本發(fā)明涉及用于對圖像顯示裝置的圖像進行放大投影的投射光學系統(tǒng)、使用了投射光學系統(tǒng)的投影機及投影機用轉換鏡頭。

背景技術：

作為投影機，已知有一種為了對平面以外的曲面進行圖像投射而改變透鏡的位置從而使像面的曲率變化的投影光學系統(tǒng)(例如，參照專利文獻1)。另外，已知有一種通過設置形狀可變鏡、具有非旋轉對稱的形狀的透鏡作為構成投影機的主體內部的光學系統(tǒng)，而進行向屏幕投影的圖像的幾何修正的投影機(例如，參照專利文獻2)。

然而，例如在向圓柱的表面那樣相對于投射光學系統(tǒng)的光軸不具有旋轉對稱性的形狀的屏幕進行投射的情況下，例如成像位置在屏幕的垂直方向與水平方向上不同，因此，成像狀態(tài)根據圖像的位置而不同，圖像整體不一定能夠得到高成像性能。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2013/80953號

專利文獻2：日本特開2006-178155號公報

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述背景而做出的，其目的在于提供一種在向不具有旋轉對稱性的形狀等各種形狀的被照射面(例如，屏幕等。以下，也僅記載為屏幕。)進行圖像投射的情況下，能夠進行與被照射面的面形狀相應的調整，能夠形成成像性能高的良好的圖像的投射光學系統(tǒng)、使用了投射光學系統(tǒng)的投影機以及投影機用轉換鏡頭。

為了達成上述目的，本發(fā)明的投射光學系統(tǒng)，包括由曲率在子午面與弧矢面(弧矢截面)不同的變形(anamorphic)型透鏡構成的透鏡組，該系統(tǒng)具備：第1透鏡組，其具有正或負的光焦度；第2透鏡組，其具有符號與第1透鏡組不同的光焦度；以及第3透鏡組，其具有符號與第1透鏡組一致的光焦度，第2透鏡組被配置為能夠在第1透鏡組與第3透鏡組之間移動。在此，子午面意味著通過(或者包含)投射光學系統(tǒng)的光軸和光軸外的物點的面，典型地，意味著通過光軸且沿著被照射面的屏幕的縱向(垂直方向)的面，弧矢面(弧矢截面)是與上述的子午面垂直的面，典型地，進一步意味著通過(或者包含)投射光學系統(tǒng)的光軸的面。變形型透鏡中，除了在子午面的方向和弧矢面的方向的雙方都具有光焦度且雙方的光焦度的正負相同而大小不同的復曲面透鏡之外，還可以包括僅在一個方向上具有光焦度的柱面透鏡。

在上述圖像顯示裝置中，通過將正負不同的變形型透鏡組合而構成且能夠使這些透鏡間距離變化的第1～第3透鏡組的協(xié)作，在與子午面相關的方向和與弧矢面相關的方向上，能夠使像面彎曲分別變化。由此，例如向在垂直方向與水平方向上具有不同的曲率形狀的被照射面(屏幕)的投射中，顯示圖像整體能夠維持高成像性能。

根據本發(fā)明的具體的方面，第2透鏡組能夠一體地移動。在該情況下，在通過第1～第3透鏡組時，能夠不使光線束的大小和/或光的入射角度變化地，產生所希望的像面彎曲的變化。

根據本發(fā)明的另一方面，第3透鏡組相對于第1透鏡組的配置是固定的。在該情況下，能夠通過位于中間的第2透鏡組的移動量來調整各透鏡間的距離。

根據本發(fā)明的又一方面，第2透鏡組包括第2-1透鏡組和第2-2透鏡組而構成，第2-1透鏡組與第1透鏡組成對而構成第1無焦光學系統(tǒng)，第2-2透鏡組與第3透鏡組成對而構成第2無焦光學系統(tǒng)。在該情況下，通過構成為組合了2個無焦光學系統(tǒng)，能夠抑制例如圖像的長寬比的變化。

根據本發(fā)明的又一方面，第1無焦光學系統(tǒng)和第2無焦光學系統(tǒng)由相同的透鏡組構成。在該情況下，第2透鏡組由1個透鏡構成。在該情況下，利用光學系統(tǒng)的對稱性，關于光線束的大小、光的入射角度、和/或圖像的長寬比等，能夠減少產生預想外的變化。

根據本發(fā)明的又一方面，作為變形型透鏡，包括復曲面透鏡。在該情況下，能夠使彎曲量在與子午面相關的方向和與弧矢面相關的方向上不同。

根據本發(fā)明的又一方面，作為變形型透鏡，包括非球面透鏡。在該情況下，通過利用非球面透鏡，例如能夠一邊增大像面彎曲的變化的影響，一邊抑制其他像差的產生。

根據本發(fā)明的又一方面，在變形型透鏡中，子午面能夠相對于光軸旋轉。在該情況下，能夠使像面的彎曲方向旋轉。

根據本發(fā)明的又一方面，在第1～第3透鏡組的物體側具有成像光學系統(tǒng)。在該情況下，能夠利用成像光學系統(tǒng)來提高物體側的成像性能。

為了達成上述目的，本發(fā)明的投影機具備：照明光學系統(tǒng)，其射出光；光調制裝置，其對從照明光學系統(tǒng)射出的光進行調制；以及上述任一項所述的投射光學系統(tǒng)，其對由光調制裝置調制后的光進行投影。在該情況下，通過應用上述投射光學系統(tǒng)，能夠在對各種形狀的被照射面進行圖像投射的情況下，進行與被照射面的面形狀相應的調整，能夠形成成像性能高的良好的圖像。

為了達成上述目的，本發(fā)明的投影機用轉換鏡頭，包括由曲率在子午面與弧矢面不同的變形型透鏡構成的透鏡組，該鏡頭具備：第1透鏡組，其具有正或負的光焦度；第2透鏡組，其具有符號與第1透鏡組不同的光焦度；以及第3透鏡組，其具有符號與第1透鏡組一致的光焦度，第2透鏡組被配置為能夠在第1透鏡組與第3透鏡組之間移動。

在上述投影機用轉換鏡頭(轉換件，converter)中，通過將正負不同的變形型透鏡組合而構成且能夠使這些透鏡間距離變化的第1～第3透鏡組的協(xié)作，在與子午面相關的方向和與弧矢面相關的方向上，能夠使像面彎曲分別變化。由此，例如通過將該轉換鏡頭安裝于投影機的投射光學系統(tǒng)，能夠在向在垂直方向與水平方向上具有不同的曲率形狀的被照射面的投射中，進行與被照射面的面形狀相應的調整，能夠維持高成像性能。

附圖說明

圖1是示出第1實施方式的投影機的概略構成的圖。

圖2是概念性地示出通過投影機實現(xiàn)的向屏幕的投射的圖。

圖3是示出第1實施方式的投射光學系統(tǒng)的構成以及光線的圖。

圖4的(a)是用于說明使像面彎曲了的情況的一例的圖，圖4的(b)是用于說明使得成為大致平面的情況的一例的圖，圖4的(c)是用于說明向與圖4的(a)的相反的一側使像面彎曲了的情況的一例的圖。

圖5的(a)～(f)是關于作為被照射面的屏幕的形狀概念性地進行例示的圖。

圖6的(a)是示出第2實施方式的投射光學系統(tǒng)的構成以及光線的圖，是用于說明使像面彎曲了的情況下的一例的圖，圖6的(b)是用于說明使得成為大致平面的情況下的一例的圖，圖6的(c)是用于說明向與圖6的(a)的相反的一側使像面彎曲了的情況下的一例的圖。

圖7是第3實施方式的投射光學系統(tǒng)的構成以及光線圖。

圖8的(a)是示出投射光學系統(tǒng)的一個變形例的圖，圖8的(b)是示出安裝了投影機用轉換鏡頭的狀態(tài)的概念性的圖，圖8的(c)是示出拆下了投影機用轉換鏡頭的狀態(tài)的概念性的圖。

附圖標記的說明

2…投影機，10…光源，11、12…積分透鏡，13…偏振變換元件，14…重疊透鏡，15、21…分色鏡，16、23、25…反射鏡，17r、17g、17b…場透鏡，18…光調制裝置，18g、18r、18b…液晶光閥，19…十字分色棱鏡，20…照明光學系統(tǒng)，21…分色鏡，22…中繼透鏡，23…反射鏡，30…分色導光光學系，40…投射光學系統(tǒng)，41…第1透鏡組，42…第2透鏡組，42a…第2-1透鏡組，42b…第2-2透鏡組，43…第3透鏡組，50…光學系統(tǒng)部分，80…電路裝置，81…圖像處理部，82…顯示驅動部，83…透鏡驅動部，88…主控制部，140…投射光學系統(tǒng)，141…第1透鏡組，142…第2透鏡組，142a…第2-1透鏡組，142b…第2-2透鏡組，143…第3透鏡組，240…投射光學系統(tǒng)，241…第1透鏡組，242…第2透鏡組，243…第3透鏡組，340…投射光學系統(tǒng)，340a…主體部分，ac…致動器，af1、af2…無焦光學系統(tǒng)，cm…投影機用轉換鏡頭，d1、d2…距離，f1…像面彎曲控制部，f2…成像部(成像光學系統(tǒng))，gl…影像光，l1-l7…透鏡，oa…光軸，ps…面板面，sc…屏幕，sc1…屏幕。

具體實施方式

〔第1實施方式〕

以下，參照附圖，對安裝有本發(fā)明的第1實施方式的圖像顯示裝置的投影機進行詳細說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的第1實施方式的投影機2具備：作為投影機2投射圖像光的光學系統(tǒng)部分50；和控制光學系統(tǒng)部分50的工作的電路裝置80。如圖2所示，來自投影機2的影像光gl向作為被照射面的屏幕sc照射。在此，如圖示那樣，與平面的狀態(tài)的假想的屏幕sc1相比，作為被照射面的屏幕sc產生了彎曲。

以下，參照圖1，對投影機2的構成等進行詳細說明。首先，光學系統(tǒng)部分50具備：照明光學系統(tǒng)20，其包括射出照明光的光源10，射出各色光；分色導光光學系統(tǒng)30，其將照明光分離成各色的色光并且進行導光；光調制裝置18，其對從分色導光光學系統(tǒng)30射出的各色光在空間上進行調制；作為合成光學系統(tǒng)的十字分色棱鏡19，其將經過光調制裝置18后的色光(調制光)進行合成；以及投射光學系統(tǒng)40，其對合成后的合成光進行投影。

在光學系統(tǒng)部分50中，照明光學系統(tǒng)20除了光源10之外，還具有第1積分透鏡11和第2積分透鏡12、偏振變換元件13、以及重疊透鏡14。

光源10例如是超高壓水銀燈，射出包括r光、g光以及b光的光。在此，光源10既可以是超高壓水銀燈以外的放電光源，也可以是led、激光器那樣的固體光源。

第1積分透鏡11和第2積分透鏡12，具有呈陣列狀排列的多個透鏡元件。第1積分透鏡11將來自光源10的光束分割成多份。第1積分透鏡11的各透鏡元件使來自光源10的光束在第2積分透鏡12的透鏡元件附近聚光。第2積分透鏡12的透鏡元件與重疊透鏡14協(xié)作，使第1積分透鏡11的透鏡元件的像形成于液晶光閥18r、18g、18b的面板部分。通過這樣的構成，來自光源10的光以大致均勻的明亮度對液晶光閥18r、18g、18b的顯示區(qū)域的整體進行照明。

偏振變換元件13使來自第2積分透鏡12的光變換為預定的直線偏振。重疊透鏡14使第1積分透鏡11的各透鏡元件的像經由第2積分透鏡12而在液晶光閥18r、18g、18b的顯示區(qū)域上重疊。

分色導光光學系統(tǒng)30具有分色鏡15、21、反射鏡16、23、25、中繼透鏡22、24以及場透鏡17r、17g、17b。

第1分色鏡15使從重疊透鏡14入射的r光反射，使g光和b光透射。在第1分色鏡15反射后的r光經過反射鏡16和場透鏡17r，向作為光調制裝置的液晶光閥18r入射。液晶光閥18r根據圖像信號對r光進行調制，由此，形成r色的圖像。

第2分色鏡21使來自第1分色鏡15的g光反射，使b光透射。在第2分色鏡21反射后的g光，經過場透鏡17g，向作為光調制裝置的液晶光閥18g入射。液晶光閥18g根據圖像信號對g光進行調制，由此形成g色的圖像。透射第2分色鏡21后的b光，經過中繼透鏡22、24、反射鏡23、25以及場透鏡17b，向作為光調制裝置的液晶光閥18b入射。液晶光閥18b根據圖像信號對b光進行調制，由此，形成b色的圖像。

作為光調制裝置18的液晶光閥18r、18g、18b包括對作為與3色(紅、綠、藍)色光分別對應的3個入射的照明光的各色光的強度的空間分布進行調制的非發(fā)光型的液晶面板。換言之，各液晶光閥18g、18r、18b分別具備光透射型的液晶像素矩陣(液晶面板)。具體地說，液晶光閥18g、18r、18b分別具備液晶像素矩陣、設置于像素矩陣的光入射側的入射側偏振板、以及設置于像素矩陣的光射出側的射出側偏振板。以下，對各液晶光閥18g、18r、18b的控制工作進行簡單說明。首先，作為投影機控制部的電路裝置80從所輸入的圖像信號變換為圖像光閥控制信號。接著，通過變換后的圖像光閥控制信號控制未圖示的面板驅動器。由被控制的面板驅動器驅動的3枚液晶光閥18g、18r、18b分別對3色的色光進行調制，形成與所輸入的圖像信息(圖像信號)相應的圖像。

十字分色棱鏡19是光合成用的棱鏡，將由各液晶光閥18r、18g、18b調制后的光合成而作為圖像光，使其向投射光學系統(tǒng)40行進。

投射光學系統(tǒng)40是將由十字分色棱鏡19合成后的圖像光(影像光)放大投射于作為被照射面的彎曲了的屏幕sc(參照圖2)上的投射透鏡(投影透鏡)。詳情參照圖3等進行說明，特別地，在本實施方式中，投射光學系統(tǒng)40包括由曲率在子午面與弧矢面(弧矢截面)不同的變形(anamorphic)型透鏡構成的多個透鏡組。在此，變形型透鏡中，除了在子午面的方向與弧矢面的方向雙方具有彼此不同的光焦度(focal)的復曲面透鏡(toriclens)之外，還可以包括僅在一個方向上具有光焦度的柱面透鏡。投射光學系統(tǒng)40通過包括將正和負的變形型透鏡組合而構成且能夠進行位置調整的透鏡組，在對各種形狀的屏幕(被照射面)進行圖像投射的情況下，能夠進行與被照射面的面形狀相應的調整，能夠形成成像性能高的良好的圖像。

電路裝置80具備：圖像處理部81，其被輸入視頻信號等外部圖像信號；顯示驅動部82，其基于圖像處理部81的輸出，來驅動設置于光學系統(tǒng)部分50的液晶光閥18g、18r、18b；透鏡驅動部83，其使設置于投射光學系統(tǒng)40的驅動機構(未圖示)工作來調整投射光學系統(tǒng)40的狀態(tài)；以及主控制部88，其對這些電路部分81、82、83等的工作統(tǒng)一地進行控制。

圖像處理部81將所輸入的外部圖像信號變換為包括各色的灰度等的圖像信號。此外，圖像處理部81也能夠對外部圖像信號進行失真修正、顏色修正等各種圖像處理。

顯示驅動部82能夠基于從圖像處理部81輸出的圖像信號來使液晶光閥18g、18r、18b工作，能夠將與該圖像信號對應的圖像或與對該圖像信號實施了圖像處理后的信號對應的圖像形成于液晶光閥18g、18r、18b。

透鏡驅動部83在主控制部88的控制下工作，通過使構成投射光學系統(tǒng)40的一部分的光學要素經由致動器ac沿著光軸oa適當移動，能夠在通過投射光學系統(tǒng)40實現(xiàn)的向屏幕上的圖像的投射中，例如進行變更了投射距離時的聚焦等。此外，透鏡驅動部83通過使投射光學系統(tǒng)40整體在與光軸oa垂直的上下方向上移動的俯仰調整，也能夠使被投射到屏幕上的圖像的縱向位置變化。

以下，參照圖3，對本實施方式的投射光學系統(tǒng)40的光學系統(tǒng)部分的構成進行具體說明。圖3是示出投射光學系統(tǒng)40的構成和光線的圖，示出了關于沿著所構成的光學系統(tǒng)的子午面的方向(垂直方向)進行了切斷的情況下的樣子。如圖3所示，投射光學系統(tǒng)40從放大側(像側)起，由像面彎曲控制部f1、成像部(成像光學系統(tǒng))f2依次構成。

投射光學系統(tǒng)40中的像面彎曲控制部f1，通過將多個變形型透鏡組合而構成，由此，能夠一邊單獨或與其他光學系統(tǒng)協(xié)作地調整由投射光學系統(tǒng)40整體的像面彎曲(畸變)產生的彎曲量，一邊抑制其他像差的產生地調整成像位置。關于像面彎曲控制部f1的構成，進行具體說明，像面彎曲控制部f1由第1透鏡組41(具有正的光焦度的透鏡組)、第2透鏡組42(具有符號與第1透鏡組41不同的光焦度(負的光焦度)的透鏡組)以及第3透鏡組43(具有符號與第1透鏡組41一致的光焦度(正的光焦度)的透鏡組)構成，第1透鏡組41由作為變形型的、正的透鏡的第1透鏡l1構成，第2透鏡組42由作為變形型的、2枚負的透鏡的第2及第3透鏡l2、l3構成，第3透鏡組43由作為變形型的、正的透鏡的第4透鏡l4構成。第1透鏡l1與第4透鏡l4是相同的透鏡，即相同形狀、相同材質的透鏡。另外，第2透鏡l2與第3透鏡l3是相同的透鏡，即相同形狀、相同材質的透鏡。

另外，在此，由2枚透鏡l2、l3構成的第2透鏡組42也可以理解成由與第1透鏡組41(第1透鏡l1)成對的第2-1透鏡組42a(第2透鏡l2)和與第3透鏡組43(第4透鏡l4)成對的第2-2透鏡組42b(第3透鏡l3)構成。在本實施方式中，作為正的透鏡組(1個雙凸透鏡)的第1透鏡組41與作為負的透鏡組(1個雙凹透鏡)的第2-1透鏡組42a成對而構成了第1無焦光學系統(tǒng)af1。另外，作為正的透鏡組(1個雙凸透鏡)的第3透鏡組43與作為負的透鏡組(1個雙凹透鏡)的第2-2透鏡組42b成對而構成了第2無焦光學系統(tǒng)af2。即，第1透鏡組41和第2-1透鏡組42a構成無焦的光學系統(tǒng)，與光軸平行地入射的光，與光軸平行地射出。關于第3透鏡組43和第2-2透鏡組42b也是同樣。而且，在該情況下，像面彎曲控制部f1整體也成為無焦光學系統(tǒng)。另外，以上的構成的情況下，第1透鏡組41與第3透鏡組43均是正的透鏡組，且正負一致，而第1透鏡組41與第2透鏡組42正負不同。

投射光學系統(tǒng)40中的、作為成像光學系統(tǒng)的成像部f2，如圖示那樣，配置有例如由3個透鏡l5～l7構成的三片式透鏡。成像部f2對像面彎曲(畸變)以外的各種像差進行修正來提高在物體面(面板面)ps的成像性能。

在上述構成中，像面彎曲控制部f1中的第1透鏡組41和第3透鏡組43是在沿著光軸oa的方向上被固定了的固定組。換言之，第3透鏡組43相對于第1透鏡組41的配置被固定，它們的距離被保持為一定。另一方面，第2透鏡組42是配置成通過使用例如致動器ac(參照圖1)等或者手動使凸輪機構動作而能夠在第1透鏡組41與第3透鏡組43之間在沿著光軸oa的方向(z方向)上移動的移動組。尤其是，構成第2透鏡組42的第2-1透鏡組42a與第2-2透鏡組42b能夠一體地移動。在該情況下，在第2-1透鏡組42a相對于第1透鏡組41的位置確定的同時，第2-2透鏡組42b相對于第3透鏡組43的配置也確定下來，另外，在該情況下，即使從第1透鏡組41到第2-1透鏡組42a的距離d1和從第3透鏡組43到第2-2透鏡組42b的距離d2各自可變，其合計距離(d1+d2)也成為一定。在像面彎曲控制部f1中，如上所述，通過具有所構成的光學系統(tǒng)的對稱性和關于透鏡間的移動的規(guī)定，能夠使像面彎曲的彎曲量變化，并且關于例如光線束的大小、光的入射角度、圖像的長寬比等，能夠減少產生預想外的變化。

例如，在僅由一組正透鏡和負透鏡的變形鏡構成了無焦光學系統(tǒng)、即像面彎曲控制部f1的情況下，通過變更它們的位置關系，不僅彎曲量會變化，長寬比也有可能變化。對此，在本實施方式中，利用上述第1～第3透鏡組41～43，成為具有兩組無焦光學系統(tǒng)af1、af2的構成，而且，通過使它們具有對稱性，避免了上述事態(tài)。

以下，參照圖4(a)～4(c)，對第2透鏡組42的移動與像面彎曲的彎曲量的變化的關系的一例進行說明。此外，在此，為了簡化說明，取代實際的被投射面(像面)中的像面彎曲的彎曲量的變化的形狀變化，將與之對應的物體側的面板面(物體面)ps附近的聚光的樣子作為面板面(物體面)ps的形狀來表示，由此對變化的樣子進行說明。

圖4的(a)是與圖3對應的圖，在此，作為一例，將從第1透鏡組41到第2-1透鏡組42a的距離d1設為20mm，將從第3透鏡組43到第2-2透鏡組42b的距離d2設為20mm。在該情況下，如圖示那樣，在面板面(物體面)ps中，通過像面彎曲控制部f1的像面彎曲，成像面的形狀成為以具有負的曲率的方式彎曲了的狀態(tài)。此外，這相當于被投射面同樣地彎曲了的情況。相對于此，在如圖4的(b)所示那樣使像面彎曲控制部f1中的第2透鏡組42(2枚負透鏡)沿著光軸oa向-z側(圖示中的右側)移動4mm，使距離d1成為24mm，使距離d2成為16mm的情況下，在面板面ps中，曲率的狀態(tài)從負向正變化，成像的位置幾乎處于平面上。此外，這相當于被投射面同樣地幾乎成為了平面的情況。而且，在如圖4的(c)所示那樣使像面彎曲控制部f1中的第2透鏡組42(2枚負透鏡)從圖4的(b)的狀態(tài)沿著光軸oa向-z側(圖示中的右側)進一步移動1mm，使距離d1成為25mm，使距離d2成為15mm的情況下，曲率的狀態(tài)成為正，即成像面的形狀成為向與圖4的(a)的情況相反的方向彎曲了的形狀。此外，這相當于被投射面同樣地向與圖4的(a)的情況相反的一側彎曲了的情況。如以上那樣，通過使作為構成像面彎曲控制部f1的透鏡組的一部分的第2透鏡組42的位置移動，能夠包含其方向的正負地調整像面的形狀。

此外，參照圖4的(a)～圖4的(c)的以上的說明只是一例，形態(tài)會根據所應用的各透鏡的透鏡面形狀、設計等而發(fā)生各種變化，例如，會出現(xiàn)第2透鏡組42的移動方向與像面的彎曲方向的關系相反的情況，第2透鏡組42的移動量的大小與彎曲量的關系也會產生差。例如，可以考慮通過使各透鏡面的形狀成為非球面(即成為非球面透鏡)，來使彎曲量相對于第2透鏡組42的移動量增大，并且維持抑制了其他像差的狀態(tài)。另外，關于作為非球面的面，除了構成作為移動組的第2透鏡組42的透鏡(透鏡l2、l3)的透鏡面以外，也可以使例如構成作為固定組的第1及第3透鏡組41、43的透鏡(透鏡l1、l4)的透鏡面成為非球面。

以上，在圖3以及圖4的(a)～圖4的(c)中，示出了關于沿著所構成的光學系統(tǒng)的子午面的方向(垂直方向)進行了切斷的情況下的樣子，但關于沿著與其垂直的弧矢面的方向(水平方向)，可以說也與上述同樣。在此，在由構成像面彎曲控制部f1的變形型透鏡構成的第1～第3透鏡組41～43是例如復曲面透鏡的情況下，通過光焦度在子午面的方向與弧矢面的方向上不同，曲率的變化的程度、即像面形狀的垂直方向與水平方向的變化的程度不同。不過，關于第2透鏡組42的移動方向與像面的彎曲方向的關系，與圖4的(a)～圖4的(c)的情況相同。由此，對于具有像投射距離在垂直方向與水平方向上不同那樣的形狀的被照射面，也能夠形成相對于面整體，成像性能高的良好的圖像。即，通過作為像面彎曲控制部f1應用的復曲面透鏡的構成，對于例如像橄欖球的表面形狀那樣的各種形狀的被照射面，能夠調整彎曲量并且進行合適的投射。另外，例如，作為像面彎曲控制部f1即使應用了柱面透鏡或者與其相近的復曲面透鏡，只要能夠進行滿足投射光學系統(tǒng)40整體需求的像差(尤其是像散)的修正，則通過僅在沿著子午面的方向上產生像面彎曲，也能夠向像圓柱的表面那樣相對于投射光學系統(tǒng)的光軸不具有旋轉對稱性的形狀的屏幕進行投射。

圖5的(a)～圖5的(f)中，作為成為對象的具有各種形狀的被照射面的例子，例示出了屏幕sc的形狀。除了例如圖5的(a)和圖5的(b)所示那樣與平面的狀態(tài)的假想的屏幕sc1相比在水平方向(x方向)上彎曲的情況、如圖5的(c)和圖5的(d)所示那樣在垂直方向(y方向)上彎曲的情況之外，對于如圖5的(e)和圖5的(f)所示那樣在水平方向(x方向)和垂直方向(y方向)上彎曲的情況也能夠應對。

如以上那樣，在本實施方式的投射光學系統(tǒng)和投影機中，通過將正負不同的變形型透鏡組合而構成且能夠使它們的透鏡間距離變化的第1～第3透鏡組41～43的協(xié)作，在與子午面相關的方向和與弧矢面相關的方向上，能夠使像面彎曲分別變化。由此，例如向在垂直方向與水平方向上具有不同的曲率形狀的被照射面(屏幕)的投射中，顯示圖像整體能夠維持高成像性能。

另外，上述說明只是一例，能夠進行各種變形。例如，在上述內容中，第1無焦光學系統(tǒng)af1和第2無焦光學系統(tǒng)af2由相同形狀的透鏡組構成，對稱性高，但也可以是，例如在第1無焦光學系統(tǒng)af1與第2無焦光學系統(tǒng)af2中形狀等稍微不同。

另外，若改變各無焦光學系統(tǒng)af1、af2或者看法，則關于第1～第3透鏡組41～43，所構成的光學系統(tǒng)或透鏡組由1個或者2個透鏡構成，但不限于此，也可以由2個或3個以上的透鏡構成各透鏡組。例如，也可以是，第1透鏡組41、第3透鏡組43由2個以上的透鏡構成，構成透鏡的一部分為非球面透鏡等。另外，也可以通過采用具有高次系數的非球面透鏡，來增強周邊光的畸變的影響。

〔第2實施方式〕

以下，參照圖6的(a)～圖6的(c)，對本發(fā)明的第2實施方式的投射光學系統(tǒng)140進行詳細說明。此外，在本實施方式中，關于投射光學系統(tǒng)140中的第1～第3透鏡組141～143的構造即像面彎曲控制部f1以外的構造，與第1實施方式所示的投射光學系統(tǒng)和投影機是同樣的，所以省略投影機整體的詳細構造的說明和圖示。

圖6的(a)～圖6的(c)是與圖4的(a)～圖4的(c)對應的圖，示出了關于沿著所構成的光學系統(tǒng)的子午面的方向(垂直方向)進行了切斷的情況下的樣子。與圖3等所示的情況同樣，圖6的(a)等所示的投射光學系統(tǒng)140從放大側(像側)起由像面彎曲控制部f1和成像部(成像光學系統(tǒng))f2依次構成，像面彎曲控制部f1由通過變形型透鏡實現(xiàn)的第1～第3透鏡組141～143構成。在本實施方式中，構成第1～第3透鏡組141～143的透鏡的正負與第1實施方式的情況不同。

具體進行說明，例如圖6的(a)所示，首先，第1透鏡組141由作為負的透鏡的第1透鏡l1(1個雙凹透鏡)構成。即，第1透鏡組141是具有負的光焦度的透鏡組。接下來，第2透鏡組142由作為2枚正的透鏡的第2及第3透鏡l2、l3(2個雙凸透鏡)構成。即，第2透鏡組142是具有符號與第1透鏡組141不同的光焦度(正的光焦度)的透鏡組。最后，第3透鏡組143由作為負的透鏡的第4透鏡l4(1個雙凹透鏡)構成。即，第3透鏡組143是具有符號與第1透鏡組141一致的光焦度(負的光焦度)的透鏡組。第1透鏡l1與第4透鏡l4是相同的透鏡，即相同形狀、相同材質的透鏡。另外，第2透鏡l2與第3透鏡l3是相同的透鏡，即相同形狀、相同材質的透鏡。

另外，第2透鏡組142的第2-1透鏡組142a(第2透鏡l2)與第1透鏡組141(第1透鏡l1)成對而構成第1無焦光學系統(tǒng)af1，第2透鏡組142的第2-2透鏡組142b(第3透鏡l3)與第3透鏡組143(第4透鏡l4)成對而構成第2無焦光學系統(tǒng)af2。在該情況下，像面彎曲控制部f1整體也成為無焦的光學系統(tǒng)。另外，以上的構成的情況下，第1透鏡組141與第3透鏡組143都是正的透鏡組且正負一致，另一方面，第1透鏡組141與第2透鏡組142的正負不同。

以下，參照圖6的(a)～圖6的(c)，對第2透鏡組142的移動與像面彎曲的彎曲量的變化的關系的一例進行說明。

在圖6的(a)所示的例子中，將從第1透鏡組141到第2-1透鏡組142a的距離d1設為20mm，將從第3透鏡組143到第2-2透鏡組142b的距離d2設為20mm。在該情況下，如圖示那樣，在面板面(物體面)ps中，通過像面彎曲控制部f1下的像面彎曲，成像面的形狀成為以具有正的曲率的方式彎曲了的狀態(tài)。相對于此，在如圖6的(b)所示那樣使像面彎曲控制部f1中的第2透鏡組142(2枚正透鏡)沿著光軸oa向-z側(圖示中的右側)移動4mm，使距離d1成為24mm，使距離d2成為16mm的情況下，在面板面ps中，曲率的狀態(tài)從正向負變化，成像的位置處于幾乎平面上。而且，在如圖6的(c)所示那樣使像面彎曲控制部f1中的第2透鏡組142(2枚正透鏡)從圖6的(b)的狀態(tài)沿著光軸oa向-z側(圖示中的右側)進一步移動1mm，使距離d1成為25mm，使距離d2成為15mm的情況下，曲率的狀態(tài)成為負，即成像面的形狀成為向與圖6的(a)的情況相反的方向彎曲了的形狀。如以上所述，通過使作為構成像面彎曲控制部f1的透鏡組的一部分的第2透鏡組142的位置移動，能夠包括其方向的正負地對像面的形狀進行調整。另外，在圖6的(a)～圖6的(c)中，示出了關于沿著所構成的光學系統(tǒng)的子午面的方向(垂直方向)進行了切斷的情況下的樣子，但關于與其垂直的沿著弧矢面的方向(水平方向)，可以說也與上述同樣。

在本實施方式的投射光學系統(tǒng)和投影機中，通過將正負不同的變形型透鏡組合而構成且能夠使它們的透鏡間距離變化的第1～第3透鏡組141～143的協(xié)作，在與子午面相關的方向和與弧矢面相關的方向上，也能夠使像面彎曲分別變化。由此，例如向在垂直方向與水平方向上具有不同的曲率形狀的被照射面(屏幕)的投射中，顯示圖像整體能夠維持高成像性能。

〔第3實施方式〕

以下，參照圖7，對本發(fā)明的第3實施方式的投射光學系統(tǒng)和投影機進行詳細說明。此外，在本實施方式中，關于投射光學系統(tǒng)240中的第1～第3透鏡組241～243的構造即像面彎曲控制部f1以外的構造，與第1實施方式等所示的投射光學系統(tǒng)和投影機是同樣的，所以省略投影機整體的詳細構造的說明和圖示。

圖7是與圖3對應的圖，示出了關于沿著所構成的光學系統(tǒng)的子午面的方向(垂直方向)進行了切斷的情況下的樣子。與圖3等所示的情況同樣，圖7所示的投射光學系統(tǒng)240從放大側(像側)起，由像面彎曲控制部f1和成像部(成像光學系統(tǒng))f2依次構成，像面彎曲控制部f1由通過變形型透鏡實現(xiàn)的第1～第3透鏡組241～243構成。在本實施方式中，在第2透鏡組242為1枚透鏡構成這一點，與第1實施方式等的情況不同。即，作為固定組的第1及第3透鏡組241、243分別由1枚正透鏡(雙凸透鏡)構成，作為移動組的第2透鏡組242由1枚負透鏡(雙凹透鏡)構成。在該情況下，通過作為像面彎曲控制部f1整體，構成無焦光學系統(tǒng)，由1枚負透鏡構成的第2透鏡組242在作為固定組的第1透鏡組241與第3透鏡組243之間移動，也能夠與其他實施方式進行同樣的工作。此外，在圖示的例子中，在第1透鏡組241與第3透鏡組243中形狀稍微不同，但也可以是相同形狀、相同材質，且使第2透鏡組242的雙透鏡面也具有對稱性。

〔其他〕

本發(fā)明不限于上述的各實施方式，能夠在不脫離其主旨的范圍內以各種方式實施。

上述內容中，投射光學系統(tǒng)中的像面彎曲控制部即第1～第3透鏡組位于像側(投射光的光路上最后段)，但不限于此，像面彎曲控制部也可以配置于投射光學系統(tǒng)的中間部分、物體側。例如，像面彎曲控制部的功能，從改變焦點距離這一觀點來考慮可以說是變焦功能的一種形態(tài)，可以作為變焦透鏡的一部分而構成。另外，關于像面彎曲(畸變)以外的像差(像散等)的修正，可以在像面彎曲控制部中一并設置修正用的光學系統(tǒng)，也可以在投射光學系統(tǒng)整體中負責像差修正。即，其他像差修正既可以由像面彎曲控制部單獨進行，也可以由投射光學系統(tǒng)整體進行。

在此，例如在將像面彎曲控制部配置于投射光的光路上最后段，且由該像面彎曲控制部單獨進行與所希望的像面彎曲(畸變)相伴的其他像差修正的情況下，可以考慮如圖8所例示那樣，構成為能夠裝卸與像面彎曲控制部f1(第1～第3透鏡組41～43)相當的部分的投影機用轉換鏡頭(轉換件)cm。即，可以考慮構成為，如圖8的(a)所示，投射光學系統(tǒng)340具有能夠進行通常的向平面的投射的主體部分340a和安裝于主體部分340a的前端側的投影機用轉換鏡頭cm，如圖8的(b)和圖8的(c)所示，能夠進行像面彎曲控制的投影機用轉換鏡頭cm能夠相對于在投影機2的主體部分2a安裝的主體部分340a裝卸。在該情況下，在如圖8的(b)所示安裝了投影機用轉換鏡頭cm的情況下，能夠進行對具有各種曲面形狀的被照射面的圖像投射，在通常的向平面的投射中，不一定需要投影機用轉換鏡頭cm，能夠在如圖8的(c)所示拆下了投影機用轉換鏡頭cm的狀態(tài)下進行圖像投射。

而且，投射光學系統(tǒng)中的由變形型透鏡構成的像面彎曲控制部也可以是能夠旋轉的。即，關于像面彎曲控制部f1，可以使子午面能夠相對于光軸oa旋轉。例如，在圖8的(a)中，可以僅使投影機用轉換鏡頭cm的部分能夠以光軸oa為旋轉軸旋轉。在該情況下，能夠使像面的彎曲方向旋轉。

另外，上述內容中，舉出透射型的液晶投影機作為一例，但其以外的其他類型的投影機也能夠應用本申請發(fā)明的投射光學系統(tǒng)。具體地說，除了反射型液晶投影機之外，也可以應用于使用了數字微鏡器件的投影機等各種投影機。

另外，上述內容之外，例如，在利用具備濾色器的液晶光閥對所入射的照明光進行調制，通過投射光學系統(tǒng)來對調制后的光進行投影的單片的投影機中，也能夠應用本申請發(fā)明。

另外，上述內容中，記載了對照明光進行分色的構成，但在構成為不進行分色而是具備各個光源的投影機中，也能夠應用本申請發(fā)明。

另外，除此之外，也可以是，例如主控制部88具備拍攝相機和用于取入基于由該拍攝相機進行的測距的屏幕等被照射面的面形狀的信息的形狀取入部，基于所取入的關于被照射面的面形狀的信息，來調整像面彎曲控制部f1的移動量。