(57)【要約】【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】撮像素子と、光源と、光源からの光を変調して出射するライトバルブと、結像光学系とを備える。結像光学系は、投写と撮影で共用する第１光学系と、投写のみで使用する第２光学系と、備え撮影のみで使用する第３光学系と、第２光学系から第１光学系に向かう光路と第１光学系から第３光学系に向かう光路とを分離する分離部材とを備える。第３光学系は、第３光学系の絞り位置の近傍に、光束の一部を遮光する第１遮光部材を備える。【選択図】図１
2020016857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光の撮影を行う撮像素子と、
光源と、
前記光源からの光を変調して出射するライトバルブと、
前記ライトバルブにより変調され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、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光学系と、前記第２光学系から前記第１光学系に向かう光路と前記第１光学系から前記第３光学系に向かう光路とを分離する分離部材とを備え、
前記第３光学系は、前記第３光学系の絞り位置の近傍に、光束の一部を遮光する第１遮光部材を備える投写型表示装置。
【請求項２】
前記第１遮光部材は、光軸を含む領域を遮光する
請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項３】
前記撮像素子は、前記光源から出射して前記ライトバルブに入射するまでの間の光が直接入射しない位置に配される
請求項１または２記載の投写型表示装置。
【請求項４】
前記第１遮光部材の遮光領域の面積をＳ１、
前記第３光学系の絞りの開口面積をＳとした場合、
０．３＜Ｓ１／Ｓ＜０．９    （１）
で表される条件式（１）を満足する
請求項１から３のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項５】
前記第３光学系の前記絞り位置の近傍とは、撮影に使用する前記第１光学系および前記第３光学系からなる光学系の絞り径をＡＤとした場合、光軸上において前記第３光学系の前記絞り位置を中心として±０．８ＡＤの範囲である
請求項１から４のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項６】
前記第１光学系の最も拡大側の面から前記分離部材までの光軸上の距離をＬ１、
前記第１光学系の最も拡大側の面から前記第２光学系の最も縮小側の面までの光軸上の距離をＬとした場合、
０＜Ｌ１／Ｌ＜０．７    （２）
で表される条件式（２）を満足する
請求項１から５のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項７】
前記第２光学系の絞り位置の近傍に、光束の一部を遮光する第２遮光部材を備える
請求項１から６のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項８】
前記第２遮光部材は、前記第２光学系の絞り内の周辺領域を遮光する
請求項７記載の投写型表示装置。
【請求項９】
前記第３光学系は、前記第１遮光部材とは別に、光束の一部を遮光する第３遮光部材を備える
請求項１から８のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項１０】
前記第２光学系は、光束の一部を遮光する第４遮光部材を備える
請求項１から９のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項１１】
前記第１光学系は、光路に沿って拡大側から順に連続して複数の負レンズを備え、前記複数の負レンズの間に、光束の一部を遮光する第５遮光部材を備える
請求項１から１０のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項１２】
前記結像光学系が備える遮光部材の遮光領域の遮光率は、瞳強度分布に対応した分布を持つ
請求項１から１１のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項１３】
投写に使用する前記第１光学系および前記第２光学系からなる光学系は、中間像を形成するリレー光学系である
請求項１から１２のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項１４】
光路上において前記中間像の位置、または、光路上において前記中間像に隣接する位置に、光束の一部を遮光する第６遮光部材を備える
請求項１３記載の投写型表示装置。
【請求項１５】
光路上において前記中間像より拡大側に、光束の一部を遮光する第６遮光部材を備える
請求項１３記載の投写型表示装置。
【請求項１６】
前記分離部材は、光路上において前記中間像より拡大側に配される
請求項１３から１５のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【請求項１７】
０．４＜Ｓ１／Ｓ＜０．９    （１−１）
で表される条件式（１−１）を満足する
請求項４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ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ：登録商標）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２０１７／１８３２４９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】
特許文献１の投写型表示装置では、撮影時には結像光学系の共用部分からの光が直接撮像素子に入射するように構成されているため、高い撮影品質を持たせようとすると、共用部分のレンズ枚数を増やさざるを得ない。
【０００６】
しかしながら、結像光学系の共用部分にはライトバルブからの光が入射するため、共用部分のレンズ枚数が増えると、光の反射面数が増えてしまい、撮像素子に入射する迷光が増えて、撮影画像中にゴーストが発生する等、撮影品質の劣化につながる。
【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】
上記の課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
【０００９】
＜１＞  受光した光の撮影を行う撮像素子と、光源と、光源からの光を変調して出射するライトバルブと、ライトバルブにより変調され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、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光学系と、第２光学系から第１光学系に向かう光路と第１光学系から第３光学系に向かう光路とを分離する分離部材とを備え、第３光学系は、第３光学系の絞り位置の近傍に、光束の一部を遮光する第１遮光部材を備える投写型表示装置。
【００１０】
＜２＞  第１遮光部材は、光軸を含む領域を遮光する＜１＞の投写型表示装置。
【００１１】
＜３＞  撮像素子は、光源から出射してライトバルブに入射するまでの間の光が直接入射しない位置に配される＜１＞または＜２＞の投写型表示装置。
【００１２】
＜４＞  第１遮光部材の遮光領域の面積をＳ１、第３光学系の絞りの開口面積をＳとした場合、
０．３＜Ｓ１／Ｓ＜０．９    （１）
で表される条件式（１）を満足する＜１＞から＜３＞のいずれかの投写型表示装置。
【００１３】
＜５＞  第３光学系の絞り位置の近傍とは、撮影に使用する第１光学系および第３光学系からなる光学系の絞り径をＡＤとした場合、光軸上において第３光学系の絞り位置を中心として±０．８ＡＤの範囲である＜１＞から＜４＞のいずれかの投写型表示装置。
【００１４】
＜６＞  第１光学系の最も拡大側の面から分離部材までの光軸上の距離をＬ１、第１光学系の最も拡大側の面から第２光学系の最も縮小側の面までの光軸上の距離をＬとした場合、
０＜Ｌ１／Ｌ＜０．７    （２）
で表される条件式（２）を満足する＜１＞から＜５＞のいずれかの投写型表示装置。
【００１５】
＜７＞  第２光学系の絞り位置の近傍に、光束の一部を遮光する第２遮光部材を備える＜１＞から＜６＞のいずれかの投写型表示装置。
【００１６】
＜８＞  第２遮光部材は、第２光学系の絞り内の周辺領域を遮光する＜７＞の投写型表示装置。
【００１７】
＜９＞  第３光学系は、第１遮光部材とは別に、光束の一部を遮光する第３遮光部材を備える＜１＞から＜８＞のいずれかの投写型表示装置。
【００１８】
＜１０＞  第２光学系は、光束の一部を遮光する第４遮光部材を備える＜１＞から＜９＞のいずれかの投写型表示装置。
【００１９】
＜１１＞  第１光学系は、光路に沿って拡大側から順に連続して複数の負レンズを備え、複数の負レンズの間に、光束の一部を遮光する第５遮光部材を備える＜１＞から＜１０＞のいずれかの投写型表示装置。
【００２０】
＜１２＞  結像光学系が備える遮光部材の遮光領域の遮光率は、瞳強度分布に対応した分布を持つ＜１＞から＜１１＞のいずれかの投写型表示装置。
【００２１】
＜１３＞  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は、中間像を形成するリレー光学系である＜１＞から＜１２＞のいずれかの投写型表示装置。
【００２２】
＜１４＞  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、光束の一部を遮光する第６遮光部材を備える＜１３＞の投写型表示装置。
【００２３】
＜１５＞  光路上において中間像より拡大側に、光束の一部を遮光する第６遮光部材を備える＜１３＞の投写型表示装置。
【００２４】
＜１６＞  分離部材は、光路上において中間像より拡大側に配される＜１３＞から＜１５＞のいずれかの投写型表示装置。
【００２５】
＜１７＞  ０．４＜Ｓ１／Ｓ＜０．９    （１−１）
で表される条件式（１−１）を満足する＜４＞の投写型表示装置。
【００２６】
なお、本開示において「絞り位置」とは、光学系のＦナンバーを決める位置（中心光束径を決める位置）を意味する。
【発明の効果】
【００２７】
本開示によれば、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】
【００２８】
【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】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】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５】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６】図２に示す遮光部材の遮光領域の遮光率分布を示す図
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる投写型表示装置の変形例の概略構成図
【図８】上記投写型表示装置の第２光学系に配される遮光部材の概略構成図
【図９】本発明の第１の実施形態にかかる投写型表示装置の変形例の概略構成図
【図１０】本発明の第１の実施形態にかかる投写型表示装置の変形例の概略構成図
【図１１】本発明の第１の実施形態にかかる投写型表示装置の変形例の概略構成図
【図１２】本発明の第１の実施形態にかかる投写型表示装置の変形例の概略構成図
【図１３】本発明の第１の実施形態にかかる投写型表示装置の変形例の概略構成図
【図１４】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１５】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
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の投写型表示装置１は、受光した光の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。
【００３１】
ライトバルブは、光源からの光を変調して出射する。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ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ：登録商標）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。
【００３２】
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。
【００３３】
第１光学系Ｇ１は、光路上において拡大側から順に、レンズ群Ｌ１ａと、反射部材Ｒ１と、レンズ群Ｌ１ｂと、レンズ群Ｌ１ｃとを備えている。
【００３４】
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。
【００３５】
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Ｌ３ａと、第３光学系Ｇ３の絞り位置の近傍に配され、光束の一部を遮光するマスク（第１遮光部材）Ｍ１と、レンズ群Ｌ３ｂとを備えている。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Ｍ１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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、ゴーストを抑制することができる。
【００４０】
さらに、第３光学系Ｇ３の絞り位置の近傍にマスクＭ１を備えることによって、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。
【００４１】
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２に示すマスクＭ１を用いた場合について説明する。マスクＭ１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。
【００４２】
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。
【００４３】
なお、マスクＭ１の遮光領域の形状は、上記図２の態様に限らず、図３に示すように、開口領域２０の中心部に多角形の遮光領域２１ｂを形成してもよい。例えば、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）の少なくとも一部にフライアイを用いた場合、フライアイは格子状にレンズが配置されたものであるため、瞳強度分布の関係が絞り位置まで維持された場合、強度分布が格子状に分布することになる。このように、瞳強度分布が非円形状に変化する構成においては、瞳強度分布の形状に対応させて、多角形の遮光領域２１ｂとすることによって、周辺部分は撮影光の透過領域を残しつつ、効率的に強度の強いゴーストの領域を遮光することができる。
【００４４】
また、図４に示すように、開口領域２０の半分の領域の遮光領域２１ｃを形成してもよい。このような構成とすることによって、中心と周辺の光束の遮光率を同等にすることができるため、周辺光量比の変化を抑えつつゴーストを低減できる。
【００４５】
また、図５に示すように、開口領域２０の半分の領域と中心部の領域を組み合わせた形状の遮光領域２１ｄを形成してもよい。このような構成とすることによって、周辺光量比の変化を抑えつつ、効率的に強度の強いゴーストの領域を遮光することができる。なお、中心部の領域について、図５では一例として、多角形としているが、瞳強度分布の形状に対応させて、円形としてもよい。
【００４６】
また、結像光学系が備える遮光部材の遮光領域の遮光率は、１００％に限らず、１００％未満としてもよい。
【００４７】
また、結像光学系が備える遮光部材の遮光領域の遮光率は、瞳強度分布に対応した分布を持つようにしてもよい。ここでは、一例として、円形の遮光領域２１ａが形成されたマスクＭ１を用いた場合について説明する。図６に示すように、遮光領域２１ａの中心の遮光率は１００％であり、遮光領域２１ａの周辺に行くに従って遮光率が下がるように構成されている。このような構成とすることによって、中心付近の強度の強いゴーストの領域を遮光しつつ、撮影光の光量の低下を抑えることができる。
【００４８】
本実施形態の投写型表示装置１において、撮像素子１０は、光源から出射してライトバルブに入射するまでの間の光が直接入射しない位置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、ライトバルブに入射する前の強い光量の光が、設計意図と異なる形で分離部材Ｓまたはレンズ等を透過した場合でも、撮像素子１０に入射するのを防ぐことができるため、撮影品質の劣化を抑制することができる。
【００４９】
また、マスク（第１遮光部材）Ｍ１の遮光領域の面積をＳ１、第３光学系Ｇ３の絞りの開口面積をＳとした場合、条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、ゴースト光を遮光するのに必要な遮光領域を確保することができる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、マスクＭ１を透過する撮影光の光量の低下を抑えることができる。すなわち、条件式（１）を満足することによって、マスクＭ１において、ゴーストの低減効果を高めつつ、十分な光量の撮影光を通すことができる。なお、条件式（１−１）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。
０．３＜Ｓ１／Ｓ＜０．９    （１）
０．４＜Ｓ１／Ｓ＜０．９    （１−１）
【００５０】
また、第３光学系Ｇ３の絞り位置の近傍とは、撮影に使用する第１光学系Ｇ１および第３光学系Ｇ３からなる光学系の絞り径をＡＤとした場合、光軸上において第３光学系Ｇ３の絞り位置を中心として±０．８ＡＤの範囲であることが好ましい。このような構成とすることによって、投写に影響をおよぼすことなくゴーストを低減できる。
【００５１】
また、第１光学系Ｇ１の最も拡大側の面から分離部材Ｓまでの光軸上の距離をＬ１、第１光学系Ｇ１の最も拡大側の面から第２光学系Ｇ２の最も縮小側の面までの光軸上の距離をＬとした場合、条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、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）の枚数の増加を抑えることができ、投写光の反射面数が減るため、ゴーストを抑制することができる。
０＜Ｌ１／Ｌ＜０．７    （２）
【００５２】
また、図７に示すように、第２光学系Ｇ２の絞り位置の近傍に、光束の一部を遮光するマスク（第２遮光部材）Ｍ２を備えてもよい。ここで、「第２光学系Ｇ２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。このような構成とすることによって、撮影に影響をおよぼすことなくゴーストを低減できる。
【００５３】
この場合、マスクＭ２は、第２光学系Ｇ２の絞り内の周辺領域を遮光するものとすることが好ましい。一例として、図８に示すマスクＭ２を用いた場合について説明する。マスクＭ２は、開口領域３０の円形の中心領域を除く周辺領域に遮光領域３１が形成されている。光源の瞳強度分布は光軸付近で高くなりやすいため、このような構成とすることによって、周辺を遮光することで投写光の光量を確保しつつゴーストを低減することができる。
【００５４】
また、図９に示すように、第３光学系Ｇ３は、マスクＭ１とは別に、光束の一部を遮光するマスク（第３遮光部材）Ｍ２を備えてもよい。このような構成とすることによって、投写に影響をおよぼすことなく、さらにゴーストを低減できる。
【００５５】
また、図１０に示すように、第２光学系Ｇ２は、光束の一部を遮光するマスク（第４遮光部材）Ｍ２を備えてもよい。このような構成とすることによって、撮影に影響をおよぼすことなく、さらにゴーストを低減できる。なお、マスクＭ２の配置位置は、レンズ群Ｌ２の縮小側に限らず、図１１に示すように、レンズ群Ｌ２の拡大側としてもよい。
【００５６】
また、図１２に示すように、第１光学系Ｇ１は、光路に沿って拡大側から順に連続して複数の負レンズを備え、複数の負レンズの間に、光束の一部を遮光するマスク（第５遮光部材）Ｍ２を備えてもよい。図１２では、一例として、光路上において拡大側から順に、負レンズＬ１１ａと、負レンズＬ１１ｂと、マスクＭ２と、負レンズＬ１１ｃと、レンズ群Ｌ１１ｄと、反射部材Ｒ１と、レンズ群Ｌ１１ｅと、レンズ群Ｌ１１ｆとを備えた第１光学系Ｇ１を示している。
【００５７】
一般的に、投写型表示装置の結像光学系の最も拡大側付近のレンズは、レンズ面の曲率が強くゴーストが発生しやすいレンズ面が多いため、このように連続した複数の負レンズの間にマスクＭ２を設けることによって、高いゴースト低減効果を得ることができる。
【００５８】
また、投写型表示装置の中には、結像光学系の最も拡大側付近のレンズの有効径内の半分程度の領域しか投写光が透過しないものがあるため、そのような投写型表示装置の場合には、投写光が透過しない領域にマスクＭ２の遮光領域を設定することによって、投写光の光量を低下させずに、ゴーストを低減することができる。
【００５９】
また、投写に使用する第１光学系Ｇ１および第２光学系Ｇ２からなる光学系は、中間像Ｉを形成するリレー光学系であることが好ましい。このような構成とすることによって、一眼で、広角とすることができる。また、投写に使用する光学系をリレー光学系とすることによって、光路を折り曲げる反射部材を光学系内に挿入し易くなり、投写型表示装置から出射される投写光のうち投写型表示装置側の光線を、投写型表示装置の筐体と水平に近づけることができるため、投写型表示装置の設置性を向上させることができる。
【００６０】
投写に使用する光学系がリレー光学系である場合、図１３に示すように、光路上において中間像Ｉの位置、または、光路上において中間像Ｉに隣接する位置に、光束の一部を遮光するマスク（第６遮光部材）Ｍ２を備えてもよい。このような構成とすることによって、視野絞りのように、投写光とゴーストを分離して遮光することが可能となる。
【００６１】
同じく、投写に使用する光学系がリレー光学系である場合、図１３に示すように、光路上において中間像Ｉより拡大側に、光束の一部を遮光するマスク（第６遮光部材）Ｍ２を備えてもよい。このような構成とすることによって、投写と撮影で共用する第１光学系Ｇ１からのゴーストを低減することができる。
【００６２】
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１４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である。図１４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。
【００６３】
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、結像光学系の構成が異なる。図１４に示すように、本実施形態の投写型表示装置２の結像光学系は、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。
【００６４】
第１光学系Ｇ１は、レンズ群Ｌ１を備えている。
【００６５】
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、レンズ群Ｌ２ｂと、反射部材Ｒと、レンズ群Ｌ２ｃと、第２光学系Ｇ２の絞り位置の近傍に配され、光束の一部を遮光するマスク（第２遮光部材）Ｍ２と、レンズ群Ｌ２ｄ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。
【００６６】
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、第３光学系Ｇ３の絞り位置の近傍に配され、光束の一部を遮光するマスク（第１遮光部材）Ｍ１と、レンズ群Ｌ３ｂとを備えている。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
また、本実施形態の投写型表示装置２の結像光学系において、投写に使用する第１光学系Ｇ１および第２光学系Ｇ２からなる光学系はリレー光学系である。この場合、分離部材Ｓは、光路上において中間像Ｉより拡大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、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。
【００７０】
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１５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３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。
【００７１】
図１５に示すように、本実施形態の投写型表示装置３は、第２の実施形態の投写型表示装置２と比較して、第２光学系Ｇ２の構成が若干異なるものの、主として分離部材Ｓに対する第２光学系Ｇ２および第３光学系Ｇ３の位置を変更したものである。
【００７２】
なお、本実施形態の第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、第２光学系Ｇ２の絞り位置の近傍に配され、光束の一部を遮光するマスク（第２遮光部材）Ｍ２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。
【００７３】
分離部材Ｓは、第２光学系Ｇ２から第１光学系Ｇ１に向かう光を透過し、第１光学系Ｇ１から第３光学系Ｇ３に向かう光を反射するように構成されている。
【００７４】
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。
【００７５】
以上、本発明の投写型表示装置の実施形態についていくつか説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
また、投写光の波長域と撮像素子の検出波長域とは同じである必要はなく、一部の帯域が重なるようにしてもよい。例えば、投写光は可視光とし、撮像素子の検出波長域は可視光および赤外光としていてもよい。
【００７９】
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】
【００８０】
１〜３    投写型表示装置
１０    撮像素子
１１    画像投写部
１２    スクリーン
２０、３０    開口領域
２１ａ〜２１ｄ、３１    遮光領域
Ｇ１    第１光学系
Ｇ２    第２光学系
Ｇ３    第３光学系
Ｉ    中間像
Ｍ１、Ｍ２    マスク
Ｌ１〜Ｌ１１ｆ    レンズ群
ＰＰ    光学部材
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２    反射部材
Ｓ    分離部材
【図１】
2020016857.tif 000003
【図２】
2020016857.tif 000004
【図３】
2020016857.tif 000005
【図４】
2020016857.tif 000006
【図５】
2020016857.tif 000007
【図６】
2020016857.tif 000008
【図７】
2020016857.tif 000009
【図８】
2020016857.tif 000010
【図９】
2020016857.tif 000011
【図１０】
2020016857.tif 000012
【図１１】
2020016857.tif 000013
【図１２】
2020016857.tif 000014
【図１３】
2020016857.tif 000015
【図１４】
2020016857.tif 000016
【図１５】
2020016857.tif 000017