(57)【要約】【課題】標準画像又はワイド画像を投影する際に、照明光学系の照射範囲を調整し、ライトバルブの必要な領域だけを照射し、光源の光束を有効に利用する画像投影装置を提供する。【解決手段】光源１、画像を形成するライトバルブ３、このライトバルブ３上に作像された画像をスクリーンに投影する投影レンズ４、前記光源１からの光束を前記ライトバルブ３へ照射し、前記光束を前記投影レンズ４に入射させるコンデンサレンズ２を含む照明光学系を有し、投影する画像の縦横比に対応して、前記ライトバルブ３の部分的な領域に投影画像を形成する画像投影装置において、特定方向に狭い範囲で前記投影画像を形成する際に前記照明光学系の構成を変化させ、これにより前記ライトバルブ３の作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる。【選択図】図３
2007156193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、画像を形成するライトバルブ、該ライトバルブ上に作像された画像をスクリーンに投影する投影レンズ、前記光源からの光束を前記ライトバルブへ照射し、前記光束を前記投影レンズに入射させるコンデンサレンズを含む照明光学系を有し、投影する画像の縦横比に対応して、前記ライトバルブの部分的な領域に投影画像を形成する画像投影装置において、特定方向に狭い範囲で前記投影画像を形成する際に、前記照明光学系の構成を変化させ、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
光源、画像を形成するライトバルブ、該ライトバルブ上に作像された画像をスクリーンに投影する投影レンズ、前記光源からの光束を前記ライトバルブへ照射し、前記光束を前記投影レンズに入射させるコンデンサレンズを含む照明光学系を有し、投影する画像の縦横比に対応して、前記ライトバルブの部分的な領域に投影画像を形成する画像投影装置において、特定方向に狭い範囲で前記投影画像を形成する際に、前記コンデンサレンズの構成を変化させることで前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする画像投影装置。
【請求項３】
特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記照明光学系の少なくとも１枚のコンデンサレンズを前記特定方向の収束性が他の方向よりも強いアナモフィック凸レンズと入れ替えることによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする請求項１又は２記載の画像投影装置。
【請求項４】
特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記照明光学系の前記コンデンサレンズ近傍に、前記特定方向の収束性が他の方向よりも強いアナモフィック凸レンズを挿入することによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像投影装置。
【請求項５】
特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記照明光学系に少なくとも１枚の前記特定方向の収束性が他の方向よりも強いアナモフィック凸レンズと、少なくとも１枚の前記特定方向の発散性が他の方向よりも強いアナモフィック凹レンズとを同時に挿入することによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする請求項１又は２記載の画像投影装置。
【請求項６】
特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記照明光学系には、少なくとも１枚のアナモフィック凸レンズと、少なくとも１枚のアナモフィック凹レンズと含み、前記アナモフィック凸レンズと前記アナモフィック凹レンズの間隔を変化させることによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする請求項５記載の画像投影装置。
【請求項７】
光源、画像を形成するライトバルブ、このライトバルブ上に作像された画像をスクリーンに投影する投影レンズ、前記光源から発光された光束を集光的に反射させる反射鏡を含み、反射された光束を前記ライトバルブへ照射し、前記光束を前記投影レンズに入射させるコンデンサレンズを含む照明光学系を有し、投影する画像の縦横比に対応して、前記ライトバルブの部分的な領域に投影画像を形成する画像投影装置において、前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、前記反射鏡を変形させる変形手段を設けたことを特徴とする画像投影装置。
【請求項８】
前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記反射鏡を前記特定方向に縮小変形させることによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする請求項７記載の画像投影装置。
【請求項９】
前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記反射鏡を前記特定方向に縮小変形させると同時に前記コンデンサレンズ近傍に、前記特定方向の発散性が他の方向よりも強いアナモフィック凹レンズを挿入することによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする請求項７又は８記載の画像投影装置。
【請求項１０】
前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記反射鏡を前記特定方向に縮小変形させ、かつ前記反射鏡の頂点位置を光軸上で移動させると同時に、前記コンデンサレンズ近傍に、前記特定方向と直交する方向の発散性がこの特定方向よりも強いアナモフィック凹レンズを挿入することによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする請求項７又は８記載の画像投影装置。
【請求項１１】
前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、前記コンデンサレンズには、少なくとも１枚のアナモフィック凸レンズと、少なくとも１枚のアナモフィック凹レンズと含み、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記反射鏡を前記特定方向に縮小変形させ、かつ前記反射鏡の頂点位置を光軸上で移動させると同時に、前記アナモフィック凸レンズと前記アナモフィック凹レンズの間隔を変化させることによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させることを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影画像の高輝度化、又は装置の省電力化、即ち光源の利用効率を上げるようにした縦横比の異なる画像を、それぞれの画面比率に応じて投影する、特にビデオプロジェクタ等の画像投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の映像表示装置において、画面の横と縦の長さの比率はアスペクト比とも呼ばれ、横：縦の数値で表される。このような横と縦の長さの比率を有する画面を投影又は投射する画像投影装置は従来から知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
特許文献１には、中空部材（導光板、ライトガイド）の光出射端の形状によって、スクリーンと同じアスペクト比で画像表示素子（ライトバルブ）を照射するインテグレータ、照明光学系及び投写型画像表示装置が開示されている。
また特許文献２には、レンズアレイ(蠅の目レンズ)と補助レンズの組み合わせで矩形レンズに形成される光源像を、相似な矩形形状で照射対象(ライトバルブ)を照射する照明装置及び投写型表示装置が開示されており、さらに、特許文献３には、レンズアレイ(蠅の目レンズ)を用い、ライトバルブ(液晶パネル)の形状と略相似形をなす矩形状に照射する照明装置及び液晶プロジェクタが開示されている。
従来からの標準ＴＶ放送やパソコン画面では比率が４：３であるが、ワイドＴＶ放送では１６：９となっている。映画のスクリーンサイズでは、アスペクト比が１．３３：１のスタンダード・サイズの他に、１．８５：１または１．６６：１のいわゆるビスタ・サイズ、２．３５：１のいわゆるスコープ・サイズ（シネスコ・サイズとも呼ぶ）などの各種スクリーンサイズがある。
【０００３】
図３０はＴＶ画面のサイズを示す概略図である。図３１は映画のスクリーンサイズを示す概略図である。図３２はライトバルブの標準画面を示す概略図である。図３３はライトバルブのワイド画面を示す概略図である。図３４は標準画面用ライトバルブでのワイド画面の作像領域を示す概略図である。図３５は標準画面用ライトバルブでの照射範囲：標準画像を示す概略図である。図３６は標準画面用ライトバルブでの照射範囲：ワイド画像を示す概略図である。
図３０に示すように、従来からの標準ＴＶ放送やパソコン画面では比率が４：３であるが、ワイドＴＶ放送では１６：９となっている。ＤＶＤなどの映像ソフトでは、ビスタ・サイズやスコープ・サイズなどのワイド画面で制作された映画作品を収録する際に、画面の両端を切り取る、いわゆるトリミング処理により、４：３のアスペクト比に変更することがある。しかし最近では、映画作品を本来のサイズで鑑賞できるように、制作時のスクリーンサイズのままで収録されたソフトが増えている。
パソコン画像、ＴＶ放送、ビデオ画像などを投影する画像投影装置では、投影画像を形成する液晶やマイクロミラー素子などのライトバルブは、図３２に示すように、４：３のアスペクト比で構成されている。
【０００４】
図３３に示すようなワイドＴＶ放送やワイドサイズの映画作品を投影する際には、図３４に示すように、ライトバルブの上下部分を使用せず、ワイド画像のアスペクト比に合わせた領域だけに投影画像を形成する。
光源やコンデンサレンズ（集光レンズ）などで構成され、ライトバルブを照射する照明光学系は、図３５に示すように、ライトバルブの最大作像領域である４：３の範囲を照射するよう設計されている。しかし、図３６に示すように、ワイド画像を投影するために、画像形成素子の一部のみを使用する場合は、未使用領域へ照射される光束が無駄となる。
図３７はワイド画面用ライトバルブでの標準画面の作像領域を示す概略図である。図３８はワイド画面用ライトバルブでの照射範囲：ワイド画像を示す概略図である。図３９はワイド画面用ライトバルブでの照射範囲：標準画像を示す概略図である。
逆にワイド画像用に設計された映像表示装置では、ライトバルブは、図３７のように、１６：９のアスペクト比で構成されている。照明光学系は、また、図３８に示すように、ライトバルブの最大作像領域である１６：９の範囲を照射するよう設計されている。図３２に示したような標準ＴＶ放送などを投影する際には、図３９に示すように、ライトバルブの左右部分を使用せず、標準のアスペクト比に合わせた領域だけに投影画像を形成する。
【特許文献１】特開２００３−２７９８８６公報
【特許文献２】特許第３４６１５９１号
【特許文献３】特開２０００−３３０１９５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した何れの先行特許でも、特定のアスペクト比でライトバルブを照射することだけを目的としており、投影画像に応じてライトバルブ上の照射範囲（照射形状）は変化させていない。また、画像投射装置の照明系に関して、照明範囲を変化させることは先行技術には開示されていない。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、標準画像又はワイド画像を投影する際に、照明光学系の照射範囲を調整し、ライトバルブの必要な領域だけを照射し、光源の光束を有効に利用する画像投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光源、画像を形成するライトバルブ、該ライトバルブ上に作像された画像をスクリーンに投影する投影レンズ、前記光源からの光束を前記ライトバルブへ照射し、前記光束を前記投影レンズに入射させるコンデンサレンズを含む照明光学系を有し、投影する画像の縦横比に対応して、前記ライトバルブの部分的な領域に投影画像を形成する画像投影装置において、特定方向に狭い範囲で前記投影画像を形成する際に、前記照明光学系の構成を変化させ、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる画像投影装置を特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、光源、画像を形成するライトバルブ、該ライトバルブ上に作像された画像をスクリーンに投影する投影レンズ、前記光源からの光束を前記ライトバルブへ照射し、前記光束を前記投影レンズに入射させるコンデンサレンズを含む照明光学系を有し、投影する画像の縦横比に対応して、前記ライトバルブの部分的な領域に投影画像を形成する画像投影装置において、特定方向に狭い範囲で前記投影画像を形成する際に、前記コンデンサレンズの構成を変化させることで、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる画像投影装置を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記照明光学系の少なくとも１枚のコンデンサレンズを前記特定方向の収束性が他の方向よりも強いアナモフィック凸レンズと入れ替えることによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる請求項１又は２記載の画像投影装置を特徴とする。
【０００７】
また請求項４に記載の発明は、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記照明光学系の前記コンデンサレンズ近傍に、前記特定方向の収束性が他の方向よりも強いアナモフィック凸レンズを挿入することによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像投影装置を特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記照明光学系に少なくとも１枚の前記特定方向の収束性が他の方向よりも強いアナモフィック凸レンズと、少なくとも１枚の前記特定方向の発散性が他の方向よりも強いアナモフィック凹レンズとを同時に挿入することによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる請求項１又は２記載の画像投影装置を特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記照明光学系には、少なくとも１枚のアナモフィック凸レンズと、少なくとも１枚のアナモフィック凹レンズと含み、前記アナモフィック凸レンズと前記アナモフィック凹レンズの間隔を変化させることによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる請求項５記載の画像投影装置を特徴とする。
【０００８】
また請求項７に記載の発明は、光源、画像を形成するライトバルブ、該ライトバルブ上に作像された画像をスクリーンに投影する投影レンズ、前記光源から発光された光束を集光的に反射させる反射鏡を含み、反射された光束を前記ライトバルブへ照射し、前記光束を前記投影レンズに入射させるコンデンサレンズを含む照明光学系を有し、投影する画像の縦横比に対応して、前記ライトバルブの部分的な領域に投影画像を形成する画像投影装置において、前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、前記反射鏡を変形させる変形手段を設けた画像投影装置を特徴とする。
また請求項８に記載の発明は、前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記反射鏡を前記特定方向に縮小変形させることによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる請求項７記載の画像投影装置を特徴とする。
また請求項９に記載の発明は、前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記反射鏡を前記特定方向に縮小変形させると同時に前記コンデンサレンズ近傍に、前記特定方向の発散性が他の方向よりも強いアナモフィック凹レンズを挿入することによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる請求項７又は８記載の画像投影装置を特徴とする。
【０００９】
また請求項１０に記載の発明は、前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記反射鏡を前記特定方向に縮小変形させ、かつ前記反射鏡の頂点位置を光軸上で移動させると同時に、前記コンデンサレンズ近傍に、前記特定方向と直交する方向の発散性がこの特定方向よりも強いアナモフィック凹レンズを挿入することによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる請求項７又は８記載の画像投影装置を特徴とする。
また請求項１１に記載の発明は、前記反射鏡は可撓性のある素材で形成され、前記コンデンサレンズには、少なくとも１枚のアナモフィック凸レンズと、少なくとも１枚のアナモフィック凹レンズと含み、特定方向に狭い範囲で投影画像を形成する際に、前記反射鏡を前記特定方向に縮小変形させ、かつ前記反射鏡の頂点位置を光軸上で移動させると同時に、前記アナモフィック凸レンズと前記アナモフィック凹レンズの間隔を変化させることによって、前記ライトバルブの作像範囲に合わせて照射範囲を変化させる画像投影装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、投影する画像の画面サイズが変化した場合でも、ライトバルブ上で実際に作像される領域のみを照射することで、光源の光量を有効に利用できる。従来の調整を行わない照射方法に比べると、スクリーン上の明るさを同じに保つ場合は、光源の発光に必要な電力が低減される。或いは、光源からの発光量を同じに保つ場合は、スクリーン上の画像がより明るくなる。
またライトバルブの必要な領域だけを効率よく照射することで、光源の出力を下げても、スクリーン上での照度（明るさ）を保つことができるため、画像投影装置の消費エネルギを低減できる。あるいは、同じ光源の出力で、スクリーン上での照度を上げることができ、より明るい画像を鑑賞できる。
さらに本発明では、画像投射装置の構成に可撓性の素材で形成している反射鏡を配置している。この反射鏡を変形させる手段を設けることによって投射する画像の画面サイズが変化した場合でも、ライトバルブ上で実際に作像される領域のみを照射することで、光源の光量を有効に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はワイド画像に合わせて垂直方向に狭めている照射範囲を示す概略図である。図２は標準画像に合わせて水平方向に狭めた照射範囲を示す概略図である。
本発明では、ワイド画像を投影する際に、ワイド画像に合わせて垂直方向に照明光学系の照射範囲を調整し（図１）、標準画像を投影する際に、標準画像に合わせて水平方向に照明光学系の照射範囲を調整し（図２）、そしてライトバルブの必要な領域だけを照射し、光源の光束を有効に利用するようにしている。
【００１２】
図３は一般的な画像投影装置の光学系である本発明の第１の実施の形態の基本構成を示す概略図である。図３の画像投影装置Ａにおいて、ＬＥＤなどの個体発光素子あるいはハロゲンランプ等の発熱電球などの光源１から発散的に発光された照明光は、１枚または複数枚からなるコンデンサレンズ系２で集光され、収束的に液晶あるいはマイクロミラー素子などの画像を形成するライトバルブ３の作像部分を照射する。
ライトバルブ３の作像部分を照射してこのライトバルブ３上に作像された画像をスクリーンに投影する投影レンズ４に入射される。画像投影装置Ａは投影する画像の縦横比に対応して、前記ライトバルブ３の部分的な領域に投影画像を形成する。
画像投影装置Ａは、また、特定方向、即ち、垂直方向又は水平方向に狭い範囲で投影画像を形成する時に、コンデンサレンズ系２の構成を変化させることによって、ライトバルブ３の作像範囲に合わせて照射範囲を変化させるようにしている。
投影レンズ４を射出した光束により、ライトバルブ３上の画像をスクリーン上に投影（結像）させる。なお、図３では、投影レンズ４からの射出光とスクリーンは省略されている。
【００１３】
前述した図３４から図３６及び図１で示したように、ライトバルブ３の作像領域のアスペクト比が４：３の画像投影装置では、ワイド画像を投影する場合に、垂直方向に照射範囲を狭めて照射することで、光源１の光束を有効に利用することができる。
図３７から図３９及び図２に示したように、ライトバルブ３の作像領域のアスペクト比が１６：９の画像投影装置では、標準画像を投影する場合に、水平方向に照射範囲を狭めて照射することによって、光源１の光束を有効に利用することができる。
以下の説明では、図１に示したような、垂直方向に照射範囲を狭める例を使っている。図２に示したような、水平方向に照射範囲を狭める場合でも、水平方向と垂直方向が入れ替わるだけで、動作原理は全く同じとなる。
本発明の第１の実施の形態の基本は、コンデンサレンズ系２の一部分または全体の光学的な構成を変化させることで、ライトバルブ３を照射する光束を特定方向に狭めていることである。以下の変形例では、コンデンサレンズ系２のうちの特定の光学要素に作用を施すことで本発明の目的を達成している。
【００１４】
図４は本発明の画像投影装置の第１の実施の形態の第１の変形例における照射範囲を垂直方向に狭めた場合を示す概略図である。図５は本発明の画像投影装置の第１の変形例における照射範囲を水平方向に狭めた場合を示す概略図である。
図４及び図５の第１の変形例では、図４に示すように、コンデンサレンズ系２のうち少なくとも１枚をアナモフィックレンズ５と入れ替えることで、ライトバルブ３上の照射範囲を所望の方向に狭め、作像領域だけを有効に照射するようにしている。
一般的にコンデンサレンズとして使われている回転対称な通常のレンズでは、収束力または発散力は全ての方向で等しい。しかしアナモフィックレンズと呼ばれる回転非対称なレンズでは、収束力または発散力が方向によって異なる。例えば、アナモフィックな凸レンズでは、レンズ全体としては収束力を有しているけれども、その収束力は垂直方向と水平方向で異なっている。
図４の第１の変形例では、照射範囲を垂直方向に狭めるため、コンデンサレンズ系２の内少なくとも１枚を、垂直方向により強い収束力を有するアナモフィック凸レンズ５と入れ替えている。
このように回転対称なレンズで構成されるコンデンサレンズ系２の内の一部を、アナモフィックレンズ５と入れ替えることで、コンデンサレンズ系全体の大きさをコンパクトに保つことができる。
この時に、水平方向では、図５に示すように、収束力が殆ど変化しないため、ライトバルブ３の水平方向での照射範囲が、レンズを入れ替える前の基本状態と同じになる。
【００１５】
図６は本発明の画像投影装置の第２の変形例における照射範囲を垂直方向に狭めた場合を示す概略図である。図７は本発明の画像投影装置の第２の変形例における照射範囲を水平方向に狭めた場合を示す概略図である。
図６及び図７の第２の変形例では、コンデンサレンズ系２の前後又は中に、又は近傍に少なくとも１枚のアナモフィック凸レンズ５を挿入する。この第２の変形例においては、２枚よりなるコンデンサレンズ系２の後方、即ちライトバルブ３側に挿入している。この時に水平方向では、図７に示すように、収束力の変化はない。
本来のコンデンサレンズ２をそのまま残して、アナモフィック凸レンズ５ａを挿入するため、挿入するアナモフィック凸レンズ５ａの収束力をそれ程強くする必要がなく、この挿入するアナモフィック凸レンズ５ａの形状も比較的に薄型化できる。
【００１６】
図８は本発明の画像投影装置の第３の変形例における照射範囲を垂直方向に狭めた場合を示す概略図である。図９は本発明の画像投影装置の第３の変形例における照射範囲を水平方向に狭めた場合を示す概略図である。
図８及び図９の第３の変形例では、アナモフィック凸レンズ５ａとアナモフィック凹レンズ５ｂを同時に、コンデンサレンズ系２の後方に挿入している。この時に水平方向では、図９に示すように、収束力の変化は起こらない。
図６に示したように、アナモフィック凸レンズ５ａだけを挿入することで、垂直方向に照射範囲を狭める効果は得られる。しかし、コンデンサレンズ系２との組み合わせによっては、投影レンズ４に入射する光束が理想的な位置からずれて集光することもある。
図８に示したように、アナモフィック凸レンズ５ａとアナモフィック凹レンズ５ｂを同時に挿入することで、収束性の制御が可能となり、投影レンズ４中の理想に近い位置に集光させることができる。即ち、凸レンズと凹レンズを最適に組み合わせることで、投影レンズ４に対して、理想的な状態で入射させることが可能となる。
図１０はズーム系を設けた本発明の画像投影装置の第４の変形例を示す概略図である。図１１は本発明の画像投影装置の第４の変形例における照射範囲を水平方向に狭めた場合を示す概略図である。
図８の第４の変形例では、回転対称なコンデンサレンズ系２の他に、アナモフィック凸レンズ５ａとアナモフィック凹レンズ５ｂで構成されるズーム系を設けている。垂直方向に照射範囲を狭めるときは、図１１に示したように、垂直方向の強い収束力を持つアナモフィック凸レンズ５ａと、垂直方向に強い発散力を持つアナモフィック凹レンズ５ｂの間隔を、基本状態よりも広げることで、ライトバルブ３への照射光を狭めている。
【００１７】
図１２は本発明の画像投影装置の第４の変形例における基本状態を示す概略図である。図１３は本発明の画像投影装置の第４の変形例におけるアナモフィックレンズ間隔を広げた状態を示す概略図である。この例の水平方向では、図１２に示す基本状態、図１３に示すアナモフィックレンズ間隔を広げた状態ともに収束力および発散力は変化しない。
図４の第１の変形例のような入れ替えるためのレンズ、又は図６と図８の第２および第３変形例のような挿入するためのレンズを、基本状態の時に収納するスペースを確保し難い装置では、この第４の変形例が特に効果的である。
図１４は一般的な画像投影装置の光学系である本発明の第２の実施の形態の基本構成を示す概略図である。図１４において、ＬＥＤなどの光源１から発散的に発光された照明光は、反射鏡６で集光的に反射される。
１枚または複数枚よりなるコンデンサレンズ系２によって、収束的にライトバルブ３の作像部分を照射し、投影レンズ４に入射される。投影レンズ４を射出した光束により、ライトバルブ３上の画像をスクリーンに結像させる。なお、図１４では、投影レンズ４からの射出光とスクリーンは省略されている。
【００１８】
図１５は画像投射装置に使用される反射鏡を示す概略斜視図である。図１６は図１５の反射鏡が変形していることを示す概略斜視図である。反射鏡６は、一般的に、図１５に示すような回転対称の凹面形状となっているが、本発明の反射鏡６は可撓性のある素材で形成している。このため、何らかの力を加えることによって、図１６に示すように、反射鏡６は特定の方向、即ち、垂直方向又は水平方向に縮小変形する。
このように、本発明による画像投射装置の第２の実施の形態では、可撓性のある素材で反射鏡６を形成し、さらにこの反射鏡６を変形させる手段（図示せず）を設けることによって、後述する作用効果を可能としている。
反射鏡６を形成する可撓性のある素材としては硬質ゴムなどがあり、反射面に反射性を持たせるには、金属のクリーニングを蒸着コートする、あるいは反射性のある金属塗料を塗布するなどの方法がある。
反射鏡６を変形させる手段としては、電磁ソレノイドや回転カムなどの従来から広く知られている各種の装置が利用できる。以下の説明では、反射鏡６を特定方向に縮小変形させた時の光学的な効果を説明し、変形させる手段の説明は省略している。
【００１９】
図１７は本発明による第２の実施の形態の第１の変形例を示す概略図である。図１８は図１７の第１の変形例によるライトバルブ上の作像領域より狭い範囲の照射を説明する概略図である。図１７及び図１８を参照して説明する。
図１７に示すように、反射鏡６を垂直方向に縮小変形させることで、ライトバルブ３上の照射範囲を垂直方向に狭め、作像領域だけを有効に照射するようにしている。これにより反射鏡６やコンデンサレンズ系２を含む光学系全体の大きさをコンパクトに保つことができる。
上述したように、一般的にコンデンサレンズ２として使われている回転対称な通常レンズでは、収束力または発散力が全ての方向で等しい。しかし、アナモフィックレンズと呼ばれる回転非対称なレンズでは、収束力または発散力が方向によって異なる。
例えば、アナモフィックな凸レンズでは、レンズ全体としては収束力を有するものの、その収束力は垂直方向と水平方向で異なっている。アナモフィックな凹レンズでは、レンズ全体としては発散力を有するものの、その発散力は垂直方向と水平方向で異なっている。
図１７で示したように、反射鏡６を変形させることで、ライトバルブ３上の照射範囲を所望の方向に狭めることができる。しかし、変形させる前または後の反射鏡６の形状や、コンデンサレンズ系２の収束力の組み合わせによっては、反射鏡６を変形させた後の収束力が強過ぎ、図１８に示すように、ライトバルブ３上の作像領域に未使用領域が残る、作像領域より狭い範囲を照射することになる。
【００２０】
図１９は第２の実施の形態の第２の変形例を示す概略図である。図２０は図１９の第２の変形例によるライトバルブ上の作像領域の過不足のない照射を説明する概略図である。
第２の実施の形態の第２の変形例では、反射鏡６を変形させると同時に、アナモフィック凹レンズ５ｂを挿入することで、収束力を適度に補正し、ライトバルブ３上の作像領域を過不足なく照射するようにしている。
図１９に示すように、垂直方向に反射鏡６を変形させると同時に、垂直方向に発散性を有するアナモフィック凹レンズ５ｂをコンデンサレンズ系２の後方、即ち、ライトバルブ３側に挿入する。これによって、総合的な収束力が適度に補正され、ライトバルブ３上の作像領域を効果的に照射する。
この時に、水平方向では、図２０に示すように、反射鏡６の変形は起こらず、挿入したアナモフィック凹レンズ５ｂの発散性もないため、図１４で示した基本状態と同じ光束でライトバルブ３を照射する。
【００２１】
図２１は反射鏡の縮小変形時の頂点部の移動を示す概略図である。図２２は反射鏡の形状が変化しないままの頂点の位置だけの移動を説明する概略図である。
反射鏡６を変形させる時に、変形手段（図示せず）によっては反射鏡６の位置が移動することがある。
例えば、反射鏡６の周縁（開口）部に変形作動部材（図示せず）が取り付けられている場合、反射鏡６が縮小変形した時に、図２１に示すように、周縁部の位置はほとんど移動しないが、頂点部が光軸に沿って、光源１から遠ざかる方向に移動する。
反射鏡６の頂点が移動した時に過度になった収束力を補正できるため、頂点位置の移動を光学的に容認できる構成であれば、反射鏡６を変形させる機構の選択や設計に大きな自由度を持たせることができる。
図２１では、頂点位置を移動させつつ反射鏡６を変形させると同時に、縮小方向と直交する方向に適度な収束力を持たせ、ライトバルブ３上の作像領域を過不足なく照射するようにしている。
図２１には、垂直方向に反射鏡６を縮小変形させた状態を示している。この方向では、ライトバルブ３上の照射範囲が狭まり、作像領域を効果的に照射している。
しかし、水平方向では、図２２に示すように、反射鏡６の形状が変化しないまま、頂点の位置だけが移動している。このため、光源１からの光束はより強く集光され、ライトバルブ３上の作像領域の１部分のみを照射することになる。
【００２２】
図２３は第２の実施の形態の第３の変形例を示す概略図である。図２４は図２３の第２の変形例によるライトバルブ上の作像領域の垂直方向の照射範囲を説明する概略図である。
図２３および図２４を参照して、第２の実施の形態の第３の変形例では、図２３に示すように、水平方向に発散力を持つアナモフィック凹レンズ５ｂを挿入することで、強くなり過ぎた水平方向の収束力を弱め、適切な集光状態でライトバルブ３を照射するようにしている。
この時に、垂直方向では、図２４に示すように、挿入されたアナモフィック凹レンズ５ｂが発散力を持たないため、ライトバルブ３上の照射範囲は図２１で示したアナモフィック凹レンズ５ｂの挿入前と同じ状態になる。このようにアナモフィック凹レンズ５ｂを挿入するだけなので、機構も比較的簡易に実現でき、光学系全体もコンパクトに収まる。
【００２３】
図２５は第２の実施の形態の第４の変形例を示す概略図である。図２６は図２５の第４の変形例によるライトバルブ上の作像領域の垂直方向の照射範囲を説明する概略図である。図２５および図２６を参照して、第２の実施の形態の第４の変形例では、図２５に示すように、コンデンサレンズ系が、アナモフィック凸レンズ５ａとアナモフィック凹レンズ５ｂで構成されている。
この光学構成では、反射鏡６の頂点位置を移動させつつ、垂直方向に縮小変形させた場合、図２６に示すように、この方向では、ライトバルブ３上の照射範囲が狭まり、作像領域を効果的に照射している。
【００２４】
図２７は第２の実施の形態の第４の変形例における反射鏡の形状が変化しないままの頂点の位置だけの移動を示す概略図である。図２８は図２７の第４の変形例によるライトバルブ上の作像領域の過不足のない水平方向の照射を説明する概略図である。
図２７及び図２８を参照して、水平方向では、図２７に示すように、反射鏡６の形状が変化しないまま、頂点の位置だけが移動している。このため、図２２の例と同様に、光源１からの光束はより強く集光され、ライトバルブ３上の作像領域の１部分のみを照射することになる。
しかし、この例の水平方向では、図２８に示すように、アナモフィック凸レンズ５ａとアナモフィック凹レンズ５ｂの間隔を広げた状態にしてライトバルブ３上の作像領域の過不足のない水平方向の照射を得ている。
【００２５】
図２９は反射鏡の変形と移動を示す画像投影装置の概略図である。図２９では、頂点位置を移動させつつ反射鏡６を変形させると同時に、コンデンサレンズ系を構成するアナモフィック凸レンズ５ａとアナモフィック凹レンズ５ｂの間隔を調整している。
図２８と図２９に示すように、それぞれの方向、即ち、水平方向お垂直方向に適度な収束力を持たせ、ライトバルブ３上の作像領域を過不足なく照射するようにしている。このようにアナモフィック凹レンズ５ｂに加え、アナモフィック凸レンズ５ａも組み合わせて使用するため、光学設計上のパラメータが増え、より良い最適化が行える。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ワイド画像に合わせて垂直方向に狭めている照射範囲を示す概略図である。
【図２】標準画像に合わせて水平方向に狭めた照射範囲を示す概略図である。
【図３】一般的な画像投影装置の光学系である本発明の第１の実施の形態の基本構成を示す概略図である。
【図４】本発明の画像投影装置の第１の実施の形態の第１の変形例における照射範囲を垂直方向に狭めた場合を示す概略図である。
【図５】本発明の画像投影装置の第１の変形例における照射範囲を水平方向に狭めた場合を示す概略図である。
【図６】本発明の画像投影装置の第２の変形例における照射範囲を垂直方向に狭めた場合を示す概略図である。
【図７】本発明の画像投影装置の第２の変形例における照射範囲を水平方向に狭めた場合を示す概略図である。
【図８】本発明の画像投影装置の第３の変形例における照射範囲を垂直方向に狭めた場合を示す概略図である。
【図９】本発明の画像投影装置の第３の変形例における照射範囲を水平方向に狭めた場合を示す概略図である。
【図１０】ズーム系を設けた本発明の画像投影装置の第４の変形例を示す概略図である。
【図１１】本発明の画像投影装置の第４の変形例における照射範囲を水平方向に狭めた場合を示す概略図である。
【図１２】本発明の画像投影装置の第４の変形例における基本状態を示す概略図である。
【図１３】本発明の画像投影装置の第４の変形例におけるアナモフィックレンズ間隔を広げた状態を示す概略図である。
【図１４】一般的な画像投影装置の光学系である本発明の第２の実施の形態の基本構成を示す概略図である。
【図１５】画像投射装置に使用される反射鏡を示す概略斜視図である。
【図１６】図１５の反射鏡が変形していることを示す概略斜視図である。
【図１７】本発明による第２の実施の形態の第１の変形例を示す概略図である。
【図１８】図１７の第１の変形例によるライトバルブ上の作像領域より狭い範囲の照射を説明する概略図である。
【図１９】第２の実施の形態の第２の変形例を示す概略図である。
【図２０】図１９の第２の変形例によるライトバルブ上の作像領域の過不足のない照射を説明する概略図である。
【図２１】反射鏡の縮小変形時の頂点部の移動を示す概略図である。
【図２２】反射鏡の形状が変化しないままの頂点の位置だけの移動を説明する概略図である。
【図２３】第２の実施の形態の第３の変形例を示す概略図である。
【図２４】図２３の第２の変形例によるライトバルブ上の作像領域の垂直方向の照射範囲を説明する概略図である。
【図２５】第２の実施の形態の第４の変形例を示す概略図である。
【図２６】図２５の第４の変形例によるライトバルブ上の作像領域の垂直方向の照射範囲を説明する概略図である。
【図２７】第２の実施の形態の第４の変形例における反射鏡の形状が変化しないままの頂点の位置だけの移動を示す概略図である。
【図２８】図２７の第４の変形例によるライトバルブ上の作像領域の過不足のない水平方向の照射を説明する概略図である。
【図２９】反射鏡の変形と移動を示す画像投影装置の概略図である。
【図３０】ＴＶ画面のサイズを示す概略図である。
【図３１】映画のスクリーンサイズを示す概略図である。
【図３２】ライトバルブの標準画面を示す概略図である。
【図３３】ライトバルブのワイド画面を示す概略図である。
【図３４】標準画面用ライトバルブでのワイド画面の作像領域を示す概略図である。
【図３５】標準画面用ライトバルブでの照射範囲：標準画像を示す概略図である。
【図３６】標準画面用ライトバルブでの照射範囲：ワイド画像を示す概略図である。
【図３７】ワイド画面用ライトバルブでの標準画面の作像領域を示す概略図である。
【図３８】ワイド画面用ライトバルブでの照射範囲：ワイド画像を示す概略図である。
【図３９】ワイド画面用ライトバルブでの照射範囲：標準画像を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ  画像投影装置、１  光源、２  照明光学系（コンデンサレンズ）、３  ライトバルブ、４  投影レンズ、５  照明光学系（アナモフィックレンズ）、５ａ  照明光学系（アナモフィック凸レンズ）、５ｂ  照明光学系（アナモフィック凹レンズ）、６  照明光学系（反射鏡）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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