JP2016006448A - Rear projection projector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、リアプロジェクション方式のプロジェクタに関し、特に、光検出部を備えるリアプロジェクション方式のプロジェクタに関する。 The present invention relates to a rear projection projector, and more particularly, to a rear projection projector including a light detection unit.
従来、光検出部を備えるリアプロジェクション表示装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a rear projection display device including a light detection unit is known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1には、入光面側から入射した光を出光面側に透過させる透過型スクリーンと、透過型スクリーンに赤外光を投射する赤外光源と、赤外光源から出射されて操作手段により出光面において反射された反射赤外光を検知する赤外光検出手段(光検出部)と、を備えるリアプロジェクション表示装置が開示されている。
In
しかしながら、上記特許文献1に記載のリアプロジェクション表示装置では、透過型スクリーンの出光面(表面)において操作手段により光(信号光)が反射されるだけでなく、透過型スクリーンの入光面(裏面)によっても光(ノイズ光)が反射されると考えられる。この場合、透過型スクリーンの入光面により反射される光(ノイズ光)がノイズとして検出されるため、透過型スクリーンの出光面において入力手段により反射された光(信号光)を安定的に検出することができない場合があるという問題点がある。
However, in the rear projection display device described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光を安定的に検出することが可能なリアプロジェクション方式のプロジェクタを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to stably detect light reflected by a detection object on the surface of the screen. It is to provide a rear projection type projector.
この発明の一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタは、投影光を投影するための投影部と、投影光を平行光にするための光学部材と、光学部材により平行光にされた投影光が裏面から入射され、裏面とは反対側の表面から出射されるスクリーンと、スクリーンの表面において、検出対象物により反射された光を検出するための光検出部と、を備え、スクリーンは、表面と裏面とが非平行で、かつ、表面と裏面とのなす角度が鋭角になるように形成されている。 A rear projection type projector according to one aspect of the present invention includes a projection unit for projecting projection light, an optical member for converting the projection light into parallel light, and the projection light converted into parallel light by the optical member on the back surface. And a light detection unit for detecting light reflected by the detection target on the surface of the screen, and the screen has a front surface and a back surface. Are non-parallel and the angle formed between the front surface and the back surface is an acute angle.
この発明の一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタでは、上記のように、表面と裏面とが非平行で、かつ、表面と裏面とのなす角度が鋭角になるようにスクリーンを形成する。これにより、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光(信号光)と、スクリーンの裏面において反射された光(ノイズ光)とを、スクリーンの裏面側において異なる方向に反射させることができる。そして、投影光を平行光にするための光学部材を設けることにより、平行光にするのとは反対に反射された光は集光されるので、スクリーンの裏面側において異なる方向に反射させた信号光とノイズ光とを、異なる位置に収束させることができる。その結果、信号光とノイズ光とを分離することができる。したがって、光検出部により安定的に信号光を検出することできる。また、投影光を平行光にするための光学部材を設けることにより、信号光を所定の位置に収束させることができるので、スクリーンの表面のいずれの位置において検出対象物により光(信号光)が反射されたとしても、確実に、信号光を所定の位置に収束させることができる。また、光学部材により投影光が平行光にされるので、スクリーン全体の明るさを略均一にすることができる。その結果、ユーザの視認性を向上させることもできる。 In the rear projection type projector according to one aspect of the present invention, as described above, the screen is formed such that the front surface and the back surface are non-parallel and the angle between the front surface and the back surface is an acute angle. Thereby, the light (signal light) reflected by the detection target on the surface of the screen and the light (noise light) reflected on the back surface of the screen can be reflected in different directions on the back surface side of the screen. And by providing an optical member to make the projection light parallel light, the reflected light is collected opposite to the parallel light, so the signal reflected in different directions on the back side of the screen Light and noise light can be converged at different positions. As a result, signal light and noise light can be separated. Therefore, the signal light can be stably detected by the light detection unit. In addition, by providing an optical member for making the projection light parallel light, the signal light can be converged to a predetermined position, so that light (signal light) is detected by the detection target at any position on the surface of the screen. Even if it is reflected, the signal light can be reliably converged to a predetermined position. Further, since the projection light is collimated by the optical member, the brightness of the entire screen can be made substantially uniform. As a result, the visibility of the user can be improved.
上記一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタにおいて、好ましくは、光学部材は、スクリーンの裏面近傍に設けられている。このように構成すれば、投影部から投影された投影光が十分に広がりを有した状態で、光学部材により投影光を平行光にすることができる。また、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光(信号光)と、スクリーンの裏面において反射された光(ノイズ光)とを、容易に、スクリーンの裏面近傍に設けられた光学部材に到達させることができる。その結果、光学部材により、容易に、反射された信号光とノイズ光とを異なる位置に収束させることができる。 In the rear projection type projector according to the above aspect, the optical member is preferably provided in the vicinity of the back surface of the screen. If comprised in this way, a projection light can be made into parallel light with an optical member in the state in which the projection light projected from the projection part had enough breadth. In addition, the light (signal light) reflected by the detection object on the surface of the screen and the light (noise light) reflected on the back surface of the screen easily reach the optical member provided near the back surface of the screen. Can be made. As a result, the reflected signal light and noise light can be easily converged to different positions by the optical member.
上記一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタにおいて、好ましくは、投影部は、光学部材により平行光にされた投影光が、表面における入射位置のスクリーンの表面の法線に対して、表面と裏面とが先細る方向側からスクリーンの表面に第1入射角で入射する位置に配置されている。このように構成すれば、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光(信号光)を、投影部の位置とは異なる位置に収束させることができる。その結果、投影部の位置に信号光が収束する場合と異なり、容易に、光検出部を信号光が収束する位置に配置することができる。 In the rear projection type projector according to the above aspect, the projection unit preferably includes a front surface and a back surface with respect to a normal line of the screen surface at the incident position on the front surface. Is disposed at a position where the first incident angle is incident on the surface of the screen from the tapering direction side. If comprised in this way, the light (signal light) reflected by the detection target object on the surface of a screen can be converged on the position different from the position of a projection part. As a result, unlike the case where the signal light converges at the position of the projection unit, the light detection unit can be easily arranged at a position where the signal light converges.
この場合、好ましくは、投影部は、光学部材により平行光にされた投影光が、表面における入射位置のスクリーンの表面の法線に対して、表面と裏面とが先細る方向側からスクリーンの表面に第1入射角で入射する位置で、かつ、裏面における入射位置のスクリーンの裏面の法線に対して、表面と裏面とが先細る方向とは反対側からスクリーンの裏面に第2入射角で入射する位置に配置されている。このように構成すれば、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光(信号光)を、投影部に対して一方側に収束させることができるとともに、スクリーンの裏面において反射された光(ノイズ光)を、投影部に対して他方側に収束させることができる。その結果、より確実に、信号光とノイズ光とを分離することができる。 In this case, it is preferable that the projection unit is configured so that the projection light collimated by the optical member has a front surface and a back surface that are tapered with respect to the normal line of the screen surface at the incident position on the front surface. At a first incident angle at a first incident angle and a second incident angle at the second incident angle from the opposite side to the direction in which the front surface and the back surface taper with respect to the normal of the back surface of the screen at the incident position on the back surface. It is arranged at the incident position. According to this configuration, the light (signal light) reflected by the detection target on the surface of the screen can be converged on one side with respect to the projection unit, and the light (noise) reflected on the back surface of the screen. Light) can be converged to the other side with respect to the projection unit. As a result, signal light and noise light can be more reliably separated.
上記一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタにおいて、好ましくは、投影部および光検出部は、スクリーンの表面の略中央を通る法線よりも、表面と裏面とが先細る方向とは反対側に配置されている。このように構成すれば、表面と裏面とが先細る方向とは反対側から投影部による投影光をスクリーンの裏面に入射させることができる。その結果、スクリーンの表面の略中央を通る法線よりも表面と裏面とが先細る方向側に、容易に、ノイズ光を収束させることができる。一方、光検出部がスクリーンの表面の略中央を通る法線よりも表面と裏面とが先細る方向とは反対側に配置されるので、容易に、光検出部とノイズ光の収束位置とを離間させることができる。したがって、光検出部によりノイズ光が検出されるのを抑制することができる。 In the rear projection type projector according to the above aspect, the projection unit and the light detection unit are preferably arranged on a side opposite to the direction in which the front surface and the back surface taper from the normal passing through the approximate center of the screen surface. Has been. If comprised in this way, the projection light by a projection part can be incident on the back surface of a screen from the opposite side to the direction where a front surface and a back surface taper. As a result, the noise light can be easily converged in the direction in which the front surface and the back surface taper from the normal line passing through the approximate center of the screen surface. On the other hand, since the light detection unit is arranged on the opposite side to the direction in which the front surface and the back surface taper from the normal passing through the approximate center of the surface of the screen, the light detection unit and the convergence position of the noise light can be easily set. Can be separated. Therefore, it is possible to suppress detection of noise light by the light detection unit.
この場合、好ましくは、光検出部は、投影部が配置される位置よりも、さらに表面と裏面とが先細る方向とは反対側に配置されている。このように構成すれば、ノイズ光が収束する位置と、光検出部との間に、ノイズ光を遮るように投影部を配置することができる。その結果、光検出部によりノイズ光が検出されるのをより抑制することができる。 In this case, preferably, the light detection unit is arranged on the opposite side to the direction in which the front surface and the back surface taper further than the position where the projection unit is arranged. If comprised in this way, a projection part can be arrange | positioned so that noise light may be interrupted | blocked between the position where noise light converges, and a light detection part. As a result, it is possible to further suppress the detection of noise light by the light detection unit.
上記一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタにおいて、好ましくは、光学部材は、投影光を平行光にするためのレンズ部材を含む。このように構成すれば、簡素な構成により、投影光を平行光にすることができるとともに、平行光にするのとは反対に、反射させた信号光とノイズ光とを、異なる位置に収束させることができる。 In the rear projection type projector according to the above aspect, the optical member preferably includes a lens member for making the projection light parallel light. With this configuration, the projection light can be converted into parallel light with a simple configuration, and the reflected signal light and noise light are converged at different positions, as opposed to parallel light. be able to.
この場合、好ましくは、レンズ部材は、フレネルレンズを含む。このように構成すれば、レンズ部材の厚みを小さくすることができる。その結果、レンズ部材を設けることに起因して、プロジェクタが大型化するのを抑制することができる。 In this case, the lens member preferably includes a Fresnel lens. If comprised in this way, the thickness of a lens member can be made small. As a result, an increase in the size of the projector due to the provision of the lens member can be suppressed.
本発明によれば、上記のように、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光を安定的に検出することが可能なリアプロジェクション方式のプロジェクタを提供することができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to provide a rear projection type projector that can stably detect the light reflected by the detection object on the surface of the screen.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1実施形態によるリアプロジェクション方式のプロジェクタ100(以下、プロジェクタ100と記載する)の構成について説明する。
(First embodiment)
First, the configuration of a rear projection type projector 100 (hereinafter referred to as the projector 100) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の第1実施形態によるプロジェクタ100は、図1に示すように、投影部10と、コリメートレンズ20と、スクリーン30と、光検出部40とを備えている。また、プロジェクタ100は、スクリーン30に表示された画像をユーザが検出対象物90(たとえば、図1に示すユーザの指)により操作することが可能な、タッチパネル式のプロジェクタである。なお、コリメートレンズ20は、本発明の「光学部材」および「レンズ部材」の一例である。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、投影部10は、スクリーン30の裏面31に対して所定の角度(後述するθ1)で投影光を入射させるように、スクリーン30に対して傾きを有する状態で配置されている。この投影部10の配置の詳細については、後述する。
As shown in FIG. 1, the
また、図2に示すように、投影部10は、3つ(青(B)、緑(G)、赤(R))のレーザ光源11(11a、11bおよび11c)と、2つのビームスプリッタ12(12aおよび12b)と、レンズ13と、レーザ光走査部14と、映像処理部15と、光源制御部16と、LD(レーザダイオード)ドライバ17と、ミラー制御部18と、ミラードライバ19とを含んでいる。
As shown in FIG. 2, the
レーザ光源11aは、青色のレーザ光をビームスプリッタ12aおよびレンズ13を通過させてレーザ光走査部14に照射するように構成されている。レーザ光源11bおよび11cは、それぞれ、緑色のレーザ光および赤色のレーザ光をビームスプリッタ12b、12aおよびレンズ13を通過させてレーザ光走査部14に照射するように構成されている。
The laser light source 11 a is configured to irradiate the laser
レーザ光走査部14は、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーにより構成されている。また、レーザ光走査部14は、レーザ光源11から照射されたレーザ光をMEMSミラーにより反射させて、レーザ光を走査するように構成されている。具体的には、レーザ光走査部14は、コリメートレンズ20を介して、スクリーン30にレーザ光を走査するように構成されている。
The laser
映像処理部15は、外部から入力される映像信号に基づいて、映像の投影を制御するように構成されている。具体的には、映像処理部15は、外部から入力される映像信号に基づいて、ミラー制御部18を介して、レーザ光走査部14の駆動を制御するとともに、光源制御部16を介して、レーザ光源11a〜11cによるレーザ光の照射を制御するように構成されている。
The
光源制御部16は、映像処理部15による制御に基づいて、LDドライバ17を制御して、レーザ光源11a〜11cによるレーザ光の照射を制御するように構成されている。具体的には、光源制御部16は、レーザ光走査部14が走査するタイミングに合せて投影画像の各画素に対応する色のレーザ光をレーザ光源11a〜11cから照射させる制御を行うように構成されている。
The light
ミラー制御部18は、映像処理部15による制御に基づいて、ミラードライバ19を制御して、レーザ光走査部14の駆動を制御するように構成されている。
The mirror control unit 18 is configured to control the
図1に示すように、コリメートレンズ20は、投影部10とスクリーン30との間において、スクリーン30の裏面31近傍に設けられている。また、コリメートレンズ20は、投影部10による投影光(実線により示す)を平行光にするように構成されている。具体的には、コリメートレンズ20は、広がりを有する投影光を、コリメートレンズ20内部で屈折させることにより、互いに平行な平行光にするように構成されている。また、コリメートレンズ20は、スクリーン30において反射された光(後述するノイズ光および信号光)を、投影光を平行光にするのとは反対に、収束させるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the collimating
スクリーン30は、透過型スクリーンからなり、コリメートレンズ20により平行光にされた投影光が裏面31から入射され、裏面31とは反対側の表面32から出射されるように構成されている。その結果、ユーザは、表面32に表示される投影光に対応する画像を視認することができる。ここで、表面32とは、ユーザ側に向けられた面であり、裏面31とは、投影部10が設けられる側に向けられた面である。
The
ここで、第1実施形態では、図3に示すように、スクリーン30は、表面32と裏面31とが非平行で、かつ、表面32と裏面31とのなす角度(図3のθ2)が鋭角になるように形成されている。具体的には、スクリーン30は、Y2方向に向かって徐々に先細るくさび形状を有することによって、表面32と裏面31とが非平行で、かつ、表面32と裏面31とのなす角度(図3のθ2)が鋭角になるように形成されている。
Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the
また、第1実施形態では、図1および図3に示すように、投影部10は、コリメートレンズ20により平行光にされた投影光が、表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側(Y1方向側)からスクリーン30の裏面31に入射角θ1で入射する位置で、かつ、表面32と裏面31とが先細る方向側(Y2方向側)からスクリーン30の表面32に入射角θ3で入射する位置に配置されている。
Further, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the
つまり、スクリーン30の裏面31に入射する投影光は、投影光の入射位置から延びる裏面31の法線よりもY1方向側から、この法線となす角度(入射角)がθ1となるように入射される。同様に、スクリーン30の表面32に入射する投影光は、投影光の入射位置から延びる表面32の法線よりもY2方向側から、この法線となす角度(入射角)がθ3となるように入射される。
That is, the projection light incident on the
また、第1実施形態では、投影部10は、スクリーン30に対して上記のように投影光を入射可能なように、スクリーン30の略中央を通る法線(中心線50)よりも、表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側(Y1方向側)に配置されている。なお、ここで、スクリーン30の略中央を通る法線(中心線50)よりも、表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側(Y1方向側)に配置とは、わずかに中心線50よりもずれて配置される場合も含む。また、入射角θ3は、本発明の「第1入射角」の一例である。また、入射角θ1は、本発明の「第2入射角」の一例である。
In the first embodiment, the
ここで、入射角θ1およびθ3は、約5度(たとえば、θ1=4度、θ3=1.3度)以下の値に設定されている。これにより、スクリーン30の表面32と裏面31とを鋭角に形成したとしても、スクリーン30の厚みが増加するのを抑制することができるので、プロジェクタ100が大型化するのを抑制することが可能である。また、θ3の値を小さく設定することにより、投影光をスクリーン30の表面32に垂直に近い角度で入射させることができるので、表面32から垂直に近い角度で投影光を出射することが可能である。その結果、スクリーン30の正面から画像を視認することが多いユーザのいる方向に向けて投影光を出射することができるので、ユーザの視認性を向上させることが可能である。
Here, the incident angles θ 1 and θ 3 are set to values of about 5 degrees or less (for example, θ 1 = 4 degrees, θ 3 = 1.3 degrees). Thereby, even if the
また、スクリーン30は、投影部10がスクリーン30に対して上記のように投影光を入射可能なように、表面32と裏面31とのなす角度θ2が形成されている。具体的には、表面32と裏面31とのなす角度θ2は、空気の屈折率を1、スクリーンの屈折率をnとした場合に、θ2>sin−1(sinθ1/n)を満たす鋭角となるように形成されている。なお、図3では、入射角θ1およびθ3を図示するため、コリメートレンズ20とスクリーン30との関係を誇張して示している。実際には、コリメートレンズ20とスクリーン30との関係は、図4および図5に示すような関係である。
Further, the
図1に示すように、光検出部40は、フォトダイオードを含み、検出対象物90により反射された光(信号光、破線により示す)を検出するために設けられている。すなわち、光検出部40は、ユーザによるタッチ操作を検出するために設けられている。そして、検出対象物90により反射された光(信号光)が光検出部40により検出された場合には、プロジェクタ100は、所定の動作を行うように構成されている。また、光検出部40は、投影部10が配置される位置よりも、さらに表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側(Y1方向側)に配置されている。
As shown in FIG. 1, the
次に、図4および図5を参照して、スクリーン30の表面32および裏面31において反射された投影光について説明する。具体的には、図4では、スクリーン30の裏面31において反射された光(ノイズ光)の収束位置について説明する。図5では、スクリーン30の表面32において反射された光(信号光)の収束位置について説明する。
Next, the projection light reflected on the
まず、図4に示すように、投影部10からスクリーン30に対して投影光が投影される。そして、投影部10により所定の広がり角を有しながら走査される投影光がコリメートレンズ20に入射され、平行光にされる。そして、コリメートレンズ20により平行光にされた投影光が、入射角θ1(図3参照)でスクリーン30の裏面31に入射される。そして、主な投影光は、裏面31で屈折された状態で、スクリーン30内部を通過して、表面32から出射される。
First, as shown in FIG. 4, projection light is projected from the
一方、一部の投影光は、スクリーン30の裏面31において反射される。図4では、スクリーン30の裏面31において反射された光(ノイズ光)を、一点鎖線により示している。ここで、裏面31の法線よりもY1方向側から入射角θ1で裏面31に入射された投影光は、裏面31において、反射角θ1で裏面31の法線よりもY2方向側に鏡面反射される。したがって、スクリーン30の裏面31において反射された光(ノイズ光)は、投影部10からの投影光に対して角度が2θ1(図3参照)だけずれた方向に反射される。そして、スクリーン30の裏面31において反射された光(ノイズ光)は、コリメートレンズ20により、投影部10よりもY2方向側のノイズ光収束位置61に収束される。
On the other hand, a part of the projection light is reflected on the
この際、投影部10からコリメートレンズ20に略垂直に入射する投影光(図4の真ん中の実線で示す投影光)と、この投影光のうち裏面31において反射された光(図4の真ん中の一点鎖線で示すノイズ光)とのなす角度θ4は、コリメートレンズ20による屈折を無視すると、2θ1で表すことができる。そして、投影部10からスクリーン30の対応する位置(実線で示す投影光と一点鎖線で示すノイズ光との交点)までの距離をd1とすると、ノイズ光収束位置61は、投影部10よりもd1×tan(2θ1)だけY2方向側に離れた位置になる。このノイズ光収束位置61は、θ1の値を調整することにより調整することができるので、適宜実験などにより決定されるのが好ましい。なお、ここでは、投影部10からスクリーン30の裏面31における対応する位置までの距離をd1としたが、コリメートレンズ20からスクリーン30までの距離が十分に短い場合には、距離d1を、投影部10からコリメートレンズ20の裏面(投影部10側の面)までの距離に近似してもよい。このように近似すれば、より容易に、ノイズ収束位置を求めることが可能である。
At this time, the projection light (projection light indicated by the solid line in the middle of FIG. 4) incident on the
次に、図5を参照して、スクリーン30の表面32において反射された光(信号光)の収束位置について説明する。
Next, the convergence position of light (signal light) reflected on the
まず、図5に示すように、投影部10からスクリーン30に対して投影光が投影される。そして、コリメートレンズ20により平行光にされた投影光が、入射角θ1でスクリーン30の裏面31に入射される。そして、主な投影光は、裏面31から屈折しながらスクリーン30内部を通過して、表面32の法線よりもY2方向側から入射角θ3でスクリーン30の表面32に入射される。
First, as shown in FIG. 5, projection light is projected from the
そして、Y2方向側から入射角θ3でスクリーン30の表面32に入射された投影光は、検出対象物90により表面32において反射される。図5では、3つの検出対象物90を示すとともに、スクリーン30の表面32において3つの検出対象物90により反射された光(信号光)を、破線により示している。ここで、入射角θ3で表面32に入射された投影光は、表面32において、反射角θ3で表面32の法線よりもY1方向側に鏡面反射される。したがって、スクリーン30の表面32において検出対象物90により反射された光(信号光)は、投影部10からの投影光に対して角度が2θ3だけずれた方向に反射される。そして、図3に示すように、信号光は、スクリーン30の裏面において、スクリーン30に入射される投影光と信号光とのなす角度がsin―1(n×sin2θ3)になるように、さらに屈折される。そして、スクリーン30から出射された信号光は、コリメートレンズ20により、投影部10よりもY1方向側の信号光収束位置62に収束される。
Then, the projection light incident on the
この際、投影部10からコリメートレンズ20に略垂直に入射する投影光(図5の真ん中の実線で示す投影光)と、この投影光のうち表面32において検出対象物90により反射された光(図5の真ん中の破線で示す信号光)とのなす角度θ5は、コリメートレンズ20による屈折を無視すると、sin−1(n×sin2θ3)で表すことができる。したがって、投影部10からスクリーン30の表面32における対応する位置(実線で示す投影光と破線で示す信号光との交点)までの距離をd2とすると、信号光収束位置62は、投影部10よりもd2×tan(sin−1(n×sin2θ3))だけY1方向側に離れた位置になる。そして、この信号光収束位置62に、光検出部40が配置されている。この信号光収束位置62は、θ3の値を調整することにより調整することができるので、適宜実験などにより決定されるのが好ましい。また、ここでは、投影部10からスクリーン30の表面32における対応する反射位置までの距離をd2としたが、コリメートレンズ20からスクリーン30までの距離が十分に短い場合には、距離d2を距離d1と同様に、投影部10からコリメートレンズ20の裏面(投影部10側の面)までの距離に近似してもよい。このように近似すれば、より容易に、信号収束位置を求めて、信号収束位置に光検出部40を配置することが可能である。
At this time, the projection light (projection light indicated by the solid line in the middle of FIG. 5) incident on the
このようにして、このプロジェクタ100では、スクリーン30の裏面31において反射された光(ノイズ光)と、スクリーン30の表面32において検出対象物90により反射された光(信号光)とを分離することができる。
In this way, the
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1実施形態では、上記のように、表面32と裏面31とが非平行で、かつ、表面32と裏面31とのなす角度が鋭角になるようにスクリーン30を形成する。これにより、スクリーン30の表面32において検出対象物90により反射された光(信号光)と、スクリーン30の裏面31において反射された光(ノイズ光)とを、スクリーン30の裏面31側において異なる方向に反射させることができる。そして、投影光を平行光にするためのコリメートレンズ20を設けることにより、平行光にするのとは反対に反射された光は集光されるので、スクリーン30の裏面31側において異なる方向に反射させた信号光とノイズ光とを、異なる位置に収束(ノイズ光収束位置61、信号光収束位置62)させることができる。その結果、信号光とノイズ光とを分離することができる。したがって、光検出部40により安定的に信号光を検出することできる。また、投影光を平行光にするためのコリメートレンズ20を設けることにより、信号光を所定の位置(信号光収束位置62)に収束させることができるので、スクリーン30の表面32のいずれの位置において検出対象物90により光(信号光)が反射されたとしても、確実に、信号光を所定の位置に収束させることができる。また、コリメートレンズ20により投影光が平行光にされるので、スクリーン30全体の明るさを略均一にすることができる。その結果、ユーザの視認性を向上させることもできる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、スクリーン30の裏面31近傍にコリメートレンズ20を設ける。これにより、投影部10から投影された投影光が十分に広がりを有した状態で、コリメートレンズ20により投影光を平行光にすることができる。また、スクリーン30の表面32において検出対象物90により反射された光(信号光)と、スクリーン30の裏面31において反射された光(ノイズ光)とを、容易に、スクリーン30の裏面31近傍に設けられたコリメートレンズ20に到達させることができる。その結果、コリメートレンズ20により、容易に、反射された信号光とノイズ光とを異なる位置に収束させることができる。
In the first embodiment, the collimating
また、第1実施形態では、上記のように、コリメートレンズ20により平行光にされた投影光が、表面32における入射位置のスクリーン30の表面32の法線に対して、表面32と裏面31とが先細る方向側(Y2方向側)からスクリーン30の表面32に入射角θ3で入射する位置に投影部10を配置する。これにより、スクリーン30の表面32において検出対象物90により反射された光(信号光)を、投影部10の位置とは異なる位置に収束させることができる。その結果、投影部10の位置に信号光が収束する場合と異なり、容易に、光検出部40を信号光が収束する位置に配置することができる。
Moreover, in 1st Embodiment, as mentioned above, the projection light made into the parallel light by the collimating
また、第1実施形態では、上記のように、コリメートレンズ20により平行光にされた投影光が、表面32における入射位置のスクリーン30の表面32の法線に対して、表面32と裏面31とが先細る方向側(Y2方向側)からスクリーン30の表面32に入射角θ3で入射する位置で、かつ、裏面31における入射位置のスクリーン30の裏面31の法線に対して、表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側(Y1方向側)からスクリーン30の裏面31に入射角θ1で入射する位置に投影部10を配置する。これにより、スクリーン30の表面32において検出対象物90により反射された光(信号光)を、投影部10に対して一方側に収束させることができるとともに、スクリーン30の裏面31において反射された光(ノイズ光)を、投影部10に対して他方側に収束させることができる。その結果、より確実に、信号光とノイズ光とを分離することができる。
Moreover, in 1st Embodiment, as mentioned above, the projection light made into the parallel light by the collimating
また、第1実施形態では、上記のように、スクリーン30の表面32の略中央を通る法線(中心線50)よりも、表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側(Y1方向側)に投影部10および光検出部40を配置する。これにより、表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側から投影部10による投影光をスクリーン30の裏面31に入射させることができるので、スクリーン30の表面32の略中央を通る法線(中心線50)よりも表面32と裏面31とが先細る方向側(Y2方向側)に、容易に、ノイズ光を収束させることができる。一方、光検出部40がスクリーン30の表面32の略中央を通る法線(中心線50)よりも表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側に配置されるので、容易に、光検出部40とノイズ光の収束位置(ノイズ光収束位置61)とを離間させることができる。したがって、光検出部40によりノイズ光が検出されるのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the direction (Y1 direction) is opposite to the direction in which the
また、第1実施形態では、上記のように、投影部10が配置される位置よりも、さらに表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側に光検出部40を配置する。これにより、ノイズ光が収束する位置と、光検出部40との間に、ノイズ光を遮るように投影部10を配置することができる。その結果、光検出部40によりノイズ光が検出されるのをより抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、プロジェクタ100に、投影光を平行光にするためのコリメートレンズ20を設ける。これにより、簡素な構成により、投影光を平行光にすることができるとともに、平行光にするのとは反対に、反射させた信号光とノイズ光とを、異なる位置(ノイズ光収束位置61および信号光収束位置62)に収束させることができる。
In the first embodiment, as described above, the
(第2実施形態)
次に、図1、図6および図7を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、投影光がスクリーン30の表面32に入射角θ3で入射された上記第1実施形態とは異なり、投影光がスクリーン130の表面132に略垂直(すなわち、θ3が略ゼロ)に入射される例について説明する。なお、上記第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIG. 6, and FIG. In the second embodiment, unlike the first embodiment in which the projection light is incident on the
本発明の第2実施形態によるリアプロジェクション方式のプロジェクタ200(以下、プロジェクタ200と記載する)は、図1および図6に示すように、スクリーン130を備えている。そして、投影部10は、角度θ22に形成されたスクリーン130に対して、コリメートレンズ20により平行光にされた投影光が、表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側(Y1方向側)からスクリーン130の裏面31に対して入射角θ1で入射する位置に配置されている。なお、図6では、入射角θ1を図示するため、コリメートレンズ20とスクリーン130との関係を誇張して示している。実際には、コリメートレンズ20とスクリーン130との関係は、図7に示すような関係である。
A rear projection projector 200 (hereinafter referred to as projector 200) according to the second embodiment of the present invention includes a
また、第2実施形態では、スクリーン130は、表面132と裏面31とが非平行で、かつ、表面132と裏面31とのなす角度が、θ22=sin−1(sinθ1/n)を満たす鋭角となるように形成されている。なお、上記第1実施形態と同様に、θ1は、スクリーン130の裏面31に対する投影光の入射角であり、nは、スクリーンの屈折率である。この場合、図6に示すように、投影光がスクリーン130の表面132に対して略垂直に入射される。
In the second embodiment, the
また、第2実施形態では、光検出部40は、投影部10と重なる位置に配置されている。
In the second embodiment, the
次に、図7を参照して、第2実施形態のスクリーン130の表面132において反射された光(信号光)の収束位置について説明する。
Next, with reference to FIG. 7, the convergence position of the light (signal light) reflected by the
まず、図7に示すように、投影部10からスクリーン130に対して投影される投影光のうち主な成分は、裏面31で屈折した状態で、スクリーン130内部を通過して、スクリーン130の表面132に略垂直に入射される。
First, as shown in FIG. 7, the main component of the projection light projected from the
そして、スクリーン130の表面132に略垂直に入射された投影光は、検出対象物90により表面132において反射される。図7では、反射された光(信号光)を、破線により示している。ここで、表面132に略垂直に入射された投影光は、表面132において、表面132に入射された投影光の光路を逆向きにたどるように反射される。したがって、スクリーン130の表面132において検出対象物90により反射された光(信号光)は、コリメートレンズ20により、投影部10の位置に収束される。そして、この信号光の収束する位置(投影部10の位置)に重なる位置に光検出部40が配置されている。なお、図7では、理解の容易のため、表面132において反射された光(信号光)を、表面132において入射された投影光の光路よりもY2方向側に若干ずらして示している。
Then, the projection light incident substantially perpendicularly on the
なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 In addition, the other structure of 2nd Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the second embodiment, the following effects can be obtained.
第2実施形態では、上記のように、表面132と裏面31とが非平行で、かつ、表面132と裏面31とのなす角度が鋭角になるようにスクリーン130を形成する。その結果、上記第1実施形態と同様に、光検出部40により安定的に信号光を検出することできる。
In the second embodiment, as described above, the
また、第2実施形態では、上記のように、投影光がスクリーン130の表面132に対して略垂直に入射されるように、プロジェクタ200を構成する。これにより、スクリーン130の正面から画像を視認することが多いユーザのいる方向に向けて投影光を出射することができるので、ユーザの視認性をより向上させることができる。
In the second embodiment, as described above, the
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
(第3実施形態)
次に、図8を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、投影光を平行光にするためにコリメートレンズ20を用いた上記第1および第2実施形態とは異なり、投影光を平行光にするためにフレネルレンズ220を用いる例について説明する。なお、上記第1および第2実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, unlike the first and second embodiments in which the
本発明の第3実施形態によるリアプロジェクション方式のプロジェクタ300は、図8に示すように、投影部10による投影光を平行光にするためのフレネルレンズ220を備えている。このフレネルレンズ220は、コリメートレンズ20の円弧状の表面を分割して平面上に配置したような形状を有しており、コリメートレンズ20よりも厚みが小さくなるように形成されている。なお、フレネルレンズ220は、本発明の「光学部材」および「レンズ部材」の一例である。
A rear
そして、この第3実施形態のフレネルレンズ220も、スクリーン30の裏面31および表面32において反射された光(信号光およびノイズ光)を、投影光を平行光にするのとは反対に、収束させるように構成されている。
The
なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining configuration of the third embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the third embodiment, the following effects can be obtained.
第3実施形態では、上記のように、プロジェクタ300に、フレネルレンズ220を設ける。これにより、上記第1および第2実施形態のようにコリメートレンズを設ける場合に比べて、レンズ部材の厚みを小さくすることができる。その結果、レンズ部材を設けることに起因して、プロジェクタ300が大型化するのを抑制することができる。
In the third embodiment, as described above, the
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1実施形態では、スクリーン30の表面32と裏面31とのなす角度θ2がθ2>sin−1(sinθ1/n)を満たす鋭角となるように形成し、上記第2実施形態では、スクリーン130の表面132と裏面31とのなす角度θ22がθ22=sin−1(sinθ1/n)を満たす鋭角となるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、スクリーンの表面と裏面とのなす角度θが、上記の角度以外に形成されていてもよい。たとえば、θ<sin−1(sinθ1/n)を満たす鋭角となるように形成してもよい。この場合、ノイズ光収束位置と信号光収束位置とが投影部10に対して同じ側になるものの、ノイズ光収束位置と信号光収束位置とを分離することは可能である。
For example, in the first embodiment, the angle θ 2 formed between the
また、上記第1〜第3実施形態では、本発明の光学部材としてコリメートレンズ20およびフレネルレンズ220を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光学部材としてコリメートレンズやフレネルレンズ以外の光学部材を用いてもよい。たとえば、ミラー部材を光学部材として用いてもよい。
Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example using the
また、上記第1〜第3実施形態では、コリメートレンズ20(フレネルレンズ220)をスクリーン30(130)の裏面31近傍に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、コリメートレンズやフレネルレンズなどの光学部材をスクリーンの裏面近傍以外の位置に設けてもよい。
Moreover, although the collimating lens 20 (Fresnel lens 220) was provided in the
また、上記第1および第2実施形態では、表面32(132)と裏面31とが先細る方向とは反対側(Y1方向側)からスクリーン30の裏面31に対して入射角θ1で投影光が入射する位置に、投影部10を配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、投影部を、表面と裏面とが先細る方向とは反対側からスクリーンの裏面に対して入射角θ1で投影光が入射する位置以外の位置に配置してもよい。たとえば、投影部を、スクリーンの裏面に対して略垂直に投影光が入射する位置に配置してもよい。
In the first and second embodiments, the projection light is incident on the
また、上記第1実施形態では、光検出部40を、投影部10が配置される位置よりも、さらに表面32と裏面31とが先細る方向とは反対側(Y1方向側)に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光検出部を、投影部が配置される位置よりも表面と裏面とが先細る方向側に配置してもよい。
Moreover, in the said 1st Embodiment, the example which has arrange | positioned the
また、上記第2実施形態では、光検出部40を、投影部10と重なる位置に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光検出部40を投影部10と重なる位置以外の位置に配置してもよい。たとえば、光検出部40を投影部10の近傍に配置してもよい。図7では、スクリーン130の表面132において検出対象物90により反射された光(信号光)のうち鏡面反射による成分のみを示しているが、実際には、鏡面反射の他に拡散反射により反射される光も存在する。したがって、光検出部40を図7に示す投影部10の近傍に配置していれば、スクリーン130の表面132において検出対象物90により反射された光(信号光)のうち拡散反射による成分に対応する信号光を検出することが可能である。この場合にも、ノイズ光は分離されているので、光検出部40により安定的に信号光を検出することは可能である。
Moreover, although the example which has arrange | positioned the
10 投影部
20 コリメートレンズ(光学部材、レンズ部材)
30、130 スクリーン
31 裏面
32、132 表面
40 光検出部
100、200、300 リアプロジェクション方式のプロジェクタ
220 フレネルレンズ(光学部材、レンズ部材)
10
30, 130
Claims (8)
前記投影光を平行光にするための光学部材と、
前記光学部材により平行光にされた前記投影光が裏面から入射され、前記裏面とは反対側の表面から出射されるスクリーンと、
前記スクリーンの前記表面において、検出対象物により反射された光を検出するための光検出部と、を備え、
前記スクリーンは、前記表面と前記裏面とが非平行で、かつ、前記表面と前記裏面とのなす角度が鋭角になるように形成されている、リアプロジェクション方式のプロジェクタ。 A projection unit for projecting projection light;
An optical member for making the projection light parallel light;
The projection light converted into parallel light by the optical member is incident from the back surface, and is emitted from the surface opposite to the back surface;
A light detection unit for detecting light reflected by the detection object on the surface of the screen,
The rear projection type projector, wherein the screen is formed such that the front surface and the back surface are non-parallel, and an angle formed between the front surface and the back surface is an acute angle.
Priority Applications (1)
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