WO2016017315A1 - 投射型表示装置 - Google Patents

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WO2016017315A1
WO2016017315A1 PCT/JP2015/067611 JP2015067611W WO2016017315A1 WO 2016017315 A1 WO2016017315 A1 WO 2016017315A1 JP 2015067611 W JP2015067611 W JP 2015067611W WO 2016017315 A1 WO2016017315 A1 WO 2016017315A1
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light
projection
illumination
detection
display device
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PCT/JP2015/067611
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幸治 三浦
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ソニー株式会社
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    • H04N9/3197—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using light modulating optical valves

Definitions

  • the present disclosure relates to a projection display device having a function of detecting an object on or near a projection surface.
  • Patent Document 1 proposes an apparatus that enables a video pointing operation to cover a projection area by combining a projection apparatus and a detection apparatus that detects a manual operation (gesture).
  • the projection unit and the detection unit are separate, the size of the entire system tends to increase. Further, not only the size is increased, but also a calibration operation requiring accuracy is required for the configuration of the relative position coordinates between the projected area and the area to be detected. The accuracy of this calibration is important because it directly affects the accuracy of the pointing operation, and is complicated because it is necessary to deal with every corner of the screen.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 propose an apparatus in which an imaging function is added to a projector.
  • a light beam from a light source such as an ultra-high pressure mercury lamp is incident on a polarization conversion element that aligns a specific polarization component, and the polarization component is guided to a light valve.
  • a component that could not be converted into a specific polarization component is incident on the image sensor instead of the light valve, and projection illumination light adversely affects the imaging.
  • the addition of a dedicated polarization conversion element for imaging is not practical because the projection lens becomes large.
  • the illumination light for projection is turned off at the time of imaging, thereby preventing the adverse effect of the illumination light without adding a polarization conversion element dedicated to imaging. Yes.
  • the illumination light is turned off at the time of imaging, it becomes difficult to secure sufficient brightness necessary for imaging, for example, when used in a dark external environment.
  • a projection display device modulates illumination light based on video data and generates illumination light based on a light valve that emits the modulated light, a light source, and light from the light source
  • the illumination unit includes a plurality of illumination optical members that guide the illumination light to the light valve, and the modulated light from the light valve is projected onto the projection surface, and the detection light is detected from the direction opposite to the traveling direction of the modulated light.
  • a noise component with respect to the detection light generated inside the illumination unit is reduced by at least one of the plurality of illumination optical members.
  • the noise component for the detection light generated inside the illumination unit is reduced by at least one of the plurality of illumination optical members.
  • the accuracy of object detection can be improved. Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
  • FIG. 1 One embodiment of a projection display device having a detection function (FIGS. 1 to 9) 1.1 Configuration 1.2 Operation and Action 1.2.1 Basic Operation 1.2.2 Polarizer Action 1.2.3 Reduction of Noise Components Generated Inside the Illumination Unit 1.3 Effect 2. Modification 2.1 First Modification (FIG. 10) 2.2 Second modification (FIG. 11) 2.3 Third modification (FIG. 12) 2.4 Fourth Modification (FIG. 13) 2.5 Fifth Modification (FIG. 14) 2.6 Sixth Modification (FIGS. 15 and 16 to 20) 2.7 Seventh Modification 2.8 Other Modifications 3. Other embodiments
  • FIG. 1 shows an example of the overall configuration of a projection display device (projector) according to an embodiment of the present disclosure.
  • This projection display device has a function of actively detecting an object using near infrared light as well as displaying an image.
  • FIG. 2 shows an example of a state where video display and object detection are performed in the projection display device.
  • FIG. 3 shows an example of a state in which the projection display device shown in FIG. 2 is viewed from the side surface direction.
  • FIG. 4 shows an example of light incident on the light valve 21 and the image sensor 22 in the projection display device shown in FIG.
  • FIG. 5 schematically shows the concept of image display and object detection by the projection display device.
  • the projection display device includes an illumination unit 1, a light valve 21, an image sensor 22, a wire grid 27 as a polarization separation element, a projection lens 24, and a polarization as a polarization member.
  • a child 25S, an image processing unit 26, and an illumination control unit 29 are provided.
  • the illumination unit 1 emits the illumination light L1 from the first direction Z1 toward the wire grid 27 as shown in FIG.
  • the illumination unit 1 includes a light source and a plurality of illumination optical members that generate illumination light L1 based on light from the light source and guide the illumination light L1 to the light valve 21.
  • the light source may be a plurality of light sources arranged on different optical paths.
  • the illumination unit 1 also includes an optical path combining element that combines optical paths of two or more light sources among the plurality of light sources.
  • the illumination unit 1 includes a blue laser 11B, a green laser 11G, and a red laser 11R as a plurality of light sources arranged on different optical paths.
  • the illumination unit 1 also includes a first coupling lens 12B, a second coupling lens 12G, a third coupling lens 12R, a drive optical element 14, and a mirror 18 as a plurality of illumination optical members.
  • the third condenser lens 163 and the fourth condenser lens 164 are provided.
  • the blue laser 11B is a laser light source that emits blue light having a wavelength of about 450 nm, for example.
  • the green laser 11G is a laser light source that emits green light having a wavelength of about 520 nm, for example.
  • the red laser 11R is a laser light source that emits red light having a wavelength of about 640 nm, for example.
  • the illumination control unit 29 performs light emission control of the first light source (for example, the blue laser 11B), the second light source (for example, the green laser 11G), and the third light source (for example, the red laser 11R).
  • the illumination control unit 29 controls the light emission of the first to third light sources by a field sequential method.
  • the second coupling lens 12G is a lens (coupled lens) for collimating the green light emitted from the green laser 11G (as parallel light) and coupling it with the first dichroic prism 131.
  • the first coupling lens 12B is a lens (coupling lens) for collimating the blue light emitted from the blue laser 11B and coupling it with the first dichroic prism 131.
  • the third coupling lens 12R is a lens (coupling lens) for collimating the red light emitted from the red laser 11R and coupling it with the second dichroic prism 132.
  • Each of the first dichroic prism 131 and the second dichroic prism 132 is an optical path combining element that combines optical paths of two or more light sources.
  • the first dichroic prism 131 selectively transmits the blue light incident through the first coupling lens 12B while selectively transmitting the green light incident through the second coupling lens 12G. It is a reflecting prism.
  • the second dichroic prism 132 selectively transmits the blue light and the green light emitted from the first dichroic prism 131, while selectively transmitting the red light incident through the third coupling lens 12R. It is a reflecting prism.
  • color synthesis optical path synthesis
  • the drive optical element 14 is an optical element for reducing speckle noise and interference fringes in the illumination light L ⁇ b> 1, and is disposed on the optical path between the first condenser lens 161 and the second condenser lens 162. .
  • the drive optical element 14 changes the state of the light beam passing therethrough, for example, by microvibration in a direction along the optical axis or in a direction perpendicular to the optical axis, thereby reducing speckle noise and interference fringes in the illumination light L1. It is possible to make it.
  • Each of the first fly-eye lens 151 and the second fly-eye lens 152 is an optical member (integrator) in which a plurality of lenses are two-dimensionally arranged on a substrate. Are divided and emitted.
  • the first fly-eye lens 151 is disposed on the optical path between the second dichroic prism 132 and the first condenser lens 161.
  • the second fly-eye lens 152 is disposed on the optical path between the second condenser lens 162 and the third condenser lens 163.
  • the mirror 18 is an element that bends the optical path of the illumination light L1.
  • the mirror 18 is disposed on the optical path between the first condenser lens 161 and the drive optical element 14.
  • the first condenser lens 161 is a lens that collects the light emitted from the first fly-eye lens 151 and makes it incident on the drive optical element 14 via the mirror 18.
  • the second condenser lens 162 is a lens that collects the light emitted from the drive optical element 14 and makes it incident on the second fly-eye lens 152.
  • the third condenser lens 163 and the fourth condenser lens 164 are lenses for collecting the emitted light from the second fly-eye lens 152 and emitting it as the illumination light L1 toward the wire grid 27.
  • the wire grid 27 is formed, for example, by forming a metal lattice on a glass substrate at a minute interval. As shown in FIG. 4, the illumination light L1 is incident on the wire grid 27 from the first direction Z1. A light valve 21 is arranged in the second direction Z2. In the third direction Z3, the polarizer 25S and the image sensor 22 are arranged. The projection lens 24 is disposed in the fourth direction Z4.
  • the wire grid 27 is a polarization separation element that separates incident light into a first polarization component (for example, a P polarization component) and a second polarization component (for example, an S polarization component) and emits them in different directions. .
  • the wire grid 27 selectively reflects a specific first polarization component and selectively transmits a specific second polarization component.
  • the wire grid 27 emits (reflects) most of the P-polarized component Lp1 included in the illumination light L1 incident from the first direction Z1 in the second direction Z2 and also S-polarized light. Most of the component Ls1 is emitted (transmitted) in the third direction Z3.
  • the wire grid 27 also emits (reflects) most of the P-polarized component Lp3 contained in the detection light L2 incident from the direction opposite to the fourth direction Z4 in the third direction Z3. It is like that.
  • the light valve 21 is a reflective liquid crystal element such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon).
  • the light valve 21 images the first polarization component (for example, the P polarization component Lp1) included in the illumination light L1 that is incident from the second direction Z2 via the wire grid 27. Modulation is based on the data.
  • the light valve 21 also emits the modulated light through the wire grid 27 in the fourth direction Z4.
  • the light valve 21 emits, for example, an S-polarized component Ls2 whose polarization state has been rotated as incident light as modulated light. Note that the light valve 21 can perform black display by returning the incident P-polarized component Lp1 to the wire grid 27 in the polarization state as it is.
  • the projection lens 24 projects the modulated light from the light valve 21 incident from the fourth direction Z4 via the wire grid 27 onto the projection surface 30A of the screen 30. Further, as shown in FIG. 4, the detection light L2 is incident on the projection lens 24 from the direction opposite to the traveling direction of the modulated light.
  • the projection lens 24 is a projection optical system for projecting an image and functions as an imaging optical system for object detection.
  • the image sensor 22 is composed of a solid-state image sensor such as a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) or a CCD (Charge Coupled Device).
  • the image sensor 22 is disposed at a position optically conjugate with the light valve 21. More specifically, when the light valve 21 is a reflective liquid crystal element, the display surface (liquid crystal surface) for creating an image and the image pickup surface of the image pickup element 22 are arranged at an optically conjugate position. As shown in FIG. 4, the detection light L ⁇ b> 2 is incident on the image sensor 22 from the third direction Z ⁇ b> 3 via the projection lens 24 and the wire grid 27.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • CCD Charge Coupled Device
  • the polarizer 25S is a polarizing member that is one of the optical members that reduces the second polarization component contained in the illumination light L1.
  • the polarizer 25 ⁇ / b> S is disposed between the image sensor 22 and the wire grid 27.
  • the polarizer 25S removes a second polarization component (for example, an S polarization component) included in the incident light.
  • the polarizer 25 ⁇ / b> S removes at least the S-polarized component Ls ⁇ b> 1 included in the illumination light L ⁇ b> 1 incident through the wire grid 27 as the second polarized component.
  • the image processing unit 26 determines the position of the feature point of the pointing object (object) 71 such as a human finger or a pointer, for example, as shown in FIGS. P1 is detected in association with the coordinates of the projection image V2 projected on the projection plane 30A. 2, 3, and 5 show the position of the tip of the human finger as an example of the feature point, but the present invention is not limited to this, and the center of gravity of the human finger, the center of gravity of the hand, and the like can be selected as appropriate.
  • FIG. 2 and FIG. 3 show configurations assuming that the projection display device is a short focus type.
  • the projection display device includes a near-infrared light projector 40 at the bottom of the main body 100.
  • the projection surface 30A is, for example, a flat floor surface.
  • the near-infrared light projecting unit 40 is a detection light source unit that emits detection near-infrared light 41 as invisible light for detection from a predetermined height h with respect to the projection surface 30A.
  • the near-infrared light projector 40 emits the detection near-infrared light 41 so that at least the projection area 31 on the projection surface 30A is covered with the detection near-infrared light 41 from a predetermined height h. .
  • the near-infrared light projecting unit 40 may irradiate the projection surface 30A with detection near-infrared light 41 having a thickness in the height h direction as invisible light for detection.
  • the near-infrared light for detection 41 and the projection surface 30A do not necessarily have to be completely separated at a predetermined height h.
  • the projection lens 24 may be an ultra short focus lens having a throw ratio of 0.38 or less.
  • the slow ratio is represented by L / H, where L is the distance from the projection lens 24 to the projection surface 30A and H is the width of the projection area, as shown in FIGS.
  • the image information V1 formed on the light valve 21 is projected onto the projection surface 30A of the screen 30 by the projection lens 24, and is enlarged and displayed as a projection image V2.
  • the projection display apparatus also detects the position of an object on the projection surface 30 ⁇ / b> A, for example, the position P ⁇ b> 1 of a feature point of an indicator (object) 71 such as a human finger or a pointer, using the imaging element 22.
  • the imaging element 22 performs imaging using an imaging area 32 that is substantially the same area as the projection area 31 on the projection surface 30A.
  • the first polarization component may be 99% or more, more preferably 99.5% or more.
  • the dominant first polarization component either the S-polarization component Ls1 or the P-polarization component Lp1 can be selected in accordance with the characteristics of the polarization conversion element.
  • the wire grid 27 reflects most of the P-polarized component and transmits most of the S-polarized component when the first polarized component is the P-polarized component and the second polarized component is the S-polarized component. For this reason, for example, 99.5% of the illumination light L1 is set to be the P polarization component Lp1, and the remaining 0.5% is set to the S polarization component Ls1. For example, as shown in FIG. 4, the wire grid 27 reflects most of the dominant P-polarized light component Lp ⁇ b> 1 and emits it to the light valve 21.
  • the P-polarized light component Lp1 incident on the light valve 21 is modulated (rotated) by the light valve 21 to become modulated light of the S-polarized light component Ls2, and then enters the projection lens 24 via the wire grid 27.
  • the S-polarized light component Ls2 that is the modulated light is projected as a projected image V2 onto the projection surface 30A of the screen 30 via the projection lens 24 as shown in FIG.
  • the image sensor 22 is disposed at a position optically conjugate with the light valve 21.
  • the projection lens 24 is a projection optical system for projecting an image and functions as an imaging optical system for object detection. For this reason, as shown in FIG. 5, it is possible to take an image with the imaging element 22 with the same area as the projection area 31 as the imaging area 32. Since the light valve 21 and the image sensor 22 are conjugate positions, the position P1 of the feature point of the indicator 71 such as a human finger or a pointer on the projection surface 30A is superimposed on the projection image V2 via the projection lens 24. Can be monitored.
  • the image processing unit 26 performs image processing on the shape of the pointing object 71 and detects the coordinates of the position P1 of the feature point of the pointing object 71, thereby enabling the pointing operation of the projection image V2.
  • the coordinate of the detection position P2 on the image sensor 22 side is the position of the feature point position P1 of the indicator 71
  • the indicator 71 may be two or more. For example, the coordinates of the tips of the fingers of both hands can be detected.
  • the projection area 31 has a predetermined height h of several millimeters to several tens of millimeters from the projection surface 30A, the height direction is 2 to 3 mm, and the area direction. Applies a film-like near-infrared barrier to a range covering the projection area 31. Then, since the projection surface 30A is generally flat, the film of the emitted near-infrared light goes straight without being interrupted in the middle if there is no indicator 71 such as a shield, a finger, or a pointer. Therefore, the image is not captured on the image pickup device 22 that is monitoring the projection surface 30A.
  • the position can be detected. Further, in the case of the ultra short focus type, the projection light passes through the vicinity of the projection surface 30A, and a part of the operating human body is difficult to block the projection light, so that there is an advantage that the screen is easy to see when operating.
  • the detection light L2 incident on the wire grid 27 includes an S-polarized component Ls3 and a P-polarized component Lp3 as polarized components.
  • the wire grid 27 reflects most of the P-polarized component Lp3 in the third direction Z3. If the polarizer 25S removes the S-polarized light component, almost all of the reflected P-polarized light component Lp3 reaches the image sensor 22. In addition, of the illumination light L1 incident on the wire grid 27, the S-polarized component Ls1 is emitted in the third direction Z3.
  • the S-polarized component Ls1 becomes a noise component with respect to the detection light L2, and when incident on the image sensor 22, the S / N ratio at the time of detection is reduced, and the detection accuracy is deteriorated.
  • the polarizer 25S and removing the S-polarized component Ls1 it is possible to increase the S / N ratio and increase the detection accuracy.
  • the P-polarized component Lp1 in the illumination light L1 is reflected by the wire grid 27 in a direction different from that of the imaging device 22, and the S-polarized component Ls1 is removed by the polarizer 25S, so that the imaging device ideally. 22, only the detection light L2 can be made incident, but depending on the incident angle of the light to the wire grid 27 and the optical performance of the wire grid wire grid 27 and the polarizer 25S, an unnecessary noise component included in the illumination light L1 However, there is a risk of entering the image sensor 22. Therefore, as shown in FIG. 6 described below, it is desirable to have a configuration in which the noise component for the detection light is reduced inside the illumination unit 1.
  • the projection lens 24 is made common by optically conjugate the image display light valve 21 and the image sensor 22 for object detection, thereby miniaturizing the entire optical system. Infrared light for detection is emitted from an optical system different from the light source for video display, thereby realizing high-precision object detection with reduced image processing load.
  • the noise component may enter the image sensor 22 and the object cannot be detected or the detection accuracy may be significantly reduced. is there.
  • a dedicated component such as a filter that cuts light that becomes a noise component in the optical path between the image pickup device 22 and the illumination unit 1. This increases the number of points and enlarges the optical system, and does not fundamentally solve the characteristics in the illumination unit 1.
  • At least one of the plurality of illumination optical members in the illumination unit 1 has an optical characteristic that reduces noise components generated inside the illumination unit 1.
  • the red laser 11R emits a weak infrared light L IR having a wavelength of, for example, about 800 nm as a noise component in addition to the red light L R having a wavelength of, for example, about 640 nm
  • the wavelength characteristics of the second dichroic prism 132 transmit blue (B) band, green (G) band, and infrared (IR) band light, and red ( R) The light may be reflected in the band.
  • B blue
  • G green
  • IR infrared
  • the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents reflectance.
  • a first dichroic blue and green light derived from the click prism 131 transmits and reflects the red light L R derived from the third coupling lens 12R.
  • the infrared light L IR guided from the third coupling lens 12R is transmitted.
  • the red light L R emitted from the red laser 11R is reflected by the second dichroic prism 132, a light valve 21 as illumination light L1, the projection lens 24, and guided to the projection surface 30A forms a video, red Since the external light L IR is transmitted through the second dichroic prism 132 and guided in a direction deviating from the optical path of the illumination light L1, the external light L IR is not guided to the imaging element 22, and noise components with respect to the detection light L2 can be reduced. .
  • the infrared light L IR that is a noise component is not reduced, for example, as illustrated in FIG. 8, a large amount of noise component with respect to the detection signal is incident on the image sensor 22.
  • the noise component is reduced by the second dichroic prism 132, for example, as shown in FIG. 9, the noise component for the detection signal is reduced, and an infrared cut filter is inserted in the illumination optical system. Is obtained, and the detection accuracy is improved. 8 and 9, the horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the amount of incident light.
  • the second dichroic prism 132 the transmitted infrared light L IR of the optical path, and may include an absorber 200 that absorbs infrared light L IR. Further, the processing of absorbing infrared light L IR on the inner wall of the housing that houses the illumination unit 1 may be subjected. Thereby, for example, it is possible to prevent the infrared light L IR from being reflected by the inner wall of the housing and the like and returning to the optical path of the illumination light L1.
  • the noise component with respect to the detection light generated inside the illumination unit 1 in the second dichroic prism 132 which is one of the illumination optical members is reduced. Therefore, it is possible to reduce noise components that are not required during object detection and improve the accuracy of object detection. Further, by sharing the effect of reducing the noise component with the optical path synthesis inside the illuminating unit 1, a small and inexpensive configuration can be achieved. As a result, it is possible to realize a small, high-definition and interactive laser projector that can be mounted on a small and lightweight electronic device.
  • FIGS. 1 and 4 show a configuration example using the wire grid 27 as the polarization separation element.
  • the polarization beam splitter 23 is used instead of the wire grid 27 as in the first modification shown in FIG.
  • the configuration may be acceptable.
  • a polarizer 25 that removes the P-polarized component is provided instead of the polarizer 25S that removes the S-polarized component.
  • the polarizing beam splitter 23 may have a configuration in which prisms coated with a multilayer film are bonded together, or may be a beam splitter similar to a prism in which an element having polarization characteristics is sanded.
  • the wire grid 27 in the configuration of FIG. 4 uses the first polarization component as the P polarization component, the second polarization component as the S polarization component, reflects the P polarization component, and transmits the S polarization component.
  • the beam splitter 23 has the opposite characteristic.
  • the polarizing beam splitter 23 has four optical surfaces. Here, two surfaces facing in the horizontal direction in FIG. 10 are described as a first optical surface and a third optical surface, and two surfaces facing in the vertical direction are described as a second optical surface and a fourth optical surface. To do. As shown in FIG. 10, the illumination light L1 is incident on the first optical surface of the polarization beam splitter 23 from the first direction Z1. A light valve 21 is arranged in the second direction Z2 with respect to the second optical surface of the polarization beam splitter 23. With respect to the third optical surface of the polarization beam splitter 23, the polarizer 25 and the imaging device 22 are arranged in the third direction Z3. A projection lens 24 is disposed in the fourth direction Z4 with respect to the fourth optical surface of the polarization beam splitter 23.
  • the polarization beam splitter 23 is a polarization separation element that separates incident light into a first polarization component (for example, an S polarization component) and a second polarization component (for example, a P polarization component) and emits them in different directions. is there.
  • the polarization beam splitter 23 selectively reflects the specific first polarization component and selectively transmits the specific second polarization component.
  • the polarization beam splitter 23 emits (reflects) substantially all of the S-polarized component Ls1 included in the illumination light L1 incident from the first direction Z1 in the second direction Z2, and Almost all of the P-polarized light component Lp1 is emitted (transmitted) in the third direction Z3.
  • the polarization beam splitter 23 also emits (reflects) almost all of the S-polarized component Ls3 contained in the detection light L2 incident from the direction opposite to the fourth direction Z4 in the third direction Z3. ).
  • the polarization beam splitter 23 reflects most of the S polarization component and transmits most of the P polarization component. . For this reason, for example, 99.5% of the illumination light L1 can be made dominant by using the S-polarized component Ls1, and the remaining 0.5% can be made the P-polarized component Lp1. As shown in FIG. 10, the polarization beam splitter 23 reflects almost all the dominant S-polarized component Ls ⁇ b> 1 and emits it to the light valve 21.
  • the S-polarized component Ls1 incident on the light valve 21 is modulated (rotated) by the light valve 21 to become modulated light of the P-polarized component Lp2, and then enters the projection lens 24 via the polarizing beam splitter 23.
  • the P-polarized light component Lp2 that is the modulated light is projected as a projection image V2 onto the projection surface 30A of the screen 30 via the projection lens 24 as shown in FIG.
  • the detection light L2 incident on the polarization beam splitter 23 includes an S polarization component Ls3 and a P polarization component Lp3 as polarization components.
  • the polarization beam splitter 23 reflects almost all of the S-polarized component Ls3 in the third direction Z3. If the polarizer 25 removes the P-polarized component, almost all of the S-polarized component Ls3 reaches the image sensor 22.
  • the P-polarized component Lp1 is emitted in the third direction Z3.
  • the P-polarized component Lp1 becomes a noise component with respect to the detection light L2, and when incident on the image sensor 22, the S / N ratio at the time of detection is reduced, and the detection accuracy is deteriorated.
  • the S / N ratio can be increased and the detection accuracy can be increased.
  • the S-polarized component Ls1 in the illumination light L1 is reflected by the polarizing beam splitter 23 in a direction different from that of the imaging element 22, and the P-polarized component Lp1 is removed by the polarizer 25, so that ideal imaging is performed.
  • Only the detection light L2 can be incident on the element 22, but depending on the incident angle of the light to the polarization beam splitter 23 and the optical performance of the polarization beam splitter 23 and the polarizer 25, unnecessary light included in the illumination light L1 is necessary.
  • a noise component enters the image sensor 22. Therefore, as shown in FIG. 6, it is desirable to have a configuration in which the noise component with respect to the detection light is reduced inside the illumination unit 1.
  • FIG. 11 shows a second example in which the noise component is reduced as the illumination unit 1A according to the second modification.
  • the green light L G about the green laser 11G is a wavelength 520 nm, for example, the cases where an weak infrared light L IR wavelength of about 800nm as an example.
  • Characteristics in this case, as shown in FIG. 11, for example, the second dichroic prism 132, which transmits the blue light L B and the green light L G, and reflects the red light L R, and reflects the infrared light L IR To.
  • the infrared light LIR is guided in a direction deviating from the optical path of the illumination light L1, the infrared light LIR is not guided to the imaging element 22, and a noise component with respect to the detection light L2 can be reduced.
  • the optical path of the guided in a direction out of the optical path of the illumination light L1 infrared light L IR may be provided with an absorber 200 that absorbs infrared light L IR .
  • the process which absorbs infrared-light LIR may be given to the inner wall of the housing
  • FIG. 12 shows a third example in which the noise component is reduced as the illumination unit 1B according to the third modification.
  • Figure 12 as in the example of FIG. 11, and an example in which emitted in addition to the green light L G about the green laser 11G is a wavelength 520 nm, for example, a weak infrared light L IR wavelength of about 800 nm.
  • the first dichroic prism 131 transmits the blue light L B, and reflects the green light L G, it may be characteristic to transmit infrared light L IR.
  • the infrared light LIR is guided in a direction deviating from the optical path of the illumination light L1, the infrared light LIR is not guided to the imaging element 22, and a noise component with respect to the detection light L2 can be reduced.
  • FIG. 13 shows a fourth example in which the noise component is reduced as the illumination unit 1C according to the fourth modification.
  • the other blue light L B of approximately blue laser 11B is a wavelength 450 nm, for example, the cases where an weak infrared light L IR wavelength of about 800nm as an example.
  • the first dichroic prism 131 transmits the blue light L B, and reflects the green light L G, it may be characteristic of reflecting infrared light L IR.
  • the infrared light LIR is guided in a direction deviating from the optical path of the illumination light L1, the infrared light LIR is not guided to the imaging element 22, and a noise component with respect to the detection light L2 can be reduced.
  • the second dichroic prism 132 transmits the blue light L B, and transmits the green light L G, and reflects the red light L R, and reflecting the infrared light L IR It may be configured.
  • FIG. 14 shows a fifth example in which the noise component is reduced as the illumination unit 1D according to the fifth modification.
  • the mirror 18 that bends the optical path may have a characteristic of reflecting the blue light L B , the green light L G , and the red light L R and transmitting the infrared light L IR.
  • the blue laser 11B which of the light source of the green laser 11G and the red laser 11R, even when the emitting infrared light L IR, reduces the infrared light L IR is the noise component relative to the detection light L2 be able to.
  • the mirror 18 By providing the mirror 18 with the characteristic of reducing the infrared light L IR , it is possible to cope with the case where the one that emits the infrared light L IR is an optical member other than the light source. For example, even when the infrared light L IR is generated by multi-layer film of the second dichroic prism 132 excites red light, direction infrared light L IR is off the optical path of the illumination light L1 by the mirror 18 Therefore, the noise component with respect to the detection light L2 can be reduced.
  • FIG. 15 shows a configuration example of the illumination unit 1E according to the sixth modification.
  • a single light source 11 and a coupling lens 12 may be provided instead of the blue laser 11B, the green laser 11G, and the red laser 11R.
  • the first dichroic prism 131 and the second dichroic prism 132 can be omitted.
  • the light source 11 may include a plurality of chips 211 ⁇ / b> A that emit different colored lights.
  • red light L R may have the green light L G, and the three chips 211A which emits blue light L B.
  • the mirror 18 may have a characteristic of reflecting the blue light L B , the green light L G , and the red light L R and transmitting the infrared light L IR. .
  • weak infrared light L IR is emitted from the light source 11, it is possible to reduce the infrared light L IR is the noise component relative to the detection light L2.
  • the projection display device may perform, for example, monochrome image display.
  • the light source 11 may have a single chip 211A that emits a single color light.
  • the weak infrared light L IR emitted from the light source 11 may be guided in the direction away from the optical path of the illumination light L1 by the mirror 18, as shown in FIG. 16 and 17, the plurality of chips 211A may all emit the same color light.
  • the solid state light emitting device 211 composed of one or a plurality of edge emitting type chips 211A is disposed in the internal space surrounded by the stem 213 and the cap 214. It is in the form of an accommodated can type.
  • FIG. 17 illustrates a configuration in which the light source 11 illustrated in FIG. 16 is viewed from the light emitting surface side.
  • FIG. 19 shows a configuration in which the light source 11 shown in FIG. 18 is viewed from the light emitting surface side.
  • FIG. 20 shows another configuration example of the light source 11 shown in FIG.
  • the chip 211A is made of, for example, a light emitting diode (LED), an organic EL light emitting element (OLED), or a laser diode (LD).
  • LED light emitting diode
  • OLED organic EL light emitting element
  • LD laser diode
  • the stem 213 constitutes a package of the light source 11 together with the cap 214.
  • the stem 213 supports a submount 215, a support substrate 213A, an outer frame substrate 213B disposed on the back surface of the support substrate 213A, and a plurality of connection terminals. 213C.
  • the submount 215 is made of a material having conductivity and heat dissipation.
  • the support substrate 213A and the outer frame substrate 213B are each formed by forming one or a plurality of insulating through holes and one or a plurality of conductive through holes on a base material having conductivity and heat dissipation. is there.
  • the support substrate 213A and the outer frame substrate 213B have, for example, a disk shape, and are stacked so that both central axes (not shown) overlap each other.
  • the diameter of the outer frame substrate 213B is larger than the diameter of the support substrate 213A.
  • the outer edge of the outer frame substrate 213B is an annular flange projecting radially from the central axis of the outer frame substrate 213B in a plane whose normal is the central axis of the outer frame substrate 213B.
  • the flange has a role of defining a reference position when the cap 214 is fitted to the support substrate 213A in the manufacturing process.
  • the plurality of connection terminals 213C penetrate at least the support substrate 213A.
  • Terminals excluding at least one of the plurality of connection terminals 213C are electrically connected to electrodes (not shown) of the individual chips 211A one by one.
  • the terminal ⁇ protrudes long toward the outer frame substrate 213B and protrudes short toward the support substrate 213A.
  • terminals other than the terminal ⁇ are electrically connected to other electrodes (not shown) of all the chips 211A. Has been.
  • the terminal ⁇ protrudes long toward the outer frame substrate 213B, and the edge of the terminal ⁇ on the support substrate 213A side is embedded in, for example, the support substrate 213A.
  • a portion of each connection terminal 213C that protrudes long toward the outer frame substrate 213B corresponds to, for example, a portion that is fitted into the substrate.
  • portions of the plurality of connection terminals 213C that protrude short toward the support substrate 213A correspond to portions that are electrically connected to the individual chips 211A one by one through the wires 216.
  • a portion embedded in the support substrate 213A corresponds to, for example, a portion electrically connected to all the chips 211A via the support substrate 213A and the submount 215.
  • the terminal ⁇ is supported by insulating through holes provided in the support substrate 213A and the outer frame substrate 213B, and is insulated and separated from the support substrate 213A and the outer frame substrate 213B by the through holes. Further, the individual terminals ⁇ are insulated and separated from each other by the insulating member. On the other hand, the terminal ⁇ is supported by conductive through holes provided in the support substrate 213A and the outer frame substrate 213B, and is electrically connected to the through holes.
  • the cap 214 seals the solid light emitting element 211.
  • the cap 214 has, for example, a cylindrical portion 214A having openings at the upper end and the lower end.
  • the lower end of the cylindrical portion 214A is in contact with the side surface of the support substrate 213A, and the solid state light emitting device 211 is located in the internal space of the cylindrical portion 214A.
  • the cap 214 has a light transmission window 214B disposed so as to close the opening on the upper end side of the cylindrical portion 214A.
  • the light transmission window 214 ⁇ / b> B is disposed at a position facing the light emission surface of the solid state light emitting device 211, and has a function of transmitting light output from the solid state light emitting device 211.
  • the solid-state light emitting element 211 emits light from a light emission region composed of a single or a plurality of dot-like or single or a plurality of non-spot-like light emission spots. Is coming out.
  • the solid state light emitting device 211 may be composed of, for example, a single chip 211A that emits light in a predetermined wavelength band, or may be composed of a plurality of chips 211A that emit light in the same wavelength band. You may consist of several chip
  • the solid state light emitting device 211 includes a plurality of chips 211A, the chips 211A are arranged in a row in the horizontal direction as shown in FIGS. 16 and 17, for example.
  • the size (W V ⁇ W H ) of the solid state light emitting device 211 is, for example, the size of the single chip 211A (see FIG. 19). Equal to W V1 ⁇ W H1 ).
  • the size (W V ⁇ W H ) as the solid light emitting element 211 is W V1 ⁇ 2W H1 or more.
  • the size of the solid state light emitting device 211 is equal to the size when all the chips 211A are grouped, for example, as shown in FIG. .
  • the size (W V ⁇ W H ) as the solid light emitting element 211 is equal to or greater than W V1 ⁇ 3WH 1 in the example of FIG.
  • the infrared light L IR that is a noise component is reduced by reflection or transmission as an optical characteristic of the illumination optical member
  • one or more of the plurality of illumination optical members may be infrared.
  • the light L IR may be absorbed.
  • one or more of the coupling lenses 12B, 12G, and 12R, the condenser lenses 161 to 164, the fly-eye lenses 151 and 152, and the driving optical element 14 may include blue light L B , green light L G , And may have a characteristic of transmitting the red light L R and absorbing the infrared light L IR .
  • one or more of the mirror 18, the first dichroic prism 131, and the second dichroic prism 132 may have a characteristic of absorbing the infrared light LIR .
  • all of the plurality of illumination optical members may have a characteristic of reducing the infrared light LIR by any of reflection, transmission, and absorption.
  • the infrared light L IR can be reduced by the various modes described above.
  • either the first fly-eye lens 151 or the second fly-eye lens 152 may be one.
  • the first condenser lens 161 and the second condenser lens 162 are not necessary.
  • the third condenser lens 163 and the fourth condenser lens 164 are not necessary.
  • the polarizer 25S in the configuration of FIG. 1 may be omitted.
  • This technology is also applicable as a digital mirror device type projector.
  • the ultraviolet light may be the detection light L2 and its noise component.
  • the present technology can take the following configurations.
  • a light valve that modulates illumination light based on video data and emits the modulated light; and
  • An illumination unit having a light source and a plurality of illumination optical members that generate the illumination light based on light from the light source and guide the illumination light to the light valve;
  • a projection lens for projecting the modulated light from the light valve onto a projection surface and receiving detection light from a direction opposite to the traveling direction of the modulated light;
  • An image sensor that is disposed at a position optically conjugate with the light valve and receives the detection light via the projection lens;
  • a projection display device wherein at least one of the plurality of illumination optical members has an optical characteristic of reducing a noise component with respect to the detection light generated inside the illumination unit.
  • the projection display device having a mirror that bends the optical path of the illumination light
  • the mirror has an optical characteristic that reduces the noise component.
  • the projection display device having a mirror that bends the optical path of the illumination light
  • the mirror has an optical characteristic that reduces the noise component.
  • the mirror has an optical characteristic of transmitting the noise component in a direction deviating from an optical path of the illumination light.
  • It is arranged in a direction away from the optical path of the illumination light, further comprising an absorber that absorbs the noise component,
  • At least one of the plurality of illumination optical members has an optical characteristic that guides the noise component in a direction deviating from an optical path of the illumination light by reflection or transmission. Any one of the above (1) to (6)
  • the projection display device according to any one of (1) to (7), wherein the noise component includes light in a non-visible light band.
  • the projection display device according to any one of (1) to (8), wherein the noise component includes light in an infrared band.
  • the projection display device according to any one of (1) to (9), wherein the noise component includes light in the same wavelength band as the detection light.
  • the noise component is a component included in light emitted from the light source.
  • An image processing unit that detects a position of a feature point of an object on the projection plane or in the vicinity of the projection plane in association with coordinates of a projection image projected on the projection plane based on a result of imaging by the imaging element;
  • the projection display device according to any one of (1) to (11), further provided.
  • a detection light source unit that emits non-visible light for detection from the projection surface to a predetermined height;
  • the projection-type display device according to any one of (1) to (12), wherein the invisible light diffused by hitting an object is incident on the imaging element as the detection light through the projection lens.
  • a detection light source unit that emits the invisible light for detection so that at least a projection area on the projection surface by the projection lens is covered with a non-visible light for detection from a predetermined height; The invisible light diffused by hitting an object in the vicinity of the projection area is incident on the imaging element as the detection light through the projection lens.

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Abstract

　本開示の投射型表示装置は、照明光（Ｌ１）を映像データに基づいて変調し、その変調光を出射するライトバルブ（２１）と、光源と、前記光源からの光に基づいて前記照明光（Ｌ１）を生成し、前記照明光（Ｌ１）を前記ライトバルブ（２１）へと導く複数の照明用光学部材とを有する照明部（１）と、前記ライトバルブ（２１）からの前記変調光を投影面（３０Ａ）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（２４）と、前記ライトバルブ（２１）と光学的に共役な位置に配置され、前記投射レンズを介して前記検出光が入射される撮像素子（２２）とを備える。前記複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つが、前記照明部（１）の内部で発生した、前記検出光に対するノイズ成分を低減させる光学特性を有する。

Description

投射型表示装置
　本開示は、投影面またはその近傍における物体の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、映像をスクリーン上に投影することによって表示する表示装置がプロジェクタとして古くから知られている。
特開２０１３－３８５９号公報 特開２００７－５２２１８号公報 特開２００３－４４８３９号公報
　近年では、プロジェクタにおいても、タブレット端末等のように、投影される映像を人の直感に応じる形でタッチパネルを手で操作するようにポインティング操作することが望まれている。特に、ハンディタイプの小型プロジェクタが近年市場に現れ、２０インチ～３０インチ程度で投影された投影エリアの映像をポインティング操作することが望まれているが、映像が投影されるスクリーンや壁などにはタッチパネルが組み込まれていないため、手による操作を別の手段で検出する必要がある。また、この方法以外にプロジェクタではリモコン等を操作することで映像を動かすことが可能なものもあるが、小型のプロジェクタでは装置自体が小さく、リモコン等による操作はスマートでない。
　特許文献１には、投影装置と手による操作（ジェスチャ）を検出する検出装置とを組み合わせることで、投影エリアをカバーする形で映像のポインティング操作を可能にした装置が提案されている。しかしながら、特許文献１で提案されている装置では、投影部と検出部とが別体となるため、システム全体のサイズが大きくなり易い。また、サイズが大きくなるだけでなく、投影しているエリアと検出するエリアとの相対位置座標の構成などに関して、精度を要求するキャリブレーション操作が必要となる。このキャリブレーションの精度はポインティング操作の精度に直接影響を及ぼすため重要であり、画面の隅々まで対応する必要があるため、煩雑である。
　特許文献２および特許文献３には、プロジェクタに撮像機能を付加した装置が提案されている。しかしながら、特許文献３で提案されている装置では、超高圧水銀ランプなどの光源からの光束を特定の偏光成分に揃える偏光変換素子に入射させ、その偏光成分をライトバルブへ導いている。しかしこの種の偏光変換素子では特定の偏光成分に変換できなかった成分がライトバルブでなく撮像素子に入射して、撮像の際に投影用の照明光が悪影響を及ぼす。またそれを避けるために撮像用に専用の偏光変換素子を追加したのでは、投射レンズが大型化してしまい実用的でない。これに対して特許文献２で提案されている装置では、撮像の際に投影用の照明光を消灯することで、撮像専用の偏光変換素子を追加することなく、照明光の悪影響を防止している。しかしながら、撮像の際に照明光を消灯するので、例えば暗い外部環境下で使用する場合等には、撮像に必要な十分な明るさを確保するのが困難になるため、プロジェクタのように暗い環境下で使用されることの多い装置としては使用上の制約がある。
　従って、物体検出の精度を向上させることができるようにした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に係る投射型表示装置は、照明光を映像データに基づいて変調し、その変調光を出射するライトバルブと、光源と、光源からの光に基づいて照明光を生成し、照明光をライトバルブへと導く複数の照明用光学部材とを有する照明部と、ライトバルブからの変調光を投影面上に投影すると共に、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、ライトバルブと光学的に共役な位置に配置され、投射レンズを介して検出光が入射される撮像素子とを備え、複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つが、照明部の内部で発生した、検出光に対するノイズ成分を低減させる光学特性を有するものである。
　本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置では、複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つによって、照明部の内部で発生した、検出光に対するノイズ成分が低減する。
　本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置によれば、複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つによって、照明部の内部で発生した、検出光に対するノイズ成分を低減させるようにしたので、物体検出の精度を向上させることができる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置の全体構成の一例を示す構成図である。 投射型表示装置において映像表示および物体検出をしている状態の一例を示す外観図である。 図２に示した投射型表示装置を側面方向から見た状態の一例を示す構成図である。 ライトバルブと撮像素子とに入射する光の一例を示す要部断面図である。 映像表示および物体検出の概念を模式的に示す説明図である。 照明部内部で発生するノイズ成分を第２のダイクロイックプリズムによって低減する例を示した構成図である。 第２のダイクロイックプリズムの光学特性の一例を示す特性図である。 検出信号とノイズ成分の波長特性の一例を示す特性図である。 ノイズ成分を低減した例を示す特性図である。 偏光分離素子として偏光ビームスプリッタを用いた変形例を示す要部断面図である。 ノイズ成分を低減する第２の例を示した要部構成図である。 ノイズ成分を低減する第３の例を示した要部構成図である。 ノイズ成分を低減する第４の例を示した要部構成図である。 ノイズ成分を低減する第５の例を示した要部構成図である。 光源が１つである場合の照明部の構成例を示す構成図である。 光源の構成例を示す断面図である。 図１６に示した光源を光出射面側から見た構成図である。 光源の他の構成例を示す断面図である。 図１８に示した光源を光出射面側から見た構成図である。 図１８に示した光源の他の構成例を示す構成図である。
　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．検出機能を有する投射型表示装置の一実施の形態（図１～図９）
　　１．１　構成
　　１．２　動作および作用
　　　１．２．１　基本動作
　　　１．２．２　偏光子の作用
　　　１．２．３　照明部内部で発生するノイズ成分の低減について
　　１．３　効果
　２．変形例
　　２．１　第１の変形例（図１０）
　　２．２　第２の変形例（図１１）
　　２．３　第３の変形例（図１２）
　　２．４　第４の変形例（図１３）
　　２．５　第５の変形例（図１４）
　　２．６　第６の変形例（図１５、図１６～図２０）
　　２．７　第７の変形例
　　２．８　その他の変形例
　３．その他の実施の形態
＜１．検出機能を有する投射型表示装置の一実施の形態＞
［１．１　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（プロジェクタ）の全体構成の一例を示している。この投射型表示装置は、映像表示と共に、近赤外光を用いて、アクティブに物体検出を行う機能を有している。図２は、投射型表示装置において映像表示および物体検出をしている状態の一例を示している。図３は、図２に示した投射型表示装置を側面方向から見た状態の一例を示している。図４は、図１に示した投射型表示装置において、ライトバルブ２１と撮像素子２２とに入射する光の一例を示している。図５は、この投射型表示装置による映像表示および物体検出の概念を模式的に示している。
　この投射型表示装置は、図１に示したように、照明部１と、ライトバルブ２１と、撮像素子２２と、偏光分離素子としてのワイヤグリッド２７と、投射レンズ２４と、偏光部材としての偏光子２５Ｓと、画像処理部２６と、照明制御部２９とを備えている。
　照明部１は、照明光Ｌ１を図４に示したように第１の方向Ｚ１からワイヤグリッド２７に向けて出射するものである。照明部１は、光源と、光源からの光に基づいて照明光Ｌ１を生成し、照明光Ｌ１をライトバルブ２１へと導く複数の照明用光学部材とを有している。光源としては、それぞれが異なる光路上に配置された複数の光源であってもよい。照明部１はまた、複数の光源のうちの２以上の光源の光路を合成する光路合成素子を有している。
　より具体的には、照明部１は、それぞれが異なる光路上に配置された複数の光源として、青色レーザ１１Ｂと、緑色レーザ１１Ｇと、赤色レーザ１１Ｒとを有している。照明部１はまた、複数の照明用光学部材として、第１のカップリングレンズ１２Ｂと、第２のカップリングレンズ１２Ｇと，第３のカップリングレンズ１２Ｒと、駆動光学素子１４と、ミラー１８と、第１のダイクロイックプリズム１３１と、第２のダイクロイックプリズム１３２と、第１のフライアイレンズ１５１と、第２のフライアイレンズ１５２と、第１のコンデンサレンズ１６１と、第２のコンデンサレンズ１６２と、第３のコンデンサレンズ１６３と、第４のコンデンサレンズ１６４とを有している。
　青色レーザ１１Ｂは例えば波長４５０ｎｍ程度の青色光を発するレーザ光源である。緑色レーザ１１Ｇは例えば波長５２０ｎｍ程度の緑色光を発するレーザ光源である。赤色レーザ１１Ｒは例えば波長６４０ｎｍ程度の赤色光を発するレーザ光源である。
　照明制御部２９は、第１の光源（例えば青色レーザ１１Ｂ）、第２の光源（例えば緑色レーザ１１Ｇ）、および第３の光源（例えば赤色レーザ１１Ｒ）の発光制御を行うものである。照明制御部２９は例えば、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ようになっている。
　第２のカップリングレンズ１２Ｇは、緑色レーザ１１Ｇから出射された緑色光をコリメートして（平行光として）、第１のダイクロイックプリズム１３１と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。同様に、第１のカップリングレンズ１２Ｂは、青色レーザ１１Ｂから出射された青色光をコリメートして、第１のダイクロイックプリズム１３１と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。また、第３のカップリングレンズ１２Ｒは、赤色レーザ１１Ｒから出射された赤色光をコリメートして、第２のダイクロイックプリズム１３２と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。なお、これらのカップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによって、入射した各レーザ光をコリメートする（平行光にする）ことが好ましい。
　第１のダイクロイックプリズム１３１および第２のダイクロイックプリズム１３２はそれぞれ、２以上の光源の光路を合成する光路合成素子である。第１のダイクロイックプリズム１３１は、第１のカップリングレンズ１２Ｂを介して入射された青色光を選択的に透過させる一方、第２のカップリングレンズ１２Ｇを介して入射された緑色光を選択的に反射させるプリズムである。第２のダイクロイックプリズム１３２は、第１のダイクロイックプリズム１３１から出射された青色光および緑色光を選択的に透過させる一方、第３のカップリングレンズ１２Ｒを介して入射された赤色光を選択的に反射させるプリズムである。これにより、赤色光、緑色光および青色光に対する色合成（光路合成）がなされるようになっている。
　駆動光学素子１４は、照明光Ｌ１におけるスペックルノイズおよび干渉縞を低減するための光学素子であり、第１のコンデンサレンズ１６１と第２のコンデンサレンズ１６２との間の光路上に配置されている。駆動光学素子１４は、例えば光軸に沿った方向や、光軸に対して垂直方向に微小振動することで、通過する光束の状態を変化させ、照明光Ｌ１におけるスペックルノイズおよび干渉縞を低減させることが可能となっている。
　第１のフライアイレンズ１５１および第２のフライアイレンズ１５２はそれぞれ、基板上に複数のレンズが２次元配置された光学部材（インテグレータ）であり、複数のレンズの配列に応じて入射光束を空間的に分割して出射させるものである。第１のフライアイレンズ１５１は、第２のダイクロイックプリズム１３２と第１のコンデンサレンズ１６１との間の光路上に配置されている。第２のフライアイレンズ１５２は、第２のコンデンサレンズ１６２と第３のコンデンサレンズ１６３との間の光路上に配置されている。第１のフライアイレンズ１５１および第２のフライアイレンズ１５２によって、照明光Ｌ１の面内の光量分布の均一化が図られるようになっている。
　ミラー１８は、照明光Ｌ１の光路を折り曲げる素子である。ミラー１８は、第１のコンデンサレンズ１６１と駆動光学素子１４との間の光路上に配置されている。第１のコンデンサレンズ１６１は、第１のフライアイレンズ１５１からの出射光を集光し、ミラー１８を介して駆動光学素子１４へ入射させるためのレンズである。第２のコンデンサレンズ１６２は、駆動光学素子１４からの出射光を集光し、第２のフライアイレンズ１５２へ入射させるためのレンズである。
　第３のコンデンサレンズ１６３および第４のコンデンサレンズ１６４は、第２のフライアイレンズ１５２からの出射光を集光し、照明光Ｌ１としてワイヤグリッド２７に向けて出射させるためのレンズである。
　ワイヤグリッド２７は、例えばガラス基板上に金属の格子を微小間隔をおいて形成したものである。ワイヤグリッド２７には、図４に示したように、第１の方向Ｚ１から照明光Ｌ１が入射されるようになっている。第２の方向Ｚ２にはライトバルブ２１が配置されている。第３の方向Ｚ３には偏光子２５Ｓおよび撮像素子２２が配置されている。第４の方向Ｚ４には投射レンズ２４が配置されている。
　ワイヤグリッド２７は、入射した光を第１の偏光成分（例えばＰ偏光成分）と第２の偏光成分（例えばＳ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である。ワイヤグリッド２７は、特定の第１の偏光成分を選択的に反射させると共に、特定の第２の偏光成分を選択的に透過させるようになっている。ワイヤグリッド２７は例えば、図４に示したように、第１の方向Ｚ１から入射した照明光Ｌ１に含まれるＰ偏光成分Ｌｐ１の多くを第２の方向Ｚ２に出射（反射）すると共に、Ｓ偏光成分Ｌｓ１の多くを第３の方向Ｚ３に出射（透過）するようになっている。ワイヤグリッド２７はまた、図４に示したように、第４の方向Ｚ４とは逆方向から入射した検出光Ｌ２に含まれるＰ偏光成分Ｌｐ３の多くを第３の方向Ｚ３に出射（反射）するようになっている。
　ライトバルブ２１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２１は例えば、図４に示したように、ワイヤグリッド２７を介して第２の方向Ｚ２から入射された、照明光Ｌ１に含まれる第１の偏光成分（例えばＰ偏光成分Ｌｐ１）を映像データに基づいて変調するようになっている。ライトバルブ２１はまた、その変調光をワイヤグリッド２７を介して第４の方向Ｚ４に向けて出射するようになっている。ライトバルブ２１からは、図４に示したように、入射時とは偏光状態が回転された例えばＳ偏光成分Ｌｓ２が変調光として出射されるようになっている。なお、ライトバルブ２１では、入射したＰ偏光成分Ｌｐ１をそのままの偏光状態でワイヤグリッド２７に戻すことで黒表示を行うことが可能である。
　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、スクリーンの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４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。
　撮像素子２２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの固体撮像素子で構成されている。撮像素子２２は、ライトバルブ２１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２１が反射型の液晶素子である場合、映像を作り出す表示面（液晶面）と撮像素子２２の撮像面とが光学的に共役な位置となるように配置する。撮像素子２２には、投射レンズ２４およびワイヤグリッド２７を介して、図４に示したように、第３の方向Ｚ３から検出光Ｌ２が入射されるようになっている。
　偏光子２５Ｓ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の１つである偏光部材である。偏光子２５Ｓは、撮像素子２２とワイヤグリッド２７との間に配置されている。偏光子２５Ｓは、入射した光に含まれる第２の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を除去する。偏光子２５Ｓは、第２の偏光成分として、図４に示したように、少なくともワイヤグリッド２７を介して入射された照明光Ｌ１に含まれるＳ偏光成分Ｌｓ１を除去するようになっている。
　画像処理部２６は、撮像素子２２による撮影結果に基づいて、図２、図３、および図５に示したように、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Ｐ１を、投影面３０Ａ上に投影された投影画像Ｖ２の座標に対応付けて検出するものである。特徴点の例として図２、図３、および図５では人の指の先端の位置を示しているが、これに限られず人の指の重心、手の重心などを適宜選択することができる。
　図２および図３では、投射型表示装置が短焦点タイプである場合を想定した構成を示している。この投射型表示装置は、図２および図３に示したように、本体１００の下部に近赤外光投光部４０を備えている。投影面３０Ａは例えば平坦な床面となっている。近赤外光投光部４０は、投影面３０Ａに対して所定の高さｈから検出用の非可視光としての検出用近赤外光４１を出射する検出用光源部である。近赤外光投光部４０は、少なくとも投影面３０Ａ上の投影エリア３１が、検出用近赤外光４１によって所定の高さｈから覆われるように、検出用近赤外光４１を出射する。撮像素子２２には、指示物７１によって拡散された近赤外散乱光Ｌａが検出光Ｌ２として、投射レンズ２４およびワイヤグリッド２７を介して入射される。なお、近赤外光投光部４０は、検出用の非可視光として、高さｈ方向に厚みのある検出用近赤外光４１を投影面３０Ａに照射しても良い。この場合、必ずしも検出用近赤外光４１と投影面３０Ａとが所定の高さｈで完全に離間している必要はなく、例えば検出用近赤外光４１の厚み方向（高さｈ方向）の一部の光（高さｈ＝０の光）が投影面３０Ａに触れる（重なる）ような状態となっていてもよい。
　この投射型表示装置において、投射レンズ２４は、スローレシオ（Throw Ratio）が０．３８以下の超短焦点レンズであってもよい。ここで、スローレシオとは、図２および図３に示したように、投射レンズ２４から投影面３０Ａまでの距離をＬ、投影エリアの幅をＨとすると、Ｌ／Ｈで表される。
［１．２　動作および作用］
（１．２．１　基本動作）
　この投射型表示装置では、図１および図５に示したように、ライトバルブ２１に形成された映像情報Ｖ１を投射レンズ２４によってスクリーン３０の投影面３０Ａ上に投影し、投影画像Ｖ２として拡大表示する。この投射型表示装置はまた、投影面３０Ａ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Ｐ１を撮像素子２２を用いて検出する。撮像素子２２は、投影面３０Ａ上の投影エリア３１と略同一のエリアを撮影エリア３２とした撮影を行う。
　この投射型表示装置では、照明部１においてレーザ光源を用いていることで、照明光Ｌ１の偏光成分が支配的となるように揃えることができる。具体的には第１の偏光成分が９９％以上、より好ましくは９９．５％以上となるようにするとよい。ここで支配的とする第１の偏光成分は、偏光変換素子の特性に合わせて、Ｓ偏光成分Ｌｓ１、Ｐ偏光成分Ｌｐ１のいずれかを選択できる。
　ワイヤグリッド２７は、第１の偏光成分をＰ偏光成分、第２の偏光成分をＳ偏光成分とすると、Ｐ偏光成分の多くを反射し、Ｓ偏光成分の多くを透過させるものとなっている。このため、例えば、照明光Ｌ１の９９．５％をＰ偏光成分Ｌｐ１にして支配的とし、残りの０．５％をＳ偏光成分Ｌｓ１にする。ワイヤグリッド２７は、例えば図４に示したように、支配的なＰ偏光成分Ｌｐ１の多くを反射してライトバルブ２１へ出射する。ライトバルブ２１に入射されたＰ偏光成分Ｌｐ１は、ライトバルブ２１で変調（回転）されてＳ偏光成分Ｌｓ２の変調光となった後、ワイヤグリッド２７を介して投射レンズ２４に入射される。変調光であるＳ偏光成分Ｌｓ２が、図５に示したように投射レンズ２４を介してスクリーン３０の投影面３０Ａ上に投影画像Ｖ２として投影される。
　この投射型表示装置では、撮像素子２２が、ライトバルブ２１と光学的に共役な位置に配置されている。また、投射レンズ２４が、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している。このため、図５に示したように、投影エリア３１と同じエリアを撮影エリア３２として撮像素子２２で撮影することが可能となる。ライトバルブ２１と撮像素子２２とが共役な位置であるがゆえに、投影面３０Ａ上における人の指やポインタ等の指示物７１の特徴点の位置Ｐ１を投射レンズ２４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、画像処理部２６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Ｐ１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３１内の任意の座標位置が撮影エリア３２内の座標位置に１対１で対応するので、撮像素子２２側の検出位置Ｐ２の座標が指示物７１の特徴点の位置Ｐ１の座標に対応する。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ができる。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。
　この投射型表示装置では、図２および図３に示すように、投影エリア３１に、投影面３０Ａから例えば数ｍｍ～数１０ｍｍの所定の高さｈに、高さ方向は２～３ｍｍでエリア方向は投影エリア３１をカバーする範囲に膜状の近赤外バリアを張る。そうすると、通常、投影面３０Ａは平坦であるため、遮蔽物や、指、指示棒など何かしらの指示物７１が無ければ、放出された近赤外光の膜は途中で遮られることなく、直進するため、投影面３０Ａをモニタしている撮像素子２２には写らない。この状態で、指などを、近赤外光バリアのある投影面３０Ａから数ｍｍまで近づけるか、または、投影面３０Ａ上をタッチするなどの動作をすると、バリアの光が指で遮られ、そのポイントで拡散することとなる。指に当たり拡散した光は四方八方に向かい、その一部が投射レンズ２４の開口に戻る光が存在する。その戻る光は投射レンズ２４を通過し、ワイヤグリッド２７で反射され、撮像素子２２上に到達する。この時、映像を作るライトバルブ２１と撮像素子２２とが共役の位置に配置されているため、投影面３０Ａ上で点状に発生した輝点拡散ポイントは撮像素子２２上で結像し、投影された映像に１：１にあたる位置で結像する。そうすることで、位置を検出することが可能となる。また超短焦点タイプの場合は投射光が投影面３０Ａ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。
（１．２．２　偏光子の作用）
　次に、図４を参照して、偏光子２５Ｓの作用について説明する。ワイヤグリッド２７に入射される検出光Ｌ２には偏光成分としてＳ偏光成分Ｌｓ３とＰ偏光成分Ｌｐ３とが含まれている。ワイヤグリッド２７は、Ｐ偏光成分Ｌｐ３の多くを第３の方向Ｚ３に反射する。偏光子２５Ｓを、Ｓ偏光成分を除去するものとすれば、反射されたＰ偏光成分Ｌｐ３のほぼすべてが撮像素子２２に到達する。また、ワイヤグリッド２７に入射される照明光Ｌ１のうち、Ｓ偏光成分Ｌｓ１が第３の方向Ｚ３に出射される。このＳ偏光成分Ｌｓ１は、検出光Ｌ２に対してノイズ成分となり、撮像素子２２に入射すると、検出の際のＳ／Ｎ比が小さくなり、検出精度を悪化させる。偏光子２５Ｓを配置してＳ偏光成分Ｌｓ１を除去することで、Ｓ／Ｎ比を大きくして検出精度を上げることができる。
　このように、照明光Ｌ１のうちＰ偏光成分Ｌｐ１がワイヤグリッド２７で撮像素子２２とは異なる方向に反射され、Ｓ偏光成分Ｌｓ１は偏光子２５Ｓによって除去されることで、理想的には撮像素子２２には検出光Ｌ２のみを入射させることができるが、ワイヤグリッド２７への光の入射角やワイヤグリッワイヤグリッド２７および偏光子２５Ｓの光学性能によっては、照明光Ｌ１に含まれる不要なノイズ成分が、撮像素子２２に入射するおそれがある。そこで、以下で説明する図６に示すように、照明部１の内部で、検出光に対するノイズ成分を低減させる構成にすることが望ましい。
（１．２．３　照明部内部で発生するノイズ成分の低減について）
　この投射型表示装置では、映像表示用のライトバルブ２１と物体検出用の撮像素子２２とを光学的に共役に配置することで投射レンズ２４を共通化し、光学系全体を小型化している。そして、検出のための赤外光は、映像表示用の光源とは別の光学系から照射することで、画像処理の負荷を低減した精度のよい物体検出を実現している。ただし、映像表示用の光源側に検出精度を低下させるノイズ成分となる光が発生した場合に、そのノイズ成分が撮像素子２２へと入射し、物体検出できない、もしくは検出精度が著しく低下するおそれがある。この場合、例えば撮像素子２２と照明部１との光路中にノイズ成分となる光をカットするフィルタ等の専用部品を配置することが考えられるが、フィルタ等の専用部品を追加することは、部品点数の追加や光学系の大型化を招き、また照明部１内の特性の根本的な解決にはならない。
　このため、照明部１内の複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つが、照明部１の内部で発生した、ノイズ成分を低減させる光学特性を有していることが好ましい。一例として、照明部１内において、赤色レーザ１１Ｒが、例えば波長６４０ｎｍ程度の赤色光ＬRの他に、ノイズ成分として例えば波長８００ｎｍ程度の微弱な赤外光ＬIRを発する場合を例に説明する。この場合、例えば第２のダイクロイックプリズム１３２の波長特性を、図７に示したように、青色（Ｂ）帯域、緑色（Ｇ）帯域、および赤外（ＩＲ）帯域の光を透過し、赤色（Ｒ）帯域の光を反射する特性とすればよい。なお、図７において横軸は波長、縦軸は反射率を示す。これにより、図６に示したように、第１のダイクロイックプリズム１３１より導かれた青色および緑色の光を透過し、第３のカップリングレンズ１２Ｒより導かれた赤色光ＬRを反射する。かつ、第３のカップリングレンズ１２Ｒより導かれた赤外光ＬIRを透過する。赤色レーザ１１Ｒから発せられる赤色光ＬRは、第２のダイクロイックプリズム１３２を反射して、照明光Ｌ１としてライトバルブ２１、投射レンズ２４、および投影面３０Ａへと導かれ映像を形成するが、赤外光ＬIRは、第２のダイクロイックプリズム１３２を透過し、照明光Ｌ１の光路から外れた方向に導かれるため、撮像素子２２へと導かれず、検出光Ｌ２に対するノイズ成分を低減することができる。
　ノイズ成分となる赤外光ＬIRを低減させなかった場合、例えば図８に示したように、撮像素子２２には検出信号に対するノイズ成分が多く入射する。これに対して、第２のダイクロイックプリズム１３２によってノイズ成分を低減させた場合、例えば図９に示したように、検出信号に対するノイズ成分が小さくなり、赤外カットフィルタを照明光学系に入れたものと同等な特性が得られ、検出精度が向上する。なお、図８および図９において横軸は波長、縦軸は入射光量を示す。
　なお、図６に示したように、第２のダイクロイックプリズム１３２を透過した赤外光ＬIRの光路上に、赤外光ＬIRを吸収する吸収体２００を備えていてもよい。また、照明部１を収容する筐体の内壁に赤外光ＬIRを吸収させる加工が施されていても良い。これにより、例えば赤外光ＬIRが筐体の内壁等で反射して照明光Ｌ１の光路上への戻り光となることを防止することができる。
［１．３　効果］
　以上のように、本実施の形態によれば、照明用光学部材の１つである第２のダイクロイックプリズム１３２に照明部１の内部で発生した、検出光に対するノイズ成分を低減させるようにしたので、物体検出の際に不要となるノイズ成分を低減し、物体検出の精度を向上させることができる。また、ノイズ成分を低減させる効果を照明部１の内部の光路合成と共通化することで、小型で安価な構成にすることができる。これらにより、小型・軽量の電子機器への搭載が可能な、小型かつ高精細かつインタラクティブなレーザプロジェクタの実現が可能となる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態および変形例についても同様である。
＜２．変形例＞
［２．１　第１の変形例］
　図１および図４には、偏光分離素子としてワイヤグリッド２７を用いた構成例を示したが、図１０に示した第１の変形例のようにワイヤグリッド２７に代えて偏光ビームスプリッタ２３を用いた構成であっても良い。また、この第１の変形例では、Ｓ偏光成分を除去する偏光子２５Ｓに代えてＰ偏光成分を除去する偏光子２５を備えている。
　偏光ビームスプリッタ２３は、多層膜がコートされたプリズムを貼り合わせた構成であってもよいし、偏光特性を有する素子をサンドしたプリズムに類するビームスプリッタでもよい。
　図４の構成におけるワイヤグリッド２７は、第１の偏光成分をＰ偏光成分、第２の偏光成分をＳ偏光成分とし、Ｐ偏光成分を反射し、Ｓ偏光成分を透過させるものとしたが、偏光ビームスプリッタ２３はこれとは逆の特性を持っている。
　偏光ビームスプリッタ２３は、４つの光学面を有している。ここでは、図１０における水平方向に対向する２つの面を第１の光学面および第３の光学面とし、垂直方向に対向する２つの面を第２の光学面および第４の光学面として説明する。図１０に示したように、偏光ビームスプリッタ２３の第１の光学面には、第１の方向Ｚ１から照明光Ｌ１が入射されるようになっている。偏光ビームスプリッタ２３の第２の光学面に対して、第２の方向Ｚ２にはライトバルブ２１が配置されている。偏光ビームスプリッタ２３の第３の光学面に対して、第３の方向Ｚ３には偏光子２５および撮像素子２２が配置されている。偏光ビームスプリッタ２３の第４の光学面に対して、第４の方向Ｚ４には投射レンズ２４が配置されている。
　偏光ビームスプリッタ２３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偏光分離素子である。偏光ビームスプリッタ２３は、特定の第１の偏光成分を選択的に反射させると共に、特定の第２の偏光成分を選択的に透過させるようになっている。偏光ビームスプリッタ２３は例えば、図１０に示したように、第１の方向Ｚ１から入射した照明光Ｌ１に含まれるＳ偏光成分Ｌｓ１のほぼすべてを第２の方向Ｚ２に出射（反射）すると共に、Ｐ偏光成分Ｌｐ１のほぼすべてを第３の方向Ｚ３に出射（透過）するようになっている。偏光ビームスプリッタ２３はまた、図１０に示したように、第４の方向Ｚ４とは逆方向から入射した検出光Ｌ２に含まれるＳ偏光成分Ｌｓ３のほぼすべてを第３の方向Ｚ３に出射（反射）するようになっている。
　偏光ビームスプリッタ２３は、第１の偏光成分をＳ偏光成分、第２の偏光成分をＰ偏光成分とすると、Ｓ偏光成分の多くを反射し、Ｐ偏光成分の多くを透過させるものとなっている。このため、例えば、照明光Ｌ１の９９．５％をＳ偏光成分Ｌｓ１にして支配的とし、残りの０．５％をＰ偏光成分Ｌｐ１にすることができる。偏光ビームスプリッタ２３は、図１０に示したように、支配的なＳ偏光成分Ｌｓ１をほぼすべて反射してライトバルブ２１へ出射する。ライトバルブ２１に入射されたＳ偏光成分Ｌｓ１は、ライトバルブ２１で変調（回転）されてＰ偏光成分Ｌｐ２の変調光となった後、偏光ビームスプリッタ２３を介して投射レンズ２４に入射される。変調光であるＰ偏光成分Ｌｐ２が、図５に示したように投射レンズ２４を介してスクリーン３０の投影面３０Ａ上に投影画像Ｖ２として投影される。
　一方、偏光ビームスプリッタ２３に入射される検出光Ｌ２には偏光成分としてＳ偏光成分Ｌｓ３とＰ偏光成分Ｌｐ３とが含まれている。偏光ビームスプリッタ２３は、Ｓ偏光成分Ｌｓ３のほぼすべてを第３の方向Ｚ３に反射する。偏光子２５を、Ｐ偏光成分を除去するものとすれば、Ｓ偏光成分Ｌｓ３のほぼすべてが撮像素子２２に到達する。一方、偏光ビームスプリッタ２３に入射される照明光Ｌ１のうち、Ｐ偏光成分Ｌｐ１が第３の方向Ｚ３に出射される。このＰ偏光成分Ｌｐ１は、検出光Ｌ２に対してノイズ成分となり、撮像素子２２に入射すると、検出の際のＳ／Ｎ比が小さくなり、検出精度を悪化させる。偏光子２５を配置してＰ偏光成分Ｌｐ１を除去することで、Ｓ／Ｎ比を大きくして検出精度を上げることができる。
　このように、照明光Ｌ１のうちＳ偏光成分Ｌｓ１が偏光ビームスプリッタ２３で撮像素子２２とは異なる方向に反射され、Ｐ偏光成分Ｌｐ１は偏光子２５によって除去されることで、理想的には撮像素子２２には検出光Ｌ２のみを入射させることができるが、偏光ビームスプリッタ２３への光の入射角や、偏光ビームスプリッタ２３および偏光子２５の光学性能によっては、照明光Ｌ１に含まれる不要なノイズ成分が、撮像素子２２に入射するおそれがある。そこで、図６に示したように、照明部１の内部で、検出光に対するノイズ成分を低減させる構成にしておくことが望ましい。
［２．２　第２の変形例］
　図１１は、第２の変形例に係る照明部１Ａとして、ノイズ成分を低減する第２の例を示している。図１１では、緑色レーザ１１Ｇが例えば波長５２０ｎｍ程度の緑色光ＬGの他に、例えば波長８００ｎｍ程度の微弱な赤外光ＬIRを発する場合を例にしている。この場合、図１１に示したように、例えば第２のダイクロイックプリズム１３２を、青色光ＬBおよび緑色光ＬGを透過し、赤色光ＬRを反射し、赤外光ＬIRを反射する特性にする。これにより、赤外光ＬIRは、照明光Ｌ１の光路から外れた方向に導かれるため、撮像素子２２へと導かれず、検出光Ｌ２に対するノイズ成分を低減することができる。
　なお、図１１に示したように、照明光Ｌ１の光路から外れた方向に導かれた赤外光ＬIRの光路上に、赤外光ＬIRを吸収する吸収体２００を備えていてもよい。また、照明部１Ａを収容する筐体の内壁に赤外光ＬIRを吸収させる加工が施されていても良い。これにより、例えば赤外光ＬIRが筐体の内壁等で反射して照明光Ｌ１の光路上への戻り光となることを防止することができる。以降の変形例についても同様である。
［２．３　第３の変形例］
　図１２は、第３の変形例に係る照明部１Ｂとして、ノイズ成分を低減する第３の例を示している。図１２では、図１１の例と同様に、緑色レーザ１１Ｇが例えば波長５２０ｎｍ程度の緑色光ＬGの他に、例えば波長８００ｎｍ程度の微弱な赤外光ＬIRを発する場合を例にしている。この場合、図１２に示したように、例えば第１のダイクロイックプリズム１３１を、青色光ＬBを透過し、緑色光ＬGを反射し、赤外光ＬIRを透過する特性にしてもよい。これにより、赤外光ＬIRは、照明光Ｌ１の光路から外れた方向に導かれるため、撮像素子２２へと導かれず、検出光Ｌ２に対するノイズ成分を低減することができる。
［２．４　第４の変形例］
　図１３は、第４の変形例に係る照明部１Ｃとして、ノイズ成分を低減する第４の例を示している。図１３では、青色レーザ１１Ｂが例えば波長４５０ｎｍ程度の青色光ＬBの他に、例えば波長８００ｎｍ程度の微弱な赤外光ＬIRを発する場合を例にしている。この場合、図１３に示したように、例えば第１のダイクロイックプリズム１３１を、青色光ＬBを透過し、緑色光ＬGを反射し、赤外光ＬIRを反射する特性にしてもよい。これにより、赤外光ＬIRは、照明光Ｌ１の光路から外れた方向に導かれるため、撮像素子２２へと導かれず、検出光Ｌ２に対するノイズ成分を低減することができる。
　その他、図示しないが、例えば第２のダイクロイックプリズム１３２を、青色光ＬBを透過し、緑色光ＬGを透過し、赤色光ＬRを反射し、赤外光ＬIRを反射する特性を有する構成にしても良い。
［２．５　第５の変形例］
　図１４は、第５の変形例に係る照明部１Ｄとして、ノイズ成分を低減する第５の例を示している。図１４に示したように、光路を折り曲げるミラー１８が、青色光ＬB、緑色光ＬG、および赤色光ＬRを反射し、赤外光ＬIRを透過する特性を有する構成にしても良い。これにより、青色レーザ１１Ｂ、緑色レーザ１１Ｇ、および赤色レーザ１１Ｒのうちいずれの光源が赤外光ＬIRを発する場合であっても、検出光Ｌ２に対するノイズ成分である赤外光ＬIRを低減することができる。
　ミラー１８に赤外光ＬIRを低減させる特性を持たせることで、さらに、赤外光ＬIRを発するものが光源以外の光学部材である場合にも対応可能となる。例えば第２のダイクロイックプリズム１３２の多層膜が赤色光を励起することで赤外光ＬIRが発生する場合であっても、ミラー１８によって赤外光ＬIRが照明光Ｌ１の光路から外れた方向に導かれるため、検出光Ｌ２に対するノイズ成分を低減することができる。
［２．６　第６の変形例］
　図１５は、第６の変形例に係る照明部１Ｅの構成例を示している。図１５に示したように、青色レーザ１１Ｂ、緑色レーザ１１Ｇおよび赤色レーザ１１Ｒに代えて、単一の光源１１とカップリングレンズ１２とを備えた構成であっても良い。この場合、第１のダイクロイックプリズム１３１と第２のダイクロイックプリズム１３２は省略することができる。
　光源１１は、例えば図１６および図１７に示したように、それぞれが異なる色光を発する複数のチップ２１１Ａを有した構成であってもよい。例えば赤色光ＬR、緑色光ＬG、および青色光ＬBを発する３つのチップ２１１Ａを有していてもよい。この場合、ミラー１８が、図１５に示したように、青色光ＬB、緑色光ＬG、および赤色光ＬRを反射し、赤外光ＬIRを透過する特性を有する構成にしても良い。これにより、光源１１から微弱な赤外光ＬIRが発せられたとしても、検出光Ｌ２に対するノイズ成分である赤外光ＬIRを低減することができる。
　また、投射型表示装置が、例えばモノクロの映像表示を行うものであってもよい。この場合、例えば図１８ないし図２０に示したように、光源１１が単一の色光を発する１つのチップ２１１Ａを有した構成であってもよい。この場合にも、光源１１から発せられた微弱な赤外光ＬIRを、図１５に示したように、ミラー１８によって照明光Ｌ１の光路から外れた方向に導けばよい。なお、図１６および図１７に示した構成において、複数のチップ２１１Ａがすべて同一の色光を発する構成であっても良い。
　図１６および図１７、または図１８ないし図２０に示した構成例は、ステム２１３とキャップ２１４とによって囲まれた内部空間に、１または複数の端面発光型のチップ２１１Ａからなる固体発光素子２１１が収容されたキャンタイプの形態となっている。なお、図１７は、図１６に示した光源１１を光出射面側から見た構成を示している。図１９は、図１８に示した光源１１を光出射面側から見た構成を示している。図２０は、図１８に示した光源１１の他の構成例を示している。
　チップ２１１Ａは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ発光素子（ＯＬＥＤ）、またはレーザダイオード（ＬＤ）からなる。
　ステム２１３は、キャップ２１４とともに光源１１のパッケージを構成するものであり、例えば、サブマウント２１５を支持する支持基板２１３Ａと、支持基板２１３Ａの裏面に配置された外枠基板２１３Ｂと、複数の接続端子２１３Ｃとを有している。
　サブマウント２１５は導電性および放熱性を有する材料からなる。支持基板２１３Ａおよび外枠基板２１３Ｂは、それぞれ、導電性および放熱性を有する基材に、１または複数の絶縁性のスルーホールと、１または複数の導電性のスルーホールとが形成されたものである。支持基板２１３Ａおよび外枠基板２１３Ｂは、例えば、円板形状となっており、双方の中心軸（図示せず）が互いに重なり合うように積層されている。外枠基板２１３Ｂの直径は、支持基板２１３Ａの直径よりも大きくなっている。外枠基板２１３Ｂの外縁は、外枠基板２１３Ｂの中心軸を法線とする面内において外枠基板２１３Ｂの中心軸から放射方向に張り出した環状のフランジとなっている。フランジは、製造過程においてキャップ２１４を支持基板２１３Ａに嵌合させるときの基準位置を規定する役割を有している。
　複数の接続端子２１３Ｃは、少なくとも支持基板２１３Ａを貫通している。複数の接続端子２１３Ｃのうち少なくとも１つの端子を除いた端子（以下、便宜的に「端子α」とする。）は、個々のチップ２１１Ａの電極（図示せず）に１つずつ電気的に接続されている。端子αは、例えば、外枠基板２１３Ｂ側に長く突出しており、かつ支持基板２１３Ａ側に短く突出している。また、複数の接続端子２１３Ｃのうち上記の端子α以外の端子（以下、便宜的に「端子β」とする。）は、全てのチップ２１１Ａの他の電極（図示せず）に電気的に接続されている。端子βは、例えば、外枠基板２１３Ｂ側に長く突出しており、端子βの支持基板２１３Ａ側の端縁は、例えば、支持基板２１３Ａ内に埋め込まれている。各接続端子２１３Ｃのうち外枠基板２１３Ｂ側に長く突出している部分が、例えば基板などに嵌め込まれる部分に相当する。一方、複数の接続端子２１３Ｃのうち支持基板２１３Ａ側に短く突出している部分が、ワイヤ２１６を介して個々のチップ２１１Ａと１つずつ電気的に接続される部分に相当する。複数の接続端子２１３Ｃのうち支持基板２１３Ａ内に埋め込まれている部分が、例えば、支持基板２１３Ａおよびサブマウント２１５を介して全てのチップ２１１Ａと電気的に接続される部分に相当する。端子αは、支持基板２１３Ａおよび外枠基板２１３Ｂに設けられた絶縁性のスルーホールによって支持されており、そのスルーホールによって支持基板２１３Ａおよび外枠基板２１３Ｂから絶縁分離されている。さらに、個々の端子αは、上記の絶縁部材によって互いに絶縁分離されている。一方、端子βは、支持基板２１３Ａおよび外枠基板２１３Ｂに設けられた導電性のスルーホールによって支持されており、そのスルーホールと電気的に接続されている。
　キャップ２１４は、固体発光素子２１１を封止するものである。キャップ２１４は、例えば、上端および下端に開口が設けられた筒部２１４Ａを有している。筒部２１４Ａの下端が、例えば、支持基板２１３Ａの側面に接しており、筒部２１４Ａの内部空間に、固体発光素子２１１が位置している。キャップ２１４は、筒部２１４Ａの上端側の開口を塞ぐようにして配置された光透過窓２１４Ｂを有している。光透過窓２１４Ｂは、固体発光素子２１１の光射出面と対向する位置に配置されており、固体発光素子２１１から出力された光を透過する機能を有している。
　このように、チップ２１１Ａが端面発光型の素子からなる場合において、固体発光素子２１１は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発するようになっている。固体発光素子２１１は、例えば、所定の波長帯の光を発する単一のチップ２１１Ａからなっていてもよいし、同一の波長帯の光を発する複数のチップ２１１Ａからなっていてもよいし、互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップ２１１Ａからなっていてもよい。固体発光素子２１１が複数のチップ２１１Ａからなる場合には、それらのチップ２１１Ａは、例えば、図１６および図１７に示したように、横方向に一列に配置されている。
　固体発光素子２１１が単一のチップ２１１Ａからなる場合には、固体発光素子２１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、例えば、図１９に示したように、単一のチップ２１１Ａのサイズ（ＷV1×ＷH1）に等しい。ただし、例えば図２０に示したように、固体発光素子２１１がモノリシック構造である場合には次のようになる。すなわち、図２０の例では、固体発光素子２１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、ＷV1×２ＷH1以上である。一方、固体発光素子２１１が複数のチップ２１１Ａからなる場合には、固体発光素子２１１としてのサイズは、例えば、図１７に示したように、全てのチップ２１１Ａをひとまとまりとしたときのサイズに等しい。複数のチップ２１１Ａが横方向に一列に配置されている場合には、固体発光素子２１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、図１７の例では、ＷV1×３ＷH1以上である。
［２．７　第７の変形例］
　以上の説明では、照明用光学部材の光学特性として反射または透過によってノイズ成分である赤外光ＬIRを低減する例を述べたが、複数の照明用光学部材の１または２以上が、赤外光ＬIRを吸収する特性を有してもよい。例えば、各カップリングレンズ１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒ、各コンデンサレンズ１６１～１６４、各フライアイレンズ１５１，１５２、および駆動光学素子１４のうち１または２以上が、青色光ＬB、緑色光ＬG、および赤色光ＬRを透過し、赤外光ＬIRを吸収する特性を有してもよい。また、ミラー１８、第１のダイクロイックプリズム１３１、および第２のダイクロイックプリズム１３２のうち１または２以上が、赤外光ＬIRを吸収する特性を有してもよい。
　また、複数の照明用光学部材のすべてについて、反射、透過および吸収のいずれかによって赤外光ＬIRを低減する特性を有していてもよい。
　青色レーザ１１Ｂ、緑色レーザ１１Ｇ、および赤色レーザ１１Ｒの各光路を合成する順番が変わったとしても、以上のような種々の態様によって赤外光ＬIRを低減することができる。
［２．８　その他の変形例］
　図１の構成における照明部１において、第１のフライアイレンズ１５１および第２のフライアイレンズ１５２は、どちらか一方であってもよい。第２のフライアイレンズ１５２のみにする場合、第１のコンデンサレンズ１６１および第２のコンデンサレンズ１６２は不要となる。第１のフライアイレンズ１５１のみにする場合、第３のコンデンサレンズ１６３および第４のコンデンサレンズ１６４は不要となる。
　また、十分に良好な偏光特性が得られる場合には、図１の構成における偏光子２５Ｓを省略しても良い。
　また、本技術はデジタルミラーデバイス方式のプロジェクタとしても適用可能である。
　また、検出光Ｌ２およびそのノイズ成分として赤外帯域の光を例にしたが、紫外域の光が検出光Ｌ２およびそのノイズ成分であってもよい。
＜３．その他の実施の形態＞
　本開示による技術は、上記実施の形態および変形例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、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
　照明光を映像データに基づいて変調し、その変調光を出射するライトバルブと、
　光源と、前記光源からの光に基づいて前記照明光を生成し、前記照明光を前記ライトバルブへと導く複数の照明用光学部材とを有する照明部と、
　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、前記投射レンズを介して前記検出光が入射される撮像素子と
　を備え、
　前記複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つが、前記照明部の内部で発生した、前記検出光に対するノイズ成分を低減させる光学特性を有する
　投射型表示装置。
（２）
　前記複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つが、吸収、反射または透過により前記ノイズ成分を低減させる光学特性を有する
　上記（１）に記載の投射型表示装置。
（３）
　前記光源として、それぞれが異なる光路上に配置された複数の光源を備え、
　前記複数の照明用光学部材として、前記複数の光源のうちの２以上の光源の光路を合成する光路合成素子を有し、
　前記光路合成素子が、前記ノイズ成分を低減させる光学特性を有する
　上記（１）または（２）に記載の投射型表示装置。
（４）
　前記光路合成素子が、前記照明光の光路から外れた方向に前記ノイズ成分を反射または透過させる光学特性を有する
　上記（３）に記載の投射型表示装置。
（５）
　前記複数の照明用光学部材として、前記照明光の光路を折り曲げるミラーを有し、
　前記ミラーが、前記ノイズ成分を低減させる光学特性を有する
　上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（６）
　前記ミラーが、前記照明光の光路から外れた方向に前記ノイズ成分を透過させる光学特性を有する
　上記（５）に記載の投射型表示装置。
（７）
　前記照明光の光路から外れた方向に配置され、前記ノイズ成分を吸収する吸収体をさらに備え、
　前記複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つが、反射または透過により前記ノイズ成分を前記照明光の光路から外れた方向に導く光学特性を有する
　上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（８）
　前記ノイズ成分は、非可視光帯域の光を含む
　上記（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（９）
　前記ノイズ成分は、赤外帯域の光を含む
　上記（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１０）
　前記ノイズ成分は、前記検出光と同じ波長帯域の光を含む
　上記（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１１）
　前記ノイズ成分は、前記光源から発せられた光に含まれる成分である
　上記（１）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
　上記（１）ないし（１１）のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１３）
　検出用の非可視光を前記投影面から所定の高さに出射する検出用光源部をさらに備え、
　前記撮像素子には、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を介して入射される
　上記（１）ないし（１２）のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１４）
　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する
　上記（１３）に記載の投射型表示装置。
（１５）
　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を介して入射される
　上記（１）ないし（１４）のいずれか１つ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７月２９日に出願された日本特許出願番号第２０１４－１５３４０６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 (15)

  1. 　照明光を映像データに基づいて変調し、その変調光を出射するライトバルブと、
    　光源と、前記光源からの光に基づいて前記照明光を生成し、前記照明光を前記ライトバルブへと導く複数の照明用光学部材とを有する照明部と、
    　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、前記投射レンズを介して前記検出光が入射される撮像素子と
    　を備え、
    　前記複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つが、前記照明部の内部で発生した、前記検出光に対するノイズ成分を低減させる光学特性を有する
    　投射型表示装置。
  2. 　前記複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つが、吸収、反射または透過により前記ノイズ成分を低減させる光学特性を有する
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  3. 　前記光源として、それぞれが異なる光路上に配置された複数の光源を備え、
    　前記複数の照明用光学部材として、前記複数の光源のうちの２以上の光源の光路を合成する光路合成素子を有し、
    　前記光路合成素子が、前記ノイズ成分を低減させる光学特性を有する
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  4. 　前記光路合成素子が、前記照明光の光路から外れた方向に前記ノイズ成分を反射または透過させる光学特性を有する
    　請求項３に記載の投射型表示装置。
  5. 　前記複数の照明用光学部材として、前記照明光の光路を折り曲げるミラーを有し、
    　前記ミラーが、前記ノイズ成分を低減させる光学特性を有する
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  6. 　前記ミラーが、前記照明光の光路から外れた方向に前記ノイズ成分を透過させる光学特性を有する
    　請求項５に記載の投射型表示装置。
  7. 　前記照明光の光路から外れた方向に配置され、前記ノイズ成分を吸収する吸収体をさらに備え、
    　前記複数の照明用光学部材のうち少なくとも１つが、反射または透過により前記ノイズ成分を前記照明光の光路から外れた方向に導く光学特性を有する
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  8. 　前記ノイズ成分は、非可視光帯域の光を含む
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  9. 　前記ノイズ成分は、赤外帯域の光を含む
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  10. 　前記ノイズ成分は、前記検出光と同じ波長帯域の光を含む
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  11. 　前記ノイズ成分は、前記光源から発せられた光に含まれる成分である
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  12. 　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。
  13. 　検出用の非可視光を前記投影面から所定の高さに出射する検出用光源部をさらに備え、
    　前記撮像素子には、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を介して入射される
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  14. 　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する
    　請求項１３に記載の投射型表示装置。
  15. 　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を介して入射される
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
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