(57)【要約】      （修正有）【課題】投写と撮影の両方が可能な投写型表示装置において、撮影品質の劣化を抑制することが可能な投写型表示装置を提供する。【解決手段】撮像素子１０と、ライトバルブ１１と、ライトバルブから出射した光による光学像を拡大側結像面１２上に投写し、かつ拡大側から入射した光を撮像素子上に結像させる結像光学系とを備え、結像光学系は、少なくとも１枚のレンズを備え投写と撮影で共用する第１光学系Ｇ１と、ライトバルブから第１光学系に向かう光路と第１光学系から撮像素子に向かう光路とを分離する分離部材Ｓとを備え、かつゴースト光の影響が大きい反射防止対象面の少なくとも１面に反射防止層を備える。【選択図】図１
2020140115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光により撮影を行う撮像素子と、
画像データに基づく光学像を出射するライトバルブと、
前記ライトバルブから出射した光による光学像を拡大側結像面上に投写し、かつ拡大側から入射した光を前記撮像素子上に結像させる結像光学系とを備え、
前記結像光学系は、少なくとも１枚のレンズを備え投写と撮影で共用する第１光学系と、前記ライトバルブから前記第１光学系に向かう光路と前記第１光学系から前記撮像素子に向かう光路とを分離する分離部材とを備え、
前記ライトバルブから前記第１光学系内のレンズの１面で反射し前記撮像素子に至る経路である反射系の倍率をＢＥＴｎ、
前記ライトバルブから前記拡大側結像面で反射し前記撮像素子に至る経路である全体系の倍率をＢＥＴとした場合、
前記第１光学系内のレンズの各面のうち、
０≦ＢＥＴｎ／ＢＥＴ  …（１）
で表される条件式（１）を満足する面を反射防止対象面とし、
前記反射防止対象面の少なくとも１面に反射防止層を備える投写型表示装置。
【請求項２】
前記反射防止層は、３８０〜７８０ｎｍの波長範囲において反射率が０．１８％以下の層である
請求項１に記載の投写型表示装置。
【請求項３】
前記反射防止対象面は、
前記反射系の近軸結像位置をＩｎ、
前記全体系の近軸結像位置をＩ、
前記全体系の焦点距離をｆとした場合、
｜（Ｉｎ−Ｉ）×ＢＥＴｎ／ｆ｜×１００＜５０  …（２）
で表される条件式（２）を満足する
請求項１または２に記載の投写型表示装置。
【請求項４】
前記第１光学系は、最も拡大側から少なくとも２枚以上連続で設置された負レンズを有する
請求項１から３のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
【請求項５】
前記第１光学系の最も縮小側の面から前記撮像素子の間に、光束の一部を遮光する遮光部材を備える
請求項１から４のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
【請求項６】
前記ライトバルブは、画像データに基づく光学像を予め定められた偏光状態で出射し、
前記第１光学系は、拡大側から順に１／４波長板および前記ライトバルブから出射した光を透過する状態で配された偏光子を備える
請求項１から５のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
【請求項７】
前記ライトバルブは、画像データに基づく光学像を予め定められた偏光状態で出射し、
前記第１光学系の最も縮小側の面から前記撮像素子の間に、前記ライトバルブから出射した光を遮蔽する状態で配された偏光子を備える
請求項１から５のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
【請求項８】
０≦ＢＥＴｎ／ＢＥＴ＜８  …（１−１）
で表される条件式（１−１）を満足する
請求項１に記載の投写型表示装置。
【請求項９】
０≦｜（Ｉｎ−Ｉ）×ＢＥＴｎ／ｆ｜×１００＜２  …（２−１）
で表される条件式（２−１）を満足する
請求項３に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子またはＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）表示素子等のライトバルブを備えるとともに、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を備え、投写と撮影の両方が可能な投写型表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０１４３１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の投写型表示装置は、ライトバルブからスクリーンに向かう光路と拡大側（スクリーン側）から撮像素子に向かう光路とを分離する分離部材を備え、投写時と撮影時とにおいて、投写型表示装置が備える結像光学系の一部を共用するように構成されている。
【０００５】
しかしながら、投写時と撮影時とで結像光学系の一部を共用する構成とした場合、高輝度の投写光が共用部のレンズ面で反射し、高輝度のゴースト光として撮像素子に入射するおそれがある。
【０００６】
特に、ゴースト光が結像性を持つ場合、ライトバルブから出射された光学像に基づくゴースト光が撮像素子上で結像して二重像として撮影画像に映り込み、撮影品質を低下させてしまう問題がある。
【０００７】
本開示は、上記事情に鑑み、投写と撮影の両方が可能な投写型表示装置において、撮影品質の劣化を抑制することが可能な投写型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る投写型表示装置は、受光した光により撮影を行う撮像素子と、画像データに基づく光学像を出射するライトバルブと、ライトバルブから出射した光による光学像を拡大側結像面上に投写し、かつ拡大側から入射した光を撮像素子上に結像させる結像光学系とを備え、結像光学系は、少なくとも１枚のレンズを備え投写と撮影で共用する第１光学系と、ライトバルブから第１光学系に向かう光路と第１光学系から撮像素子に向かう光路とを分離する分離部材とを備え、ライトバルブから第１光学系内のレンズの１面で反射し撮像素子に至る経路である反射系の倍率をＢＥＴｎ、ライトバルブから拡大側結像面で反射し撮像素子に至る経路である全体系の倍率をＢＥＴとした場合、第１光学系内のレンズの各面のうち、条件式（１）を満足する面を反射防止対象面とし、反射防止対象面の少なくとも１面に反射防止層を備える。
０≦ＢＥＴｎ／ＢＥＴ  …（１）
【０００９】
上記態様の投写型表示装置においては、条件式（１−１）を満足することが好ましい。
０≦ＢＥＴｎ／ＢＥＴ＜８  …（１−１）
【００１０】
また、上記態様の投写型表示装置においては、反射防止層は、３８０〜７８０ｎｍの波長範囲において反射率が０．１８％以下の層であることが好ましい。
【００１１】
また、上記態様の投写型表示装置においては、反射防止対象面は、反射系の近軸結像位置をＩｎ、全体系の近軸結像位置をＩ、全体系の焦点距離をｆとした場合、条件式（２）を満足することが好ましい。また、条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
｜（Ｉｎ−Ｉ）×ＢＥＴｎ／ｆ｜×１００＜５０  …（２）
０≦｜（Ｉｎ−Ｉ）×ＢＥＴｎ／ｆ｜×１００＜２  …（２−１）
【００１２】
また、上記態様の投写型表示装置においては、第１光学系は、最も拡大側から少なくとも２枚以上連続で設置された負レンズを有することが好ましい。
【００１３】
また、上記態様の投写型表示装置においては、第１光学系の最も縮小側の面から撮像素子の間に、光束の一部を遮光する遮光部材を備えることが好ましい。
【００１４】
また、上記態様の投写型表示装置においては、ライトバルブは、画像データに基づく光学像を予め定められた偏光状態で出射し、第１光学系は、拡大側から順に１／４波長板およびライトバルブから出射した光を透過する状態で配された偏光子を備えてもよい。
【００１５】
また、上記態様の投写型表示装置においては、ライトバルブは、画像データに基づく光学像を予め定められた偏光状態で出射し、第１光学系の最も縮小側の面から撮像素子の間に、ライトバルブから出射した光を遮蔽する状態で配された偏光子を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本開示によれば、投写と撮影の両方が可能な投写型表示装置において、撮影品質の劣化を抑制することが可能な投写型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図
【図２】本発明の第２実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図
【図３】上記投写型表示装置の第３光学系に配される遮光部材の概略構成図
【図４】本発明の第３実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図
【図５】本発明の第４実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図
【図６】本発明の第５実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図
【図７】本発明の第６実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図
【図８】本発明の第７実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図
【図９】本発明の実施例１にかかる投写型表示装置の概略構成図
【図１０】倍率の定義についての説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１の実施形態］
以下、本発明の投写型表示装置の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図である。図１においては、光路順にスクリーン１２側が拡大側となるように記載している。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の投写型表示装置１は、受光した光により撮影を行う撮像素子１０と、光源およびライトバルブからなる画像投写部１１と、ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン（拡大側結像面）１２上に投写し、かつ拡大側から入射した光を撮像素子上に結像させる結像光学系とを備えている。
【００２０】
ライトバルブは、光源からの光を変調して予め定められた偏光状態で出射する。ライトバルブに用いられる画像表示素子は、液晶表示素子またはＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）表示素子等、どのような画像表示素子を用いてもよい。光源は、ライトバルブの画像表示素子の方式に対応して適宜構成すればよい。
【００２１】
結像光学系は、少なくとも１枚のレンズを備え投写と撮影で共用する第１光学系Ｇ１と、少なくとも１枚のレンズを備え投写のみで使用する第２光学系Ｇ２と、少なくとも１枚のレンズを備え撮影のみで使用する第３光学系Ｇ３と、第２光学系Ｇ２から第１光学系Ｇ１に向かう光路と第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に向かう光路とを分離する分離部材Ｓとを備えている。
【００２２】
第１光学系Ｇ１は、光路上において拡大側から順に、負レンズＬ１ａと、負レンズＬ１ｂと、負レンズＬ１ｃと、レンズ群Ｌ１ｄと、正レンズＬ１ｅと、正レンズＬ１ｆとを備えている。
【００２３】
第２光学系Ｇ２は、光路上において拡大側から順に、レンズ群Ｌ２ａと、反射部材Ｒと、レンズ群Ｌ２ｂと、色合成部または照明光分離部に用いられるフィルタやプリズム等を想定した光学部材ＰＰとを備えている。
【００２４】
第３光学系Ｇ３は、レンズ群Ｌ３を備えている。
【００２５】
なお、第１光学系Ｇ１、第２光学系Ｇ２、および第３光学系Ｇ３における各レンズ群は、複数のレンズからなる構成に限らず、１枚のみのレンズからなる構成としてもよい。
【００２６】
分離部材Ｓは、第２光学系Ｇ２から第１光学系Ｇ１に向かう光を反射し、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に向かう光を透過するものであり、例えばハーフミラーのような、一部透過一部反射部材により構成される。
【００２７】
結像光学系について、上記の通り構成することによって、投写と撮影で共用する第１光学系Ｇ１のレンズの枚数を抑えつつ、投写で使用するレンズ（第１光学系Ｇ１および第２光学系Ｇ２のレンズ）の枚数を確保して高い投写性能を持たせることができる。同じく、撮影で使用するレンズ（第１光学系Ｇ１および第３光学系Ｇ３のレンズ）の枚数を確保して高い撮影性能を持たせることができる。
【００２８】
また、撮影で使用するレンズ（第１光学系Ｇ１および第３光学系Ｇ３のレンズ）のうち、投写にも使用するレンズ（第１光学系Ｇ１のレンズ）の枚数が少なくなり、投写光の反射面数が減るため、反射ゴーストを抑制することができる。
【００２９】
さらに、ライトバルブから第１光学系Ｇ１内のレンズの１面で反射し撮像素子１０に至る経路である反射系の倍率をＢＥＴｎ、ライトバルブから拡大側結像面で反射し撮像素子１０に至る経路である全体系の倍率をＢＥＴとした場合、第１光学系Ｇ１内のレンズの各面のうち、条件式（１）を満足する面を反射防止対象面とし、反射防止対象面の少なくとも１面に反射防止層を備える。この条件式（１）は、撮影光とゴースト光との重なり易さを表す条件式である。ここで、倍率とは、図１０に示すように、光学系の物体側の像高をＨｏ、光学系の像側の像高をＨｉとした場合、Ｈｉ／Ｈｏで表される。物体と像が光軸を挟んで反対の関係になる場合、倍率は負となる。
０≦ＢＥＴｎ／ＢＥＴ  …（１）
０≦ＢＥＴｎ／ＢＥＴ＜８  …（１−１）
【００３０】
本実施形態の投写型表示装置１のように、投写と撮影の両方が可能な投写型表示装置において、投写時と撮影時とで結像光学系の一部（本実施形態においては第１光学系Ｇ１）を共用する構成とした場合、高輝度の投写光が共用部のレンズ面で反射し、高輝度のゴースト光として撮像素子１０に入射するおそれがある。特に、ゴースト光が結像性を持つ場合、ライトバルブから出射された光学像に基づくゴースト光が撮像素子１０上で結像して二重像として撮影画像に映り込み、撮影品質を低下させてしまう問題がある。
【００３１】
そのため、投写と撮影で共用する第１光学系Ｇ１の各レンズ面について、条件式（１）に基づいて撮影光とゴースト光との重なり易さを判定し、条件式（１）を満足する面を反射防止対象面とする。この反射防止対象面は、撮影光とゴースト光とが重なり易くなる反射面であるため、この反射防止対象面の少なくとも１面に反射防止層を備えることにより、ゴースト光による撮影品質の低下を効果的に抑えることができる。なお、条件式（１−１）を満足する面を反射防止対象面とすれば、より良好な特性とすることができる。本実施形態においては、一例として、反射防止対象面のうち、負レンズＬ１ｂの縮小側の面および正レンズＬ１ｅの拡大側の面に反射防止層ＡＲを備える。
【００３２】
投写型表示装置１における投写光の輝度は一般的に２０００ｌｍ（ルーメン）以上とかなり高く、装置内で投写光が反射することにより生じるゴースト光の輝度も相当な輝度になる。従って、反射防止層ＡＲは、可視光の波長範囲である３８０〜７８０ｎｍ（ナノメートル）の波長範囲において、反射率が０．１８％以下の層であることが好ましい。このような条件を満たす高性能な反射防止層としては、例えば、モスアイ構造を有する反射防止層を用いることができる。このような態様とすることによって、高輝度の投写光であっても、十分にゴースト光の輝度を下げることができる。また、上記条件を満たす高性能な反射防止層は一般的にコストが高いため、条件式（１）を満たす反射防止対象面に限定して設けることにより、コストの増加を抑えながら、効果的にゴースト光の輝度を下げることができる。
【００３３】
なお、反射防止層ＡＲは、レンズ表面に対して反射防止膜を成膜することにより形成してもよいし、レンズ自体にエッチング処理を施すことによりレンズ表面にモスアイ構造のような微細凹凸構造層を形成してもよい。
【００３４】
本実施形態の投写型表示装置１においては、反射防止対象面は、反射系の近軸結像位置をＩｎ、全体系の近軸結像位置をＩ、全体系の焦点距離をｆとした場合、条件式（２）を満足することが好ましい。この条件式（２）は、撮像素子１０上に対するゴースト光の結像性の高さを表す条件式であり、式（２）の値が小さい程、ゴースト光の結像性が高いことを意味する。ここで、近軸結像位置とは、撮像素子１０側から最も近いレンズの撮像素子１０側と近軸結像位置との光軸上の距離を意味する。反射防止対象面として、条件式（１）を満足し、かつ条件式（２）も満足する面とすることにより、結像性が高いゴースト光が重なり易くなる反射面に対して反射防止層ＡＲを備えることができるため、ゴースト光による撮影品質の低下をより効果的に抑えることができる。なお、条件式（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
｜（Ｉｎ−Ｉ）×ＢＥＴｎ／ｆ｜×１００＜５０  …（２）
０≦｜（Ｉｎ−Ｉ）×ＢＥＴｎ／ｆ｜×１００＜２  …（２−１）
【００３５】
また、第１光学系Ｇ１は、最も拡大側から少なくとも２枚以上連続で設置された負レンズを有することが好ましい。このような態様とすることによって、結像光学系の画角を広角としつつ、像面湾曲を抑えることができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の投写型表示装置の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図２は本発明の第２の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図、図３は上記投写型表示装置の第３光学系に配される遮光部材の概略構成図である。図２においては、光路順にスクリーン１２側が拡大側となるように記載している。本実施形態において図１中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【００３７】
図２に示すように、本実施形態の投写型表示装置２は、第１の実施形態の投写型表示装置１と比較して、第３光学系Ｇ３に光束の一部を遮光するマスク（遮光部材）Ｍを追加した点が異なる。
【００３８】
第３光学系Ｇ３は、光路上において拡大側から順に、レンズ群Ｌ３ａと、光束の一部を遮光するマスク（遮光部材）Ｍと、レンズ群Ｌ３ｂとを備えている。マスクＭは、第３光学系Ｇ３の絞り位置の近傍に配することが好ましい。ここで、「第３光学系Ｇ３の絞り位置の近傍」とは、光路上において絞り位置の拡大側に隣接するレンズと縮小側に隣接するレンズとの間の空間内を意味する。また、マスクＭは絞りとしての機能を兼ね備えているため、第３光学系Ｇ３は単体の絞りを備える必要はない。ただし、このような態様に限定されるものではなく、第３光学系Ｇ３はマスクと絞りを個別に備えてもよい。
【００３９】
本実施形態の投写型表示装置２においても、上記第１の実施形態の投写型表示装置１と同様の効果を得ることができる。さらに、第３光学系Ｇ３に光束の一部を遮光するマスクＭを備えるため、投写に影響をおよぼすことなく、ゴーストを抑制することができる。
【００４０】
ここでの作用について、具体的に説明する。ここでは、一例として、図３に示すマスクＭを用いた場合について説明する。マスクＭは、開口領域２０の中心部に、光軸を中心として、光軸を含む円形の遮光領域２１ａが形成されている。
【００４１】
光源の瞳強度分布は光軸付近で高くなる。また強度の強いゴーストは結像性を持ちやすいという特性がある。結像性のあるゴーストは反射でも共役関係に近い関係を維持しているため、撮像素子１０にゴーストが入射する場合でも、投写時と同等の光路で反射してくることになる。その場合、第３光学系Ｇ３の絞り位置でも瞳強度分布の関係も維持しているので、絞り位置近傍に配されたマスクＭ１により中心部分を遮光することによって、ゴーストの低減効果を高めつつ、周辺部分は撮影光を通すことができる。なお、マスクＭの遮光領域の形状は、円形に限らず、多角形とする等、種々の態様とすることができる。
【００４２】
［第３の実施形態］
次に、本発明の投写型表示装置の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図４は本発明の第３の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図である。図４においては、光路順にスクリーン１２側が拡大側となるように記載している。本実施形態において図１中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【００４３】
本実施形態の投写型表示装置３は、第１の実施形態の投写型表示装置１と比較して、第１光学系Ｇ１に１／４波長板Ｗおよび偏光子Ｐを追加した点が異なる。
【００４４】
第１光学系Ｇ１は、光路上において拡大側から順に、負レンズＬ１ａと、負レンズＬ１ｂと、負レンズＬ１ｃと、レンズ群Ｌ１ｄと、正レンズＬ１ｅと、正レンズＬ１ｆと、１／４波長板Ｗと、ライトバルブから出射した光を透過する状態で配された偏光子Ｐとを備えている。
【００４５】
本実施形態の投写型表示装置３においても、上記第１の実施形態の投写型表示装置１と同様の効果を得ることができる。さらに、第１光学系Ｇ１に１／４波長板Ｗおよび偏光子Ｐを備えるため、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に入射する投写光の反射光をさらに少なくすることができる。
【００４６】
ここでの作用について、具体的に説明する。ここでは、一例として、画像投写部１１から直線偏光の投写光が出射される場合について説明する。ライトバルブから直線偏光状態（例えば、縦方向）で出射された投写光は、偏光子Ｐを透過し、１／４波長板Ｗを透過した時点で円偏光状態（例えば、右円偏光状態）に変換される。そして円偏光状態（例えば、右円偏光状態）の投写光が１／４波長板Ｗよりも拡大側に位置するレンズの１面で反射すると、円偏光の回転方向が逆転する。
【００４７】
逆転した円偏光状態（例えば、左円偏光状態）の反射光が再度１／４波長板Ｗを透過した時点で直線偏光状態（例えば、横方向）に変換されるが、このときの直線偏光の方向はライトバルブから出射した時より９０°回転した状態となるため、偏光子Ｐを透過することができない。従って、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に入射する投写光の反射光を少なくすることができる。
【００４８】
一方で、撮影時に第１光学系Ｇ１の拡大側から入射する光については非偏光状態であり全ての振動方向の光を含むため、光の一部が偏光子Ｐを透過して第３光学系Ｇ３に入射する。従って、支障なく撮影を行うことができる。
【００４９】
また、スクリーン１２は、映像の投写に適したマットな面が想定されるため、画像投写部１１からスクリーン１２に投写された映像は、いわゆるランバート反射により偏光状態が解消されるため、スクリーン１２に投写された映像についても支障なく撮影を行うことができる。
【００５０】
なお、第１光学系Ｇ１に１／４波長板Ｗおよび偏光子Ｐを備えた場合、１／４波長板Ｗおよび偏光子Ｐは、光路上において第１光学系Ｇ１内の最も縮小側に配されることが好ましい。このような構成とすることによって、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に入射する投写光の反射光を少なくする効果を高めることができる。
【００５１】
また、第３光学系Ｇ３の最も拡大側にさらに偏光子を追加してもよい。第３光学系Ｇ３に追加する偏光子は、偏光子Ｐの透過軸方向と同じ透過軸方向になるように配される。このような態様とした場合、光路上において第１光学系Ｇ１から撮像素子１０までの間に２枚の偏光子を備えることになるため、偏光子部分全体の消光比が下がって、第１光学系Ｇ１から撮像素子１０に入射する投写光の反射光をさらに少なくすることができる。
【００５２】
［第４の実施形態］
次に、本発明の投写型表示装置の第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図５は本発明の第４の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図である。図５においては、光路順にスクリーン１２側が拡大側となるように記載している。本実施形態において図１中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【００５３】
本実施形態の投写型表示装置３は、第１の実施形態の投写型表示装置１と比較して、第３光学系Ｇ３に偏光子Ｐを追加した点が異なる。
【００５４】
第３光学系Ｇ３は、光路上において拡大側から順に、ライトバルブから出射した光を遮蔽する状態で配された偏光子Ｐと、レンズ群Ｌ３とを備えている。
【００５５】
本実施形態の投写型表示装置４においても、上記第１の実施形態の投写型表示装置１と同様の効果を得ることができる。さらに、第３光学系Ｇ３に、ライトバルブから出射した光（投写光）を遮蔽する状態で配された偏光子Ｐを備えることによって、第２光学系Ｇ２から第３光学系Ｇ３に入射する投写光と、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３内に入射する投写光の反射光を少なくすることができる。
【００５６】
ここでの作用について、具体的に説明する。ここでは、一例として、偏光子Ｐについて直線偏光子を用いた場合について説明する。ライトバルブから所定の偏光状態で出射された投写光は、第２光学系Ｇ２を経由し、分離部材Ｓにおいて第１光学系Ｇ１側に反射されるが、一部の光は第３光学系Ｇ３側に漏れてしまことがある。
【００５７】
第２光学系Ｇ２から第３光学系Ｇ３側に漏れた投写光は、第３光学系Ｇ３の最も拡大側に位置する偏光子Ｐに入射するが、偏光子Ｐはライトバルブから出射した光を遮蔽する状態で配されているため、偏光子Ｐを透過することができない。従って、第２光学系Ｇ２から第３光学系Ｇ３内に入射する投写光を少なくすることができる。
【００５８】
また、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に入射する投写光の反射光について、ライトバルブから出射した光が直線偏光である場合には、ライトバルブから出射したときから偏光方向は変わらない。また、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に入射する投写光の反射光について、ライトバルブから出射した光が円偏光である場合には、ライトバルブから出射したときから偏光の回転方向は逆転するが、円偏光であることは変わらない。そのため、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に入射する投写光の反射光は、反射部材Ｒ２を経由して偏光子Ｐに入射するが、偏光子Ｐはライトバルブから出射した光を遮蔽する状態で配されているため、偏光子Ｐを透過することができない。従って、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３内に入射する投写光の反射光を少なくすることができる。
【００５９】
一方で、撮影時に第１光学系Ｇ１の拡大側から入射する光については非偏光状態であり全ての振動方向の光を含むため、光の一部が偏光子Ｐを透過して第３光学系Ｇ３内に入射する。従って、支障なく撮影を行うことができる。
【００６０】
また、スクリーン１２は、映像の投写に適したマットな面が想定されるため、画像投写部１１からスクリーン１２に投写された映像は、いわゆるランバート反射により偏光状態が解消されるため、スクリーン１２に投写された映像についても支障なく撮影を行うことができる。
【００６１】
［第５の実施形態］
次に、本発明の投写型表示装置の第５の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図６は本発明の第５の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図である。図６においては、光路順にスクリーン１２側が拡大側となるように記載している。本実施形態において図１中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【００６２】
本実施形態の投写型表示装置５は、第１の実施形態の投写型表示装置１と比較して、第１光学系Ｇ１内に反射部材Ｒ１を設けて、結像光学系の配置構成を変更したものである。
【００６３】
第１光学系Ｇ１は、光路上において拡大側から順に、負レンズＬ１ａと、負レンズＬ１ｂと、負レンズＬ１ｃと、レンズ群Ｌ１ｄと、反射部材Ｒ１と、レンズ群Ｌ１ｅとを備えている。
【００６４】
第２光学系Ｇ２は、光路上において拡大側から順に、レンズ群Ｌ２と、色合成部または照明光分離部に用いられるフィルタやプリズム等を想定した光学部材ＰＰとを備えている。
【００６５】
第３光学系Ｇ３は、光路上において拡大側から順に、反射部材Ｒ２と、レンズ群Ｌ３とを備えている。
【００６６】
本実施形態の投写型表示装置５においても、上記第１の実施形態の投写型表示装置１と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
［第６の実施形態］
次に、本発明の投写型表示装置の第６の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図７は本発明の第６の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図である。図７においては、光路順にスクリーン１２側が拡大側となるように記載している。本実施形態において図１中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【００６８】
本実施形態の投写型表示装置６は、第５の実施形態の投写型表示装置５と比較して、第１光学系Ｇ１内に正レンズＬ１ｅおよび正レンズＬ１ｆを追加したものである。
【００６９】
第１光学系Ｇ１は、光路上において拡大側から順に、負レンズＬ１ａと、負レンズＬ１ｂと、負レンズＬ１ｃと、レンズ群Ｌ１ｄと、正レンズＬ１ｅと、正レンズＬ１ｆと、反射部材Ｒ１と、レンズ群Ｌ１ｇとを備えている。
【００７０】
本実施形態の投写型表示装置６においても、上記第５の実施形態の投写型表示装置１と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
［第７の実施形態］
次に、本発明の投写型表示装置の第７の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図８は本発明の第７の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図である。図８においては、光路順にスクリーン１２側が拡大側となるように記載している。本実施形態において図１中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【００７２】
本実施形態の投写型表示装置７は、第１の実施形態の投写型表示装置１と比較して、主として、第１光学系Ｇ１から見て分離部材Ｓの透過側に第２光学系Ｇ２を配し、第１光学系Ｇ１から見て分離部材Ｓの反射側に第３光学系Ｇ３を配した点が異なる。なお、第２光学系Ｇ２は、配置の変更に伴い、構成を簡素化している。
【００７３】
第２光学系Ｇ２は、光路上において拡大側から順に、レンズ群Ｌ２と、色合成部または照明光分離部に用いられるフィルタやプリズム等を想定した光学部材ＰＰとを備えている。
【００７４】
本実施形態の投写型表示装置７においても、上記第１の実施形態の投写型表示装置１と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
［実施例１］
次に、本発明の投写型表示装置が備える結像光学系の数値実施例について説明する。図９は本発明の実施例１にかかる投写型表示装置の概略構成図である。実施例１の投写型表示装置８は、受光した光により撮影を行う撮像素子１０と、光源およびライトバルブからなる画像投写部１１と、ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン（拡大側結像面）１２上に投写し、かつ拡大側から入射した光を撮像素子１０上に結像させる結像光学系とを備えている。
【００７６】
結像光学系は、投写と撮影で共用する第１光学系Ｇ１と、投写のみで使用する第２光学系Ｇ２と、撮影のみで使用する第３光学系Ｇ３と、第２光学系Ｇ２から第１光学系Ｇ１に向かう光路と第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に向かう光路とを分離する分離部材Ｓとを備えている。
【００７７】
第１光学系は、光路上において拡大側から順に、レンズＬ１ａ、レンズＬ１ｂ、レンズＬ１ｃ、レンズＬ１ｄ、レンズＬ１ｅ、および、レンズＬ１ｆの６枚のレンズから構成される。
【００７８】
第２光学系は、光路上において拡大側から順に、１８枚のレンズと、１枚の光学部材とから構成される。
【００７９】
第３光学系Ｇ３は、２０枚のレンズから構成される。
【００８０】
実施例１の結像光学系のライトバルブから拡大側結像面で反射し撮像素子に至る経路である全体系のレンズデータを表１および表２に、全体系の諸元に関するデータを表３に示す。なお、表１および表２は、１つのレンズデータを分割して示したものである。
【００８１】
表１および表２のレンズデータにおいて、Ｓの欄にはライトバルブの面を基準として全体系の光路順に順次増加する面番号を示し、Ｒの欄には各面の曲率半径を示し、Ｄの欄には各面とその次の面との光軸上の間隔を示す。また、Ｎｄの欄には各光学要素のｄ線における屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線におけるアッベ数を示す。また、備考の欄には各面毎に対応する構成要素を示す。なお、曲率半径の符号は、面形状が縮小側（ライトバルブ側または撮像素子側）に凸の場合を正、拡大側（拡大側結像面側）に凸の場合を負としている。また、面間隔の符号は、拡大側結像面から第１光学系に返ってくる光について近軸計算するため、４８面以降の面間隔の符号を負としている。
【００８２】
表３の諸元に関するデータに、全体系の焦点距離ｆ、全体系のＦナンバーＦＮｏ、全体系の倍率ＢＥＴ、全体系の近軸結像位置Ｉの各値を示す。
【００８３】
レンズデータおよび諸元に関するデータにおいて、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。
【００８４】
【表１】
2020140115.tif 000003
【００８５】
【表２】
2020140115.tif 000004
【００８６】
【表３】
2020140115.tif 000005
【００８７】
次に、実施例１の結像光学系のライトバルブから第１光学系内のレンズの１面で反射し撮像素子に至る経路である反射系のレンズデータを表４および表５に示す。なお、表４および表５は、１つのレンズデータを分割して示したものである。ここでは、一例として、第１光学系のレンズＬ１ｂの縮小側の面（４２面）で反射した場合のレンズデータを示す。
【００８８】
【表４】
2020140115.tif 000006
【００８９】
【表５】
2020140115.tif 000007
【００９０】
次に、実施例１の結像光学系の反射系の諸元に関するデータを表６に示す。表６の諸元に関するデータでは、反射系の倍率ＢＥＴｎ、反射系の近軸結像位置Ｉｎ、ＢＥＴｎ／ＢＥＴ、Ｉｎ−Ｉ、｜（Ｉｎ−Ｉ）×ＢＥＴｎ／ｆ｜×１００の各値を示す。なお、表６において、各レンズにおけるＦは拡大側面、Ｒは縮小側面を示す。
【００９１】
【表６】
2020140115.tif 000008
【００９２】
実施例１の結像光学系においては、レンズＬ１ｂの拡大側面および縮小側面と、レンズＬ１ｃの拡大側面および縮小側面と、レンズＬ１ｄの縮小側面と、レンズＬ１ｅの拡大側面と、レンズＬ１ｆの拡大側面とが、条件式（１）を満足する。
０≦ＢＥＴｎ／ＢＥＴ  …（１）
【００９３】
また、レンズＬ１ｆの拡大側面を除く全ての面が、条件式（２）を満足する。      ｜（Ｉｎ−Ｉ）×ＢＥＴｎ／ｆ｜×１００＜５０  …（２）
【００９４】
従って、実施例１の結像光学系においては、上記の通り、条件式（１）を満足する面を反射防止対象面とし、反射防止対象面の少なくとも１面に反射防止層を備えることにより、ゴースト光による撮影品質の低下を効果的に抑えることができる。
【００９５】
また、反射防止対象面として、上記の通り、条件式（１）および条件式（２）の両方満足する面を反射防止対象面とし、反射防止対象面の少なくとも１面に反射防止層を備えることにより、ゴースト光による撮影品質の低下をより効果的に抑えることができる。
【００９６】
以上、実施形態および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００９７】
例えば、結像光学系において、投写に使用する第１光学系および第２光学系からなる光学系が中間像を形成するリレー光学系である場合、分離部材は、光路上において中間像の位置、または、光路上において中間像に隣接する位置に配してもよい。中間像付近では空間を確保しやすいため、このような構成とすることによって、分離部材の配置が容易になる。
【００９８】
また、上記のように中間像付近に分離部材を配した場合、中間像よりも拡大側が第１光学系となる。リレー光学系で高い性能を持たせる場合には、中間像よりも拡大側において多くのレンズ枚数が必要となるため、投写と撮影で共用する第１光学系Ｇ１のレンズ枚数が増えることになる。その結果、投写のみで使用する第２光学系および撮影のみで使用する第３光学系のレンズ枚数を抑えることができるため、結像光学系全体の小型化を図ることができる。
【００９９】
また、結像光学系は、少なくとも１枚のレンズを備え投写のみで使用する第２光学系および／または少なくとも１枚のレンズを備え撮影のみで使用する第３光学系を持たない構成としてもよい。
【０１００】
また、結像光学系を構成する各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、および、アッベ数等は、上記数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【０１０１】
また、ライトバルブは、光源からの光を画像表示素子により空間変調して、画像データに基づく光学像として出力する態様に限定されず、自発光型の画像表示素子から出力された光自体を、画像データに基づく光学像として出力する態様であってもよい。自発光型の画像表示素子としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）またはＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が２次元配列された画像表示素子が挙げられる。
【０１０２】
上記以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。
【符号の説明】
【０１０３】
１〜８    投写型表示装置
１０    撮像素子
１１    画像投写部
１２    スクリーン
Ｇ１    第１光学系
Ｇ２    第２光学系
Ｇ３    第３光学系
Ｌ１ａ〜Ｌ３ｂ    レンズ／レンズ群
Ｍ    マスク
Ｐ    偏光子
ＰＰ    光学部材
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２    反射部材
Ｓ    分離部材
Ｗ    １／４波長板
【図１】
2020140115.tif 000009
【図２】
2020140115.tif 000010
【図３】
2020140115.tif 000011
【図４】
2020140115.tif 000012
【図５】
2020140115.tif 000013
【図６】
2020140115.tif 000014
【図７】
2020140115.tif 000015
【図８】
2020140115.tif 000016
【図９】
2020140115.tif 000017
【図１０】
2020140115.tif 000018