CN210181373U - 投射型显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种在能够进行投射及拍摄这两者的投射型显示装置中，能够抑制摄影质量的劣化的投射型显示装置。投射型显示装置具备摄像元件、光源、调整来自光源的光并以预先设定的偏振光状态射出的光阀及成像光学系统。成像光学系统具备在投射及拍摄中共用的第1光学系统、仅在投射中使用的第2光学系统、仅在拍摄中使用的第3光学系统及将从第2光学系统朝向第1光学系统的光路与从第1光学系统朝向第3光学系统的光路分离的分离部件。关于第1光学系统，具备1/4波长板及以透射从光阀射出的光的状态配置的偏振片。

Description

投射型显示装置

技术领域

本公开涉及一种投射型显示装置。

背景技术

近年，提出有具备液晶显示元件或LCOS(Liquid Crystal On Silicon/硅基液晶)显示元件等光阀的同时具备CCD(Charge Coupled Device/电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor/互补金属氧化物半导体)等摄像元件，而且能够进行投射及拍摄这两者的投射型显示装置(例如，专利文献1)。

专利文献1：国际公开第2017/014317号

专利文献1的投射型显示装置以如下方式构成，即，具备分离从光阀朝向屏幕的光路与从放大侧(屏幕侧)朝向摄像元件的光路的分离部件，并且在进行投射时及拍摄时，共用投射型显示装置所具备的成像光学系统的一部分。

然而，在专利文献1的投射型显示装置中，因分离部件的性能可能会引起从光阀射出的光的一部分泄漏到摄像元件侧。为了向屏幕投射而从光阀射出的光为高亮度，因此若这种高亮度的光从光阀泄漏到摄像元件侧，则在摄影图像中产生较强的重影等导致摄影质量的劣化。

实用新型内容

本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种在能够进行投射及拍摄这两者的投射型显示装置中，能够抑制摄影质量劣化的投射型显示装置。

用于解决上述课题的具体方法中包含以下方式。

<1>一种投射型显示装置，其具备：摄像元件，通过所接收的光进行拍摄；光阀，以预先设定的偏振光状态射出基于图像数据的光学像；及成像光学系统，将基于从光阀射出的光的光学像投射于放大侧成像面上，且将从放大侧入射的光成像于摄像元件上，成像光学系统具备：至少具备1片透镜且在投射及拍摄中共用的第1光学系统；至少具备1片透镜且仅在投射中使用的第2光学系统；至少具备1片透镜且仅在拍摄中使用的第3光学系统；及将从第2光学系统朝向第1光学系统的光路与从第1光学系统朝向第3光学系统的光路分离的分离部件，第1光学系统从放大侧依次具备1/4波长板及以透射从光阀射出的光的状态配置的偏振片，或者，第3光学系统具备以遮蔽从光阀射出的光的状态配置的偏振片。

<2><1>的投射型显示装置中，偏振片的消光比小于0.1％。在此，“消光比”是指与透射轴垂直的方向的光相对于透射轴方向的光的透射率比。

<3><1>或<2>的投射型显示装置中，当在第1光学系统中设置有1/4波长板及偏振片时，1/4波长板及偏振片在光路上配置于第1光学系统内的最靠缩小侧。

<4><1>至<3>中的任一个投射型显示装置中，分离部件为反射型偏振片。

<5><1>至<4>中的任一个投射型显示装置具备：调整机构，调整第1光学系统所具备的偏振片或第3光学系统所具备的偏振片的透射轴方向。

<6><1>至<5>中的任一个投射型显示装置中，当在第3光学系统中设置有偏振片时，偏振片在光路上配置于第3光学系统内的最靠放大侧。

<7><1>至<6>中的任一个投射型显示装置中，第2光学系统具备以透射从光阀射出的光的状态配置的偏振片。

<8><7>的投射型显示装置具备：调整机构，调整第2光学系统所具备的偏振片的透射轴方向。

<9><7>或<8>的投射型显示装置中，第2光学系统所具备的偏振片在光路上配置于第2光学系统内的最靠放大侧。

<10><1>至<9>中的任一个投射型显示装置中，在光路上，在从第1光学系统的最靠缩小侧的透镜至摄像元件之间设置2片以上的偏振片。

<11><1>至<10>中的任一个投射型显示装置中，包括使用于投射的第1光学系统及第2光学系统的光学系统为形成中间像的中继光学系统。

<12><1>至<11>中的任一个投射型显示装置中，包括使用于拍摄的第1光学系统及第3光学系统的光学系统为形成中间像的中继光学系统。

<13><11>或<12>的投射型显示装置中，分离部件在光路上配置于比中间像更靠放大侧的位置。

<14>一种投射型显示装置，其具备：摄像元件，通过所接收的光进行拍摄；光阀，射出基于图像数据的光学像；及成像光学系统，将基于从光阀射出的光的光学像投射于放大侧成像面上，且将从放大侧入射的光成像于摄像元件上，成像光学系统具备：至少具备1片透镜且在投射及拍摄中共用的第1光学系统；至少具备1片透镜且仅在投射中使用的第2光学系统；至少具备1片透镜且仅在拍摄中使用的第3光学系统；及具有一部分透射一部分反射性且将从第2光学系统朝向第1光学系统的光路与从第1光学系统朝向第3光学系统的光路分离的分离部件，分离部件在成像光学系统中的反射部件中配置于最靠放大侧。

<15><14>的投射型显示装置中，分离部件以在从第2光学系统朝向第1光学系统的光路上反射光并在从第1光学系统朝向第3光学系统的光路上透射光的状态配置。

<16><15>的投射型显示装置中，分离部件为在透明基板的一面成膜有具有一部分透射一部分反射性的反射膜的部件，且以反射膜与第1光学系统对置并且在从第2光学系统朝向第1光学系统的光路上反射光并在从第1光学系统朝向第3光学系统的光路上透射光的状态配置。

<17><14>至<16>中的任一个投射型显示装置中，包括使用于投射的第1光学系统及第2光学系统的光学系统为形成中间像的中继光学系统。

<18><14>至<17>中的任一个投射型显示装置中，包括使用于拍摄的第1光学系统及第3光学系统的光学系统为形成中间像的中继光学系统。

<19><17>或<18>的投射型显示装置中，分离部件在光路上配置于比中间像更靠放大侧的位置。

实用新型效果

根据本公开，能够提供一种可抑制摄影质量劣化的投射型显示装置。

附图说明

图1是本实用新型的第1实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。

图2是本实用新型的第2实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。

图3是本实用新型的第3实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。

图4是本实用新型的第4实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。

图5是本实用新型的第5实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。

图6是本实用新型的第6实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。

图7是本实用新型的第7实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。

图8是本实用新型的第8实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。

图9是本实用新型的第9实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。

具体实施方式

以下，参考附图对本实用新型的投射型显示装置的第1实施方式进行详细说明。图1是本实用新型的第1实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。在图1中，以光路顺序，屏幕12侧成为放大侧的方式进行了记载。

如图1所示，本实施方式的投射型显示装置1具备通过所接收的光进行拍摄的摄像元件10、包括光源及光阀的图像投射部11、将基于通过光阀光调制的光的光学像投射于屏幕(放大侧成像面)12上且将从放大侧入射的光成像于摄像元件上的成像光学系统。

光阀调制来自光源的光并以预先设定的偏振光状态射出。使用于光阀的图像显示元件可以使用液晶显示元件或LCOS(Liquid Crystal OnSilicon)显示元件等任何图像显示元件。光源与光阀的图像显示元件的方式对应地适当构成即可。

成像光学系统具备至少具备1片透镜且在投射及拍摄中共用的第1光学系统G1、至少具备1片透镜且仅在投射中使用的第2光学系统G2、至少具备1片透镜且仅在拍摄中使用的第3光学系统G3及将从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光路与从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光路分离的分离部件S。

第1光学系统G1在光路上从放大侧依次具备透镜组L1、1/4波长板W及以透射从光阀射出的光的状态配置的偏振片P。

第2光学系统G2在光路上从放大侧依次具备透镜组L2a、透镜组L2b、反射部件R、透镜组L2c及假定成颜色合成部或照明光分离部中使用的滤光片或棱镜等的光学部件PP。

第3光学系统G3具备透镜组L3。

另外，第1光学系统G1、第2光学系统G2及第3光学系统G3中的各透镜组并不限于包括多个透镜的结构，也可以设为仅包括1片透镜的结构。

分离部件S反射从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光，并透射从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光，例如，由如半反射镜那种一部分透射一部分反射部件构成。

关于成像光学系统，通过如上构成，能够抑制在投射及拍摄中共用的第1光学系统G1的透镜的片数，并且确保投射中使用的透镜(第1光学系统G1及第2光学系统G2的透镜)的片数而具有较高的投射性能。相同地，能够确保拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)的片数而具有较高的摄影性能。

并且，在拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)中，也使用于投射的透镜(第1光学系统G1的透镜)的片数变少而投射光的反射面数量减少，因此能够抑制反射重影。

而且，通过在第1光学系统G1中设置1/4波长板W及以透射从光阀射出的光(投射光)的状态配置的偏振片P，能够进一步减少从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光。

对这里的作用进行具体说明。在此，作为一例，对从图像投射部11射出直线偏振光的投射光的情况进行说明。从光阀以直线偏振光状态(例如，图中纵向)射出的投射光在透射偏振片P，且在透射了1/4波长板W的时刻转换为圆偏振光状态(例如，右旋圆偏振光状态)。而且，若圆偏振光状态(例如，右旋圆偏振光状态)的投射光在透镜组L1中反射，则圆偏振的旋转方向反转。

在已反转的圆偏振光状态(例如，左旋圆偏振光状态)的反射光再度透射1/4波长板W的时刻转换为直线偏振光状态(例如，图中水平方向)，但此时的直线偏振光的方向成为自从光阀射出的时刻起旋转了90°的状态，因此无法透射偏振片P。因此，能够减少从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光。

另一方面，关于拍摄时从第1光学系统G1的放大侧入射的光，处于非偏振光状态且包含所有的振动方向的光，因此光的一部分透射偏振片P并入射于第3光学系统G3。因此，能够无障碍地进行拍摄。

另外，屏幕12假定为适合于影像投射的垫状的面，因此从图像投射部11投射到屏幕12的影像因所谓的兰伯特反射而偏振光状态被消除，因此也能够对于投射到屏幕12的影像无障碍地进行拍摄。

在本实施方式的投射型显示装置1中，当减少从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光时，反射光的减少量会被偏振片P的性能所左右。因此，通过将偏振片的消光比设为小于0.1％，能够充分减少从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光。

并且，当在第1光学系统G1中设置有1/4波长板W及偏振片P时，1/4波长板W及偏振片P在光路上优选配置于第1光学系统G1内的最靠缩小侧。通过设为这种结构，能够提高减少从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光时的效果。

并且，优选具备调整偏振片P的透射轴方向的调整机构。例如，若因温度变化或变形等而图像投射部11与构成成像光学系统的各光学要件的相对位置发生变动，则导致无法精确地控制在偏振片P中透射或遮蔽的光，因此通过具备上述调整机构，即使在图像投射部11与构成成像光学系统的各光学要件的相对位置发生变动的情况下，也能够精确地控制在偏振片P中透射或遮蔽的光。

另外，基于调整机构的偏振片P的透射轴方向的调整可以手动进行，也可以与各种传感器组合来自动进行。当自动进行调整时，例如，也可以设置检测图像投射部11与构成成像光学系统的各光学要件的相对位置变动的传感器，并根据该相对位置变动调整偏振片P的透射轴方向。并且，也可以以从图像投射部11投射规定光量的光且使通过摄像元件10检测到的光的光量成为基准值(例如，没有相对位置变动时的值)的方式调整偏振片P的透射轴方向。

并且，包括使用于投射的第1光学系统G1及第2光学系统G2的光学系统优选为形成中间像MI的中继光学系统。通过设为这种结构，在单镜头中能够设为广角。并且，通过将使用于投射的光学系统设为中继光学系统，容易将折弯光路的反射部件插入于光学系统内，并且能够使从投射型显示装置射出的投射光中投射型显示装置侧的光线与投射型显示装置的框体水平地接近，因此能够提高投射型显示装置的设置性。

在该情况下，分离部件S优选配置于在光路上比中间像MI更靠放大侧的位置。通过设为这种结构，在拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)中，也使用于投射的透镜(第1光学系统G1的透镜)的片数变少而投射光的反射面数量减少，因此能够抑制反射重影。

另外，关于包括使用于拍摄的第1光学系统G1及第3光学系统G3的光学系统，也可以设为形成中间像的中继光学系统。通过设为这种结构，在单镜头中能够设为广角。并且，通过将使用于拍摄的光学系统设为中继光学系统，容易将折弯光路的反射部件插入于第3光学系统G3内，因此即使在将第3光学系统G3设计成具备多片透镜的高性能的情况下，也能够抑制第3光学系统G3的总长度。因此，有助于兼顾投射型显示装置的性能及小型化。

接着，参考附图对本实用新型的投射型显示装置的第2实施方式进行详细说明。图2是本实用新型的第2实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。在图2中以光路顺序，屏幕12侧成为放大侧的方式进行了记载。在本实施方式中，对与图1中的要件相同的要件标注有相同的符号，若无需要，则省略对这些的说明，而主要仅对差异点进行说明。

图2所示，本实施方式的投射型显示装置2与第1实施方式的投射型显示装置1相比，不同点在于在第3光学系统G3内的最靠放大侧追加了偏振片P2。该偏振片P2配置成偏振片P2的透射轴方向成为偏振片P1(图1中的偏振片P)的透射轴方向相同的方向。

在本实施方式的投射型显示装置2中，能够获得与上述第1实施方式的投射型显示装置1相同的效果。而且，在光路上，在从第1光学系统G1的最靠缩小侧的透镜至摄像元件10之间设置有2片偏振片P1及P2，因此偏振片部分整体的消光比下降而能够进一步减少从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光。

接着，参考附图对本实用新型的投射型显示装置的第3实施方式进行详细说明。图3是本实用新型的第3实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。在图3中，以光路顺序，屏幕12侧成为放大侧的方式进行了记载。在本实施方式中，对与图1中的要件相同的要件标注有相同的符号，若无需要，则省略对这些的说明，而主要仅对差异点进行说明。

本实施方式的投射型显示装置3与第1实施方式的投射型显示装置1相比，成像光学系统的结构不同。如图3所示，本实施方式的投射型显示装置3的成像光学系统具备至少具备1片透镜且在投射及拍摄中共用的第1光学系统G1、至少具备1片透镜且仅在投射中使用的第2光学系统G2、至少具备1片透镜且仅在拍摄中使用的第3光学系统G3及将从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光路与从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光路分离的分离部件S。

第1光学系统G1在光路上从放大侧依次具备透镜组L1a、反射部件R1、透镜组L1b及透镜组L1c。

第2光学系统G2在光路上从放大侧依次具备透镜组L2、假定成颜色合成部或照明光分离部中使用的滤光片或棱镜等的光学部件PP。

第3光学系统G3在光路上从放大侧依次具备反射部件R2、以遮蔽从光阀射出的光的状态配置的偏振片P及透镜组L3。

分离部件S反射从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光，并透射从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光，例如，由如半反射镜那种一部分透射一部分反射部件构成。

关于成像光学系统，通过如上构成，能够抑制在投射及拍摄中共用的第1光学系统G1的透镜的片数，并且确保投射中使用的透镜(第1光学系统G1及第2光学系统G2的透镜)的片数而具有较高的投射性能。相同地，能够确保拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)的片数而具有较高的摄影性能。

并且，在拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)中，也使用于投射的透镜(第1光学系统G1的透镜)的片数变少而投射光的反射面数量减少，因此能够抑制反射重影。

而且，通过在第3光学系统G3中设置以遮蔽从光阀射出的光(投射光)的状态配置的偏振片P，能够减少从第2光学系统G2入射于第3光学系统G3的投射光及从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3内的投射光的反射光。

对这里的作用进行具体说明。在此，作为一例，对关于偏振片P使用了直线偏振光片的情况进行说明。从光阀以规定的偏振光状态射出的投射光经由第2光学系统G2在分离部件S中向第1光学系统G1侧反射，但有时一部分光会泄漏到第3光学系统G3侧。

从第2光学系统G2入射于第3光学系统G3的投射光经由反射部件R2入射于偏振片P，但偏振片P以遮蔽从光阀射出的光的状态配置，因此无法透射偏振片P。因此，能够减少从第2光学系统G2入射于第3光学系统G3内的投射光。

并且，关于从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光，当从光阀射出的光为直线偏振光时，自从光阀射出时起偏振光方向不变。并且，关于从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光，当从光阀射出的光为圆偏振光时，自从光阀射出时起偏振光的旋转方向会反转，但依然是圆偏振光。因此，从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光经由反射部件R2入射于偏振片P，但偏振片P以遮蔽从光阀射出的光的状态配置，因此无法透射偏振片P。因此，能够减少从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3内的投射光的反射光。

另一方面，关于拍摄时从第1光学系统G1的放大侧入射的光，为非偏振光状态且包含所有的振动方向的光，因此光的一部分透射偏振片P并入射于第3光学系统G3内。因此，能够无障碍地讲行拍摄。

另外，屏幕12假定为适合于影像投射的垫状的面，因此从图像投射部11投射到屏幕12的影像因所谓的兰伯特反射而偏振光状态被消除，因此也能够对投射到屏幕12的影像无障碍地进行拍摄。

在本实施方式的投射型显示装置3中，优选具备调整偏振片P的透射轴方向的调整机构。例如，若因温度变化或变形等而图像投射部11与构成成像光学系统的各光学要件的相对位置发生变动，则导致无法精确地控制在偏振片P中透射或遮蔽的光，因此通过具备上述调整机构，即使在图像投射部11与构成成像光学系统的各光学要件的相对位置发生变动的情况下，也能够精确地控制在偏振片P中透射或遮蔽的光。

另外，基于调整机构的偏振片P的透射轴方向的调整可以手动进行，也可以与各种传感器组合来自动进行。当自动进行调整时，例如，也可以设置检测图像投射部11与构成成像光学系统的各光学要件的相对位置变动的传感器，并根据该相对位置变动调整偏振片P的透射轴方向。并且，也可以以从图像投射部11投射规定光量的光且使通过摄像元件10检测的光的光量成为基准值(例如，没有相对位置变动时的值)的方式调整偏振片P的透射轴方向。

并且，当在第3光学系统G3中设置有偏振片P时，偏振片P在光路上优选配置于第3光学系统G3内的最靠放大侧。通过设为这种结构，能够消除第3光学系统G3内的偏振光旋转的影响。

并且，包括使用于投射的第1光学系统G1及第2光学系统G2的光学系统优选为形成中间像MI的中继光学系统。通过设为这种结构，在单镜头中能够设为广角。并且，通过将使用于投射的光学系统设为中继光学系统，容易将折弯光路的反射部件插入于光学系统内，从而能够使从投射型显示装置射出的投射光中投射型显示装置侧的光线与投射型显示装置的框体水平地接近，因此能够提高投射型显示装置的设置性。

接着，参考附图对本实用新型的投射型显示装置的第4实施方式进行详细说明。图4是本实用新型的第4实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。在图4中，以光路顺序，屏幕12侧成为放大侧的方式进行了记载。在本实施方式中，对与图1中的要件相同的要件标注有相同的符号，若无需要，则省略对这些的说明，而主要仅对差异点进行说明。

本实施方式的投射型显示装置4与第3实施方式的投射型显示装置3相比，成像光学系统的结构不同。如图4所示，本实施方式的投射型显示装置4的成像光学系统具备至少具备1片透镜且在投射及拍摄中共用的第1光学系统G1、至少具备1片透镜且仅在投射中使用的第2光学系统G2、至少具备1片透镜且仅在拍摄中使用的第3光学系统G3及将从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光路与从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光路分离的分离部件S。

第1光学系统G1具备透镜组L1。

第2光学系统G2在光路上从放大侧依次具备透镜组L2a、透镜组L2b、反射部件R、透镜组L2c及假定成颜色合成部或照明光分离部中使用的滤光片或棱镜等的光学部件PP。

第3光学系统G3在光路上从放大侧依次具备以遮蔽从光阀射出的光的状态配置的偏振片P及透镜组L3。

分离部件S反射从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光，并透射从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光，例如，由如半反射镜那种一部分透射一部分反射部件构成。

在本实施方式的投射型显示装置4中，也能够获得与上述第3实施方式的投射型显示装置3相同的效果。而且，分离部件S在光路上配置于比中间像MI更靠放大侧的位置，因此在拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)中，也使用于投射的透镜(第1光学系统G1的透镜)的片数变少而投射光的反射面数量减少，因此能够抑制反射重影。

接着，参考附图对本实用新型的投射型显示装置的第5实施方式进行详细说明。图5是本实用新型的第5实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。在图5中，以光路顺序，屏幕12侧成为放大侧的方式进行了记载。在本实施方式中，对与图1中的要件相同的要件标注有相同的符号，若无需要，则省略对这些的说明，而主要仅对差异点进行说明。

本实施方式的投射型显示装置5与第1实施方式的投射型显示装置1相比，成像光学系统的结构不同。如图5所示，本实施方式的投射型显示装置5的成像光学系统具备至少具备1片透镜且在投射及拍摄中共用的第1光学系统G1、至少具备1片透镜且仅在投射中使用的第2光学系统G2、至少具备1片透镜且仅在拍摄中使用的第3光学系统G3及将从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光路与从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光路分离的分离部件SP。

第1光学系统G1具备透镜组L1。

第2光学系统G2在光路上从放大侧依次具备以透射从光阀射出的光的状态配置的偏振片P1、透镜组L2a、透镜组L2b、反射部件R、透镜组L2c及假定成颜色合成部或照明光分离部中使用的滤光片或棱镜等的光学部件PP。

第3光学系统G3在光路上从放大侧依次具备以遮蔽从光阀射出的光(投射光)的状态配置的偏振片P2及透镜组L3。

分离部件SP反射从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光，并透射从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光，且由反射型偏振片构成。

关于成像光学系统，通过如上构成，能够抑制在投射及拍摄中共用的第1光学系统G1的透镜的片数，并且确保投射中使用的透镜(第1光学系统G1及第2光学系统G2的透镜)的片数而具有较高的投射性能。相同地，能够确保拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)的片数而具有较高的摄影性能。

并且，在拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)中，也使用于投射的透镜(第1光学系统G1的透镜)的片数变少而投射光的反射面数量减少，因此能够抑制反射重影。

并且，通过在第2光学系统G2中设置以透射从光阀射出的光的状态配置的偏振片P1，偏振片部分整体的消光比下降，从而能够减少入射于第3光学系统G3的投射光及投射光的反射光。

并且，通过在第3光学系统G3中设置以遮蔽从光阀射出的光(投射光)的状态配置的偏振片P，能够减少从第2光学系统G2入射于第3光学系统G3的投射光及从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3内的投射光的反射光。

而且，通过将分离部件SP设为反射型偏振片，偏振片部分整体的消光比下降，从而能够进一步减少从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3的投射光的反射光。

对这里的作用进行具体说明。在此，作为一例，对从图像投射部11射出直线偏振光的投射光的情况进行说明。从光阀以直线偏振光状态(例如，图中纵向)射出的投射光透射偏振片P1，由此脱离了从光阀射出时的偏振光状态的光被去除，仅从光阀射出时的偏振光状态的光在分离部件(反射型偏振片)SP中向第1光学系统G1侧反射。

此时，有时一部分光会导致泄漏到第3光学系统G3侧，但偏振片P2以遮蔽从光阀射出的光的状态配置，因此无法透射偏振片P2。因此，能够减少从第2光学系统G2入射于第3光学系统G3内的投射光。

并且，关于第1光学系统G1中的投射光的反射光，从光阀射出的光为直线偏振光，因此自从光阀射出时起偏振光方向不变。因此，第1光学系统G1中的投射光的反射光在分离部件(反射型偏振片)SP中向第2光学系统G2侧反射。因此，能够减少从第1光学系统G1入射于第3光学系统G3内的投射光的反射光。

另一方面，关于拍摄时从第1光学系统G1的放大侧入射的光，为非偏振光状态且包含所有的振动方向的光，因此光的一部分(例如，自从光阀射出时起直线偏振光的方向旋转了90°的光)透射分离部件(反射型偏振片)SP及偏振片P2并入射于第3光学系统G3。因此，能够无障碍地进行拍摄。

另外，屏幕12假定为适合于影像投射的垫状的面，因此从图像投射部11投射到屏幕12的影像因所谓的兰伯特反射而偏振光状态被消除，因此也能够对投射到屏幕12的影像无障碍地进行拍摄。

在本实施方式的投射型显示装置5中，优选具备调整偏振片P1的透射轴方向的调整机构。通过具备这种调整机构，即使在图像投射部11与构成成像光学系统的各光学要件的相对位置发生变动的情况下，也能够精确地控制在偏振片P1中透射或遮蔽的光。

并且，第2光学系统G2所具备的偏振片P1在光路上优选配置于第2光学系统G2内的最靠放大侧。通过设为这种结构，能够消除第2光学系统G2内的偏振光旋转的影响。

并且，包括使用于投射的第1光学系统G1及第2光学系统G2的光学系统优选为形成中间像MI的中继光学系统。通过设为这种结构，在单镜头中能够设为广角。并且，通过将使用于投射的光学系统设为中继光学系统，容易将折弯光路的反射部件插入于光学系统内，从而能够使从投射型显示装置射出的投射光中投射型显示装置侧的光线与投射型显示装置的框体水平地接近，因此能够提高投射型显示装置的设置性。

在该情况下，分离部件(反射型偏振片)SP在光路上优选配置于比中间像MI更靠放大侧的位置。通过设为这种结构，在拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)中，也使用于投射的透镜(第1光学系统G1的透镜)的片数变少而投射光的反射面数量减少，因此能够抑制反射重影。

接着，参考附图对本实用新型的投射型显示装置的第6实施方式进行详细说明。图6是本实用新型的第6实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。在图6中，以光路顺序，屏幕12侧成为放大侧的方式进行了记载。在本实施方式中，对与图1中的要件相同的要件标注有相同的符号，若无需要，则省略对这些的说明，而主要仅对差异点进行说明。

如图6所示，本实施方式的投射型显示装置6与第5实施方式的投射型显示装置5相比，虽然第2光学系统G2的结构稍微不同，但主要变更了相对于分离部件SP的第2光学系统G2及第3光学系统G3的位置。

另外，本实施方式的第2光学系统G2在光路上从放大侧依次具备以透射从光阀射出的光的状态配置的偏振片P1、透镜组L2及假定成颜色合成部或照明光分离部中使用的滤光片或棱镜等的光学部件PP。

分离部件SP以透射从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光并反射从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光的方式构成。

在本实施方式的投射型显示装置6中，也能够获得与上述第5实施方式的投射型显示装置5相同的效果。

接着，参考附图对本实用新型的投射型显示装置的第7实施方式进行详细说明。图7是本实用新型的第7实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。在图7中，以光路顺序，屏幕12侧成为放大侧的方式进行了记载。

如图7所示，本实施方式的投射型显示装置7具备通过已接收的光进行拍摄的摄像元件10、包括光源及光阀的图像投射部11及将基于通过光阀光调制的光的光学像投射于屏幕(放大侧成像面)12上且将从放大侧入射的光成像于摄像元件上的成像光学系统。

光阀调制并射出来自光源的光。光阀中使用的图像显示元件可以使用液晶显示元件或LCOS(Liquid Crystal On Silicon)显示元件等任何图像显示元件。光源与光阀的图像显示元件的方式对应地适当构成即可。

成像光学系统具备至少具备1片透镜且在投射及拍摄中共用的第1光学系统G1、至少具备1片透镜且仅在投射中使用的第2光学系统G2、至少具备1片透镜且仅在拍摄中使用的第3光学系统G3及将从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光路与从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光路分离的分离部件S。

第1光学系统G1具备透镜组L1。

第2光学系统G2在光路上从放大侧依次具备透镜组L2a、反射部件R、透镜组L2b及假定成颜色合成部或照明光分离部中使用的滤光片或棱镜等的光学部件PP。

第3光学系统G3在光路上从放大侧依次具备透镜组L3a及透镜组L3b。

另外，第1光学系统G1、第2光学系统G2及第3光学系统G3中的各透镜组并不限于包括多个透镜的结构，电可以设为仅包括1片透镜的结构。

分离部件S反射从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光，并透射从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光，例如，由半反射镜那种具有一部分透射一部分反射性的部件构成。

分离部件S在成像光学系统中的反射部件中配置于最靠放大侧。在此，“反射部件”是指至少反射10％以上的入射光的部件。在本实施方式中，分离部件S及反射部件R相当于反射部件。

关于成像光学系统，通过如上构成，能够抑制在投射及拍摄中共用的第1光学系统G1的透镜的片数，并且确保投射中使用的透镜(第1光学系统G1及第2光学系统G2的透镜)的片数而具有较高的投射性能。相同地，能够确保拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)的片数而具有较高的摄影性能。

并且，通过在成像光学系统中的反射部件中在最靠放大侧配置分离部件S，例如，如图3所示的第3实施方式所涉及的投射型显示装置3，与分离部件S在成像光学系统中的反射部件中未配置于最靠放大侧的情况相比，能够进一步减少在拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)中，也使用于投射的透镜(第1光学系统G1的透镜)的片数，而进一步减少投射光的反射面数量，因此能够进一步抑制反射重影。

在本实施方式的投射型显示装置7中，优选以分离部件S在从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光路上反射光并在从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光路上透射光的方式，将第1光学系统G1、分离部件S及第3光学系统G3配置成直线状。在进行投射时，需要高亮度的光源，因此使用于投射的图像投射部11的结构与使用于拍摄的摄像元件10的结构相比，易于大型化。因此，通过将第1光学系统G1、分离部件S及使用于拍摄的第3光学系统G3配置成直线状，容易抑制装置总长度，因此有利于装置整体的小型化。

并且，例如，由如半反射镜那样具有一部分透射一部分反射性的部件构成的分离部件S通常为在透明基板的一面上成膜有具有一部分透射一部分反射性的反射膜的部件。

在本实施方式的投射型显示装置7中，当作为分离部件S使用在透明基板的一面成膜有具有一部分透射一部分反射性的反射膜的部件时，优选以反射膜与第1光学系统G1对置且在从第2光学系统G2朝向第1光学系统G1的光路上反射光并在从第1光学系统G1朝向第3光学系统G3的光路上透射光的方式，将第1光学系统G1、分离部件S及第3光学系统G3配置成直线状。在此，透明基板是指透射90％以上的光的基板。

由于无法完全去掉分离部件S的透明基板的厚度，因此关于透射分离部件S的光，虽然量少但会在透明基板中的光的入射面及射出面这2个面中反射，并且会产生杂散光。

然而，通过以反射膜与第1光学系统G1对置的方式配置分离部件S，关于从图像投射部11射出的投射光，不会受到分离部件S的透明基板的影响而被反射膜反射并入射于第1光学系统G1，因此不会因分离部件S而投射性能下降，从而作为投射型显示装置能够维持较高的投射性能。

并且，包括使用于投射的第1光学系统G1及第2光学系统G2的光学系统优选为形成中间像MI的中继光学系统。通过设为这种结构，在单镜头中能够设为广角。并且，通过将使用于投射的光学系统设为中继光学系统，容易将折弯光路的反射部件插入于光学系统内，从而能够使从投射型显示装置射出的投射光中投射型显示装置侧的光线与投射型显示装置的框体水平地接近，因此能够提高投射型显示装置的设置性。

并且，关于包括使用于拍摄的第1光学系统G1及第3光学系统G3的光学系统，也可以设为形成中间像MI的中继光学系统。通过设为这种结构，在单镜头中能够设为广角。

当使用于投射的光学系统和/或使用于拍摄的光学系统为形成中间像MI的中继光学系统时，分离部件S在光路上优选配置于比中间像MI更靠放大侧的位置。通过设为这种结构，在拍摄中使用的透镜(第1光学系统G1及第3光学系统G3的透镜)中，也使用于投射的透镜(第1光学系统G1的透镜)的片数变少而投射光的反射面数量减少，从而能够抑制反射重影。

接着，参考附图对本实用新型的投射型显示装置的第8实施方式进行详细说明。图8是本实用新型的第8实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。在图8中，以光路顺序，屏幕12侧成为放大侧的方式进行了记载。在本实施方式中，对与图7中的要件相同的要件标注有相同的符号，若无需要，则省略对这些的说明，而主要仅对差异点进行说明。

如图8所示，本实施方式的投射型显示装置8与第7实施方式的投射型显示装置7相比，不同点在于在第3光学系统G3内的中间像MI形成位置附近(透镜组L3a与透镜组L3b之间)配置有反射部件R2。

通过将包括使用于拍摄的第1光学系统G1及第3光学系统G3的光学系统设为中继光学系统，容易将折弯光路的反射部件R2插入于第3光学系统G3内。通过将反射部件R2插入于第3光学系统G3内，即使在将第3光学系统G3设计成具备多数片透镜的高性能的情况下，也能够抑制第3光学系统G3的总长度，因此有助于兼顾投射型显示装置的性能及小型化。

在本实施方式的投射型显示装置8中，也能够获得与上述第7实施方式的投射型显示装置7相同的效果。

接着，参考附图对本实用新型的投射型显示装置的第9实施方式进行详细说明。图9是本实用新型的第9实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。在图9中，以光路顺序，屏幕12侧成为放大侧的方式进行了记载。在本实施方式中，对与图7中的要件相同的要件标注有相同的符号，若无需要，则省略对这些的说明，而主要仅对差异点进行说明。

如图9所示，本实施方式的投射型显示装置9与第7实施方式的投射型显示装置7相比，不同点在于将第3光学系统G3仅以透镜组L3来构成。如此，即便将第3光学系统G3设为简单的结构，通过设为这种结构，有助于投射型显示装置的小型化。

在本实施方式的投射型显示装置9中，也能够获得与上述第7实施方式的投射型显示装置7相同的效果。

以上，对本实用新型的投射型显示装置的实施方式进行了若干说明，但本实用新型并不限定于上述实施方式。

例如，在成像光学系统中，当包括使用于投射的第1光学系统及第2光学系统的光学系统为中继光学系统时，分离部件也可以配置于在光路上中间像的位置或在光路上与中间像相邻的位置。在中间像附近容易确保空间，因此通过设为这种结构，分离部件的配置变得轻松。

并且，如上所述，当在中间像附近配置有分离部件时，比中间像更靠放大侧成为第1光学系统。当通过中继光学系统具有高性能时，在比中间像更靠放大侧需要较多的透镜片数，因此变得投射及拍摄中共用的第1光学系统G1的透镜片数增加。其结果，能够抑制仅在投射中使用的第2光学系统及仅在拍摄中使用的第3光学系统的透镜片数，因此能够实现整个成像光学系统的小型化。

并且，光阀并不限定于将来自光源的光通过图像显示元件来进行空间调制并根据图像数据而作为光学像来输出的方式，也可以是将从自发光型图像显示元件输出的光本身作为基于图像数据的光学像来输出的方式。作为自发光型图像显示元件，例如可举出LED(Light Emitting Diode/发光二极管)或OLED(OrganicLight Emitting Diode/有机电致发光二极管)等发光元件二维排列的图像显示元件。

除了上述以外，在不脱离本实用新型的宗旨的范围内，可以进行各种的改良或变形是不言而喻的。

符号说明

1～9-投射型显示装置，10-摄像元件，11-图像投射部，12-屏幕，G1-第1光学系统，G2-第2光学系统，G3-第3光学系统，L1～L3b-透镜组，MI-中间像，P、P1、P2-偏振片，PP-光学部件，R、R1、R2-反射部件，S、SP-分离部件，W-1/4波长板。

Claims (19)

1.一种投射型显示装置，其特征在于，具备：

摄像元件，通过所接收的光进行拍摄；

光阀，以预先设定的偏振光状态射出基于图像数据的光学像；及

成像光学系统，将基于从所述光阀射出的光的光学像投射于放大侧成像面上，且将从放大侧入射的光成像于所述摄像元件上，

所述成像光学系统具备：

至少具备1片透镜且在投射及拍摄中共用的第1光学系统；

至少具备1片透镜且仅在投射中使用的第2光学系统；

至少具备1片透镜且仅在拍摄中使用的第3光学系统；及

将从所述第2光学系统朝向所述第1光学系统的光路与从所述第1光学系统朝向所述第3光学系统的光路分离的分离部件，

所述第1光学系统从放大侧依次具备1/4波长板及以透射从所述光阀射出的光的状态配置的偏振片，或者，所述第3光学系统具备以遮蔽从所述光阀射出的光的状态配置的偏振片。

2.根据权利要求1所述的投射型显示装置，其特征在于，

所述偏振片的消光比小于0.1％。

3.根据权利要求1或2所述的投射型显示装置，其特征在于，

当在所述第1光学系统中设置有所述1/4波长板及所述偏振片时，

所述1/4波长板及所述偏振片在光路上配置于所述第1光学系统内的最靠缩小侧。

4.根据权利要求1或2所述的投射型显示装置，其特征在于，

所述分离部件为反射型偏振片。

5.根据权利要求1或2所述的投射型显示装置，其特征在于，

该投射型显示装置具备：

调整机构，调整所述第1光学系统所具备的所述偏振片或所述第3光学系统所具备的所述偏振片的透射轴方向。

6.根据权利要求1或2所述的投射型显示装置，其特征在于，

当在所述第3光学系统中设置有所述偏振片时，

所述偏振片在光路上配置于所述第3光学系统内的最靠放大侧。

7.根据权利要求1或2所述的投射型显示装置，其特征在于，

所述第2光学系统具备以透射从所述光阀射出的光的状态配置的偏振片。

8.根据权利要求7所述的投射型显示装置，其特征在于，

该投射型显示装置具备：

调整机构，调整所述第2光学系统所具备的所述偏振片的透射轴方向。

9.根据权利要求7所述的投射型显示装置，其特征在于，

所述第2光学系统所具备的所述偏振片在光路上配置于所述第2光学系统内的最靠放大侧。

10.根据权利要求1或2所述的投射型显示装置，其特征在于，

在光路上，在从所述第1光学系统的最靠缩小侧的透镜至所述摄像元件之间设置2片以上的偏振片。

11.根据权利要求1或2所述的投射型显示装置，其特征在于，

包括使用于投射的所述第1光学系统及所述第2光学系统的光学系统为形成中间像的中继光学系统。

12.根据权利要求1或2所述的投射型显示装置，其特征在于，

包括使用于拍摄的所述第1光学系统及所述第3光学系统的光学系统为形成中间像的中继光学系统。

13.根据权利要求11所述的投射型显示装置，其特征在于，

所述分离部件在光路上配置于比所述中间像更靠放大侧的位置。

14.一种投射型显示装置，其特征在于，具备：

摄像元件，通过所接收的光进行拍摄；

光阀，射出基于图像数据的光学像；及

成像光学系统，将基于从所述光阀射出的光的光学像投射于放大侧成像面上，且将从放大侧入射的光成像于所述摄像元件上，

所述成像光学系统具备：

至少具备1片透镜且在投射及拍摄中共用的第1光学系统；

至少具备1片透镜且仅在投射中使用的第2光学系统；

至少具备1片透镜且仅在拍摄中使用的第3光学系统；及

具有一部分透射一部分反射性且将从所述第2光学系统朝向所述第1光学系统的光路与从所述第1光学系统朝向所述第3光学系统的光路分离的分离部件，

所述分离部件在所述成像光学系统中的反射部件中配置于最靠放大侧。

15.根据权利要求14所述的投射型显示装置，其特征在于，

所述分离部件以在从所述第2光学系统朝向所述第1光学系统的光路上反射光并在从所述第1光学系统朝向所述第3光学系统的光路上透射光的状态配置。

16.根据权利要求15所述的投射型显示装置，其特征在于，

所述分离部件为在透明基板的一面成膜有具有一部分透射一部分反射性的反射膜的部件，且以所述反射膜与所述第1光学系统对置并且在从所述第2光学系统朝向所述第1光学系统的光路上反射光并在从所述第1光学系统朝向所述第3光学系统的光路上透射光的状态配置。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的投射型显示装置，其特征在于，

包括使用于投射的所述第1光学系统及所述第2光学系统的光学系统为形成中间像的中继光学系统。

18.根据权利要求14至16中任一项所述的投射型显示装置，其特征在于，

包括使用于拍摄的所述第1光学系统及所述第3光学系统的光学系统为形成中间像的中继光学系统。

19.根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于，

所述分离部件在光路上配置于比所述中间像更靠放大侧的位置。

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