投影光学系统及具备该投影光学系统的投影机.pdf

提供平衡性好地提高光的利用效率的投影光学系统及组装其的投影机。光调制元件侧透镜组20b在液晶面板18G(18R、18B)的纵方向和横方向有不同的放大率，所以作为投影光学系统20的全体系统，在纵横方向有不同的焦点距离，纵横方向的放大倍率也变为不同，液晶面板18G(18R、18B)的图像的横纵比和在屏幕SC上投影的图像的横纵比可不同。也就是说，通过本投影光学系统20，可以变换宽度和高度的比即横纵比。这时，光圈70和光调制元件侧透镜组20b的屏幕SC侧的最端面20f的距离p和距离p’满足预定的条件式，所以在第1工作状态和第2工作状态的双方可确保一定以上的远心性。

权利要求书一种投影光学系统，其特征在于，在被投影面上放大投影图像时，使上述光调制元件的图像的横纵比与在上述被投影面上投影的图像的横纵比成为不同，上述投影光学系统包括：
光圈，限制光束的通过；
光调制元件侧透镜组，配置在从上述光调制元件到上述光圈之间，包含在上述光调制元件的纵方向和横方向有不同的放大率并且在光路上可以进退的调整光学要素；
上述光圈，与上述光调制元件侧透镜组的上述调整光学要素的进退工作联动，在光轴方向的不同的位置限制光束的通过。
如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于，
将上述光圈和上述光调制元件侧透镜组的上述被投影面侧的最端面的距离设为p，将在上述光调制元件侧透镜组的横断面中，上述被投影面侧的焦点和上述被投影面侧的最端面的距离设为FFPx，
将在上述光调制元件侧透镜组的纵断面中，上述被投影面侧的焦点和上述被投影面侧的最端面的距离设为FFPy，
在FFPx<FFPy时，上述光圈，在上述光调制元件侧透镜组的上述调整光学要素在光路上的状态，处于成为FFPx<p<FFPy的位置，
在FFPy<FFPx时，上述光圈，在上述光调制元件侧透镜组的上述调整光学要素在光路上的状态，处于成为FFPy<p<FFPx的位置。
如权利要求2所述的投影光学系统，其特征在于，
上述光圈和上述光调制元件侧透镜组的上述被投影面侧的最端面的距离p大致等于在上述调整光学要素组从光路上避开的状态的上述光调制元件侧透镜组的上述投影面侧的焦点和上述被投影面侧的最端面的距离FFPL。
如权利要求2及3的任意一项所述的投影光学系统，其特征在于，
在FFPx<FFPy时，在上述光调制元件侧透镜组的上述调整光学要素在光路上的状态，为FFPx<p≤(FFPy+FFPx)/2；
在FFPy<FFPx时，在上述光调制元件侧透镜组的上述调整光学要素在光路上的状态，为FFPy<p≤(FFPy+FFPx)/2。
如权利要求1至4的任意一项所述的投影光学系统，其特征在于，
从上述被投影面侧按顺序，包括：放大用的第1组、作为在上述光调制元件的纵方向和横方向有不同的放大率并且在光路上可以进退的上述调整光学要素的第2组、有正放大率的第3组。
如权利要求1至4的任意一项所述的投影光学系统，其特征在于，
从上述被投影面侧按顺序，包括：放大用的第1组、作为在上述光调制元件的纵方向和横方向有不同的放大率并且在光路上可以进退的上述调整光学要素的第2组。
如权利要求5及6的任意一项所述的投影光学系统，其特征在于，
还包括：使上述第2组进退的进退驱动机构、与上述进退驱动机构联动使上述光圈工作的光圈驱动机构。
如权利要求7所述的投影光学系统，其特征在于，
上述光圈驱动机构随着上述第2组的进退沿着光轴方向使上述光圈滑行移动。
如权利要求7所述的投影光学系统，其特征在于，
上述光圈在关于光轴方向不同的位置配置多个，上述光圈驱动机构随着上述第2组的进退使上述光圈的口径变化。
如权利要求5至9的任意一项所述的投影光学系统，其特征在于，
上述第2组，在上述光调制元件的纵方向的断面，从上述被投影面侧按顺序，包括：有正放大率的第1光学要素组、有负放大率的第2光学要素组。
如权利要求5至9的任意一项所述的投影光学系统，其特征在于，
上述第2组，在上述光调制元件的横方向的断面，从上述被投影面侧按顺序，包括：有负放大率的第1光学要素组、有正放大率的第2光学要素组。
一种投影机，其特征在于，包括：
权利要求1至11的任意一项所述的投影光学系统；
上述光调制元件。

说明书投影光学系统及具备该投影光学系统的投影机
技术领域
本发明涉及能切换投影像的横纵比(aspect ratio)的投影光学系统及具备该投影光学系统的投影机。
背景技术
作为投影机的投影光学系统中使用的横纵比变换用的转换器，存在可进退地配置于本来的投影光学系统的前面位置即像侧正面的前配置型的转换器。
然而，这种转换器被设置为从投影机主体独立的外置的光学部，使投影机大型化，同时，将包含转换器的全体投影光学系统的调整变复杂，或者使图像显著劣化。
此外，如果不是投影机的投影光学系统，而作为照相机等的拍摄光学系统中使用的横纵比变换用的转换器，存在可装卸地配置于成像光学系统的像侧的后配置型的中继(relay)系统(参照专利文献1、2)。这个中继系统包括第1组、第2组和第3组，其中的中央的第2组是变形转换器(anamorphic converter)，成为在第1组和第3组之间可插拔。
然而，专利文献1等中公开的中继系统或变形转换器用于拍摄光学系统，在投影光学系统中原样使用时，产生各种制约。
例如，在如上述的后配置型的中继系统的场合，未考虑远心(telecentric)性。这样的中继系统中，原理上，在横断面的远心性和在纵断面的远心性无法并存。为此，在X断面或Y断面的任意一方严格确保远心性时，大大地破坏在另一方的远心性，所以光的利用效率下降，或根据方向而偏差。
另外，在专利文献1等记载的拍摄光学系统中，可进行透镜更换成为基本的前提，在不使用后配置型的中继系统的场合，成像光学系统直接固定在拍摄部，并单独被使用。为此，在要维持成像光学系统的性能时，后配置型的中继系统有利。另一方面，在投影光学系统中，一般不进行透镜更换，所以不需要作为可安装各种更换透镜的通用中继系统或通用转换器的功能。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开2005‑221597号公报
【专利文献2】特开2005‑300928号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供平衡性好地提高光的利用效率的投影光学系统及组装其的投影机。
为了达成上述目的，本发明涉及的投影光学系统，在被投影面上放大投影图像时，使光调制元件的图像的横纵比与在被投影面上投影的图像的横纵比成为不同，上述投影光学系统包括：光圈，限制光束的通过；光调制元件侧透镜组，配置在从光调制元件到光圈之间，包含在光调制元件的纵方向和横方向有不同的放大率并且在光路上可以进退的调整光学要素；光圈，与光调制元件侧透镜组的调整光学要素的进退工作联动，在光轴方向的不同的位置限制光束的通过。
根据上述投影光学系统，光调制元件侧透镜组中的调整光学要素在光路上可以进退，在调整光学要素在光路上、变换横纵比而投影的第1工作状态，在纵横方向有不同的焦点距离，纵横方向的放大倍率也变为不同，光调制元件的图像的横纵比和在被投影面上投影的图像的横纵比可不同。也就是说，通过本投影光学系统，可以变换宽度和高度的比即横纵比。此外，在使调整光学要素从光路上避开不变换横纵比而投影的第2工作状态，能够将光调制元件的图像的横纵比和在被投影面上投影的图像的横纵比设定为相等。也就是说，通过本投影光学系统，也可不变换宽度和高度的比而保持原样。通过如上的投影状态的切换时，光圈，与调整光学要素的进退工作联动，变更位置，在第1工作状态及第2工作状态的任一个，都可保持比较高的远心性。
根据本发明的具体方面，上述投影光学系统中，将光圈和光调制元件侧透镜组的被投影面侧的最端面的距离设为p，将在光调制元件侧透镜组的横断面中，被投影面侧的焦点和被投影面侧的最端面的距离设为FFPx，将在光调制元件侧透镜组的纵断面中，被投影面侧的焦点和被投影面侧的最端面的距离设为FFPy，在FFPx<FFPy时，光圈，在光调制元件侧透镜组的调整光学要素在光路上的状态，处于成为
FFPx<p<FFPy    (1)的位置，
在FFPy<FFPx时，光圈，在光调制元件侧透镜组的调整光学要素在光路上的状态，处于成为
FFPy<p<FFPx    (1)’
的位置。在这个场合，在调整光学要素在光路上、变换横纵比而投影的第1工作状态，光圈和光调制元件侧透镜组的被投影面侧的最端面的距离p满足上述条件表达式(1)，(1)’，所以在纵方向和横方向的双方可确保一定以上的远心性。例如，在FFPx<p<FFPy的场合，纵方向的主光线朝向被投影面向内倾斜，横方向的主光线朝向被投影面向外倾斜，但是作为全体保持远心性。相反，在FFPy<p<FFPx的场合，纵方向的主光线朝向被投影面向外倾斜，横方向的主光线朝向被投影面向内倾斜，但是作为全体保持远心性。
根据本发明另外的方面，光圈和光调制元件侧透镜组的被投影面侧的最端面的距离p大致等于调整光学要素组从光路上避开的状态的光调制元件侧透镜组的投影面侧的焦点和被投影面侧的最端面的距离FFPL。这个场合，成为使远心性实现的适合的状态。
根据本发明又另外的方面，上述投影光学系统中，在FFPx<FFPy时，在光调制元件侧透镜组的调整光学要素在光路上的状态，为
FFPx<p≤(FFPy+FFPx)/2(2)；
在FFPy<FFPx时，在光调制元件侧透镜组的调整光学要素在光路上的状态，为
FFPy<p≤(FFPy+FFPx)/2(2)’。
这个场合，可相对提高横方向和纵方向的中间方向的远心性，可降低远心性的方向性的偏倚，可依据观察方向等投影难以生成不均的明亮的图像。
根据本发明又另外的方面，从被投影面侧按顺序，实际包括：放大用的第1组、作为在光调制元件的纵方向和横方向有不同的放大率并且在光路上可以进退的调整光学要素的第2组、有正放大率的第3组。这个场合，通过有正放大率的第3组，可抑制向第2组入射的光的入射角度，可抑制在第2组发生的像差，成像性能的提高成为可能。此外，由于通过第3组可抑制光的扩散，第2组的口径变小，所以可期待高精度的透镜加工，在性能提高的同时，也可以降低成本。此外，在靠近光调制元件的位置第2组在光路上可以进退，在光路上插入第2组的场合，各像高的光线都沿着比较靠近像高的路径通过第2组，所以光线的控制变得容易。因此，可抑制由于第2组的向光路上的进退工作引起的像差的发生，可防止在光路上插入第2组的场合的成像性能的退化。也就是说，通过将可以进退的第2组置于靠近光调制元件的位置，可抑制像差的发生。
根据本发明又另外的方面，从被投影面侧按顺序，实际包括：放大用的第1组、作为在光调制元件的纵方向和横方向有不同的放大率并且在光路上可以进退的调整光学要素的第2组。一般地，旋转非对称的光学要素的制造很难，为了提高精度小型化是必要条件。上述投影光学系统的场合，在靠近光调制元件的位置，光线的扩散少，透镜成为小型，所以可期待高精度的透镜加工，在性能提高的同时，也可以降低成为。
根据本发明又另外的方面，投影光学系统还包括：使第2组进退的进退驱动机构、与进退驱动机构联动使光圈工作的光圈驱动机构。这个场合，在通过进退驱动机构使第2组进退的同时，通过光圈驱动机构根据第2组的进退使光圈关于光轴方向配置在不同的位置。
根据本发明又另外的方面，光圈驱动机构随着第2组的进退沿着光轴方向使光圈滑行移动。这个场合，沿着光轴方向使光圈滑行移动，所以可使光圈关于光轴方向配置在不同的位置。
根据本发明又另外的方面，光圈在关于光轴方向不同的位置配置多个，光圈驱动机构随着第2组的进退使上述光圈的口径变化。这个场合，使多个光圈的口径变化，即改变配置在不同位置的光圈的开闭状态，由此可实现与使光圈关于光轴方向配置在不同的位置相同的效果。
根据本发明又另外的方面，第2组，在光调制元件的纵方向的断面，从被投影面侧按顺序，包括：有正放大率的第1光学要素组、有负放大率的第2光学要素组。这个场合，可在纵方向压缩或缩短在被投影面上投影的图像。在固定被投影面的横尺寸的场合，可不改变投影距离而变更横纵比。
根据本发明又另外的方面，第2组，在光调制元件的横方向的断面，从被投影面侧按顺序，包括：有负放大率的第1光学要素组、有正放大率的第2光学要素组。这个场合，可在横方向伸展或放大在被投影面上投影的图像。在固定被投影面的纵尺寸的场合，可不改变投影距离而变更横纵比。
本发明涉及的投影机具备上述的投影光学系统和光调制元件。根据本投影机，可在被投影面上投影与光调制元件的图像的横纵比不同的横纵比的图像。这时，根据特别的投影光学系统，可依据观察方向等投影难以生成不均的明亮的图像。
附图说明
图1是说明第1实施方式涉及的投影机的使用状态的立体图。
图2是表示图1的投影机的概略构成的图。
图3是说明图1的投影机中投影光学系统的结构的图。
图4(A)表示在第1工作状态的投影光学系统的横断面的构成，(B)表示在第1工作状态的投影光学系统的纵断面的构成。
图5(A)表示投影光学系统的第1工作状态，(B)表示投影光学系统的第2工作状态。
图6(A)及(B)是说明在第1工作状态的焦点的位置及光圈的位置的纵断面及横断面的图，(C)是说明在第2工作状态的焦点的位置及光圈的位置的纵断面的图。
图7(A)是说明液晶面板的显示区域上的位置的图，(B)是表示在液晶面板的斜断面的主光线角度和光圈的位置的关系的图，(C)是表示在液晶面板的纵横断面的主光线角度和光圈的位置的关系的图。
图8(A)表示图3(A)等表示的投影光学系统的变形例的横断面的构成，(B)表示投影光学系统的纵断面的构成。
图9是说明第1实施方式的实施例1的光学系统的第1工作状态的纵断面的图。
图10是说明将图9的光学系统设定为宽端场合的纵断面的图。
图11是说明第2工作状态的纵断面的图。
图12是说明将图11的光学系统设定为宽端场合的纵断面的图。
图13(A)～(C)是说明实施例1的在第1工作状态的光学系统缩放的工作的图。
图14(A)～(C)是说明实施例1的在第2工作状态的光学系统缩放的工作的图。
图15(A)表示第2实施方式涉及的投影机的投影光学系统的第1工作状态，(B)表示投影光学系统的第2工作状态。
图16(A)表示第3实施方式涉及的投影机的投影光学系统的横断面的构成，(B)表示投影光学系统的纵断面的构成。
图17(A)表示第4实施方式涉及的投影机的投影光学系统的横断面的构成，(B)表示投影光学系统的纵断面的构成。
符号的说明
2…投影机，10…光源，15、21…分色镜，17B、17G、17R…场透镜，18B、18G、18G…液晶面板，19…交叉分色棱镜，20、320…投影光学系统，20a…主体部分，20b…光调制元件侧透镜组，20f…屏幕侧的最端面，30…第1组，31…第1透镜部，32…第2透镜部，40、240、40…第2组(调整光学要素)，41、42、141、142…光学要素组，60…第3组，50…光学系统部分，61…驱动机构，61a…缩放驱动机构，61b…光圈驱动机构，62…第1变形驱动机构(进退驱动机构)，63…第2变形驱动机构，64…全体系统驱动机构，70、170a、170b…光圈，80…电路装置，81…图像处理部，83…透镜驱动部，88…主控制部，A0…显示区域，A2…显示区域，AR0…横纵比，AR2…横纵比，AX…中心轴，L1‑L19…透镜，OA…光轴，PL…图像光，SC…屏幕
具体实施方式
以下参照附图，详细地说明本发明的实施方式涉及的投影机及投影光学系统。
第1实施方式
如图1所示，本发明的第1实施方式涉及的投影机2，根据图像信号形成图像光PL，将该图像光PL朝向屏幕SC等的被投影面投影。投影机2的投影光学系统20，在屏幕(被投影面)SC上放大投影内置于投影机2内的光调制元件即液晶面板18G(18R、18B)的图像时，相对于液晶面板18G(18R、18B)的图像的横纵比(aspect比)AR0，能够将在屏幕SC上投影的图像的横纵比(aspect比)AR2设定得不同。也就是说，液晶面板18G的显示区域A0的横纵比AR0和屏幕SC的显示区域A2的横纵比AR2能够设定得不同，但是也能够设定得相同。具体地，液晶面板18G的显示区域A0的横纵比AR0例如是1.78:1，屏幕SC的显示区域A2的横纵比AR2，例如可被设定为1.78:1，1.85:1，2.35:1，2.4:1等。
如图2所示，投影机2具备投影图像光的光学系统部分50、控制光学系统部分50的工作的电路装置80。
在光学系统部分50，光源10是例如超高压水银灯，射出含有R光、G光、和B光的光。在这里，光源10也可以是超高压水银灯以外的放电光源，也可以是LED、激光器这样的固体光源。第1积分透镜11及第2积分透镜12，具有以阵列状排列的多个透镜元件。第1积分透镜11，将来自光源10的光束分割为多条。第1积分透镜11的各透镜元件，使来自光源10的光束在第2积分透镜12的透镜元件附近会聚。第2积分透镜12的透镜元件，与重叠透镜14协作，在液晶面板18R、18G、18B形成第1积分透镜11的透镜元件的像。通过这样的构成，来自光源10的光以大致上均一的亮度照明液晶面板18R、18G、18B的显示区域(图1的显示区域A0)全部。
偏振变换元件13，使来自第2积分透镜12的光变换成预定的直线偏振光。重叠透镜14，使第1积分透镜11的各透镜元件的像，经由第2积分透镜12在液晶面板18R、18G、18B的显示区域上重叠。
第1分色镜15，使从重叠透镜14入射的R光反射，使G光及B光透过。在第1分色镜15反射的R光，经过反射镜16及场透镜17R，向作为光调制元件的液晶面板18R入射。液晶面板18R，通过根据图像信号调制R光，形成R色的图像。
第2分色镜21，使来自第1分色镜15的G光反射，使B光透过。在第2分色镜21反射的G光，经过场透镜17G，向作为光调制元件的液晶面板18G入射。液晶面板18G，通过根据图像信号调制G光，形成G色的图像。透过第2分色镜21的B光，经过中继透镜22、24，反射镜23、25，和场透镜17B，向作为光调制元件的液晶面板18B入射。液晶面板18B，通过根据图像信号调制B光，形成B色的图像。
交叉分色棱镜19是光合成用的棱镜，合成在各液晶面板18R、18G、18B调制的光，作为图像光，使其向投影光学系统20行进。
投影光学系统20，在图1的屏幕SC上放大投影通过各液晶面板18G、18R、18B调制并在交叉分色棱镜19合成的图像光PL。这时，投影光学系统20，能够将在屏幕SC上投影的图像的横纵比AR2设为与液晶面板18G、18R、18B的图像的横纵比AR0不同，或设定为与这个横纵比AR0相等。
电路装置80具备：输入视频信号等外部图像信号的图像处理部81，基于图像处理部81的输出驱动在光学系统部分50设置的液晶面板18G、18R、18B的显示驱动部82，通过使设置于投影光学系统20的驱动机构(未图示)工作而调整投影光学系统20的状态的透镜驱动部83，总体控制这些电路部分81、82、83等的工作的主控制部88。
图像处理部81，将输入的外部图像信号变换为包含各颜色的灰度等的图像信号。图像处理部81，在投影光学系统20变换图像的横纵比或aspect比(纵横比)并投影的第1工作状态的场合，预先进行与由投影光学系统20进行的横纵比的变换相反的图像的纵横比变换，而不使屏幕SC上显示的图像纵横伸缩。具体地，在由投影光学系统20以从例如1.78:1变为例如2.4:1的方式在横方向进行图像的伸展的场合，预先在横方向进行0.742=1.78/2.4倍的图像的压缩，或者，在纵方向进行1.35=2.4/1.78倍的图像的伸展。另一方面，在投影光学系统20不变换图像的横纵比或纵横比而投影的第2工作状态的场合，图像处理部81，不进行如上述的图像的横纵比变换。此外，图像处理部81，也可对外部图像信号进行失真修正、颜色修正等各种图像处理。
显示驱动部82，可基于从图像处理部81输出的图像信号使液晶面板18G、18R、18B工作，可在液晶面板18G、18R、18B形成与该图像信号对应的图像或与对该图像信号实施了图像处理后的图像信号对应的图像。
透镜驱动部83，在主控制部88的控制下工作，通过沿着光轴OA使例如构成投影光学系统20的、包含光圈的一部分光学要素适当地移动，可使由投影光学系统20形成的向图1的屏幕SC上的图像的投影倍率变化。另外，透镜驱动部83，通过在光轴OA即光路上使构成投影光学系统20的另外的一部分光学要素进退，可使在图1的屏幕SC上投影的图像的横纵比AR2变化。透镜驱动部83，通过使投影光学系统20全体在与光轴OA垂直的上下方向移动的仰投(あおり)的调整，可使在图1的屏幕SC上投影的图像的纵向位置变化。
以下，参照图3，关于实施方式的投影光学系统20进行说明。投影光学系统20具备：将透镜等多个光学要素组合而成的主体部分20a，通过使主体部分20a的一部分或全体移动而调整其成像状态的驱动机构61、62、63、64。
主体部分20a，从屏幕SC侧按顺序，包括第1组30、第2组40、第3组60、光圈70。
第1组30具有：第1透镜部31，第2透镜部32。例如，通过手动等使构成第1透镜部31的至少1个透镜沿着光轴OA微动，由此可调整主体部分20a的焦点状态。另外，第2透镜部32，如图4(A)所示由第1、第2及第3透镜组32a、32b、32c等构成，各透镜组32a、32b、32c由1个以上的透镜构成。通过内置于图3的驱动机构61的缩放驱动机构61a使这些透镜组32a、32b、32c等或构成它们的至少一个透镜沿着光轴OA移动，由此可变更由主体部分20a形成的投影倍率。
第2组40是在横方向(X方向)和纵方向(Y方向)有不同的焦点距离的调整光学要素，结果，作为还包含第1组30的投影光学系统20的全体系统，在纵方向和横方向也有不同的焦点距离。即，由主体部分20a形成的纵方向和横方向的放大倍率也成为不同，可在屏幕SC上投影与在液晶面板18G(18R、18B)显示的图像的横纵比AR0不同的横纵比AR2的图像。第2组40包含相对于光轴OA有旋转非对称的面的1个以上的调整用的光学要素，具体地，关于图4(B)表示的纵方向(Y方向)的断面，从屏幕SC侧按顺序，由有正放大率的第1光学要素组41、和有负放大率的第2光学要素组42构成。此外，第1光学要素组41和第2光学要素组42，关于图4(A)表示的横方向(X方向)的断面，没有放大率。
由此，通过将作为变形光学系统的第2组40，关于纵断面，设定为有正折射率的第1光学要素组41和有负折射率的第2光学要素组42的组合，可使第2组以无焦点(afocal)系统的方式作用，可简单地进行倍率变换即缩放。
通过作为如图3所示的进退驱动机构的第1变形驱动机构62，使第2组40作为一体在光路上进退，可按期望的定时切换在屏幕SC上投影的图像的横纵比(aspect比)。具体地，如图5(A)所示，通过设定为在光路上配置第2组40的第1工作状态，可按在纵方向压缩在液晶面板18G(18R、18B)形成的图像的横纵比(例如2.4:1)在屏幕SC上投影图像。或者，如图5(B)所示，通过设定为从光路上使第2组40避开的第2工作状态，可按在液晶面板18G(18R、18B)形成的图像的原样横纵比(例如1.78:1)在屏幕SC上投影图像。由第2组40在纵方向压缩在屏幕SC上投影的图像的构成，在使用固定横尺寸的屏幕SC时有效。也就是说，对这样的屏幕SC可以不改变由投影光学系统20形成的投影距离等，仅变更横纵比。再者，也可通过第2变形驱动机构63在光轴OA方向使构成第2组40的第1光学要素组41和第2光学要素组42移动。通过调整它们的间隔，可连续地增减在屏幕SC上投影的图像的横纵比(aspect比)或纵横比。
在如图5(B)所示使投影光学系统20的第2组40向光路外避开的第2工作状态的场合，在投影光学系统20中的第2组40的位置，什么都不配置。即，在使第2组40避开时，投影光学系统20的第1组30和第3组60协作，仅以旋转对称的光学要素构成，所以液晶面板18G(18R、18B)的显示区域A0的横纵比(aspect比)和屏幕SC的显示区域A2的横纵比(aspect比)一致。在这里，第1组30担任与一般的投影光学系统相同的放大光学系统及变倍光学系统的功能，可仅用第1组30在屏幕SC上使液晶面板18G的像成像。并且，在使第2组40避开时，透射率提高，可使图像明亮。
另外，如图3所示，在投影光学系统20，通过由全体系统驱动机构64使主体部分20a全部在与光轴OA垂直的方向移动而调整移动量，可使屏幕SC上投影的图像的从光轴OA的偏移量增减。也就是说，将主体部分20a的光轴OA保持为与液晶面板18G的中心轴AX平行的状态，并且使主体部分20a的光轴OA相对于液晶面板18G的中心轴AX移动适当的移动量SF，可在从光轴OA例如在上方向(+Y方向)离开的位置投影图像，可通过移动量SF的调整使图像的投影位置在纵方向上下移动。此外，主体部分20a的光轴OA的、以液晶面板18G的中心轴AX为基准的偏离量即移动量SF，不一定必需为可变，而也能够例如以非零的值来固定。另外，也可通过全体系统驱动机构64，使主体部分20a全部在沿着光轴OA的方向适当地移动。
第3组60包括1个以上在横方向及纵方向有放大率的旋转对称的光学要素旋转对称透镜。第3组60由于具有正放大率，所以能够抑制从光调制元件射出的光的扩散。为此，可抑制向第2组40入射的光的角度，可抑制在第2组40发生的像差。作为其结果，第3组60可抑制全体的像差，所以第3组60作为修正光学要素具有多个透镜，那些透镜中设定有正放大率的透镜，如果必需，则包含非球面的透镜。
光圈70，邻接例如构成第1组30的第2透镜部32的某一个透镜而配置为可以位置变更的状态。在如图4(A)表示的例子，在第2透镜部32的第1及第2透镜组32a、32b之间配置光圈70。光圈70，具有将通过第1组30的光束即图像光部分地遮光、由此调整图像光的状态的功能。具体地，光圈70，将通过第1组30的光束的断面在光轴OA上的对应位置设定为规定的尺寸及形状。由此，可调制从液晶面板18G(18R、18B)射出的图像光的射出状态，可调整其主光线的射出角度和/或方向。也就是说，可调整在液晶面板18G(18R、18B)的画面的各位置的主光线的射出角度等。另外，光圈70，通过内置于驱动机构61的光圈驱动机构61b，与第2组40的进退联动，沿着光轴OA进行滑行移动。也就是说，驱动机构61的光圈驱动机构61b，对应在光路上配置第2组40的第1工作状态和从光路上使第2组40避开的第2工作状态而变更光圈70的配置。此外，光圈70，通过内置于驱动机构61的缩放驱动机构61a，在第1工作状态及第2工作状态的任一个，都与第1组30的第2透镜部32的缩放工作联动，沿着光轴OA移动。也就是说，驱动机构61的缩放驱动机构61a，通过沿着光轴OA使光圈70移动，可将液晶面板18G(18R、18B)射出的图像光的射出状态对应于缩放即投影倍率设定为适当的状态。如上所述，驱动机构61，作为缩放驱动机构61a，对应于缩放工作，将光圈70关于沿着光轴OA的方向的位置连续地运动，并且，作为光圈驱动机构61b，对应于第1及第2工作状态，使光圈70关于沿着光轴OA的方向的位置以阶段性地切换的方式运动。再者，这样的驱动机构61的工作，可通过例如组合2种类型的凸轮等来实现。
作为以上的缩放驱动机构61a和光圈驱动机构61b的驱动机构61、作为进退驱动机构的第1变形驱动机构62、第2变形驱动机构63、和全体系统驱动机构64具有电动机、机械的传达机构、传感器等，根据来自图2的透镜驱动部83的驱动信号工作。这些驱动机构61、62、63、64，通过来自透镜驱动部83的驱动信号不仅仅单独工作，还复合地工作。特别地，驱动机构61，作为光圈驱动机构61b，在根据是第1工作状态还是第2工作状态变更光圈70的位置时，与作为使第2组40进退的进退驱动机构的第1变形驱动机构62联动。此外，例如，通过与作为缩放驱动机构61a的驱动机构61的工作配合地使全体系统驱动机构64工作，可抑制在缩放时图像移动的现象等。
在这里，关于图3等所示的投影光学系统20的功能更详细地说明。在这个投影光学系统20的场合，在比较靠近液晶面板18G(18R、18B)的位置第2组40可在光线上进退，各像高的光线沿着比较靠近像高的路径通过第2组40，所以光线的控制变得容易。由此，可抑制由于第2组40的向光路上的进退工作引起的像差的发生。一般地，旋转非对称的光学要素的制造很难，为了提高精度第2组40的小型化是必要条件。在这一点，第2组40越靠近液晶面板18G(18R、18B)，光线的扩散越少，越能够将构成作为调整光学要素的第2组40的第1光学要素组41和第2光学要素组42设定为小型，所以对这些光学要素组41、42可期待高精度的透镜加工，引起投影光学系统20的性能提高，并且也可以降低成本。并且，由于投影光学系统20具有最靠近液晶面板18G(18R、18B)的第3组60，通过比较简单的光学系统可以实现有效且合理的像差的修正。通过这样的第3组60的存在，还可实现显著的性能提高。具体地，由这个第3组60，可将在第2组40入射的边缘光大致平行。也就是说，可抑制在第2组40内的光束的扩散，可防止第2组40的直径变大。另外，通过将变形型的第2组40设定为基本无焦点(afocal)系统，可降低第2组40的构成透镜的位置精度的要求并确保精度。
图6(A)及6(B)是说明在光路上配置第2组40的第1工作状态的投影光学系统20的光圈70的配置的图，图6(C)是说明从光路上使第2组40避开的第2工作状态的投影光学系统20的光圈70的配置的图。在这里，投影光学系统20中，作为影响物体侧的远心性的部分，考虑从液晶面板18G(18R、18B)到光圈70之间配置的光调制元件侧透镜组20b。在图示的场合，光调制元件侧透镜组20b包括：第1组30中第2透镜部32的第2及第3透镜组32b、32c，第2组40，和第3组60。也就是说，在光圈70的物体侧，配置第1组30中的第3透镜组32c、第2组40、第3组60。
首先，在图6(A)及6(B)所示的第1工作状态，设定光圈70和光调制元件侧透镜组20b的屏幕SC侧的最端面20f的距离为p。在图6(A)所示的光调制元件侧透镜组20b的纵断面即YZ断面，设定光调制元件侧透镜组20b的屏幕SC侧的焦点FPy和光调制元件侧透镜组20b的屏幕SC侧的最端面20f的距离为FFPy。并且，在图6(B)所示的光调制元件侧透镜组20b的横断面即XZ断面，设定光调制元件侧透镜组20b的屏幕SC侧的焦点FPx和光调制元件侧透镜组20b的屏幕SC侧的最端面20f的距离为FFPx。这个场合，从最端面20f到光圈70的距离p，设定在距离FFPx和距离FFPy之间。也就是说，在FFPx<FFPy时，距离p设定在下列条件(1)的范围内。
FFPx<p<FFPy    (1)
此外，在FFPy<FFPx时，距离p设定在下列条件(1)’的范围内。
FFPy<p<FFPx    (1)’
在这里，图6(A)及6(B)例示的投影光学系统20，横断面的焦点FPx比纵断面的焦点FPy靠近最端面20f，成为FFPx<FFPy，在横方向相对地有大的放大率，使图像的横纵比增大。这个场合，距离p设定在条件(1)的范围内，成为比下限的FFPx大，比上限的FFPy小。
以上的条件(1)、(1)’还可考虑视场角的方向，规定用于良好地保持投影光学系统20的远心性的光圈70的配置范围。在条件(1)，(1)’的范围内配置光圈70的场合，可提高远心性并确保光的利用效率，所以可提高投影机2的性能。例如，在纵向压缩图像的类型的投影光学系统20的场合，一般成为FFPx<FFPy，直到光调制元件侧透镜组20b的液晶面板18G(18R、18B)侧的最端面20r的光束中与最大视场角对应的光束相对于光轴OA不平行，有倾斜度。具体地，与纵断面的周边图像相对应的主光线PL1朝向屏幕SC向内倾斜，与横断面的周边图像相对应的主光线PL2朝向屏幕SC向外倾斜。结果，投影光学系统20在严格的意义上在纵横都不是远心的，但是关于纵方向和横方向平衡性好地提高远心性。此外，在超过条件(1)的上限在屏幕SC侧配置光圈70时，与横断面及纵断面的周边图像相对应的主光线都朝向屏幕SC向从光轴OA离开的外向倾斜，大大破坏投影光学系统20的远心性。相反，在超过条件(2)的下限在屏幕SC侧配置光圈70时，与横断面及纵断面的周边图像相对应的主光线都朝向屏幕SC向接近光轴OA的向内倾斜，大大地破坏投影光学系统20的远心性。
光圈70的更好的配置，设定为从光调制元件侧透镜组20b的纵断面中的焦点FPy和光调制元件侧透镜组20b的横断面中的焦点FPx的中间位置，到最端面20f侧或物体侧的焦点位置为止的范围内。也就是说，在FFPx<FFPy时，距离p设定在下列条件(2)的范围内。
FFPx<p≤(FFPy+FFPx)/2    (2)
另外，在FFPy<FFPx时，距离p设定在下列条件(2)’的范围内。
FFPy<p≤(FFPy+FFPx)/2    (2)’
在这里，图6(A)及6(B)例示的投影光学系统20，成为FFPx<FFPy，在横方向相对地有大的放大率并使图像的横纵比增大。这个场合，距离p设定在条件(2)的范围内，成为比下限的FFPx大，比上限的(FFPy+FFPx)/2小。由此，可相对提高横方向和纵方向的中间方向的远心性，可降低远心性的方向性的偏倚，可依据观察方向等投影难以生成不均的明亮的图像。
其次，在如图6(C)表示的第2工作状态，光圈70和光调制元件侧透镜组20b的屏幕SC侧的最端面20f的距离为p’。在如图6(C)表示的光调制元件侧透镜组20b的纵断面即YZ断面，光调制元件侧透镜组20b的屏幕SC侧的焦点FPL和光调制元件侧透镜组20b的屏幕SC侧的最端面20f的距离为FFPL。这个场合，从最端面20f到光圈70的距离p’，以与距离FFPL大致相等的方式来设定。也就是说，以距离p’成为

的方式，光圈70，通过作为光圈驱动机构的驱动机构61(参照图3)沿着光轴OA的延伸的方向移动。这个场合，在第2工作状态，也可降低远心性的方向性的偏倚。再者，在准确地成为p'=FFPL的场合，成为使远心性实现的最适合的状态。但是，实际上需要考虑透镜的像差，因此优选地p'的值尽可能接近FFPL。
以下，参照图7(A)，作为考察在第1工作状态的光圈70的位置的前提，考虑液晶面板18G的显示区域A0的坐标。在这里，以光轴OA为基准决定与横的X方向相对应的x轴和与纵的Y方向相对应的y轴。可知晓，具有在纵横不对称的变形型透镜系统的投影光学系统20中，在考虑来自液晶面板18G的主光线的射出角度时，仅考虑只沿着x轴的横轴位置和/或沿着y轴的纵轴位置不够，还需要考虑斜方向的位置。也就是说，关于在图中以斜矢量VS表示的方向，也考虑主光线的射出角度(主光线角度)。在这里，沿着x轴的横轴位置和源于这个点的主光线角度，近似地为大致线形，沿着y轴的纵轴位置和源于这个点的主光线角度，也近似地为大致线形。同样，与矢量VS平行的斜位置Es和源于这个点的主光线角度，也可作为大致线形处理。
图7(B)表示在使光圈70的位置变化同时计算在矢量VS的前端的斜位置Es的主光线角度的模拟结果的一例。
如从图表明显地，在光调制元件侧透镜组20b的纵断面的焦点FPy和横断面的焦点FPx之间存在主光线角度的极小值。也就是说，可知晓，在光圈70的位置设定在纵断面的焦点FPy和横断面的焦点FPx之间的场合，可整体地抑制主光线角度的增加。换句话说，从光调制元件侧透镜组20b的最端面20f到光圈70的距离p优选地设定在距离FFPx和距离FFPy之间。也就是说，距离p优选地设定在上述条件(1)的范围内。
并且，在更细致观察时，在纵断面的焦点FPy和横断面的焦点FPx的中间位置与横断面的焦点FPx之间存在主光线角度的极小值。也就是说，在光圈70的位置设定在一对焦点FPy、FPx的中间位置和横断面的焦点FPx之间的场合，认为可整体地抑制主光线角度的增加。换句话说，认为从光调制元件侧透镜组20b的最端面20f到光圈70的距离p，优选地在距离FFPx和距离FFPy的平均值以下，在距离FFPx以上。也就是说，距离p优选地设定在上述条件(2)的范围内。
图7(C)表示在使光圈70的位置变化同时计算沿着横的x轴的位置Ex和沿着纵的y轴的位置Ey的主光线角度的模拟结果的一例。如从图表明显地，在横轴位置Ex，在将光圈70配置在横断面的焦点FPx的场合，主光线角度为零。另一方面，在纵轴位置Ey，在将光圈70配置在纵断面的焦点FPy的场合，主光线角度也为零。
如以上所述，在本实施方式的投影光学系统20的场合，在第1工作状态还考虑视场角的方向，在插入变形光学系统的第1工作状态和变形光学系统避开的第2工作状态的任一个，在物体侧大致上都成为远心的。即，将来自液晶面板18G(18R、18B)的光线设定为在纵断面、横断面、和斜断面与光轴OA接近平行的状态。由此，可比较容易地高精度组合液晶面板18G(18R、18B)和投影光学系统20，装配性良好。并且，在使投影光学系统20在与光轴OA垂直的方向移动并进行利用了仰投的投影的场合，如果来自液晶面板18G(18R、18B)的出射光大致上以远心的状态进入投影光学系统20，则周边光量的确保变得容易，有助于画质的提高。此外，通过设定为大致远心性的状态，在用3板式的光调制元件的场合，由于可降低色不均，所以提高画质。
另外，在本实施方式的投影光学系统20的场合，在如图5(B)所示的第2工作状态，在光路上固定设置第1组30和第3组60并在光路上使第2组40进退。这点与在投影系统中沿用以前的后配置型的中继系统(参照特开2004‑027496号公报)的情况有很大不同。即，在以前的后配置型的中继系统，在取下后配置型的中继系统的场合，投影光学系统大致按照后配置型的中继系统部分的量接近拍摄元件。另一方面，本实施方式的投影光学系统20的场合，即使取下第2组40并向光路外避开，也几乎不需要使第1组30和第3组60的位置变化。也就是说，在使第2组40在光路上进退的纵横的倍率切换时，不需要很大地移动第1组30和/或第3组60，可减小机械机构的负担。此外，在投影系统中沿用以前的后配置型的中继系统的场合，通过在光路上使作为后配置型的中继系统的一部分的第2组40进退可进行纵横的倍率变换，但是，也可设定为即使使纵横的倍率变换用的2个组在光路上进退主体光学系统也没有大的移动。并且，以前的后配置型的中继系统，代替可单独使用的主体光学系统而被固定于主体光学系统的安装座。因此，在以前的后配置型的中继系统的场合，其光学的负担变大，存在在光轴方向变长且构成透镜数增加这样的问题，但是，根据本实施方式的投影光学系统20，不需要使第2组40以中继透镜的方式作用，可缩短全长，并将构成透镜数变少。另外，在本实施方式的投影光学系统20的场合，与以前的后配置型的中继系统不同，从第1组30及第3组60独立且并非使第2组40的一部分而是使其全体分别进退，所以在第2组40的进退或装卸时，可减少向第1组30及第3组60的偏心等的影响，而且在机构中也可实现比较独立的配置，在投影光学系统20的装配时，只要将第2组40作为单位考虑在其他个体的第1组30及第3组60间的组装精度即可，可期望装配性提高。
在投影光学系统20，可设定为将主体部分20a的光轴OA保持为与液晶面板18G的中心轴AX平行的状态并且可使其移动适当的移动量SF的状态，所以可以利用仰投进行投影，防止收看者和图像光PL干扰变得容易，设置性提高。在投影光学系统20的主体部分20a相对于液晶面板18G以上述方式移动的状态的场合，通过内置于驱动机构61的缩放驱动机构61a使第2透镜部32工作而进行变更投影倍率的缩放时，增加图像光PL的移动量的绝对量。因而，通过全体系统驱动机构64的工作来修正由缩放引起的移动量的增加，所以可使投影机2的操作性、设置性提高。这时，在主控制部88的控制下，通过使缩放驱动机构61a和全体系统驱动机构64联动而将工作自动化，可更加提高操作性。
在上述实施方式的投影光学系统20的场合，构成作为调整光学要素的第2组40的光学要素组41、42的一面或两面是柱面透镜面。柱面透镜，加工容易且可期待高精度，可以降低成本。另外，平面断面侧的偏心灵敏度很低，装配性提高，结果，可期待高性能化。也就是说，由于以柱面透镜构成第2组40，可确保投影光学系统20的精度并降低成本。
构成第2组40的光学要素组41、42的一面或两面不限于柱面透镜面，也可为变形(例如复曲面透镜或环形透镜)。
以上，构成第2组40的柱面型或变形型的光学要素组41、42的一面或两面，关于横的X断面或纵的Y断面是非球面式，具体地，具有用以下的多项式h表示的形状。