DE112017002066T5

DE112017002066T5 - Projektionsanzeigeeinheit

Info

Publication number: DE112017002066T5
Application number: DE112017002066.2T
Authority: DE
Inventors: Toshifumi Yasui
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2019-01-03
Also published as: US20190132499A1; WO2017183249A1; US10659669B2

Abstract

Die Projektionsanzeigeeinheit schließt einen Beleuchtungsabschnitt mit einer oder einer Mehrzahl an Lichtquellen, ein Lichtventil, das vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendetes Licht moduliert und das modulierte Licht ausgibt, einen Projektionslinsenabschnitt, der das vom Lichtventil ausgegebene Licht auf eine Projektionsoberfläche projiziert, einen lichtempfangenden Abschnitt einschließlich einer Bildgebungsvorrichtung, der Lichteinfall vom Projektionslinsenabschnitt empfängt, und eine optische Vorrichtung, die ein Aufteilen in jeweilige optische Weglängen, die den Beleuchtungsabschnitt, das Lichtventil und den lichtempfangenden Abschnitt durchlaufen, ermöglicht, ein. Ein erster Bereich, der einem Teil eines Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts entspricht, wird der Projektion zugeordnet, und der lichtempfangende Abschnitt schließt einen lichtabschirmenden Part ein, der eine Lichtabschirmung eines dem ersten Bereich entsprechenden selektiven Parts an einer Position, die bezogen auf eine Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts im Wesentlichen optisch korrespondiert, vornimmt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Projektionsanzeigeeinheit mit einer Bildgebungsfunktion.
Hintergrund der Erfindung
In den vergangenen Jahren wurde eine Projektionsanzeigeeinheit vorgesehen, die einen lichtempfangenden Abschnitt in ein Projektormodul integriert und in der Lage ist, Informationen in einer Projektionsoberfläche auszulesen (z. B. PTL 1 und 2).
Liste der Anführungen
Patentliteratur

PTL 1 : Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2003-44839
PTL 2 : Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2015-64550
PTL 3 : Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2007-52218

Kurzdarstellung der Erfindung
Bei dieser Projektionsanzeigeeinheit ermöglicht die Trennung zwischen Polarisationskomponenten, die von einem Beleuchtungsabschnitt (optisches Beleuchtungssystem) ausgesendet werden, und Polarisationskomponenten, die in einem lichtempfangenden Abschnitt (optisches Lichtempfangssystem) erkannt werden sollen, das gemeinsame Teilen einer Projektionslinse beim Projizieren und Bildgeben.
Bei der vorstehend beschriebenen Projektionsanzeigeeinheit streut jedoch ein Teil des vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendeten Lichts in die lichtempfangende Seite und senkt somit in manchen Fällen ein Signal-Rausch-Verhältnis. Dies führt zu einer Verschlechterung der Bildqualität eines erfassten Bildes.
Es ist erstrebenswert, eine Projektionsanzeigeeinheit zu erzielen, die es ermöglicht, eine Verschlechterung der Bildqualität eines erfassten Bildes zu unterdrücken.
Die Projektionsanzeigeeinheit nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt einen Beleuchtungsabschnitt mit einer oder einer Mehrzahl an Lichtquellen, ein Lichtventil, das vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendetes Licht moduliert und das modulierte Licht ausgibt, einen Projektionslinsenabschnitt, der das vom Lichtventil ausgegebene Licht auf eine Projektionsoberfläche projiziert, einen lichtempfangenden Abschnitt einschließlich einer Bildgebungsvorrichtung, der Lichteinfall vom Projektionslinsenabschnitt empfängt, und eine optische Vorrichtung, die ein Aufteilen in jeweilige optische Weglängen, die den Beleuchtungsabschnitt, das Lichtventil und den lichtempfangenden Abschnitt durchlaufen, ermöglicht, ein. Ein erster Bereich, der einem Teil eines Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts entspricht, wird der Projektion zugeordnet, und der lichtempfangende Abschnitt schließt einen lichtabschirmenden Part ein, der eine Lichtabschirmung eines dem ersten Bereich entsprechenden selektiven Parts an einer Position, die bezogen auf eine Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts im Wesentlichen optisch korrespondiert, vornimmt.
Bei der Projektionsanzeigeeinheit nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendetes Licht durch das Lichtventil moduliert und anschließend durch den Projektionslinsenabschnitt auf eine Projektionsoberfläche projiziert. Derweil ermöglicht die optische Vorrichtung ein Aufteilen in die jeweiligen optischen Weglängen des Beleuchtungsabschnitts, des Lichtventils und des lichtempfangenden Abschnitts und bewirkt somit, dass Licht, das über den Projektionslinsenabschnitt einfällt, zum lichtempfangenden Abschnitt geleitet wird, so dass es möglich ist, Objektinformationen auf der Projektionsoberfläche zu lesen. Ein Teil des vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendeten Lichts streut jedoch in manchen Fällen tatsächlich in den lichtempfangenden Abschnitt, was in manchen Fällen ein Signal-Rausch-Verhältnis in einem erfassten Bild verschlechtert. Hierbei wird der erste Bereich des Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts der Projektion zugeordnet, und der lichtempfangende Abschnitt schließt den lichtabschirmenden Part ein, der eine Lichtabschirmung eines dem ersten Bereich entsprechenden selektiven Parts an einer bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts im Wesentlichen korrespondierenden Position vornimmt. Dies ermöglicht, dass das Einfallslicht vom Projektionslinsenabschnitt durch die Bildgebungsvorrichtung empfangen wird, wohingegen das vom Beleuchtungsabschnitt in den lichtempfangenden Abschnitt gestreute Licht vom lichtabschirmenden Part blockiert wird und somit verhindert wird, dass das gestreute Licht die Bildgebungsvorrichtung erreicht.
Nach der Projektionsanzeigeeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird der erste Bereich des Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts der Projektion zugeordnet, und der lichtempfangende Abschnitt schließt den lichtabschirmenden Part ein, der eine Lichtabschirmung eines dem ersten Bereich entsprechenden selektiven Parts an einer bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts im Wesentlichen korrespondierenden Position vornimmt. Dies verhindert, dass das vom Beleuchtungsabschnitt in den lichtempfangenden Abschnitt gestreute Licht die Bildgebungsvorrichtung im lichtempfangenden Abschnitt erreicht und ermöglicht somit das Unterdrücken einer Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses. Somit wird es möglich, eine Verschlechterung der Bildqualität eines erfassten Bildes zu unterdrücken.
Es ist anzumerken, dass die hierin beschriebenen Wirkungen nicht notwendigerweise einschränkend sind und jede beliebige der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Wirkungen sein können.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer Gesamtkonfiguration einer Projektionsanzeigeeinheit nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 eine Schemadarstellung, die einen der Projektion zugeordneten Pupillenbereich (Brennweite) eines Pupillenbereichs eines in 1 dargestellten Proj ektionslinsenab schnitts darstellt.
3A ist eine Schemadarstellung, die ein Beispiel eines dem der Projektion zugeordneten Pupillenbereich in 2 entsprechenden Lichtabschirmungsbereichs darstellt.
3B ist eine Schemadarstellung, die ein weiteres Beispiel des dem der Projektion zugeordneten Pupillenbereich in 2 entsprechenden Lichtabschirmungsbereichs darstellt.
4 stellt eine Änderung einer Modulationsübertragungsfunktion in Übereinstimmung mit einer Kombination von Brennweiten einer Öffnung und eines lichtabschirmenden Parts eines lichtempfangenden Abschnitts dar.
5 ist eine Schemadarstellung, die Brennweiten der Öffnung und des lichtabschirmenden Parts des lichtempfangenden Abschnitts darstellt.
6A ist ein Kennfeld, das ideale Modulationsübertragungsfunktionen in Übereinstimmung mit Änderungen der Brennweiten der Öffnung und des lichtabschirmenden Parts in einem Fall, wenn eine Bildgebungsvorrichtung ein hohes Auflösungsvermögen aufweist, darstellt.
[6B] 6B ist ein Kennfeld, das ideale Modulationsübertragungsfunktionen in Übereinstimmung mit Änderungen der Brennweiten der Öffnung und des lichtabschirmenden Parts in einem Fall, wenn die Bildgebungsvorrichtung ein niedriges Auflösungsvermögen aufweist, darstellt.
7A ist ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen Stärke und einem Winkel von jedem der Lichteinfälle auf eine Projektionsoberfläche und von der Projektionsoberfläche reflektiertem Licht darstellt.
7B ist eine Schemadarstellung, die ein Verfahren zum Messen des in 7A dargestellten Winkels beschreibt.
8 ist eine Schemadarstellung, die eine optische Weglänge bei Projektion beschreibt.
9 ist eine Schemadarstellung, die eine optische Weglänge bei Bildgebung beschreibt.
10 ist eine Schemadarstellung, die die Funktionsweise einer optischen Vorrichtung (PBS) beschreibt.
11 ist eine Schemadarstellung, die die Funktionsweise eines lichtabschirmenden Elements beschreibt.
12A ist eine Schemadarstellung, die eine Signalstärkenverteilung und einen Lichtabschirmungsbereich bezogen auf einen Pupillendurchmesser beschreibt.
12B ist eine Schemadarstellung, die die Signalstärkenverteilung und den Lichtabschirmungsbereich bezogen auf den Pupillendurchmesser beschreibt.
12C ist eine Schemadarstellung, die die Signalstärkenverteilung und den Lichtabschirmungsbereich bezogen auf den Pupillendurchmesser beschreibt.
13 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer Gesamtkonfiguration einer Projektionsanzeigeeinheit nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
14 ist eine Schemadarstellung, die eine ausführliche Konfiguration eines in 13 dargestellten lichtempfangenden Abschnitts darstellt.
15 ist eine Schemadarstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer in 14 dargestellten lichtabschirmenden Maske darstellt.
16 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer Gesamtkonfiguration einer Projektionsanzeigeeinheit nach Abwandlungsbeispiel 1 darstellt.
17 eine Schemadarstellung, die einen der Projektion zugeordneten Pupillenbereich (Brennweite) eines Pupillenbereichs eines in 16 dargestellten Proj ektionslinsenab schnitts darstellt.
18 ist eine Schemadarstellung, die die Funktionsweise eines lichtabschirmenden Elements (Blendenöffnung) beschreibt.
19 ist eine Schemadarstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer in einem Beleuchtungsabschnitt nach Abwandlungsbeispiel 2 anzuordnenden Linsengruppierung (Facettenlinse) darstellt.
20 ist eine Schemadarstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Linsengruppierung zur Verwendung für einen typischen Beleuchtungsabschnitt darstellt.
21 ist eine Schemadarstellung, die einen Pupillenbereich (Brennweite) für Projektion in Abwandlungsbeispiel 2 darstellt.
22 ist eine Schemadarstellung, die ein Beispiel eines dem Pupillenbereich für Projektion in 21 entsprechenden Lichtabschirmungsbereichs darstellt.
23 ist eine Schemadarstellung, die ein weiteres Beispiel des dem in 21 dargestellten Pupillenbereich für Projektion entsprechenden Lichtabschirmungsbereichs darstellt.
24 ist eine Schemadarstellung, die eine Pupillenaufteilung nach Abwandlungsbeispiel 3-1 beschreibt.
25A ist eine Schemadarstellung, die ein Beispiel eines Lichtabschirmungsbereichs in der in 24 dargestellten Pupillenaufteilung darstellt.
25B ist eine Schemadarstellung, die ein weiteres Beispiel des Lichtabschirmungsbereichs in der in 24 dargestellten Pupillenaufteilung darstellt.
26 ist eine Schemadarstellung, die eine Pupillenaufteilung nach Abwandlungsbeispiel 3-2 beschreibt.
27A ist eine Schemadarstellung, die ein Beispiel eines Lichtabschirmungsbereichs in der in 26 dargestellten Pupillenaufteilung darstellt.
27B ist eine Schemadarstellung, die ein weiteres Beispiel des Lichtabschirmungsbereichs in der in 26 dargestellten Pupillenaufteilung darstellt.
28 ist eine Schemadarstellung, die eine Pupillenaufteilung nach Abwandlungsbeispiel 3-3 beschreibt.
29A ist eine Schemadarstellung, die ein Beispiel eines Lichtabschirmungsbereichs in der in 28 dargestellten Pupillenaufteilung darstellt.
29B ist eine Schemadarstellung, die ein weiteres Beispiel des Lichtabschirmungsbereichs in der in 28 dargestellten Pupillenaufteilung darstellt.
30 stellt eine Konfiguration eines Hauptbestandteils einer Proj ektionsanzeigeeinheit nach Abwandlungsbeispiel 4-1 dar.
31 stellt eine Konfiguration eines Hauptbestandteils einer Projektionsanzeigeeinheit nach Abwandlungsbeispiel 4-2 dar.
32 stellt eine Konfiguration eines Hauptbestandteils einer Projektionsanzeigeeinheit nach Abwandlungsbeispiel 4-3 dar.
33 ist eine Schemadarstellung, die eine Konfiguration einer Projektionsanzeigeeinheit nach einem anderen Abwandlungsbeispiel darstellt.

Modi zum Durchführen der Erfindung
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im weiteren Verlauf bezugnehmend auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Beschreibung in der aufgeführten Reihenfolge erfolgt.

1. Erste Ausführungsform (Projektionsanzeigeeinheit, in der ein Projektionslinsenabschnitt einer Pupillenaufteilung unterliegt und ein lichtabschirmendes Element an einer Blendenöffnungsposition eines optischen Weiterleitungssystems eines lichtempfangenden Abschnitts angeordnet ist)
2. Zweite Ausführungsform (Projektionsanzeigeeinheit, in der für jedes Pixel auf einer lichtabschirmenden Oberfläche einer Bildgebungsvorrichtung in einem lichtempfangenden Abschnitt eine lichtabschirmende Maske und eine Linse angeordnet sind)
3. Abwandlungsbeispiel 1 (Weiteres Beispiel für Pupillenaufteilung: Beispiel, in dem ein Mittelpart für Bildgebung und ein Umfangspart für Projektion verwendet werden)
4. Abwandlungsbeispiel 2 (Weiteres Beispiel für Pupillenaufteilung: Beispiel, in dem eine Aufteilung separat in jeweils einen oberen Part und einen unteren Part für Bildgebung und Projektion erfolgt)
5. Abwandlungsbeispiele 3-1 bis 3-3 (Andere Beispiele für Pupillenaufteilung: Beispiele, in denen eine Form eines Pupillenbereichs für Projektion als polygonal festgelegt ist)
6. Abwandlungsbeispiele 4-1 bis 4-3 (Andere Beispiele für jeweils ein Lichtventil und eine optische Vorrichtung)

<Erste Ausführungsform>
[Konfiguration]
1 stellt eine Gesamtkonfiguration einer Projektionsanzeigeeinheit (Projektionsanzeigeeinheit 1) nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Die Projektionsanzeigeeinheit 1 weist Funktionen zum Vornehmen von Bildanzeige (Bildprojektion) sowie Objekterkennung (Bildgebung) auf.
Die Projektionsanzeigeeinheit 1 schließt beispielsweise einen Beleuchtungsabschnitt 10, ein Lichtventil 21, einen lichtempfangenden Abschnitt 20, der eine Bildgebungsvorrichtung 22 einschließt, einen PBS 23 und einen Projektionslinsenabschnitt 30 ein. Die Projektionsanzeigeeinheit 1 schließt weiterhin beispielsweise eine Beleuchtungssteuerung 40, die den Betrieb jeder Lichtquelle des Beleuchtungsabschnitts 10 steuert, und ein Bildverarbeitungssystem 41, das verschiedene Arten von Bildverarbeitung (Signalverarbeitung) an einem von der Bildgebungsvorrichtung 22 erhaltenen Bildsignal umsetzt, ein.
Der Beleuchtungsabschnitt 10 schließt eine oder eine Mehrzahl an Lichtquellen ein. Hierbei schließt der Beleuchtungsabschnitt 10 eine Mehrzahl an Halbleiterlasern, insbesondere einen roten Laser 11R, einen grünen Laser 11G und einen blauen Laser 11B als Beispiel ein. Der Beleuchtungsabschnitt 10 ist ein optisches System, das von dem roten Laser 11R, dem grünen Laser 11G und dem blauen Laser 11B ausgesendete Lichtstrahlen entlang einer Richtung Z1 vereinheitlicht, während die Lichtstrahlen gleichzeitig zusammengefasst werden. Der Beleuchtungsabschnitt 10 schließt beispielsweise den roten Laser 11R, den grünen Laser 11G, den blauen Laser 11B, einen ersten dichroitischen Spiegel 131, einen zweiten dichroitischen Spiegel 132, eine erste Kondensorlinse 161, eine erste Facettenlinse 151, eine zweite Kondensorlinse 162, einen Spiegel 18, eine dritte Kondensorlinse 163, eine zweite Facettenlinse 152, eine vierte Kondensorlinse 164 und eine fünfte Kondensorlinse 165 ein.
Der rote Laser 11R ist eine Lichtquelle, die rotes Laserlicht beispielsweise als s-Polarisationskomponente (oder p-Polarisationskomponente) aussendet. Der grüne Laser 11G ist eine Lichtquelle, die beispielsweise grünes Laserlicht beispielsweise als s-Polarisationskomponente (oder p-Polarisationskomponente) aussendet. Der blaue Laser 11B ist eine Lichtquelle, die beispielsweise blaues Laserlicht beispielsweise als s-Polarisationskomponente (oder p-Polarisationskomponente) aussendet.
Die Beleuchtungssteuerung 40 nimmt eine Emissionssteuerung für jeden von rotem Laser 11R, grünem Laser 11G und blauem Laser 11B vor. Beispielsweise nimmt die Beleuchtungssteuerung 40 die Emissionssteuerung für jeden von rotem Laser 11R, grünem Laser 11G und blauem Laser 11B mittels eines Feldsequenzverfahrens vor.
Beispielsweise überträgt der erste dichroitische Spiegel 131 selektiv das vom roten Laser 11R ausgesendete rote Laserlicht, während er selektiv das vom grünen Laser 11G ausgesendete grüne Laserlicht reflektiert. Der zweite dichroitische Spiegel 132 überträgt selektiv das rote Laserlicht und das grüne Laserlicht, die vom ersten dichroitischen Spiegel 131 ausgegeben werden, während er selektiv das vom blauen Laser 11B ausgesendete blaue Laserlicht reflektiert. Dies ermöglicht das Vornehmen einer Farbsynthese (Synthese der optischen Weglängen) des roten Laserlichts, des grünen Laserlichts und des blauen Laserlichts.
Die erste Facettenlinse 151 und die zweite Facettenlinse 152 sind jeweils ein optisches Element (Integrator), in dem eine Mehrzahl an Linsen zweidimensional auf einem Träger angeordnet ist, und jede teilt einen einfallenden Lichtstrom räumlich in Übereinstimmung mit einer Anordnung der Mehrzahl an Linsen, um den geteilten einfallenden Lichtstrom auszugeben. Die erste Facettenlinse 151 ist beispielsweise an einer optischen Weglänge zwischen der ersten Kondensorlinse 161 und der zweiten Kondensorlinse 162 angeordnet. Die zweite Facettenlinse 152 ist beispielsweise an einer optischen Weglänge zwischen der dritten Kondensorlinse 163 und der vierten Kondensorlinse 164 angeordnet. Die erste Facettenlinse 151 und die zweite Facettenlinse 152 ermöglichen eine Vereinheitlichung einer plangleichen Lichtmengenverteilung und Winkelverteilung von Licht (Beleuchtungslicht L11), das vom Beleuchtungsabschnitt 10 ausgesendet wird.
Der Spiegel 18 ist an einer optischen Weglänge zwischen der zweiten Kondensorlinse 162 und der dritten Kondensorlinse 163 angeordnet.
Die erste Kondensorlinse 161 kondensiert Licht, das vom zweiten dichroitischen Spiegel 132 ausgegeben wurde, und bewirkt, dass das kondensierte Licht auf die erste Facettenlinse 151 auftrifft. Die zweite Kondensorlinse 162 und die dritte Kondensorlinse 163 kondensieren Licht, das von der ersten Facettenlinse 151 ausgegeben wurde, und bewirken, dass das kondensierte Licht über den Spiegel 18 auf die zweite Facettenlinse 152 auftrifft. Die vierte Kondensorlinse 164 und die fünfte Kondensorlinse 165 kondensieren Licht, das von der zweiten Facettenlinse 152 ausgegeben wurde, und geben das kondensierte Licht als Beleuchtungslicht L1 in Richtung des PBS 23 aus.
Der Beleuchtungsabschnitt 10 ist konfiguriert, um eine Pupillenverteilung des Beleuchtungsabschnitts 10 zu vereinheitlichen und um eine Stärkenverteilung des Beleuchtungslichts an das Lichtventil zu vereinheitlichen. Hierbei wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Projektionslinsenabschnitt 30 einer Pupillenaufteilung unterzogen, und ein Bereich eines Teils des Projektionslinsenabschnitts 30 wird wie im weiteren Verlauf beschrieben der Projektion zugeordnet. Dementsprechend ist es erstrebenswert, dass eine Laserlichtquelle als Lichtquelle verwendet wird und dass ein Lichtleitwert konzipiert wird, um so gering zu sein, dass er wie im weiteren Verlauf beschrieben eine Brennweite für eine Projektion erfüllen kann. Die Verwendung der Laserlichtquelle vereinfacht das Konzipieren eines prinzipiell geringen Lichtleitwerts.
Der PBS (Polarisierender Strahlteiler) 23 ist eine Polarisationstrennvorrichtung, die verschiedene Polarisationskomponenten (p-Polarisationskomponente und s-Polarisationskomponente) in zueinander unterschiedlichen Richtungen ausgibt. Beispielsweise ist der PBS 23 konfiguriert, um eine erste Polarisationskomponente (z. B. die p-Polarisationskomponente) von Einfallslicht zu übertragen und um eine zweite Polarisationskomponente (z. B. die s-Polarisationskomponente) des Einfallslichts zu reflektieren. Der PBS 23 ermöglicht ein Aufteilen in jeweilige optische Weglängen des Beleuchtungsabschnitts 10, des lichtempfangenden Abschnitts 20 und des Lichtventils 21 (optische Weglängen entlang Richtungen, das heißt Z1 bis Z3, jeweiliger optischer Achsen). Der PBS 23 ist an einem Aufteilungspunkt der jeweiligen optischen Weglängen, die den Beleuchtungsabschnitt 10, den lichtempfangenden Abschnitt 20 und das Lichtventil 21 durchlaufen, angeordnet.
Als Beispiel kann der PBS 23 konfiguriert sein, um entlang der Richtung Z2 einen Hauptteil der ersten Polarisationskomponente (z. B. der s-Polarisationskomponente), die im entlang der Richtung Z1 einfallenden Beleuchtungslicht L11 eingeschlossen ist, auszugeben (zu reflektieren) und um entlang einer Richtung Z4 einen Hauptteil der zweiten Polarisationskomponente (z. B. der p-Polarisationskomponente), die in dem vom Lichtventil 21 ausgegebenen Licht eingeschlossen ist, auszugeben (zu übertragen). Der PBS 23 ist zudem konfiguriert, um entlang der Richtung Z3 einen Hauptteil der ersten Polarisationskomponente (z. B. der s-Polarisationskomponente), die in Licht (Erkennungslicht L3), das durch den Projektionslinsenabschnitt 30 (entlang einer Richtung Z5) einfällt, enthalten ist, auszugeben (zu reflektieren). Die Anordnung eines solchen PBS 23 bewirkt, dass das Licht, das vom Beleuchtungsabschnitt 10 ausgesendet wurde und das Lichtventil 21 durchlaufen hat, zum Projektionslinsenabschnitt 30 geleitet wird, während sie bewirkt, dass das über den Projektionslinsenabschnitt 30 einfallende Licht zu dem lichtempfangenden Abschnitt 20 geleitet wird.
Es ist anzumerken, dass der PBS 23 der vorliegenden Ausführungsform einem spezifischen Beispiel einer „optischen Vorrichtung“ der vorliegenden Offenbarung entspricht. Die optische Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf einen solchen PBS beschränkt, sondern kann beispielsweise eine optische Vorrichtung sein, die ein Aufteilen in die jeweiligen optischen Weglängen des Beleuchtungsabschnitts 10, des lichtempfangenden Abschnitts 20 und des Lichtventils 21 ermöglicht. Beispielsweise kann ein sogenanntes Drahtgitter etc. als optische Vorrichtung verwendet werden. Die Verwendung eines PBS ermöglicht jedoch das Reduzieren von Verlusten einer optischen Menge wie in der vorliegenden Ausführungsform.
Das Lichtventil 21 ist beispielsweise eine Reflexion-Flüssigkristallvorrichtung wie die LCOS-Technologie (Flüssigkristall auf Silizium). Beispielsweise moduliert das Lichtventil 21 auf Basis eines Bildsignals das Beleuchtungslicht L11 (z. B. die s-Polarisationskomponente), das mittels des PBS 23 entlang der Richtung Z2 einfällt. Das Lichtventil 21 gibt weiterhin nach der Modulation das Licht entlang der Richtung Z4 über den PBS 23 aus. Das Lichtventil 21 gibt eine Polarisationskomponente (z. B. die p-Polarisationskomponente) mit einem Polarisationszustand, der vom Polarisationszustand bei Lichteinfall rotiert wird, aus. Es ist anzumerken, dass das Lichtventil 21 in der Lage ist, einen schwarzen Bildschirm vorzunehmen, indem die einfallende Polarisationskomponente an den PBS 23 mit dem Polarisationszustand in seiner vorliegenden Form zurückgegeben wird.
Der lichtempfangende Abschnitt 20 schließt beispielsweise die Bildgebungsvorrichtung 22, ein optisches Weiterleitungssystem 50 und eine Blendenöffnung 24 ein. Die Bildgebungsvorrichtung 22 wird von einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung wie einem komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS) und einer ladungsgekoppelten Schaltung (CCD) konfiguriert. Erkennungslicht trifft auf die Bildgebungsvorrichtung 22 entlang der Richtung Z3 über den Projektionslinsenabschnitt 30 und den PBS 23 auf.
Das optische Weiterleitungssystem 50 ist beispielsweise an einer optischen Weglänge zwischen der Bildgebungsvorrichtung 22 und dem PBS 23 angeordnet und schließt eine oder mehrere Relaislinsengruppen (erste Relaislinsengruppe 51 und zweite Relaislinsengruppe 52) mit positiver Brechkraft ein. Die erste Relaislinsengruppe 51 und die zweite Relaislinsengruppe 52 schließen jeweils wenigstens eine Linse ein.
Die Blendenöffnung 24 ist an einer optischen Weglänge zwischen der ersten Relaislinsengruppe 51 und der zweiten Relaislinsengruppe 52 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Blendenöffnung 24 an einer Pupillenposition des Projektionslinsenabschnitts 30, d. h. bezogen auf eine Blendenöffnung 31 des Projektionslinsenabschnitts 30 an einer optisch korrespondierenden Position, angeordnet. Eine selektive Region einer Öffnung der Blendenöffnung 24 ist vom Licht abgeschirmt. Ein lichtabschirmendes Element (lichtabschirmendes Element 24M), das im weiteren Verlauf beschrieben wird, ist angeordnet.
Das Bildverarbeitungssystem 26 nimmt verschiedene Arten von Signalverarbeitungen auf Basis von Bildsignalen, die von der Bildgebungsvorrichtung 22 ausgegeben werden, vor.
Der Projektionslinsenabschnitt 30 projiziert das modulierte Licht (Bildlicht), das entlang der Richtung Z4 über den PBS 23 vom Lichtventil 21 einfällt, auf eine Projektionsoberfläche 400. Weiterhin fällt das Erkennungslicht (Erkennungslicht L3) über den Projektionslinsenabschnitt 30 ein. Mit anderen Worten dient der Projektionslinsenabschnitt 30 sowohl als optisches Projektionssystem für das Projizieren eines Bildes als auch als optisches Abbildungssystem für Erkennung eines Objekts. Der Projektionslinsenabschnitt 30 kann ein beliebiger beispielsweise vom Typ Ultrakurzfokus, Weitwinkel oder Standard sein. Hierin wird der Fall eines Ultrakurzfokustyps beispielhaft beschrieben.
Der Projektionslinsenabschnitt 30 schließt beispielsweise eine Mehrzahl an Linsen (oder Linsengruppen) 301 bis 305, die Blendenöffnung 31 und die Spiegel 32 und 33 ein. Der Projektionslinsenabschnitt 30 weist ein Projektionsverhältnis von beispielsweise 0,38 oder weniger auf. Wie hierin verwendet entspricht das Projektionsverhältnis einem Verhältnis zwischen einer Entfernung vom Projektionslinsenabschnitt 30 zur Projektionsoberfläche 400 und einer Breite eines auf der Projektionsoberfläche 400 angezeigten Bildes.
Das Anwenden eines solchen Ultrakurzfokustyps ermöglicht beispielsweise die nachstehenden Vorteile. (A) Es ermöglicht das Vornehmen von Bildgebung eines Objekts (z. B. einer Karte oder eines Dokuments), das auf einem Tisch oder einem Fußboden platziert ist, während gleichzeitig ein Bild auf den Tisch, den Fußboden oder Ähnliches projiziert wird. (B) Es ermöglicht das Erkennen eines Musters wie Körnung etc. auf einem Tisch oder einem Fußboden, während gleichzeitig ein Bild auf den Tisch, den Fußboden oder Ähnliches projiziert wird, sowie das Zurückleiten des erkannten Musters an das projizierte Bild. Das Bild kann verschönert werden, ohne koloriert zu werden, selbst auf Mustern wie der Körnung.
Das Anwenden des Ultrakurzfokustyps als Projektionslinsenabschnitt 30 ermöglicht einen breiteren Einsatzbereich in einer Anwendung, in der sich beispielsweise die Projektionsoberfläche 400 auf einer Tischplatte befindet. Der Projektionslinsenabschnitt 30 ist jedoch nicht auf den Ultrakurzfokustyp beschränkt; es kann auch eine Projektionslinse mit einem anderen Blickwinkel angewendet werden.
(Pupillenaufteilung und selektive Lichtabschirmung)
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in Übereinstimmung mit der sogenannten Pupillenaufteilung ein erster Bereich, der einem Teil einer Pupille entspricht (Pupillenbereich) des Projektionslinsenabschnitts 30 der Projektion zugeordnet. 2 stellt ein Beispiel hierfür dar.
Der Pupillenbereich (A0) des Projektionslinsenabschnitts 30 wird durch eine Öffnung der Blendenöffnung 31 bestimmt und weist beispielsweise eine kreisförmige Form mit einer optischen Achse Z als Mittelpunkt wie in 2 dargestellt auf. Hierbei wird der erste Bereich (A1) für eine Projektion einer Mittenregion, die die optische Achse Z des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 einschließt, zugeordnet. Dementsprechend ist eine Brennweite (dem Pupillenbereich A0 entsprechende Brennweite) des Projektionslinsenabschnitts 30 derart konzipiert, dass sie kleiner als eine Brennweite (dem Bereich A1 entsprechende Brennweite) des Beleuchtungsabschnitts 10 ist. Dies bewirkt, dass das modulierte Licht vom Lichtventil 21 basierend auf dem Beleuchtungslicht einen Teil (Bereich A1) des Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts 30 durchläuft und auf die Projektionsoberfläche 400 geleitet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es erstrebenswert, dass die Brennweite des Beleuchtungsabschnitts 10 sich auf 2 oder mehr beläuft. Ein Grund hierfür liegt darin, dass der Beleuchtungsabschnitt 10 mit einer Brennweite von 2 oder mehr das Erhalten eines ausreichenden Auflösungsvermögens in einem Fall, in dem eine Brennweite einer bildgebenden Pupille aufgrund von Entwicklungsproblemen bei der Herstellung des Projektionslinsenabschnitts 30 mit einer Brennweite von weniger als 1,7 auf etwa 1,7 festgelegt ist, ermöglicht. Der Bereich A1 weist beispielsweise eine kreisförmige Form auf. Dies ist beispielsweise erzielbar, indem eine Winkelverteilung durch Verwendung eines fluoreszierenden Materials und einer Laserlichtquelle (oder einer LED-Lichtquelle) isotrop angelegt wird oder indem eine Oberflächenform jeder Linse der ersten Facettenlinse 151 kreisförmig angelegt wird.
Der lichtempfangende Abschnitt 20 schließt das lichtabschirmende Element (lichtabschirmendes Element 24M) ein, das eine Lichtabschirmung eines dem Bereich A1 für Projektion entsprechenden selektiven Parts an einer Position, die im Wesentlichen bezogen auf die Blendenöffnung 31 des Projektionslinsenabschnitts 30 optisch korrespondiert, vornimmt.
Das lichtabschirmende Element 24M ist beispielsweise angeordnet, um den dem Bereich A1 entsprechenden selektiven Part der Öffnung der Blendenöffnung 24 abzudecken. Es ist ausreichend, wenn das lichtabschirmende Element 24M eine Übertragung von Einfallslicht (z. B. sichtbares Licht) reduziert; das lichtabschirmende Element 24M ist nicht auf ein Element beschränkt, das ein Durchlaufen von Licht vollständig blockiert (Element, das eine Lichtübertragung ausschließt). Weiterhin ist es erstrebenswert, dass das lichtabschirmende Element 24M an einer Position der Blendenöffnung 24 angeordnet ist, die bezogen auf die Blendenöffnung 31 des Projektionslinsenabschnitts 30 optisch korrespondiert. Das lichtabschirmende Element 24M kann jedoch an einer Position, die geringfügig von der Blendenöffnung 24 verschoben ist, angeordnet sein. Das lichtabschirmende Element 24M entspricht einem Beispiel eines „lichtabschirmenden Parts“ der vorliegenden Offenbarung.
3A und 3B stellen jeweils ein Beispiel eines Lichtabschirmungsbereichs (Lichtabschirmungsbereich M1) des lichtabschirmenden Elements 24M dar. Hierbei ist die Blendenöffnung 24 des lichtempfangenden Abschnitts 20 an einer bezogen auf die Blendenöffnung 31 des Projektionslinsenabschnitts 30 optisch korrespondierenden Position angeordnet, und der Pupillenbereich A0 in dem Projektionslinsenabschnitt 30 ist einem Pupillenbereich (festgelegt als A0) im lichtempfangenden Abschnitt 20 gleichwertig. Dementsprechend wird beispielsweise das lichtabschirmende Element 24M bereitgestellt, um selektiv eine Lichtabschirmung einer dem Bereich A1 für Projektion entsprechenden Region des Pupillenbereichs A0 des lichtempfangenden Abschnitts 20 wie in 3A dargestellt vorzunehmen. Hierbei ist der Lichtabschirmungsbereich M1 im Wesentlichen deckungsgleich mit einem Part, der dem Bereich A1 für Projektion entspricht. Eine Umfangsregion (Außenregion) des Bereichs A1 (Lichtabschirmungsbereich M1) dient als optische Weglänge für Bildgebung (Bereich A2). Der Bereich A2 entspricht einem ringförmigen Part entlang eines Außenumfangs der Öffnung der Blendenöffnung 24. Auf diese Weise ist der Pupillenbereich A0 (Öffnung der Blendenöffnung 24) im lichtempfangenden Abschnitt 20 beispielsweise in die zwei Bereiche A1 und A2 geteilt. Weiterhin ist der durch das lichtabschirmende Element 24M vom Licht abgeschirmte Lichtabschirmungsbereich M1 konzipiert, um eine Lichtabschirmung des dem Bereich A1 für Projektion des Pupillenbereichs A0 entsprechenden Parts vorzunehmen.
Der dem Bereich A1 entsprechende Part und der Lichtabschirmungsbereich M1 müssen jedoch nicht notwendigerweise vollkommen deckungsgleich sein. Wie in 3B dargestellt kann beispielsweise der Lichtabschirmungsbereich M1 derart konzipiert sein, dass er geringfügig größer als der dem Bereich A1 entsprechende Part ist. Weiterhin weist bei diesem Beispiel der Lichtabschirmungsbereich M1 eine kreisförmige Form auf, die dieselbe wie diejenige des Bereichs A1 ist. Die Form des Lichtabschirmungsbereichs M1 ist jedoch nicht auf die kreisförmige Form beschränkt, sondern kann wie im weiteren Verlauf beschrieben auch eine polygonale Form aufweisen. Ein solches lichtabschirmendes Element 24M blockiert Licht, das in den lichtempfangenden Abschnitt 20 vom Beleuchtungsabschnitt 10 gestreut hat und verhindert somit, dass das gestreute Licht die Bildgebungsvorrichtung 22 erreicht, obwohl dies im weiteren Verlauf ausführlicher beschrieben wird.
(Geeigneter Umfang von Lichtabschirmung)
Im lichtempfangenden Abschnitt 20 ist es erstrebenswert, dass der folgende Bedingungsausdruck (1) erfüllt ist: $0,2 \leq S_{OBJ} / S_{ALL} \leq 0,8$
wobei S_ALL die Gesamtfläche des Pupillenbereichs A0 (Öffnung der Blendenöffnung 24) bezeichnet und S_OBJ eine Fläche des Parts (Lichtabschirmungsbereich M1) bezeichnet, der durch das lichtabschirmende Element 24M vom Licht abgeschirmt wird.
Ein oberer Wert (0,8) des Bedingungsausdrucks (1) wird aus einem Zahlenwert (0,9 × 0,9 = 0,81) als Ergebnis einer Umwandlung eines Bedingungsausdrucks (2), der im weiteren Verlauf beschrieben wird, berechnet. Weiterhin wird ein unterer Wert (0,2) des Bedingungsausdrucks (1) durch Umkehren von Bedingungen des lichtabschirmenden Parts und der Öffnung (1 - 0,8 = 0,2) zum Erzielen eines hohen Auflösungsvermögens selbst im Fall von Abwandlungsbeispiel 1 etc., das im weiteren Verlauf beschrieben wird (ein Fall, in dem eine Positionsbeziehung zwischen dem Bereich für Projektion und dem Bereich für Bildgebung im Vergleich zur vorliegenden Ausführungsform umgekehrt ist) berechnet. Das Erfüllen eines solchen Bedingungsausdrucks (1) unterdrückt eine Mindermenge einer optischen Menge und ermöglicht so das Erzielen einer ausreichenden Lichtabschirmungswirkung. Weiterhin ist es zudem möglich, eine unnötige Erhöhung der Größe des Projektionslinsenabschnitts 30 zu unterdrücken.
Nebenbei ist anzumerken, dass im lichtempfangenden Abschnitt 20 die Lichtmenge (Lichtempfangsmenge) und das Auflösungsvermögen erstrebenswerterweise in einem Fall berücksichtigt werden, in dem der selektive Part des Pupillenbereichs A0 wie vorstehend beschrieben vom Licht abgeschirmt wird. Beispielsweise wird wie in der vorliegenden Ausführungsform in einem Fall, in dem der Mittelpart des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 dem Bereich A1 für Projektion (für Beleuchtungslicht) zugeordnet wird, der Bereich A2 für Bildgebung (für Erkennungslicht) auf den Part an der Seite des Außenumfangs des Pupillenbereichs A0 im lichtempfangenden Abschnitt 20 wie vorstehend beschrieben festgelegt. Dementsprechend existieren Befürchtungen hinsichtlich eines Absenkens des Auflösungsvermögens aufgrund der sogenannten Apodisation (einer Änderung der optischen Menge vom Mittelpart zum Umfangspart) im lichtempfangenden Abschnitt 20 (Bildgebungsvorrichtung 22).
4 stellt beispielhaft eine Modulationsübertragungsfunktion mit maximaler Auflösung (theoretischer Wert) in einem Fall dar, in dem eine Brennweite von F/4 dem Bereich A1 für Projektion zugeordnet ist und in dem eine Bildgebung in einem Zustand vorgenommen wird, in dem der dem Bereich A1 entsprechende Part vom Licht abgeschirmt wird. Es ist anzumerken, dass die Größe des Bildsensorfelds auf 0,37 Zoll festgelegt ist, ein Projektionsblickwinkel auf 75° festgelegt ist und ein Zielausflösungsvermögen auf eine WXGA-Anordnung entsprechend 1.366 × 768 Pixel festgelegt ist. Weiterhin stellt 4 zudem eine Brennweite (F/d2) einer Öffnung B2 und eine Brennweite (F/d1) des lichtabschirmenden Parts (Lichtabschirmungsbereich M1, der durch das lichtabschirmende Element 24M vom Licht abgeschirmt wird) im lichtempfangenden Abschnitt 20 dar. Es ist anzumerken, dass ein Durchmesser d2 einem Durchmesser der Öffnung (Öffnung der Blendenöffnung 24) B2 entspricht, die dem Pupillenbereich A0 entspricht, und ein Durchmesser d1 einem Durchmesser des Lichtabschirmungsbereichs M1 entspricht, wie in 5 dargestellt. Die Vertikalachse in 5 gibt die Signalstärke von in der Bildgebungsvorrichtung 22 empfangenem Licht wieder. Auf diese Weise wird ein lichtempfangendes Signal nicht in der dem Lichtabschirmungsbereich M1 entsprechenden Region erhalten, und das lichtempfangende Signal wird nur in der Region außerhalb (Bereich A2) erhalten.
Hierbei ist es erstrebenswert, dass eine Brennweite des Lichtabschirmungsbereichs M1 derart konzipiert ist, dass sie im Wesentlichen mit der Brennweite des Beleuchtungsabschnitts 10 (Brennweite des Bereichs A1) identisch ist. Ein Grund hierfür liegt darin, dass das in den lichtempfangenden Abschnitt 20 über den PBS 23 vom Beleuchtungsabschnitt 10 gestreute Licht im Wesentlichen dieselbe Brennweite wie das Beleuchtungslicht aufweist und dass ein Hauptteil dieses Lichts erstrebenswerterweise blockiert wird. Derweil ist es möglich, dass die Brennweite der Öffnung B2 frei konzipiert ist, wobei zu geringe Brennweiten der Öffnung B2 zu zu großen Durchmessern des Projektionslinsenabschnitts 30 führen. Dies erhöht sowohl die Kosten als auch die Produktgröße. Als Index einer allgemeinen Leistungsbewertung ist eine Modulationsübertragungsfunktion von 30 % oder mehr ausreichend; Modulationsübertragungsfunktionen von 60 % und mehr erschweren hingegen das Bestimmen durch Sichtprüfung eines Unterschieds zu einem Fall, in dem keine Lichtabschirmung vorgenommen wird. Aus dem vorstehend Beschriebenen ergibt sich, dass es erstrebenswert ist, dass die Modulationsübertragungsfunktion derart konzipiert ist, dass sie in einem Bereich zwischen 30 % und 60 % liegt. In diesem Fall kann eine optische Planung derart vorgenommen werden, dass sie beispielsweise den nachstehenden Bedingungsausdruck (3) erfüllt: $F_{OBJ} \times 0,75 \leq F_{OPE} \leq F_{OBJ} \times 0,6$
wobei F_OPE eine Brennweite der Öffnung B2 des lichtempfangenden Abschnitts 20 bezeichnet und F_OBJ eine Brennweite des Lichtabschirmungsbereichs M1 bezeichnet.
Innerhalb des Bedingungsausdrucks (3) betrifft ein oberer Wert die Produktgröße und die Kosten. Dementsprechend kann in einem Fall, in dem die Produktgröße und die Kosten nicht berücksichtigt werden, eine Planung erfolgen, die den nachstehenden Bedingungsausdruck (4) erfüllt. $F_{OBJ} \times 0,75 \leq F_{OPE}$
Das Erfüllen des Bedingungsausdrucks (3) oder des Bedingungsausdrucks (4) ermöglicht, dass der lichtempfangende Abschnitt 20 (Bildgebungsvorrichtung 22) ein Auflösungsvermögen (hohes Auflösungsvermögen) erhält, das einem projizierten Bild gleichwertig ist.
In einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, eine Bildgebung in einer Größe vorzunehmen, die einer Pixel größe eines projizierten Bilds gleichwertig ist (wenn kein hohes Auflösungsvermögen notwendig ist), ist es jedoch möglich, eine Beschränkung der Brennweite von sowohl der Öffnung als auch des lichtabschirmenden Parts lockerer festzulegen als im vorstehenden Bedingungsausdruck (4). Hierbei stellt 6A Zahlenwerte aus 4 als eine Änderung der Modulationsübertragungsfunktion in einem Fall von hohem Auflösungsvermögen graphisch dar. Derweil stellt 6B eine Änderung der Modulationsübertragungsfunktion in einem Fall mit niedrigem Auflösungsvermögen (z. B. mit einem Drei-Pixel-Auflösungsvermögen) dar. Aus diesem Ergebnis kann die Brennweite von sowohl der Öffnung als auch des lichtabschirmenden Parts den folgenden Bedingungsausdruck (2) erfüllen. $F_{OBJ} \times 0,9 \leq F_{OPE}$
Im Allgemeinen besteht ein Grund dafür, einen Bildsensor koaxial zur Projektionslinse zu integrieren, darin, eine Verzerrung in einem erfassten Bild zu unterdrücken und das Auflösungsvermögen sicherzustellen. Dementsprechend führt ein Auflösungsvermögen von weniger als dem Drei-Pixel-Auflösungsvermögen hingegen zu einem verringerten Vorteil beim Integrieren des Bildsensors, was die Kosten anbetrifft. Somit ist es erstrebenswert, dass der vorstehende Bedingungsausdruck (2) im Hinblick auf ein Mindest-Auflösungsvermögen erfüllt wird.
Es ist anzumerken, dass aus Perspektive einer optischen Menge eine Planung erstrebenswerterweise derart vorgenommen wird, dass eine optische Menge auch analog zum vorstehend beschriebenen Auflösungsvermögen ausreichend sichergestellt wird, obwohl dies von einer Verstärkung der Bildgebungsvorrichtung 22 abhängig ist. Im Fall einer Mindermenge ist es erstrebenswert, die dem Bereich A2 für Bildgebung entsprechende Brennweite zu reduzieren oder die Brennweite des Projektionslinsenabschnitts 30 zu reduzieren.
[Funktionsweise und Wirkungen]
Bei der Projektionsanzeigeeinheit 1 wird vom Beleuchtungsabschnitt 10 ausgesendetes Licht (Beleuchtungslicht) durch das Lichtventil 21 moduliert und anschließend durch den Projektionslinsenabschnitt 30 auf die Projektionsoberfläche 400 projiziert. Derweil ermöglicht der PBS 23 ein Aufteilen in die jeweiligen optischen Weglängen des Beleuchtungsabschnitts 10, des Lichtventils 21 und des lichtempfangenden Abschnitts 20, und bewirkt somit, dass Licht (Erkennungslicht), das über den Projektionslinsenabschnitt 30 einfällt, zum lichtempfangenden Abschnitt 20 geleitet wird, so dass es möglich ist, Informationen auf der Projektionsoberfläche 400 zu lesen.
Hierbei ist die Projektionsoberfläche 400 eine Oberfläche von beispielsweise einem Tisch, einem Fußboden, einem Bildschirm und Ähnlichem und wird als matte Oberfläche angenommen. Lichteinfall auf einer solchen Oberfläche wird diffundiert und durch eine sogenannte Lambertsche Reflexion in alle Richtungen reflektiert und wird unabhängig von einer Projektionsrichtung einheitlich diffundiert. Dementsprechend durchläuft das über den Projektionslinsenabschnitt 30 einfallende Licht (Rücklauflicht zum Projektionslinsenabschnitt 30) bei Bildgebung eine vollständige Region des Pupillenbereichs.
7A stellt eine Beziehung zwischen einer Lichtstärkenverteilung bezogen auf einen Winkel zwischen projiziertem Licht (Einfallslicht) auf einem Mittelpart der Projektionsoberfläche 400 und Rücklauflicht (reflektiertes Licht) von der Projektionsoberfläche 400 in einem Fall dar, in dem eine Ultrakurzfokuslinse als Projektionslinsenabschnitt 30 verwendet wird. Es ist anzumerken, dass der Winkel zwischen dem projizierten Licht und dem Rücklauflicht in einem Bereich von -90° bis +90° liegt, wobei eine zur Projektionsoberfläche 400 senkrechte Richtung wie in 7B dargestellt als 0° festgelegt wird.
Wie vorstehend beschrieben weisen eine Weglänge (optische Durchgangs-Weglänge, Durchgangs-Lichtstrom) des projizierten Lichts auf die Projektionsoberfläche 400 und eine Weglänge des Rücklauflichts von der Projektionsoberfläche 400 in der Tat unterschiedliche Durchmesser auf. Insbesondere der Durchmesser des in den Projektionslinsenabschnitt 30 einfallenden Rücklauflichts ist größer als der Durchmesser des vom Projektionslinsenabschnitt 30 ausgegebenen projizierten Lichts. Der vorliegende Anmelder hat sich auf diesen Unterschied konzentriert, um festzustellen, dass es möglich ist, eine selektive Lichtabschirmung der optischen Weglänge vom Beleuchtungsabschnitt 10 zum lichtempfangenden Abschnitt 20 bei gleichzeitigem Erzielen von sowohl der Projektionsfunktion als auch der Bildgebungsfunktion vorzunehmen, in dem sowohl die Pupillenaufteilung als auch eine Lichtabschirmung einer selektiven Region des Pupillenbereichs in der Projektionsanzeigeeinheit 1, die die Bildgebungsvorrichtung 22 integriert, vorgenommen wird. Die Details werden im weiteren Verlauf beschrieben.
(Optische Weglänge bei Projektion)
8 stellt eine optische Weglänge bei Projektion schematisch dar. Es ist anzumerken, dass in 8 auf eine Darstellung sowohl der Beleuchtungssteuerung 40 als auch des Bildverarbeitungssystems 41 verzichtet wird. Wie dargestellt wird bei Projektion das Beleuchtungslicht L11 (z. B. die s-Polarisationskomponente), das entlang der Richtung Z1 vom Beleuchtungsabschnitt 10 ausgesendet wird, am PBS 23 reflektiert und trifft anschließend als Licht L12 auf das Lichtventil 21 auf. Das Licht L12 wird auf Basis eines Bildsignals im Lichtventil 21 moduliert, um somit zu ermöglichen, dass der Polarisationszustand umgewandelt wird (z. B. in die p-Polarisationskomponente) und in Richtung des PBS 23 reflektiert wird. Nach der vom Lichtventil 21 vorgenommenen Modulation wird das Licht L13 (z. B. die p-Polarisationskomponente) durch den PBS 23 übertragen und trifft entlang der Richtung Z4 auf den Projektionslinsenabschnitt 30 auf.
Die optische Weglänge (Lichtstrom) des auf den Projektionslinsenabschnitt 30 auftreffenden Lichts L13 durchläuft einen Teil der Öffnung der Blendenöffnung 31, das heißt eine Region, die dem Bereich A1 (in diesem Beispiel dem Mittelpart) des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 entspricht, und wird als projiziertes Licht L2 in Richtung der Projektionsoberfläche 400 projiziert.
(Optische Weglänge bei Bildgebung)
9 stellt eine optische Weglänge bei Bildgebung schematisch dar. Es ist anzumerken, dass in 9 auf eine Darstellung sowohl der Beleuchtungssteuerung 40 als auch des Bildverarbeitungssystems 41 verzichtet wird. Wie dargestellt durchläuft, wenn Licht (Erkennungslicht L3), das auf Lambertsche Weise von der Projektionsoberfläche 400 reflektiert wird, auf den Projektionslinsenabschnitt 30 auftrifft, das Licht bei Bildgebung eine vollständige Region des Pupillenbereichs A0 und wird als Licht L31 entlang der Richtung Z5 in Richtung des PBS 23 geleitet. Hierbei enthält das mittels Lambertscher Reflexion reflektierte Licht zu 50 % die p-Polarisationskomponente und zu 50 % die s-Polarisationskomponente. Der PBS 23 bewirkt jedoch beispielsweise, dass nur die s-Polarisationskomponente in der Richtung Z3 reflektiert wird. Auf diese Weise erreicht das von dem PBS 23 ausgegebene Licht L32 die Bildgebungsvorrichtung 22 über das optische Weiterleitungssystem 50.
Hierbei ermöglicht im Beleuchtungsabschnitt 10 die Verwendung einer Laserlichtquelle beispielsweise, dass das Beleuchtungslicht L11 auf eine von p-Polarisationskomponente und s-Polarisationskomponente vereinheitlicht wird. Welche von p-Polarisationskomponente und s-Polarisationskomponente als Polarisationskomponente des Beleuchtungslichts L11 angewendet werden soll, kann in Abhängigkeit von Merkmalen des PBS 23 ausgewählt werden.
Es ist jedoch schwierig, das Beleuchtungslicht L11 tatsächlich nur durch eine der Polarisationskomponenten zu konfigurieren und die andere Polarisationskomponente vollständig auf Null (0) zu beschränken. Das Beleuchtungslicht L11 enthält die p-Polarisationskomponente (oder die s-Polarisationskomponente) zu 99 % oder mehr, stärker bevorzugt zu 99,5% oder mehr; die s-Polarisationskomponente (oder die p-Polarisationskomponente) ist jedoch in geringem Umfang vorhanden. 10 stellt Beispiele hierfür dar. Wie dargestellt enthält das auf den PBS 23 auftreffende Beleuchtungslicht L11 in geringem Umfang die p-Polarisationskomponente (0,5 %) beispielsweise selbst in einem Fall, in dem die s-Polarisationskomponente dominiert (99,5 %). Dementsprechend wird ein Hauptteil der s-Polarisationskomponente (Licht L12) am PBS 23 reflektiert, um auf das Lichtventil 21 aufzutreffen. Die in geringem Umfang im Beleuchtungslicht L11 enthaltene p-Polarisationskomponente wird jedoch durch den PBS 23 übertragen und führt zu gestreutem Licht (Streulicht) L14, das in Richtung des lichtempfangenden Abschnitts 20 (Bildgebungsvorrichtung 22) verläuft. Solches gestreutes Licht L14 führt zu unnötigem Licht auf einer Empfangsoberfläche der Bildgebungsvorrichtung 22 und verschlechtert somit ein Signal-Rausch-Verhältnis von Bildinformationen auf der Projektionsoberfläche 400.
Um das unnötige Licht zu verringern, existiert ein Verfahren, das beispielsweise ein Drahtgitter als Polarisationstrennvorrichtung nutzt, um einen Polarisator zwischen dem Drahtgitter und dem Bildsensor bereitzustellen. Bei diesem Verfahren ist jedoch die Verwendung des Drahtgitters unerlässlich und führt somit zu einem Verlust einer optischen Menge der Projektion. Weiterhin weist ein kleindimensionierter Projektor einen geringen exothermischen Mechanismus auf und ist daher oft auf eine kleine optische Emissionsmenge festgelegt. Dementsprechend ist es erstrebenswert, den Verlust an optischer Menge so weit wie möglich zu reduzieren.
Weiterhin existiert ein Verfahren, das den PBS als Polarisationstrennvorrichtung verwendet und einen Bandpassfilter zum Verringern von sichtbarem Licht verwendet. Bei diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, sichtbares Licht zu empfangen. Dies beeinträchtigt die Benutzerfreundlichkeit. Beispielsweise ist es nicht möglich, ein Farbbild wie eine Fotografie auf einem Tisch aufzunehmen, wie dies bei einer Dokumentenkamera der Fall ist. Darüber hinaus ist es schwierig, das Verfahren auf eine bekannte Technologie anzuwenden, bei der ein Projektionsmuster abhängig von Körnung korrigiert wird, um in einem Fall, in dem eine Projektion auf einen gekörnten Tisch vorgenommen wird, natürlich auszusehen. Weiterhin ist es prinzipiell schwierig, Bildgebung eines projizierten Bildes an sich vorzunehmen. Dementsprechend ist es schwierig, eine Autofokussierung wie beispielsweise bei einem Kontrast-Autofokus (AF) anzuwenden.
Alternativ existiert zudem eine Technologie, die Bildgebung in einem Zustand vornimmt, in dem kein Bild projiziert wird. Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, Bildgebung in einer dunklen Umgebung vorzunehmen. Weiterhin ist es möglich, eine Korrektur auf dem gekörnten Tisch etc. bis zu einem gewissen Grad vorzunehmen. Eine Beziehung zwischen projiziertem RGB-Licht und Umgebungsbeleuchtung ist jedoch nicht einheitlich definiert und versagt somit bei manchen Fällen beim Erhalten einer natürlichen Korrektur. Weiterhin ist es nicht möglich, ein projiziertes Bild zu erhalten, so dass eine Anwendung dieses Verfahrens auf AF schwierig ist.
Derweil wird bei der vorliegenden Ausführungsform in Übereinstimmung mit der Pupillenaufteilung der Bereich A1, der einen Teil des Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts 30 darstellt, der Projektion zugeordnet, und dem lichtempfangenden Abschnitt 20 wird das lichtabschirmende Element 24M bereitgestellt, das eine Lichtabschirmung eines selektiven Parts, der dem Bereich A1 an einer bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts 30 im Wesentlichen korrespondierenden Position entspricht, vornimmt.
In Übereinstimmung mit dieser Pupillenaufteilung durchläuft das vom Projektionslinsenabschnitt 30 einfallende Erkennungslicht L3 die vollständige Region des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 und trifft über den PBS 23 auf den lichtempfangenden Abschnitt 20 auf. Das auf den lichtempfangenden Abschnitt 20 auftreffende Licht L32 durchläuft die Region (den Bereich A2) des Pupillenbereichs A0 außerhalb des lichtabschirmenden Elements 24M und erreicht die Bildgebungsvorrichtung 22. Derweil wird, wie in 11 schematisch dargestellt, das Licht L14, das in den lichtempfangenden Abschnitt 20 vom Beleuchtungsabschnitt 10 gestreut hat, durch das lichtabschirmende Element 24M blockiert. Dies verhindert, dass das Licht L14 die Bildgebungsvorrichtung 22 erreicht.
12A bis 12C stellen eine Beziehung zwischen einem Lichtabschirmungsbereich, der durch das vorstehend beschriebene lichtabschirmende Element 24M vom Licht abgeschirmt wird, und einer Signalstärkenverteilung dar. In einem Fall, in dem die Signalstärkenverteilung des Lichts (Licht L32 und Licht L14), das in Richtung des lichtempfangenden Abschnitts 20 vom PBS 23 verläuft, wie in 12A dargestellt aussieht, ist es beispielsweise erstrebenswert, das lichtabschirmende Element 24M zu verwenden, das eine Lichtabschirmung einer im Wesentlichen mit dem Bereich A1 wie in 12B deckungsgleichen Region vornimmt. Dies ermöglicht das selektive Empfangen von ausschließlich dem Licht L32, das den Bereich A2 durchlaufen hat, wie in 12C dargestellt. Sind der Bereich A1 und der durch das lichtabschirmende Element 24M vom Licht abgeschirmte Lichtabschirmungsbereich M1 einander in dieser Weise gleich, ist es theoretisch möglich, das vollständige gestreute Licht L14 auszuschließen. Alternativ hierzu ist es, selbst wenn nicht das vollständige gestreute Licht L14 ausgeschlossen werden kann, möglich, das gestreute Licht L14 ausreichend zu reduzieren. Beispielsweise ist es bei einem Projektor, der eine Bilddarstellung mit etwa 100 [1m] vornimmt, möglich, die Beleuchtungsstärke des gestreuten Lichts L14, das auf die Bildgebungsvorrichtung 22 auftrifft, auf beispielsweise etwa 10 [Lux] zu reduzieren. In diesem Fall ist es möglich, das Signal-Rausch-Verhältnis auf etwa 4:1 zu verbessern.
Nach der Projektionsanzeigeeinheit 1 der vorliegenden Ausführungsform wird der Bereich A1 des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 der Projektion zugeordnet, und der lichtempfangende Abschnitt 20 schließt das lichtabschirmende Element 24M ein, das eine Lichtabschirmung eines dem Bereich A1 entsprechenden selektiven Parts an einer bezogen auf die Blendenöffnung 31 des Projektionslinsenabschnitts 30 im Wesentlichen korrespondierenden Position vornimmt. Dies ermöglicht, dass der lichtempfangende Abschnitt 20 verhindert, dass das gestreute Licht L14 die Bildgebungsvorrichtung 22 vom Beleuchtungsabschnitt 10 erreicht und unterdrückt so eine Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses. Somit ist es möglich, eine Verschlechterung der Qualität eines erfassten Bildes zu unterdrücken.
Weiterhin ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, das gestreute Licht L14 vom Beleuchtungsabschnitt 10 ohne Verwendung eines Sperrfilters für sichtbares Licht etc. selektiv auszuschließen, wie vorstehend beschrieben. Somit ist es für den lichtempfangenden Abschnitt 20 möglich, sichtbares Licht zu erkennen und somit eine auf der Projektionsoberfläche 400 platzierte Fotografie als Bild aufzunehmen.
Weiterhin ist es möglich, ein Bild mit einem günstigen Signal-Rausch-Verhältnis selbst während einer Phase aufzunehmen, in der der Beleuchtungsabschnitt 10 betätigt wird, um Licht auszusenden. Mit anderen Worten wird es möglich, Projektion und Bildgebung gleichzeitig vorzunehmen. Dies führt zu einer effizienten Lösung für eine Anwendung auf vom Kontrast-AF vorgenommene Autofokussierung oder für hochpräzise Körnungskorrektur. Weiterhin ist es in einer dunklen Umgebung auch möglich, eine Bildgebung durchzuführen, während Licht auf die Projektionsoberfläche 400 unter Verwendung von Licht auf der Projektionsseite (Licht vom Beleuchtungsabschnitt 10) leuchtet.
Zusätzlich ermöglicht die Anwendung eines koaxialen Erkennungssystems, das die Bildgebungsvorrichtung 22 koaxial zu dem Projektionslinsenabschnitt 30 integriert, eine kompakte Konfiguration und ermöglicht somit das Erzielen einer Reduzierung der Produktgröße. Weiterhin kann, wenn die Ultrakurzfokuslinse als Projektionslinsenabschnitt 30 angewendet wird, Bildgebung unter Verwendung einer externen Kamera zu einem Auftreten von Verzerrung oder einer langsamen Signalverarbeitung aufgrund von Abbildungstiefe führen, was in manchen Fällen Schwierigkeiten bei der Korrektur verursacht. Bei dem koaxialen Erkennungssystem tritt das Obenstehende prinzipiell nicht auf, so dass die Signalverarbeitung vereinfacht wird.
Nachstehend werden eine andere Ausführungsform und Abwandlungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist anzumerken, dass dieselben Komponenten wie die der vorstehenden ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind und auf ihre Beschreibung gegebenenfalls verzichtet wird.
<Zweite Ausführungsform>
[Konfiguration]
13 stellt eine Gesamtkonfiguration einer Projektionsanzeigeeinheit (Projektionsanzeigeeinheit 1A) nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Es ist anzumerken, dass in 13 auf eine Darstellung sowohl der Beleuchtungssteuerung 40 als auch des Bildverarbeitungssystems 41 verzichtet wird. Die Projektionsanzeigeeinheit 1A weist analog zur Projektionsanzeigeeinheit 1 der vorstehenden ersten Ausführungsform die Projektionsfunktion und die Bildgebungsfunktion auf. Die Projektionsanzeigeeinheit 1A schließt beispielsweise das Lichtventil 21, einen lichtempfangenden Abschnitt (lichtempfangender Abschnitt 20A), der die Bildgebungsvorrichtung 22 einschließt, den PBS 23 und den Projektionslinsenabschnitt 30 ein. 13 stellt beispielhaft optische Weglängen (optische Weglänge des Lichts L31 und des Lichts L32) bei Bildgebung dar.
Auch bei dem vorliegenden Beispiel wird in Übereinstimmung mit der Pupillenaufteilung der Bereich A1, der einem Teil des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 entspricht, ähnlich der Projektionsanzeigeeinheit 1 der vorstehenden ersten Ausführungsform der Projektion zugeordnet. Weiterhin schließt der lichtempfangende Abschnitt 20A ein lichtabschirmendes Element (im weiteren Verlauf beschriebene lichtabschirmende Maske 22M) ein, das eine Lichtabschirmung eines dem Bereich A1 für Projektion entsprechenden selektiven Parts an einer Position, die im Wesentlichen bezogen auf die Blendenöffnung 31 des Projektionslinsenabschnitts 30 optisch korrespondiert, vornimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der lichtempfangende Abschnitt 20A jedoch konfiguriert, um das optische Weiterleitungssystem 50 und die Blendenöffnung 24 nicht zu verwenden. 14 stellt eine ausführliche Konfiguration des lichtempfangenden Abschnitts 20A dar. Wie in 14 dargestellt schließt der lichtempfangende Abschnitt 20A eine Mikrolinsengruppierung 22a auf der lichtempfangenden Seite der Bildgebungsvorrichtung 22 ein. Die Linsen 22a1 der Mikrolinsengruppierung 22a werden auf einer Eins-zu-Eins-Basis für jeweilige Pixel (Pixel P) der Bildgebungsvorrichtung 22 bereitgestellt. Jede der Linsen 22a1 ist derart konzipiert, dass sie einen Fokusabstand aufweist, um zu ermöglichen, dass der Fokus auf einer lichtempfangenden Oberfläche S1 der Bildgebungsvorrichtung 22 liegt. Die lichtempfangende Oberfläche S1 der Bildgebungsvorrichtung 22 und eine auf der Mikrolinsengruppierung 22a zu bildende Bildoberfläche S2 stehen in einer Korrespondenzbeziehung. Dies ermöglicht, dass die lichtempfangende Oberfläche S1 der Bildgebungsvorrichtung 22 bezogen auf die Blendenöffnung 31 des Projektionslinsenabschnitts 30 an einer optisch korrespondierenden Position angeordnet ist und somit für jedes der Pixel P ein Bild eines Lichtstrom, der den Projektionslinsenabschnitt 30 durchlaufen hat, auf der lichtempfangenden Oberfläche S1 der Bildgebungsvorrichtung 22 gebildet wird.
Bei einer solchen Konfiguration wird die lichtabschirmende Maske 22M zwischen der Bildgebungsvorrichtung 22 und der Mikrolinsengruppierung 22a bereitgestellt. 15 stellt ein Beispiel der lichtabschirmenden Maske 22M dar. Die lichtabschirmende Maske 22M wird für jedes der Pixel P auf oder in der Nähe der lichtempfangenden Oberfläche S1 der Bildgebungsvorrichtung 22 bereitgestellt. Beispielsweise ist die lichtabschirmende Maske 22M angeordnet, um eine Lichtabschirmung einer Mittenregion beispielsweise als eine dem Bereich A1 entsprechende selektive Region vorzunehmen.
Bei der Projektionsanzeigeeinheit 1A der vorliegenden Ausführungsform wird zudem das Licht (Beleuchtungslicht), das vom Beleuchtungsabschnitt 10 ausgesendet wird, durch das Lichtventil 21 moduliert und anschließend über den Projektionslinsenabschnitt 30 auf die Projektionsoberfläche 400 projiziert, analog zur Projektionsanzeigeeinheit 1 der vorstehenden ersten Ausführungsform. Derweil ermöglicht der PBS 23 ein Aufteilen in die jeweiligen optischen Weglängen des Beleuchtungsabschnitts 10, des Lichtventils 21 und des lichtempfangenden Abschnitts 20A, und bewirkt somit, dass Licht (Erkennungslicht), das über den Projektionslinsenabschnitt 30 einfällt, zum lichtempfangenden Abschnitt 20A geleitet wird, so dass es möglich ist, Informationen auf der Projektionsoberfläche 400 zu lesen.
In Übereinstimmung mit der Pupillenaufteilung wird der Bereich A1, der einen Teil des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 darstellt, der Projektion zugeordnet, und dem lichtempfangenden Abschnitt 20A wird die lichtabschirmende Maske 22M bereitgestellt, die eine Lichtabschirmung eines selektiven Parts, der dem Bereich A1 an einer bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts 30 im Wesentlichen korrespondierenden Position entspricht, vornimmt. Dies ermöglicht, dass das Erkennungslicht L3, das vom Projektionslinsenabschnitt 30 einfällt, die vollständige Region des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 durchläuft und über den PBS 23 auf den lichtempfangenden Abschnitt 20A auftrifft. Das Licht L32, das auf den lichtempfangenden Abschnitt 20A aufgetroffen ist, trifft auf die Bildgebungsvorrichtung 22 auf. Zu dieser Zeit verläuft, wie in 14 dargestellt, das Licht L32, das die Mikrolinsengruppierung 22a durchlaufen hat, anschließend durch eine Region außerhalb jeder lichtabschirmenden Maske 22M und erreicht die Bildgebungsvorrichtung 22. Derweil wird Licht, das vom Beleuchtungsabschnitt 10 in den lichtempfangenden Abschnitt 20 gestreut hat, durch die lichtabschirmende Maske 22M blockiert. Dies verhindert, dass das Licht die Bildgebungsvorrichtung 22 erreicht. Somit wird es möglich, eine Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu unterdrücken und somit Wirkungen zu erzielen, die denen der vorstehenden ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform der lichtempfangende Abschnitt 20A anders als bei der vorstehenden ersten Ausführungsform derart konfiguriert, dass er das optische Weiterleitungssystem 50 nicht einschließt.
Hierbei leitet das optische Übertragungssystem einmal gebildetes Licht weiter, um noch einmal ein Bild auf einem kleindimensionierten Bildgenerator zu bilden und tendiert somit dazu, eine hohe Anzahl an Linsen, beispielsweise sechs oder mehr Linsen, aufzuweisen, um sowohl eine RGB-Farbkorrektur als auch ein angemessenes Auflösungsvermögen zu erhalten. Weiterhin wird in einem Fall, in dem eine Korrektur von Licht einschließlich eines in der Nähe von Infrarot liegenden Strahls vorgenommen wird, eine größere Anzahl an Linsen bereitgestellt. Die Gründe hierfür sind wie folgt. Erstens wird eine Position einer Zwischenbildentstehung auf einer optischen Weglänge in der Nähe einer Linse festgelegt, und die Telezentrie wird sichergestellt. Zweitens ist der Projektionslinsenabschnitt 30 allgemein konfiguriert, um eine Linsenverschiebung (Verschiebung der optischen Achse) aufzuweisen, wohingegen das lichtempfangende optische System konfiguriert ist, um die Linsenverschiebung nicht aufzuweisen, was dazu führt, dass optische Achsen sich nicht überschneiden, was eine ausreichende Korrektur von Abweichungen erschwert. Es ist anzumerken, dass, obwohl die optischen Achsen aus dem zweiten Grund deckungsgleich sein müssen, das Versetzen einer optischen Achse dazu tendiert, einen Linsendurchmesser zu erhöhen und damit zu höheren Kosten zu führen. Weiterhin kann das optische Weiterleitungssystem in manchen Fällen das Auflösungsvermögen senken. Es besteht eine Befürchtung hinsichtlich eines Absenkens des Auflösungsvermögens, das zudem durch das lichtabschirmende Element verursacht wird, wie vorstehend beschrieben, und somit in manchen Fällen zu Schwierigkeiten beim Erzielen des gewünschten Auflösungsvermögens führt. Durch Anwenden einer Konfiguration, bei der das vom PBS 23 ausgegebene Licht direkt zur Bildgebungsvorrichtung 22 geleitet wird, wie bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, wird es möglich, eine Abnahme des Auflösungsvermögens durch eine im Vergleich zur Verwendung des optischen Weiterleitungssystems kostengünstige und kompakte Konfiguration zu unterdrücken.
Es ist anzumerken, dass, obwohl die lichtabschirmende Maske 22M für jedes aller Pixel P der Bildgebungsvorrichtung 22 in der zweiten Ausführungsform angeordnet sein kann, dies nicht einschränkend ist; und die lichtabschirmende Maske 22M auch nur für ein selektives Pixel P angeordnet sein kann. Mit anderen Worten kann eine Konfiguration, bei der für einige der Pixel P keine lichtabschirmende Maske 22M bereitgestellt wird, beispielsweise in Fällen etc., in denen eine Lichtempfangsmenge erhöht werden soll, beispielsweise einem Fall, in dem der Beleuchtungsabschnitt 10 kein Licht aussendet, wirksam sein kann.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen etc. wird die kreisförmige Mittenregion des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 dem Bereich A1 für Projektion zugeordnet, und der Bereich A2, der ihrer Umfangsregion entspricht, wird der Bildgebung zugeordnet. Das Verfahren der Pupillenaufteilung und eine der Projektion zugeordnete Region sind jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt. Weitere Beispiele der Pupillenaufteilung werden im weiteren Verlauf aufgeführt.
<Abwandlungsbeispiel 1>
16 stellt eine Gesamtkonfiguration einer Projektionsanzeigeeinheit (Projektionsanzeigeeinheit 1B) nach Abwandlungsbeispiel 1 der vorstehenden ersten Ausführungsform dar. 17 stellt ein Beispiel der Pupillenaufteilung im in 16 dargestellten Projektionslinsenabschnitt 30 dar. Es ist anzumerken, dass in 16 auf eine Darstellung sowohl der Beleuchtungssteuerung 40 als auch des Bildverarbeitungssystems 41 verzichtet wird. Die Projektionsanzeigeeinheit 1B weist analog zur Projektionsanzeigeeinheit 1 der vorstehenden ersten Ausführungsform die Projektionsfunktion und die Bildgebungsfunktion auf. Die Projektionsanzeigeeinheit 1B schließt beispielsweise das Lichtventil 21, den lichtempfangenden Abschnitt 20, der die Bildgebungsvorrichtung 22 einschließt, den PBS 23 und den Projektionslinsenabschnitt 30 ein. 16 stellt beispielhaft optische Weglängen (optische Weglänge des Lichts L11a und des Lichts L13a) bei Projektion dar.
Auch bei dem vorliegenden Abwandlungsbeispiel wird in Übereinstimmung mit der Pupillenaufteilung ein Bereich (Bereich A3), der einem Teil des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 entspricht, ähnlich der Projektionsanzeigeeinheit 1 der vorstehenden ersten Ausführungsform der Projektion zugeordnet. Weiterhin schließt der lichtempfangende Abschnitt 20A ein lichtabschirmendes Element (Blendenöffnung 25) ein, das eine Lichtabschirmung eines dem Bereich A3 für Projektion entsprechenden selektiven Parts an einer Position, die bezogen auf die Blendenöffnung 31 des Projektionslinsenabschnitts 30 im Wesentlichen optisch korrespondiert, vornimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich jedoch das Verfahren der Pupillenaufteilung, das heißt eine der Projektion zugeordnete Region, von dem der vorstehenden ersten Ausführungsform. Beispielsweise ist, wie in 17 dargestellt der Bereich A3 für Projektion auf einen Bereich auf der Seite des Außenumfangs (ringförmige Region) des Pupillenbereichs A0 festgelegt. In diesem Fall ist eine erhebliche optische Weglänge für Bildgebung auf einen Bereich A4 festgelegt, der einer Mittenregion mit einer optischen Achse Z entspricht. Mit anderen Worten wird im Pupillenbereich A0 des lichtempfangenden Abschnitts 20A der Bereich A3 für Projektion einer Umfangsregion des Bereichs A4 für Projektion zugeordnet.
Der Beleuchtungsabschnitt 10 schließt eine Axiconlinse 171 ein, um eine Projektion unter Verwendung des ringförmigen Bereichs A3 des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 vorzunehmen. Insbesondere sind die Axiconlinse 171 und eine Positivlinse 172 an einer optischen Weglänge zwischen der dritten Kondensorlinse 163 und der zweiten Facettenlinse 152 angeordnet. Dies ermöglicht, dass das Beleuchtungslicht L11a (plangleiche Verteilung des Beleuchtungslichts L11a) in eine ringförmige Form geformt wird und somit auf den PBS 23 auftrifft.
Der lichtempfangende Abschnitt 20 schließt beispielsweise die Bildgebungsvorrichtung 22, das optische Weiterleitungssystem 50 und die Blendenöffnung (Blendenöffnung 25) ein. Analog zur Blendenöffnung 24 der vorstehenden ersten Ausführungsform ist die Blendenöffnung 25 an einer optischen Weglänge zwischen der ersten Relaislinsengruppe 51 und der zweiten Relaislinsengruppe 52 angeordnet. Weiterhin ist diese Blendenöffnung 25 an einer Pupillenposition des Projektionslinsenabschnitts 30, das heißt bezogen auf die Blendenöffnung 31 des Projektionslinsenabschnitts 30 an einer optisch korrespondierenden Position, angeordnet. Beim vorliegenden Abwandlungsbeispiel dient die Blendenöffnung 25 jedoch als das lichtabschirmende Element, das eine Lichtabschirmung der dem Bereich A3 des Pupillenbereichs A0 entsprechenden Umfangsregion vornimmt. Mit anderen Worten ist die Blendenöffnung 25 in einem solchen Zustand angeordnet, dass eine Öffnung enger als die der Blendenöffnung 24 der vorstehenden ersten Ausführungsform ist.
Bei der Projektionsanzeigeeinheit 1B des vorliegenden Abwandlungsbeispiels wird ebenfalls das vom Beleuchtungsabschnitt 10 ausgesendete Licht (Beleuchtungslicht Lila) durch das Lichtventil 21 analog zur Projektionsanzeigeeinheit 1 der vorstehenden ersten Ausführungsform moduliert. Nach der Modulation durchläuft das Licht L13a den ringförmigen Bereich A3 des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 und wird auf die Projektionsoberfläche 400 projiziert. Derweil ermöglicht der PBS 23 ein Aufteilen in die jeweiligen optischen Weglängen des Beleuchtungsabschnitts 10, des Lichtventils 21 und des lichtempfangenden Abschnitts 20, und bewirkt somit, dass Licht (Erkennungslicht), das über den Projektionslinsenabschnitt 30 einfällt, zum lichtempfangenden Abschnitt 20 geleitet wird, so dass es möglich ist, Informationen auf der Projektionsoberfläche 400 zu lesen.
Weiterhin wird in Übereinstimmung mit der Pupillenaufteilung der Bereich A3, der einen Teil des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 darstellt, der Projektion zugeordnet, und dem lichtempfangenden Abschnitt 20 wird die Blendenöffnung 25 bereitgestellt, die eine Lichtabschirmung eines selektiven Parts, der dem Bereich A3 an einer bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts 30 im Wesentlichen korrespondierenden Position entspricht, vornimmt. Dies ermöglicht, dass das Erkennungslicht, das vom Projektionslinsenabschnitt 30 einfällt, die vollständige Region des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 durchläuft und über den PBS 23 auf den lichtempfangenden Abschnitt 20 auftrifft, wie vorstehend beschrieben. Das auf den lichtempfangenden Abschnitt 20 auftreffende Licht durchläuft die Blendenöffnung 25, um somit zu bewirken, dass das Licht, das die dem Bereich A4 entsprechende Region durchlaufen hat, von der Bildgebungsvorrichtung 22 empfangen wird. Derweil ist, wie in 18 schematisch dargestellt, das Licht L14, das in den lichtempfangenden Abschnitt 20 vom Beleuchtungsabschnitt 10 gestreut hat, das Licht, das die dem Bereich A3 entsprechende ringförmige Region durchläuft, und wird somit von der Blendenöffnung 25 blockiert. Dies verhindert, dass das Licht L14a die Bildgebungsvorrichtung 22 erreicht. Somit wird es möglich, eine Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu unterdrücken und somit Wirkungen zu erzielen, die denen der vorstehenden ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Es ist anzumerken, dass analog zur vorstehenden zweiten Ausführungsform eine Konfiguration angewendet werden kann, bei der eine Mikrolinsengruppierung und eine lichtabschirmende Maske, die eine Lichtabschirmung der dem Bereich A3 entsprechenden ringförmigen Region vornimmt, angeordnet sind, wobei kein optisches Weiterleitungssystem im lichtempfangenden Abschnitt 20 eingeschlossen ist.
<Abwandlungsbeispiel 2>
19 ist eine Schemadarstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer in einem Beleuchtungsabschnitt nach Abwandlungsbeispiel 2 anzuordnenden Linsengruppierung (Facettenlinse) darstellt. 20 ist eine Schemadarstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Linsengruppierung zur Verwendung für einen typischen Beleuchtungsabschnitt darstellt. 21 ist eine Schemadarstellung, die einen Pupillenbereich (Brennweite) für Projektion in Abwandlungsbeispiel 2 darstellt.
Bei dem vorliegenden Abwandlungsbeispiel wird ein Bereich (im weiteren Verlauf beschriebener Bereich A5) für Projektion einer Region des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 zugeordnet, die nach einer Seite versetzt ist. Beispielsweise wird eine Konfiguration angewendet, bei der die Pupillenaufteilung in einer Vertikalrichtung oder einer Horizontalrichtung vorgenommen wird (hierin ist beispielhaft die Vertikalrichtung dargestellt).
Hierbei wird in einem Fall, in dem eine Laserlichtquelle verwendet wird, eine Pupillengröße des Projektionslinsenabschnitts 30 abhängig von einem Sicherheitsstandard festgelegt. Eine Beschränkung auf den Sicherheitsstandard wird durch einen Durchschnittswert zwischen einem Hauptachsendurchmesser und einem Nebenachsendurchmesser einer Pupillenform bestimmt. Beispielsweise werden in einem Fall, in dem ein oberer Grenzwert des Sicherheitsstandards zu F/4 äquivalent ist, beim gleichmäßigen Teilen des Pupillenbereichs in der Vertikalrichtung oder der Horizontalrichtung in einer Hauptachsenrichtung und einer Nebenachsenrichtung der Form nach der Teilung jeweils etwa F/2,6 bzw. etwa F/5,2 festgelegt (ein Durchschnitt von etwa F/4 wird festgelegt). Dies bedeutet jedoch, dass in 6A eine Brennweite festgelegt wird, die kleiner als eine Brennweite (F/3 oder weniger) der Öffnung zum Erhalten einer Modulationsübertragungsfunktion von 30 % oder mehr bezogen auf den lichtabschirmenden Part von F/4 ist. Dementsprechend betragen die Modulationsübertragungsfunktion bei F/2,6 auf der Seite der Hauptachse und die Modulationsübertragungsfunktion bei F/5,2 auf der Seite der Nebenachse jeweils 84 % auf der Seite der Hauptachse bzw. 68 % auf der Seite der Nebenachse (jeweils 84 LP/mm), so dass ein Sicherstellen einer höheren Modulationsübertragungsfunktionen als in dem in 6A dargestellten Modus möglich ist.
Bei dem vorliegenden Abwandlungsbeispiel weist jede einzelne Linse 151a der Facettenlinse, insbesondere die im Beleuchtungsabschnitt 10 angeordnete erste Facettenlinse 151, eine geebnete hexagonale Oberflächenform wie in 19 dargestellt auf. Hierbei dienen die erste Facettenlinse 151 sowie die nachfolgenden zweite Kondensorlinse 162 und dritte Kondensorlinse 163 dazu, die Pupillenverteilung erheblich zu vereinheitlichen. Im Allgemeinen ist es erstrebenswert, dass die erste Facettenlinse 151 über eine dichtgepackte Struktur von nahezu kreisförmigen Linsen verfügt, und somit weist jede einzelne Linse 151a oft eine Oberflächenform eines regelmäßigen Sechsecks auf, wie in 20 dargestellt. Derweil wird bei dem vorliegenden Abwandlungsbeispiel die Oberflächenform jeder Linse 151a der ersten Facettenlinse 151 auf ein geebnetes Sechseck geändert. 19 stellt den Fall der Teilung in der Vertikalrichtung beispielhaft dar; im Fall einer Teilung in der Horizontalrichtung ist die Form jedoch derart, dass die Konfiguration aus 19 um 90° rotiert ist.
Bei der ersten Facettenlinse 151 hat die Linse 151a die geebnete sechseckige Oberflächenform und weist eine Konfiguration auf, in der ein Linsenapex (optische Achse) von einem Mittelpunkt der Oberflächenform verschoben ist. Dies ermöglicht es, Licht in einer nach einer Seite versetzten Region des Pupillenbereichs A0 des Projektionslinsenabschnitts 30 zu kondensieren, wie in 21 dargestellt. Beispielsweise ist es möglich, eine geebnete sechseckige Region (Bereich A5), die eine untere Hälfte der Pupillenbereichs A0 ist, für Projektion zuzuordnen.
Bei dem vorliegenden Abwandlungsbeispiel wird zudem eine selektive Region, die dem Bereich A5 für Projektion entspricht, an einer Position, die bezogen auf den Projektionslinsenabschnitt 30 im lichtempfangenden Abschnitt 20 im Wesentlichen optisch korrespondiert, vom Licht abgeschirmt; 22 und 23 stellen jeweils ein Beispiel des Lichtabschirmungsbereichs M1 in dieser Situation dar. Der Lichtabschirmungsbereich M1 kann eine Region sein, die einer unteren Hälfte unterhalb der optischen Achse Z entspricht, wie in 22 dargestellt. Alternativ hierzu kann der Lichtabschirmungsbereich M1 eine Form aufweisen, die im Wesentlichen mit der Form des Bereichs A5 deckungsgleich ist, wie in 23 dargestellt.
<Abwandlungsbeispiele 3-1 bis 3-3>
24 ist eine Schemadarstellung, die einen Pupillenbereich (Brennweite) für Projektion nach Abwandlungsbeispiel 3-1 darstellt. 25A und 25B stellen jeweils ein Beispiel des Lichtabschirmungsbereichs M1 in Abwandlungsbeispiel 3-1 dar. 26 ist eine Schemadarstellung, die einen Pupillenbereich (Brennweite) für Projektion nach Abwandlungsbeispiel 3-2 darstellt. 27A und 27B stellen jeweils ein Beispiel des Lichtabschirmungsbereichs M1 in Abwandlungsbeispiel 3-2 dar. 28 ist eine Schemadarstellung, die einen Pupillenbereich (Brennweite) für Projektion nach Abwandlungsbeispiel 3-3 darstellt. 29A und 29B stellen jeweils ein Beispiel des Lichtabschirmungsbereichs M1 in Abwandlungsbeispiel 3-3 dar.
Bei der vorstehenden ersten Ausführungsform ist die kreisförmige Mittenregion dem Bereich A1 für Projektion zugeordnet, und das kreisförmige lichtabschirmende Element 24M (Lichtabschirmungsbereich M1), das im Wesentlichen zum Bereich A1 deckungsgleich ist, wird bereitgestellt. Die Form von jedem der Bereiche des Bereichs für Projektion und des Lichtabschirmungsbereichs M1 ist jedoch nicht auf eine solche kreisförmige Form beschränkt, sondern kann polygonal sein. Weiterhin können sich die Oberflächenform des Bereichs für Projektion und die Oberflächenform des Lichtabschirmungsbereichs unterscheiden. In diesem Fall kann beispielsweise der durch das lichtabschirmende Element vom Licht abgeschirmte Lichtabschirmungsbereich M1 eine Form aufweisen, die um eine Form eines Parts umgrenzt ist, der dem Bereich für Projektion entspricht.
Hierbei ist es in einem Fall, in dem eine Laserlichtquelle jeder Farbe im Beleuchtungsabschnitt 10 etwa vier Laserchips einschließt, die jeweils ein fluoreszierendes Material mit 1.000 [1m] oder mehr verwendet, erstrebenswert, aus Gründen des Sicherheitsstandards zuerst die Pupillenverteilung unter Verwendung der ersten Facettenlinse 151 zu vereinheitlichen. Für jede Linse der ersten Facettenlinse 151 ist eine Oberflächenform festgelegt, die polygonal, beispielsweise sechseckig, rechteckig, quadratisch, dreieckig etc., ist; abhängig von dieser Oberflächenform wird die Pupillenverteilung des vom Beleuchtungsabschnitt 10 ausgesendeten Lichts gebildet.
Bei einem Beispiel in 24 wird ein Bereich A6 für Projektion in der Mittenregion des Pupillenbereichs A0 gebildet und weist eine sechseckige Form auf. In diesem Fall kann wie in 25A dargestellt der Lichtabschirmungsbereich M1 eine kreisförmige Form aufweisen, die im Inneren eine dem Bereich A6 entsprechende Region einschließt. Im Detail ist der Lichtabschirmungsbereich M1 eine Region, die einem Umkreis des regelmäßigen Sechsecks des Bereichs A6 entspricht. Alternativ hierzu kann, wie in 25B dargestellt, der Lichtabschirmungsbereich M1 eine Form aufweisen, die im Wesentlichen mit der Form des Bereichs A6 deckungsgleich ist. In einem Beispiel in 25B ist es möglich, verglichen mit dem Beispiel in 25A einen Verlust einer Lichtempfangsmenge zu reduzieren. Bei dem Beispiel in 25A ist die Herstellung (Positionierung) einfacher als im Beispiel von 25B.
Bei einem Beispiel in 26 wird ein Bereich A7 für Projektion in der Mittenregion des Pupillenbereichs A0 gebildet und weist eine quadratische Form auf. Auch in diesem Fall weist wie in 27A dargestellt der Lichtabschirmungsbereich M1 eine kreisförmige Form auf, die im Inneren eine dem Bereich A7 entsprechende Region (genauer gesagt eine Region, die einem Umkreis des Quadrats des Bereichs A7 entspricht) einschließt. Alternativ hierzu kann, wie in 27B dargestellt, der Lichtabschirmungsbereich M1 eine Form aufweisen, die im Wesentlichen mit der Form des Bereichs A7 deckungsgleich ist. In einem Beispiel in 27B ist es möglich, verglichen mit dem Beispiel in 27A einen Verlust einer Lichtempfangsmenge zu reduzieren. Bei dem Beispiel in 27A ist die Herstellung (Positionierung) einfacher als im Beispiel von 27B.
Bei einem Beispiel in 28 wird ein Bereich A8 für Projektion in der Mittenregion des Pupillenbereichs A0 gebildet und weist eine regelmäßige dreieckige Form auf. Auch in diesem Fall weist wie in 29A dargestellt der Lichtabschirmungsbereich M1 eine kreisförmige Form auf, die im Inneren eine dem Bereich A8 entsprechende Region (genauer gesagt eine Region, die einem Umkreis des regelmäßigen Dreiecks des Bereichs A8 entspricht) einschließt. Alternativ hierzu kann, wie in 29B dargestellt, der Lichtabschirmungsbereich M1 eine Form aufweisen, die im Wesentlichen mit der Form des Bereichs A8 deckungsgleich ist. In einem Beispiel in 29B ist es möglich, verglichen mit dem Beispiel in 29A einen Verlust einer Lichtempfangsmenge zu reduzieren. Bei dem Beispiel in 29A ist die Herstellung (Positionierung) einfacher als im Beispiel von 29B.
Weiterhin ist die Pupillenform des Projektionslinsenabschnitts 30 nicht wie vorstehend beschrieben auf die kreisförmige Form beschränkt; es können andere Formen, beispielsweise ein Polygon wie ein Quadrat, ein Rechteck, ein Sechseck und ein Dreieck angewendet werden, obwohl diese nicht dargestellt sind.
<Abwandlungsbeispiele 4-1 bis 4-3>
30 bis 33 stellen jeweils schematisch eine Konfiguration eines Hauptbestandteils von jeder der Projektionsanzeigeeinheiten nach Abwandlungsbeispielen 4-1 bis 4-3 dar. Bei den vorstehenden Ausführungsformen wird eine Beschreibung einer Konfiguration bereitgestellt, in der der Reflexions-LCOS als Lichtventil 21 verwendet wird und der PBS 23 (optische Vorrichtung) ein Aufteilen in jeweilige optische Weglängen (drei optische Weglängen) des Beleuchtungsabschnitts 10, des lichtempfangenden Abschnitts 20 und des Lichtventils 21 ermöglicht. Das „Lichtventil“ und die „optische Vorrichtung“ der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt und können die nachstehenden Konfigurationen aufweisen.
Beispielsweise wird im in 30 dargestellten Abwandlungsbeispiel 4-1 anstelle des Lichtventils 21 (Reflexions-LCOS) der vorstehenden Ausführungsformen beispielsweise ein Transmission-Lichtventil 21A verwendet. In diesem Fall ist eine optische Vorrichtung (optische Vorrichtung 23A) konfiguriert, um ein Aufteilen in zwei optische Weglängen, d. h. eine optische Weglänge (L41), die den Beleuchtungsabschnitt 20 (und das Lichtventil 21A) durchläuft, und eine optische Weglänge (L42), die den lichtempfangenden Abschnitt 20 durchläuft, zu ermöglichen.
Weiterhin wird im in 31 dargestellten Abwandlungsbeispiel 4-2 anstelle des Lichtventils 21 (LCOS) der vorstehenden Ausführungsformen ein Lichtventil 21B verwendet, das eine andere Reflexionsanzeigevorrichtung, zum Beispiel Digital Light Processing (DLP) (eingetragene Marke), einschließt. In diesem Fall sind zwei optische Vorrichtungen (optische Vorrichtungen 23B1 und 23B2) angeordnet. Eine Kombination der beiden optischen Vorrichtungen 23B1 und 23B2 ermöglicht ein Aufteilen in jeweilige optische Weglängen (L51, L52 und L53) des Beleuchtungsabschnitts 10, des lichtempfangenden Abschnitts 20 und des Lichtventils 21B.
Weiterhin wird im in 32 dargestellten Abwandlungsbeispiel 4-3 anstelle des Lichtventils 21 (Reflexions-LCOS) der vorstehenden Ausführungsformen beispielsweise ein einen Bildgenerator integrierendes Lichtventil 21C (Reflexions-LCOS) verwendet. In diesem Beispiel dient das Lichtventil 21C zudem in der Funktion des lichtempfangenden Abschnitts 20 der vorstehenden Ausführungsform. In diesem Fall ist eine optische Vorrichtung (optische Vorrichtung 23C) konfiguriert, um ein Aufteilen in zwei optische Weglängen, d. h. eine optische Weglänge (L61), die den Beleuchtungsabschnitt 10 durchläuft, und eine optische Weglänge (L62), die das Lichtventil 21C (den lichtempfangenden Abschnitt 20) durchläuft, zu ermöglichen.
Obwohl die vorliegende Offenbarung vorstehend als bezugnehmend auf die Ausführungsformen und die Abwandlungsbeispiele derselben beschrieben wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen etc. beschränkt und kann in einer Vielzahl an Weisen abgewandelt werden. Beispielsweise ist die Anzahl der Pupillenaufteilungen des Projektionslinsenabschnitts 30 auf zwei festgelegt (Aufteilung in zwei); die Anzahl der Aufteilungen ist jedoch nicht auf zwei beschränkt, sondern kann drei oder mehr betragen. Ein Erhöhen der Anzahl der Aufteilungen durch die Pupillenaufteilung macht jedoch das Auftreten einer Grenzfrequenz wahrscheinlich und führt somit zu der Befürchtung, dass ein Auflösungsvermögen gesenkt werden könnte. Dementsprechend ist es erstrebenswert, die Aufteilung in zwei, die in den vorstehenden Ausführungsformen etc. beschrieben wird, anzuwenden.
Weiterhin ist, obwohl in den vorstehenden Ausführungsformen etc. die Laserlichtquelle für den Beleuchtungsabschnitt 10 verwendet wird, dies nicht einschränkend; es kann eine LED-Lichtquelle verwendet werden. Die Verwendung der Laserlichtquelle ist jedoch erstrebenswert. Ein Grund hierfür liegt darin, dass ein Lichtleitwert in Emissionslicht (Beleuchtungslicht) des Beleuchtungsabschnitts 10 auf einen kleinen Wert festgelegt werden kann und es somit ermöglicht, die Pupillenverteilung des Beleuchtungsabschnitts 10 zu verengen, was wiederum die Zuordnung zu einem Teil des Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts 30 ermöglicht, während gleichzeitig ein Verlust einer optischen Menge unterdrückt wird.
Darüber hinaus kann, obwohl in den vorstehenden Ausführungsformen etc. eine Beschreibung dahingehend geliefert wurde, dass es möglich ist, sichtbares Licht zu erkennen, eine Konfiguration angewendet werden, um ein Erkennen nicht nur von sichtbarem Licht, sondern auch von nicht-sichtbarem Licht zu ermöglichen. In diesem Fall ist beispielsweise ein Hauptkörper 200 einer Projektionsanzeigeeinheit 2 mit einer Nah-Infrarotlichtquelle 210 (alternativ als separate Einheit) versehen, wie in 33 dargestellt. Die Nah-Infrarotlichtquelle 210 ist derart konfiguriert, dass sie beispielsweise eine Region auf der Projektionsoberfläche 400 mit Nah-Infrarotlicht La für Erkennung in einer die Region abdeckenden Weise bestrahlt. Licht des Nah-Infrarotlichts La, das von der Nah-Infrarotlichtquelle 210 für Erkennung ausgestrahlt wird, das auf einer Oberfläche eines Objekts 71 wie einem Finger diffundiert und reflektiert (gestreutes Nah-Infrarotlicht Lb) wird, wird über den Projektionslinsenabschnitt 30 aufgenommen und ermöglicht so das Vornehmen von Bildgebung auf Basis von Nah-Infrarotlicht.
Es ist anzumerken, dass die hierin beschriebenen Wirkungen illustrativ sind und andere Wirkungen sein können oder weiterhin andere Auswirkungen aufweisen können.
Beispielsweise kann die vorliegende Offenbarung die folgenden Konfigurationen aufweisen.

(1) Projektionsanzeigeeinheit, die Folgendes einschließt:
- einen Beleuchtungsabschnitt, der eine oder eine Mehrzahl an Lichtquellen einschließt;
- ein Lichtventil, das vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendetes Licht moduliert und das modulierte Licht ausgibt;
- einen Projektionslinsenabschnitt, der das vom Lichtventil ausgegebene Licht auf eine Projektionsoberfläche projiziert; und
- einen lichtempfangenden Abschnitt einschließlich einer Bildgebungsvorrichtung, der Lichteinfall über den Projektionslinsenabschnitt empfängt,
- einen ersten Bereich, der einem Teil eines Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts entspricht, der der Projektion zugeordnet ist, und
- der lichtempfangende Abschnitt schließt einen lichtabschirmenden Part ein, der eine Lichtabschirmung eines dem ersten Bereich entsprechenden selektiven Parts an einer Position, die bezogen auf eine Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts im Wesentlichen optisch korrespondiert, vornimmt.
(2) Projektionsanzeigeeinheit nach (1), bei der ein Lichtabschirmungsbereich, der durch das lichtabschirmende Element vom Licht abgeschirmt ist, im Wesentlichen mit dem Part deckungsgleich ist, der dem ersten Bereich an einer Position im lichtempfangenden Abschnitt, die bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts optisch korrespondiert, entspricht.
(3) Projektionsanzeigeeinheit nach (1) oder (2), bei der ein nachstehender Bedingungsausdruck (A) erfüllt ist: $0,2 \leq S_{OBJ} / S_{ALL} \leq 0,8$
wobei S_ALL eine Gesamtfläche eines Pupillenbereichs des lichtempfangenden Abschnitts bezeichnet und S_OBJ eine Fläche eines Lichtabschirmungsbereichs, der durch das lichtabschirmende Element vom Licht abgeschirmt wird, bezeichnet.
(4) Projektionsanzeigeeinheit nach einem beliebigen von (1) bis (3), bei der ein Pupillenbereich des lichtempfangenden Abschnitts in den ersten Bereich und einen zweiten Bereich für Bildgebung geteilt ist.
(5) Projektionsanzeigeeinheit nach (4), bei der
- der erste Bereich einer Mittenregion mit einer optischen Achse zugeordnet ist, und
- der zweite Bereich einer Umfangsregion des ersten Bereichs zugeordnet ist.
(6) Projektionsanzeigeeinheit nach (4), bei der
- der zweite Bereich einer Mittenregion mit einer optischen Achse zugeordnet ist, und
- der erste Bereich einer Umfangsregion des zweiten Bereichs zugeordnet ist.
(7) Projektionsanzeigeeinheit nach (4), bei der der erste Bereich einer Region zugeordnet ist, die nach einer Seite des Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts versetzt ist.
(8) Projektionsanzeigeeinheit nach (5), bei der der Beleuchtungsabschnitt eine Brennweite von 2 oder mehr aufweist.
(9) Projektionsanzeigeeinheit nach einem beliebigen von (1) bis (8), bei der ein nachstehender Bedingungsausdruck (B) erfüllt ist: $F_{OBJ} \times 0,9 \leq F_{OPE}$
wobei F_OPE eine Brennweite einer Öffnung des lichtempfangenden Abschnitts bezeichnet und F_OBJ eine Brennweite eines durch den lichtabschirmenden Part vom Licht abgeschirmten Lichtabschirmungsbereichs bezeichnet.
(10) Projektionsanzeigeeinheit nach einem beliebigen von (1) bis (9), wobei der Beleuchtungsabschnitt einen Halbleiterlaser als Lichtquelle einschließt.
(11) Projektionsanzeigeeinheit nach einem beliebigen von (1) bis (10) einschließlich einer oder einer Mehrzahl an optischen Vorrichtungen, die jeweils dazu konfiguriert sind, ein Aufteilen in eine optische Weglänge, die den Beleuchtungsabschnitt durchläuft, und eine optische Weglänge, die den lichtempfangenden Abschnitt durchläuft, zu ermöglichen.
(12) Projektionsanzeigeeinheit nach (11), bei der die optische Vorrichtung ein Polarisierender Strahlteiler ist.
(13) Projektionsanzeigeeinheit nach einem beliebigen von (1) bis (12), bei dem das Lichtventil eine Reflexionsanzeigevorrichtung ist.
(14) Projektionsanzeigeeinheit nach einem beliebigen von (1) bis (13), bei dem ein Lichtabschirmungsbereich, der durch den lichtabschirmenden Part vom Licht abgeschirmt wird, und eine dem ersten Bereich entsprechende Region jeweils eine kreisförmige Form oder eine polygonale Form aufweisen.
(15) Projektionsanzeigeeinheit nach (14), bei der der durch den lichtabschirmenden Part vom Licht abgeschirmte Lichtabschirmungsbereich eine Form aufweist, die um eine Form des Parts, der dem ersten Bereich entspricht, an der Position im lichtempfangenden Abschnitt, die bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts optisch korrespondiert, umgrenzt ist.
(16) Projektionsanzeigeeinheit nach einem beliebigen von (1) bis (15), bei der
- der lichtempfangende Abschnitt eine Blendenöffnung an der Position, die bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts optisch korrespondiert, einschließt, und
- das lichtabschirmende Element angeordnet ist, um einen selektiven Part einer Öffnung der Blendenöffnung des lichtempfangenden Abschnitts abzudecken.
(17) Projektionsanzeigeeinheit nach einem beliebigen von (1) bis (15), bei der
- der lichtempfangende Abschnitt für jedes der Pixel der Bildgebungsvorrichtung auf der lichtempfangenden Seite der Bildgebungsvorrichtung eine Linse einschließt,
- die Bildgebungsvorrichtung an der Position angeordnet ist, die bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts im Wesentlichen optisch korrespondiert, und
- der lichtabschirmende Part für jedes der Pixel zwischen der Bildgebungsvorrichtung und der Linse angeordnet ist.
(18) Projektionsanzeigeeinheit nach (6), bei der der Beleuchtungsabschnitt eine Axiconlinse einschließt.
(19) Projektionsanzeigeeinheit nach (18), bei der der lichtabschirmende Part eine Blendenöffnung ist.
(20) Projektionsanzeigeeinheit nach (7), bei der der Beleuchtungsabschnitt eine Linsengruppierung einschließt, bei der jede einzelne Linse eine geebnete sechseckige Oberflächenform aufweist.

Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der japanischen Prioritätspatentanmeldung JP2016-82628 , die am 18. April 2016 beim Japanischen Patentbüro eingereicht wurde und deren vollständiger Inhalt hierin bezugnehmen enthalten ist.
Es versteht sich für Fachleute, dass verschiedene Abwandlungen, Kombinationen, Unterkombinationen und Veränderungen abhängig von Konstruktionserfordernissen und anderen Faktoren auftreten können, soweit sie im Umfang der angehängten Ansprüche oder der Äquivalente derselben enthalten sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003044839 [0002]
JP 2015064550 [0002]
JP 2007052218 [0002]
JP 2016082628 [0109]

Claims

Projektionsanzeigeeinheit, die Folgendes umfasst: einen Beleuchtungsabschnitt, der eine oder eine Mehrzahl an Lichtquellen einschließt; ein Lichtventil, das vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendetes Licht moduliert und das modulierte Licht ausgibt; einen Projektionslinsenabschnitt, der das vom Lichtventil ausgegebene Licht auf eine Projektionsoberfläche projiziert; und einen lichtempfangenden Abschnitt einschließlich einer Bildgebungsvorrichtung, der Lichteinfall über den Projektionslinsenabschnitt empfängt, einen ersten Bereich, der einem Teil eines Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts entspricht, der der Projektion zugeordnet ist, und der lichtempfangende Abschnitt schließt einen lichtabschirmenden Part ein, der eine Lichtabschirmung eines dem ersten Bereich entsprechenden selektiven Parts an einer Position, die bezogen auf eine Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts im Wesentlichen optisch korrespondiert, vornimmt.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, wobei ein Lichtabschirmungsbereich, der durch das lichtabschirmende Element vom Licht abgeschirmt ist, im Wesentlichen mit dem Part deckungsgleich ist, der dem ersten Bereich an einer Position im lichtempfangenden Abschnitt, die bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts optisch korrespondiert, entspricht.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, wobei ein nachstehender Bedingungsausdruck (1) erfüllt ist: $0,2 \leq S_{OBJ} / S_{ALL} \leq 0,8$
wobei S_ALL eine Gesamtfläche eines Pupillenbereichs des lichtempfangenden Abschnitts bezeichnet und S_OBJ eine Fläche eines Lichtabschirmungsbereichs, der durch das lichtabschirmende Element vom Licht abgeschirmt wird, bezeichnet.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, wobei ein Pupillenbereich des lichtempfangenden Abschnitts in den ersten Bereich und einen zweiten Bereich für Bildgebung geteilt ist.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 4, wobei der erste Bereich einer Mittenregion mit einer optischen Achse zugeordnet ist, und der zweite Bereich einer Umfangsregion des ersten Bereichs zugeordnet ist.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 4, wobei der zweite Bereich einer Mittenregion mit einer optischen Achse zugeordnet ist, und der erste Bereich einer Umfangsregion des zweiten Bereichs zugeordnet ist.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 4, wobei der erste Bereich einer Region zugeordnet ist, die nach einer Seite des Pupillenbereichs des Projektionslinsenabschnitts versetzt ist.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 5, wobei der Beleuchtungsabschnitt eine Brennweite von 2 oder mehr aufweist.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, wobei ein nachstehender Bedingungsausdruck (2) erfüllt ist: $F_{OBJ} \times 0,9 \leq F_{OPE}$
wobei F_OPE eine Brennweite einer Öffnung des lichtempfangenden Abschnitts bezeichnet und F_OBJ eine Brennweite eines durch den lichtabschirmenden Part vom Licht abgeschirmten Lichtabschirmungsbereichs bezeichnet.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, wobei der Beleuchtungsabschnitt einen Halbleiterlaser als Lichtquelle einschließt.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, die eine oder eine Mehrzahl an optischen Vorrichtungen umfasst, die jeweils dazu konfiguriert sind, ein Aufteilen in eine optische Weglänge, die den Beleuchtungsabschnitt durchläuft, und eine optische Weglänge, die den lichtempfangenden Abschnitt durchläuft, zu ermöglichen.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 11, wobei die optische Vorrichtung einen polarisierenden Strahlteiler umfasst.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, wobei das Lichtventil eine Reflexionsanzeigevorrichtung umfasst.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, wobei ein Lichtabschirmungsbereich, der durch den lichtabschirmenden Part vom Licht abgeschirmt wird, und eine dem ersten Bereich entsprechende Region jeweils eine kreisförmige Form oder eine polygonale Form aufweisen.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 14, wobei der durch den lichtabschirmenden Part vom Licht abgeschirmte Lichtabschirmungsbereich eine Form aufweist, die um eine Form des dem ersten Bereich entsprechenden Parts an einer Position im lichtempfangenden Abschnitt, die bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts optisch korrespondiert, umgrenzt ist.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, wobei der lichtempfangende Abschnitt eine Blendenöffnung an einer Position, die bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts optisch korrespondiert, einschließt, und das lichtabschirmende Element angeordnet ist, um einen selektiven Part einer Öffnung der Blendenöffnung des lichtempfangenden Abschnitts abzudecken.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 1, wobei der lichtempfangende Abschnitt für jedes der Pixel der Bildgebungsvorrichtung auf der lichtempfangenden Seite der Bildgebungsvorrichtung eine Linse einschließt, die Bildgebungsvorrichtung an der Position angeordnet ist, die bezogen auf die Blendenöffnung des Projektionslinsenabschnitts im Wesentlichen optisch korrespondiert, und der lichtabschirmende Part für jedes der Pixel zwischen der Bildgebungsvorrichtung und der Linse angeordnet ist.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 6, wobei der Beleuchtungsabschnitt eine Axiconlinse einschließt.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 18, wobei der lichtabschirmende Part eine Blendenöffnung umfasst.
Projektionsanzeigeeinheit nach Anspruch 7, wobei der Beleuchtungsabschnitt eine Linsengruppierung einschließt, bei der jede einzelne Linse eine geebnete sechseckige Oberflächenform aufweist.