(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を反射させて光変調素子に導くと共に、前記光変調素子で反射した光を透過させて投射光学系へ出力するＴＩＲプリズムを備えたプロジェクタであって、
前記投射光学系から前記ＴＩＲプリズムの反射面に入射した光の反射方向に撮像素子が配置された
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記反射面には、赤外線光を反射させる膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記反射面には、投射光のスペクトルで谷になる部分の反射率が高くなる膜が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記反射面は、角度特性によって、前記光変調素子で反射した光を透過させて前記投射光学系へ出力すると共に、前記投射光学系から入射した光を反射させて前記撮像素子に導くことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
スクリーンに照射された発光素子の光が、前記投射光学系を介して前記ＴＩＲプリズムの前記反射面で反射して、前記ＴＩＲプリズムの前記撮像素子が配置された側の面を射出して、前記撮像素子上で結像することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記ＴＩＲプリズムの前記撮像素子が配置された側の面は、撮影像のセンターの光に対して垂直になっていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記反射面に設けられた膜の反射特性の中で反射率が高い波長帯域とスクリーンを照射する発光素子の波長帯域とが重なっていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記撮像素子で撮像された撮像画像から発光素子のスクリーン上の照射位置を示す照射位置情報を取得する照射位置検出部と、
前記照射位置情報に対応して所定のポインティング画像を描画したＯＳＤ画像を生成するＯＳＤ描画部と、
前記ＯＳＤ画像と前記投射光学系を介してスクリーンに投影される投影画像とを合成して合成画像を生成する画像合成部と、
前記合成画像を投影するように光変調して前記ＴＩＲプリズムに射出する前記光変調素子と
を備えたことを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像機能を備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタの中には、スクリーン側からの光を撮像素子上に結像させる撮像機能を備え、ポインティングデバイス機能や撮影機能等の付加機能に用いるものがある。このようなプロジェクタにおいては、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)等の画像表示素子による画像をスクリーンに拡大投射する投射レンズを、スクリーン側からの光を撮像素子に導くための結像手段として兼用する技術がある。
【０００３】
例えば、特許文献１の技術では、ＤＭＤによって光変調された画像をＴＩＲプリズムを介して第１のレンズ群で集光し、分離ミラーで反射させて、第３のレンズ群によりスクリーンに投射している。そして、特許文献１の技術では、スクリーン上を指し示した赤外線発光ダイオードからの光を第３のレンズ群により分離ミラーへ導き、分離ミラーの入射面に設けられた波長選択膜により赤外線発光ダイオードからの光を透過させて、第２のレンズ群を介して撮像素子上に結像させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０５４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＤＭＤによる投射光とスクリーンからの光とを分離するために分離ミラーを追加部品として設けている。そのため、特許文献１の技術では、追加部品そのものや保持のための補助的な部品も含め、コストアップや製品サイズアップとなっていた。また、特許文献１の技術では、この追加部品を挿入する空間によってレンズ群間に一定の空間が必要となり、光学設計上の制約となって、光学性能の劣化やレンズ枚数の増加となっていた。更に、特許文献１の技術では、この追加部品により反射や透過損失が増え、投射光の光出力が低下するとともに、斜めに挿入された分離ミラーの平行平板による非点収差が発生して、結像性能を劣化させていた。
【０００６】
また、特許文献１の技術では、追加部品を設けて撮像機能を実現しているため、共通プラットフォームで撮像機能無しの製品を展開する場合も、追加部品やそれに伴う光学設計上のレンズ枚数の増加等による余分なコストが生じていた。そのため、特許文献１の技術では、共通プラットフォームで撮像機能有り無しの製品を展開しにくく、投資効率が悪かった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、撮像機能を備えたプロジェクタの構成部品数を減らすことができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプロジェクタは、光源からの光を反射させて光変調素子に導くと共に、前記光変調素子で反射した光を透過させて投射光学系へ出力するＴＩＲプリズムを備えたプロジェクタであって、前記投射光学系から前記ＴＩＲプリズムの反射面に入射した光の反射方向に撮像素子が配置されたことを特徴とする。
また、前記反射面には、赤外線光を反射させる膜が設けられていてもよい。
また、前記反射面には、投射光のスペクトルで谷になる部分の反射率が高くなる膜が設けられていてもよい。
また、前記反射面は、角度特性によって、前記光変調素子で反射した光を透過させて前記投射光学系へ出力すると共に、前記投射光学系から入射した光を反射させて前記撮像素子に導いてもよい。
また、スクリーンに照射された発光素子の光が、前記投射光学系を介して前記ＴＩＲプリズムの前記反射面で反射して、前記ＴＩＲプリズムの前記撮像素子が配置された側の面を射出して、前記撮像素子上で結像してもよい。
また、前記ＴＩＲプリズムの前記撮像素子が配置された側の面は、撮影像のセンターの光に対して垂直になっていてもよい。
また、前記反射面に設けられた膜の反射特性の中で反射率が高い波長帯域とスクリーンを照射する発光素子の波長帯域とが重なっていてもよい。
また、前記撮像素子で撮像された撮像画像から発光素子のスクリーン上の照射位置を示す照射位置情報を取得する照射位置検出部と、前記照射位置情報に対応して所定のポインティング画像を描画したＯＳＤ画像を生成するＯＳＤ描画部と、前記ＯＳＤ画像と前記投射光学系を介してスクリーンに投影される投影画像とを合成して合成画像を生成する画像合成部と、前記合成画像を投影するように光変調して前記ＴＩＲプリズムに射出する前記光変調素子とを備えてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像機能を備えたプロジェクタの構成部品数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【図２】図１に示すＴＩＲプリズムの拡大図である。
【図３】図２に示すＯ面に設けられた反射膜特性を示す図である。
【図４】図２に示すＯ面に設けられた反射膜特性を示す図である。
【図５】図１に示すＴＩＲプリズムの角度特性を利用する場合の説明図である。
【図６】本発明に係る実施形態のプロジェクタの他の概略構成図である。
【図７】図１に示すスクリーン上の光が、撮像素子に導かれる様子を示す図である。
【図８】図４に示すＯ面の反射特性と発光素子の波長特性とを合わせて示した図である。
【図９】図１に示すプロジェクタの構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】スクリーンに投影された投影画像に発光素子を照射した様子を示す図である。
【図１１】図１０に示す発光素子の光点が撮像された撮像画像を示す図である。
【図１２】図９に示すＯＳＤ描画部が生成するＯＳＤ画像を示す図である。
【図１３】図９に示す画像合成部が生成する合成画像を示す図である。
【図１４】図１０に示す発光素子の照射位置にポインティング画像が重なって表示された投影画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態のプロジェクタは、照明光と投射光とを分離するＴＩＲプリズムを、投射光と撮像用の結像光との分離に兼用することで、撮像機能を実現する際の構成部品数を減らすことができる。以下、図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、プロジェクタ１００は、ランプ１とカラーホイール２とロッドインテグレータ３とコンデンサーレンズ４とＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム５とＤＭＤ６と投射レンズ７と倍率補正光学系１０と撮像素子１１とを備えている。
【００１３】
光源であるランプ１から出射された照明光は、カラーホイール２に入射する。
カラーホイール２は、赤、青、緑のフィルタを有し、不図示のモータにより駆動されて高速で回転する。カラーホイール２が回転することで、３色のフィルタが短時間で切り替わる。これにより、照明光がＲ（赤色）光、Ｂ（青色）光、Ｇ（緑色）光の３色に時分割で色分離される。分離された各色光は、順次ロッドインテグレータ３に入射する。
【００１４】
ロッドインテグレータ３は、四角柱状のガラス製等のレンズであり、入射光を内部で全反射させて照度分布が均一な光を出射する。ロッドインテグレータ３から出射した光は、複数のレンズで構成されるコンデンサーレンズ４により、ＤＭＤ６上に適切なサイズで照射されるように導かれ、ＴＩＲプリズム５に入射する。
【００１５】
ＴＩＲプリズム５は、第１プリズム５ａと第２プリズム５ｂとで構成されており、２つのプリズムの境界に反射面が形成されている。このＴＩＲプリズム５の内部に設けられた反射面に対するコンデンサーレンズ４からの入射光は、入射角が臨界角以上であるため、全反射してＤＭＤ６に導かれる。
【００１６】
ＤＭＤ６は、多数のマイクロミラーを平面に配列した光変調素子（ライトバルブ）の一種である。ＤＭＤ６は、時分割されて照射される赤・緑・青の光を、外部からの画像信号に基づいて、空間的に光変調して投射光を生成する。ＤＭＤ６による投射光は、ＴＩＲプリズム５の反射面に対して臨界角よりも小さい入射角で入射する。そのため、ＤＭＤ６による投射光は、反射面を透過して投射レンズ７に入射する。投射光は、投射レンズ７により拡大投射されてスクリーン８上に結像する。
【００１７】
ユーザは、赤外線等を発光する発光素子９を介して、スクリーン８上の任意の位置を指し示すことができる。スクリーン８で反射した光は、投射レンズ７を介してＴＩＲプリズム５に入射する。
【００１８】
ＴＩＲプリズム５に入射したスクリーン８からの光は、ＴＩＲプリズム５の反射面で反射するとともにＴＩＲプリズム５の内部で反射して、ＴＩＲプリズム５から射出する。ＴＩＲプリズム５から射出した光は、倍率補正光学系１０である複数のレンズを介して、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等で構成される撮像素子１１に導かれ、撮像素子１１上で結像する。
【００１９】
これにより、後述する画像処理部により、スクリーン８上の赤外線光の照射位置を検出して、ＤＭＤ６を介して、ユーザが指し示していることを示すポインティング画像等をスクリーン８上に投影し、フィードバックする等の処理が行われる。
【００２０】
なお、倍率補正光学系１０である複数のレンズは、ＤＭＤ６のサイズと撮像素子１１のサイズとが一致しない場合や、投射系と結像系を別々の倍率にする必要がある場合にＴＩＲプリズム５と撮像素子１１との間に挿入されればよい。つまり、ＤＭＤ６のサイズと撮像素子１１のサイズとが一致する場合や、投射系と結像系を別々の倍率にする必要がない場合、倍率補正光学系１０を省いてコストを削減することができる。
【００２１】
このように、本実施形態では、前面投射型のプロジェクタ１００において、ＴＩＲプリズム５により照明光と投射光とを分離するとともに、投射光と撮像用の結像光とを分離している。撮像用の結像光（スクリーン８側からの光）は、ＴＩＲプリズム５の通常使用されていない面を使用して、撮像素子１１へ導かれている。そのため、撮像機能のために追加部品を設けなくて済むので、製品のコストダウンやサイズダウン、光学性能の劣化防止等を実現することができる。
【００２２】
ＴＩＲプリズム５について詳細に説明する。
図２は、ＴＩＲプリズム５の拡大図である。図２（ａ）に示すように、ＴＩＲプリズム５は、第１プリズム５ａと第２プリズム５ｂとで構成される。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すαの拡大図である。図２（ｂ）に示すように、ＴＩＲプリズム５は、第１プリズム５ａのＩ面と第２プリズム５ｂのＯ面とが、数μｍの間隙が設けられ平行に配置されている。
【００２３】
ランプ１からの照明光は、コンデンサーレンズ４等の照明光学系を介して第１プリズム５ａのＡ面に入射し、第１プリズム５ａのＩ面で反射して、第１プリズム５ａのＢ面からＤＭＤ６に向けて出射する。ＤＭＤ６により照明光は光変調され、投射光として第１プリズム５ａのＢ面から入射する。Ｂ面から入射した投射光は、第１プリズム５ａのＩ面を出射し、第２プリズム５ｂのＯ面に入射して、第２プリズム５ｂのＣ面から出射し、投射レンズ７を介してスクリーン８上で結像する。
【００２４】
スクリーン８で反射した光は、投射レンズ７を介して第２プリズム５ｂのＣ面から入射し、第２プリズム５ｂのＯ面で反射して、第２プリズム５ｂの内部反射を介して第２プリズム５ｂのＤ面から撮像素子１１に向けて出射する。なお、第２プリズム５ｂのＯ面で反射した光は、その光路上に撮像素子１１が配置されていれば、第２プリズム５ｂの内部反射を介さなくてもよいことは言うまでもない。
【００２５】
つまり、第１プリズム５ａのＩ面では、光源側から入射した照明光を反射させてＤＭＤ６に入射させると共に、ＤＭＤ６で光変調された投影画像を透過させてＯ面に導いている。また、第２プリズム５ｂのＯ面では、Ｉ面側から入射したＤＭＤ６の投影画像を透過させると共に、スクリーン８側から入射した光を反射させ、第２プリズム５ｂ内で反射させて撮像素子１１に導いている。なお、図示では、ＴＩＲプリズム５は、３角面を有する第１プリズム５ａと４角面を有する第２プリズム５ｂとで構成される例を示しているが、これに限らず他の形でもよい。言い換えれば、ＴＩＲプリズム５は、照明光を反射させてＤＭＤ６に導くと共に、ＤＭＤ６で反射した光を透過させて投射レンズ７に出力するように形成された反射面を有し、この反射面により投射レンズ７から入射した光を反射させて撮像素子１１に導くことができればよい。
【００２６】
具体的に、図７を参照して、スクリーン８上の光が、撮像素子１１に導かれる様子を説明する。スクリーン８で反射した光は、投射レンズ７を介して、第１プリズム５ｂのＣ面から入射してＯ面で反射する。このとき、Ｏ面では、図示でＬの範囲の光が反射する。このＬの範囲は、ＤＭＤ６による画面領域に対応している。そして、Ｏ面で反射した光は、Ｃ面で内部反射してＤ面に達する。Ｄ面に達した光は、Ｄ面を透過し、倍率補正光学系１０を介して撮像素子１１に導かれ、撮像素子１１に取り込まれる。
【００２７】
このＤ面は、撮像素子１１に導かれる撮像用の結像光（撮像光）の光軸（撮影像のセンターの光）に対して垂直に設置されている。また、図示では、倍率補正光学系１０のＴＩＲプリズム５側がテレセントリックとなる光学系となっている。つまり、撮像素子１１側の補正レンズである倍率補正光学系１０までは、テレセントリックを維持した形になっている。この場合、投射レンズ７のＤＭＤ６側は、通常の設計において、同様にテレセントリックである。そのため、撮像光を画面内全域に亘って効率良く撮像素子１１上に導くことが可能となる。
【００２８】
また、このように、Ｄ面が撮像光の光軸に対して垂直に設置されることにより、光軸に対する対称性が保たれ、光軸の傾きにより生じる収差が発生しなくなる。つまり、非テレセントリックな光線がＴＩＲプリズムのＤ面を通ることで発生する非点収差が、原理的に発生しなくなる。そのため、撮像画像がシャープになるとともに、撮像画像全体の均一性が保たれる。
【００２９】
なお、撮像素子１１側のＮＡ（開口）が十分小さい場合には、必ずしもテレセントリックである必要がないが、撮像素子１１側のＮＡを大きくして感度を上げるためには、図示のようにテレセントリックを維持するほうが効率がよい。
【００３０】
また、このとき、第２プリズム５ｂのＯ面は、発光素子９の波長である赤外線を効率良く反射させて撮像素子１１に導くことができればよい。図３は、Ｏ面の分光反射率特性図である。ａは、通常の可視光用のＡＲコート（反射防止膜）をＯ面に設けた場合の反射率特性である。ＡＲコートは、赤外線（９００ｎｍ付近）を約４０％反射するため、光学系を成立させることができる。また、ｂに示すように、赤外線に対する反射率を上げるように本実施形態に合わせて特別に設計した膜をＯ面に設けてもよい。この場合、ｂに示す膜では、赤外線を約８０％反射し、ａに示すＡＲコートの約２倍の赤外線反射率となっている。
【００３１】
なお、投射レンズ７は、スクリーン８からの赤外線を透過させてＯ面に導く必要がある。投射レンズ７は、複数枚のレンズで構成されることが多く、各レンズを透過する内に赤外線の透過率が落ちてしまう。そのため、投射レンズ７には、ＡＲコートではなく、赤外線を透過させるよう特別に設計された膜を設ければよい。
【００３２】
また、赤外線だけでなく、可視光が撮像素子１１に導かれるようにしてもよい。この場合、図３に示すａ又はｂの膜は、Ｏ面に数％存在する可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ付近）に対する反射率を利用して、可視光を反射させて撮像素子１１に導くようにしてもよい。
【００３３】
また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各投射光のスペクトル間で谷になる部分の可視光が反射して、撮像素子１１に導かれるようにしてもよい。図４では、可視光を反射させるためにＯ面に設けられた膜の反射特性を実線で示し、参考として点線でＲ，Ｇ，Ｂの各投射光の出力特性を示している。
【００３４】
図４（ａ）では、Ｏ面に設けられた膜は、Ｇ投射光とＲ投射光とのスペクトルの谷間となる６００ｎｍ付近の反射率が高くなるように設計されている。これにより、ＤＭＤ６側からの投射光をＯ面で透過させるとともに、スクリーン８側からの光の内、Ｇ投射光とＲ投射光とのスペクトルの谷間付近の可視光をＯ面で反射させることができる。これにより、投射光と結像光（スクリーン８からの光）とを効率良く分離し、スクリーン８からの光を導いて撮像素子１１上で結像させることができる。
【００３５】
なお、図４（ｂ）に示すように、Ｏ面に設けられる膜は、Ｂ投射光とＧ投射光とのスペクトルの谷間となる５００ｎｍ付近、及びＧ投射光とＲ投射光とのスペクトルの谷間となる６００ｎｍ付近の両方の反射率が高くなるように設計されてもよく、又、そのいずれかの反射率が高くなるように設計されてもよい。
【００３６】
つまり、Ｏ面に設けられた膜は、Ｇ、Ｂ、Ｒ投射光のスペクトルの谷間付近の波長帯域を反射させるように設計されている。そのため、図８に示すように、ポインティングデバイスである発光素子９の波長帯域（図示で斜線領域）とＯ面の膜の反射率を上げた波長帯域とを重ねることにより、投射画像に影響されることなく、スクリーン８で反射した発光素子９の光が撮像素子１１に導かれる。そのため、後述の画像処理部が、発光素子９の照射位置情報を取得することができる。なお、図８（ａ）は、図４（ａ）に対応しており、図８（ｂ）は、図４（ｂ）に対応している。
【００３７】
また、図８（ｂ）に示すように、Ｏ面の膜が５００ｎｍ付近と６００ｎｍ付近の両方の反射率が高くなるように設計されている場合、５００ｎｍ付近の波長の発光素子９と６００ｎｍ付近の波長の発光素子９とを両方使用することができる。この場合、撮像素子１１側に２つの発光素子９の波長帯域（５００ｎｍ付近と６００ｎｍ付近）と一致する波長を例えば時分割で透過させるカラーフィルターを設ければよい。このように、撮像素子１１をカラーフィルターに合わせたカラータイプの素子にすることによって、波長帯域の異なる２つの発光素子９が、互いに干渉せずにスクリーン８上で同時に使用可能となる。
【００３８】
次に、図９を参照して、画像処理部によって、発光素子９の照射位置が検出され、ポインティング画像がスクリーン８に投影される処理について説明する。
【００３９】
図９は、プロジェクタ１００の構成を示す機能ブロック図である。図示では、プロジェクタ１００は、撮像部２２と画像処理部２０とＤＭＤ６と光学ユニット２１とを備えている。なお、ここで、撮像部２２は、カメラ等であり、撮像素子１１を含んでいる。また、光学ユニット２１は、ランプ１とカラーホイール２とロッドインテグレータ３とコンデンサーレンズ４とＴＩＲプリズム５と投射レンズ７と倍率補正光学系１０とを含んでいるものとする。
【００４０】
撮像部２２は、撮像素子１１で撮像された撮像画像を所定時間毎に又は連続して画像処理部２０に出力する。撮像画像には、ユーザが発光素子９を用いてスクリーン８上を照射した位置を示す発光素子９の光点が撮像されている。
【００４１】
画像処理部２０は、照射位置検出部２０１とＯＳＤ描画部２０２と信号処理部２０３と映像入力部と画像合成部２０４とを備えている。
【００４２】
照射位置検出部２０１は、撮像部２２から撮像画像を取得するたびに、例えば、撮像画像内の輝度変化に基づいて、撮像画像における光点の位置を検出する。照射位置検出部２０１は、検出した光点の位置、即ち照射位置情報をＯＳＤ描画部２０２に出力する。
【００４３】
ＯＳＤ描画部２０２は、照射位置情報に基づいて、発光素子９によるスクリーン８上の照射位置に、例えば矢印等のポインティング画像が重なるように描画したＯＳＤ画像を生成する。
【００４４】
信号処理部２０３は、例えば不図示の外部メモリやコンピュータ等から映像信号（画像信号）を取得する。そして、信号処理部２０３は、取得した映像信号に対して、投影に適した画像となるように画像調整を行って、画像合成部２０４に出力する。
【００４５】
画像合成部２０４は、ＯＳＤ描画部２０２から取得したＯＳＤ画像と、信号処理部２０３を介して取得した映像信号とを合成する。これにより、映像信号にポインティング画像が合成された合成画像が生成される。画像合成部２０４は、生成した合成画像をＤＭＤ６に出力する。
【００４６】
ＤＭＤ６は、光学ユニット２１を介して、画像合成部２０４から取得した合成画像をスクリーン８上に投影させる。その結果、スクリーン８上には、発光素子９の照射位置とポインティング画像とが重なった投影画像が表示される。
【００４７】
具体的に、図１０〜図１４を参照して、スクリーン８上の発光素子９の照射位置にポインティング画像が重なって投影される様子を説明する。
【００４８】
図１０に示すように、ユーザが、スクリーン８上の投影画像に発光素子９を用いて赤外線光等を照射し、投影画像上の任意の場所を指し示したとする。すると、図１１に示すように、撮像部２２では、発光素子９の波長のみを受光可能であるため、撮像素子９の照射位置を表す光点Ｓのみが撮像される。照射位置検出部２０１は、例えば撮像画像内の輝度変化に基づいて、光点Ｓを検出する。そして、照射位置検出部２０１は、例えば、撮像画像のサイズが、横Ｌｘ、縦Ｌｙであるときに、光点Ｓの位置を、横ｘ、縦ｙとして取得する。
【００４９】
ＯＳＤ描画部２０２は、照射位置検出部２０１から取得した光点Ｓの位置情報（照射位置情報）に基づいて、ポインティング画像を描画したＯＳＤ画像を生成する。例えば、図１２に示すように、ＤＭＤ６の解像度がＸＧＡである場合、ＯＳＤ描画部２０２のＯＳＤ画像領域は横1024×縦768となる。この場合、ＯＳＤ描画部２０２は、ＯＳＤ画像領域上の横1024×（ｘ／Ｌｘ）、縦768×（ｙ／Ｌｙ）の位置にポインティング画像Ｐを描画したＯＳＤ画像を生成する。ＯＳＤ描画部２０２は、生成したＯＳＤ画像を画像合成部２０４に出力する。
【００５０】
図１３に示すように、画像合成部２０４は、ＯＳＤ画像と映像信号とを合成した合成画像を生成する。この合成画像が、ＤＭＤ６、光学ユニット２１を介してスクリーン８上に投影される。すると、図１４に示すように、スクリーン８上には、発光素子９の照射位置にポインティング画像Ｐが重なった投影画像が表示される。
【００５１】
なお、ポインティング画像Ｐは、ユーザが任意に変更できるものとする。また、ポインティング画像Ｐには、イラストや図形だけでなく、発光素子９の照射位置の軌跡を線として表すものも含まれる。また、画像処理部２０は、映像信号を入力する外部のコンピュータ等に照射位置検出部２０１で検出した照射位置情報をフィードバックして、発光素子９による画面のマウス操作を行えるようにしてもよい。つまり、プロジェクタ１００は、電子黒板機能を備えたインタラクティブなプロジェクタとして機能してもよい。また、画像処理部２０は、画像合成部２０４で生成した合成画像を不図示のメモリに記憶して、再び投影できるようにしてもよい。
【００５２】
なお、上記のように、適切に設計された反射膜をＯ面に設けることで投射光と結像光とを分離させることができるが、Ｏ面の角度特性を調整することによっても実現できる。
【００５３】
図５は、ＴＩＲプリズム５の角度特性を利用する場合の説明図である。具体的には、図５は、ＤＭＤ６側から投射レンズ７を見たときの投射レンズ入射瞳における、投射光と撮像素子１１用の有効光範囲と臨界角を示す境界との配置関係を示した図である。可視光を利用する場合、投射光、結像光、臨界角が図示のようになるように配置することにより分離することも可能である。このときの反射面の角度としては、撮像素子１１側で必要とする開口（ＮＡ）にもよるが、十分な感度があればできるだけずらし角度が、小さいほうが投射光の損失が小さくなり有利となる。なお、コントラスト改善のため、２〜３度ずらすことがあり、この範囲であれば最もよい。また、反射面であるＩ面に入射する照明光側の光軸の角度によっては、二次光源像近傍に照明光側の光軸に対して偏った開口を有する絞りを配置するとよい。この方法によれば、可視光全域に亘り撮像素子１１へ光を導くことができ、フルカラー化が可能となる。なお、フルカラー化のため、ＤＭＤ６側からの投射光を透過させ、スクリーン８側からの撮像素子１１用の光を全反射させる膜を反射面に設けてもよい。
【００５４】
また、上記では、ＤＭＤ６が１つの単板方式のプロジェクタ１００について説明したが、プロジェクタは複数パネル方式であってもよい。例えば、図６に示す３板方式のプロジェクタ１０１の場合、図１に示すカラーホイール２及びＤＭＤ６に替えて、Ｒ用ＤＭＤ１３、Ｇ用ＤＭＤ１４、Ｂ用ＤＭＤ１５によって生成されたそれぞれ赤・緑・青の画像を、フィリップスプリズム１２を介して合成し、スクリーン８上に投影している。なお、図６では、Ｒ用ＤＭＤ１３、Ｇ用ＤＭＤ１４、Ｂ用ＤＭＤ１５に導かれる照明光の光路を省略して示しているが、適宜設計配置されているものとする。
【００５５】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々様々に変更が可能であることは言うまでもない。なお、上記実施形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付してある。
【符号の説明】
【００５６】
１：ランプ
２：カラーホイール
３：ロッドインテグレータ
４：コンデンサーレンズ
５：ＴＩＲプリズム
５ａ：第１プリズム
５ｂ：第２プリズム
６：ＤＭＤ
７：投射レンズ
８：スクリーン
９：発光素子
１０：倍率補正光学系
１１：撮像素子
１２：フィリップスプリズム
１３：Ｒ用ＤＭＤ
１４：Ｇ用ＤＭＤ
１５：Ｂ用ＤＭＤ
２０：画像処理部
２１：光学ユニット
２２：撮像部
２０１：照射位置検出部
２０２：ＯＳＤ描画部
２０３：信号処理部
２０４：画像合成部
Ｓ：光点
Ｐ：ポインティング画像
１００，１０１：プロジェクタ
【要約】
【課題】撮像機能を備えたプロジェクタの構成部品数を減らすことができる技術を提供する。
【解決手段】ランプ１からの照明光は、照明光学系を介してＴＩＲプリズム５の第１の面から入射し、内部の反射面で反射してＴＩＲプリズム５の第２の面から出射し、ＤＭＤ６により光変調されて投射光としてＴＩＲプリズム５の第２の面に入射する。ＤＭＤ６からの投射光は、ＴＩＲプリズム５の反射面を透過してＴＩＲプリズム５の第３の面から射出し、投射レンズ７で拡大投射されてスクリーン８上に結像する。発光素子９の光は、スクリーン８で反射して、投射レンズ７を介してＴＩＲプリズム５の第３の面に入射し、内部の反射面で反射してＴＩＲプリズム５の第４の面から出射し、撮像素子１１上で結像する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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