JP2017215419A - 投射光学系およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】短焦点のプロジェクターにおいて投射光学系を通過する不要な光線によるダメージを低減させること。【解決手段】プロジェクター１は、画像生成部３で生成した画像光を投射光学系４によって拡大投射するものであり、投射光学系４への画像光の入射位置をレンズシフト機構５によって移動させる。投射光学系４は、光路の途中で中間像Ｒを結像させる。中間像Ｒの結像位置Ｐには遮光マスク３０が設けられる。遮光マスク３０による遮光領域３１は、中間像の結像位置Ｐにおける有効結像領域Ｒ０の範囲内で中間像Ｒと重ならない領域を含む。例えば、遮光領域３１は、円形の有効結像領域Ｒ０のうち、中間像Ｒがシフトした側と反対側の領域である。【選択図】図３

Description

本発明は、投射光学系、および投射光学系を用いて画像等を投射するプロジェクターに関する。

従来から、液晶ライトバルブやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等を用いて生成した画像を投射光学系によってスクリーンに拡大投射するプロジェクターが用いられている。特許文献１には、この種のプロジェクター（フロント・プロジェクション表示装置）が開示される。特許文献１のフロント・プロジェクション装置は、画像生成部としてＤＭＤを用いており、投射光学系は中継レンズ群および広角レンズ群を備える。ＤＭＤから出射される画像光は、プリズムを経由して中継レンズ群に入射し、中間プリズムによって光路が９０度折り曲げられた後に広角レンズ群に入射する。広角レンズ群から出射する画像光は、スクリーンに対して急角度で入射した場合でも歪みのない画像を表示することができるように補正されている。

特許第５２６６６４２号公報

投射光学系によって画像光を広角化させて短い投射距離でスクリーンに投射する短焦点プロジェクターにおいては、画像生成部から入射する画像光を投射光学系の光軸に対して特定の方向にシフトさせて入射させる、いわゆるシフト光学系を用いることがある。シフト光学系を用いる場合、画像の歪曲を抑えることが課題となっている。そのため、光路の途中で一旦中間像を結像させるように構成された投射光学系が用いられる。

また、シフト光学系を用いる場合、光軸から外れた位置を画像光が通過するため、投射光学系の一部または全部を交換式のレンズユニットにした場合に、交換時に意図しない箇所に光が照射され、レンズユニットや周辺部品にダメージが発生するおそれがある。例えば、交換時に一時的にレンズユニットの位置がずれた状態で光源が点灯したままになっていると、通常の使用時と異なり、レンズユニット内部での光線のケラレが発生する。このような場合には、光の照射によって高温になった箇所にダメージが発生するおそれがある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、投射光学系を通過する不要な光によるダメージを低減させることにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、画像生成部を備えたプロジェクターに脱着可能に取り付けられ、前記画像生成部から出射された光が入射される投射光学系であって、中間像を結像させる第１光学系と、前記中間像の結像位置に設けられた遮光マスクと、前記中間像を拡大投射する第２光学系とを備え、前記遮光マスクによる遮光領域は、前記結像位置における前記第１光学系の光軸を中心とする円形の有効結像領域の範囲内で前記中間像と重ならない領域を含むことを特徴とする。

本発明の投射光学系は、このように、光路の途中で中間像を結像させ、中間像の結像位置で遮光マスクにより不要な光をカットする。このようにすると、広角化した画像を短い投射距離で投射する短焦点プロジェクターにおける画像の歪みを抑えることができ、且つ、不要な光を効率的にカットすることができる。従って、不要な光による画像の品質低下を抑えることができる。また、不要な光が投射光学系を構成する部材やその周囲の部材等に照射されてダメージを発生させるおそれが少ない。

本発明において、前記第２光学系は複数のレンズを備え、前記複数のレンズのうち少なくとも最も拡大側のレンズは、前記第２光学系の光軸と直交する方向の一方側が略円弧状の外形を有し、他方側は略円弧状の外形内の一部が欠落した形状であり、前記最も拡大側のレンズの欠落部分以外に略全ての光が入射する時に、前記中間像は、前記有効結像領域の中心に対してずれた位置に結像することが好ましい。このように、使用されない部分をカットすることによりレンズの軽量化および低コスト化を図ることができる。また、投射光学系を構成する交換レンズユニットの位置が表示範囲から外れて、レンズをカットした形状の領域に光が入射するようにされて、鏡筒等に当たり温度が上昇することを抑制できる。従って、ダメージを受けるおそれが少ない。

本発明において、前記遮光領域は、前記有効結像領域の範囲内で、前記中間像がずれた側とは反対側の領域を含むことが好ましい。このように、シフト光学系を採用した場合には、中間像がシフトする側と反対側の領域を遮光する。これにより、単純な形状の遮光マスクを用いて効率的に不要な光をカットすることができる。

本発明において、前記結像位置において前記中間像が前記有効結像領域の中心からずれた側は、前記第１光学系の光軸と直交する第１方向の一方側であり、前記第１光学系の光軸および前記第１方向と直交する方向は第２方向であり、前記遮光領域は、前記有効結像領域の範囲内で、前記中間像の前記第１方向の他方側、および、前記中間像の前記第２方向の両側を囲む領域であることが好ましい。このようにすると、中間像を囲む３方向で不要な光をカットすることができる。従って、不要な光の大部分をカットすることができる。

前記第２光学系は、少なくとも１つの樹脂レンズを備える。樹脂レンズを用いることにより、非球面レンズを容易に作成することが出来るとともに、レンズの外形が円形でないレンズの作成も容易に作成できるようになり、さらに、投射光学系の軽量化を図ることができる。また、投射光学系の位置が表示範囲から外れたとしても、表示範囲から外れた光を樹脂レンズの手前で遮光しているので、不要な光が樹脂レンズ周辺の鏡筒等に照射されたことによる樹脂レンズの温度上昇を抑制できるため、ダメージを受けるおそれが少ない。

本発明において、前記遮光マスクは、前記光軸に対して垂直な平面に沿う形状である。このようにすると、遮光マスクの形状を単純化することができる。

本発明において、前記遮光マスクは、前記中間像の像面湾曲に沿う形状である。例えば、前記遮光マスクとして、前記第１光学系における最も像側に位置するレンズの表面に形成された遮光膜を用いる。このようにすると、像面湾曲に沿って遮光領域を設定できるため、中間像の輪郭に沿うように遮光領域を設定することができる。従って、投射光学系から出射される画像をシャープにすることができ、投射される画像の品質低下を抑えることができる。

本発明において、プロジェクターは、前記画像生成部と、前記画像生成部から出射された光が入射する上記の投射光学系と、前記第１光学系の光軸に垂直な面に沿う方向に前記投射光学系を移動させる投写光学系移動装置とを備える。

本発明を適用した実施形態１のプロジェクターの使用状態を模式的に示す説明図である。 実施形態１のプロジェクターの概略構成を模式的に示す説明図である。 実施形態１の投射光学系の断面構成図である。 遮光マスクによる遮光領域の説明図である。 変形例１の遮光マスクによる遮光領域の説明図である。 変形例２の遮光マスクによる遮光領域の説明図である。 変形例３の遮光マスクによる遮光領域の説明図である。 変形例４の遮光マスクによる遮光領域の説明図である。 実施形態２の投射光学系の断面構成図である。 実施形態３の投射光学系の断面構成図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した投射光学系およびプロジェクターの実施形態を説明する。

［実施形態１］
（全体構成）
図１は本発明を適用した実施形態１のプロジェクター１の使用状態を模式的に示す説明図であり、図２は実施形態１のプロジェクター１の概略構成を模式的に示す説明図である。図１に示すように、実施形態１のプロジェクター１はスクリーン２に向けて画像光を投射する。プロジェクター１は、広画角のレンズ等を用いて広角化された画像光を生成し、生成した画像光を短い投射距離でスクリーンに投射する短焦点プロジェクターである。プロジェクター１から出射される画像光は、スクリーン２に対して急角度で入射する場合であっても歪みの少ない画像を表示することができる。

図２に示すように、プロジェクター１は、画像生成部３と、投射光学系４と、レンズシフト機構５と、制御部６を備える。プロジェクター１において、投射光学系４は着脱可能である。これらの機構は図示しない外装ケースに収容される。また、画像生成部３および投射光学系４は、遮光性を有する図示しないライトガイドによって略全体が覆われた状態で外装ケースに収容される。

画像生成部３は、光源と、光源からの光を用いて画像光を生成する空間光変調装置を備える。光源としては、例えばＬＥＤを用いることができる。Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光を合成して画像光を生成する場合には、光源としてＲ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤを用いる。空間光変調装置は、各色のＬＥＤに対応する液晶パネルと、各液晶パネルからの光が異なる方向から入射するクロスダイクロイックプリズムを備える。３色のＬＥＤの光は、それぞれ、対応する液晶パネルへ入射する。各液晶パネルでは、それぞれ、画像信号に応じて光源（ＬＥＤ）からの光を変調して出射する。液晶パネルから出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光はクロスダイクロイックプリズムで合成され、画像光として出力される。

なお、画像生成部３は、上記のような構成に限定されるものではなく、他の構成のものを用いることもできる。例えば、光源としてＬＥＤ以外のものを用いても良い。光源として超高圧水銀ランプなどの放電型のランプを用いる場合には、光源からの光をダイクロイックミラー等を用いてＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分離する。また、空間光変調装置は、透過型の液晶を用いたものでもよく、反射型の液晶を用いたものでもよい。あるいは、空間光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いることもできる。

投射光学系４は、複数のレンズを鏡筒に組み付けたレンズユニットであり、画像生成部３等を備えるプロジェクター１のレンズ装着部（図示省略）に着脱可能に取り付けられる。すなわち、投射光学系４は交換レンズユニットである。本明細書において、投射光学系４の光軸方向を符号ＡＸで示す（図２〜図４参照）。また、光軸ＡＸに対して直交する方向を第１方向Ｙ（図３、図４参照）、光軸ＡＸおよび第１方向Ｙに対して直交する方向を第２方向Ｚとする（図２、図４参照）。また、第１方向Ｙの一方側を−Ｙ方向、第１方向Ｙの他方側を＋Ｙ方向とし、第２方向Ｚの一方側を＋Ｚ方向、第２方向の他方側を−Ｚ方向とする。投射光学系４の詳細については後述する。

レンズシフト機構５は、投射光学系４を光軸ＡＸに対して直交する第１方向Ｙに移動させる投写光学系移動装置である。実施形態１のプロジェクター１は、レンズシフト機構５によって投射光学系４を移動させることにより、投射光学系４に対する画像生成部３からの画像光の入射位置を光軸ＡＸを中心とした位置から特定の側（本形態では、＋Ｙ方向）へシフトさせる。なお、レンズシフト機構５は、投射光学系４を光軸ＡＸに対して垂直な面内の任意の方向へ移動させることができるように構成されていてもよい。

制御部６は、外部から入力される画像信号に基づいて画像生成部３を制御する表示制御部と、図示しない検出部によって検出される投射光学系４の情報に基づいてレンズシフト機構５を制御するレンズ駆動制御部等を備える。例えば、制御部６は、予め設定した各種のタイミングで投射光学系４を構成するレンズユニットのＩＤを検出する。そして、検出したＩＤに基づき、自動あるいはユーザーの操作に従ってレンズシフト機構５を駆動することができる。なお、投射光学系４を構成するレンズの一部を光軸ＡＸに沿って移動させるズーム機構やフォーカス機構が設けられている場合には、制御部６によってこれらの機構を制御して投影倍率の調節やピント調節を行うこともできる。

（投射光学系）
図３は実施形態１の投射光学系４の断面構成図である。図３では、画像生成部３のうち、Ｇ光用の液晶パネルおよびクロスダイクロイックプリズム７のみを図示する。投射光学系４は、光路の途中位置で中間像を結像する。投射光学系４は、中間像の結像位置Ｐに対して入射側に位置するレンズ群からなる第１光学系１０と、中間像の結像位置Ｐに対して出射側に位置するレンズ群からなる第２光学系２０と、結像位置Ｐに配置される遮光マスク３０を備える。第１光学系１０と第２光学系２０は、光軸ＡＸを共通にする。

図３において、画像生成部３から投射光学系４への画像光の入射位置が投射光学系４の光軸ＡＸから特定の側へシフトした状態（シフト状態）の画像光を符号ＬＳで示す。また、画像光の入射位置が投射光学系４の光軸ＡＸと一致する状態（非シフト状態）の画像光を符号Ｌで示す。図３に示すように、シフト状態では、投射光学系４からの画像光ＬＳの出射方向は光軸ＡＸに対して急角度で傾いた方向となる。

第１光学系１０を構成するレンズ群は、画像光の入射側から出射側（拡大側）へレンズ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｌ、１０ｍの順で配置される。また、第２光学系２０を構成するレンズ群は、中間像の入射側から出射側（拡大側）へレンズ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇの順で配置される。なお、第１光学系１０と第２光学系２０を構成するレンズ群のレンズ枚数およびレンズ形状は図３に示すようなものに限定されるものではなく、要求される特性に応じて適宜変更することが可能である。

第２光学系２０のレンズ２０ａ〜２０ｇは、少なくとも最も拡大側（出射側）のレンズが欠落した形状である。例えば、本形態では、最も拡大側から順に３枚のレンズ２０ｅ、２０ｆ、２０ｇの一部が欠落した形状である。レンズ２０ｅ、２０ｆ、２０ｇは、第２光学系２０の光軸ＡＸと直交する方向の一方側（本形態では、＋Ｙ方向側）が略円弧状の外形を有し、他方側（本形態では、−Ｙ方向側）は略円弧状の外形内の一部が欠落した形状である。具体的には、レンズ２０ｅ、２０ｆ、２０ｇの−Ｙ方向側の部分を直線でカットした形状である。シフト状態では、レンズ２０ｅ、２０ｆ、２０ｇの欠落部分以外に略全ての光が入射し、欠落部分には光が入射しない。投射光学系４において拡大側（出射側）に位置するレンズは広角化のためレンズ径が大きい。従って、これらのレンズの不必要な部分を切り欠くことにより、軽量化および低コスト化が図られる。

第１光学系１０および第２光学系２０を構成するレンズとして、アクリルなどの樹脂素材からなる樹脂レンズを用いることができる。例えば、略半円形に切り欠かれた３枚のレンズ２０ｅ、２０ｆ、２０ｇとして樹脂レンズを用いることができる。樹脂レンズを用いることにより、非球面レンズを容易に作成することが出来るとともに、レンズの外形が円形でないレンズの作成も容易に作成できるようになり、さらに、投射光学系４の軽量化を図ることができる。なお、第１光学系１０および第２光学系２０を構成するレンズの素材は、要求される投射光学系４の特性に応じて適宜選択可能である。例えば、全て同一素材であってもよいし、一部のレンズのみ異なる素材であってもよい。

（遮光マスク）
図４は遮光マスク３０による遮光領域３１の説明図である。図４において、円形の有効結像領域Ｒ０は、結像位置Ｐにおけるイメージサークルであり、第１光学系１０から出射される光が結像位置Ｐにおいて結像可能な円形の範囲を示す。遮光マスク３０による遮光領域３１は、結像位置Ｐにおける有効結像領域Ｒ０の範囲内で中間像Ｒと重ならない領域を含む。遮光領域３１を設定するにあたって、矩形の画像を投射する場合の中間像Ｒを想定すると、その形状は、図４に示すような各辺が外側に湾曲した形状となる。

図３に示すように、シフト状態における中間像Ｒの結像領域は、光軸ＡＸ（すなわち、有効結像領域Ｒ０の中心）に対して−Ｙ方向にシフトした位置である。中間像Ｒがシフトした側と反対側の領域は、不要な光の通過領域となる。このため、遮光領域３１は、円形の有効結像領域Ｒ０のうち、中間像Ｒがシフトした側と反対側の領域に設定される。本形態では、図４に示すように、遮光領域３１は、円形の有効結像領域Ｒ０のうちで中間像Ｒよりも＋Ｙ方向側に位置する略半円形の領域である。遮光領域３１と非遮光領域との境界線３２は、第２方向Ｚに延在する直線である。第１方向Ｙを画像光の像高方向とすると、遮光領域３１は、像高方向における不要な光の通過領域である。

結像位置Ｐにおける中間像Ｒの投影サイズは、画像生成部３から出射する画像光のサイズと、中間像Ｒの投影倍率から求められる。従って、遮光領域３１を設定する際には、レンズシフトによる画像光の入射位置と、結像位置Ｐにおける中間像Ｒの投影倍率等に基づいて境界線３２の位置を設定することができる。

遮光マスク３０は光軸ＡＸに対して垂直な平面に沿う板状の部材である。遮光マスク３０は、図４に示す遮光領域３１のみを遮蔽するものでもよいが、有効結像領域Ｒ０の外側まで延在する形状でもよい。遮光マスク３０として、例えばアルミなどの金属板を用いることができるが、他の材質であってもよい。遮光マスク３０は、投射光学系４を構成するレンズの少なくとも一部を保持する鏡筒によって保持される。例えば、第１光学系１０のレンズ群を保持する鏡筒によって遮光マスク３０が保持される。遮光マスク３０は、少なくとも入射側（第１光学系１０が位置する側）の表面が光吸収性を有することが望ましい。また、遮光マスク３０が鏡筒と直接あるいは熱伝導性の高い部材を介して繋がっていれば、照射された光によって生じる熱を鏡筒を介して放熱することが可能である。あるいは、遮光マスク３０の近傍に他の放熱構造を設けても良い。

（本形態の主な作用効果）
本形態のプロジェクター１は、このように、投射光学系４による光路の途中で中間像Ｒを結像させ、中間像Ｒの結像位置Ｐで遮光マスク３０により不要な光をカットする。このように、中間像Ｒが結像する位置で不要な光をカットすれば、不要な光を効率的にカットすることができる。よって、不要な光による画像の品質低下を抑えることができる。また、不要な光が投射光学系４を構成するレンズユニット内の部材やその周囲の部材に照射されてダメージを発生させるおそれが少ない。更に、中間像Ｒの結像位置Ｐに空きスペースを生じさせることにより、この空きスペースを遮光マスク３０の設置スペースとして利用できる。従って、遮光マスク３０の設置が容易であり、投射光学系４の小型化に有利である。

特に、第２光学系の最も拡大側レンズに欠落部分がある場合には、この部分の鏡筒に光があたることになり、鏡筒が発熱してこの周辺のレンズの温度が上昇することになるが、遮光マスクにより不要な光をカットすることにより温度上昇を防ぐことができる。そして、このレンズは作成し易さ等の理由により樹脂レンズが用いられることが多く、樹脂レンズの場合は保証温度の上限が低いため、より遮光マスクによる遮光が必要となる。

本形態の遮光マスク３０は、光軸ＡＸと直交する平面に沿う形状である。また、中間像Ｒが光軸ＡＸに対して−Ｙ方向にシフトした位置で結像しており、遮光マスク３０による遮光領域３１は、結像位置Ｐにおける円形の有効結像領域Ｒ０のうち、中間像Ｒよりも＋Ｙ方向側（すなわち、中間像Ｒがシフトした側と反対側）に位置する部分を直線でカットした領域である。このようにすると、単純な形状の遮光マスクを用いて効率的に不要な光をカットすることができる。

本形態では、投射光学系４は、画像生成部３を備えるプロジェクター１のレンズ装着部に対して着脱可能な交換レンズユニットである。従って、交換レンズユニットの位置ずれ等が発生したとしても、不要な光が遮光マスクによって遮光されているため、通常の使用時に光が照射されることがない部材に光が照射されてダメージを発生させるおそれが少ない。例えば、交換レンズユニット内で通常の使用時とは異なる光線のケラレが発生し、光が照射された部材にダメージが発生するおそれが少ない。従って、不要な光による部材のダメージを低減させることができる。また、投射光学系４を構成する交換レンズユニットの位置が表示範囲から外れて、レンズ２０ｅ、２０ｆ、２０ｇをカットした形状の領域に光が入射するようにされて、鏡筒等に当たり温度が上昇することを抑制できる。従って、交換レンズユニットがダメージを受けるおそれが少ない。

（変形例１）
図５は変形例１の遮光マスク３０Ａによる遮光領域３１Ａの説明図である。実施形態１は、中間像Ｒに対して＋Ｙ方向側の領域だけを遮光するものであったが、変形例１の遮光マスク３０Ａによる遮光領域３１Ａは、有効結像領域Ｒ０の範囲内で、中間像Ｒの＋Ｙ方向側（すなわち、中間像Ｒが有効結像領域Ｒ０の中心からずれた側と反対側）、および、中間像Ｒの第２方向Ｚの両側（すなわち、光軸ＡＸ方向および第１方向Ｙと直交する第２方向Ｚの両側）の３方向を囲む領域である。遮光領域３１Ａは、＋Ｙ方向に凹む凹形状の境界線３２Ａによって区画される。このようにすると、像高方向の不要な光だけでなく、像幅方向の不要な光についても遮光できる。従って、不要な光の大部分をカットできる。

（変形例２〜４）
実施形態１では、中間像は像面湾曲があり平面で結像しないため、有効結像領域Ｒ０内の中央部と外縁部で同一光量を得るための光径が異なる。変形例２〜４は、このような光径の差を考慮して遮光領域３１Ｂ〜３１Ｄを設定したものである。図６は変形例２の遮光マスク３０Ｂによる遮光領域３１Ｂの説明図である。また、図７は変形例３の遮光マスク３０Ｃによる遮光領域３１Ｃの説明図であり、図８は変形例４の遮光マスク３０Ｄによる遮光領域３１Ｃの説明図である。図６〜図８において、それそれ、符号Ｄ１、ｄ１、Ｄ２、ｄ２で示す円形は同一光量の光径である。光径Ｄ１、ｄ１は有効結像領域Ｒ０の中央における光径であり、光径Ｄ２、ｄ２は有効結像領域Ｒ０の外縁部における光径である。実線で示す光径Ｄ１、Ｄ２は中間像を結像するための必要光の光径であり、破線で示す光径ｄ１、ｄ２は不要光の光径である。

図６に示すように、変形例２は、同一光量の光径が有効結像領域Ｒ０の外縁部に向かうに従って大きくなる場合に、必要な光がカットされないようにすることを優先して遮光領域３１Ｂを設定したものである。このため、変形例２では、遮光領域３１Ｂの境界線３２Ｂを必要光の光径Ｄ１、Ｄ２に応じた位置にシフトさせる。具体的には、光径の増大に応じて境界線３２Ｂを遮光領域３１Ｂの側へシフトさせる。このようにすると、有効結像領域Ｒ０の外縁部においても遮光しない場合と同一の光量が入射する。従って、必要な光までカットされて光量が少なくなるおそれが少ない。

図７に示すように、変形例３の遮光マスク３０Ｃは、有効結像領域Ｒ０の外縁部に向かうに従って光径が大きくなる場合に、不要光を確実にカットすることを優先して遮光領域３１Ｃを設定したものである。具体的には、有効結像領域Ｒ０の中央で不要光の光径ｄ１が最も小さく、有効結像領域Ｒ０の外縁部では不要光の光径ｄ２が最も大きいので、不要な光を全て遮蔽できるように、光径の増大に応じて境界線３２Ｃを遮光領域３１Ｃと逆の側へシフトさせる。このようにすると、不要光を確実にカットできる。

図８に示すように、変形例４は、有効結像領域Ｒ０の中央における光径Ｄ１が最も大きく、有効結像領域Ｒ０の外縁部に向かうに従って同一光量の光径Ｄ２が小さくなる場合を想定したものである。このような場合に、必要な光がカットされないようにすることを優先して遮光領域３１Ｄを設定すると、有効結像領域Ｒ０の中央で境界線３２Ｄを遮光領域３１Ｄの側へ最も大きくシフトさせる形状となる。このようにすると、変形例２と同様に、必要な光までカットされて光量が少なくなるおそれが少ない。

［実施形態２］
図９は実施形態２の投射光学系１０４の断面構成図である。以下、実施形態２の投射光学系１０４について、実施形態１と異なる点のみ説明する。実施形態１の投射光学系４は光路が屈曲されていないが、実施形態２の投射光学系１０４は、光路の途中に平面ミラー８、９が設けられている。各ミラー８、９によって光路が９０°ずつ方向転換されるため、画像光の出射方向は１８０°方向転換される。なお、上記構成では方向を転換する平面ミラーとしたが、曲面レンズとしてもよい。

実施形態２の投射光学系１０４は、実施形態１と同様に、途中で中間像を結像する。中間像の結像位置Ｐは、ミラー８、９に対して出射側に位置する。なお、中間像の結像位置Ｐは、ミラー８、９の出射側に限定されるものでなく、ミラー８、９の間や、ミラー８、９の入射側であってもよい。投射光学系１０４は、中間像の結像位置Ｐに対して入射側に位置するレンズ群および上記のミラー８、９を備える第１光学系１１０と、中間像の結像位置Ｐに対して出射側に位置するレンズ群を備える第２光学系１２０と、結像位置Ｐに配置される遮光マスク１３０を有する。

第１光学系１１０を構成するレンズ群は、画像光の入射側から出射側へレンズ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊの順で配置される。レンズ１１０ｇとレンズ１１０ｈの間にミラー８、９が配置される。第２光学系１２０を構成するレンズ群は、中間像の入射側から出射側へレンズ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈの順で配置される。最も拡大側（出射側）に位置するレンズ１２０ｈを含む３枚のレンズ１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈは、実施形態１と同様に、シフト状態において光が通過しない側（本形態では、−Ｙ方向側）が欠落したレンズである。

実施形態２の投射光学系１０４において、遮光マスク１３０は、実施形態１と同様に構成される。すなわち、遮光マスク１３０は、中間像の結像位置Ｐにおける円形の有効結像領域Ｒ０の範囲内で中間像と重ならない領域を遮蔽する。また、遮光マスク１３０は、光軸ＡＸに対して垂直な板状の部材を用いることができる。遮光マスク１３０による遮光領域の具体的形状は、図４〜図８に示すような各種の形状を採用することができる。これにより、実施形態１および変形例１〜４と同様な作用効果を得ることができる。なお、本発明は、途中で中間像を結像する各種の投射光学系に適用することが可能である。

［実施形態３］
図１０は実施形態３の投射光学系２０４の断面構成図である。以下、実施形態３の投射光学系２０４について、実施形態１、３と異なる点のみ説明する。実施形態３の投射光学系２０４は、遮光マスク２３０を除き、実施形態２と同一の構成である。投射光学系２０４は、中間像を結像させる第１光学系１１０を構成するレンズ群の中で最も像側（出射側）に位置するレンズ１１０ｊの表面近傍が中間像の結像位置Ｐである。実施形態３の投射光学系２０４に設けられた遮光マスク２３０は、レンズ１１０ｊの表面に形成された遮光膜からなる。遮光マスク２３０は、中間像の像面湾曲に沿う形状である。遮光マスク２３０による遮光領域の形状は、実施形態１、２と同様に、図４〜図８に示すような各種の形状に設定される。あるいは、遮光マスク２３０は像面湾曲に沿う形状であるため、中間像の輪郭線に沿う形状に遮光領域の境界線を設定することができる。このようにすれば、不要な光をより正確にカットすることができるので、投射光学系２０４から出射される画像光をシャープにすることができる。従って、投射される画像の品質低下を抑えることができる。

１…プロジェクター、２…スクリーン、３…画像生成部、４…投射光学系、５…レンズシフト機構、６…制御部、７…プリズム、８、９…ミラー、１０…第１光学系、１０ａ〜１０ｍ…レンズ、２０…第２光学系、２０ａ〜２０ｇ…レンズ、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ…遮光マスク、３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ…遮光領域、３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ…境界線、１０４…投射光学系、１１０…第１光学系、１１０ａ〜１１０ｊ…レンズ、１２０…第２光学系、１２０ａ〜１２０ｈ…レンズ、１３０…遮光マスク、２０４…投射光学系、２３０…遮光マスク、ＡＸ…光軸、Ｌ、ＬＳ…画像光、Ｐ…結像位置、Ｒ…中間像、Ｒ０…有効結像領域、Ｙ…第１方向、Ｚ…第２方向。

Claims (9)

1. 画像生成部を備えたプロジェクターに脱着可能に取り付けられ、前記画像生成部から出射された光が入射される投射光学系であって、
   中間像を結像させる第１光学系と、前記中間像の結像位置に設けられた遮光マスクと、前記中間像を拡大投射する第２光学系とを備え、
   前記遮光マスクによる遮光領域は、前記結像位置における前記第１光学系の光軸を中心とする円形の有効結像領域の範囲内で前記中間像と重ならない領域を含むことを特徴とする投射光学系。
2. 前記第２光学系は複数のレンズを備え、
   前記複数のレンズのうち少なくとも最も拡大側のレンズは、前記第２光学系の光軸と直交する方向の一方側が略円弧状の外形を有し、他方側は略円弧状の外形内の一部が欠落した形状であり、
   前記最も拡大側のレンズの欠落部分以外に略全ての光が入射する時に、前記中間像は、前記有効結像領域の中心に対してずれた位置に結像することを特徴する請求項１に記載の投射光学系。
3. 前記遮光領域は、前記有効結像領域の範囲内で、前記中間像がずれた側とは反対側の領域を含むことを特徴とする請求項２に記載の投射光学系。
4. 前記結像位置において前記中間像が前記有効結像領域の中心からずれた側は、前記第１光学系の光軸と直交する第１方向の一方側であり、前記第１光学系の光軸および前記第１方向と直交する方向は第２方向であり、
   前記遮光領域は、前記有効結像領域の範囲内で、前記中間像の前記第１方向の他方側、および、前記中間像の前記第２方向の両側を囲む領域であることを特徴とする請求項３に記載の投射光学系。
5. 前記第２光学系は、少なくとも１つの樹脂レンズを備えることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の投射光学系。
6. 前記遮光マスクは、前記第１光学系の光軸に対して垂直な平面に沿う形状であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の投射光学系。
7. 前記遮光マスクは、前記中間像の像面湾曲に沿う形状であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の投射光学系。
8. 前記遮光マスクは、前記第１光学系における最も中間像側に位置するレンズの表面に形成された遮光膜であることを特徴とする請求項７に記載の投射光学系。
9. 前記画像生成部と、
   前記画像生成部から出射された光が入射する請求項１ないし８の何れか一項に記載の投射光学系と、
   前記第１光学系の光軸に垂直な面に沿う方向に前記投射光学系を移動させる投写光学系移動装置とを備えたプロジェクター。