(57)【要約】【課題】投射画像や画像に対するアクションをカメラで取り込んだり、投射面上の画像を撮影したりし、それに応じて処理を行う場合、投射距離によってカメラの取込み位置と投射像に位置ずれが生じる問題がある。特に超広角投影のプロジェクターにおいて顕著である。【解決手段】投射光学系と撮像装置とを少なくとも備えた投射型表示装置。投射光学系は、反射面が有限の焦点距離を有しており、撮像装置は、投射面からみて前記反射面の反対側に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示素子と、画像表示素子の像を投射面に拡大投射する投射光学系と、撮像装置と、を少なくとも備えた投射型表示装置であって、
前記投射光学系は、有限の焦点距離を有した反射面を有しており、
前記撮像装置は、前記投射面からみて前記反射面の反対側に配置されており、
前記反射面は投射光は反射し、撮像光は透過する特性を有していることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記反射面はレンズ素子の片側に形成されたミラー面であり、
反射面の反対側の面は屈折面であって、
撮像装置の撮像光学系が前記レンズ素子を含むことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
前記反射面から投射光学系の入射瞳までの距離をＥＰ、
前記反射面から撮像光学系の入射瞳までの距離をＥＣとしたとき、
０．２  ＜  ＥＰ／ＥＣ  ＜  ２．０  
であることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
前記反射面は赤外光は透過し、可視光は反射する特性を有していることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項５】
前記反射面はｓ偏光は反射し、ｐ偏光は透過する特性を有していることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項６】
前記反射面はハーフミラーであることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項７】
前記反射面は３原色それぞれにおいて透過特性と反射特性を併せ持っており、
反射特性を有した波長帯域を含んだ光源を投射光学系が用いていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項８】
前記レンズ素子は反射面が凸面の凹メニスカスレンズであることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項９】
前記レンズ素子は反射面が凹面のレンズであることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１０】
前記撮像光学系は凹メニスカスレンズを最も物体側に備えた撮像レンズであることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１１】
画像表示素子と、画像表示素子の像を投射面に拡大投射する投射光学系と、撮像装置と、を少なくとも備えた投射型表示装置であって、
前記投射光学系と撮像装置は少なくとも光学素子を共有しており、
前記撮像装置は、前記投射面からみての前記光学素子の反対側に配置されており、
前記光学素子は投射光は反射し、撮像光は透過する特性を有しているとともに投射光と撮像光に対して異なる作用を有していることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する発明である。特に撮像装置付のプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スクリーンからの光を撮像して、その画像情報をもとにポインティングデバイス機能や撮影機能などの付加機能を持ったプロジェクターが提案されている。このようなプロジェクターとして例えば特許文献１に示されたようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２―２３４１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなプロジェクターは特に最近、教育現場で用いられるケースが増えてきている。このようなケースでは、狭い教壇周りのスペースを有効に活用するため、また、プレゼンテーションを教員がまぶしくならないよう広角かつハイシフトな投射形態とするのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されるように、投射光学系と撮像光学系を独立して配置する技術を用いた場合、投射距離を変えた時、投射と撮像の範囲が距離によって大きくずれてしまうため、設置し直すたびにキャリブレーション作業をする必要が生じるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る投射型表示装置は、
画像表示素子と、
画像表示素子の像を投射面に拡大投射する投射光学系と、
撮像装置と、
を少なくとも備えた投射型表示装置であって、
前記投射光学系は、有限の焦点距離を有した反射面を有しており、
前記撮像装置は、前記投射面からみて前記反射面の反対側に配置されており、
前記反射面は投射光は反射し、撮像光は透過する特性を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、投射距離が変わってもキャリブレーションが不要で、かつ画面全体に解像度が均一な撮像システムを有したプロジェクターを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例で示す投射撮像一体型光学系の構成説明図
【図２（ａ）】本発明の実施例で用いる反射光学面の光学特性の説明図
【図２（ｂ）】本発明の実施例で用いる反射光学面の光学特性の説明図
【図２（ｃ）】本発明の実施例で用いる反射光学面の光学特性の説明図
【図３】本発明の実施例で用いる反射光学面の光学特性の説明図
【図４】本発明の実施例で用いる光源の波長特性説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施例）
図１は、本発明の撮像装置付きプロジェクターの実施形態の構成を示す模式図である。
【００１１】
１は画像表示素子であり、光源および照明光学系（図示せず）により照明されており、照明光を画像信号に応じた画像光に変換して投射光学系に導く。
【００１２】
屈折光学系２と反射光学面３は合わせて投射光学系をなしている。画像表示素子１から発した画像光は屈折光学系２をへて反射光学面３に入射、反射されてスクリーン（図示せず）上に画像表示素子の拡大像を投射する。本実施例に置いては屈折光学系２は、レンズ内部に中間結像を持つレンズであり、広角でありながら、良好な収差補正を小径なレンズで達成している。
【００１３】
一方、反射光学面３は凸面鏡であり、屈折光学系射出後の光をさらに画角を強めて反射させることで、広角度合いを強めているものである。このような構成とすることで、広角投射のプロジェクターを小型でかつ高性能で実現することができる。
【００１４】
一方、反射光学面３の屈折光学系２と反対側には撮像レンズ４が配置されている。撮像レンズ４はその撮影方向が、屈折光学系３によって反射された投射光学系の投射方向と略一致するように設置されている。反射光学面３は投射光学系から発せられる光束は反射し、撮像光学系が取込む光は透過する特性を有している。
【００１５】
このような構成を実現する反射光学面３の反射特性を図２および図３に例示する。
【００１６】
図２（ａ）は、反射光学面３の反射特性の第１の例であり、赤外光を透過し、可視光を反射する特性となっている。投射光束を可視光とし、撮像装置の感度を赤外光にすることで本発明の構成が実現可能である。この構成は、可視光を撮像することはできないが、投射光としてあらゆる偏光、波長が使用できる。
【００１７】
図２（ｂ）は、反射光学面３の反射特性の第２の例であり、ｓ偏光を反射し、ｐ偏光を透過する、所謂偏光ビームスプリッターの特性を有している。投射光束をｓ偏光とし、撮像光はｐ偏光を用いることで本発明の構成が実現可能である。液晶プロジェクターなど投射光束が偏光している場合に好適である。
【００１８】
図２（ｃ）は、反射光学面３の反射特性の第３の例であり、可視域全域において反射率が約５０％の特性を有している。これにより投射光束を反射させつつ、撮像光も取り込むことが可能である。この構成は投射光束、撮像光束ともに波長や偏光に依存する必要がなくどちらも可視域全域を用いることができるというメリットがある。
【００１９】
図３は、反射光学面３の反射特性の第４の例であり、赤、緑、青の３原色をそれぞれ透過域と反射域に分けた櫛型の反射特性を有している。本事例においては投射光学系の光源を図４のようなスペクトルとすることが好ましい。具体的にはレーザー光源やＬＥＤ光源を用いることでこのような特性を実現することが可能である。このような構成とすることで投射光、撮像光共に３原色の光を用いることが出来るものである。
【００２０】
これらは反射光学面３の特性の限られた例である。当然のことながら、撮像光を透過させ投射光を反射させる特性であれば上記に限られたものではない。また、上記の例を複合したような特性でも可能である。
【００２１】
さて、本実施例においては反射光学面３は凹メニスカスレンズ６の１面として構成されている。凹メニスカスレンズ６は非球面レンズであり、撮像光学系４の光学系の一部をなしている。すなわち反射光学面３は投射光学系としては凸面鏡として光線を拡大反射する効果を発揮すると共に撮像光学系としては凹メニスカスレンズの１面として広角化を実現しているのである。つまり、単なる平面反射面で合成するのではなく、屈折力を有した面を介して投射光学系と撮像光学系を共用することにより、部品点数の削減やスペース節約による大幅な小型化を実現するものである。
【００２２】
本実施例の構成では、撮像光学系と投射光学系が同じ軸を共有しているため、投射距離を変えても常に同じ位置を撮像光学系が観測することになり、設置の度にキャリブレーションをする必要がない。
【００２３】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本実施例では凸面鏡を介して投射光学系と撮像光学系の共用を実現しているが、異なるタイプのレンズ構成を用いることで凹面を鏡面として投射光学系と撮像光学系の共用を実現することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  画像表示素子、２  屈折光学系、３  反射光学系、４  撮像光学系、
５  撮像素子、６  凹メニスカスレンズ
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図３】
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【図４】
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