JP6471538B2 - プロジェクター及びプロジェクターシステム - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置の画像を拡大投影するプロジェクター及びプロジェクターシステムに関する。

プロジェクターとして、平面以外の曲面に対して画像投射を行うための技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

しかしながら、スクリーン等の被照射面の形状が平面以外の曲面である場合に、その曲面の形状に合うように投影することは必ずしも容易ではなく、例えばプロジェクターの投写光学系から射出された後の光を屈折反射等により折り曲げても、良好にフォーカスされた状態で画像表示装置の画像を映し出せるとは限らない。

特開２０１１−２４２５８０号公報 特開２０００−６７７８８号公報

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、スクリーン等の被照射面が平面以外の曲面である場合においても、フォーカスが合った良好な状態で画像投射を行うことができるプロジェクター及びプロジェクターシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクターは、光を射出する照明光学系と、照明光学系から射出した光を変調する光変調装置と、光変調装置で変調された光を投影する投写光学系と、光変調装置と投写光学系との間であって光変調装置に近接して配置され、被照射面の形状に応じて光変調装置から射出された光の屈折状態を調整する屈折調整レンズとを備える。

上記画像表示装置では、光変調装置と投写光学系との間に配置される屈折調整レンズが被照射面の形状に応じて光変調装置から射出された光の屈折具合を調整する。すなわち、例えば被照射面が曲面形状であれば、これに対応する曲面形状の屈折調整レンズを適用することで、光変調装置から射出された光であって投写光学系から射出される前の光の屈折状態を調整する。これにより、投写光学系から射出された光が、当該曲面形状の各点においてフォーカスが合った良好な状態となるようにできる。特に、屈折調整レンズが光変調装置と投写光学系との間において、光変調装置に近接して配置されている、すなわち光変調装置の像点に近い位置において屈折調整レンズによる調整がなされるので、画像を形成する画素単位での調整が可能となり、より良好な状態でのフォーカシングが可能となる。

本発明の具体的な側面によれば、屈折調整レンズは、挿抜可能に配置されている。この場合、被照射面の形状に応じて屈折調整レンズを挿抜することで、より良好な状態で画像投射が行える。

本発明の別の側面によれば、屈折調整レンズが抜かれた状態において、平面形状の被照射面への投射に対して最適化されている。この場合、例えば屈折調整レンズが抜かれた状態では、平面スクリーン（被照射面）への画像投射を可能とし、屈折調整レンズが挿入された状態では、平面以外の曲面形状の被照射面への画像投射を可能とする態様にできる。

本発明のさらに別の側面によれば、屈折調整レンズは、形状可変なゲル状のレンズである。この場合、ゲル状のレンズを変形させることで、被照射面の形状に応じて光変調装置から射出された光の屈折状態を調整できる。

本発明のさらに別の側面によれば、屈折調整レンズは、光変調装置の光射出側に付随して設けられる防塵ガラスである。この場合、光変調装置に近接して防塵を行う防塵ガラスにおいて屈折調整レンズの機能を持たせることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、照明光学系により射出された複数の色光が入射され、当該複数の色光をそれぞれ変調する光変調装置と、複数の色光に対応して設置される屈折調整レンズと、光変調装置及び屈折調整レンズを経た各色の変調光を合成し、投写光学系に向けて射出する合成光学系とを備える。この場合、各色光によるカラー画像が形成され、この際、色光ごとに確実に光の屈折状態の調整が行える。

本発明のさらに別の側面によれば、照明光学系は、光源と、光源から射出された光を複数の色光に分離して導光する色分離導光光学系とを備える。この場合、色分離導光光学系により光源から複数の色光が分離されることで、カラー画像の形成が可能となる。

本発明のさらに別の側面によれば、光変調装置は、光透過型の液晶パネルである。この場合、屈折調整レンズを光変調装置である液晶パネルの直近後段に配置できる。

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクターシステムは、上記いずれかに記載のプロジェクターと、プロジェクターの投写光学系から射出された光を投影するスクリーンとを備えるプロジェクターシステムであって、屈折調整レンズは、スクリーンの被照射面形状に対応した形状に設定される。この場合、被照射面であるスクリーンに対して、当該スクリーンの面形状に応じてフォーカスのあった状態でプロジェクターから光を投影できる。

第１実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。 プロジェクターシステムにおけるスクリーンへの投射を概念的に示す図である。 （Ａ）は、投写光学系をモデル化した場合の平面に投射した様子の一例を示す比較例の図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、（Ｃ）は、（Ａ）の場合において映像光を評価する位置を示した図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）の評価箇所での集光の様子を示す図であり、（Ｅ）は、（Ｃ）の評価箇所での収差の様子を示す図である。 （Ａ）は、投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子の一例を示す比較例の図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、（Ｃ）は、（Ａ）の場合において評価する位置を示した図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）の評価箇所での集光の様子を示す図であり、（Ｅ）は、（Ｃ）の評価箇所での収差の様子を示す図である。 （Ａ）は、本実施形態の一例において投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、（Ｃ）は、（Ａ）の場合において映像光を評価する位置を示した図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）の評価箇所での集光の様子を示す図であり、（Ｅ）は、（Ｃ）の評価箇所での収差の様子を示す図である。 （Ａ）は、本実施形態の他の一例において投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、（Ｃ）は、（Ａ）の場合において映像光を評価する位置を示した図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）の評価箇所での集光の様子を示す図であり、（Ｅ）は、（Ｃ）の評価箇所での収差の様子を示す図である。 （Ａ）は、屈折調整レンズが挿入された状態の図を示し、（Ｂ）は、屈折調整レンズが抜かれた状態の図を示す。 （Ａ）は、第２実施形態のプロジェクターの一例において投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、（Ｃ）は、（Ａ）の場合において映像光を評価する位置を示した図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）の評価箇所での集光の様子を示す図であり、（Ｅ）は、（Ｃ）の評価箇所での収差の様子を示す図である。 （Ａ）は、第３実施形態のプロジェクターの概略構成を概念的に示す図であり、（Ｂ）は、第２実施形態のプロジェクターの一例において投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子を示す図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）の一部を拡大して光線の様子を示した図である。 その他のタイプのプロジェクターについて一例を示す図である。 一変形例のプロジェクターについて示す図である。

〔第１実施形態〕
以下に図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を組み込んだプロジェクターについて詳細に説明する。

図１及び図２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を組み込んだプロジェクターシステム５００は、プロジェクター２として画像光を投射する光学系部分５０と、光学系部分５０の動作を制御する回路装置８０とを備えるほか、プロジェクター２からの映像光ＧＬが照射される被照射面であるスクリーンＳＣを備える（図２参照）。

以下、図１を参照して、プロジェクター２の構成等について詳しく説明する。まず、光学系部分５０は、照明光を射出する光源１０を含み、各色光を射出する照明光学系２０と、照明光を各色の色光に分離するとともに導光する色分離導光光学系３０と、照明光学系部分５０から射出された各色光を空間的に変調する光変調装置１８と、光変調装置１８からの光について屈折度合いを調整する屈折調整光学系７０と、光変調装置１８及び屈折調整光学系７０を経た色光（変調光）を合成する合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１９と、合成された合成光を投影する投写光学系４０とを備える。ここで照明光学系２０は、光源１０が射出した照明光を色光に分離するとともに導光する色分離導光光学系３０をさらに含む。これらのうち、特に、本実施形態では、光変調装置１８を構成する液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの光路後段に、表示領域ごとに光の屈折度合いを調整するための屈折調整光学系７０として、３つの屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂを備えている。特に、３つの屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、光変調装置である液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂと投写光学系４０との間において、液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂにより近接して配置されている。なお、プロジェクター２のうち、投写光学系４０を除いた部分は、投影映像表示させるべき画像光を形成する画像表示装置１８０と見ることができる。

光学系部分５０において、照明光学系２０は、光源１０のほか、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と、偏光変換素子１３と、重畳レンズ１４と、色分離導光光学系３０とを有する。

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ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂのパネル部分に形成する。このような構成により、光源１０からの光が液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域の全体を略均一な明るさで照明する。

偏光変換素子１３は、第２インテグレーターレンズ１２からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ１４は、第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子の像を、第２インテグレーターレンズ１２を介して液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域上で重畳させる。

色分離導光光学系３０は、ダイクロイックミラー１５，２１と、反射ミラー１６，２３，２５と、リレーレンズ２２、２４と、フィールドレンズ１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂとを有する。

第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射したＲ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１５で反射されたＲ光は、反射ミラー１６及びフィールドレンズ１７Ｒを経て、光変調装置である液晶ライトバルブ１８Ｒへ入射する。液晶ライトバルブ１８Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｒ色の画像を形成する。

第２ダイクロイックミラー２１は、第１ダイクロイックミラー１５からのＧ光を反射させ、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー２１で反射されたＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、光変調装置である液晶ライトバルブ１８Ｇへ入射する。液晶ライトバルブ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、光変調装置である液晶ライトバルブ１８Ｂへ入射する。液晶ライトバルブ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。

光変調装置１８である液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、３色（赤、緑、青）の色光にそれぞれ対応する３つの入射した照明光である各色光の強度の空間分布を変調する非発光型の液晶パネルを含む。言い換えると、各液晶ライトバルブ１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂは、光透過型の液晶画素マトリクス（液晶パネル）をそれぞれ備える。具体的には、液晶ライトバルブ１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂは、液晶画素マトリクスと、画素マトリクスの光入射側に設けられた入射側偏光板と、画素マトリクスの光射出側に設けられた射出側偏光板とをそれぞれ備える。以下、各液晶ライトバルブ１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂの制御動作について簡単に説明する。まず、プロジェクター制御部である回路装置８０が、入力された画像信号から画像ライトバルブ制御信号に変換する。次に、変換された画像ライトバルブ制御信号により図示しないパネルドライバーが制御される。制御されたパネルドライバーにより駆動された３枚の液晶ライトバルブ１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂは、３色の色光をそれぞれ変調して、入力された画像情報（画像信号）に応じた画像を形成する。ここで、例えば各液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの解像度はフルＨＤである。

屈折調整光学系７０としての屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、光変調装置１８を構成する液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂにそれぞれ対応して各液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの光路下流側に近接して設置されている。屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、光透過性のガラス又は樹脂材料で形成される光学素子である。屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、通過する光を屈折させることで光路を調整する（変える）ことができる。特に、屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、各液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの直近後段に設けられていることで、対応する各液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂにおいてほぼ結像した状態で射出された光に対して、光の通過領域に応じて屈折状態を変化させることができる。

クロスダイクロイックプリズム１９は、光合成用のプリズムであり、各液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調され、さらに、屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂを経た光を合成して画像光とし、投写光学系４０へ進行させる。

投写光学系４０は、クロスダイクロイックプリズム１９で合成された画像光（映像光）を被照射面であるスクリーンＳＣ（図２参照）上に拡大投射する投射レンズ（投写レンズ）である。

回路装置８０は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部８１と、画像処理部８１の出力に基づいて光学系部分５０に設けた液晶ライトバルブ１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを駆動する表示駆動部８２と、これらの回路部分８１，８２等の動作を統括的に制御する主制御部８８とを備える。

画像処理部８１は、入力された外部画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。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。

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ライトバルブ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ライトバルブ１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂに形成させることができる。

以下、図３〜６等を参照して、本実施形態の屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂについて具体的に説明する。ここで、３つの屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂについて、その構成や機能等については、３つとも同様であるので、１つの屈折調整レンズ７０Ｇについてのみ説明し、他の屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｂについては、説明を省略する。図３〜６の各図は、プロジェクターによる画像投射について説明するための図であり、図３，４は、本願の説明の前段として比較例の様子を示す図であり、図５は、本実施形態に係るプロジェクターによる画像投射について概念的に示す一例を説明するための図であり、図６は、本実施形態に係るプロジェクターによる画像投射の一変形例を説明するための図である。図３等では、投写光学系４０は、理想レンズによりモデル化して考えるものとする。すなわち、結像関係にある位置では、収差が発生しないと理想化したものである。

図３、図４にそれぞれ示す比較例は、本願発明のような屈折調整レンズを用いない場合の例について示すものである。まず、図３の場合について説明する。図３の例では、図３（Ａ）に示すように、平面（平面スクリーンＳＣ）に投射した場合について考察したものであり、ここでは、図３（Ｂ）の拡大図に示すように、液晶ライトバルブ１８Ｇの後段に屈折調整レンズのような屈折作用を示す光学素子を設けず平板状ガラス（例えば平板状の防塵ガラス）だけが存在するものとする。また、以下では、図３（Ｃ）に示すように、液晶ライトバルブ１８Ｇの結像位置上の各箇所（ポイントＡ〜Ｅ）を評価対象となる評価ポイントとし、映像光ＧＬを逆行させる光路に関する各ポイントＡ〜Ｅでの集光度合いや収差を他図に示す例と比較するものとする。なお、評価対象となる各ポイントＡ〜Ｅは、図示の通り、光軸中心の位置をポイントＡとし、光軸から垂直方向に９ｍｍ離れた箇所をポイントＢとし、光軸から水平方向に８ｍｍ離れた箇所をポイントＤとし、光軸から垂直方向に９ｍｍかつ水平方向に８ｍｍ離れた箇所をポイントＥとし、上記４つのポイントの中間点をポイントＣとしている。図３（Ｄ）は、上記各ポイントＡ〜Ｅでの光の集光の様子を示し、図３（Ｅ）は、上記各ポイントＡ〜Ｅでの収差の様子を示している。図３（Ｄ）は、縦軸に各ポイントＡ〜Ｅを示し、横軸にフォーカス位置からのズレ（デフォーカス量）を示している。図３（Ｅ）は各ポイントＡ〜Ｅでの横収差図であり、各グラフの縦軸は光線収差量、横軸は投写レンズ瞳を通過する光線の光軸からの高さを示している。図３の場合、図３（Ｄ）及び３（Ｅ）から、全てのポイントＡ〜Ｅにおいて収差がほぼ発生していないことが分かる。これに対して、図４の場合のように、図３と同様の構造で平面以外の曲面に投射した場合、ポイントＤ、Ｅでフォーカスが合わなくなる。具体的には、図４では、図４（Ａ）に示すように、湾曲した（ここではＲ＝７００ｍｍとしている）シリンダ形状のスクリーンＳＣに対して画像投射を行っている。なお、プロジェクターの構成は、図４（Ｂ）に示すように、図３の場合と同様、液晶ライトバルブ１８Ｇの後段に屈折作用を示す光学素子を設けず平板状ガラスを設けた構成としている。この場合、図４（Ｃ）に示す各ポイントＡ〜Ｅ（図３（Ｃ）と同様）について、図４（Ｄ）及び４（Ｅ）に示される評価（図３（Ｄ）及び３（Ｅ）と同様）を見ると、特に光軸から（水平方向であるＸ方向について）離れるポイントＤ，Ｅにおいてフォーカスが合っていないことが分かる。このような結像（解像）の劣化は、光軸やその近辺の領域での投射距離と光軸から離れた周辺側の領域での投射距離とが異なっていることに起因する。以上から、本願発明のような屈折調整レンズを用いない構成では、平面に投射する場合に比べて湾曲した面のように平面以外の曲面において、フォーカスが合わず周辺側で大きな収差が発生することになることが分かる。

以上図３，４に示した比較例に対して、本実施形態では、光変調装置である液晶ライトバルブ１８Ｇの直近後段に屈折調整レンズ７０Ｇを設けることで、平面以外の曲面への投射であっても、光軸近辺に限らず全ての位置でフォーカスが合った状態となるようにすることを可能としている。図５は、本実施形態の一例として、投写光学系４０をモデル化した場合に、湾曲した面へ投射する様子を示している。具体的には、図５（Ａ）に示すように、湾曲した（ここではＲ＝７００ｍｍとしている）シリンダ形状のスクリーンＳＣに対して画像投射を行っている。ここで、プロジェクター２の構成は、図５（Ｂ）の拡大図に示すように、液晶ライトバルブ１８Ｇの直近後段に屈折作用を示す光学素子として、図示のように、Ｒ＝２００ｍｍの凸面７０ａを有する屈折調整レンズ７０Ｇが設けられている。これにより、図５（Ｃ）に示す各ポイントＡ〜Ｅ（図３（Ｃ）と同様）について、図５（Ｄ）及び５（Ｅ）に示される評価（図３（Ｄ）及び３（Ｅ）と同様）を見ると、全てのポイントＡ〜Ｅにおいて収差がほぼ発生していないことが分かる。すなわち、図４の場合と比較して、同じくシリンダ形状のスクリーンＳＣに対して画像投射を行う場合において、良好なフォーカス状態で投影がなされていることになる。

図６は、本実施形態の一変形例として、図５の場合とは異なる形状の曲面への投射の場合を示すものである。ここでは、図６（Ａ）に示すように、図５（Ａ）の場合よりもやや緩やかに湾曲した（ここではＲ＝１０００ｍｍとしている）シリンダ形状のスクリーンＳＣに対して画像投射を行っている。この場合、図６（Ｂ）の拡大図に示すように、液晶ライトバルブ１８Ｇの直近後段に屈折作用を示す光学素子として、図示のように、Ｒ＝３１５ｍｍの凸面７０ａを有する屈折調整レンズ７０Ｇが設けられている。これにより、図６（Ｃ）に示す各ポイントＡ〜Ｅ（図３（Ｃ）と同様）について、図６（Ｄ）及び６（Ｅ）に示される評価（図３（Ｄ）及び３（Ｅ）と同様）を見ると、全てのポイントＡ〜Ｅにおいて収差がほぼ発生していないことが分かる。すなわち、スクリーンＳＣの形状に応じて曲率の異なる屈折調整レンズ７０Ｇを挿入することで、種々の形状のスクリーンに対して良好な画像形成を行うことができる。

また、図７（Ａ）及び７（Ｂ）に示すように、プロジェクター２の屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂについては、プロジェクター２の内部に挿入された状態と抜かれた状態とに切り換え可能であるものとしてもよい。すなわち、屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂが、プロジェクター２において挿抜可能に配置されているものとしてもよい。この場合、例えば、図７（Ａ）に示す屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂが挿入された状態においては、平面以外の曲面形状の被照射面への投射に対して最適化されているようにする一方で、図７（Ｂ）に示す屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂが抜かれた状態においては、平面形状の被照射面への投射に対して最適化されているものとすることができる。屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂが抜かれた状態においては、平面形状の被照射面への投射に対して、例えば上記図３に示した場合と同様に、全ての位置で収差がほぼ発生していない良好なフォーカス状態に最適化できる。なお、屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂの挿抜については、プロジェクター２の組付け時にプロジェクター２の用途に応じて行う固定的なものとしてもよく、また、進退可能となるような機構を設けることで、プロジェクター２の使用の都度、屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂの挿抜の状態を変更可能とするものとしてもよい。さらに、屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂを複数種類用意して交換可能である態様とし、被照射対象であるスクリーンの面形状に応じて使用する屈折調整レンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂのパワーを適宜変更するものとしてもよい。すなわち、場面に応じて図５に示した屈折調整レンズから図６に示した屈折調整レンズに複数種類から一のレンズを選択することができるようにしてもよい。言い換えると、例えば図２に示すプロジェクターシステム５００においてスクリーンＳＣの面形状に対応した形状に屈折調整レンズを設定するものとしてもよい。

以上のように、本実施形態のプロジェクター及びプロジェクターシステムでは、光変調装置の直近後段に屈折調整レンズを設けることによって、光変調装置を構成する画素単位で光変調装置から射出された光の屈折状態を変化させる（調整する）ことができる。従って、種々の曲面形状のスクリーン（被照射面）の形状に対応するように屈折調整レンズを設定することで、全ての画像表示位置でフォーカスを合わせることが可能となる。

〔第２実施形態〕
以下、図８を参照して、本発明の第２実施形態に係るプロジェクター及びプロジェクターシステムについて詳細に説明する。なお、本実施形態では、屈折調整レンズの構造以外の構造については、第１実施形態に示したプロジェクターと同様であるので、図８（Ａ）等において簡略化したもののみ示し、詳しい構造の説明および図示を省略する。

図８（Ａ）及び８（Ｂ）に示すように、本実施形態のプロジェクター２０２及びプロジェクターシステム５０２について、プロジェクターシステム５０２は、プロジェクター２０２とスクリーンＳＣとを有する。このうち、スクリーンＳＣは、湾曲した（ここではＲ＝７００ｍｍとしている）シリンダ形状の被照射面を有している。さらに、図８（Ｂ）に示すように、プロジェクター２０２において、屈折調整レンズ２７０Ｇは、液晶ライトバルブ２１８Ｇに付随する防塵ガラスＰＧとして設けられている。この点において、本実施形態は、他の実施形態と異なっている。屈折調整レンズ２７０Ｇ（防塵ガラスＰＧ）は、例えばＲ＝６０ｍｍの凸面２７０ａを有し、また、液晶ライトバルブ２１８Ｇの本体部分と接合するガラス面と屈折率差（Δｎ＝０．２５６）のあるガラス材料を使用している。これにより、液晶ライトバルブ２１８Ｇの光射出側に付随して設けた防塵ガラスＰＧが液晶ライトバルブ２１８Ｇから射出された光であって投写光学系４０から射出される前の光の屈折状態を調整する光学素子として機能している。この場合も、図８（Ｃ）に示す各ポイントＡ〜Ｅ（図３（Ｃ）と同様）について、図８（Ｄ）及び８（Ｅ）に示される評価（図３（Ｄ）及び３（Ｅ）と同様）を見ると、全てのポイントＡ〜Ｅにおいて収差がほぼ発生していないことが分かる。

本実施形態のプロジェクター及びプロジェクターシステムにおいても、光変調装置の直近後段に屈折調整レンズとして機能する防塵ガラスを設けることによって、光変調装置を構成する画素単位で光変調装置から射出された光の屈折状態を変化させることができる。従って、種々の曲面形状のスクリーン（被照射面）に対して、全ての画像表示位置でフォーカスを合わせることが可能となる。

〔第３実施形態〕
以下、図９を参照して、本発明の第２実施形態に係るプロジェクター及びプロジェクターシステムについて詳細に説明する。

図９（Ａ）は、本実施形態のプロジェクター３０２及びプロジェクターシステム５０３の概略構成を概念的に示す図であり、プロジェクター３０２による画像投射（映像光ＧＬの投射）の様子を概念的に示す図である。なお、本実施形態では、屈折調整レンズの構造以外の構造については、第１実施形態に示したプロジェクターと同様であるので、図９（Ａ）において簡略化したもののみ示し、詳しい構造の説明および図示を省略する。

本実施形態では、図９（Ａ）に示すように、形状可変なゲル状のレンズを屈折調整レンズ３７０Ｒ、３７０Ｇ、３７０Ｂとして用いている点において、他の実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態のプロジェクター３０２において、屈折調整レンズ３７０Ｒ、３７０Ｇ、３７０Ｂは、変調装置である液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂと投写光学系４０との間において、液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂにより近接して配置されている。屈折調整レンズ３７０Ｒ、３７０Ｇ、３７０Ｂは、各液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの直近後段に設けられていることで、対応する各液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂにおいてほぼ結像した状態で射出された光に対して、光の通過領域に応じて屈折状態を画素単位で変化させることができる。ここで、屈折調整レンズ３７０Ｒ、３７０Ｇ、３７０Ｂを構成する形状可変なゲル状のレンズについては、種々の態様とすることが可能であり、例えばゲル状の形状可変物質で構成したレンズを、被照射面であるスクリーンの面形状に応じて変形させることが考えられる。

図９（Ｂ）は、本実施形態のプロジェクター３０２の一例として、投写光学系４０を理想レンズとしてモデル化して考えた場合において、非平面の被照射面（ここでは球面であるものとする）であるスクリーンＳＣに投射した様子を示す図である。また、図９（Ｃ）は、図９（Ｂ）の一部を拡大して光線の様子を示した図である。この場合、図９（Ｂ）に示す球面形状のスクリーンＳＣにおける曲がり具合に対応するように、図９（Ｃ）に示す形状可変なゲル状のレンズである屈折調整レンズ３７０Ｒ、３７０Ｇ、３７０Ｂを球面形状にすることで、平面でないスクリーンＳＣに対して画像投射を行う場合において、良好なフォーカス状態で投影がなされていることができる。

本実施形態のプロジェクター及びプロジェクターシステムにおいても、光変調装置の直近後段に屈折調整レンズとして機能する形状可変なゲル状のレンズを設けることによって、光変調装置を構成する画素単位で光変調装置から射出された光の屈折状態を変化させることができる。従って、種々の曲面形状のスクリーン（被照射面）に対して、全ての画像表示位置でフォーカスを合わせることが可能となる。

この発明は、上記の各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。

図１０は、上記各実施形態に示したプロジェクター以外の他のタイプのプロジェクターについて一例を示す図である。具体的には、既知のプロジェクターの構成としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いた例を示している。より具体的には、図示のプロジェクター４０２は、例えば水銀ランプ等で構成される光源１０からの光についてカラーホイールＣＷとインテグレータロッドＩＲとコンデンサＣＬとで照明光を形成するとともに、光変調装置として機能するデジタルマイクロミラーデバイス４１８に照明光を照射し、投写光学系４０によって画像投射を行っている。このプロジェクター４０２において、屈折調整レンズ４７０（例えばシリンダレンズ）をデジタルマイクロミラーデバイス４１８と投写光学系４０との間においてデジタルマイクロミラーデバイス４１８により近接して配置することで、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記の他、例えば入射した照明光を、カラーフィルタを備えた液晶ライトバルブで変調して、変調された光を投写光学系により投写する単板のプロジェクターにおいても、当該液晶ライトバルブの後段直後に屈折調整レンズを配置することで、本願発明を適用できる。

また、上記では、照明光を色分離する構成を記載しているが、色分離するのではなくそれぞれの光源を備えた構成とするプロジェクターにおいても、本願発明を適用できる。

また、この他、例えば図１１に示すように、第１実施形態の一変形例として、屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂが進退可能であるあるいは取換え可能である場合や、形状変化が可能な場合に、スクリーン等の被照射面（不図示）の面形状に応じてこれらを変更・変化させる態様とすることも可能である。具体的には、図示に示す一例のように、プロジェクター２が、スクリーン等の被照射面（不図示）の面形状の情報を取り込むための測距用の撮像カメラ９０をさらに備え、また、主制御部８８が、撮像カメラ９０での測距に基づくスクリーン等の被照射面の面形状の情報を取り込むための形状取込部８８ａを備え、回路装置８０は、主制御部８８等のほか、主制御部８８の形状取込部８８ａにおいて撮像カメラ９０を介して取り込んだ被照射面の面形状についての情報に基づいて、屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂの進退や取り替え、形状変化等を制御する屈折率分布制御部８３を有するものとすればよい。

また、各屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂとして、複数のレンズを組み合わせたものを使用するものとしてもよい。この場合、例えば、複数のレンズを可動とすることで、スクリーン等の被照射面（不図示）の面形状に応じて屈折させる度合を変化させることができる。

また、上記第１実施形態において、各色光に対応して配置される屈折調整レンズ７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、同一の形状で、対応する液晶ライトバルブ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂに対して同一の間隔で配置するものとしてもよいが、例えば色収差等を考慮して色光ごとに異なる形状や間隔で配置するものとしてもよい。

２…プロジェクター、 １０…光源、 １１，１２…インテグレーターレンズ、 １３…偏光変換素子、 １４…重畳レンズ、 １５，２１…ダイクロイックミラー、 １６，２３，２５…反射ミラー、 １７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ…フィールドレンズ、 １８…光変調装置、 １８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ…液晶ライトバルブ、 １９…クロスダイクロイックプリズム、 ２０…照明光学系、 ２２…リレーレンズ、 ２３…反射ミラー、 ３０…色分離導光光学系、 ４０…投写光学系、 ５０…光学系部分、 ７０…屈折調整光学系、 ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ…屈折調整レンズ、 ７０ａ…凸面、 ８０…回路装置、 ８１…画像処理部、 ８２…表示駆動部、 ８３…屈折率分布制御部、 ８８…主制御部、 ８８ａ…形状取込部、 ９０…撮像カメラ、 １８０…画像表示装置、 ２０２…プロジェクター、 ２１８Ｇ…液晶ライトバルブ、 ２７０Ｇ…屈折調整レンズ、 ２７０ａ…凸面、 ３０２…プロジェクター、 ３７０Ｒ…屈折調整レンズ、 ４０２…プロジェクター、 ４１８…デジタルマイクロミラーデバイス、 ４７０…屈折調整レンズ、 ５００…プロジェクターシステム、 ５０２…プロジェクターシステム、 ５０３…プロジェクターシステム、 Ａ-Ｅ…ポイント、 ＣＬ…コンデンサ、 ＣＷ…カラーホイール、 ＧＬ…映像光、 ＩＲ…インテグレータロッド、 ＰＧ…防塵ガラス、 ＳＣ…スクリーン

Claims (9)

1. 光を射出する照明光学系と、
   前記照明光学系から射出した光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置で変調された光を投影する投写光学系と、
   前記光変調装置と前記投写光学系との間であって前記光変調装置に近接して配置され、被照射面の形状に応じて前記光変調装置から射出された光の屈折状態を調整する屈折調整レンズと
   を備えるプロジェクター。
2. 前記屈折調整レンズは、挿抜可能に配置されている、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記屈折調整レンズが抜かれた状態において、平面形状の被照射面への投射に対して最適化されている、請求項２に記載のプロジェクター。
4. 前記屈折調整レンズは、形状可変なゲル状のレンズである、請求項１から３までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記屈折調整レンズは、前記光変調装置の光射出側に付随して設けられる防塵ガラスである、請求項１に記載のプロジェクター。
6. 前記照明光学系により射出された複数の色光が入射され、前記複数の色光をそれぞれ変調する光変調装置と、
   前記複数の色光に対応して設置される前記屈折調整レンズと、
   前記光変調装置及び前記屈折調整レンズを経た各色の変調光を合成し、前記投写光学系に向けて射出する合成光学系と
   を備える、請求項１から５までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
7. 前記照明光学系は、光源と、前記光源から射出された光を複数の色光に分離して導光する色分離導光光学系とを備えることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクター。
8. 前記光変調装置は、光透過型の液晶パネルである、請求項１から７までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載のプロジェクターと、
   前記プロジェクターの前記投写光学系から射出された光を投影するスクリーンと
   を備えるプロジェクターシステムであって、
   前記屈折調整レンズは、前記スクリーンの被照射面形状に対応した形状に設定される、プロジェクターシステム。

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