用于投影仪的投影透镜和投影仪转让专利
申请号 : CN200710138502.0
文献号 : CN101114041B
文献日 : 2010-11-24
发明人 : 佐藤诚
申请人 : 卡西欧计算机株式会社
摘要 :
一种用于投影仪的投影透镜，所述投影仪使用反射型显示元件，具有随着可动透镜组的移动在光轴方向上移动的可动光阑(70)，上述可动光阑(70)的开口部(75)是以投影透镜(60)的光轴(69)为中心的圆形，在上述开口部(75)的一部分中具有从杂散光束中心方向的周缘部分突出至开口部(75)内的突出部(73)。
权利要求 :
1.一种用于投影仪的投影透镜，具有随着可动透镜组的移动沿光轴方向可移动的可动光阑，上述可动光阑的开口部是以所述投影透镜的光轴为中心的圆形，在上述开口部的一部分周缘具有向开口部内侧以曲线状突出的突出部，并且，该突出部以杂散光束的中心为曲率中心形成圆弧状向可动光阑的开口部内侧突出。
2.根据权利要求1所述的用于投影仪的投影透镜，其特征在于，上述具有突出部的可动光阑设置在透镜组与透镜组之间的空间内，可动光阑前方的透镜和后方的透镜之间的距离可以变化。
3.根据权利要求1所述的用于投影仪的投影透镜，其特征在于，上述可动光阑固定于光阑支撑筒，所述光阑支撑筒介由弹性部件由固定有可动透镜组的可动镜筒支撑。
4.根据权利要求1所述的用于投影仪的投影透镜，其特征在于，上述可动光阑固定于光阑支撑筒，所述光阑支撑筒独立于固定有可动透镜组的可动镜筒。
5.根据权利要求2所述的用于投影仪的投影透镜，其特征在于，上述可动光阑固定于光阑支撑筒，所述光阑支撑筒介由弹性部件由固定有可动透镜组的可动镜筒支撑。
6.根据权利要求2所述的用于投影仪的投影透镜，其特征在于，上述可动光阑固定于光阑支撑筒，所述光阑支撑筒独立于固定有可动透镜组的可动镜筒。
7.根据权利要求1至6任何一项所述的用于投影仪的投影透镜，其特征在于，上述投影透镜是使用微型反射镜显示元件作为显示元件的用于投影仪的投影透镜，上述突出部从相对于上述透镜的光轴位置的、杂散光束中心方向的周缘部向上述开口部突出。
8.一种投影仪，具有：光源装置、光源侧光学系统和照明侧光学系统、微反射镜显示元件、具有变焦透镜功能的投影侧光学系统、以及电源电路和投影仪控制装置，上述投影侧光学系统具有随着可动透镜组在光轴方向上的移动而沿光轴方向可移动的可动光阑，所述可动光阑具有以上述投影侧光学系统的光轴位置为中心的圆形开口部，而且在离开上述开口部的中心位于杂散光束的中心方向的周缘部具有向上述开口部的中心方向突出的突出部，并且，该突出部以杂散光束的中心为曲率中心形成圆弧状向可动光阑的开口部内侧突出。
9.根据权利要求8所述的投影仪，其特征在于，
上述具有突出部的可动光阑设置在透镜组与透镜组之间的空间内，可动光阑前方的透镜和后方的透镜之间的距离可以变化。
10.根据权利要求8所述的投影仪，其特征在于，上述可动光阑固定于光阑支撑筒，所述光阑支撑筒介由弹性部件由固定有可动透镜组的可动镜筒支撑。
11.根据权利要求8所述的投影仪，其特征在于，上述可动光阑固定于光阑支撑筒，所述光阑支撑筒独立于固定有可动透镜组的可动镜筒。
12.根据权利要求9所述的投影仪，其特征在于，上述可动光阑固定于光阑支撑筒，所述光阑支撑筒介由弹性部件由固定有可动透镜组的可动镜筒支撑。
13.根据权利要求9所述的投影仪，其特征在于，上述可动光阑固定于光阑支撑筒，所述光阑支撑筒独立于固定有可动透镜组的可动镜筒。
14.根据权利要求8至13任何一项所述的投影仪，其特征在于，所述投影仪使用数字-微反射镜装置作为上述微反射镜显示元件，上述突出部从上述周缘部向上述开口部突出成圆弧状。
说明书 :
技术领域
本发明涉及根据视频信号等的图像信息对图像进行投影的投影装置，更详细地说，涉及投影仪的投影侧光学系统。
背景技术
如今，用于将个人计算机的画面或者视频影像等投影在屏幕上的图像投影装置即视频投影仪被广泛使用。
该投影仪内置高亮度光源，光源发出的光由光源侧光学系统顺次使用红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片而变成红光、绿光和蓝光，所述红光、绿光和蓝光通过用于构成照明侧光学系统的透镜等而会聚在光调制装置上如被称为微反射镜显示元件的液晶显示元件或DMD(数字-微反射镜装置)等，并通过该光调制装置使光朝向投影仪的投影口且利用透射或反射的光量在屏幕上显示彩色图像。
上述微反射镜显示元件利用控制信号使微小反射镜单元摆动从而控制反射光的方向，将通过照明侧光学系统入射到显示元件的光的、向作为投影侧光学系统的投影透镜方向反射的光设为导通(ON)状态光而向光吸收板方向反射的光设为截止(OFF)状态光，而对使红光、绿光和蓝光处于导通状态的时间进行控制，并且把彩色图像投影在屏幕上。
而且，还提出如下技术方案，即利用截止状态的光，由光传感器检测出没有入射到所述投影透镜的截止状态光，来调整投影仪的白平衡(white balance)(例如专利文献1)。
而且，液晶显示元件通过遮断透过微小液晶元件的光或者使其透过来形成图像。该液晶显示元件中在利用投影透镜将透过的光成像在屏幕上时，提出了如下方案：为了提高图像的对比度，在投影透镜上设置形成有三角形开口的光阑(例如专利文献2)。
专利文献1：日本特开2001-188196号公报
专利文献2：日本特开2004-157346号公报
可是，在为了使投影仪实现高亮度而增大照明侧光学系统等的口径时，随着照明侧光学系统的口径增大，而使投影侧光学系统的入射侧中处于导通状态的光束即导通状态光束、或者处于截止状态的光束即截止状态光束、以及作为来自显示元件的保护玻璃或者反射镜单元周边的平坦部分的反射光的平杂散光等光束即杂散光束、这些光束中的各光束口径也增大。
因此，存在如下问题，即伴随投影侧光学系统的口径增大，杂散光入射到作为投影侧光学系统的投影透镜的机会及入射量增大，由此通过杂散光等而使图像的对比度下降。
该投影仪内置高亮度光源，光源发出的光由光源侧光学系统顺次使用红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片而变成红光、绿光和蓝光，所述红光、绿光和蓝光通过用于构成照明侧光学系统的透镜等而会聚在光调制装置上如被称为微反射镜显示元件的液晶显示元件或DMD(数字-微反射镜装置)等，并通过该光调制装置使光朝向投影仪的投影口且利用透射或反射的光量在屏幕上显示彩色图像。
上述微反射镜显示元件利用控制信号使微小反射镜单元摆动从而控制反射光的方向，将通过照明侧光学系统入射到显示元件的光的、向作为投影侧光学系统的投影透镜方向反射的光设为导通(ON)状态光而向光吸收板方向反射的光设为截止(OFF)状态光，而对使红光、绿光和蓝光处于导通状态的时间进行控制，并且把彩色图像投影在屏幕上。
而且，还提出如下技术方案，即利用截止状态的光，由光传感器检测出没有入射到所述投影透镜的截止状态光，来调整投影仪的白平衡(white balance)(例如专利文献1)。
而且，液晶显示元件通过遮断透过微小液晶元件的光或者使其透过来形成图像。该液晶显示元件中在利用投影透镜将透过的光成像在屏幕上时，提出了如下方案：为了提高图像的对比度，在投影透镜上设置形成有三角形开口的光阑(例如专利文献2)。
专利文献1：日本特开2001-188196号公报
专利文献2：日本特开2004-157346号公报
可是，在为了使投影仪实现高亮度而增大照明侧光学系统等的口径时，随着照明侧光学系统的口径增大，而使投影侧光学系统的入射侧中处于导通状态的光束即导通状态光束、或者处于截止状态的光束即截止状态光束、以及作为来自显示元件的保护玻璃或者反射镜单元周边的平坦部分的反射光的平杂散光等光束即杂散光束、这些光束中的各光束口径也增大。
因此，存在如下问题，即伴随投影侧光学系统的口径增大，杂散光入射到作为投影侧光学系统的投影透镜的机会及入射量增大，由此通过杂散光等而使图像的对比度下降。
发明内容
本发明消除上述缺点，并且其目的在于提供一种能够在屏幕上形成明亮且鲜明的图像的用于投影仪的投影透镜、乃至提供一种能够获得鲜明图像的投影仪。
本发明的最佳实施方式是一种用于投影仪的投影透镜，具有伴随着可动透镜组的移动可以在光轴方向上移动的可动光阑，上述可动光阑的开口部是以所述投影透镜的光轴为中心的圆形，其特征在于在上述开口部的周边一部分上具有向开口部内侧呈曲线状突出的突出部，并且，该突出部以杂散光束的中心为曲率中心形成圆弧状向可动光阑的开口部内侧突出。
而且，本发明的另一个最佳实施方式是一种投影仪，具有：光源装置、光源侧光学系统和照明侧光学系统、微反射镜显示元件、具有变焦透镜功能的投影侧光学系统、以及电源电路和投影仪控制装置，上述投影侧光学系统具有伴随着可动透镜组在光轴方向上移动而可以在光轴方向移动的可动光阑，其特征是所述可动光阑具有以上述投影侧光学系统的光轴位置为中心的圆形开口部，而且相对于上述开口部的中心在杂散光束的中心方向上，在周缘部具有向上述开口部的中心方向突出的突出部。
通过本发明，提供了一种用于投影仪的投影透镜，该投影仪能够在屏幕上形成明亮且鲜明的图像，还提供能够获得鲜明图像的投影仪。
本发明的最佳实施方式是一种用于投影仪的投影透镜，具有伴随着可动透镜组的移动可以在光轴方向上移动的可动光阑，上述可动光阑的开口部是以所述投影透镜的光轴为中心的圆形，其特征在于在上述开口部的周边一部分上具有向开口部内侧呈曲线状突出的突出部，并且，该突出部以杂散光束的中心为曲率中心形成圆弧状向可动光阑的开口部内侧突出。
而且，本发明的另一个最佳实施方式是一种投影仪，具有：光源装置、光源侧光学系统和照明侧光学系统、微反射镜显示元件、具有变焦透镜功能的投影侧光学系统、以及电源电路和投影仪控制装置，上述投影侧光学系统具有伴随着可动透镜组在光轴方向上移动而可以在光轴方向移动的可动光阑，其特征是所述可动光阑具有以上述投影侧光学系统的光轴位置为中心的圆形开口部，而且相对于上述开口部的中心在杂散光束的中心方向上，在周缘部具有向上述开口部的中心方向突出的突出部。
通过本发明，提供了一种用于投影仪的投影透镜，该投影仪能够在屏幕上形成明亮且鲜明的图像，还提供能够获得鲜明图像的投影仪。
附图说明
图1是本发明的投影仪的外观图；
图2是本发明的投影仪的内部结构图；
图3是本发明的投影仪的投影侧光学系统的示意图；
图4是投影仪中的导通状态光束和截止状态光束及杂散光束的示意图；
图5A是投影仪中的导通状态光束和投影侧光学系统之间的关系的示意图；
图5B是投影仪中的截止状态光束和投影侧光学系统之间的关系的示意图；
图5C是投影仪中的杂散光和投影侧光学系统之间的关系的示意图；
图6是本发明的投影仪中使用的可动光阑的图；
图7是本发明的投影仪中的可动光阑所形成的杂散光遮断状态的示意图；
图8是本发明的投影仪中的可动光阑口径增大后的例子的示意图；
图9是投影仪中的导通状态光束和截止状态光束及杂散光束、与投影透镜的光轴的其他的位置关系的示意图；
图10是本发明的投影仪的投影侧光学系统在广角端状态下的杂散光束状态的示意图；
图11是本发明的投影仪中的杂散光束最密集位置的光束状态的示意图。
图12是本发明的投影仪中的透镜表面位置的光束状态的示意图；
图13是本发明的投影仪中的透镜表面位置的光束状态变化的示意图；
图14是本发明的投影仪中的杂散光束最密集位置附近的光速状态变化的图；
图15是本发明的投影仪中投影侧光学系统处于中间位置时的杂散光束状态的示意图；
图16是本发明的投影仪中投影侧光学系统在望远端状态下的杂散光束状态的示意图；
图17是本发明的投影仪中可动光阑安装状态的一个例子的主要部分截面图。
图18是本发明的投影仪中的可动透镜组的主要部分分解立体图。
图2是本发明的投影仪的内部结构图；
图3是本发明的投影仪的投影侧光学系统的示意图；
图4是投影仪中的导通状态光束和截止状态光束及杂散光束的示意图；
图5A是投影仪中的导通状态光束和投影侧光学系统之间的关系的示意图；
图5B是投影仪中的截止状态光束和投影侧光学系统之间的关系的示意图；
图5C是投影仪中的杂散光和投影侧光学系统之间的关系的示意图；
图6是本发明的投影仪中使用的可动光阑的图；
图7是本发明的投影仪中的可动光阑所形成的杂散光遮断状态的示意图；
图8是本发明的投影仪中的可动光阑口径增大后的例子的示意图；
图9是投影仪中的导通状态光束和截止状态光束及杂散光束、与投影透镜的光轴的其他的位置关系的示意图；
图10是本发明的投影仪的投影侧光学系统在广角端状态下的杂散光束状态的示意图；
图11是本发明的投影仪中的杂散光束最密集位置的光束状态的示意图。
图12是本发明的投影仪中的透镜表面位置的光束状态的示意图；
图13是本发明的投影仪中的透镜表面位置的光束状态变化的示意图；
图14是本发明的投影仪中的杂散光束最密集位置附近的光速状态变化的图；
图15是本发明的投影仪中投影侧光学系统处于中间位置时的杂散光束状态的示意图；
图16是本发明的投影仪中投影侧光学系统在望远端状态下的杂散光束状态的示意图；
图17是本发明的投影仪中可动光阑安装状态的一个例子的主要部分截面图。
图18是本发明的投影仪中的可动透镜组的主要部分分解立体图。
具体实施方式
本发明的投影仪的最佳实施例，内置基于输入的视频信号等对微反射镜显示元件51等进行控制的微型计算机，并且具备：光源装置41；光源侧光学系统，包括彩色轮盘(未图式)或导光棒45等；照明侧光学系统，包括照明透镜46或者反射镜47等；微反射镜显示元件51，包括使从照明侧光学系统入射到显示元件51的光变成平行光束的聚光透镜55和保护玻璃53；乃至作为投影侧光学系统的投影透镜60，该投影透镜60是由用于通过来自显示元件51的导通状态光束而使图像投影在屏幕等上的变焦透镜构成的透镜组、具有可变光阑70。
因此，所述具有变焦功能的投影透镜60的可动光阑70设置在透镜组和透镜组之间的空间内，按照与投影透镜60的变焦状态一致的方式能够与可动透镜组移动一起沿光轴69的方向移动，而且具有：形成有以投影透镜60的光轴69为中心的圆形开口部75的环状部分71；从杂散光束R的中心方向的圆形开口部75的周缘即环状部分71向开口部75突出(swollen)的圆弧状突出部73，由此通过开口部75的导通状态光束P中的杂散光束R一侧的部分光与杂散光一起被突出部73遮断。
本发明的投影仪10内置作为投影仪控制装置的微型计算机，如图1所示，在大致呈长方体形状的壳体前面设置有带镜头盖11的投影口13，在壳体的上面具有电源按键21或者自动画质调整键23、手动画质调整键25、电源指示灯31、光源指示灯33、过热指示器35等按键和指示器等，在图中未示出的背面具有电源连接器及与个人计算机连接的USB端子、用于输入图像信号的视频端子和小型D-sub端子等各种信号输入端子。
而且，在上面的开闭盖27的内部具有用于进行画质、图像的微调以及投影仪10的各种操作动作设定的子按键，壳体的侧面具有冷却扇的进气及排气口29。
而且，如图2所示，所述投影仪10的内部具有：内置超高压水银灯等的光源装置41；以及作为光源侧光学系统的彩色轮盘或者导光棒45；和作为照明侧光学系统的多个照明透镜46和一个反射镜47。
而且，该投影仪10内置有：基于图像信号控制光源装置41的灯点亮或显示元件51的投影仪控制装置即微型计算机；以及具有向光源装置41、投影仪控制装置及冷却扇39等提供电力的电源电路的电路板37。
彩色轮盘是扇形的红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片设置成圆周状的圆盘，通过轮盘马达44使彩色轮盘旋转而光源装置41发出的光就透过以圆周状设置的各个滤光片，由此光源装置41所出射的白光顺次如成红光、绿光和蓝光三原色。
而且，导光棒45使透过彩色轮盘的光的强度分布均匀后入射到照明侧光学系统的照明透镜46，所述照明透镜46把透过导光棒45的光会聚在显示元件51上。
因此，反射镜47在显示元件51的反射镜单元向一个方向倾斜时，按照来自显示元件51的反射光朝向显示元件51的正面方向的方式，从倾斜方向对显示元件51照射透过照明透镜46的光。
而且，所述反射镜47从以下方向对显示元件51照射该反射镜47的反射光，该方向是沿显示元件51的正面方向所反射的导通状态光束P、和在反射镜单元向其他方向倾斜时由显示元件51所反射的截止状态光束Q、这两光束的光轴角度差变得极大的方向。
显示元件51是长宽为十几微米的矩形DMD(微型反射镜装置)，将五十万乃至一百几十万个反射镜单元配置成格子状，并且将各个反射镜单元设置成从平面位置向一个方向或其他方向分别倾斜十度乃至十几度的角度。
此外，在显示元件51的前面设计有：用于保护显示元件51的保护玻璃53；以及聚光透镜55，用于将照明侧光学系统的反射镜47所反射的光变成平行光束照射到显示元件51。
而且，由显示元件51沿正面方向所反射的导通状态光束P如图3所示，入射到作为投影侧光学系统的设置在显示元件51的前面的投影透镜60，所述投影透镜60形成为由固定透镜组61、第一可动透镜组63和第二可动透镜组65构成可变焦型透镜，而使投影图像对屏幕的变焦倍率的调整和对焦的调整成为可能，并且由所述变焦透镜构成的投影侧光学系统在可动透镜组63的前方或者后方空间位置上设置有可动光阑70。
因此，如图4所示，在所述可动光阑70的位置上，形成以投影侧光学系统即投影透镜60的光轴69为中心的导通状态光束P，并且理论上以接近该导通状态光束P的方式形成由保护玻璃53和显示元件51的平面所反射的平杂散光构成的杂散光束R，且以接近杂散光束R的方式沿逆着导通状态光束P的方向形成截止状态光束Q。
即，在从反射镜47入射到显示元件51的光被显示元件51反射时，如图5A所示，导通状态光束P按照与投影侧光学系统光轴69平行或以小角度相交的方式入射到作为投影侧光学系统的投影透镜60，如图5B所示，截止状态光束Q沿未入射到投影透镜60的方向由显示元件51反射。
因此，由显示元件51即DMD的保护玻璃53或者DMD的反射镜单元周边等与投影透镜60的光轴垂直的面所反射的少量的光或者由显示元件51的表面的反射镜单元以外的平面所反射的光等的杂散光束R，沿导通状态光束P和截止状态光束Q之间的中间方向被反射，通常对显示元件51和投影侧光学系统的配置、以及从光源侧光学系统的反射镜47向显示元件51入射的入射角等进行设定，以使大部分杂散光不入射到投影侧光学系统，如图5C所示，一部分杂散光从投影侧光学系统的入射侧入射到投影透镜60后从投影透镜60射出到达屏幕，而使投影图像变劣。
为此，以如下方式确定可动光阑70的位置和形状和投影侧光学系统的配置，从所述投影侧光学系统的入射侧所入射的杂散光，被透镜筒内壁吸收而且被可动光阑70遮断，由此不通过投影透镜60。
此外，导通状态光束P的中心和截止状态光束Q的中心以及杂散光束R的中心理论上为一直线。
这样，通过导通状态光束P和杂散光束R相接近，而使一部分杂散光束R由透镜镜筒内壁吸收且由可动光阑70遮断，从而投影透镜60和聚光透镜55之间的距离缩小，由此使投影仪10小型化，如图6所示，可动光阑70外形为圆形，而且具有内侧半径为r的圆形开口部75的环状部71，开口部75的一部分具有从环状部71向内突出的一个突出部73。
而且，如图7所示，所述可动光阑70按照开口部75的中心与投影透镜60的光轴69一致的方式组装在投影侧光学系统中，突出部73以圆弧状向开口部75的内侧突出，形成为半径为t的圆弧的形状，该圆弧的中心是与导通状态光束P接触的、与导通状态光束P相同的半径r的杂散光束R的中心。
这样，导通状态光束P的外缘和杂散光束R的外缘在理论上是相切(tangent)状态，并且以从投影透镜60的光轴69偏离所述两束光的半径r的2倍后的位置作为圆弧状突出部73的曲率中心而在圆形开口部75的一部分上设置突出部73，因此，即使在与理论上的导通状态光束P邻接的理论上的杂散光束R的范围周围发生扩散领域S的情况下，扩散到所述扩散领域S中的杂散光被突出部73遮断，从而能够形成鲜明的图像。
另外，由于突出部73能够遮断与导通状态光束P接近的杂散光，所以，如图8所示，增大开口部75的直径而使透过可动光阑70的导通状态光束的整个光量增加，也能够形成明亮的投影图像。
即，通过显示元件51的法线方向、导通状态光束P由显示元件51反射的反射角以及截止状态光束Q由显示元件51反射的反射角、从显示元件51到可动光阑70为止的距离、固定透镜组61的F数等来确定导通状态光束P的外缘和杂散光束R的外缘重叠的开口部75的半径，由此增大投影透镜60的开口半径，而且在截止状态光束Q的中心方向形成从环状部71向开口部75突出的圆弧状突出部73，从而遮断理论杂散光束R及其扩散领域S的杂散光，形成明亮且鲜明的投影图像。
进一步，并非仅是如图4和图7所示那样投影侧光学系统即投影透镜60的光轴69与导通状态光束P的中心一致的情况，即使是为了防止照明侧光学系统的反射镜47所引起的对导通状态光束的干涉而将投影仪的投影透镜60的光轴69平行移动且从导通状态光束P的中心偏离光轴69的、投影仪10，如图9所示，将投影透镜60的开口T增大，就可使导通状态光束的入射到投影侧光学系统的入射量不减少。
即使此时，理论上，通过可动光阑70也能够有效遮断杂散光，该可动光阑在从光轴69朝向理论上位于一直线的导通状态光束P的中心、杂散光束R的中心和截止状态光束Q的中心内的、杂散光束R的中心的、投影透镜60的周缘部的y位置形成突出部73。
因此，所述可动光阑70设置在透镜组和透镜组之间的空间时的位置确定(定位)，由于投影侧光学系统的用于构成具有变焦功能的投影透镜60的单透镜等的组合而使导通状态光束和杂散光束的光路不同，所以通过计算机模拟而计算出杂散光最密集的位置，从而进行确定。
如图10所示，在为例如4组可动型的变焦透镜的情况下，通过所述模拟求得在从前方第一透镜组101到第四透镜组104的透镜组与透镜组之间的空间中的、杂散光束R的面积密集成最小的最密集的位置V。
如图10所示的第一透镜组101、第二透镜组102、第三透镜组103及第四透镜组104的各透镜组中，全部是可动透镜组，如图10所示的各透镜组位置是用于表示投影透镜60位于广角端的状态的位置。
而且，通过模拟求出所述最密集位置V上的杂散光束R的形状，如图11所示，确定用于覆盖所述杂散光束R的领域RW的突出部73的形状，以便能够遮断杂散光束R。
而且，在构成用于形成所述投影透镜60的第一透镜组101乃至第四透镜组104的单透镜表面位置上，在杂散光束R最密集的第二透镜组102的表面位置上，如图12所示，形成杂散光束R的领域RW。因此，当形成遮断所述杂散光束R的突出部73时，所述突出部73使广角端的导通状态光束PW衰减3.4％。
与所述第二透镜组102的透镜表面位置遮断杂散光束相对，当形成将具有突出部73的可动光阑设置在图11所示的最密集位置V而使杂散光束R遮断的突出部73时，所述突出部73使广角端的导通状态下的导通状态光束PW的衰减降低2.4％。
因此，通过所述第一透镜组101乃至第四透镜组104所产生的投影透镜60的变焦比顺次变化而从广角端状态变为望远端状态时，导通状态光束P的领域变化，同时杂散光束R的领域也变化，第二透镜组102的前表面位置的杂散光束R的领域在投影透镜60处于望远端状态时仅出现在透镜表面的边缘。
即，如图13所示，望远端状态下杂散光束R的领域RT非常小，在中间位置状态下杂散光束R的领域RM表现得比望远端状态下的领域RT大，而且比图12所示的广角端状态下的领域RW小。
因此，此时，如图13所示，导通状态光束P也从广角端的导通状态光束领域PW变化为中间状态的导通状态光束领域PM和望远端状态的导通状态光束领域PT。
因此，在位于最密集位置V前方的第一透镜组101和位于最密集位置V后方的第二透镜组102之间的空间，随着投影透镜60从广角端状态变为望远端状态，导通状态光束P的领域也从广角端状态的导通状态光束领域PW变化为中间状态的领域PM和望远端状态的领域PT。
为此，在随着位于第一透镜组101和第二透镜组102之间的空间内导通状态光束P的领域变化、而如图14所示那样突出部73遮断杂散光束R的领域之际，通过仿真求得突出部73突进从广角端状态起向中间状态和望远端状态顺次变化的导通状态光束P的各个领域PW、PM和PT内的面积率为最小的位置。
结果，可动光阑70的位置如图15所示的中间状态的光阑位置和图16所示的望远端状态下的光阑位置那样设置在第二透镜组102的正前方位置，由此在投影透镜60的中间状态或者望远端状态下可使导通状态光束P由突出部73遮断的量减小。
为此，在突出部73形成在图12所示的第二透镜组102的前表面位置的情况下，在望远端状态下通过导通状态光束P由突出部73遮断而使导通状态光束P的衰减率变为3.6％，与此相对，通过使可动光阑70位于第二透镜组102稍微前方的位置上，导通状态光束的衰减率变为3.1％，能够降低遮断率。
因此，所述可动光阑70，如图17所示，介由处于压缩状态的弹性体175以可滑动方式将光阑支撑筒190的端部嵌入安装于用于固定支撑第一透镜组101的第一镜筒171，而在所述光阑支撑筒190的另一端附近使具有突出部73的可动光阑70固定。
在内部固定有所述第一透镜组101的第一镜筒171或者在内部固定有第二透镜组102的第二镜筒181，如图18所示，在其外周具有凸销(cam pin)173和183，所述第一镜筒171和第二镜筒181安装在保持筒151内。
所述保持筒151在前端附近具有沿其轴方向的直线状的前滑动沟槽153，在后端附近具有沿其轴方向的直线状的后滑动沟槽155，第一镜筒171沿轴方向可滑动地收容在保持筒151的内部且第一镜筒171的第一凸销173的前端从所述前滑动沟槽153突出，同样，第二镜筒181沿轴方向可滑动地收容在保持筒151的内部且第二镜筒181的第二凸销183的前端向所述后滑动沟槽155突出。
而且，所述保持筒151，其前端由前固定筒157支撑且其后端由后固定筒158支撑，固定在投影仪内部，凸轮筒161由前固定筒157和后固定筒158限制其轴方向的移动并且以旋转自如的方式由前固定筒157和后固定筒158保持，从而在凸轮筒161的内部收存保持筒151。
因此，凸轮筒161在其外周设计有旋转齿167，并且具有用于第一凸销173插入的前凸轮槽163和用于第二凸销183插入的后凸轮槽165，在通过旋转齿167使凸轮筒161旋转时，可使第一凸销173和第二凸销183沿轴方向移动，从而使第一镜筒171和第二镜筒181沿光轴69的方向移动。
而且，第三透镜组103和第四透镜组104也同样分别固定在具有凸销的镜筒内，将用于保持第三透镜组103的镜筒和用于保持第四透镜组104的镜筒以可滑动方式安装在保持筒的内部，通过具有凸轮槽的凸轮筒旋转而使第三透镜组103和第四透镜组104也沿光轴方向旋转。
这样，由于光阑支撑筒190介由压缩状态的弹性体175由第一镜筒171保持，如图10所示，所以，在第一透镜组101乃至第四透镜组104的各个透镜的间隔增大后的广角端状态下，能够使可动光阑70在处于从第一透镜组101和第二透镜组102远离的状态中位于杂散光束R最密集的位置V，如图15所示，在第一透镜组101和第二透镜组102之间的间隔变小的中间状态下，能够使可动光阑70位于第二透镜组102的前方附近位置。
因此，在图16所示的第一透镜组101和第二透镜组102之间的间隔变得更小的投影透镜60的望远端状态下，光阑支撑筒190与第二镜筒181接触而使弹性体175压缩，由此可动光阑70在与第二透镜组102接近的状态下、与第一透镜组101之间的间隔变小。
这样，具有突出部73的可动光阑70能够按照随着可动透镜组的移动而使导通状态光束P的遮断率减小的方式移动。
因此，所述突出部73形成为以杂散光束R的中心为曲率中心的圆弧状，由此能够有效地遮断从投影侧光学系统的入射侧入射到投影侧光学系统的杂散光，并且能够尽量不遮断所需的导通状态光束。
而且，当开口部75的直径一定且利用突出部73遮断杂散光时，可以使杂散光束R靠近投影透镜60的光轴69的位置，能够维持鲜明的图像并且使投影仪10的小型化变得容易。
此外，用于固定可动光阑70的光阑支撑筒190并非限于介由弹性体175由第一镜筒171支撑的情况，也可以将光阑支撑筒190可滑动地收存于保持筒151的内部，所述光阑支撑筒190上也设置用于贯通保持筒151的凸销，并在凸轮筒161上形成可动光阑移动用的凸轮槽，且通过凸轮筒161的旋转而与第一镜筒171和第二镜筒181一起沿光轴69的方向移动。
而且，如图10乃至16所示的投影透镜60是4组全部可动的变焦透镜，透镜组的构成不限于4组，也可以通过更多的透镜组构成投影透镜60，而且，可构成具有如下不同变焦形式的投影透镜60：仅将多个后方透镜组形成为可动透镜组的方式、仅将多个前方透镜组形成为可动透镜组的方式、或者仅将多个中间透镜组形成为可动透镜组的所谓的内部变焦形式等。
因此，在这些投影透镜60中，通过仿真求出最多的杂散光透过投影透镜60的处于变焦状态下的最密集位置V，通过仿真方法求出所述最密集位置V中的杂散光束R的领域大小和形状等。
即，可动光阑70和光阑支撑筒190不限于设置在第一透镜组101和第二透镜组102之间的情况，与构成投影透镜60的变焦透镜的透镜结构吻合而通过仿真求出杂散光最密集的透镜组和透镜组之间的空间位置及其领域形状，由此在该空间位置可移动地设置具有突出部73的可动光阑70。
而且，本发明不限于上述各个实施方式，在不脱离发明构思的范围内进行自由地进行变换和改进是可能的。
因此，所述具有变焦功能的投影透镜60的可动光阑70设置在透镜组和透镜组之间的空间内，按照与投影透镜60的变焦状态一致的方式能够与可动透镜组移动一起沿光轴69的方向移动，而且具有：形成有以投影透镜60的光轴69为中心的圆形开口部75的环状部分71；从杂散光束R的中心方向的圆形开口部75的周缘即环状部分71向开口部75突出(swollen)的圆弧状突出部73，由此通过开口部75的导通状态光束P中的杂散光束R一侧的部分光与杂散光一起被突出部73遮断。
本发明的投影仪10内置作为投影仪控制装置的微型计算机，如图1所示，在大致呈长方体形状的壳体前面设置有带镜头盖11的投影口13，在壳体的上面具有电源按键21或者自动画质调整键23、手动画质调整键25、电源指示灯31、光源指示灯33、过热指示器35等按键和指示器等，在图中未示出的背面具有电源连接器及与个人计算机连接的USB端子、用于输入图像信号的视频端子和小型D-sub端子等各种信号输入端子。
而且，在上面的开闭盖27的内部具有用于进行画质、图像的微调以及投影仪10的各种操作动作设定的子按键，壳体的侧面具有冷却扇的进气及排气口29。
而且，如图2所示，所述投影仪10的内部具有：内置超高压水银灯等的光源装置41；以及作为光源侧光学系统的彩色轮盘或者导光棒45；和作为照明侧光学系统的多个照明透镜46和一个反射镜47。
而且，该投影仪10内置有：基于图像信号控制光源装置41的灯点亮或显示元件51的投影仪控制装置即微型计算机；以及具有向光源装置41、投影仪控制装置及冷却扇39等提供电力的电源电路的电路板37。
彩色轮盘是扇形的红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片设置成圆周状的圆盘，通过轮盘马达44使彩色轮盘旋转而光源装置41发出的光就透过以圆周状设置的各个滤光片，由此光源装置41所出射的白光顺次如成红光、绿光和蓝光三原色。
而且，导光棒45使透过彩色轮盘的光的强度分布均匀后入射到照明侧光学系统的照明透镜46，所述照明透镜46把透过导光棒45的光会聚在显示元件51上。
因此，反射镜47在显示元件51的反射镜单元向一个方向倾斜时，按照来自显示元件51的反射光朝向显示元件51的正面方向的方式，从倾斜方向对显示元件51照射透过照明透镜46的光。
而且，所述反射镜47从以下方向对显示元件51照射该反射镜47的反射光，该方向是沿显示元件51的正面方向所反射的导通状态光束P、和在反射镜单元向其他方向倾斜时由显示元件51所反射的截止状态光束Q、这两光束的光轴角度差变得极大的方向。
显示元件51是长宽为十几微米的矩形DMD(微型反射镜装置)，将五十万乃至一百几十万个反射镜单元配置成格子状，并且将各个反射镜单元设置成从平面位置向一个方向或其他方向分别倾斜十度乃至十几度的角度。
此外，在显示元件51的前面设计有：用于保护显示元件51的保护玻璃53；以及聚光透镜55，用于将照明侧光学系统的反射镜47所反射的光变成平行光束照射到显示元件51。
而且，由显示元件51沿正面方向所反射的导通状态光束P如图3所示，入射到作为投影侧光学系统的设置在显示元件51的前面的投影透镜60，所述投影透镜60形成为由固定透镜组61、第一可动透镜组63和第二可动透镜组65构成可变焦型透镜，而使投影图像对屏幕的变焦倍率的调整和对焦的调整成为可能，并且由所述变焦透镜构成的投影侧光学系统在可动透镜组63的前方或者后方空间位置上设置有可动光阑70。
因此，如图4所示，在所述可动光阑70的位置上，形成以投影侧光学系统即投影透镜60的光轴69为中心的导通状态光束P，并且理论上以接近该导通状态光束P的方式形成由保护玻璃53和显示元件51的平面所反射的平杂散光构成的杂散光束R，且以接近杂散光束R的方式沿逆着导通状态光束P的方向形成截止状态光束Q。
即，在从反射镜47入射到显示元件51的光被显示元件51反射时，如图5A所示，导通状态光束P按照与投影侧光学系统光轴69平行或以小角度相交的方式入射到作为投影侧光学系统的投影透镜60，如图5B所示，截止状态光束Q沿未入射到投影透镜60的方向由显示元件51反射。
因此，由显示元件51即DMD的保护玻璃53或者DMD的反射镜单元周边等与投影透镜60的光轴垂直的面所反射的少量的光或者由显示元件51的表面的反射镜单元以外的平面所反射的光等的杂散光束R，沿导通状态光束P和截止状态光束Q之间的中间方向被反射，通常对显示元件51和投影侧光学系统的配置、以及从光源侧光学系统的反射镜47向显示元件51入射的入射角等进行设定，以使大部分杂散光不入射到投影侧光学系统，如图5C所示，一部分杂散光从投影侧光学系统的入射侧入射到投影透镜60后从投影透镜60射出到达屏幕，而使投影图像变劣。
为此，以如下方式确定可动光阑70的位置和形状和投影侧光学系统的配置，从所述投影侧光学系统的入射侧所入射的杂散光，被透镜筒内壁吸收而且被可动光阑70遮断，由此不通过投影透镜60。
此外，导通状态光束P的中心和截止状态光束Q的中心以及杂散光束R的中心理论上为一直线。
这样，通过导通状态光束P和杂散光束R相接近，而使一部分杂散光束R由透镜镜筒内壁吸收且由可动光阑70遮断，从而投影透镜60和聚光透镜55之间的距离缩小，由此使投影仪10小型化，如图6所示，可动光阑70外形为圆形，而且具有内侧半径为r的圆形开口部75的环状部71，开口部75的一部分具有从环状部71向内突出的一个突出部73。
而且，如图7所示，所述可动光阑70按照开口部75的中心与投影透镜60的光轴69一致的方式组装在投影侧光学系统中，突出部73以圆弧状向开口部75的内侧突出，形成为半径为t的圆弧的形状，该圆弧的中心是与导通状态光束P接触的、与导通状态光束P相同的半径r的杂散光束R的中心。
这样，导通状态光束P的外缘和杂散光束R的外缘在理论上是相切(tangent)状态，并且以从投影透镜60的光轴69偏离所述两束光的半径r的2倍后的位置作为圆弧状突出部73的曲率中心而在圆形开口部75的一部分上设置突出部73，因此，即使在与理论上的导通状态光束P邻接的理论上的杂散光束R的范围周围发生扩散领域S的情况下，扩散到所述扩散领域S中的杂散光被突出部73遮断，从而能够形成鲜明的图像。
另外，由于突出部73能够遮断与导通状态光束P接近的杂散光，所以，如图8所示，增大开口部75的直径而使透过可动光阑70的导通状态光束的整个光量增加，也能够形成明亮的投影图像。
即，通过显示元件51的法线方向、导通状态光束P由显示元件51反射的反射角以及截止状态光束Q由显示元件51反射的反射角、从显示元件51到可动光阑70为止的距离、固定透镜组61的F数等来确定导通状态光束P的外缘和杂散光束R的外缘重叠的开口部75的半径，由此增大投影透镜60的开口半径，而且在截止状态光束Q的中心方向形成从环状部71向开口部75突出的圆弧状突出部73，从而遮断理论杂散光束R及其扩散领域S的杂散光，形成明亮且鲜明的投影图像。
进一步，并非仅是如图4和图7所示那样投影侧光学系统即投影透镜60的光轴69与导通状态光束P的中心一致的情况，即使是为了防止照明侧光学系统的反射镜47所引起的对导通状态光束的干涉而将投影仪的投影透镜60的光轴69平行移动且从导通状态光束P的中心偏离光轴69的、投影仪10，如图9所示，将投影透镜60的开口T增大，就可使导通状态光束的入射到投影侧光学系统的入射量不减少。
即使此时，理论上，通过可动光阑70也能够有效遮断杂散光，该可动光阑在从光轴69朝向理论上位于一直线的导通状态光束P的中心、杂散光束R的中心和截止状态光束Q的中心内的、杂散光束R的中心的、投影透镜60的周缘部的y位置形成突出部73。
因此，所述可动光阑70设置在透镜组和透镜组之间的空间时的位置确定(定位)，由于投影侧光学系统的用于构成具有变焦功能的投影透镜60的单透镜等的组合而使导通状态光束和杂散光束的光路不同，所以通过计算机模拟而计算出杂散光最密集的位置，从而进行确定。
如图10所示，在为例如4组可动型的变焦透镜的情况下，通过所述模拟求得在从前方第一透镜组101到第四透镜组104的透镜组与透镜组之间的空间中的、杂散光束R的面积密集成最小的最密集的位置V。
如图10所示的第一透镜组101、第二透镜组102、第三透镜组103及第四透镜组104的各透镜组中，全部是可动透镜组，如图10所示的各透镜组位置是用于表示投影透镜60位于广角端的状态的位置。
而且，通过模拟求出所述最密集位置V上的杂散光束R的形状，如图11所示，确定用于覆盖所述杂散光束R的领域RW的突出部73的形状，以便能够遮断杂散光束R。
而且，在构成用于形成所述投影透镜60的第一透镜组101乃至第四透镜组104的单透镜表面位置上，在杂散光束R最密集的第二透镜组102的表面位置上，如图12所示，形成杂散光束R的领域RW。因此，当形成遮断所述杂散光束R的突出部73时，所述突出部73使广角端的导通状态光束PW衰减3.4％。
与所述第二透镜组102的透镜表面位置遮断杂散光束相对，当形成将具有突出部73的可动光阑设置在图11所示的最密集位置V而使杂散光束R遮断的突出部73时，所述突出部73使广角端的导通状态下的导通状态光束PW的衰减降低2.4％。
因此，通过所述第一透镜组101乃至第四透镜组104所产生的投影透镜60的变焦比顺次变化而从广角端状态变为望远端状态时，导通状态光束P的领域变化，同时杂散光束R的领域也变化，第二透镜组102的前表面位置的杂散光束R的领域在投影透镜60处于望远端状态时仅出现在透镜表面的边缘。
即，如图13所示，望远端状态下杂散光束R的领域RT非常小，在中间位置状态下杂散光束R的领域RM表现得比望远端状态下的领域RT大，而且比图12所示的广角端状态下的领域RW小。
因此，此时，如图13所示，导通状态光束P也从广角端的导通状态光束领域PW变化为中间状态的导通状态光束领域PM和望远端状态的导通状态光束领域PT。
因此，在位于最密集位置V前方的第一透镜组101和位于最密集位置V后方的第二透镜组102之间的空间，随着投影透镜60从广角端状态变为望远端状态，导通状态光束P的领域也从广角端状态的导通状态光束领域PW变化为中间状态的领域PM和望远端状态的领域PT。
为此，在随着位于第一透镜组101和第二透镜组102之间的空间内导通状态光束P的领域变化、而如图14所示那样突出部73遮断杂散光束R的领域之际，通过仿真求得突出部73突进从广角端状态起向中间状态和望远端状态顺次变化的导通状态光束P的各个领域PW、PM和PT内的面积率为最小的位置。
结果，可动光阑70的位置如图15所示的中间状态的光阑位置和图16所示的望远端状态下的光阑位置那样设置在第二透镜组102的正前方位置，由此在投影透镜60的中间状态或者望远端状态下可使导通状态光束P由突出部73遮断的量减小。
为此，在突出部73形成在图12所示的第二透镜组102的前表面位置的情况下，在望远端状态下通过导通状态光束P由突出部73遮断而使导通状态光束P的衰减率变为3.6％，与此相对，通过使可动光阑70位于第二透镜组102稍微前方的位置上，导通状态光束的衰减率变为3.1％，能够降低遮断率。
因此，所述可动光阑70，如图17所示，介由处于压缩状态的弹性体175以可滑动方式将光阑支撑筒190的端部嵌入安装于用于固定支撑第一透镜组101的第一镜筒171，而在所述光阑支撑筒190的另一端附近使具有突出部73的可动光阑70固定。
在内部固定有所述第一透镜组101的第一镜筒171或者在内部固定有第二透镜组102的第二镜筒181，如图18所示，在其外周具有凸销(cam pin)173和183，所述第一镜筒171和第二镜筒181安装在保持筒151内。
所述保持筒151在前端附近具有沿其轴方向的直线状的前滑动沟槽153，在后端附近具有沿其轴方向的直线状的后滑动沟槽155，第一镜筒171沿轴方向可滑动地收容在保持筒151的内部且第一镜筒171的第一凸销173的前端从所述前滑动沟槽153突出，同样，第二镜筒181沿轴方向可滑动地收容在保持筒151的内部且第二镜筒181的第二凸销183的前端向所述后滑动沟槽155突出。
而且，所述保持筒151，其前端由前固定筒157支撑且其后端由后固定筒158支撑，固定在投影仪内部，凸轮筒161由前固定筒157和后固定筒158限制其轴方向的移动并且以旋转自如的方式由前固定筒157和后固定筒158保持，从而在凸轮筒161的内部收存保持筒151。
因此，凸轮筒161在其外周设计有旋转齿167，并且具有用于第一凸销173插入的前凸轮槽163和用于第二凸销183插入的后凸轮槽165，在通过旋转齿167使凸轮筒161旋转时，可使第一凸销173和第二凸销183沿轴方向移动，从而使第一镜筒171和第二镜筒181沿光轴69的方向移动。
而且，第三透镜组103和第四透镜组104也同样分别固定在具有凸销的镜筒内，将用于保持第三透镜组103的镜筒和用于保持第四透镜组104的镜筒以可滑动方式安装在保持筒的内部，通过具有凸轮槽的凸轮筒旋转而使第三透镜组103和第四透镜组104也沿光轴方向旋转。
这样，由于光阑支撑筒190介由压缩状态的弹性体175由第一镜筒171保持，如图10所示，所以，在第一透镜组101乃至第四透镜组104的各个透镜的间隔增大后的广角端状态下，能够使可动光阑70在处于从第一透镜组101和第二透镜组102远离的状态中位于杂散光束R最密集的位置V，如图15所示，在第一透镜组101和第二透镜组102之间的间隔变小的中间状态下，能够使可动光阑70位于第二透镜组102的前方附近位置。
因此，在图16所示的第一透镜组101和第二透镜组102之间的间隔变得更小的投影透镜60的望远端状态下，光阑支撑筒190与第二镜筒181接触而使弹性体175压缩，由此可动光阑70在与第二透镜组102接近的状态下、与第一透镜组101之间的间隔变小。
这样，具有突出部73的可动光阑70能够按照随着可动透镜组的移动而使导通状态光束P的遮断率减小的方式移动。
因此，所述突出部73形成为以杂散光束R的中心为曲率中心的圆弧状，由此能够有效地遮断从投影侧光学系统的入射侧入射到投影侧光学系统的杂散光，并且能够尽量不遮断所需的导通状态光束。
而且，当开口部75的直径一定且利用突出部73遮断杂散光时，可以使杂散光束R靠近投影透镜60的光轴69的位置，能够维持鲜明的图像并且使投影仪10的小型化变得容易。
此外，用于固定可动光阑70的光阑支撑筒190并非限于介由弹性体175由第一镜筒171支撑的情况，也可以将光阑支撑筒190可滑动地收存于保持筒151的内部，所述光阑支撑筒190上也设置用于贯通保持筒151的凸销，并在凸轮筒161上形成可动光阑移动用的凸轮槽，且通过凸轮筒161的旋转而与第一镜筒171和第二镜筒181一起沿光轴69的方向移动。
而且，如图10乃至16所示的投影透镜60是4组全部可动的变焦透镜，透镜组的构成不限于4组，也可以通过更多的透镜组构成投影透镜60，而且，可构成具有如下不同变焦形式的投影透镜60：仅将多个后方透镜组形成为可动透镜组的方式、仅将多个前方透镜组形成为可动透镜组的方式、或者仅将多个中间透镜组形成为可动透镜组的所谓的内部变焦形式等。
因此，在这些投影透镜60中，通过仿真求出最多的杂散光透过投影透镜60的处于变焦状态下的最密集位置V，通过仿真方法求出所述最密集位置V中的杂散光束R的领域大小和形状等。
即，可动光阑70和光阑支撑筒190不限于设置在第一透镜组101和第二透镜组102之间的情况，与构成投影透镜60的变焦透镜的透镜结构吻合而通过仿真求出杂散光最密集的透镜组和透镜组之间的空间位置及其领域形状，由此在该空间位置可移动地设置具有突出部73的可动光阑70。
而且，本发明不限于上述各个实施方式，在不脱离发明构思的范围内进行自由地进行变换和改进是可能的。