特許 6997854 光学ユニット及び投影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-21

(45)【発行日】2022-02-04

(54)【発明の名称】光学ユニット及び投影装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 17/54 20210101AFI20220128BHJP

   G02B 7/04 20210101ALI20220128BHJP

   G03B 9/02 20210101ALI20220128BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20220128BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20220128BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20220128BHJP

   G03B 17/17 20210101ALN20220128BHJP

【ＦＩ】

G03B17/54

G02B7/04 Z

G03B9/02 Z

G03B21/00 D

G03B21/14 Z

H04N5/225 400

G03B17/17

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020501006

(86)(22)【出願日】2019-02-20

(86)【国際出願番号】 JP2019006391

(87)【国際公開番号】W WO2019163844

(87)【国際公開日】2019-08-29

【審査請求日】2020-03-09

(31)【優先権主張番号】P 2018029057

(32)【優先日】2018-02-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002505

【氏名又は名称】特許業務法人航栄特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 和紀

(72)【発明者】

【氏名】山本 力

【審査官】小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０４５２７８７２（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６８０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１３８３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１１６９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０９８４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２７１８９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ １７／５４

Ｇ０２Ｂ ７／０４

Ｇ０３Ｂ ９／０２

Ｇ０３Ｂ ２１／００

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

Ｇ０３Ｂ １７／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示部を含む投影装置本体に対して着脱可能な光学ユニットであって、
前記表示部からの光が入射される投影光学系と、
前記投影光学系を通過した光を投影対象物に投影し、前記投影対象物側の被写体を結像させる共通光学系と、
前記投影光学系と前記共通光学系との間に位置し、前記投影光学系を通過した光を前記共通光学系に導き、且つ、前記共通光学系の少なくとも一部によって結像された中間像を撮像素子に導く光学部材と、
前記中間像を前記撮像素子に結像させるための撮像光学系と、を備え、
前記中間像の結像位置は、前記共通光学系を構成する構成部材のうちの最も前記投影対象物側にある構成部材と前記光学部材との間にあり、
前記撮像素子は前記光学ユニットに対して着脱可能である、
光学ユニット。

【請求項2】

請求項１記載の光学ユニットであって、
前記結像位置は、前記光学部材と前記共通光学系との間にある光学ユニット。

【請求項3】

請求項１又は２記載の光学ユニットであって、
前記光学部材に入射される前記中間像の前記撮像光学系による撮像倍率は、前記表示部によって表示される画像の前記投影光学系による投影倍率の０．１倍以上１倍未満である光学ユニット。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項記載の光学ユニットであって、
前記共通光学系は、光路を屈曲させるための第一の屈曲用光学部材を含む光学ユニット。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項記載の光学ユニットであって、
前記撮像光学系は、光路を屈曲させるための第二の屈曲用光学部材を含む光学ユニット。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項記載の光学ユニットであって、
前記撮像光学系は、撮像条件を変更するための可動の構成部材を含む光学ユニット。

【請求項7】

請求項６記載の光学ユニットであって、
前記可動の構成部材は、可動絞り、フォーカスレンズ、又はズームレンズの少なくとも１つである光学ユニット。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項記載の光学ユニットであって、
前記投影光学系は、少なくとも１つのレンズと、前記レンズと前記光学部材の間に配置された絞りと、を備え、
前記絞りは前記光学部材に固着されている光学ユニット。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項記載の光学ユニットであって、
前記撮像素子を更に備える光学ユニット。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項記載の光学ユニットと、
前記投影装置本体と、を備える投影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学ユニット及び投影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１から４に記載されているように、撮像機能を有する投影装置が提案されている。

【0003】

特許文献１には、投影部からの光をスクリーンに透過し、スクリーンからの光を撮像部に導くハーフミラーと、このハーフミラーと投影部の間に配置されたレンズと、このハーフミラーと撮像部の間に配置されたレンズと、を有するプロジェクタが記載されている。

【0004】

特許文献２には、投影部と、撮像部と、投影部からの光をスクリーンに投影し、スクリーンからの光を撮像部に導くハーフミラーと、このハーフミラーと投影部の間に配置されたレンズと、このハーフミラーよりもスクリーン側に配置されたレンズと、このハーフミラーと撮像部の間に配置されたレンズと、を有する装置が記載されている。

【0005】

特許文献３には、走査用のレーザ光源と、レーザ光源からの光をスクリーン側に透過させるハーフミラーと、ハーフミラーを透過した光が入射される投影兼撮像用のレンズと、この投影兼撮像用のレンズによって集光されてハーフミラーにて反射された光が入射される撮像用のレンズと、この撮像用のレンズを通った光を受光する撮像素子と、を有する装置が記載されている。

【0006】

特許文献４には、表示素子と、表示素子からの光をスクリーン側に透過させるハーフミラーと、ハーフミラーを透過した光が入射される投影兼撮像用のレンズと、この投影兼撮像用のレンズによって集光されてハーフミラーにて反射された光が入射される撮像素子と、を有する装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】日本国特開２０１６－１４９６１８号公報

【文献】日本国特開２００８－２５７１２５号公報

【文献】国際公開ＷＯ２０１１／０４６０３５号公報

【文献】国際公開ＷＯ２００５／０８３５０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

撮像機能と投影機能とを持つ装置において投影性能と撮像性能を向上させるためには、特許文献１に記載されているように、ハーフミラー等の分岐部材と撮像部及び投影部との間にレンズ等の光学系を配置し、更に、特許文献２から４に記載されているように、分岐部材よりもスクリーン側に光学系を配置する構成が有効となる。

【0009】

このような構成の装置においては、光学系が多くなることから、設計コストの低減と装置の小型化が課題となる。特許文献１から４は、上記の構成は開示しておらず、このような課題の認識はない。

【0010】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、設計コストの低減と小型化が可能な光学ユニット、及びこの光学ユニットを備える投影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】

【0011】

本発明の光学ユニットは、表示部を含む投影装置本体に対して着脱可能な光学ユニットであって、上記表示部からの光が入射される投影光学系と、上記投影光学系を通過した光を投影対象物に投影し、上記投影対象物側の被写体を結像させる共通光学系と、上記投影光学系を通過した光を上記共通光学系に導き、且つ、上記共通光学系の少なくとも一部によって結像された中間像を撮像素子に導くための光学部材と、上記中間像を上記撮像素子に結像させるための撮像光学系と、を備え、上記中間像の結像位置は、上記共通光学系を構成する構成部材のうちの最も上記投影対象物側にある構成部材と上記光学部材との間にあり、上記撮像素子は上記光学ユニットに対して着脱可能である、ものである。

【0012】

本発明の投影装置は、上記光学ユニットと、上記表示部と、を備えるものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、設計コストの低減と小型化が可能な光学ユニット、及びこの光学ユニットを備える投影装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の投影装置の一実施形態であるプロジェクタ１００の概略構成を示す模式図である。

【図2】図１に示すプロジェクタ１００の表示部１の構成例を示す模式図である。

【図3】図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ａの概略構成を示す模式図である。

【図4】図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｂの概略構成を示す模式図である。

【図5】図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｃの概略構成を示す模式図である。

【図6】図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｄの概略構成を示す模式図である。

【図7】図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｅの概略構成を示す模式図である。

【図8】図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｆの概略構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本発明の投影装置の一実施形態であるプロジェクタ１００の概略構成を示す模式図である。図２は、図１に示すプロジェクタ１００の表示部１の構成例を示す模式図である。

【0016】

プロジェクタ１００は、スクリーンＳＣに画像を投影すると共に、スクリーンＳＣに投影された投影像を含む範囲を撮像可能に構成されている。

【0017】

プロジェクタ１００は、表示部１と、投影光学系２と、共通光学系３と、光学部材４と、撮像光学系５と、撮像素子６と、を備える。

【0018】

表示部１は、入力される画像データに基づいて投影用の画像を表示するものである。図２に示すように、表示部１は、光源ユニット４０と、光変調素子４４と、を備える。

【0019】

光源ユニット４０は、赤色光を出射する赤色光源であるＲ光源４１ｒと、緑色光を出射する緑色光源であるＧ光源４１ｇと、青色光を出射する青色光源であるＢ光源４１ｂと、ダイクロイックプリズム４３と、Ｒ光源４１ｒとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｒと、Ｇ光源４１ｇとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｇと、Ｂ光源４１ｂとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｂと、を備えている。

【0020】

ダイクロイックプリズム４３は、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂの各々から出射される光を同一光路に導くための光学部材である。すなわち、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｒによって平行光化された赤色光を透過させて光変調素子４４に出射する。また、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｇによって平行光化された緑色光を反射させて光変調素子４４に出射する。さらに、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｂによって平行光化された青色光を反射させて光変調素子４４に出射する。このような機能を持つ光学部材としては、ダイクロイックプリズムに限らない。例えば、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。

【0021】

Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂは、それぞれ、レーザ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が用いられる。光源ユニット４０に含まれる光源の数は１つ、２つ、又は４つ以上であってもよい。

【0022】

光変調素子４４は、ダイクロイックプリズム４３から出射された光を画像データに基づいて空間変調し、空間変調した画像光（赤色画像光、青色画像光、及び緑色画像光）を図１の投影光学系２に出射する。

【0023】

図２は、光変調素子４４としてＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いた例であるが、光変調素子４４としては、例えば、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子、又は液晶表示素子等を用いることも可能である。

【0024】

表示部１は、自発光型の有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ－ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示素子を用いて画像を表示し、表示した画像を投影光学系２に入射させるものであってもよい。また、レーザ光を走査することで画像の表示を行うものを用いてもよい。

【0025】

投影光学系２は、表示部１からの画像光が入射される光学系であり、少なくとも１つのレンズを含むリレー光学系によって構成されている。投影光学系２を通過した光は光学部材４に入射され、光学部材４にて反射されて共通光学系３に入射される。

【0026】

共通光学系３は、投影光学系２を通過した光を投影対象物であるスクリーンＳＣに投影し、且つ、スクリーンＳＣ側の被写体を結像させる光学系であり、リレー光学系によって構成されている。

【0027】

図１の例では、共通光学系３は、少なくとも１つのレンズを含むレンズ群３１と、光学部材３２と、少なくとも１つのレンズを含むレンズ群３３と、少なくとも１つのレンズを含むレンズ群３４と、を備える。レンズ群３１、光学部材３２、レンズ群３３、及びレンズ群３４は、スクリーンＳＣ側からこの順番にて光路上に配置されている。

【0028】

光学部材３２は、共通光学系３の光路を屈曲させるための部材であり、例えばハーフミラー、ビームスプリッタ―、又は偏光部材等が用いられる。光学部材３２は、第一の屈曲用光学部材を構成する。

【0029】

投影光学系２を通過した画像光は、光学部材４にて反射されてレンズ群３４に入射される。このレンズ群３４によって、レンズ群３３とレンズ群３４の間の位置ＩＧに、画像光によって形成される中間像が結像される。

【0030】

この中間像はレンズ群３３を通過して光学部材３２に入射し、光学部材３２にて反射されてレンズ群３１に入射される。レンズ群３１に入射された中間像はスクリーンＳＣに向けて投影される。

【0031】

一方、スクリーンＳＣ側からレンズ群３１に入射した被写体光は、レンズ群３１を通過し、光学部材３２にて反射されて、レンズ群３３に入射される。このレンズ群３３によって、レンズ群３３とレンズ群３４の間の位置ＩＧに、被写体光によって形成される中間像が結像される。

【0032】

この中間像は、レンズ群３４を通過して光学部材４に入射し、光学部材４を透過して撮像光学系５に入射される。

【0033】

撮像素子６は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等が用いられる。

【0034】

撮像光学系５は、位置ＩＧに結像された中間像を撮像素子６に結像させるための光学系である。撮像光学系５は、撮像素子６の前方に配置されており、光学部材４を透過した被写体光を集光して撮像素子６に結像させる。撮像光学系５は、少なくとも１つのレンズを含んで構成されている。

【0035】

光学部材４は、例えばハーフミラー、ビームスプリッタ―、又は偏光部材等によって構成されている。光学部材４は、投影光学系２を通過した画像光を反射させて共通光学系３に導き、且つ、共通光学系３のレンズ群３３によって位置ＩＧに結像された被写体光に基づく中間像を、撮像光学系５を通して撮像素子６に導く。

【0036】

図１に示す投影光学系２、共通光学系３、光学部材４、撮像光学系５、及び撮像素子６によって光学ユニットが構成されている。

【0037】

以上のように構成されたプロジェクタ１００によれば、表示部１によって表示された投影用の画像をスクリーンＳＣに投影すると共に、この画像の投影像を撮像素子６によって撮像することができる。

【0038】

このプロジェクタ１００は、共通光学系３の内部のレンズ群３３とレンズ群３４の間の位置ＩＧに、被写体光による中間像が結像される。このため、例えばこの中間像が光学部材４よりも撮像光学系５側にある場合と比較すると、この中間像と撮像光学系５との距離を十分に大きくすることができる。この結果、撮像光学系５が大きくなるのを防ぐことができ、光学ユニットの小型化と、撮像光学系５の設計負荷の軽減とが可能になる。

【0039】

また、プロジェクタ１００によれば、共通光学系３と投影光学系２がそれぞれリレー光学系によって構成されている。このため、共通光学系３と投影光学系２を合わせた系におけるバックフォーカスを短くすることができる。また、光線が平行光に近くなるため、光学部材４と光学部材３２を小型化することができる。

【0040】

また、プロジェクタ１００によれば、画像光に基づく中間像の結像位置と、被写体光に基づく中間像の結像位置とが一致している。このため、光学系の設計が容易となり設計コストを低減することができる。

【0041】

また、プロジェクタ１００によれば、光学部材３２によって共通光学系３の光路が屈曲されているため、プロジェクタ１００の形状に自由度を持たせることができる。

【0042】

なお、中間像が結像される位置ＩＧは、共通光学系３に含まれるレンズのうちの最もスクリーンＳＣ側にあるレンズと光学部材４との間にあれば、被写体光による中間像と撮像光学系５との距離を十分に大きくすることができる。

【0043】

図３は、図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ａの概略構成を示す模式図である。プロジェクタ１００Ａは、共通光学系３が共通光学系３Ａに変更された点を除いてはプロジェクタ１００と同じ構成である。図３において図１と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

【0044】

プロジェクタ１００Ａの共通光学系３Ａは、図１の共通光学系３からレンズ群３４を削除したものである。この共通光学系３Ａにより、被写体光に基づく中間像は、レンズ群３３と光学部材４の間の位置ＩＧに結像される。プロジェクタ１００Ａによれば、プロジェクタ１００と比較して更なる小型化が可能となる。

【0045】

図４は、図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｂの概略構成を示す模式図である。プロジェクタ１００Ｂは、撮像光学系５が撮像光学系５Ａに変更され、撮像素子６の位置が変更された点を除いては、図３のプロジェクタ１００Ａと同じ構成である。図４において図３と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

【0046】

プロジェクタ１００Ｂの撮像光学系５Ａは、少なくとも１つのレンズからなるレンズ群５ａと、第二の屈曲用光学部材を構成する光学部材５ｂと、を備える。

【0047】

光学部材５ｂは、光学部材４を透過した被写体光を反射させてレンズ群５ａに導くための部材であり、例えばハーフミラー、ビームスプリッタ―、又は偏光部材等によって構成されている。

【0048】

レンズ群５ａは、光学部材５ｂにて反射した被写体光を集光して、上記の中間像を撮像素子６に結像させる。

【0049】

このプロジェクタ１００Ｂによれば、光学部材５ｂによって撮像光学系５Ａの光路が屈曲されているため、プロジェクタ１００Ｂ本体を構成している各種パーツ等と撮像光学系５Ａ及び撮像素子６との干渉を防ぐことができる。この結果、プロジェクタ１００Ｂのデザインに自由度を持たせることができる。

【0050】

図５は、図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｃの概略構成を示す模式図である。プロジェクタ１００Ｃは、撮像光学系５Ａが撮像光学系５Ｂに変更された点を除いては図４のプロジェクタ１００Ａと同じ構成である。図５において図４と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

【0051】

プロジェクタ１００Ｃの撮像光学系５Ｂは、図４の撮像光学系５Ａの構成に、少なくとも１つのレンズからなるレンズ群５ｃが追加されたものである。

【0052】

レンズ群５ｃは、光学部材５ｂと光学部材４との間に配置されており、光学部材４を透過した被写体光を光学部材５ｂに入射させる。

【0053】

以上の構成のプロジェクタ１００Ｃによれば、レンズ群５ｃが追加されていることで撮像性能の設計に幅を持たせることができ、撮像の高性能化を図ることができる。

【0054】

図６は、図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｄの概略構成を示す模式図である。プロジェクタ１００Ｄは、光学部材４が光学部材４Ａに変更され、投影光学系２が投影光学系２Ａに変更された点を除いては、図１のプロジェクタ１００と同じ構成である。図６において図１と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

【0055】

プロジェクタ１００Ｄの光学部材４Ａは、光学部材４と機能は同じであり、具体的には、画像光を反射し且つ被写体光を透過する機能面４ａを内部に有するビームスプリッタによって構成されている。

【0056】

プロジェクタ１００Ｄの投影光学系２Ａは、少なくとも１つのレンズからなるリレー光学系によって構成された投影レンズ群２ａと、投影レンズ群２ａと光学部材４Ａとの間に配置された絞り２ｂと、を備える。

【0057】

絞り２ｂは、光学部材４Ａの投影レンズ群２ａと対向する面の周縁部に固着された枠状の遮光部材によって構成されている。

【0058】

このような構成のプロジェクタ１００Ｄによれば、絞り２ｂによって画像光の光束の面積が小さくなるため、光学部材４Ａの小型化が可能となる。また、絞り２ｂは、被写体光の通過経路には存在していないため、撮像画像の明るさに影響を与えることなく、撮像性能の低下を防ぐことができる。

【0059】

図７は、図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｅの概略構成を示す模式図である。プロジェクタ１００Ｅは、撮像光学系５及び撮像素子６の位置と、投影光学系２及び表示部１の位置とが逆にされた点を除いてはプロジェクタ１００と同じ構成である。図７において図１と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

【0060】

プロジェクタ１００Ｅの光学部材４は、レンズ群３４を通過した被写体光を反射させて撮像光学系５に導き、投影光学系２から入射される画像光を透過させてレンズ群３４に導く。このプロジェクタ１００Ｅによれば、プロジェクタ１００と同じ効果を得ることができる。

【0061】

図８は、図１に示すプロジェクタ１００の変形例であるプロジェクタ１００Ｆの概略構成を示す模式図である。プロジェクタ１００Ｆは、光学部材３２及びレンズ群３１が削除された点を除いては、図７のプロジェクタ１００Ｅと同じ構成である。図８のプロジェクタ１００Ｆによれば、プロジェクタ１００Ｅよりも小型化が可能である。

【0062】

ここまで説明してきたプロジェクタ１００及びプロジェクタ１００Ａ～１００Ｆにおいて、撮像光学系５（５Ａ，５Ｂ）は、撮像条件を変更するための可動の構成部材を含んでいてもよい。可動の構成部材としては、開口量が可変の可動絞り、光軸方向に移動して焦点位置を変化させるフォーカスレンズ、及び光軸方向に移動して焦点距離を変化させるズームレンズの少なくとも１つを用いることができる。フォーカスレンズとしては、変形可能な液体レンズが用いられてもよい。

【0063】

このように、可動絞り、フォーカスレンズ、又はズームレンズ等が撮像光学系５（５Ａ，５Ｂ）に含まれることで、撮像性能を向上させることができる。

【0064】

また、プロジェクタ１００及びプロジェクタ１００Ａ～１００Ｆにおいて、投影光学系２（２Ａ）、共通光学系３（３Ａ）、光学部材４（４Ａ）、撮像光学系５（５Ａ，５Ｂ）、及び撮像素子６によって構成される光学ユニットが、表示部１を内蔵するプロジェクタ本体に着脱可能に構成されていてもよい。

【0065】

この構成によれば、撮像機能を持たないプロジェクタに撮像機能を後付けで付加することができ、利便性を向上させることができる。

【0066】

或いは、プロジェクタ１００及びプロジェクタ１００Ａ～１００Ｆにおいて、撮像素子６が着脱可能に構成されていてもよい。

【0067】

この構成によれば、プロジェクタ本体に、例えば市販のレンズ交換型のデジタルカメラの本体を取り付けることで、プロジェクタに撮像機能を付加することができ、利便性を向上させることができる。

【0068】

また、プロジェクタ１００及びプロジェクタ１００Ａ～１００Ｃにおいて、光学部材４は、金属膜にて光を透過及び反射させるハーフミラーを用いることが好ましい。この構成によれば、表示部１の偏光特性の影響を受けることなく、画像光を反射させることができる。

【0069】

また、プロジェクタ１００及びプロジェクタ１００Ａ～１００Ｆにおいて、光学部材４
（４Ａ）に入射される中間像の撮像光学系５（５Ａ，５Ｂ）による撮像倍率を、表示部１によって表示される画像の投影光学系２（２Ａ）による投影倍率の０．１倍以上１倍未満とすることが好ましい。このような関係にすることで、撮像光学系５と撮像素子６の更なる小型化が可能になる。

【0070】

また、このような関係にすることで、撮像素子６として、例えば、フルサイズ（３６ｍｍ×２４ｍｍ）、ＡＰＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｈｏｔｏ Ｓｙｓｔｅｍ）－Ｃサイズ（２３．６ｍｍ×１５．６ｍｍ）、１／３型（４．８ｍｍ×３．６ｍｍ）、又は１／４型（３．６ｍｍ×２ｍｍ）のもののいずれかを用い、表示部１として、表示解像度が４Ｋ、ＷＵＸＧＡ（Ｗｉｄｅ Ｕｌｔｒａ ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）、ＳＶＧＡ（Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）、又はＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）対応のもののいずれかを用いても、装置の小型化を図ることができる。

【0071】

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

【0072】

（１）
表示部からの光が入射される投影光学系と、
上記投影光学系を通過した光を投影対象物に投影し、上記投影対象物側の被写体を結像させる共通光学系と、
上記投影光学系を通過した光を上記共通光学系に導き、且つ、上記共通光学系の少なくとも一部によって結像された中間像を撮像素子に導くための光学部材と、
上記中間像を上記撮像素子に結像させるための撮像光学系と、を備え、
上記中間像の結像位置は、上記共通光学系を構成する構成部材のうちの最も上記投影対象物側にある構成部材と上記光学部材との間にある光学ユニット。

【0073】

（２）
（１）記載の光学ユニットであって、
上記結像位置は、上記光学部材と上記共通光学系との間にある光学ユニット。

【0074】

（３）
（１）又は（２）記載の光学ユニットであって、
上記光学部材に入射される上記中間像の上記撮像光学系による撮像倍率は、上記表示部によって表示される画像の上記投影光学系による投影倍率の０．１倍以上１倍未満である光学ユニット。

【0075】

（４）
（１）～（３）のいずれか１つに記載の光学ユニットであって、
上記共通光学系は、光路を屈曲させるための第一の屈曲用光学部材を含む光学ユニット。

【0076】

（５）
（１）～（４）のいずれか１つに記載の光学ユニットであって、
上記撮像光学系は、光路を屈曲させるための第二の屈曲用光学部材を含む光学ユニット。

【0077】

（６）
（１）～（５）のいずれか１つに記載の光学ユニットであって、
上記撮像光学系は、撮像条件を変更するための可動の構成部材を含む光学ユニット。

【0078】

（７）
（６）記載の光学ユニットであって、
上記可動の構成部材は、可動絞り、フォーカスレンズ、又はズームレンズの少なくとも１つである光学ユニット。

【0079】

（８）
（１）～（７）のいずれか１つに記載の光学ユニットであって、
上記投影光学系は、少なくとも１つのレンズと、上記レンズと上記光学部材の間に配置された絞りと、を備え、
上記絞りは上記光学部材に固着されている光学ユニット。

【0080】

（９）
（１）～（８）のいずれか１つに記載の光学ユニットであって、
上記撮像素子を更に備える光学ユニット。

【0081】

（１０）
（１）～（９）のいずれか１つに記載の光学ユニットと、
上記表示部と、を備える投影装置。

【0082】

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

【0083】

なお、本出願は、２０１８年２月２１日出願の日本特許出願（特願２０１８－０２９０５７）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

【産業上の利用可能性】

【0084】

本発明によれば、設計コストの低減と小型化が可能な光学ユニット、及びこの光学ユニットを備える投影装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0085】

１００、１００Ａ～１００Ｆ プロジェクタ
１ 表示部
４０ 光源ユニット
４１ｒ Ｒ光源
４１ｇ Ｇ光源
４１ｂ Ｂ光源
４２ｒ、４２ｇ、４２ｂ コリメータレンズ
４３ ダイクロイックプリズム
４４ 光変調素子
２、２Ａ 投影光学系
２ａ 投影レンズ群
２ｂ 絞り
３ 共通光学系
３１、３３、３４ レンズ群
３２ 光学部材
ＩＧ 位置
ＳＣ スクリーン
４、４Ａ 光学部材
４ａ 機能面
５、５Ａ、５Ｂ 撮像光学系
５ａ、５ｃ レンズ群
５ｂ 光学部材
６ 撮像素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】