(57)【要約】【課題】光学素子の防塵機能を備え、投影系から撮影系への迷光を抑制することができる画像投影装置および画像投影システムを提供する。【解決手段】この画像投影装置は、対象物２を撮影するカメラ１２と、対象物２とカメラ１２との間の光路の途中に配置されたハーフミラー１３と、ハーフミラー１３を介して対象物２に画像光１４ａを投影するプロジェクタ１４と、対象物２とハーフミラー１３との間の光軸１２０上に開口を有するとともに、少なくともハーフミラー１３を覆うことでハーフミラー１３を防塵する防塵カバーと、開口を閉塞するように防塵カバーに設けられ、プロジェクタ１４からの画像光１４ａを受けて反射した反射光１４ｂがカメラ１２の入射瞳１２ａに入射しないように光軸１２０に対して向きを変位させて配置された透光性防塵部材１８とを備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を撮影する撮影部と、
前記対象物と前記撮影部との間の光路の途中に配置され、光路を分岐する光学素子と、
前記光学素子を介して前記対象物に画像光を投影する投影部と、
前記対象物と前記光学素子との間の光軸上に開口を有するとともに、少なくとも前記光学素子を覆うことで前記光学素子を防塵する防塵カバーと、
前記開口を閉塞するように前記防塵カバーに設けられ、前記投影部からの前記画像光を受けて反射した反射光が前記撮影部の入射瞳に入射しないように反射面を備えた透光性防塵部材とを有することを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記透光性防塵部材は、前記開口側に突出して湾曲した形状を有し、前記光軸に対して向きまたは位置を変位させて配置されたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記透光性防塵部材は、前記反射面が略平面であり、前記光軸に対して向きを変位させて配置されたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記透光性防塵部材は、反射を抑制する層を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記透光性防塵部材で反射した光を減衰させる減衰フィルタを、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記投影部からの前記画像光が前記光学素子によって前記対象物の方向と異なる方向に分岐された光を所定の方向に反射する反射光学素子を、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記所定の方向に配置され、前記透光性防塵部材で反射した光を減衰させるとともに、前記反射光学素子で前記所定の方向に反射された光を減衰させる共通の光減衰フィルタを、更に備えたことを特徴とする請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像投影装置と、
前記画像投影装置の前記撮影部によって撮影された撮影画像を前記撮影部から受信する受信部、受信された前記撮影画像を表示する表示部、および描画コマンドを送信する送信部を有する端末装置と、
前記端末装置の前記送信部から送信された前記描画コマンドに基づいて前記投影画像を生成し、前記投影画像に基づく前記画像光を前記対象物に投影するように前記投影部を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする画像投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置および画像投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
照射系と撮像系の光路を一部共用化して小型化を図った同軸照射撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この従来の同軸照射撮像装置は、開口を有するハウジングと、光軸が開口を通るようにハウジング内に配置されたカメラと、カメラの光軸上に位置するようにハウジング内に配置されたハーフミラーと、出射光をハーフミラーで反射させて開口から外部に出射するようにハウジング内に配置された発光ダイオードと、発光ダイオードの光軸に対して傾斜して配置され、発光ダイオードの出射光のうちハーフミラーを透過した光を減衰させる光減衰フィルタと、光減衰フィルタで反射した光の光軸上に配置された無反射体とを備える。
【０００４】
上記の同軸照射撮像装置によれば、発光ダイオードから出射された光は、ハーフミラーで一部が反射して開口から外部に出射されるが、ハーフミラーを透過した光は、光減衰フィルタに到達して減衰し、光減衰フィルタで減衰し切れなかった光は、無反射体に吸収されるため、発光ダイオードの出射光の一部が迷光となってカメラに入射されるのを抑制することができる。
【特許文献１】特開平９−５６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、光学素子の防塵部材を有していても、投影系から撮影系への迷光を抑制することができる画像投影装置および画像投影システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の画像投影装置および画像投影システムを提供する。
【０００７】
［１］対象物を撮影する撮影部と、前記対象物と前記撮影部との間の光路の途中に配置され、光路を分岐する光学素子と、前記光学素子を介して前記対象物に画像光を投影する投影部と、前記対象物と前記光学素子との間の光軸上に開口を有するとともに、少なくとも前記光学素子を覆うことで前記光学素子を防塵する防塵カバーと、前記開口を閉塞するように前記防塵カバーに設けられ、前記投影部からの前記画像光を受けて反射した反射光が前記撮影部の入射瞳に入射しないように反射面を備えた透光性防塵部材とを有することを特徴とする画像投影装置。
【０００８】
［２］前記透光性防塵部材は、前記開口側に突出して湾曲した形状を有し、前記光軸に対して向きまたは位置を変位させて配置されたことを特徴とする前記［１］に記載の画像投影装置。
【０００９】
［３］前記透光性防塵部材は、前記反射面が略平面であり、前記光軸に対して向きを変位させて配置されたことを特徴とする前記［１］に記載の画像投影装置。
【００１０】
［４］前記透光性防塵部材は、反射を抑制する層を備えたことを特徴とする前記［１］に記載の画像投影装置。
【００１１】
［５］前記透光性防塵部材で反射した光を減衰させる減衰フィルタを、更に備えたことを特徴とする前記［１］に記載の画像投影装置。
【００１２】
［６］前記投影部からの前記画像光が前記光学素子によって前記対象物の方向と異なる方向に分岐された光を所定の方向に反射する反射光学素子を、更に備えたことを特徴とする前記［１］に記載の画像投影装置。
【００１３】
［７］前記所定の方向に配置され、前記透光性防塵部材で反射した光を減衰させるとともに、前記反射光学素子で前記所定の方向に反射された光を減衰させる共通の光減衰フィルタを、更に備えたことを特徴とする前記［６］に記載の画像投影装置。
【００１４】
［８］前記［１］乃至［７］のいずれか１に記載の画像投影装置と、前記画像投影装置の前記撮影部によって撮影された撮影画像を前記撮影部から受信する受信部、受信された前記撮影画像を表示する表示部、および描画コマンドを送信する送信部を有する端末装置と、前記端末装置の前記送信部から送信された前記描画コマンドに基づいて前記投影画像を生成し、前記投影画像に基づく前記画像光を前記対象物に投影するように前記投影部を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする画像投影システム。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る画像投影装置によれば、光学素子の防塵部材を有していても、投影系から撮影系への迷光を抑制することができる。
【００１６】
請求項２に係る画像投影装置によれば、平坦な透光性防塵部材と比較して、湾曲した透光性防塵部材で反射した光（迷光）が到達する領域を狭くすることができ、投影系から撮影系への迷光の抑制が容易となる。
【００１７】
請求項３に係る画像投影装置によれば、平面以外の面形状を有するものに比べて透光性防塵部材の製作が容易となる。
【００１８】
請求項４に係る画像投影装置によれば、透光性防塵部材で反射する光量が減り、迷光が少なくなる。
【００１９】
請求項５に係る画像投影装置によれば、光減衰フィルタを用いない構成と比較して迷光をより抑制することができる。
【００２０】
請求項６に係る画像投影装置によれば、透光性防塵部材で反射した光が筐体等で乱反射して撮影部の入射瞳に入射するのを抑制することができる。
【００２１】
請求項７に係る画像投影装置によれば、小型化を図ることができる。
【００２２】
請求項８に係る画像投影システムによれば、光学素子の防塵部材を有していても、投影系から撮影系への迷光を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像投影システムの外観を示す斜視図である。なお、図１中、ケースは想像線で示す。
【００２４】
この画像投影システム１は、対象物２を撮影する撮影系、および対象物２に注釈画像等の画像光１４ａを投影する投影系を有する画像投影装置１０と、画像投影装置１０を遠隔から制御する端末装置３とから構成されている。対象物２は、工業製品、模型等の立体的なものや、スクリーン等の平面的なものでもよい。
【００２５】
画像投影装置１０は、ベース１１を有し、ベース１１上に、対象物２を撮影するカメラ（撮影部）１２と、対象物２とカメラ１２との間の光路の途中に配置され、光路を分岐するハーフミラー（光学素子）１３と、ハーフミラー１３を介して対象物２に画像光１４ａを投影するプロジェクタ（投影部）１４と、カメラ１２およびプロジェクタ１４と端末装置３とを中継するサーバ（制御装置）１５とを各々配置し、これらのカメラ１２、ハーフミラー１３、プロジェクタ１４およびサーバ１５をケース１６により覆う構造を有する。また、ケース１６には、カメラ１２およびプロジェクタ１４の光路を妨げないように窓１６ａが形成されている。
【００２６】
なお、サーバ１５は、画像投影装置１０とは別個独立に設けられていてもよい。この場合、サーバ１５に複数の画像投影装置を接続した構成としてもよい。
【００２７】
カメラ１２は、例えば、受光素子にＣＣＤ（電荷結合デバイス）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）等を用いたものである。
【００２８】
プロジェクタ１４は、例えば、空間光変調器に液晶パネルを用いた液晶プロジェクタを用いる。なお、液晶プロジェクタの他に、空間光変調器に２次元マイクロミラーアレイを用いたプロジェクタや、カラーホイールを用いた時分割方式のプロジェクタ等を用いることができる。
【００２９】
図２は、画像投影装置１０の内部を示す平面図、図３は、防塵カバーの断面図である。画像投影装置１０は、ハーフミラー１３を覆うことでハーフミラー１３を防塵する防塵カバー１７を有する。防塵カバー１７は、第１の防塵カバー１７Ａと第２の防塵カバー１７Ｂによりハーフミラー１３を挟持する構造を有する。
【００３０】
第１の防塵カバー１７Ａは、樹脂、金属等からなり、窓１６ａ側に開口１７０を有し、開口１７０を閉塞するように透光性防塵部材１８を保持し、光軸１２０に直交する方向から投影レンズユニット１４９がパッキング２１を介して接触している構成となっている。
【００３１】
第２の防塵カバー１７Ｂは、樹脂、金属等からなり、凹面鏡（反射光学素子）１９を保持し、ガラス板２２が装着された保持体２３、および光減衰部２０が取り付けられる。
【００３２】
（光減衰部）
光減衰部２０は、透光性防塵部材１８で反射した光が集光する領域であって、凹面鏡１９で反射した光が集光する領域に設けられている。また、光減衰部２０は、図３に示すように、樹脂、金属等からなる箱状の支持体２００と、支持板２００の傾斜面の内側に設けられた光減衰フィルタ２０１Ａと、支持板２００の底面の内側に設けられた光減衰フィルタ２０１Ｂと、支持板２００の３箇所の垂直面の内側にそれぞれ設けられた光減衰フィルタ２０１Ｃとからなる。なお、光減衰フィルタ２０１（２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ）の詳細な構成については後述する。
【００３３】
（透光性防塵部材）
図４は、透光性防塵部材１８の要部断面図を示す。透光性防塵部材１８は、透明なガラス板１８０と、ガラス板１８０の内側に形成されたＡＲ(Anti-Reflection)コート１８１とを有する。なお、透光性防塵部材１８の構成は、図４のものに限定されない。
【００３４】
ガラス板１８０は、合成石英（ＢＫ７）、光学用白板ガラス等からなる。
【００３５】
ＡＲコート１８１は、例えば、屈折率の異なるＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２等の誘電体層を交互に積層して形成され、光の干渉効果を利用して反射光１４ｂを抑制する機能を有し、本実施の形態では、反射率０．３％のものを用いる。
【００３６】
透光性防塵部材１８は、プロジェクタ１４からの画像光１４ａを受けて反射した反射光１４ｂがカメラ１２の入射瞳（カメラのレンズ口部分に相当）に入射しないように反射光１４ｂの方向に対して異なる方向に法線１８２を有する反射面１８３を備えている。反射面１８３は、図４に示すように、透光性防塵部材１８の内側の面に限らず、ガラス板１８０とＡＲコート１８１との界面、ガラス板１８０の外側の面にも存在する。
【００３７】
具体的には、透光性防塵部材１８は、開口１７０側に突出して湾曲した形状、例えば、曲率半径をカメラ１２の入射瞳の中心までの距離とした円弧状を有し、透光性防塵部材１８によって結像される投影レンズユニット１４９の射出瞳の像の位置がカメラ１２の入射瞳の外となるように、光軸１２０に対し透光性防塵部材１８の向きを凹面鏡１９側に変位させている。なお、透光性防塵部材１８の向きは、カメラ１２とプロジェクタ１４との間でもよい。
【００３８】
透光性防塵部材１８の曲率半径をカメラ１２の入射瞳の中心までの距離とすることにより、透光性防塵部材１８を傾けても画像光１４ａの中心と周辺とで透光性防塵部材１８による影響が同等に作用するため、投影画像や撮影画像の画質への影響は無視できる程度となる。
【００３９】
なお、透光性防塵部材１８を傾ける角度は、投影レンズユニット１４９の射出瞳像の大きさ、位置、歪曲収差量、像位置変化量等が許容値内となるように定める。傾斜角度は５〜１０度が好ましく、本実施の形態では、７．５度に定める。
【００４０】
プロジェクタ１４の射出瞳とカメラ１２の入射瞳とは、ハーフミラー１３を挟んで光学的に共役な位置に配置され、特に本実施の形態においては画角を一致させている。
【００４１】
（光減衰フィルタ）
図５（ａ）〜（ｄ）は、光減衰フィルタ２１０の要部断面図である。光減衰フィルタ２１０としては、図５（ａ）〜（ｄ）の各種のものを用いることができる。なお、光減衰フィルタ２１０は、図５のものに限定されない。
【００４２】
図５（ａ）に示す光減衰フィルタ２１０は、石英ガラス等からなるガラス板２０１と、ガラス板２０１の外側にアルミニウムを蒸着して形成された光を反射するＡｌコート２０３と、ガラス板２０１の内側に形成されたＮＤ(Neutral Density)コート２０４と、ＮＤコート２０４の内側に形成されたＡＲ(Anti-Reflection)コート２０５とから構成されている。
【００４３】
ＮＤコート２０４は、例えば、クロム、インコーネル、アルミニウム等の金属から形成され、光の透過を抑制する機能を有し、本実施の形態では透過率０．３％のものを用いる。
【００４４】
ＡＲコート２０５は、例えば、屈折率の異なるＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２等の誘電体層を交互に積層して形成され、光の干渉効果を利用して反射光を抑制する機能を有し、本実施の形態では反射率０．５％のものを用いる。
【００４５】
また、図５（ｂ）に示す光減衰フィルタ２１０は、図５（ａ）の光減衰フィルタ２１０に対してＡｌコート２０３をガラス板２０１の内側に形成したものである。
【００４６】
また、図５（ｃ）に示す光減衰フィルタ２１０は、図５（ａ）の光減衰フィルタ２１０に対してＡＲコート２０５を省略したものである。
【００４７】
また、図５（ｄ）に示す光減衰フィルタ２１０は、図５（ｂ）の光減衰フィルタ２１０に対してＡＲコート２０５を省略したものである。
【００４８】
例えば、図５（ａ）に示す光減衰フィルタ２１０において、光が光減衰フィルタ２１０に到達すると、ＡＲコート２０５で反射する反射光とＡＲコート２０５を透過する透過光とに分かれる。透過光はＮＤコート２０４によって減衰した後、ガラス板２０１を透過してＡｌコート２０３で反射し、再びＮＤコート２０４によって減衰した後、外部に出射される。
【００４９】
（凹面鏡）
図６は、凹面鏡１９の要部断面図である。凹面鏡１９は、円弧状を有し、石英ガラス等からなるガラス板１９０と、ガラス板１９０の外側にＡｌコート１９１と、ガラス板１９０の内側に形成されたＮＤ(Neutral Density)コート１９２と、ＮＤコート１９２の内側に形成されたＡＲ(Anti-Reflection)コート１９３とから構成されている。なお、凹面鏡１９は、図６のものに限定されない。
【００５０】
Ａｌコート１９１、ＮＤコート１９２およびＡＲコート１９３は、Ａｌコート２０３、光減衰フィルタ２１０のＮＤコート２０４およびＡＲコート２０５と同様の構成を有する。
【００５１】
なお、凹面鏡１９は、図５（ｂ）〜図５（ｄ）と同様の構成としてもよい。
【００５２】
（プロジェクタ）
図７は、プロジェクタ１４の構成の一例を示す。プロジェクタ１４は、画像光１４ａを出射する方向の長さの小型化を図ったものであり、光源部１４０と、光源部１４０からの光を均一化する光インテグレータ１４１と、均一化された光の偏光方向を所定の方向に統一する偏光ビームスプリッタ１４２と、偏光方向が統一された光を平行光に整形するフィールドレンズ１４３と、フィールドレンズ１４３からの光を全反射する全反射ミラー１４４Ａと、全反射ミラー１４４Ａで反射した光のうちＲ成分を反射してＧ成分、Ｂ成分を透過させるダイクロイックミラー１４５Ｒと、ダイクロイックミラー１４５Ｒで反射したＲ成分の光を全反射する全反射ミラー１４４Ｂと、ダイクロイックミラー１４５Ｒを透過した光のうちＧ成分を反射してＢ成分を透過させるダイクロイックミラー１４５Ｇと、このダイクロイックミラー１４５Ｇを透過したＢ成分の光を全反射する全反射ミラー１４４Ｃ，１４４Ｄと、全反射ミラー１４４Ｂで反射したＲ成分の光、ダイクロイックミラー１４５Ｇで反射したＧ成分の光、および全反射ミラー１４４Ｄで反射したＢ成分の光を、それぞれフィールドレンズ１４６により平行光に整形し、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号に基づいてＲ、Ｇ、Ｂの画像光に変調する液晶パネル１４７Ｒ，１４７Ｇ，１４７Ｂと、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像光を合成する合成プリズム１４８と、合成プリズム１４８によって合成されたカラーの画像光を対象物２に投影する複数の投影レンズ１４９ａからなる投影レンズユニット１４９とを備える。
【００５３】
光源部１４０は、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の発光体１４０ａと、放物面鏡からなり、発光体１４０ａから後方に発せられた光を略平行な光束として前方に反射するリフレクタ１４０ｂとからなる。
【００５４】
合成プリズム１４８は、直角三角形の４つの直角プリズム１４８０の直交する２辺同士を接合し、接合面にＢ成分の光を反射するダイクロイック層１４８１Ｂと、Ｒ成分の光を反射するダイクロイック層１４８１Ｒを形成したものである。
【００５５】
図８は、画像投影システム１の制御系を示すブロック図である。サーバ１５は、カメラ１２で撮影された撮影画像を端末装置３に送信する送信部１５０と、プロジェクタ１４に対する画像投影制御を行う制御部１５１とを有する。
【００５６】
端末装置３は、サーバ１５の送信部１５０から送信された撮影画像を受信する受信部３０と、注釈画像を記憶する画像記憶部３１と、撮影画像等を表示する表示部３２と、端末装置３の各部を制御する制御部３３と、キーボード、マウス等からなる入力部３４と、描画コマンドをサーバ１５に送信する送信部３５とを有する。このような端末装置３は、例えば、コンピュータを用いて実現することができる。
【００５７】
（画像投影システムの動作）
次に、画像投影システム１の動作を説明する。カメラ１２が対象物２を撮影し、その撮影画像をサーバ１５に送ると、サーバ１５の送信部１５０は、撮影画像を端末装置３の受信部３０に送信する。端末装置３の制御部３３は、撮影画像を表示部３２に表示する。端末装置３の操作者は、入力部３４を操作して表示部３２に表示されている撮影画像に対して注釈画像を選択する。制御部３３は、選択された注釈画像を画像記憶部３１から読み出し、表示部３２上に表示されている撮影画像に重畳させるとともに、選択された注釈画像の描画コマンドを送信部３５によりサーバ１５に送信する。サーバ１５の制御部１５１は、描画コマンドに対応した画像投影制御を行う。プロジェクタ１４は、制御部１５１の画像投影制御により注釈画像を画像光１４ａとして対象物２に投影する。
【００５８】
すなわち、光源部１４０からの光は、光インテグレータ１４１、光インテグレータ１４１、偏光ビームスプリッタ１４２、偏光ビームスプリッタ１４２、フィールドレンズ１４３、および全反射ミラー１４４Ａを介してダイクロイックミラー１４５Ｒに入射し、ダイクロイックミラー１４５Ｒで反射光（Ｒ成分）と透過光（Ｇ成分、Ｂ成分）とに分かれる。Ｒ成分の光は、フィールドレンズ１４６を介して液晶パネル１４７Ｒに入射する。
【００５９】
ダイクロイックミラー１４５Ｒを透過したＧ成分、Ｂ成分の光は、ダイクロイックミラー１４５Ｇで反射光（Ｇ成分）と透過光（Ｂ成分）とに分かれる。Ｇ成分の光は、フィールドレンズ１４６を介して液晶パネル１４７Ｇに入射する。
【００６０】
ダイクロイックミラー１４５Ｇを透過したＢ成分の光は、全反射ミラー１４４Ｃ，１４４Ｄ、およびフィールドレンズ１４６を介して液晶パネル１４７Ｂに入射する。
【００６１】
各液晶パネル１４７Ｒ，１４７Ｇ，１４７Ｂに入射したＲ、Ｇ、Ｂ光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号に基づいて変調され、合成プリズム１４８により合成され、注釈画像がカラーの画像光１４ａとして投影レンズユニット１４９によりハーフミラー１３および透光性防塵部材１８を介して対象物２に投影される。
【００６２】
図９は、画像投影装置１０の光学系を示す。プロジェクタ１４から出射された画像光１４ａがハーフミラー１３に到達したとき、ハーフミラー１３で反射する光と透過する光とに分岐され、反射する光は、透光性防塵部材１８を透過して対象物２に投影される。プロジェクタ１４からの画像光１４ａが透光性防塵部材１８を透過する際、画像光１４ａの一部が透光性防塵部材１８で反射する。透光性防塵部材１８で反射した反射光１４ｂは、透光性防塵部材１８が円弧状に形成されているため、ハーフミラー１３を透過して狭い領域に集光し、光減衰フィルタ２０１に到達して減衰する。光減衰フィルタ２０１に到達した光は、そこで減衰するが、一部が反射光となって他の光減衰フィルタ２０１に向かい、光減衰フィルタ２０１間で繰返し反射することで、徐々に減衰する。
【００６３】
一方、プロジェクタ１４から出射された画像光１４ａのうちハーフミラー１３を透過した光は、凹面鏡１９で反射する。凹面鏡１９で反射した光は、凹面鏡１９が円弧状に形成されているため、狭い領域に集光し、光減衰フィルタ２０１に到達して減衰する。光減衰フィルタ２０１に到達した光は、そこで減衰するが、一部が反射光となって他の光減衰フィルタ２０１に向かい、光減衰フィルタ２０１間で繰返し反射することで、徐々に減衰する。
【００６４】
［第２の実施の形態]
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る画像投影装置の光学系を示す図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において、カメラとプロジェクタの位置を入れ替えたもの、すなわち開口１７０を通る光軸１２０上にプロジェクタ１４を配置し、光軸１２０に直交するようにカメラ１２を配置したものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００６５】
対象物２から発せられた光がハーフミラー１３で反射してカメラ１２の入射瞳１２ａに入射することにより、カメラ１２は対象物２を撮影する。プロジェクタ１４から出射された画像光１４ａは、ハーフミラー１３および透光性防塵部材１８を透過して対象物２に投影される。
【００６６】
プロジェクタ１４から出射された画像光１４ａが透光性防塵部材１８を透過する際、画像光１４ａの一部が透光性防塵部材１８で反射するが、その反射光１４ｂは、第１の実施の形態と同様に、光減衰フィルタ２０１に到達して減衰する。
【００６７】
また、プロジェクタ１４から出射された画像光１４ａのうちハーフミラー１３で反射した光は、凹面鏡１９で更に反射し、第１の実施の形態と同様に、光減衰フィルタ２０１に到達して減衰する。
【００６８】
［第３の実施の形態]
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る画像投影装置の光学系を示す図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において、円弧状の透光性防塵部材１８を光軸１２０に対して傾けずにその位置を凹面鏡１９側に変位させたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００６９】
本実施の形態の透光性防塵部材１８は、プロジェクタ１４からの画像光１４ａを受けて反射した反射光１４ｂがカメラ１２の入射瞳１２ａに入射しないように反射光１４ｂの方向に対して異なる方向に法線を有するものであり、具体的には、曲率半径を第１の実施の形態よりも小さい値にしている。
【００７０】
第３の実施の形態において、プロジェクタ１４から出射され、透光性防塵部材１８に照射した画像光１４ａのうち透光性防塵部材１８で反射した反射光１４ｂは、第１の実施の形態と同様に、光減衰フィルタ２０１に到達して減衰する。また、プロジェクタ１４から出射された画像光１４ａのうちハーフミラー１３を透過した光は、凹面鏡１９で反射し、第１の実施の形態と同様に、光減衰フィルタ２０１に到達して減衰する。
【００７１】
［第４の実施の形態]
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る画像投影装置の光学系を示す図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において、円弧状の透光性防塵部材１８の代わりに平坦な透光性防塵部材１８を用い、光軸１２０に対して向きを凹面鏡１９側に変位させたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００７２】
本実施の形態のように平坦な透光性防塵部材１８を用いても、光軸１２０に対して傾けることにより、プロジェクタ１４からの画像光１４ａを受けて反射した反射光１４ｂがカメラ１２の入射瞳１２ａに入射しないように反射光１４ｂの方向に対して異なる方向に法線を有することになる。
【００７３】
第１乃至第３の実施の形態と比較して凹面鏡１９および光減衰部２０が大型化するが、プロジェクタ１４から出射され、平坦な透光性防塵部材１８に照射した画像光１４ａのうち透光性防塵部材１８で反射した反射光１４ｂは、第１の実施の形態と同様に、光減衰フィルタ２０１に到達して減衰する。また、プロジェクタ１４から出射された画像光１４ａのうちハーフミラー１３を透過した光は、凹面鏡１９で反射し、第１の実施の形態と同様に、光減衰フィルタ２０１に到達して減衰する。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々に変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、光路分岐光学素子としてハーフミラーを用いたが、ビームスプリッタ等の他の光学素子を用いてもよい。
【００７５】
また、防塵カバーは、ハーフミラーの他に、カメラやプロジェクタの一部または全体を覆うものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像投影システムの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、画像投影装置の内部を示す平面図である。
【図３】図３は、防塵カバーの断面図である。
【図４】図４は、透光性防塵部材の要部断面図である。
【図５】図５の（ａ）〜（ｄ）は、減衰フィルタの要部断面図である。
【図６】図６は、凹面鏡の要部断面図である。
【図７】図７は、プロジェクタの構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る画像投影システムの制御系を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態に係る画像投影装置の光学系を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る画像投影装置の光学系を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る画像投影装置の光学系を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る画像投影装置の光学系を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  画像投影システム
２  対象物
３  端末装置
１０  画像投影装置
１１  ベース
１２  カメラ
１３  ハーフミラー
１４  プロジェクタ
１４ａ  画像光
１４ｂ  反射光
１５  サーバ
１６  ケース
１６ａ  窓
１７  防塵カバー
１７Ａ  第１の防塵カバー
１７Ｂ  第２の防塵カバー
１８  透光性防塵部材
１９  凹面鏡
２０  光減衰部
２１  パッキング
２２  ガラス板
２３  保持体
３０  受信部
３１  画像記憶部
３２  表示部
３３  制御部
３４  入力部
３５  送信部
１２０  光軸
１４０  光源部
１４０ａ  発光体
１４０ｂ  リフレクタ
１４１  光インテグレータ
１４２  偏光ビームスプリッタ
１４３  フィールドレンズ
１４４Ａ〜１４４Ｄ  全反射ミラー
１４５Ｒ  ダイクロイックミラー
１４５Ｇ  ダイクロイックミラー
１４６  フィールドレンズ
１４７Ｒ，１４７Ｇ，１４７Ｂ  液晶パネル
１４８  合成プリズム
１４９  投影レンズユニット
１５０  送信部
１５１  制御部
１７０  開口
１８０  ガラス板
１８１  ＡＲコート
１８２  法線
１８３  反射面
１９０  ガラス板
１９１  Ａｌコート
１９２  ＮＤコート
１９３  ＡＲコート
２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ  光減衰フィルタ
２０２  ガラス板
２０３  Ａｌコート
２０４  ＮＤコート
２０５  ＡＲコート
１４８０  直角プリズム
１４８１Ｂ，１４８１Ｒ  ダイクロイック層
【図１】
2008158182.tif 000003
【図２】
2008158182.tif 000004
【図３】
2008158182.tif 000005
【図４】
2008158182.tif 000006
【図５】
2008158182.tif 000007
【図６】
2008158182.tif 000008
【図７】
2008158182.tif 000009
【図８】
2008158182.tif 000010
【図９】
2008158182.tif 000011
【図１０】
2008158182.tif 000012
【図１１】
2008158182.tif 000013
【図１２】
2008158182.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月27日(2007.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を撮影する撮影部と、
前記対象物と前記撮影部との間の光路の途中に配置され、光路を分岐する光学素子と、
前記光学素子を介して前記対象物に画像光を投影する投影部と、
前記対象物と前記光学素子との間の光軸上に開口を有するとともに、少なくとも前記光学素子を覆うことで前記光学素子を防塵する防塵カバーと、
前記開口を閉塞するように前記防塵カバーに設けられ、前記投影部からの前記画像光を受けて反射した反射光が前記撮影部の入射瞳に入射しないような方向に向けられた反射面を備えた透光性防塵部材とを有することを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記透光性防塵部材は、前記対象物側に突出して湾曲した形状を有し、前記光軸に対して向きまたは位置を変位させて配置されたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記透光性防塵部材は、前記反射面が略平面であり、前記光軸に対して向きを変位させて配置されたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記透光性防塵部材は、反射を抑制する層を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記透光性防塵部材で反射した光を減衰させる減衰フィルタを、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記投影部からの前記画像光が前記光学素子によって前記対象物の方向と異なる方向に分岐された光を所定の方向に反射する反射光学素子を、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記所定の方向に配置され、前記透光性防塵部材で反射した光を減衰させるとともに、前記反射光学素子で前記所定の方向に反射された光を減衰させる共通の光減衰フィルタを、更に備えたことを特徴とする請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像投影装置と、
前記画像投影装置の前記撮影部によって撮影された撮影画像を前記撮影部から受信する受信部、受信された前記撮影画像を表示する表示部、および描画コマンドを送信する送信部を有する端末装置と、
前記端末装置の前記送信部から送信された前記描画コマンドに基づいて前記投影画像を生成し、前記投影画像に基づく前記画像光を前記対象物に投影するように前記投影部を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする画像投影システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［１］対象物を撮影する撮影部と、前記対象物と前記撮影部との間の光路の途中に配置され、光路を分岐する光学素子と、前記光学素子を介して前記対象物に画像光を投影する投影部と、前記対象物と前記光学素子との間の光軸上に開口を有するとともに、少なくとも前記光学素子を覆うことで前記光学素子を防塵する防塵カバーと、前記開口を閉塞するように前記防塵カバーに設けられ、前記投影部からの前記画像光を受けて反射した反射光が前記撮影部の入射瞳に入射しないような方向に向けられた反射面を備えた透光性防塵部材とを有することを特徴とする画像投影装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
［２］前記透光性防塵部材は、前記対象物側に突出して湾曲した形状を有し、前記光軸に対して向きまたは位置を変位させて配置されたことを特徴とする前記［１］に記載の画像投影装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
具体的には、透光性防塵部材１８は、対象物２側に突出して湾曲した形状、例えば、曲率半径をカメラ１２の入射瞳の中心までの距離とした円弧状を有し、透光性防塵部材１８によって結像される投影レンズユニット１４９の射出瞳の像の位置がカメラ１２の入射瞳の外となるように、光軸１２０に対し透光性防塵部材１８の向きを凹面鏡１９側に変位させている。なお、透光性防塵部材１８の向きは、カメラ１２とプロジェクタ１４との間でもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
（光減衰フィルタ）
図５（ａ）〜（ｄ）は、光減衰フィルタ２０１の要部断面図である。光減衰フィルタ２０１としては、図５（ａ）〜（ｄ）の各種のものを用いることができる。なお、光減衰フィルタ２０１は、図５のものに限定されない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図５（ａ）に示す光減衰フィルタ２０１は、石英ガラス等からなるガラス板２０２と、ガラス板２０２の外側にアルミニウムを蒸着して形成された光を反射するＡｌコート２０３と、ガラス板２０２の内側に形成されたＮＤ(Neutral Density)コート２０４と、ＮＤコート２０４の内側に形成されたＡＲ(Anti-Reflection)コート２０５とから構成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
また、図５（ｂ）に示す光減衰フィルタ２０１は、図５（ａ）の光減衰フィルタ２０１に対してＡｌコート２０３をガラス板２０２の内側に形成したものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
また、図５（ｃ）に示す光減衰フィルタ２０１は、図５（ａ）の光減衰フィルタ２０１に対してＡＲコート２０５を省略したものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、図５（ｄ）に示す光減衰フィルタ２０１は、図５（ｂ）の光減衰フィルタ２０１に対してＡＲコート２０５を省略したものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
例えば、図５（ａ）に示す光減衰フィルタ２０１において、光が光減衰フィルタ２０１に到達すると、ＡＲコート２０５で反射する反射光とＡＲコート２０５を透過する透過光とに分かれる。透過光はＮＤコート２０４によって減衰した後、ガラス板２０２を透過してＡｌコート２０３で反射し、再びＮＤコート２０４によって減衰した後、外部に出射される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
Ａｌコート１９１、ＮＤコート１９２およびＡＲコート１９３は、Ａｌコート２０３、光減衰フィルタ２０１のＮＤコート２０４およびＡＲコート２０５と同様の構成を有する。