２４０と同様の構成とすることができる。
【００８９】
第３実施形態に係る投写光学系３２０において、第２群４０に正のパワーを有するレンズ群を追加することもできる。
【００９０】
〔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。
【００９１】
図１８（Ａ）及び１８（Ｂ）は、第４実施形態に係る投写光学系４２０を説明する図である。投写光学系４２０の第２群４４０は、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の縦方向光学要素群４４１ｙと、パワーを持たない第１の横方向光学要素群４４１ｘと、負のパワーを持つ第２の縦方向光学要素群４４２ｙと、パワーを持たない第２の横方向光学要素群４４２ｘとで構成されている。
【００９２】
ここで、第１及び第２の縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙは、図１８（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。一方、第１の横方向光学要素群４４１ｘは、図１８（Ａ）に示す横方向（Ｘ方向）の断面に関して、負のパワーを持っており、第２の横方向光学要素群４４２ｘは、正のパワーを持っている。一例として、各光学要素群４４１ｙ，４４２ｙ，４４１ｘ，４４２ｘは、いずれもシリンドリカルレンズで構成され得る。言い換えると、縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙは、縦方向（Ｙ方向）について横方向（Ｘ方向）よりも強い正または負のパワーを持つ第１のアナモフィックレンズ群であり、横方向光学要素群４４１ｘ，４４２ｘは、横方向（Ｘ方向）について縦方向（Ｙ方向）よりも強い正または負のパワーを持つ第２のアナモフィックレンズ群である。
【００９３】
この場合、例えば液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を縦方向に縮小し、横方向に拡大した横縦比でスクリーンＳＣ上に映像を投写することができる。すなわち、第２群４４０のうち、第１及び第２の縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙは、縦方向と横方向とで異なるパワーを持つことで、画像の横縦比を変換する、すなわち第２群４４０としての主要な役割を果たす第１及び第２の光学要素群として機能する。また、第１及び第２の縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙと、第１及び第２の横方向光学要素群４４１ｘ，４４２ｘとは、協働して、第１動作状態における各断面に関する焦点の位置を同様に移動させることで、焦点位置調整部としての機能を果たす。
【００９４】
図１９（Ａ）及び１９（Ｂ）は、第２群４４０を光路上に配置する第１動作状態の投写光学系４２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図であり、図１９（Ｃ）は、第２群４４０を光路上から退避させた第２動作状態の投写光学系４２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図である。
【００９５】
図１９（Ａ）〜１９（Ｃ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙ，ＦＦＰＬのうち、図１９（Ｃ）に示す距離ＦＦＰＬは、
ＦＦＰＬ≒ｐ
となっており、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る。
【００９６】
また、図１９（Ａ）及び１９（Ｂ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙは、焦点位置調整部である各光学要素群４４１ｙ，４４２ｙ，４４１ｘ，４４２ｘでの調整により、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙ （１）
を満たすものとなっている。
【００９７】
また、この場合、距離ｐに対して、
ＦＦＰｘ＜ｐ＜ＦＦＰｙ （２）
となっているものとすることができる。さらに、
ＦＦＰｘ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）
とすることもできる。
【実施例２】
【００９８】
図２０〜２２は、第４実施形態の投写光学系４２０の具体的な実施例２を説明する図であり、第１動作状態での投写光学系４２０を示すものである。図２０は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を縦断面について示し、図２１は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を縦断面について示している。図２２は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を横断面について示している。
【００９９】
投写光学系４２０は、レンズＬ１〜Ｌ２１からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１３によって第１群３０が構成され、レンズＬ１４〜Ｌ１９によって第２群４４０が構成され、レンズＬ２０，Ｌ２１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〜Ｌ１３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４４０のうち、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、第１の縦方向光学要素４４１ｙとして機能しており、接合レンズＬ１７，Ｌ１８は、第２の縦方向光学要素４４２ｙとして機能している。また、第２群４４０のうち、レンズＬ１６は、第１の横方向光学要素４４１ｘとして機能しており、レンズＬ１９は、第２の横方向光学要素４４２ｘとして機能している。従って、まず、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、縦のＹ方向に関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、接合レンズＬ１７，Ｌ１８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。これに対して、レンズＬ１６は、横のＸ方向に関して負のパワーを有し、縦のＹ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Ｌ１９は、横のＸ方向に関して正のパワーを有し、縦のＹ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Ｌ２０は、負のメニスカスレンズであり、レンズＬ２１は、正のメニスカスレンズである。なお、第１群３０のうち、レンズＬ８，Ｌ９で構成される第１レンズ群３２ａと、レンズＬ１０，Ｌ１１で構成される第２レンズ群３２ｂと、レンズＬ１２，Ｌ１３で構成される第３レンズ群３２ｃ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Ｌ２０は、非球面レンズである。非球面式について具体的には、上述した多項式ｈで表される形状が同様に適用される。すなわち、
に適宜数値を入れることで、形状が特定される。
【０１００】
また、図２３及び２４は、第１実施形態の投写光学系２０の具体的な実施例２を説明する図であり、第２動作状態での投写光学系４２０を示すものである。図２３は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を示し、図２４は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を示している。
【０１０１】
以下の表５及び表６に、実施例２のレンズデータ等を示す。表５は、第１動作状態での投写光学系４２０に関するものであり、表６は、第２動作状態での投写光学系４２０に関するものである。これらの表５及び表６の上欄において、「面番号」は、像面側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「Ｒｙ（Ｒ１）」及び「Ｒｘ（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の場合、レンズＬ２０以外のすべての面が球面又はシリンドリカル面となっている。また、非球面レンズであるレンズＬ２０については、上述した多項式ｈに表５及び表６の下欄の値を適用したものとなる。
【表５】
【表６】
図２０〜図２４に示すように、第２レンズ部３２に含まれる各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び絞り７０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第１及び第２動作状態においてそれぞれなされる。
【０１０２】
図２５（Ａ）〜２５（Ｃ）は、第１動作状態におけるズーミングの動作を説明するものであり、及び図２６（Ａ）〜２６（Ｃ）は、第２動作状態におけるズーミングの動作を説明するものである。図２５（Ａ）は、第１動作状態のうち図２１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２５（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図２５（Ｃ）は、図２０の状態を示し、拡大率の小さな「テレ端」の場合を示している。同様に、図２６（Ａ）は、第２動作状態の「ワイド端」の場合を示し、図２６（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図２６（Ｃ）は、「テレ端」の場合を示している。図示のように、ズーミングの動作に伴って、絞り７０の位置が変化している。ただし、絞り７０は、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間であって、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの中間位置よりも物体側すなわち焦点ＦＰｘ側に配置されている。
【０１０３】
以下の表７及び表８の上欄に、図２５（Ａ）〜２５（Ｃ）及び図２６（Ａ）〜２６（Ｃ）に示す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及び絞り７０の位置を示している。具体的には、レンズ群３２ａのレンズＬ８の像側面が第１３面になっており、レンズ群３２ｂのレンズＬ１０の像側面が第１６面になっており、レンズ群３２ｃのレンズＬ１２の像側面が第２４面になっている。
【表７】
【表８】
なお、表７及び表８の中欄は、ズーミング動作時の投写光学系４２０のＸ方向及びＹ方向の焦点距離を示している。また、表７及び表８の下欄は、ズーミング動作時の投写光学系４２０のＸ方向及びＹ方向の明るさ（Ｆ値）を示している。
【０１０４】
なお、上記の第４実施形態の説明では、光学要素群４４１ｙ，４４２ｙ，４４１ｘ，４４２ｘにより、縦方向の縮小と横方向の伸張を併せて行うものとしているが、第１及び第２の縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙが第２群４４０としての主要な役割である第１及び第２の光学要素群としての機能を果たし、画像を縦方向に縮小して横縦比を変換するものとしてもよい。また、第１及び第２の横方向光学要素群４４１ｘ，４４２ｘが第２群４４０としての主要な役割を果たし、画像を横方向に伸張して横縦比を変換するものとしてもよい。
【０１０５】
〔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。
【０１０６】
図２７（Ａ）及び２７（Ｂ）は、第５実施形態に係る投写光学系５２０を説明する図である。投写光学系５２０の第２群５４０は、スクリーンＳＣ側から順に、縦方向（Ｙ方向）の断面に関して正のパワーを持ち、かつ、横方向（Ｘ方向）の断面に関して負のパワーを持つ第１の光学要素群５４１と、縦方向（Ｙ方向）の断面に関して負のパワーを持ち、かつ、横方向（Ｘ方向）の断面に関して正のパワーを持つ第２の光学要素群５４２とで構成されている。つまり、第１及び第２の光学要素群５４１，５４２は、縦方向と横方向とで正負を組み合わせたパワーを持つ自由曲面レンズである。さらに、第１の光学要素群５４１と、第２の光学要素群５４２とは、縦方向と横方向とについてパワーの正と負とが互いに入れ替わったものとなっているので、第２群５４０全体として縦方向についても横方向についてもパワーが正負となるレンズの組み合わせとなっている。
【０１０７】
この場合、例えば液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を縦方向に縮小し、横方向に拡大した横縦比でスクリーンＳＣ上に映像を投写することができる。すなわち、第２群５４０において第１及び第２の光学要素群５４１，５４２は、図２７（Ｂ）に示す縦断面に関して、縦方向と横方向とで異なるパワーを持つことで、画像の横縦比を変換する、すなわち第２群４４０としての主要な役割を果たす。また、第１の光学要素群５４１と、第２の光学要素群５４２とは、協働して、第１動作状態における各断面に関する焦点の位置を同様に移動させることで、焦点位置調整部としての機能も果たす。
【０１０８】
図２８（Ａ）及び２８（Ｂ）は、第２群５４０を光路上に配置する第１動作状態の投写光学系５２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図であり、図２８（Ｃ）は、第２群５４０を光路上から退避させた第２動作状態の投写光学系５２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図である。
【０１０９】
図２８（Ａ）〜２８（Ｃ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙ，ＦＦＰＬのうち、図２８（Ｃ）に示す距離ＦＦＰＬは、
ＦＦＰＬ≒ｐ
となっており、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る。
【０１１０】
また、図２８（Ａ）及び２８（Ｂ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙは、焦点位置調整部としての各光学要素群５４１，５４２での調整により、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙ （１）
を満たすものとなっている。
【０１１１】
また、この場合、距離ｐに対して、
ＦＦＰｘ＜ｐ＜ＦＦＰｙ （２）
となっているものとすることができる。さらに、
ＦＦＰｘ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）
とすることもできる。
【実施例３】
【０１１２】
図２９〜３１は、第５実施形態の投写光学系５２０の具体的な実施例３を説明する図であり、第１動作状態での投写光学系５２０を示すものである。図２９は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を縦断面について示し、図３０は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を縦断面について示している。図３１は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を横断面について示している。
【０１１３】
投写光学系５２０は、レンズＬ１〜Ｌ１９からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１３によって第１群３０が構成され、レンズＬ１４〜Ｌ１７によって第２群５４０が構成され、レンズＬ１８，Ｌ１９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〜Ｌ１３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５４０のうち、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、第１の光学要素５４１として機能しており、接合レンズＬ１６，Ｌ１７は、第２の光学要素５４２として機能している。従って、まず、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、全体として、縦のＹ方向に関して正のパワーを有し、かつ、横のＸ方向に関して負のパワーを有する自由曲面レンズとなっている。また、接合レンズＬ１６，Ｌ１７は、全体として、縦のＹ方向に関して負のパワーを有し、かつ、横のＸ方向に関して正のパワーを有する自由曲面レンズとなっている。第３群６０に含まれるレンズＬ１８は、負のメニスカスレンズであり、レンズＬ１９は、正のメニスカスレンズである。なお、第１群３０のうち、レンズＬ８，Ｌ９で構成される第１レンズ群３２ａと、レンズＬ１０，Ｌ１１で構成される第２レンズ群３２ｂと、レンズＬ１２，Ｌ１３で構成される第３レンズ群３２ｃ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Ｌ１８は、非球面レンズである。非球面式について具体的には、上述した多項式ｈで表される形状が同様に適用される。すなわち、
に適宜数値を入れることで、形状が特定される。
【０１１４】
また、図３２及び３３は、第１実施形態の投写光学系２０の具体的な実施例３を説明する図であり、第２動作状態での投写光学系５２０を示すものである。図３２は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を示し、図３３は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を示している。
【０１１５】
以下の表９及び表１０に、実施例３のレンズデータ等を示す。表９は、第１動作状態での投写光学系５２０に関するものであり、表１０は、第２動作状態での投写光学系５２０に関するものである。これらの表９及び表１０の上欄において、「面番号」は、像面側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「Ｒｙ（Ｒ１）」及び「Ｒｘ（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の場合、レンズＬ１８以外のすべての面が球面又はシリンドリカル面となっている。また、非球面レンズであるレンズＬ１８については、上述した多項式ｈに表１及び表２の下欄の値を適用したものとなる。
【表９】
【表１０】
図２９〜図３３に示すように、第２レンズ部３２に含まれる各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び絞り７０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第１及び第２動作状態においてそれぞれなされる。
【０１１６】
図３４（Ａ）〜３４（Ｃ）は、第１動作状態におけるズーミングの動作を説明するものであり、及び図３５（Ａ）〜３５（Ｃ）は、第２動作状態におけるズーミングの動作を説明するものである。図３４（Ａ）は、第１動作状態のうち図３０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３４（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図３４（Ｃ）は、図２９の状態を示し、拡大率の小さな「テレ端」の場合を示している。同様に、図３５（Ａ）は、第２動作状態の「ワイド端」の場合を示し、図３５（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図３５（Ｃ）は、「テレ端」の場合を示している。図示のように、ズーミングの動作に伴って、絞り７０の位置が変化している。ただし、絞り７０は、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間であって、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの中間位置よりも物体側すなわち焦点ＦＰｘ側に配置されている。
【０１１７】
以下の表１１及び表１２の上欄に、図３４（Ａ）〜３４（Ｃ）及び図３５（Ａ）〜３５（Ｃ）に示す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及び絞り７０の位置を示している。具体的には、レンズ群３２ａのレンズＬ８の像側面が第１３面になっており、レンズ群３２ｂのレンズＬ１０の像側面が第１６面になっており、レンズ群３２ｃのレンズＬ１２の像側面が第２４面になっている。
【表１１】
【表１２】
なお、表１１及び表１２の中欄は、ズーミング動作時の投写光学系５２０のＸ方向及びＹ方向の焦点距離を示している。また、表１１及び表１２の下欄は、ズーミング動作時の投写光学系５２０のＸ方向及びＹ方向の明るさ（Ｆ値）を示している。
【０１１８】
なお、上記の第５実施形態の説明において、第１及び第２の光学要素群５４１，５４２の表面形状としては、種々の自由曲面を適用でき、例えば、非球面を適用することもできる。
【０１１９】
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。
【０１２０】
また、第４実施形態の投写光学系４２０や、第５実施形態の投写光学系５２０においても、縦に圧縮し、横に拡大する変換のほか、図１６（Ａ）等に例示した縦に伸張し、横に圧縮する変換も可能である。さらに、図１７（Ａ）等に例示した第３群６９を有しない構成とすることもできる。
【０１２１】
絞り７０の位置は、ズーム動作に伴って変化するが、例えば図６（Ａ）〜６（Ｃ）に示す第１動作状態と第２動作状態とにおいては変化せず固定的な状態である。しかしながら、ズーム動作に伴う変化することとは別に、各焦点ＦＰｘ，ＦＰｙ，ＦＰＬとの関係から、第１動作状態と第２動作状態とで絞り７０の位置を段階的に切り替えて変化するものとしてよりテレセントリック性を高めるようにしてもよい。例えば駆動機構６１が２つのカム機構を組み合わせた構造を有することで、絞り７０の位置の変化について、ズーム動作に伴う連続的なものと、第１動作状態と第２動作状態との切替に伴う段階的なものとの２種類の動作が可能となる。
【０１２２】
液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ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。
【０１２３】
以上のプロジェクター２では、複数の液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂで形成された各色の画像を合成しているが、単一の光変調素子であるカラー又はモノクロの液晶パネルで形成された画像を投写光学系２０で拡大投写することもできる。この場合、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２０の光学設計上の自由度が高まる。
【０１２４】
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。
【０１２５】
液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ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。
【符号の説明】
【０１２６】
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…液晶パネル、 １９…クロスダイクロイックプリズム、 ２０，３２０…投写光学系、 ２０ａ…本体部分、 ２０ｂ…光変調素子側レンズ群、２０ｆ…スクリーン側の最端面、 ３０…第１群、 ３１…第１レンズ部、 ３２…第２レンズ部、 ４０，１４０，２４０，４４０，５４０…第２群、 ４１，４２…光学要素群、 ６０…第３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（進退駆動機構）、 ６３…第２アナモフィック駆動機構、 ６４…全系駆動機構、 ７０，１７０ａ，１７０ｂ…絞り、 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-Ｌ２１…レンズ、 ＯＡ…光軸、 ＰＬ…画像光、 ＳＣ…スクリーン
【技術分野】
【０００１】
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する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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着脱可能に配置されるリア配置型のリレー系が存在する（特許文献１、２参照）。このリレー系は、第１群と第２群と第３群とからなり、これらのうち中央の第２群は、アナモフィックコンバーターであり、第１群と第３群との間に挿脱可能になっている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１等に開示されたリレー系又はアナモフィックコンバーターは、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。
【０００６】
例えば、上記のようなリア配置型のリレー系の場合、テレセントリック性について考慮されていない。かかるリレー系では、原理的に、横断面でのテレセントリック性と縦断面でのテレセントリック性とを両立することができない。そのため、Ｘ断面又はＹ断面のいずれか一方でテレセントリック性を厳密に確保すると他方でテレセントリック性が大きく崩れてしまい、光の利用効率が低下し或いは方向によって偏ったものとなる。
【０００７】
また、特許文献１等に記載の撮像光学系では、レンズ交換できることが基本的前提となっており、リア配置型のリレー系を使用しない場合、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、リア配置型のリレー系が長くなってしまう。一方、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リレー系又は汎用コンバーターとしての機能は不要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２２１５９７号公報
【特許文献２】特開２００５−３００９２８号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、光の利用効率をバランスよく高めた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。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る投写光学系は、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、光変調素子から絞りまでの間に配置され、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を含む光変調素子側レンズ群とを有し、調整光学要素群は、光路上に一体的に進退するとともに進退に伴って物体側レンズ群の横断面における被投射面側の焦点と縦断面における被投射面側の焦点とを変化させ、調整光学要素群が光路上にある状態の光変調素子側レンズ群の横断面において、被投写面側の焦点と被投写面側の最端面との距離をＦＦＰｘとし、調整光学要素群が光路上にある状態の光変調素子側レンズ群の縦断面において、被投写面側の焦点と被投写面側の最端面との距離をＦＦＰｙとし、調整光学要素群が光路上から退避した状態の光変調素子側レンズ群において、被投写面側の焦点と被投写面側の最端面との距離をＦＦＰＬとした場合に、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙのとき、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙ （１）
となり、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘのとき、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｘ （１）'
となっている。
【００１１】
上記投写光学系によれば、光変調素子の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つ調整光学要素群が光路上に進退可能である。これにより、調整光学要素群が光路上にある第１動作状態において、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、調整光学要素群が光路上から退避した第２動作状態において、幅と高さとの比を変換することなくそのまま保つことも可能である。ただし、第１動作状態と第２動作状態とでは、光変調素子側レンズ群の焦点の位置が変化し、特に、第１動作状態では光変調素子側レンズ群の横断面における焦点と縦断面における焦点とは、位置が異なるものとなる。従って、例えば横縦比を変換しない第２動作状態において、光変調素子側レンズ群の焦点の位置を絞りの位置に対して適正なものとしてテレセントリック性を保っても、第１動作状態においてテレセントリック性が保たれるとは限らない。これに対して、上記投写光学系の調整光学要素群は、光変調素子側レンズ群の横断面及び縦断面における被投写面側の両焦点の位置を同様に変化させる焦点位置調整部を含んでいる。このため、調整光学要素群の進退に伴って焦点位置調整部が光路上進退することになり、横縦比を変換して投写する第１動作状態において、焦点位置調整部により縦横方向に異なる両焦点の位置を全体として調整して、第１動作状態での光変調素子側レンズ群の縦断面及び横断面における両焦点の位置を示す距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙが、第２動作状態での焦点の位置を示す距離ＦＦＰＬに対して、上記条件式（１）、（１）'を満たす、すなわち距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙとの間に距離ＦＦＰＬがあるようにすることができる。これにより、第２動作状態において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だけでなく、第１動作状態においても比較的高いテレセントリック性を確保することができる。
【００１２】
本発明の具体的な側面によれば、上記投写光学系について、調整光学要素群が光路上にある状態において、絞りと光変調素子側レンズ群の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 （２）
であり、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘのとき、ＦＦＰｙ＜ｐ＜ＦＦＰｘ （２）'
である。この場合、調整光学要素群が光路上にあり横縦比を変換して投写する第１動作状態での絞りと光変調素子側レンズ群の被投写面側の最端面との距離ｐが上記条件式（２）、（２）'を満たすので、縦方向と横方向との双方で一定以上のテレセントリック性を確保することができる。たとえば、ＦＦＰｘ＜ｐ＜ＦＦＰｙの場合、縦方向の主光線は被投写面に向けて内向きに傾き、横方向の主光線は被投写面に向けて外向きに傾くが、全体としてテレセントリック性は保たれる。逆に、ＦＦＰｙ＜ｐ＜ＦＦＰｘの場合、縦方向の主光線は被投写面に向けて外向きに傾き、横方向の主光線は被投写面に向けて内向きに傾くが、全体としてテレセントリック性は保たれる。なお、調整光学要素群が光路外に退避した第２動作状態となっても、焦点の位置を示す距離ＦＦＰＬが距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙとの間にあることで、一定以上のテレセントリック性が保たれる。
【００１３】
本発明の別の側面によれば、絞りと光変調素子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素子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。
【００１４】
本発明のさらに別の側面によれば、上記投写光学系において、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙのとき、ＦＦＰｘ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）
であり、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘのとき、ＦＦＰｙ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）'
である。この場合、横方向と縦方向との中間方向におけるテレセントリック性を比較的高くすることができ、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、観察方向等に依存してムラの生じにくい明るい画像を投写することができる。
【００１５】
本発明の具体的な側面によれば、上記投写光学系において、調整光学要素群が、少なくとも１枚以上の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群を含む。この場合、回転対称レンズ群が縦断面及び断面の双方について同様のパワーを有するので、回転対称レンズ群が横断面及び縦断面について等しく焦点位置を移動させるように作用し、第１動作状態における横断面及び縦断面についての両焦点の位置を調整して、上記条件式（１）、（１）'を満たすものとすることができる。
【００１６】
本発明の別の側面によれば、上記投写光学系において、調整光学要素群が、光変調素子の縦方向と横方向とのうち一方向について他方向よりも強いパワーを持つ少なくとも１枚以上の第１のアナモフィックレンズ群と、他方向について一方向よりも強いパワーを持つ少なくとも１枚以上の第２のアナモフィックレンズ群とを含む。ここで、アナモフィックレンズとは、一方向と他方向とで曲率の異なるレンズを意味し、シリンドリカルレンズのように、一方向についてパワーを有しないものも含まれるものとする。この場合、作用の異なる第１のアナモフィックレンズ群と第２のアナモフィックレンズ群とが協働することで、全体として横断面及び縦断面について同様に焦点位置を移動させるように作用し、第１動作状態における横断面及び縦断面についての両焦点の位置を調整して、上記条件式（１）、（１）'を満たすものとすることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面によれば、上記投写光学系において、調整光学要素群が、光変調素子の縦方向と横方向とで正負を組み合わせたパワーを持つ少なくとも１枚以上の自由曲面レンズを含む。この場合、１枚以上の自由曲面レンズに横断面及び縦断面について同様に焦点位置を移動させる作用を持たせることができるので、第１動作状態における横断面及び縦断面についての両焦点の位置を調整して、上記条件式（１）、（１）'を満たすものとすることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面によれば、焦点位置調整部が、光変調素子の縦方向と横方向とについてパワーの正と負とが互いに入れ替わった２つの自由曲面レンズを少なくとも有する。この場合、作用の異なる２つの自由曲面レンズが協働することで、全体として横断面及び縦断面について同様に焦点位置を移動させるように作用するものにできる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面によれば、調整光学要素群が、光変調素子の縦方向の断面において、正のパワーを持つ第１の光学要素群と、第１の光学要素群より光変調装置側に配置された負のパワーを持つ第２の光学要素群と、回転対称レンズ群を備え、回転対称レンズ群が、負のパワーを持つ第１の回転対称レンズと、第１の回転対称レンズより光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第２の回転対象レンズで構成されている。この場合、被投写面上に投写される画像を縦方向に圧縮又は短縮し、横方向を伸張又は拡大することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面によれば、調整光学要素群が、光変調素子の横方向の断面において、負のパワーを持つ第１の光学要素群と、第１の光学要素群より光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第２の光学要素群と、回転対称レンズ群を備え、回転対称レンズ群が、正のパワーを持つ第１の回転対称レンズと、第１の回転対称レンズより光変調素子側に配置された負のパワーを持つ第２の回転対称レンズで構成されている。この場合、被投写面上に投写される画像を縦方向に圧縮又は短縮し、横方向に伸張又は拡大することができる。
【００２１】
本発明のさらに別の側面によれば、第１のアナモフィックレンズ群が、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、正のパワーを持つ第１のアナモフィックレンズと、負のパワーを持つ第２のアナモフィックレンズとを備え、第２のアナモフィックレンズ群が、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、負のパワーを持つ第３のアナモフィックレンズと、正のパワーを持つ第４のアナモフィックレンズとを備える。この場合、被投写面上に投写される画像を縦方向に圧縮又は短縮し、横方向に伸張又は拡大することができる。
【００２２】
本発明のさらに別の側面によれば、２つの自由曲面レンズが、光変調素子の縦方向の断面において、被投写レンズ側から順に、正のパワーを持つ第１の自由曲面レンズと、負のパワーを持つ第２の自由曲面レンズとで構成されている。この場合、被投写面上に投写される画像を縦方向に圧縮又は短縮し、横方向に伸張又は拡大することができる。
【００２３】
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である第２群と、正のパワーを持つ第３群とから実質的になる。光変調素子に近い位置で第２群が光線上に進退可能であるため、第２群が光線上に挿入された場合にも、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群の光路上への進退動作による収差の発生を押させることができ、第２群が光線上に挿入された場合の結像性能の劣化を防ぐことができる。つまり、進退可能な第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、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。
【００２４】
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である第２群とから実質的になる。光変調素子に近い位置で第２群が光線上に進退可能であるため、第２群が光線上に挿入された場合にも、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群の光路上への進退動作による収差の発生を押させることができ、第２群が光線上に挿入された場合の結像性能の劣化を防ぐことができる。つまり、進退可能な第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。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。
【００２５】
本発明のさらに別の側面によれば、光変調素子側レンズ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。
【００２６】
本発明に係るプロジェクターは、上述の投写光学系と、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、観察方向等に依存してムラの生じにくい明るい画像を投写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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斜視図である。
【図２】図１のプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図３】（Ａ）は、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り、（Ｂ）は、第１動作状態における被投写面の表示領域を示す図であり、（Ｃ）は、第２動作状態における被投写面の表示領域を示す図である。
【図４】（Ａ）は、第１動作状態における投写光学系の横断面の構成を示し、（Ｂ）は、第１動作状態における投写光学系の縦断面の構成を示す。
【図５】（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。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する縦断面及び横断面の図であり、（Ｃ）は、第２動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する横断面の図である。
【図７】（Ａ）は、液晶パネルの表示領域上の位置を説明する図であり、（Ｂ）は、液晶パネルの斜め断面における主光線角度と絞りの位置との関係を示す図であり、（Ｃ）は、液晶パネルの縦横断面における主光線角度と絞りの位置との関係を示す図である。
【図８】（Ａ）は、図３（Ａ）等に示す投写光学系の変形例の第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、縦断面の構成を示す。
【図９】第１実施形態の実施例１の光学系の第１動作状態における縦断面について説明する図である。
【図１０】図９の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図１１】図９の光学系をワイド端とした場合の横断面について説明する図である。
【図１２】第１実施形態の実施例１の光学系の第２動作状態における縦断面について説明する図である。
【図１３】図１２の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の第１動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の第２動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図１６】（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第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の第１動作状態における縦断面の構成を示す。
【図１７】（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第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、投写光学系の第１動作状態における縦断面の構成を示す。
【図１８】（Ａ）は、第４実施形態に係るプロジェクターの投写光学系の第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、第１動作状態における投写光学系の縦断面の構成を示す。
【図１９】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する縦断面及び横断面の図であり、（Ｃ）は、第２動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する横断面の図である。
【図２０】第４実施形態の実施例２の光学系の第１動作状態における縦断面について説明する図である。
【図２１】図２０の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図２２】図２０の光学系をワイド端とした場合の横断面について説明する図である。
【図２３】第４実施形態の実施例２の光学系の第２動作状態における縦断面について説明する図である。
【図２４】図２３の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図２５】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例２の第１動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図２６】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例２の第２動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図２７】（Ａ）は、第５実施形態に係るプロジェクターの投写光学系の第１動作状態における横断面の構成を示し、（Ｂ）は、第１動作状態における投写光学系の縦断面の構成を示す。
【図２８】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する縦断面及び横断面の図であり、（Ｃ）は、第２動作状態における焦点の位置及び絞りの位置を説明する横断面の図である。
【図２９】第５実施形態の実施例３の光学系の第１動作状態における縦断面について説明する図である。
【図３０】図２９の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図３１】図２９の光学系をワイド端とした場合の横断面について説明する図である。
【図３２】第５実施形態の実施例３の光学系の第２動作状態における縦断面について説明する図である。
【図３３】図３２の光学系をワイド端とした場合の縦断面について説明する図である。
【図３４】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の第１動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【図３５】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の第２動作状態における光学系ズーミングの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
〔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、異なるものとすることができるが、同一の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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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上に投写される画像の横縦比ＡＲ２を、液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂの画像の横縦比ＡＲ０と異なるものとしたり、この横縦比ＡＲ０と等しいものとすることができる。
【００３７】
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。
【００３８】
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が画像のアスペクト比（縦横比）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。
【００３９】
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。
【００４０】
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を構成する絞りを含む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。
【００４１】
以下、図３（Ａ）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。
【００４２】
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、絞り７０とからなる。なお、第２群４０は、光軸ＯＡについての光路上に進退可能となっており、図３（Ａ）では第２群４０が光路上に挿入された状態を示している。また、図３（Ｂ）及び３（Ｃ）は、第２群４０を挿入した第１動作状態と退避させた第２動作状態とでのスクリーンＳＣ（図１参照）における表示領域Ａ２をそれぞれ示している。
【００４３】
第１群３０は、第１レンズ部３１と、第２レンズ部３２とを有する。たとえば、第１レンズ部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）に示すように第１、第２及び第３レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ等で構成され、各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ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等又はこれらを構成する少なくとも１枚のレンズを、図３（Ａ）のズーム駆動機構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。
【００４４】
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つ調整光学要素群であり、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つ以上の調整用の光学要素を含み、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。なお、第１の光学要素群４１の持つ正のパワーと、第２の光学要素群４２の持つ負のパワーとは、正と負とが反対で略等しい強さのパワーとなっている。これにより、第１及び第２の光学要素群４１，４２全体として、略アフォーカル系の光学要素としての性質を有するものとなっている。
【００４５】
さらに、第２群４０は、光軸ＯＡに対して回転対称な面を持つ１つ以上の焦点位置調整部を含み、具体的には、図４（Ａ）及び４（Ｂ）に示すように、スクリーンＳＣ側から順に、負のパワーを持つ第１の回転対称レンズ４３ａと、正のパワーを持つ第２の回転対称レンズ４３ｂとを有している。つまり、第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂは、横断面と縦断面とに関して焦点の位置を調整する回転対称レンズ群であり、Ｘ方向とＹ方向とについてすなわち縦断面と横断面との双方について同様のパワーを有する。具体的に説明すると、まず、第２群４０すなわち回転対称レンズ４３ａ，４３ｂが退避した第２動作状態ではＸ方向とＹ方向とで一致している焦点の位置が、第１動作状態では第２群４０すなわち第１及び第２の光学要素群４１，４２が挿入されることによってＸ方向とＹ方向とで異なる位置となる。この際に、光学要素群４１，４２とともに第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂが挿入され、各焦点の位置を光軸ＯＡに沿って同様に変化させることで、第１動作状態における当該焦点の位置が調整される。特に、回転対称レンズ４３ａ，４３ｂは、その対称性から、Ｘ方向とＹ方向とについて各焦点の位置を等しく移動させるように作用するものとなっている。なお、第１の回転対称レンズ４３ａの持つ正のパワーと、第２の回転対称レンズ４３ｂの持つ負のパワーとは、正と負とが反対で略等しい強さのパワーとなっている。
【００４６】
また、図５（Ａ）に示すように、第２群４０を光路上に配置した第１動作状態とすることにより、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を縦方向に圧縮し、横方向に拡大した横縦比（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。一方、図５（Ｂ）に示すように、第２群４０を光路上から退避させた第２動作状態とすることにより、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。この場合、図３（Ｃ）に示すように、第２群４０が設置されていない第２動作状態の場合の表示領域Ａ２を元の表示領域ＡＡとすると、図３（Ｂ）に示すように、第２群４０を挿入した第１動作状態では、元の表示領域ＡＡが縦方向に圧縮し、横方向に拡大され表示領域ＡＡより横長な形状の表示領域Ａ２が形成される。なお、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方向に移動させることもできる。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ができる。
【００４７】
また、図３（Ａ）に示すように、投写光学系２０では、全系駆動機構６４によって本体部分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。
【００４８】
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４０へ入射する光の角度を抑えることができ、第２群４０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。
【００４９】
絞り７０は、例えば第１群３０の第２レンズ部３２を構成するいずれかのレンズに隣接して配置される。図４（Ａ）に示す例では、第２レンズ部３２の第１及び第２レンズ群３２ａ，３２ｂの間に絞り７０を配置している。絞り７０は、第１群３０を通過する光束すなわち画像光を部分的に遮光することで、画像光の状態を調整する機能を有する。具体的には、絞り７０は、第１群３０を通過する光束の断面を光軸ＯＡ上の対応位置で規定のサイズ及び形状とする。これにより、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）から射出される画像光を規制することで、その主光線の射出角度や方向を調整することができる。また、絞り７０は、ズーム駆動機構６１により、第１動作状態及び第２動作状態のいずれにおいても、第１群３０の第２レンズ部３２のズーム動作に連動して光軸ＯＡに沿って移動する。つまり、ズーム駆動機構６１は、絞り７０を光軸ＯＡに沿って移動させることにより、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）から射出される画像光の射出状態をズーミングすなわち投写倍率に応じて適切な状態にできる。
【００５０】
以上のズーム駆動機構６１、進退駆動機構である第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。
【００５１】
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４０が光軸ＯＡについて進退可能であり、各像高の光線は比較的像高に近い経路に沿って第２群４０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４０の光軸OAについての進退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４０内での光束の広がりを抑えることができ、第２群４０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第２群４０を略アフォーカル系にすることにより、第２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。
【００５２】
図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、第２群４０を光路上に配置する第１動作状態の投写光学系２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図であり、図６（Ｃ）は、第２群４０を光路上から退避させた第２動作状態の投写光学系２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図である。ここでは、投写光学系２０のうち、物体側のテレセントリック性に影響する部分として、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）から絞り７０までの間に配置される光変調素子側レンズ群２０ｂについて考える。図示の場合、光変調素子側レンズ群２０ｂは、第１群３０のうち第２レンズ部３２の第２及び第３レンズ群３２ｂ，３２ｃと、第２群４０と、第３群６０とからなる。つまり、絞り７０の物体側に、第１動作状態において、第１群３０中の第３レンズ群３２ｃと、第２群４０と、第３群６０とが配置されている。また、第２動作状態において、上記のうち第２群４０が退避している。また、図６（Ａ）〜６（Ｃ）に示す場合において、第１動作状態と第２動作状態とでは、絞り７０の位置が変化しない又はほとんど変化しないものとする。
【００５３】
まず、図６（Ａ）に示す第１動作状態での光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面すなわちＹＺ断面において、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の焦点ＦＰｙと、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面２０ｆとの距離をＦＦＰｙとする。さらに、図６（Ｂ）に示す第１動作状態での光変調素子側レンズ群２０ｂの横断面すなわちＸＺ断面において、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の焦点ＦＰｘと、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面２０ｆとの距離をＦＦＰｘとする。一方、図６（Ｃ）に示す第２動作状態での光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面すなわちＹＺ断面において、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の焦点ＦＰＬと、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面２０ｆとの距離をＦＦＰＬとする。なお、第２動作状態での横断面すなわちＸＺ断面については、第２群４０が退避しており横断面すなわちＸＺ断面における焦点は縦断面の焦点ＦＰＬと等しいので図示及び説明を省略する。
【００５４】
図６（Ａ）〜６（Ｃ）に示すこれらの距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙ，ＦＦＰＬのうち、図６（Ｃ）に示す距離ＦＦＰＬは、絞り７０と光変調素子側レンズ群２０ｂの被投写面側の最端面との距離ｐ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≒ｐ
となっている。この場合、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る。なお、正確にＦＦＰＬ＝ｐとなっている場合、すなわち光軸ＯＡに沿った方向について焦点ＦＰＬの位置が絞り７０の位置に等しくなる場合、テレセントリック性を実現させるために最適な状態となる。ただし、実際にはレンズの収差を考慮する必要があり、その上で可能な限りＦＦＰＬの値をｐに近づけることが望ましい。
【００５５】
これに対して、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙは、上述のように、第２群４０の第１及び第２の光学要素群４１，４２の作用が大きく影響する。従って、一般には、距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙを絞り７０についての距離ｐや第２動作状態での焦点ＦＰＬに関する距離ＦＦＰＬに対応させることができるとは限らない。しかし、本実施形態では、第２群４０が、第１及び第２の光学要素群４１，４２だけでなく、焦点位置調整部である第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂを有している。回転対称レンズ４３ａ，４３ｂは、既述のように、Ｘ方向とＹ方向とについてすなわち縦断面と横断面との双方について同様のパワーを有するので、横断面及び縦断面について等しく焦点位置を移動させるように作用する。これにより、横断面及び縦断面における各焦点ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙの位置は適宜調整可能となっており、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙ （１）
を満たすものとなっている。なお、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘである場合には、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｘ （１）'
となっているように調整することができる。つまり、上記条件（１）、（１）'のいずれの場合においても、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。
【００５６】
また、この場合、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示す第１動作状態において、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙであるとき、距離ｐに対して、
ＦＦＰｘ＜ｐ＜ＦＦＰｙ （２）
となっており、また、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘであるとき、距離ｐに対して、
ＦＦＰｙ＜ｐ＜ＦＦＰｘ （２）'
となっているものとすることができる。ここで、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に例示する投写光学系２０は、横断面の焦点ＦＰｘの方が縦断面の焦点ＦＰｙよりも最端面２０ｆに近くなってＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙとなっており、横方向に相対的に大きな拡大率を有し画像のアスペクト比を増大させるものとなっている。この場合、距離ｐは、条件（２）の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｘよりも大きく、上限のＦＦＰｙよりも小さくなる。
【００５７】
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とみることもできる。条件（２）、（２）'の範囲内で絞り７０を配置する状態となっている場合、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、投写レンズ全体でのＸ方向の焦点距離よりも、Ｙ方向の焦点距離のほうが長い場合、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。
【００５８】
絞り７０のより好ましい配置は、光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面での焦点ＦＰｙと光変調素子側レンズ群２０ｂの横断面での焦点ＦＰｘとの中間位置から、最端面２０ｆ側又は物体側の焦点位置までの範囲内とする。つまり、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙであるとき、距離ｐは、下記条件（３）の範囲内で設定される。
ＦＦＰｘ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）
また、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘであるとき、距離ｐは、下記条件（３）'の範囲内で設定される。
ＦＦＰｙ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）'
ここで、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に例示する投写光学系２０は、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙとなっており、横方向に相対的に大きな拡大率を有し画像のアスペクト比を増大させるものとなっている。この場合、距離ｐは、条件（３）の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｘよりも大きく、上限の（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２よりも小さくなる。これにより、横方向と縦方向との中間方向におけるテレセントリック性を比較的高くすることができ、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、光効率を上げることができる。なお、上記の条件（３），（３）'についても、焦点位置調整部である第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂによって満たすようにすることができる。
【００５９】
以下、図７（Ａ）を参照して、液晶パネル１８Ｇの表示領域Ａ０の座標について考える。ここでは、光軸ＯＡを基準として横のＸ方向に対応するｘ軸と縦のＹ方向に対応するｙ軸とを定めている。縦横で非対称なアナモフィック型レンズ系を備える投写光学系２０において、液晶パネル１８Ｇからの主光線の射出角度を考えるとき、ｘ軸に沿った横軸位置やｙ軸に沿った縦軸位置だけを考えるだけでは足りず、斜め方向の位置を考える必要があることが分かった。つまり、図中に斜めベクトルＶＳで示す方向についても、主光線の射出角度（主光線角度）を考えるものとする。ここで、ｘ軸に沿った横軸位置とこれの点からの主光線角度とは、近似的に略線形であるものとし、ｙ軸に沿った縦軸位置とこれの点からの主光線角度とは、近似的に略線形であるものとする。同様に、ベクトルＶＳに平行な斜め位置Ｅｓとこれの点からの主光線角度とも、略線形であるとして取り扱うことができる。
【００６０】
図７（Ｂ）は、ベクトルＶＳの先端の斜め位置Ｅｓにおける主光線角度を、絞り７０の位置を変化させつつ計算したシミュレーション結果の一例を示している。
【００６１】
チャートからも明らかなように、光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間に主光線角度の極小値が存在する。つまり、絞り７０の位置が縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間に設定された場合、主光線角度の増加を全体的に抑え得ることが分かる。換言すれば、光変調素子側レンズ群２０ｂの最端面２０ｆから絞り７０までの距離ｐは、距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙとの間に設定されることが望ましい。つまり、距離ｐは、上記条件（２）の範囲内で設定されることが望ましい。
【００６２】
さらに、より細かく観察すると、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの中間位置と、横断面の焦点ＦＰｘとの間に主光線角度の極小値が存在する。つまり、絞り７０の位置が一対の焦点ＦＰｙ，ＦＰｘの中間位置と横断面の焦点ＦＰｘとの間に設定された場合、主光線角度の増加を全体的に抑え得るものと考えられる。換言すれば、光変調素子側レンズ群２０ｂの最端面２０ｆから絞り７０までの距離ｐは、距離ＦＦＰｘと距離ＦＦＰｙとの平均値以下であって距離ＦＦＰｘ以上であることが望ましいと考えられる。つまり、距離ｐは、上記条件（３）の範囲内で設定されることが望ましい。
【００６３】
図７（Ｃ）は、横のｘ軸に沿った位置Ｅｘと縦のｙ軸に沿った位置Ｅｙとにおける主光線角度を、絞り７０の位置を変化させつつ計算したシミュレーション結果の一例を示している。チャートからも明らかなように、横軸位置Ｅｘでは、絞り７０が横断面の焦点ＦＰｘに配置される場合に主光線角度がゼロとなる。一方、縦軸位置Ｅｙでも、絞り７０が縦断面の焦点ＦＰｙに配置される場合に主光線角度がゼロとなる。
【００６４】
以上のように、本実施形態の投写光学系２０の場合、第１動作状態では画角の方向も考慮して、アナモフィック光学系が挿入された第１動作状態とアナモフィック光学系が退避した第２動作状態とのいずれにおいても、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）からの光線が縦断面、横断面、及び斜め断面で光軸ＯＡに平行に近い状態にされている。これにより、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。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アオリ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。
【００６５】
また、本実施形態の投写光学系２０の場合、図５（Ｂ）に示すように第２動作状態において、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のうち第２群４０を光路上に進退させている。この点が従来のリア配置型のリレー系（特開２００４−０２７４９６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、従来のリア配置型のリレー系では、リア配置型のリレー系を取り外した場合は、おおよそリア配置型のリレー系分だけ、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、従来のリア配置型のリレー系を投写系に流用する場合、リア配置型のリレー系の一部である第２群４０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、従来のリア配置型のリレー系は、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る。このため、従来のリア配置型のリレー系の場合、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、従来のリア配置型のリレー系とは異なり、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それぞれ進退させるので、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すなわち第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。
【００６６】
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、アオリ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。
【００６７】
上記実施形態の投写光学系２０の場合、第２群４０を構成する光学要素群４１，４２の片面又は両面がアナモフィックレンズの一種である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、他のアナモフィックレンズや自由曲面レンズ等と比べると比較的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。
【００６８】
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、他の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。
【００６９】
以上において、第２群４０を構成するシリンドリカル型又はアナモフィックレンズ型の光学要素群４１，４２の片面又は両面は、自由曲面の一例として、縦のＸ断面又は横の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。
【００７０】
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、他の自由曲面とすることができる。種々の自由曲面レンズを用いることにより、Ｙ方向及びＸ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。
【００７１】
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。
【００７２】
図８（Ａ）及び８（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。さらに、回転対称レンズ群として、スクリーンＳＣ側から順に、正のパワーを持つ第１の回転対称レンズ１４３ａと、負のパワーを持つ第２の回転対称レンズ１４３ｂとを有している。回転対称レンズ１４３ａ，１４３ｂは、縦断面と横断面との双方について同様のパワーを有する。図８（Ｂ）に示すように、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上に画像を投写することができる。また、図８（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横方向に拡大し、縦方向に圧縮した横縦比（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。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（Ａ）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。
【００７３】
以上のように本実施形態の投写光学系２０によれば、光変調素子側レンズ群２０ｂが液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の縦方向と横方向とで異なるパワーを持つので、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ち縦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）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。つまり、本投写光学系２０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。この際、第２群４０を光路上から退避させた第２動作状態において高いテレセントリック性が確保されている。さらに、第２群４０を光路上に配置した第１動作状態においても、焦点位置調整部である第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂにより縦横方向に異なる両焦点の位置を全体として調整して上記条件式（１）、（１）'を満たし、また、絞り７０と光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面２０ｆとの距離ｐとの関係において上記条件式（２）、（２）'を満たすので、縦方向と横方向との双方で一定以上のテレセントリック性を確保することができる。
【実施例１】
【００７４】
図９〜１１は、第１実施形態の投写光学系２０の具体的な実施例１を説明する図であり、第１動作状態での投写光学系２０を示すものである。図９は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を縦断面について示し、図１０は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を縦断面について示している。図１１は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を横断面について示している。
【００７５】
投写光学系２０は、レンズＬ１〜Ｌ２１からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１３によって第１群３０が構成され、レンズＬ１４〜Ｌ１９によって第２群４０が構成され、レンズＬ２０，Ｌ２１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〜Ｌ１３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Ｌ１４，Ｌ１５は、第１の光学要素４１として機能しており、接合レンズＬ１７，Ｌ１８は、第２の光学要素４２として機能している。また、第２群４０のうち、レンズＬ１６とレンズＬ１９とは、第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂとしてそれぞれ機能している。従って、まず、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、縦のＹ方向に関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、接合レンズＬ１７，Ｌ１８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Ｌ１６は、負のパワーを持つ回転対称な凹レンズであり、レンズＬ１９は、正のパワーを持つ回転対称な凸レンズである。第３群６０に含まれるレンズＬ２０は、負のメニスカスレンズであり、レンズＬ２１は、正のメニスカスレンズである。なお、第１群３０のうち、レンズＬ８，Ｌ９で構成される第１レンズ群３２ａと、レンズＬ１０，Ｌ１１で構成される第２レンズ群３２ｂと、レンズＬ１２，Ｌ１３で構成される第３レンズ群３２ｃ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Ｌ２０は、非球面レンズである。非球面式について具体的には、上述した多項式ｈで表される形状が同様に適用される。すなわち、
に適宜数値を入れることで、形状が特定される。
【００７６】
また、図１２及び１３は、第１実施形態の投写光学系２０の具体的な実施例１を説明する図であり、第２動作状態での投写光学系２０を示すものである。図１２は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を示し、図１３は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を示している。
【００７７】
第２動作状態の場合、図示のように、投写光学系２０は、第２群４０が退避した状態となる。
【００７８】
以下の表１及び表２に、実施例１のレンズデータ等を示す。表１は、第１動作状態での投写光学系２０に関するものであり、表２は、第２動作状態での投写光学系２０に関するものである。これらの表１及び表２の上欄において、「面番号」は、像面側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「Ｒ」は、Ｙ又は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の場合、レンズＬ２０以外のすべての面が球面又はシリンドリカル面となっている。また、非球面レンズであるレンズＬ２０については、上述した多項式ｈに表１及び表２の下欄の値を適用したものとなる。
【表１】
【表２】
図９〜図１３に示すように、第２レンズ部３２に含まれる各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び絞り７０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第１及び第２動作状態においてそれぞれなされる。
【００７９】
図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）は、第１動作状態におけるズーミングの動作を説明するものであり、及び図１５（Ａ）〜１５（Ｃ）は、第２動作状態におけるズーミングの動作を説明するものである。図１４（Ａ）は、第１動作状態のうち図１０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１４（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図１４（Ｃ）は、図９の状態を示し、拡大率の小さな「テレ端」の場合を示している。同様に、図１５（Ａ）は、第２動作状態の「ワイド端」の場合を示し、図１５（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図１５（Ｃ）は、「テレ端」の場合を示している。図示のように、ズーミングの動作に伴って、絞り７０の位置が変化している。ただし、絞り７０は、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間であって、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの中間位置よりも物体側すなわち焦点ＦＰｘ側に配置されている。
【００８０】
以下の表３及び表４の上欄に、図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）及び図１５（Ａ）〜１５（Ｃ）に示す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及び絞り７０の位置を示している。具体的には、レンズ群３２ａのレンズＬ８の像側面が第１３面になっており、レンズ群３２ｂのレンズＬ１０の像側面が第１６面になっており、レンズ群３２ｃのレンズＬ１２の像側面が第２４面になっている。
【表３】
【表４】
なお、表３及び表４の中欄は、ズーミング動作時の投写光学系２０のＸ方向及びＹ方向の焦点距離を示している。また、表３及び表４の下欄は、ズーミング動作時の投写光学系２０のＸ方向及びＹ方向の明るさ（Ｆ値）を示している。
【００８１】
〔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。
【００８２】
図１６（Ａ）及び１６（Ｂ）は、第２実施形態に係る投写光学系２０を説明する図である。投写光学系２０の第２群２４０は、縦方向（Ｙ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２４１と、正のパワーを持つ第２の光学要素群２４２とで構成されている。この場合、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を縦方向に拡大し、横方向に圧縮した横縦比でスクリーンＳＣ上に映像を投写することができる。
【００８３】
さらに、第２群２４０は、スクリーンＳＣ側から順に、負のパワーを持つ第１の回転対称レンズ２４３ａと、正のパワーを持つ第２の回転対称レンズ２４３ｂとを焦点位置調整部として有している。第１及び第２の回転対称レンズ２４３ａ，２４３ｂは、第１及び第２の光学要素群２４１，２４２によってＸ方向とＹ方向とで異なる焦点の位置を同様に移動させることで、当該焦点の位置を調整する。
【００８４】
図１６（Ａ）等に示す投写光学系２０の場合、一般に、縦断面の焦点ＦＰｙの方が横断面の焦点ＦＰｘよりも液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に近くなってＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘとなる。この場合、第２動作状態において、距離ＦＦＰＬは、条件（１）'
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｘ （１）'
の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｙよりも大きく、上限のＦＦＰｘよりも小さくなる。また、距離ｐは、条件（２）'
ＦＦＰｙ＜ｐ＜ＦＦＰｘ （２）'
の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｙよりも大きく、上限のＦＦＰｘよりも小さくなる。以上により、第１動作状態及び第２動作状態のいずれにおけるテレセントリック性も高いものとすることができる。
【００８５】
また、図１６（Ａ）等に示す投写光学系２０の場合、距離ｐは、条件（３）'
ＦＦＰｙ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）'
の範囲内に設定され、下限のＦＦＰｙよりも大きく、上限の（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２よりも小さくなる。これにより、横方向と縦方向との中間方向におけるテレセントリック性を比較的高くすることができる。
【００８６】
〔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。
【００８７】
図１７（Ａ）及び１７（Ｂ）は、第３実施形態に係る投写光学系３２０を説明する図である。この投写光学系３２０は、第１群３０と第２群４０とからなり、第１実施形態の投写光学系２０のような第３群６０を有しない。この場合、第２群４０の焦点位置調整部である第１及び第２の回転対称レンズ４３ａ，４３ｂでの調整により、第１動作状態における絞り７０の位置は、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面を基準として、横断面の焦点と縦断面の焦点との間となっており、光変調素子側レンズ群２０ｂのスクリーンＳＣ側の最端面から絞り７０までの距離ｐは、距離ＦＦＰｙと距離ＦＦＰｘとの間となっている。さらに、この投写光学系３２０の場合、絞り７０の位置は、光変調素子側レンズ群２０ｂの縦断面での焦点と横断面の焦点との中間位置から、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）側の焦点位置までの範囲内とする。
【００８８】
図１７（Ａ）等に示す第２群４０は、図８（Ａ）等に示す第２群１４０と同様の構成とすることができる。さらに、図１７（Ａ）等に示す第２群４０は、図１６（Ａ）等に示す第２群２４０と同様の構成とすることができる。
【００８９】
第３実施形態に係る投写光学系３２０において、第２群４０に正のパワーを有するレンズ群を追加することもできる。
【００９０】
〔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。
【００９１】
図１８（Ａ）及び１８（Ｂ）は、第４実施形態に係る投写光学系４２０を説明する図である。投写光学系４２０の第２群４４０は、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の縦方向光学要素群４４１ｙと、パワーを持たない第１の横方向光学要素群４４１ｘと、負のパワーを持つ第２の縦方向光学要素群４４２ｙと、パワーを持たない第２の横方向光学要素群４４２ｘとで構成されている。
【００９２】
ここで、第１及び第２の縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙは、図１８（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。一方、第１の横方向光学要素群４４１ｘは、図１８（Ａ）に示す横方向（Ｘ方向）の断面に関して、負のパワーを持っており、第２の横方向光学要素群４４２ｘは、正のパワーを持っている。一例として、各光学要素群４４１ｙ，４４２ｙ，４４１ｘ，４４２ｘは、いずれもシリンドリカルレンズで構成され得る。言い換えると、縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙは、縦方向（Ｙ方向）について横方向（Ｘ方向）よりも強い正または負のパワーを持つ第１のアナモフィックレンズ群であり、横方向光学要素群４４１ｘ，４４２ｘは、横方向（Ｘ方向）について縦方向（Ｙ方向）よりも強い正または負のパワーを持つ第２のアナモフィックレンズ群である。
【００９３】
この場合、例えば液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を縦方向に縮小し、横方向に拡大した横縦比でスクリーンＳＣ上に映像を投写することができる。すなわち、第２群４４０のうち、第１及び第２の縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙは、縦方向と横方向とで異なるパワーを持つことで、画像の横縦比を変換する、すなわち第２群４４０としての主要な役割を果たす第１及び第２の光学要素群として機能する。また、第１及び第２の縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙと、第１及び第２の横方向光学要素群４４１ｘ，４４２ｘとは、協働して、第１動作状態における各断面に関する焦点の位置を同様に移動させることで、焦点位置調整部としての機能を果たす。
【００９４】
図１９（Ａ）及び１９（Ｂ）は、第２群４４０を光路上に配置する第１動作状態の投写光学系４２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図であり、図１９（Ｃ）は、第２群４４０を光路上から退避させた第２動作状態の投写光学系４２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図である。
【００９５】
図１９（Ａ）〜１９（Ｃ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙ，ＦＦＰＬのうち、図１９（Ｃ）に示す距離ＦＦＰＬは、
ＦＦＰＬ≒ｐ
となっており、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る。
【００９６】
また、図１９（Ａ）及び１９（Ｂ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙは、焦点位置調整部である各光学要素群４４１ｙ，４４２ｙ，４４１ｘ，４４２ｘでの調整により、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙ （１）
を満たすものとなっている。
【００９７】
また、この場合、距離ｐに対して、
ＦＦＰｘ＜ｐ＜ＦＦＰｙ （２）
となっているものとすることができる。さらに、
ＦＦＰｘ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）
とすることもできる。
【実施例２】
【００９８】
図２０〜２２は、第４実施形態の投写光学系４２０の具体的な実施例２を説明する図であり、第１動作状態での投写光学系４２０を示すものである。図２０は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を縦断面について示し、図２１は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を縦断面について示している。図２２は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を横断面について示している。
【００９９】
投写光学系４２０は、レンズＬ１〜Ｌ２１からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１３によって第１群３０が構成され、レンズＬ１４〜Ｌ１９によって第２群４４０が構成され、レンズＬ２０，Ｌ２１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〜Ｌ１３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４４０のうち、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、第１の縦方向光学要素４４１ｙとして機能しており、接合レンズＬ１７，Ｌ１８は、第２の縦方向光学要素４４２ｙとして機能している。また、第２群４４０のうち、レンズＬ１６は、第１の横方向光学要素４４１ｘとして機能しており、レンズＬ１９は、第２の横方向光学要素４４２ｘとして機能している。従って、まず、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、縦のＹ方向に関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、接合レンズＬ１７，Ｌ１８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。これに対して、レンズＬ１６は、横のＸ方向に関して負のパワーを有し、縦のＹ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Ｌ１９は、横のＸ方向に関して正のパワーを有し、縦のＹ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Ｌ２０は、負のメニスカスレンズであり、レンズＬ２１は、正のメニスカスレンズである。なお、第１群３０のうち、レンズＬ８，Ｌ９で構成される第１レンズ群３２ａと、レンズＬ１０，Ｌ１１で構成される第２レンズ群３２ｂと、レンズＬ１２，Ｌ１３で構成される第３レンズ群３２ｃ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Ｌ２０は、非球面レンズである。非球面式について具体的には、上述した多項式ｈで表される形状が同様に適用される。すなわち、
に適宜数値を入れることで、形状が特定される。
【０１００】
また、図２３及び２４は、第１実施形態の投写光学系２０の具体的な実施例２を説明する図であり、第２動作状態での投写光学系４２０を示すものである。図２３は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を示し、図２４は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を示している。
【０１０１】
以下の表５及び表６に、実施例２のレンズデータ等を示す。表５は、第１動作状態での投写光学系４２０に関するものであり、表６は、第２動作状態での投写光学系４２０に関するものである。これらの表５及び表６の上欄において、「面番号」は、像面側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「Ｒｙ（Ｒ１）」及び「Ｒｘ（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の場合、レンズＬ２０以外のすべての面が球面又はシリンドリカル面となっている。また、非球面レンズであるレンズＬ２０については、上述した多項式ｈに表５及び表６の下欄の値を適用したものとなる。
【表５】
【表６】
図２０〜図２４に示すように、第２レンズ部３２に含まれる各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び絞り７０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第１及び第２動作状態においてそれぞれなされる。
【０１０２】
図２５（Ａ）〜２５（Ｃ）は、第１動作状態におけるズーミングの動作を説明するものであり、及び図２６（Ａ）〜２６（Ｃ）は、第２動作状態におけるズーミングの動作を説明するものである。図２５（Ａ）は、第１動作状態のうち図２１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２５（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図２５（Ｃ）は、図２０の状態を示し、拡大率の小さな「テレ端」の場合を示している。同様に、図２６（Ａ）は、第２動作状態の「ワイド端」の場合を示し、図２６（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図２６（Ｃ）は、「テレ端」の場合を示している。図示のように、ズーミングの動作に伴って、絞り７０の位置が変化している。ただし、絞り７０は、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間であって、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの中間位置よりも物体側すなわち焦点ＦＰｘ側に配置されている。
【０１０３】
以下の表７及び表８の上欄に、図２５（Ａ）〜２５（Ｃ）及び図２６（Ａ）〜２６（Ｃ）に示す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及び絞り７０の位置を示している。具体的には、レンズ群３２ａのレンズＬ８の像側面が第１３面になっており、レンズ群３２ｂのレンズＬ１０の像側面が第１６面になっており、レンズ群３２ｃのレンズＬ１２の像側面が第２４面になっている。
【表７】
【表８】
なお、表７及び表８の中欄は、ズーミング動作時の投写光学系４２０のＸ方向及びＹ方向の焦点距離を示している。また、表７及び表８の下欄は、ズーミング動作時の投写光学系４２０のＸ方向及びＹ方向の明るさ（Ｆ値）を示している。
【０１０４】
なお、上記の第４実施形態の説明では、光学要素群４４１ｙ，４４２ｙ，４４１ｘ，４４２ｘにより、縦方向の縮小と横方向の伸張を併せて行うものとしているが、第１及び第２の縦方向光学要素群４４１ｙ，４４２ｙが第２群４４０としての主要な役割である第１及び第２の光学要素群としての機能を果たし、画像を縦方向に縮小して横縦比を変換するものとしてもよい。また、第１及び第２の横方向光学要素群４４１ｘ，４４２ｘが第２群４４０としての主要な役割を果たし、画像を横方向に伸張して横縦比を変換するものとしてもよい。
【０１０５】
〔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。
【０１０６】
図２７（Ａ）及び２７（Ｂ）は、第５実施形態に係る投写光学系５２０を説明する図である。投写光学系５２０の第２群５４０は、スクリーンＳＣ側から順に、縦方向（Ｙ方向）の断面に関して正のパワーを持ち、かつ、横方向（Ｘ方向）の断面に関して負のパワーを持つ第１の光学要素群５４１と、縦方向（Ｙ方向）の断面に関して負のパワーを持ち、かつ、横方向（Ｘ方向）の断面に関して正のパワーを持つ第２の光学要素群５４２とで構成されている。つまり、第１及び第２の光学要素群５４１，５４２は、縦方向と横方向とで正負を組み合わせたパワーを持つ自由曲面レンズである。さらに、第１の光学要素群５４１と、第２の光学要素群５４２とは、縦方向と横方向とについてパワーの正と負とが互いに入れ替わったものとなっているので、第２群５４０全体として縦方向についても横方向についてもパワーが正負となるレンズの組み合わせとなっている。
【０１０７】
この場合、例えば液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成される画像を縦方向に縮小し、横方向に拡大した横縦比でスクリーンＳＣ上に映像を投写することができる。すなわち、第２群５４０において第１及び第２の光学要素群５４１，５４２は、図２７（Ｂ）に示す縦断面に関して、縦方向と横方向とで異なるパワーを持つことで、画像の横縦比を変換する、すなわち第２群４４０としての主要な役割を果たす。また、第１の光学要素群５４１と、第２の光学要素群５４２とは、協働して、第１動作状態における各断面に関する焦点の位置を同様に移動させることで、焦点位置調整部としての機能も果たす。
【０１０８】
図２８（Ａ）及び２８（Ｂ）は、第２群５４０を光路上に配置する第１動作状態の投写光学系５２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図であり、図２８（Ｃ）は、第２群５４０を光路上から退避させた第２動作状態の投写光学系５２０における焦点の位置及び絞り７０の配置を説明する図である。
【０１０９】
図２８（Ａ）〜２８（Ｃ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙ，ＦＦＰＬのうち、図２８（Ｃ）に示す距離ＦＦＰＬは、
ＦＦＰＬ≒ｐ
となっており、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る。
【０１１０】
また、図２８（Ａ）及び２８（Ｂ）に示す距離ＦＦＰｘ，ＦＦＰｙは、焦点位置調整部としての各光学要素群５４１，５４２での調整により、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙ （１）
を満たすものとなっている。
【０１１１】
また、この場合、距離ｐに対して、
ＦＦＰｘ＜ｐ＜ＦＦＰｙ （２）
となっているものとすることができる。さらに、
ＦＦＰｘ＜ｐ≦（ＦＦＰｙ＋ＦＦＰｘ）／２ （３）
とすることもできる。
【実施例３】
【０１１２】
図２９〜３１は、第５実施形態の投写光学系５２０の具体的な実施例３を説明する図であり、第１動作状態での投写光学系５２０を示すものである。図２９は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を縦断面について示し、図３０は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を縦断面について示している。図３１は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を横断面について示している。
【０１１３】
投写光学系５２０は、レンズＬ１〜Ｌ１９からなり、このうちレンズＬ１〜Ｌ１３によって第１群３０が構成され、レンズＬ１４〜Ｌ１７によって第２群５４０が構成され、レンズＬ１８，Ｌ１９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〜Ｌ１３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５４０のうち、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、第１の光学要素５４１として機能しており、接合レンズＬ１６，Ｌ１７は、第２の光学要素５４２として機能している。従って、まず、接合レンズＬ１４，Ｌ１５は、全体として、縦のＹ方向に関して正のパワーを有し、かつ、横のＸ方向に関して負のパワーを有する自由曲面レンズとなっている。また、接合レンズＬ１６，Ｌ１７は、全体として、縦のＹ方向に関して負のパワーを有し、かつ、横のＸ方向に関して正のパワーを有する自由曲面レンズとなっている。第３群６０に含まれるレンズＬ１８は、負のメニスカスレンズであり、レンズＬ１９は、正のメニスカスレンズである。なお、第１群３０のうち、レンズＬ８，Ｌ９で構成される第１レンズ群３２ａと、レンズＬ１０，Ｌ１１で構成される第２レンズ群３２ｂと、レンズＬ１２，Ｌ１３で構成される第３レンズ群３２ｃ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Ｌ１８は、非球面レンズである。非球面式について具体的には、上述した多項式ｈで表される形状が同様に適用される。すなわち、
に適宜数値を入れることで、形状が特定される。
【０１１４】
また、図３２及び３３は、第１実施形態の投写光学系２０の具体的な実施例３を説明する図であり、第２動作状態での投写光学系５２０を示すものである。図３２は、比較的拡大率の低い「テレ端」の状態を示し、図３３は、比較的拡大率の高い「ワイド端」の状態を示している。
【０１１５】
以下の表９及び表１０に、実施例３のレンズデータ等を示す。表９は、第１動作状態での投写光学系５２０に関するものであり、表１０は、第２動作状態での投写光学系５２０に関するものである。これらの表９及び表１０の上欄において、「面番号」は、像面側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「Ｒｙ（Ｒ１）」及び「Ｒｘ（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の場合、レンズＬ１８以外のすべての面が球面又はシリンドリカル面となっている。また、非球面レンズであるレンズＬ１８については、上述した多項式ｈに表１及び表２の下欄の値を適用したものとなる。
【表９】
【表１０】
図２９〜図３３に示すように、第２レンズ部３２に含まれる各レンズ群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び絞り７０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第１及び第２動作状態においてそれぞれなされる。
【０１１６】
図３４（Ａ）〜３４（Ｃ）は、第１動作状態におけるズーミングの動作を説明するものであり、及び図３５（Ａ）〜３５（Ｃ）は、第２動作状態におけるズーミングの動作を説明するものである。図３４（Ａ）は、第１動作状態のうち図３０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３４（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図３４（Ｃ）は、図２９の状態を示し、拡大率の小さな「テレ端」の場合を示している。同様に、図３５（Ａ）は、第２動作状態の「ワイド端」の場合を示し、図３５（Ｂ）は、「中間」の状態の場合を示し、図３５（Ｃ）は、「テレ端」の場合を示している。図示のように、ズーミングの動作に伴って、絞り７０の位置が変化している。ただし、絞り７０は、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの間であって、縦断面の焦点ＦＰｙと横断面の焦点ＦＰｘとの中間位置よりも物体側すなわち焦点ＦＰｘ側に配置されている。
【０１１７】
以下の表１１及び表１２の上欄に、図３４（Ａ）〜３４（Ｃ）及び図３５（Ａ）〜３５（Ｃ）に示す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及び絞り７０の位置を示している。具体的には、レンズ群３２ａのレンズＬ８の像側面が第１３面になっており、レンズ群３２ｂのレンズＬ１０の像側面が第１６面になっており、レンズ群３２ｃのレンズＬ１２の像側面が第２４面になっている。
【表１１】
【表１２】
なお、表１１及び表１２の中欄は、ズーミング動作時の投写光学系５２０のＸ方向及びＹ方向の焦点距離を示している。また、表１１及び表１２の下欄は、ズーミング動作時の投写光学系５２０のＸ方向及びＹ方向の明るさ（Ｆ値）を示している。
【０１１８】
なお、上記の第５実施形態の説明において、第１及び第２の光学要素群５４１，５４２の表面形状としては、種々の自由曲面を適用でき、例えば、非球面を適用することもできる。
【０１１９】
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。
【０１２０】
また、第４実施形態の投写光学系４２０や、第５実施形態の投写光学系５２０においても、縦に圧縮し、横に拡大する変換のほか、図１６（Ａ）等に例示した縦に伸張し、横に圧縮する変換も可能である。さらに、図１７（Ａ）等に例示した第３群６９を有しない構成とすることもできる。
【０１２１】
絞り７０の位置は、ズーム動作に伴って変化するが、例えば図６（Ａ）〜６（Ｃ）に示す第１動作状態と第２動作状態とにおいては変化せず固定的な状態である。しかしながら、ズーム動作に伴う変化することとは別に、各焦点ＦＰｘ，ＦＰｙ，ＦＰＬとの関係から、第１動作状態と第２動作状態とで絞り７０の位置を段階的に切り替えて変化するものとしてよりテレセントリック性を高めるようにしてもよい。例えば駆動機構６１が２つのカム機構を組み合わせた構造を有することで、絞り７０の位置の変化について、ズーム動作に伴う連続的なものと、第１動作状態と第２動作状態との切替に伴う段階的なものとの２種類の動作が可能となる。
【０１２２】
液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ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。
【０１２３】
以上のプロジェクター２では、複数の液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂで形成された各色の画像を合成しているが、単一の光変調素子であるカラー又はモノクロの液晶パネルで形成された画像を投写光学系２０で拡大投写することもできる。この場合、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２０の光学設計上の自由度が高まる。
【０１２４】
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。
【０１２５】
液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ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。
【符号の説明】
【０１２６】
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…液晶パネル、 １９…クロスダイクロイックプリズム、 ２０，３２０…投写光学系、 ２０ａ…本体部分、 ２０ｂ…光変調素子側レンズ群、２０ｆ…スクリーン側の最端面、 ３０…第１群、 ３１…第１レンズ部、 ３２…第２レンズ部、 ４０，１４０，２４０，４４０，５４０…第２群、 ４１，４２…光学要素群、 ６０…第３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（進退駆動機構）、 ６３…第２アナモフィック駆動機構、 ６４…全系駆動機構、 ７０，１７０ａ，１７０ｂ…絞り、 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-Ｌ２１…レンズ、 ＯＡ…光軸、 ＰＬ…画像光、 ＳＣ…スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を含む光変調素子側レンズ群とを有し、
前記調整光学要素群は、光路上に一体的に進退するとともに進退に伴って前記物体側レンズ群の横断面における前記被投射面側の焦点と縦断面における前記被投射面側の焦点とを変化させ、
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、
前記調整光学要素群が光路上から退避した状態の前記群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とした場合に、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙのとき、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙとなり、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘのとき、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｘとなっている、
投写光学系。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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素子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。
【請求項４】
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または３に記載の投写光学系。
【請求項５】
前記調整光学要素群は、少なくとも１枚以上の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項６】
前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とのうち一方向について他方向よりも強いパワーを持つ少なくとも１枚以上の第１のアナモフィックレンズ群と、前記他方向について前記一方向よりも強いパワーを持つ少なくとも１枚以上の第２のアナモフィックレンズ群とを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項７】
前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とで正負を組み合わせたパワーを持つ少なくとも１枚以上の自由曲面レンズを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項８】
前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とについてパワーの正と負とが互いに入れ替わった２つの前記自由曲面レンズを少なくとも有する、請求項７に記載の投写光学系。
【請求項９】
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、正のパワーを持つ第１の光学要素群と、前記第１の光学要素群より前記光変調装置側に配置された負のパワーを持つ第２の光学要素群と、前記回転対称レンズ群を備え、
前記回転対称レンズ群は、負のパワーを持つ第１の回転対称レンズと、前記第１の回転対称レンズより前記光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第２の回転対象レンズで構成されている、請求項５に記載の投写光学系。
【請求項１０】
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、負のパワーを持つ第１の光学要素群と、前記第１の光学要素群より前記光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第２の光学要素群と、前記回転対称レンズ群を備え、
前記回転対称レンズ群は、正のパワーを持つ第１の回転対称レンズと、前記第1の回転対称レンズより前記光変調素子側に配置された負のパワーを持つ第２の回転対称レンズで構成されている、請求項５に記載の投写光学系。
【請求項１１】
前記第１のアナモフィックレンズ群は、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のアナモフィックレンズと、負のパワーを持つ第２のアナモフィックレンズとを備え、
前記第２のアナモフィックレンズ群は、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３のアナモフィックレンズと、正のパワーを持つ第４のアナモフィックレンズとを備える、請求項６に記載の投写光学系。
【請求項１２】
前記２つの自由曲面レンズは、前記光変調素子の縦方向の断面において、前記被投写レンズ側から順に、正のパワーを持つ第１の自由曲面レンズと、負のパワーを持つ第２の自由曲面レンズとで構成されている、請求項８に記載の投写光学系。
【請求項１３】
前記被投写面側から順に、拡大用の第１群と、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前記調整光学要素群である第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１２までのいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項１４】
前記被投写面側から順に、拡大用の第１群と、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前記調整光学要素群である第２群とからなる、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項１５】
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１４までのいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項１６】
請求項１から１５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。
【請求項１】
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を含む光変調素子側レンズ群とを有し、
前記調整光学要素群は、光路上に一体的に進退するとともに進退に伴って前記物体側レンズ群の横断面における前記被投射面側の焦点と縦断面における前記被投射面側の焦点とを変化させ、
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、
前記調整光学要素群が光路上から退避した状態の前記群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とした場合に、
ＦＦＰｘ＜ＦＦＰｙのとき、ＦＦＰｘ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｙとなり、
ＦＦＰｙ＜ＦＦＰｘのとき、ＦＦＰｙ＜ＦＦＰＬ＜ＦＦＰｘとなっている、
投写光学系。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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素子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。
【請求項４】
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または３に記載の投写光学系。
【請求項５】
前記調整光学要素群は、少なくとも１枚以上の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項６】
前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とのうち一方向について他方向よりも強いパワーを持つ少なくとも１枚以上の第１のアナモフィックレンズ群と、前記他方向について前記一方向よりも強いパワーを持つ少なくとも１枚以上の第２のアナモフィックレンズ群とを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項７】
前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とで正負を組み合わせたパワーを持つ少なくとも１枚以上の自由曲面レンズを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項８】
前記調整光学要素群は、前記光変調素子の縦方向と横方向とについてパワーの正と負とが互いに入れ替わった２つの前記自由曲面レンズを少なくとも有する、請求項７に記載の投写光学系。
【請求項９】
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、正のパワーを持つ第１の光学要素群と、前記第１の光学要素群より前記光変調装置側に配置された負のパワーを持つ第２の光学要素群と、前記回転対称レンズ群を備え、
前記回転対称レンズ群は、負のパワーを持つ第１の回転対称レンズと、前記第１の回転対称レンズより前記光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第２の回転対象レンズで構成されている、請求項５に記載の投写光学系。
【請求項１０】
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、負のパワーを持つ第１の光学要素群と、前記第１の光学要素群より前記光変調素子側に配置された正のパワーを持つ第２の光学要素群と、前記回転対称レンズ群を備え、
前記回転対称レンズ群は、正のパワーを持つ第１の回転対称レンズと、前記第1の回転対称レンズより前記光変調素子側に配置された負のパワーを持つ第２の回転対称レンズで構成されている、請求項５に記載の投写光学系。
【請求項１１】
前記第１のアナモフィックレンズ群は、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のアナモフィックレンズと、負のパワーを持つ第２のアナモフィックレンズとを備え、
前記第２のアナモフィックレンズ群は、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３のアナモフィックレンズと、正のパワーを持つ第４のアナモフィックレンズとを備える、請求項６に記載の投写光学系。
【請求項１２】
前記２つの自由曲面レンズは、前記光変調素子の縦方向の断面において、前記被投写レンズ側から順に、正のパワーを持つ第１の自由曲面レンズと、負のパワーを持つ第２の自由曲面レンズとで構成されている、請求項８に記載の投写光学系。
【請求項１３】
前記被投写面側から順に、拡大用の第１群と、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前記調整光学要素群である第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１２までのいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項１４】
前記被投写面側から順に、拡大用の第１群と、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前記調整光学要素群である第２群とからなる、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項１５】
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１４までのいずれか一項に記載の投写光学系。
【請求項１６】
請求項１から１５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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図２】
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【図４】
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【図１１】
【図１２】
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【図１５】
【図１６】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
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【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【公開番号】特開２０１３−１５６５２（Ｐ２０１３−１５６５２Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７９９９（Ｐ２０１１−１４７９９９）
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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