JPWO2016031447A1 - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

投射型表示装置（１）は、照明部（１１）と、投射レンズ（１６）と、照明部から供給された照明光を映像信号に基づいて変調して投射レンズへ向けて出射するライトバルブ（１２）とを有する投影光学系（１０Ａ）と、ライトバルブと投射レンズとの間に配置され、入射光を第１および第２の偏光成分に分離すると共に、それぞれを互いに異なる方向に出射する偏光分離素子（１５）と、ライトバルブと光学的に共役な位置に配置された撮像素子（１３）と、撮像素子と偏光分離素子との間に配置された縮小光学系（１４）とを有する検出光学系（１０Ｂ）とを備える。撮像素子には、検出用の非可視光に基づく光が、投射レンズと偏光分離素子とを介して入射され、かつ偏光分離素子と撮像素子との間に、非可視光の通過光束の少なくとも一部の透過率を調整する透過率調整部材を有する。

Description

本開示は、検出機能を有する投射型表示装置に関する。

近年、スマートフォンやタブレット端末等では、タッチパネルを用いることにより、画面に表示される映像のページ送りや拡大縮小を、人の直感に応じたポインティング操作で可能にしている。一方で、映像をスクリーン上に投影することにより表示を行う表示装置として、プロジェクタ（投射型表示装置）が知られている。このプロジェクタに、タッチパネルのような検出機能を付加する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２）。

特開２００７−５２２１８号公報 特開２００３−４４８３９号公報

特許文献１に記載のプロジェクタでは、投影光学系による映像投射と検出光学系による検出用の非可視光の取り込みとが、１つの投射レンズを用いてなされ、映像を作り出すライトバルブと非可視光を受光する撮像素子とが光学的に共役な位置に配置される。このような装置構成により、キャリブレーション等の煩雑な処理を行うことなく、物体の検出を精度良く行うことができる。シンプルな構成で、インタラクティブなデバイスを実現可能となる。

しかしながら、そのような装置構成において、例えば投影面に向けて光源から非可視光が照射されるが、この非可視光に基づく信号強度が受光面内において不均一となり、検出精度が低下するという問題がある。

したがって、検出精度を向上させることが可能な投射型表示装置を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態の投射型表示装置は、照明部と、投射レンズと、照明部から供給された照明光を映像信号に基づいて変調して投射レンズへ向けて出射するライトバルブとを有する投影光学系と、ライトバルブと投射レンズとの間に配置され、入射光を第１および第２の偏光成分に分離すると共に、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、ライトバルブと光学的に共役な位置に配置された撮像素子と、撮像素子と偏光分離素子との間に配置された縮小光学系とを有する検出光学系とを備えたものである。撮像素子には、検出用の非可視光に基づく光が、投射レンズと偏光分離素子とを介して入射され、かつ偏光分離素子と撮像素子との間に、非可視光の通過光束の少なくとも一部の透過率を調整する透過率調整部材を有している。

本開示の一実施の形態の投射型表示装置では、撮像素子がライトバルブと光学的に共役な位置に配置され、この撮像素子に、非可視光に基づく光（物体によって反射された非可視光の一部）が、投射レンズと偏光分離素子とを介して入射される。偏光分離素子と撮像素子との間に、非可視光の通過光束の少なくとも一部の透過率を調整する透過率調整部材を有することにより、非可視光の照射強度分布等に起因する、撮像素子の受光面内における信号強度のむらが低減される。

本開示の一実施の形態の投射型表示装置によれば、ライトバルブと光学的に共役な位置に配置された撮像素子に、非可視光に基づく光が、投射レンズと偏光分離素子とを介して入射され、偏光分離素子と撮像素子との間に、非可視光の通過光束の少なくとも一部の透過率を調整する透過率調整部材を有する。これにより、撮像素子の受光面内における信号強度のむらを低減することができる。よって、検出精度を向上させることが可能となる。

尚、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。

本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置の外観とその使用状態とを示す模式図である。 図１に示した投射型表示装置の機能構成を示すブロック図である。 図１の状態を側面からみた模式図である。 図１に示した近赤外光源部の構成例を示す図である。 シリンダアレイレンズの第１の構成例を示す斜視図である。である。 シリンダアレイレンズの第２の構成例を示す斜視図である。 図１に示した投射型表示装置の要部構成を示す図である。 偏光分離素子の一構成例を、入射光および出射光の状態と共に示す模式図である。 検出光取り込みのイメージを表す模式図である。 検出位置による取り込み角度の違いを説明するための模式図である。 検出位置座標の一例を示す模式図である。 検出光の反射点と仮想発光点との差分について説明するための模式図である。 遮蔽板の配置について説明するための要部構成図である。 遮蔽板の光軸に垂直な面の形状等を説明するための模式図である。 図１に示した投射型表示装置の映像表示および物体検出の概念を模式的に示した図である。 物体検出の際の閾値設定と、信号強度とを説明するための模式図である。 比較例に係る信号強度分布を示す図である。 遮蔽板を用いた場合の撮像素子への到達効率の分布を示す図である。 遮蔽板を用いた場合の信号強度分布を示す図である。 変形例１に係る遮蔽板の配置について説明するための要部構成図である。 変形例２に係る部分透過マスクを説明するための模式図である。 図１７に示した部分透過マスクの配置について説明するための要部構成図である。 変形例３に係る部分透過膜を説明するための要部構成図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（縮小光学系のリレーレンズ間に、通過光束を部分的に遮蔽する遮蔽板を配置した、投射型表示装置の例）
２．変形例１（遮蔽板の他の配置例）
３．変形例２（部分透過マスクの例）
４．変形例３（部分透過膜の例）

＜１．実施の形態＞
［構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置（投射型表示装置１）の外観とその使用状態とを表したものである。図２は投射型表示装置１の機能構成を表したものである。投射型表示装置１は、例えば卓上などのフラットな面の上に置かれた状態（あるいは壁面などに取り付けられた状態）で、装置の近傍に映像を投影するタイプ（いわゆる超短焦点型）のプロジェクタである。この投射型表示装置１は、また、映像表示と共に、物体検出をアクティブに行う機能を有している。詳細は後述するが、図１に示したように、映像が投射される投影エリア（投影エリアＳ１１）において、表示された映像を指（指示物７１）でタッチする等、何らかの動作を行うことで、所定の入力操作を行うことができるようになっている。

投射型表示装置１は、図２に示したように、照明部１１と、ライトバルブ１２と、撮像素子１３と、縮小光学系１４と、偏光分離素子１５と、投射レンズ１６と、信号処理部１７とを備えている。これらのうち、例えば照明部１１、ライトバルブ１２および投射レンズ１６により投影光学系１０Ａが構成され、例えば撮像素子１３および縮小光学系１４により検出光学系１０Ｂが構成されている。なお、例えば照明部１１、ライトバルブ１２、撮像素子１３および信号処理部１７は、システム制御部（図示せず）により所定のタイミングで駆動制御される。

この投射型表示装置１の外筐には、近赤外光源部４０が設けられている。近赤外光源部４０は、検出用の非可視光として近赤外光（ＮＩＲ：Near infrared）を出射するレーザ光源部であり、投影面１１０の近傍の面内方向に沿って近赤外光を照射するものである。換言すると、近赤外光源部４０は、投影面１１０の近傍において、投影エリアＳ１１を覆うように、近赤外光のバリア膜（検出用ライトプレーン１１０Ａ）を張っている。検出用ライトプレーン１１０Ａは、投射レンズ１６を通る光軸の高さとは異なる、投影面１１０から所定の高さｈにある面に形成されている（図３）。この検出用ライトプレーン１１０Ａは、また、投影エリアＳ１１を覆うように、近赤外光源部４０から（点状の領域あるいは極小さな領域から）放射状に拡がって形成されている。

一例としては、検出用ライトプレーン１１０Ａは、例えば高さｈが数ｍｍ〜数１０ｍｍ程度の位置に、厚み（高さ方向における幅）が２〜３ｍｍで，かつ面内方向において投影エリアＳ１１をカバーするように形成される。通常、投影面１１０は平坦であるため、遮蔽物、あるいは指や指示棒などの指示物７１が無ければ、検出用ライトプレーン１１０Ａは遮られることがない。つまり、指示物７１が、投影面１１０をモニタしている撮像素子１３に写ることはない。この状態で、指などを、投影面１１０に近接させるか、または、投影面１１０をタッチするなどの動作をすると、検出用ライトプレーン１１０Ａの近赤外光が指によって遮られ、拡散反射する。指において反射した光は四方八方に向かい、その反射光の一部が投射レンズ１６の開口に入射する。この入射光は、投射レンズ１６と偏光分離素子１５とを介して、撮像素子１３上に到達する。この時、映像をつくるライトバルブ１２と撮像素子１３が光学的に共役の位置に配置されているため、投影面１１０上で点状に発生した輝点拡散ポイントは、投影された映像面内の位置と対応する撮像素子１３上の位置に結像する。これにより、物体の位置検出が可能となる。また超短焦点タイプの場合は投射光が投影面１１０の近傍を通り、操作する人の体の一部が投射光を遮りにくいため、操作する際に画面が見やすいというメリットがある。

なお、近赤外光源部４０は、図示したように、例えば投射型表示装置１の外筐の下方に設けられるが、投射型表示装置１に隣接していてもよいし、していなくともよい。投影エリアＳ１１を覆うように検出用ライトプレーン１１０Ａを張ることができれば、投射型表示装置１から離れた位置に設置されていてもよい。あるいは、近赤外光源部４０は、投射型表示装置１の外筐（筐体）の内部に設けられていてもよい。本実施の形態では、近赤外光源部４０は、後述する光学設計により、投影面１１０から比較的離れた高さに設けることが可能となり、投射型表示装置１と一体的にバンドルし易くなる。

この検出用ライトプレーン１１０Ａにより、物体（指示物７１）が投影面１１０に接触あるいは近接すると、近赤外光が指示物７１によって反射（拡散反射）され、この反射光の一部が投射型表示装置１に検出光として取り込まれる仕組みである。

近赤外光源部４０は、図４に示したように、例えば近赤外レーザ４２と、コリメータレンズ４３と、シリンダアレイレンズ４４とを有している。シリンダアレイレンズ４４を出射した近赤外光４１により検出用ライトプレーン１１０Ａが形成される。シリンダアレイレンズ４４は、図５Ａに示したように凸状のシリンダレンズが複数配列されたものである。シリンダアレイレンズ４４は、投影面１１０に対して垂直な面にシリンダレンズの母線４４Ａを向けるように配置する。なお、凸状のシリンダアレイレンズ４４に代えて、図５Ｂに示したように凹状のシリンダレンズが複数配列されたシリンダアレイレンズ４５を用いてもよい。

照明部１１は、照明光Ｌ１を、偏光分離素子１５を介してライトバルブ１２に向けて出射するものである。この照明部１１は、照明光Ｌ１として可視光を出射するものであれば特に限定されないが、例えば青色レーザと、緑色レーザと、赤色レーザ（いずれも図示せず）とを含んで構成されている。

図２，図６〜図１３を参照して、投射型表示装置１の要部構成について説明する。

（投影光学系１０Ａ）
ライトバルブ１２は、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の反射型の液晶素子である。ライトバルブ１２は、例えば照明光Ｌ１に含まれる第１の偏光成分（例えば、後述のｓ偏光成分Ｌｓ１）を映像データに基づいて変調するものである。ライトバルブ１２によって変調された光は、偏光状態が回転されており、第２の偏光成分（例えば、後述のｐ偏光成分Ｌｐ１）となる。この変調光が、偏光分離素子１５を介して投射レンズ１６に向けて出射されるようになっている。なお、ライトバルブ１２では、入射光（ｓ偏光成分Ｌｓ１）をそのままの偏光状態で偏光分離素子１５に戻すことで黒表示を行うことが可能である。このライトバルブ１２の有効エリア（後述の有効エリアＡ１）の面形状は、例えば矩形状である。

投射レンズ１６は、ライトバルブ１２から偏光分離素子１５を介して入射された光（映像光Ｌ２）を、投影面１１０上に投射するものである。投射レンズ１６は、スローレシオ（Throw Ratio）が例えば０．３８以下の超短焦点レンズである。ここで、スローレシオとは、投射レンズ１６から投影面１１０までの距離をＬ、投影エリアＳ１１の幅をＨとすると、Ｌ／Ｈで表される。この投射レンズ１６には、図２および図６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（近赤外光Ｌａ１）が入射されるようになっている。このように、本実施の形態では、検出光が、投影光学系１０Ａの投射レンズ１６を介して取り込まれ、検出光学系１０Ｂへ導かれる。

（偏光分離素子１５）
偏光分離素子１５は、入射した光を第１の偏光成分（例えばｓ偏光成分）と第２の偏光成分（例えばｐ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ものである。この偏光分離素子１５は、例えば偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）からなり、第１の偏光成分を選択的に反射させる（偏光分離面１５０において反射させる）と共に、第２の偏光成分を選択的に透過させる（偏光分離面１５０を透過させる）ように構成されている。本実施の形態では、偏光分離素子１５として偏光ビームスプリッタを用いる場合を例に挙げて説明するが、偏光分離素子１５はこれに限らず、ワイヤーグリッドから構成されていてもよい。その場合には、偏光ビームスプリッタと特性が異なり、入射した光のうちの第１の偏光成分としてｐ偏光成分を選択的に反射し、第２の偏光成分としてｓ偏光成分を選択的に透過させることができる。

この偏光分離素子１５は、図６に示したように、例えば４つの光学面（第１面１５Ａ，第２面１５Ｂ，第３面１５Ｃ，第４面１５Ｄ）と、偏光分離面１５０とを有している。第１面１５Ａと第３面１５Ｃとが一軸方向（図の左右方向）において向かい合って配置され、第２面１５Ｂと第４面１５Ｄとが一軸方向（図の上下方向）において向かい合って配置されている。このような構成において、第１面１５Ａに照明光Ｌ１が入射されるように構成され、第２面１５Ｂに対向して、ライトバルブ１２が配置されている。第３面１５Ｃに対向して、検出光学系１０Ｂが配置され、第４面１５Ｄに対向して、投射レンズ１６が配置されている。

図７に、偏光分離素子１５の一構成例について示す。このように、偏光分離素子１５は、第１面１５Ａから入射した照明光Ｌ１のうちの第１の偏光成分（ｓ偏光成分Ｌｓ１）を反射して第２面１５Ｂから出射する。一方、照明光Ｌ１のうちの第２の偏光成分（ｐ偏光成分Ｌｐ１）を第３面１５Ｃから出射する。また、第２面１５Ｂから入射した光（ライトバルブ１２による変調光）のうちの第２の偏光成分（ｐ偏光成分Ｌｐ２）を第４面１５Ｄから出射する。これにより、投影光学系１０Ａによる映像投射がなされるようになっている。この一方で、第４面１５Ｄから入射した光（近赤外光Ｌａ１）のうちの第１の偏光成分（ｓ偏光成分Ｌｓ３）を反射して第３面１５Ｃから出射する。このｓ偏光成分Ｌｓ３が、検出光学系１０Ｂに入射され、そのｓ偏光成分Ｌｓ３に基づく光が撮像素子１３において受光される。これにより、撮像素子１３において撮像信号Ｄ０が得られる。

（検出光学系１０Ｂ）
撮像素子１３は、ライトバルブ１２と光学的に共役な位置に配置されている。より具体的には、ライトバルブ１２が反射型の液晶素子である場合、映像を生成する表示面（液晶面）と撮像素子１３の撮像面とが光学的に共役な関係となるように配置されている。撮像素子１３は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの固体撮像素子により構成され、有効エリア（後述の有効エリアＡ２）の面形状は、例えば矩形状である。

この撮像素子１３を含む検出光学系１０Ｂの一例としては、図６に示したように、例えば、共役面５０の側から順に、可視光カットフィルタ１７Ａと、バンドパスフィルタ１７Ｂと、縮小光学系１４（リレーレンズ群１４Ａ，１４Ｂ）と、偏光子１８と、撮像素子１３とが配置されたものが挙げられる。

可視光カットフィルタ１７Ａは、入射した光のうちの可視光成分を低減するものである。この可視光カットフィルタ１７Ａを備えることで、偏光分離素子１５として偏光ビームスプリッタを用いたとしても、照明部１１の光源をオフすることなく、撮像素子１３に入射する照明光Ｌ１の多くをカットすることができる。これにより、ほぼ検出光のみを撮像素子１３に入射させることができ、Ｓ／Ｎ比を大きくして検出精度を上げることができる。なお、ここでは、１枚の可視光カットフィルタ１７Ａを配置したが、可視光カットフィルタの枚数はこれに限定されるものではなく、２枚以上であってもよい。また、共役面５０と縮小光学系１４との間の位置に配置したが、他の位置、例えば縮小光学系１４と撮像素子１３との間に配置してもよい。

バンドパスフィルタ１７Ｂは、特定の波長（近赤外光）を選択的に透過し、他の波長を低減するものである。

偏光子１８は、照明光Ｌ１に含まれる第２の偏光成分を低減させる光学部材である。ここで、上記の偏光分離素子１５では、照射光Ｌ１のうちの第２の偏光成分（例えばｐ偏光成分）を透過させることから、このｐ偏光成分が検出光学系１０Ｂに入射し、撮像素子１３で得られる撮像信号のＳ／Ｎ比に影響することがある。本実施の形態のように、偏光子１８が配置されることにより、照明光Ｌ１に含まれる第２の偏光成分（例えばｐ偏光成分）がカットされ、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。なお、偏光子１８の位置は、図示したような縮小光学系１４と撮像素子１３との間の位置に限定されるものではなく、他の位置、例えば共役面５０と縮小光学系１４との間に配置してもよい。

縮小光学系１４は、１または複数のリレーレンズ群（ここでは２つのリレーレンズ群１４Ａ，１４Ｂ）から構成されている。リレーレンズ群１４Ａ，１４Ｂはそれぞれ、例えば正のパワーを有し、少なくとも１枚のレンズを含んで構成されている。リレーレンズ群１４Ｂの焦点距離ｆｉは、リレーレンズ群１４Ａの焦点距離ｆｂよりも小さくなるように設定されている。例えば、２ｆｉ＝ｆｂとなる条件とし、リレーレンズ群１４Ａが、ライトバルブ１２の共役面５０から焦点距離ｆｂの分だけ離れた位置に配置され、このリレーレンズ群１４Ａの位置から（ｆｂ＋ｆｉ）の分だけ離れた位置にリレーレンズ群１４Ｂが配置され、かつリレーレンズ群１４Ｂから焦点距離ｆｉの分だけ離れた位置に、撮像素子１３が配置される。このようなリレーレンズ群１４Ａ，１４Ｂの配置により、縮小光学系を実現しつつ、撮像素子１３を共役面５０に配置した場合と等価となる。つまり、ライトバルブ１２との共役の位置関係を保ちつつ、撮像素子１３のサイズをより小さくすることが可能となる。

このような縮小光学系１４を用いた物体検出は、低コスト化に有利である。撮像素子１３のコストは撮像素子１３のサイズに大きく影響を受ける。プロジェクタを構成する上で、半導体部品である、ライトバルブ１２および撮像素子１３はコストウエイトが大きいことから、そのような部品の小型化によるコストメリットは大きい。また、リレー光学系により共役点を延長することで配置の自由度が増す、というメリットもある。例えば、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。

本実施の形態では、上記構成において、偏光分離素子１５と撮像素子１３との間に、近赤外光の通過光束の少なくとも一部の透過率を調整する透過率調整部材（例えば、後述の遮蔽板２１）が配置されている。以下に、その理由を述べる。

まず、近赤外光の取り込みの概要について説明する。図８Ａに模式的に示したように、投影面１１０に指などの指示物７１が接触あるいは近接すると、投影面１１０の近傍に張られた検出用ライトプレーン１１０Ａにおける近赤外光Ｌａが、指示物７１にあたり、四方八方に拡散反射する。具体的には、投射面１１０より上側で、かつ指示物７１よりも前側であって、全球の立体角の１／４に相当する範囲に拡散する。これらの拡散反射された光（散乱光）の一部（近赤外光Ｌａ１）が、投射レンズ１６により集光された後、検出光学系１０Ｂにおける射出瞳Ｅ１によって切り出される。

検出光学系１０Ｂに取り込まれる近赤外光Ｌａ１について、詳細に説明する。図８Ｂに示したように、投影面１１０上における物体の位置を検出する場合、その検出位置に応じて、近赤外光Ｌａ１の取り込み角（検出光学系１０Ｂの射出瞳Ｅ１へ入射する近赤外光Ｌａ１と、投射面１１０とのなす角θ）が異なる。具体的には、最も射出瞳Ｅ１に近い位置Ｐ１では、射出瞳Ｅ１を下から見上げるようなかたちとなり、取り込み角θが最大となる。次いで、位置Ｐ２，Ｐ３とこの順に、射出瞳Ｅ１から離れ、取り込み角θが徐々に小さくなる。位置Ｐ４では射出瞳Ｅ１から最も遠くなり、取り込み角θも最小となる。

図８Ｃおよび下記の表１〜３に、一例を挙げる。表１に投影条件を示す。但し、射出瞳Ｅ１の高さは、投影面１１０（スクリーン，床）から１００）ｍｍとする。この投影条件により形成された投影エリアＳ１１における位置Ｐ１〜Ｐ４の位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を図８Ｃに示す。また、表２には、位置Ｐ１〜Ｐ４の位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と共に、射出瞳Ｅ１までの距離を示す。また、表３には、位置Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれにおける、射出瞳Ｅ１と投影面１１０とのなす角（取り込み角θ）について示す。このように、射出瞳Ｅ１からの距離に応じて取り込み角θが変化し、位置Ｐ１では、最も取り込み角θが大きく（θ＝３３．７°）、位置Ｐ４では、最も取り込み角θが小さい（θ＝１０．５°）ことがわかる。また、位置Ｐ２，Ｐ３では、それぞれ取り込み角θが１７．６°，１２．２°となった。

上記のように、検出位置の違いにより、射出瞳Ｅ１までの距離ないし取り込み角θが変化することがわかる。これらのパラメータの値自体は、投影エリアＳ１１のサイズ、あるいは超短焦点型のレンズ設計等に応じて異なるものであるが、上述した検出位置の違いによる取り込み角θの相対的な大小関係は変わらないことから、この関係性を利用して、指示物７１の位置を特定することが可能である。

なお、実際には、近赤外光Ｌａ１の反射位置と、撮像素子１３から見える仮想発光位置とにはずれ（差分）が生じる。参考までに、図９に、指示物７１付近の反射の様子を模式的に示す。上図は位置Ｐ１における反射を、下図は位置Ｐ４における反射をそれぞれ示している。このように、検出用ライトプレーン１１０における近赤外光Ｌａは、指示物７１にあたり反射されるが、実際には、射出瞳Ｅ１（投影レンズ１６）からみた近赤外光Ｌａ１は、指示物７１にあたった反射点（実照射点）Ｐａ１，Ｐａ２ではなく、あたかも、高さｈの斜め成分だけ遠くにある投影面１１０上の点（仮想発光点Ｐｂ１，Ｐｂ２）から発光したように見える。つまり、実際の指示物７１の位置に対応する反射点Ｐａ１と、仮想発光点Ｐｂ１との間には差分ｔ１が生じる。同様に、反射点Ｐａ２と仮想発光点Ｐｂ２との間には、差分ｔ２が生じる。また、この差分（検出位置の伸び分）は、検出位置、即ち取り込み角θの影響を受け、取り込み角θが小さいほど、より顕著なものとなる。ここでは、位置Ｐ４の取り込み角θが最小であるから、位置Ｐ４における差分ｔ２が最大値をとる。なお、位置Ｐ１の取り込み角θは最大であるから、位置Ｐ１における差分ｔ１は最小値をとる。

上記のように、物体検出の際には、指（指示物７１）からの反射光のうちの一部が投射レンズ１６によって集光され（投射レンズ１６に取り込まれ）、撮像素子１３において受光される。換言すると、投射レンズ１６により集光されない反射光が存在し、撮像信号に寄与しない。即ち、この反射光（近赤外光）の投射レンズ１６（射出瞳Ｅ１）への取り込み効率が、撮像素子１３において得られる信号強度に影響を与える。

（取り込み効率）
近赤外光の取り込み効率の詳細について説明する。指示物７１において反射された近赤外光Ｌａ１は、射出瞳Ｅ１に取り込まれ、検出光学系１０Ｂへ入射するが、その際の射出瞳Ｅ１への取り込みの立体角ωは、以下の式（１）により表すことができる。即ち、立体角ωは、射出瞳Ｅ１の径と、射出瞳Ｅ１までの距離（表２）と、これらのなす角度のｃｏｓ成分を用いて表すことができる。この立体角ωの全球（４π）の１／４の範囲に占める割合が、取り込み効率（ＣＥ）となり、以下の式（２）により表すことができる。
ω＝(射出瞳Ｅ１の径)・(ｃｏｓ成分)／(射出瞳Ｅ１までの距離)² ……（１）
ＣＥ＝ω／（４π／４） ……（２）

位置Ｐ１〜Ｐ４の各位置における射出瞳の径を表４に、取り込み効率を表５にそれぞれ示す。なお、各数値は、位置Ｐ３の値を１として規格化したものを示す。

（近赤外光の照射強度分布）
図１からもわかるように、検出用ライトプレーン１１０Ａは、プロジェクタ本体の下方の点状領域から発射される。このため、投影エリアＳ１１をカバーしている近赤外光の面内強度分布には大きな偏りが生じる。これは、発射光プロファイルにもよるが、主に発射点からの距離に依存するところが大きい。この結果、発射点から近い位置Ｐ１に比べ、発射点から遠い位置Ｐ３，Ｐ４に相当する照射強度が相対的に弱くなる。表６に、位置Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれにおける照射強度（強度分布の代表値）を示す。照射手法に依存するところもあるが、各位置での照射強度を均一化することは困難であり、発射点から遠方で最も強度の弱い位置Ｐ３を１として規格化すると、最も発射点から近い位置Ｐ１では３倍の強度を持つ。また、位置Ｐ２，Ｐ４においても強度は位置Ｐ３よりも大きくなる。

この近赤外光の照射強度分布（表６）と、上述の取り込み効率（表５）とを、掛け合わせたものが、位置Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれから検出光学系１０Ｂへ導かれる光強度となる。したがって、位置Ｐ１〜Ｐ４間では、光強度に差が生じることがわかる。但し、実際には先に述べたように、反射点と仮想発光点との間にずれがあり（図９）、このずれが光強度に影響することから、単純な掛け算とはならないこともある。

そして、この検出位置による光強度の差は、撮像信号の強度（明るさ）に影響する。このため、各検出位置での信号強度がばらつく。物体検出の際には、例えば一定の閾値（スレッシュレベル）により２値化して信号を取り出すが、信号強度にばらつきがあると、精度良く信号を取り出すことが難しい。よって、定性的にも定量的にも光強度差を小さくすることが望まれる。

本実施の形態では、そのような光強度差を抑制するために、光路上の所定の位置に上記透過率調整部材が配置されている。ここでは、透過率調整部材の一例として、遮蔽板２１を用いる場合について説明する。

（遮蔽板２１）
図１０Ａは、検出光学系１０Ｂの要部構成を表したものである。このように、検出光学系１０Ｂでは、共役面５０と撮像素子１３との間に、縮小光学系１４（リレーレンズ群１４Ａ，１４Ｂ）が設けられる。遮蔽板２１は、その縮小光学系１４を構成するリレーレンズ群１４Ａ，１４Ｂのうちの隣り合う２つのリレーレンズ間に配置されている。遮蔽板２１の光軸上の位置は、リレーレンズ間であればよく、特に限定されないが、ここでは、偏光分離素子１５側のリレーレンズ群１４Ａと開口絞り２０との間に配置されている。

図１０Ｂは、光軸（光軸Ｚ１）に垂直な面内における遮蔽板２１のレイアウト例を表したものである。遮蔽板２１は、近赤外光の通過光束（通過光束ＬＺ）を部分的に遮蔽するものである。具体的には、遮蔽板２１は、検出位置のうち、近赤外光源部４０の発射点から比較的近い領域（例えば位置Ｐ１とその近傍の領域）からの通過光束を選択的に遮蔽するように、形状、大きさ、位置（光軸Ｚ１上の位置、および光軸Ｚ１に垂直な面内における位置）などが設定されている。例えば、遮蔽板２１は、位置Ｐ１相当からの通過光束を最も多く遮蔽し、位置Ｐ３相当からの通過光束を遮蔽しないように、光軸Ｚ１に垂直な面内において偏った位置に設けられている。望ましくは、この遮蔽板２１の設置により、通過光束ＬＺの光軸Ｚ１に垂直な面内における強度分布が均一化されるとよい。遮蔽板２１の面形状（光軸Ｚ１に垂直な面の形状）は、特に限定されないが、例えば図示したような矩形とすることができる。但し、これに限らず、楕円、半円、台形、あるいは角部が丸みを帯びたような矩形状としてもよい。この遮蔽板２１により、通過光束ＬＺが部分的に削られ、各検出位置に対応する像高における光量が調整される。なお、遮蔽板２１は、他のレンズなどの光学部材と共に、装置内のシャーシに取り付けて固定されるとよい。

信号処理部１７は、撮像素子１３による撮像信号に基づいて、例えば人の指やポインタ等の指示物（物体）７１の特徴点の位置を、例えば投影面１１０上の投影エリアＳ１１における座標に対応付けて検出するものである。特徴点の例としては、人の指の先端の形状、指の重心、手の重心などを用いることができる。例えば、撮像素子１３から得られた撮像信号Ｄ０に対し、所定の閾値を用いて撮像信号を２値化することで、そのような特徴点の座標を抽出することが可能である。

［作用，効果］
投射型表示装置１では、図１１に示したように、ライトバルブ１２に形成された映像情報Ｖ１を投射レンズ１６によって、卓上などの投影面１１０上に投影し、投影画像Ｖ２として拡大表示する。この一方で、投射型表示装置１は、投影面１１０上における物体の位置、例えば人の指やポインタ等の指示物（物体）７１の特徴点の位置Ｐｔ１を、撮像素子１３から得られた撮像信号Ｄ０を用いて検出する。

ここで、本実施の形態では、投射レンズ１６が、投影光学系１０Ａと検出光学系１０Ｂとにおいて共有され、撮像素子１３がライトバルブ１２と光学的に共役の位置に配置されている。このため、投影エリアＳ１１とほぼ同じエリアを検出エリア（検出可能エリア）とする物体検出が可能となる。また、この光学的に共役な位置関係により、投影面１１０上における指示物７１の特徴点の位置Ｐｔ１を投射レンズ１６を介して投影画像Ｖ２に重ねてモニタすることが可能となる。また例えば、信号処理部１７において、指示物７１の形状を画像処理し、指示物７１の特徴点の位置Ｐｔ１の座標を検出することで、投影画像Ｖ２のポインティング操作が可能となる。この際、投影エリアＳ１１内の任意の座標位置が検出エリア内の座標位置に１対１で対応するので、撮像素子１３側の検出位置Ｐｔ２の座標が指示物７１の特徴点の位置Ｐｔ１の座標に対応する。即ち、キャリブレーション等の煩雑な信号処理を行うことなく、投影エリアＳ１１内の位置と、検出エリア内の位置とを対応づけて物体を検出することができる。なお、指示物７１は２以上であってもよく、例えば両手の指の先端の座標を検出することなども可能である。このようにして検出された指示物７１の特徴点の位置を用いることで、プロジェクタの投影画像Ｖ２にあたかもタッチパネルが組み込まれているような直観的な操作が可能となる。

このような特徴点の位置検出動作の詳細例について述べる。本実施の形態では、撮像素子１３の受光面上に結像する、物体からの反射光（近赤外光Ｌａ１）の像の２値化データを用いて位置検出を行う。この際、上述したように検出位置の違いにより、即ち近赤外光Ｌａの発射点から距離および取り込み効率等に応じて、信号の強度（輝度）に差が生じる。

図１２に、検出位置毎の光強度分布（ｇ１，ｇ２，ｇ３）の一例について模式的に示す。このように、検出位置の違いにより信号強度に差が生じる。強度分布ｇ１は、例えば位置Ｐ１に相当する部分での強度分布であり、強度分布ｇ３は、例えば位置Ｐ３に相当する部分での強度分布である。強度分布ｇ２は、例えば位置Ｐ２に相当する部分での強度分布である。

ここで、２値化では、所定の閾値を設けるが、この閾値は、ノイズ（電気ノイズや不要な光成分）を除外しつつ、特徴点を抽出可能な値に設定されることが望ましい。例えば、図１２中に示した閾値Ｔｈ１（一定値）を設定した場合、光強度が弱い所（強度分布ｇ３）では特徴点のサイズが小さくなるため、例えば指２本のように近接する２点（Ｌｐ３ａ，Ｌｐ３ｂ）の抽出を精度よく行うことができる。ところが、この閾値Ｔｈ１を用いた場合、光強度が比較的強いところ（強度分布ｇ１，ｇ２）では、近接する２点（Ｌｐ２ａ，Ｌｐ２ｂあるいはＬｐ１ａ，Ｌｐ１ｂ）が繋がってしまい、１つの点として抽出され、検出精度があがらない。

なお、閾値のレベルを変えることで、この問題はある程度回避できる。例えば強度分布ｇ２のように、信号が飽和していない状態であれば、閾値を強度分布に合わせて可変とすることで、近接する２点（Ｌｐ２ａ，Ｌｐ２ｂ）の検出を精度よく行うことが可能となる。但し、この手法も、強度分布ｇ１のように、信号が飽和している状態では、最適な閾値設定が難しい。

これに対し、本実施の形態では、縮小光学系１４内に上記のような遮蔽板２１を設けることで、近赤外光Ｌａ１の通過光束を部分的に遮蔽する。具体的には、光強度の強い位置Ｐ１とその近傍からの通過光束を遮蔽することにより、撮像素子１３の受光面上における光強度分布における強度むらが緩和される。これにより、光強度の強い部分（位置Ｐ１相当）での光量が削減され、信号の飽和（サチレーション）を抑制することができる。一方、光強度の弱い部分（位置Ｐ３相当）での光量はほとんど変わらないため、ノイズに埋もれることもない。よって、２値化による閾値設定が容易となり、特徴点を精度良く抽出することができる。一例としては、強い信号は、２５６階調のうちの最大２５６とし、弱い信号は、その約１／５の５０程度に抑えることができれば（面内輝度比率が５倍以下であれば）、サチレーションを避けることができる。

図１３に、比較例として、遮蔽板２１を配置していない場合の受光面上の光強度分布について示す。このように、遮蔽板２１を用いない場合には、強度むらが生じていることがわかる。これに対し、本実施の形態では、遮蔽板２１を用いることにより、撮像素子１３の受光面への到達効率は、図１４に示したようになる。結果、受光面上における光強度分布は、図１５に示したように略均一化される。

以上のように、本実施の形態によれば、ライトバルブ１２と光学的に共役な位置に配置された撮像素子１３に、近赤外光Ｌａ１に基づく光が、投射レンズ１６と偏光分離素子１５とを介して入射される。偏光分離素子１５と撮像素子１３との間、ここでは縮小光学系１４内に、近赤外光Ｌａ１の通過光束を部分的に遮蔽する遮蔽板２１が設けられている。これにより、撮像素子１３の受光面内における信号強度のむら（不均一性）を低減できる。よって、検出精度を向上させることが可能となる。

以下、上記実施の形態の変形例について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。

＜変形例１＞
図１６は、変形例１に係る遮蔽板２１の配置構成を説明するための図である。上記実施の形態では、遮蔽板２１を縮小光学系１４におけるリレーレンズ群１４Ａと開口絞り２０との間に配置したが、遮蔽板２１は、本変形例のように開口絞り２０とリレーレンズ群１４Ｂとの間に配置されていてもよい。つまり、複数のリレーレンズのうちの２つのリレーレンズ間であればいずれの位置に配置されていてもよい。

本変形例においても、上記実施の形態と同様、遮蔽板２１の形状、位置および大きさを適切に設定することで、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。

＜変形例２＞
図１７は、変形例２に係る透過率調整部材（部分透過マスク２１Ａ）の構成を表したものである。部分透過マスク２１Ａは、通過光束の光軸Ｚ１に垂直な面内において、透過率が段階的に変化するように構成された光学素子である。具体的には、位置Ｐ１を含む部分からの通過光束に対応する領域Ｄ１において透過率が相対的に低く、位置Ｐ３を含む部分からの通過光束に対応する領域Ｄ３においては透過率が相対的に高くなっている。また、これらの領域Ｄ１，Ｄ３間の領域Ｄ２の透過率は、それらの中間の透過率となっている。望ましくは、部分透過マスク２１Ａは、通過光束の光軸Ｚ１に垂直な面内における強度分布を均一化するような透過率分布を有している。ここでは３つの領域Ｄ１〜Ｄ３に分割して、領域Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれにおいて互いに透過率が異なるようにしたが、領域の分割数は３つに限定されるものではなく、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。また、各領域の面積や分割パターンなども図示したものに限定されない。更に、透過率が連続的に変化するような構成となっていてもよい。

この部分透過マスク２１Ａは、図１８に示した要部構成において、例えば偏光分離素子１５の面１５Ｃと縮小光学系１４（リレーレンズ群１４Ａ）との間（図中のＡ１）に配置されている。あるいは、撮像素子１３と、縮小光学系１４（リレーレンズ群１４Ｂ）との間（図中のＡ２）のいずれかの位置に配置されている。但し、部分透過マスク２１Ａは、縮小光学系１４内、即ち、リレーレンズ群１４Ａ，１４Ｂにおける隣り合う２つのリレーレンズ間に配置することも可能である。

本変形例のように、透過率調整部材として、部分透過マスク２１Ａを用いてもよく、この場合であっても、上記実施の形態と同様、通過光束の透過率を領域毎に調整して、撮像素子１３の受光面内における信号強度のむらを低減することができる。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。

＜変形例３＞
図１９は、変形例３に係る透過率調整部材（部分透過膜２１Ｂ）の構成を説明するためのものである。部分透過膜２１Ｂは、偏光分離素子１５の面１５Ｃに接着されており、上記部分透過マスクと同様、通過光束の光軸Ｚ１に垂直な面内において、透過率が段階的に変化するものである。部分透過膜２１Ｂは、１つの素子ではなく膜として偏光分離素子１５と一体的に設けられていること以外は、上記部分透過マスク２１Ａと同様の構成とすることができる。このような部分透過膜２１Ｂを用いても、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。

本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、ライトバルブ１２と撮像素子１３として、略同じアスペクト比を有するものを例に挙げたが、これらのライトバルブ１２と撮像素子１３とは、必ずしもアスペクト比が同じでなくともよい。

また、上記実施の形態では、本開示のライトバルブとして、反射型液晶素子を用いたが、これに限らず、他のライトバルブが用いられて構わない。例えば、ライトバルブとして、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が用いられてもよい。この場合、ライトバルブが光の偏光特性を利用しないミラータイプとなるため、通常は偏光光学系を用いないが、上記実施の形態のように光路中に偏光ビームスプリッタなどの偏光分離素子が配された光学系に配置しても差し支えなく、ＤＭＤを用いた映像表示を実現することが可能となる。

更に、上記実施の形態では、本開示の投射型表示装置の一例として、いわゆる超短焦点型のものを例示したが、必ずしもこれに限定される訳ではない。非可視光が照射強度分布を有する場合には、これに起因して受光面上において光強度むらが生じるため、本開示の構成は有効である。但し、この効果は、超短焦点型のものに対して特に効果的である。なお、上記実施の形態等において説明した効果は一例であり、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。

例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
照明部と、投射レンズと、前記照明部から供給された照明光を映像信号に基づいて変調して前記投射レンズへ向けて出射するライトバルブとを有する投影光学系と、
前記ライトバルブと前記投射レンズとの間に配置され、入射光を第１および第２の偏光成分に分離すると共に、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、
前記ライトバルブと光学的に共役な位置に配置された撮像素子と、前記撮像素子と前記偏光分離素子との間に配置された縮小光学系とを有する検出光学系と
を備え、
前記撮像素子には、検出用の非可視光に基づく光が、前記投射レンズと前記偏光分離素子とを介して入射され、かつ
前記偏光分離素子と前記撮像素子との間に、前記非可視光の通過光束の少なくとも一部の透過率を調整する透過率調整部材を有する
投射型表示装置。
（２）
前記検出光学系は、前記縮小光学系として複数のリレーレンズを有し、
前記透過率調整部材は、前記非可視光の通過光束を部分的に遮蔽する遮蔽板であり、
前記遮蔽板は、前記縮小光学系の前記複数のリレーレンズのうちの隣り合う２つのリレーレンズ間に配置されている
上記（１）に記載の投射型表示装置。
（３）
前記透過率調整部材は、前記非可視光の透過率が光軸に垂直な面内において段階的または連続的に変化するように構成された部分透過マスクであり、
前記部分透過マスクは、前記偏光分離素子と前記縮小光学系との間に配置されている
上記（１）または（２）に記載の投射型表示装置。
（４）
前記透過率調整部材は、前記非可視光の透過率が光軸に垂直な面内において段階的または連続的に変化するように構成された部分透過マスクであり、
前記部分透過マスクは、前記撮像素子と前記縮小光学系との間に配置されている
上記（１）または（２）に記載の投射型表示装置。
（５）
前記検出光学系は、前記縮小光学系として複数のリレーレンズを有し、
前記透過率調整部材は、前記非可視光の透過率が光軸に垂直な面内において段階的または連続的に変化するように構成された部分透過マスクであり、
前記部分透過マスクは、前記検出光学系の前記複数のリレーレンズのうちの隣り合う２つのリレーレンズ間に配置されている
上記（１）または（２）に記載の投射型表示装置。
（６）
前記透過率調整部材は、前記偏光分離素子の光学面のうち前記検出光学系へ光を出射する面に接着されると共に、前記非可視光の透過率が光軸に垂直な面内において段階的または連続的に変化するように構成された部分透過膜である
上記（１）または（２）に記載の投射型表示装置。
（７）
前記撮像素子から得られる撮像信号の面内輝度比率が５倍以下である
上記（１）〜（６）のいずれかに記載の投射型表示装置。
（８）
前記投影面の近傍の面内方向に沿って前記非可視光を放射状に照射するレーザ光源部を更に備えた
上記（１）〜（７）のいずれかに記載の投射型表示装置。
（９）
前記非可視光は、近赤外光である
上記（１）〜（８）のいずれかに記載の投射型表示装置。
（１０）
前記透過率調整部材は、前記非可視光の通過光束の光軸に垂直な面内における強度分布を均一化するような透過率分布を有する
上記（１）〜（９）のいずれかに記載の投射型表示装置。
（１１）
前記撮像素子から得られた撮像信号に基づいて、前記投影面上における物体の位置を検出する信号処理部を更に備えた
上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の投射型表示装置。
（１２）
前記偏光分離素子は、偏光ビームスプリッタである
上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の投射型表示装置。
（１３）
前記ライトバルブは、反射型液晶表示素子である
上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の投射型表示装置。
（１４）
前記偏光分離素子は、それぞれが光入射面または光出射面となる第１ないし第４の面を有すると共に、前記第１の面から入射した光のうちの前記第１の偏光成分を前記第２の面から出射し、前記第１の面から入射した光のうちの前記第２の偏光成分を前記第３の面から出射し、前記第２の面から入射した光のうちの前記第２の偏光成分を前記第４の面から出射し、かつ、前記第４の面から入射した光のうちの前記第１の偏光成分を前記第３の面から出射する、ように構成されている
上記（１３）に記載の投射型表示装置。
（１５）
前記投影光学系は、
前記照明部が、前記照明光を前記偏光分離素子の前記第１の面に向けて出射し、
前記ライトバルブが、前記照明光のうち、前記偏光分離素子の前記第２の面から出射した前記第１の偏光成分を変調し、その変調光を、前記偏光分離素子の前記第２の面に向けて出射し、
前記投射レンズが、前記変調光のうち、前記偏光分離素子の前記第４の面から出射した光を、前記投影面に向けて投射する、ように構成されている
上記（１４）に記載の投射型表示装置。
（１６）
前記検出光学系は、
前記縮小光学系に、前記投射レンズと前記偏光分離素子の前記第４の面および前記第３の面とを介して物体検出用の光が入射され、
前記撮像素子に、前記縮小光学系から出射された光が入射する、ように構成されている
上記（１５）に記載の投射型表示装置。

本出願は、日本国特許庁において２０１４年８月２７日に出願された日本特許出願番号第２０１４−１７２４２５号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。

当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (16)

1. 照明部と、投射レンズと、前記照明部から供給された照明光を映像信号に基づいて変調して前記投射レンズへ向けて出射するライトバルブとを有する投影光学系と、
   前記ライトバルブと前記投射レンズとの間に配置され、入射光を第１および第２の偏光成分に分離すると共に、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、
   前記ライトバルブと光学的に共役な位置に配置された撮像素子と、前記撮像素子と前記偏光分離素子との間に配置された縮小光学系とを有する検出光学系と
   を備え、
   前記撮像素子には、検出用の非可視光に基づく光が、前記投射レンズと前記偏光分離素子とを介して入射され、かつ
   前記偏光分離素子と前記撮像素子との間に、前記非可視光の通過光束の少なくとも一部の透過率を調整する透過率調整部材を有する
   投射型表示装置。
2. 前記検出光学系は、前記縮小光学系として複数のリレーレンズを有し、
   前記透過率調整部材は、前記非可視光の通過光束を部分的に遮蔽する遮蔽板であり、
   前記遮蔽板は、前記縮小光学系の前記複数のリレーレンズのうちの隣り合う２つのリレーレンズ間に配置されている
   請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記透過率調整部材は、前記非可視光の透過率が光軸に垂直な面内において段階的または連続的に変化するように構成された部分透過マスクであり、
   前記部分透過マスクは、前記偏光分離素子と前記縮小光学系との間に配置されている
   請求項１に記載の投射型表示装置。
4. 前記透過率調整部材は、前記非可視光の透過率が光軸に垂直な面内において段階的または連続的に変化するように構成された部分透過マスクであり、
   前記部分透過マスクは、前記撮像素子と前記縮小光学系との間に配置されている
   請求項１に記載の投射型表示装置。
5. 前記検出光学系は、前記縮小光学系として複数のリレーレンズを有し、
   前記透過率調整部材は、前記非可視光の透過率が光軸に垂直な面内において段階的または連続的に変化するように構成された部分透過マスクであり、
   前記部分透過マスクは、前記検出光学系の前記複数のリレーレンズのうちの隣り合う２つのリレーレンズ間に配置されている
   請求項１に記載の投射型表示装置。
6. 前記透過率調整部材は、前記偏光分離素子の光学面のうち前記検出光学系へ光を出射する面に接着されると共に、前記非可視光の透過率が光軸に垂直な面内において段階的または連続的に変化するように構成された部分透過膜である
   請求項１に記載の投射型表示装置。
7. 前記撮像素子から得られる撮像信号の面内輝度比率が５倍以下である
   請求項１に記載の投射型表示装置。
8. 前記投影面の近傍の面内方向に沿って前記非可視光を放射状に照射するレーザ光源部を更に備えた
   請求項１に記載の投射型表示装置。
9. 前記非可視光は、近赤外光である
   請求項１に記載の投射型表示装置。
10. 前記透過率調整部材は、前記非可視光の通過光束の光軸に垂直な面内における強度分布を均一化するような透過率分布を有する
    請求項１に記載の投射型表示装置。
11. 前記撮像素子から得られた撮像信号に基づいて、前記投影面上における物体の位置を検出する信号処理部を更に備えた
    請求項１に記載の投射型表示装置。
12. 前記偏光分離素子は、偏光ビームスプリッタである
    請求項１に記載の投射型表示装置。
13. 前記ライトバルブは、反射型液晶表示素子である
    請求項１に記載の投射型表示装置。
14. 前記偏光分離素子は、それぞれが光入射面または光出射面となる第１ないし第４の面を有すると共に、前記第１の面から入射した光のうちの前記第１の偏光成分を前記第２の面から出射し、前記第１の面から入射した光のうちの前記第２の偏光成分を前記第３の面から出射し、前記第２の面から入射した光のうちの前記第２の偏光成分を前記第４の面から出射し、かつ、前記第４の面から入射した光のうちの前記第１の偏光成分を前記第３の面から出射する、ように構成されている
    請求項１３に記載の投射型表示装置。
15. 前記投影光学系は、
    前記照明部が、前記照明光を前記偏光分離素子の前記第１の面に向けて出射し、
    前記ライトバルブが、前記照明光のうち、前記偏光分離素子の前記第２の面から出射した前記第１の偏光成分を変調し、その変調光を、前記偏光分離素子の前記第２の面に向けて出射し、
    前記投射レンズが、前記変調光のうち、前記偏光分離素子の前記第４の面から出射した光を、前記投影面に向けて投射する、ように構成されている
    請求項１４に記載の投射型表示装置。
16. 前記検出光学系は、
    前記縮小光学系に、前記投射レンズと前記偏光分離素子の前記第４の面および前記第３の面とを介して物体検出用の光が入射され、
    前記撮像素子に、前記縮小光学系から出射された光が入射する、ように構成されている
    請求項１５に記載の投射型表示装置。