JP2015064550A5 - - Google Patents

Description

投射レンズ２４は、ワイヤグリッド２７を介して第４の方向Ｚ４から入射されたライトバルブ２１からの変調光を、スクリーン３０の投影面３０Ａ上に投影するものである。また、投射レンズ２４には、図２に示したように、変調光の進行方向とは逆方向から検出光Ｌ２が入射されるようになっている。投射レンズ２４は、映像を投影するための投影光学系であると共に、物体検出のための結像光学系として機能する。

［３．３ 第３の構成例］
図１９は、本実施の形態に係る投射型表示装置の要部構成の第３の例を、ライトバルブ２１および撮像素子２２に入射される光の状態と共に示している。撮像素子２２と偏光ビームスプリッタ２３との間に、偏光部材として、偏光選択性および波長選択性を有する１以上の反射ミラーが配置されていてもよい。反射ミラーは、投射レンズ２４および偏光ビームスプリッタ２３を介して入射された検出光を撮像素子２２に向けて反射する。図１９の構成例では、第１のリレーレンズ群５１Ａと第２のリレーレンズ群５１Ｂとの間に、偏光選択性および波長選択性を有するホットミラー５２が配置されている。

リレー光学系で共役点を延長することで配置の自由度が増す。部品間距離が生まれることで、間に反射ミラー等で折り曲げ光学系を実現することが可能となる。この反射ミラーについては配置の自由度が増すだけでなく、上記した可視カットフィルタ２８と偏光子２５の部品削減につながる。反射ミラーの特性をＳ偏光反射、Ｐ偏光透過にすることで、撮像素子２２に到達する光の不要光成分である照明部１からのＰ偏光成分をカットすることが可能になる。別体としての偏光子２５は不要となる。さらに反射ミラーの分光特性をホットミラーと呼ばれる、可視波長域反射率を落とし、近赤外波長域のみを反射する特性にすることで、可視光カットフィルタ２８の役目を兼用することが可能となる。

そこで、偏光ビームスプリッタ２３の膜特性が、可視光に対してはＳ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過する特性を有し、赤外光に対してはＳ偏光成分とＰ偏光成分とを共に反射する特性を有するようにすることが好ましい。これにより、図３０に示したように、検出光に対してはＳ偏光成分Ｌｓ３とＰ偏光成分Ｌｐ３とが検出光学系８０に向けて偏光ビームスプリッタ２３で反射される。これにより、検出光学系８０に入射する検出光の割合を倍増させることができる。また、照明光Ｌ１に含まれる赤外域のＰ偏光成分Ｌｐ１ａは検出光学系８０に進行することなく反射される。これにより、ノイズ成分を低減することにつながりＳ／Ｎ比の改善対策となる。

Claims (23)

1. 入射した光を第１の偏光成分と第２の偏光成分とに分離し、それぞれを互いに異なる方向に出射する偏光分離素子と、
   前記第１および第２の偏光成分を含み、前記第１の偏光成分が支配的な照明光を前記偏光分離素子に向けて出射する照明部と、
   前記偏光分離素子を介して入射された前記照明光に含まれる前記第１の偏光成分を映像データに基づいて変調し、その変調光を前記偏光分離素子を介して出射するライトバルブと、
   前記偏光分離素子を介して入射された前記ライトバルブからの前記変調光を投影面上に投影すると共に、前記変調光の進行方向とは逆方向から検出光が入射される投射レンズと、
   前記ライトバルブと光学的に共役な位置に配置され、前記投射レンズおよび前記偏光分離素子を介して前記検出光が入射される撮像素子と、
   前記照明部と前記撮像素子との間に配置され、前記撮像素子に入射する前記照明光に含まれる少なくとも前記第２の偏光成分を低減させる１以上の光学部材と
   を備える投射型表示装置。
2. 前記撮像素子による撮影結果に基づいて、前記投影面上もしくは前記投影面近傍における物体の特徴点の位置を、前記投影面上に投影された投影画像の座標に対応付けて検出する画像処理部をさらに備えた
   請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記撮像素子は、前記投射レンズによる前記投影面上の投影エリアを撮影エリアとした撮影を行う
   請求項１または２に記載の投射型表示装置。
4. 前記光学部材として、前記照明部と前記偏光分離素子との間、または前記撮像素子と前記偏光分離素子との間に配置され、前記第２の偏光成分を除去する偏光部材を含む
   請求項１ないし３のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
5. 前記光学部材として、前記偏光分離素子と前記撮像素子との間に配置され、可視光成分を低減させる可視光カットフィルタを含む
   請求項１ないし３のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
6. 前記照明部は、第１の波長の光を発する第１の光源と、第２の波長の光を発する第２の光源と、第３の波長の光を発する第３の光源とを有し、
   前記第１乃至第３の光源をそれぞれフィールドシーケンシャル方式で発光制御する照明制御部をさらに備え、
   前記照明制御部は、前記第１乃至第３の光源を映像投影に必要な照度で発光させる第１の発光期間と、照度がゼロにならない範囲で前記第１の発光期間に比べて照度を減少させて前記第１乃至第３の光源を発光させる第２の発光期間とを含むように発光制御を行い、
   前記撮像素子は、前記第２の発光期間において撮影を行う
   請求項１ないし５のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
7. 少なくとも前記投射レンズによる前記投影面上の投影エリアが検出用の非可視光によって所定の高さから覆われるように、前記検出用の非可視光を出射する検出用光源部をさらに備え、
   前記撮像素子には、前記投影エリア近傍の物体に当たって拡散された前記非可視光が前記検出光として前記投射レンズおよび前記偏光分離素子を介して入射される
   請求項１ないし３のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
8. 前記光学部材として、前記偏光分離素子と前記撮像素子との間に配置され、可視光成分を低減させる可視光カットフィルタを含む
   請求項７に記載の投射型表示装置。
9. 前記光学部材として、前記照明部と前記偏光分離素子との間、または前記撮像素子と前記偏光分離素子との間に配置され、前記第２の偏光成分を除去する偏光部材をさらに含む
   請求項８に記載の投射型表示装置。
10. 所定の面を有し、内部に前記検出用光源部が組み込まれた外筐をさらに備え、
    前記投射レンズはスローレシオが０．３８以下の超短焦点レンズであり、
    前記外筐は、前記所定の面が前記投影面と同一面となるように設置される
    請求項７ないし９のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
11. 前記光学部材として、前記撮像素子と前記偏光分離素子との間に配置された、偏光選択性および波長選択性を有する１以上の反射ミラーを含み、
    前記反射ミラーは、前記投射レンズおよび前記偏光分離素子を介して入射された前記検出光を前記撮像素子に向けて反射する
    請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
12. 前記撮像素子と前記偏光分離素子との間に、正のパワーを持つ１以上のリレーレンズ群をさらに備えた
    請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
13. 前記リレーレンズ群として、前記偏光分離素子に近い側から順に、第１のリレーレンズ群と第２のリレーレンズ群とを有し、
    前記第２のリレーレンズ群の焦点距離ｆｉが、前記第１のリレーレンズ群の焦点距離ｆｂより小さい
    請求項１２に記載の投射型表示装置。
14. 前記第１のリレーレンズ群と前記第２のリレーレンズ群とによって、
    β＝ｆｉ／ｆｂ
    となる縮小倍率βの縮小光学系が構成され、
    前記撮像素子の撮像面の有効エリアＬｉと前記ライトバルブの表示面の有効エリアＬｂとが、
    Ｌｉ＞β×Ｌｂ
    の関係を満足する
    請求項１３に記載の投射型表示装置。
15. 前記光学部材として、前記偏光分離素子と前記撮像素子との間に配置され、特定の波長域の光のみを通過させるバンドパスフィルタを含む
    請求項７に記載の投射型表示装置。
16. 前記バンドパスフィルタは、前記検出用光源部の規定の出射波長を中心に１０ｎｍ以上の通過帯域幅を有する
    請求項１５に記載の投射型表示装置。
17. 前記バンドパスフィルタの通過帯域幅を超えないように、前記検出用光源部の出射波長の変動を抑制する抑制部をさらに備えた
    請求項１５または１６に記載の投射型表示装置。
18. 前記撮像素子と前記偏光分離素子との間に配置されたテレセントリック光学系をさらに備え、
    前記バンドパスフィルタは、前記テレセントリック光学系と前記偏光分離素子との間における略テレセントリック性のある光路中に配置されている
    請求項１５ないし１７のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
19. 前記光学部材として、前記バンドパスフィルタと前記偏光分離素子との間に配置された吸収タイプの可視光カットフィルタを含む
    請求項１５ないし１８のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
20. 前記検出用光源部は前記検出用の非可視光として赤外光を出射し、
    前記照明部と前記偏光分離素子との間に配置され、可視光を透過し赤外光を低減させる赤外カットフィルタをさらに備えた
    請求項１５ないし１９のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
21. 前記検出用光源部は前記検出用の非可視光として赤外光を出射し、
    前記投射レンズがＮ枚のレンズを含み、
    前記検出用光源部から出射された前記赤外光に対する前記投射レンズの透過率が、（０．９５）^N以上である
    請求項１５ないし２０のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
22. 前記検出用光源部は前記検出用の非可視光として赤外光を出射し、
    前記偏光分離素子は、可視光に対しては前記第１の偏光成分を反射し、前記第２の偏光成分を透過する特性を有し、赤外光に対しては前記第１の偏光成分と前記第２の偏光成分とを共に反射する特性を有する
    請求項１５ないし２１のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
23. 前記偏光分離素子は、第１の方向から入射した光に含まれる前記第１の偏光成分を第２の方向に出射すると共に、前記第１の方向から入射した光に含まれる前記第２の偏光成分を第３の方向に出射し、
    前記照明部は、前記照明光を前記第１の方向から前記偏光分離素子に向けて出射し、
    前記ライトバルブは、前記偏光分離素子を介して前記第２の方向から入射された、前記照明光に含まれる前記第１の偏光成分を映像データに基づいて変調し、その変調光を前記偏光分離素子を介して第４の方向に向けて出射し、
    前記投射レンズは、前記第４の方向から入射された前記ライトバルブからの前記変調光を前記投影面上に投影し、
    前記撮像素子には、前記投射レンズおよび前記偏光分離素子を介して前記第３の方向から前記検出光が入射され、
    前記光学部材は、少なくとも前記照明光に含まれる前記第２の偏光成分を低減する
    請求項１ないし２２のいずれか１つに記載の投射型表示装置。