JP2016006448A - リアプロジェクション方式のプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーンの表面において検出対象物により反射された光を安定的に検出することが可能なリアプロジェクション方式のプロジェクタを提供する。
【解決手段】このリアプロジェクション方式のプロジェクタ１００は、投影光を投影するための投影部１０と、投影光を平行光にするためのコリメートレンズ２０と、コリメートレンズ２０により平行光にされた投影光が裏面３１から入射され、裏面３１とは反対側の表面３２から出射されるスクリーン３０と、スクリーン３０の表面３２において、検出対象物により反射された光を検出するための光検出部４０と、を備える。そして、スクリーン３０は、表面３２と裏面３１とのなす角度θ_２が鋭角になるように形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、リアプロジェクション方式のプロジェクタに関し、特に、光検出部を備えるリアプロジェクション方式のプロジェクタに関する。

従来、光検出部を備えるリアプロジェクション表示装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、入光面側から入射した光を出光面側に透過させる透過型スクリーンと、透過型スクリーンに赤外光を投射する赤外光源と、赤外光源から出射されて操作手段により出光面において反射された反射赤外光を検知する赤外光検出手段（光検出部）と、を備えるリアプロジェクション表示装置が開示されている。

特開２０１２−１０８４２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のリアプロジェクション表示装置では、透過型スクリーンの出光面（表面）において操作手段により光（信号光）が反射されるだけでなく、透過型スクリーンの入光面（裏面）によっても光（ノイズ光）が反射されると考えられる。この場合、透過型スクリーンの入光面により反射される光（ノイズ光）がノイズとして検出されるため、透過型スクリーンの出光面において入力手段により反射された光（信号光）を安定的に検出することができない場合があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光を安定的に検出することが可能なリアプロジェクション方式のプロジェクタを提供することである。

この発明の一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタは、投影光を投影するための投影部と、投影光を平行光にするための光学部材と、光学部材により平行光にされた投影光が裏面から入射され、裏面とは反対側の表面から出射されるスクリーンと、スクリーンの表面において、検出対象物により反射された光を検出するための光検出部と、を備え、スクリーンは、表面と裏面とが非平行で、かつ、表面と裏面とのなす角度が鋭角になるように形成されている。

この発明の一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタでは、上記のように、表面と裏面とが非平行で、かつ、表面と裏面とのなす角度が鋭角になるようにスクリーンを形成する。これにより、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光（信号光）と、スクリーンの裏面において反射された光（ノイズ光）とを、スクリーンの裏面側において異なる方向に反射させることができる。そして、投影光を平行光にするための光学部材を設けることにより、平行光にするのとは反対に反射された光は集光されるので、スクリーンの裏面側において異なる方向に反射させた信号光とノイズ光とを、異なる位置に収束させることができる。その結果、信号光とノイズ光とを分離することができる。したがって、光検出部により安定的に信号光を検出することできる。また、投影光を平行光にするための光学部材を設けることにより、信号光を所定の位置に収束させることができるので、スクリーンの表面のいずれの位置において検出対象物により光（信号光）が反射されたとしても、確実に、信号光を所定の位置に収束させることができる。また、光学部材により投影光が平行光にされるので、スクリーン全体の明るさを略均一にすることができる。その結果、ユーザの視認性を向上させることもできる。

上記一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタにおいて、好ましくは、光学部材は、スクリーンの裏面近傍に設けられている。このように構成すれば、投影部から投影された投影光が十分に広がりを有した状態で、光学部材により投影光を平行光にすることができる。また、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光（信号光）と、スクリーンの裏面において反射された光（ノイズ光）とを、容易に、スクリーンの裏面近傍に設けられた光学部材に到達させることができる。その結果、光学部材により、容易に、反射された信号光とノイズ光とを異なる位置に収束させることができる。

上記一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタにおいて、好ましくは、投影部は、光学部材により平行光にされた投影光が、表面における入射位置のスクリーンの表面の法線に対して、表面と裏面とが先細る方向側からスクリーンの表面に第１入射角で入射する位置に配置されている。このように構成すれば、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光（信号光）を、投影部の位置とは異なる位置に収束させることができる。その結果、投影部の位置に信号光が収束する場合と異なり、容易に、光検出部を信号光が収束する位置に配置することができる。

この場合、好ましくは、投影部は、光学部材により平行光にされた投影光が、表面における入射位置のスクリーンの表面の法線に対して、表面と裏面とが先細る方向側からスクリーンの表面に第１入射角で入射する位置で、かつ、裏面における入射位置のスクリーンの裏面の法線に対して、表面と裏面とが先細る方向とは反対側からスクリーンの裏面に第２入射角で入射する位置に配置されている。このように構成すれば、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光（信号光）を、投影部に対して一方側に収束させることができるとともに、スクリーンの裏面において反射された光（ノイズ光）を、投影部に対して他方側に収束させることができる。その結果、より確実に、信号光とノイズ光とを分離することができる。

上記一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタにおいて、好ましくは、投影部および光検出部は、スクリーンの表面の略中央を通る法線よりも、表面と裏面とが先細る方向とは反対側に配置されている。このように構成すれば、表面と裏面とが先細る方向とは反対側から投影部による投影光をスクリーンの裏面に入射させることができる。その結果、スクリーンの表面の略中央を通る法線よりも表面と裏面とが先細る方向側に、容易に、ノイズ光を収束させることができる。一方、光検出部がスクリーンの表面の略中央を通る法線よりも表面と裏面とが先細る方向とは反対側に配置されるので、容易に、光検出部とノイズ光の収束位置とを離間させることができる。したがって、光検出部によりノイズ光が検出されるのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、光検出部は、投影部が配置される位置よりも、さらに表面と裏面とが先細る方向とは反対側に配置されている。このように構成すれば、ノイズ光が収束する位置と、光検出部との間に、ノイズ光を遮るように投影部を配置することができる。その結果、光検出部によりノイズ光が検出されるのをより抑制することができる。

上記一の局面によるリアプロジェクション方式のプロジェクタにおいて、好ましくは、光学部材は、投影光を平行光にするためのレンズ部材を含む。このように構成すれば、簡素な構成により、投影光を平行光にすることができるとともに、平行光にするのとは反対に、反射させた信号光とノイズ光とを、異なる位置に収束させることができる。

この場合、好ましくは、レンズ部材は、フレネルレンズを含む。このように構成すれば、レンズ部材の厚みを小さくすることができる。その結果、レンズ部材を設けることに起因して、プロジェクタが大型化するのを抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、スクリーンの表面において検出対象物により反射された光を安定的に検出することが可能なリアプロジェクション方式のプロジェクタを提供することができる。

本発明の第１および第２実施形態によるプロジェクタの全体構成を示す模式図である。 本発明の第１〜第３実施形態によるプロジェクタの投影部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタの投影光のスクリーンへの入射状態を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタのノイズ光の収束位置を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタの信号光の収束位置を説明するための図である。 本発明の第２実施形態によるプロジェクタの投影光のスクリーンへの入射状態を説明するための図である。 本発明の第２実施形態によるプロジェクタの信号光の収束位置を説明するための図である。 本発明の第３実施形態によるプロジェクタのレンズ部材を説明するための図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態によるリアプロジェクション方式のプロジェクタ１００（以下、プロジェクタ１００と記載する）の構成について説明する。

本発明の第１実施形態によるプロジェクタ１００は、図１に示すように、投影部１０と、コリメートレンズ２０と、スクリーン３０と、光検出部４０とを備えている。また、プロジェクタ１００は、スクリーン３０に表示された画像をユーザが検出対象物９０（たとえば、図１に示すユーザの指）により操作することが可能な、タッチパネル式のプロジェクタである。なお、コリメートレンズ２０は、本発明の「光学部材」および「レンズ部材」の一例である。

図１に示すように、投影部１０は、スクリーン３０の裏面３１に対して所定の角度（後述するθ_１）で投影光を入射させるように、スクリーン３０に対して傾きを有する状態で配置されている。この投影部１０の配置の詳細については、後述する。

また、図２に示すように、投影部１０は、３つ（青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ））のレーザ光源１１（１１ａ、１１ｂおよび１１ｃ）と、２つのビームスプリッタ１２（１２ａおよび１２ｂ）と、レンズ１３と、レーザ光走査部１４と、映像処理部１５と、光源制御部１６と、ＬＤ(レーザダイオード)ドライバ１７と、ミラー制御部１８と、ミラードライバ１９とを含んでいる。

レーザ光源１１ａは、青色のレーザ光をビームスプリッタ１２ａおよびレンズ１３を通過させてレーザ光走査部１４に照射するように構成されている。レーザ光源１１ｂおよび１１ｃは、それぞれ、緑色のレーザ光および赤色のレーザ光をビームスプリッタ１２ｂ、１２ａおよびレンズ１３を通過させてレーザ光走査部１４に照射するように構成されている。

レーザ光走査部１４は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーにより構成されている。また、レーザ光走査部１４は、レーザ光源１１から照射されたレーザ光をＭＥＭＳミラーにより反射させて、レーザ光を走査するように構成されている。具体的には、レーザ光走査部１４は、コリメートレンズ２０を介して、スクリーン３０にレーザ光を走査するように構成されている。

映像処理部１５は、外部から入力される映像信号に基づいて、映像の投影を制御するように構成されている。具体的には、映像処理部１５は、外部から入力される映像信号に基づいて、ミラー制御部１８を介して、レーザ光走査部１４の駆動を制御するとともに、光源制御部１６を介して、レーザ光源１１ａ〜１１ｃによるレーザ光の照射を制御するように構成されている。

光源制御部１６は、映像処理部１５による制御に基づいて、ＬＤドライバ１７を制御して、レーザ光源１１ａ〜１１ｃによるレーザ光の照射を制御するように構成されている。具体的には、光源制御部１６は、レーザ光走査部１４が走査するタイミングに合せて投影画像の各画素に対応する色のレーザ光をレーザ光源１１ａ〜１１ｃから照射させる制御を行うように構成されている。

ミラー制御部１８は、映像処理部１５による制御に基づいて、ミラードライバ１９を制御して、レーザ光走査部１４の駆動を制御するように構成されている。

図１に示すように、コリメートレンズ２０は、投影部１０とスクリーン３０との間において、スクリーン３０の裏面３１近傍に設けられている。また、コリメートレンズ２０は、投影部１０による投影光（実線により示す）を平行光にするように構成されている。具体的には、コリメートレンズ２０は、広がりを有する投影光を、コリメートレンズ２０内部で屈折させることにより、互いに平行な平行光にするように構成されている。また、コリメートレンズ２０は、スクリーン３０において反射された光（後述するノイズ光および信号光）を、投影光を平行光にするのとは反対に、収束させるように構成されている。

スクリーン３０は、透過型スクリーンからなり、コリメートレンズ２０により平行光にされた投影光が裏面３１から入射され、裏面３１とは反対側の表面３２から出射されるように構成されている。その結果、ユーザは、表面３２に表示される投影光に対応する画像を視認することができる。ここで、表面３２とは、ユーザ側に向けられた面であり、裏面３１とは、投影部１０が設けられる側に向けられた面である。

ここで、第１実施形態では、図３に示すように、スクリーン３０は、表面３２と裏面３１とが非平行で、かつ、表面３２と裏面３１とのなす角度（図３のθ_２）が鋭角になるように形成されている。具体的には、スクリーン３０は、Ｙ２方向に向かって徐々に先細るくさび形状を有することによって、表面３２と裏面３１とが非平行で、かつ、表面３２と裏面３１とのなす角度（図３のθ_２）が鋭角になるように形成されている。

また、第１実施形態では、図１および図３に示すように、投影部１０は、コリメートレンズ２０により平行光にされた投影光が、表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側（Ｙ１方向側）からスクリーン３０の裏面３１に入射角θ_１で入射する位置で、かつ、表面３２と裏面３１とが先細る方向側（Ｙ２方向側）からスクリーン３０の表面３２に入射角θ_３で入射する位置に配置されている。

つまり、スクリーン３０の裏面３１に入射する投影光は、投影光の入射位置から延びる裏面３１の法線よりもＹ１方向側から、この法線となす角度（入射角）がθ_１となるように入射される。同様に、スクリーン３０の表面３２に入射する投影光は、投影光の入射位置から延びる表面３２の法線よりもＹ２方向側から、この法線となす角度（入射角）がθ_３となるように入射される。

また、第１実施形態では、投影部１０は、スクリーン３０に対して上記のように投影光を入射可能なように、スクリーン３０の略中央を通る法線（中心線５０）よりも、表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側（Ｙ１方向側）に配置されている。なお、ここで、スクリーン３０の略中央を通る法線（中心線５０）よりも、表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側（Ｙ１方向側）に配置とは、わずかに中心線５０よりもずれて配置される場合も含む。また、入射角θ_３は、本発明の「第１入射角」の一例である。また、入射角θ_１は、本発明の「第２入射角」の一例である。

ここで、入射角θ_１およびθ_３は、約５度（たとえば、θ_１＝４度、θ_３＝１．３度）以下の値に設定されている。これにより、スクリーン３０の表面３２と裏面３１とを鋭角に形成したとしても、スクリーン３０の厚みが増加するのを抑制することができるので、プロジェクタ１００が大型化するのを抑制することが可能である。また、θ_３の値を小さく設定することにより、投影光をスクリーン３０の表面３２に垂直に近い角度で入射させることができるので、表面３２から垂直に近い角度で投影光を出射することが可能である。その結果、スクリーン３０の正面から画像を視認することが多いユーザのいる方向に向けて投影光を出射することができるので、ユーザの視認性を向上させることが可能である。

また、スクリーン３０は、投影部１０がスクリーン３０に対して上記のように投影光を入射可能なように、表面３２と裏面３１とのなす角度θ_２が形成されている。具体的には、表面３２と裏面３１とのなす角度θ_２は、空気の屈折率を１、スクリーンの屈折率をｎとした場合に、θ_２＞ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ）を満たす鋭角となるように形成されている。なお、図３では、入射角θ_１およびθ_３を図示するため、コリメートレンズ２０とスクリーン３０との関係を誇張して示している。実際には、コリメートレンズ２０とスクリーン３０との関係は、図４および図５に示すような関係である。

図１に示すように、光検出部４０は、フォトダイオードを含み、検出対象物９０により反射された光（信号光、破線により示す）を検出するために設けられている。すなわち、光検出部４０は、ユーザによるタッチ操作を検出するために設けられている。そして、検出対象物９０により反射された光（信号光）が光検出部４０により検出された場合には、プロジェクタ１００は、所定の動作を行うように構成されている。また、光検出部４０は、投影部１０が配置される位置よりも、さらに表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側（Ｙ１方向側）に配置されている。

次に、図４および図５を参照して、スクリーン３０の表面３２および裏面３１において反射された投影光について説明する。具体的には、図４では、スクリーン３０の裏面３１において反射された光（ノイズ光）の収束位置について説明する。図５では、スクリーン３０の表面３２において反射された光（信号光）の収束位置について説明する。

まず、図４に示すように、投影部１０からスクリーン３０に対して投影光が投影される。そして、投影部１０により所定の広がり角を有しながら走査される投影光がコリメートレンズ２０に入射され、平行光にされる。そして、コリメートレンズ２０により平行光にされた投影光が、入射角θ_１（図３参照）でスクリーン３０の裏面３１に入射される。そして、主な投影光は、裏面３１で屈折された状態で、スクリーン３０内部を通過して、表面３２から出射される。

一方、一部の投影光は、スクリーン３０の裏面３１において反射される。図４では、スクリーン３０の裏面３１において反射された光（ノイズ光）を、一点鎖線により示している。ここで、裏面３１の法線よりもＹ１方向側から入射角θ_１で裏面３１に入射された投影光は、裏面３１において、反射角θ_１で裏面３１の法線よりもＹ２方向側に鏡面反射される。したがって、スクリーン３０の裏面３１において反射された光（ノイズ光）は、投影部１０からの投影光に対して角度が２θ_１（図３参照）だけずれた方向に反射される。そして、スクリーン３０の裏面３１において反射された光（ノイズ光）は、コリメートレンズ２０により、投影部１０よりもＹ２方向側のノイズ光収束位置６１に収束される。

この際、投影部１０からコリメートレンズ２０に略垂直に入射する投影光（図４の真ん中の実線で示す投影光）と、この投影光のうち裏面３１において反射された光（図４の真ん中の一点鎖線で示すノイズ光）とのなす角度θ_４は、コリメートレンズ２０による屈折を無視すると、２θ_１で表すことができる。そして、投影部１０からスクリーン３０の対応する位置（実線で示す投影光と一点鎖線で示すノイズ光との交点）までの距離をｄ１とすると、ノイズ光収束位置６１は、投影部１０よりもｄ１×ｔａｎ（２θ_１）だけＹ２方向側に離れた位置になる。このノイズ光収束位置６１は、θ_１の値を調整することにより調整することができるので、適宜実験などにより決定されるのが好ましい。なお、ここでは、投影部１０からスクリーン３０の裏面３１における対応する位置までの距離をｄ１としたが、コリメートレンズ２０からスクリーン３０までの距離が十分に短い場合には、距離ｄ１を、投影部１０からコリメートレンズ２０の裏面（投影部１０側の面）までの距離に近似してもよい。このように近似すれば、より容易に、ノイズ収束位置を求めることが可能である。

次に、図５を参照して、スクリーン３０の表面３２において反射された光（信号光）の収束位置について説明する。

まず、図５に示すように、投影部１０からスクリーン３０に対して投影光が投影される。そして、コリメートレンズ２０により平行光にされた投影光が、入射角θ_１でスクリーン３０の裏面３１に入射される。そして、主な投影光は、裏面３１から屈折しながらスクリーン３０内部を通過して、表面３２の法線よりもＹ２方向側から入射角θ_３でスクリーン３０の表面３２に入射される。

そして、Ｙ２方向側から入射角θ_３でスクリーン３０の表面３２に入射された投影光は、検出対象物９０により表面３２において反射される。図５では、３つの検出対象物９０を示すとともに、スクリーン３０の表面３２において３つの検出対象物９０により反射された光（信号光）を、破線により示している。ここで、入射角θ_３で表面３２に入射された投影光は、表面３２において、反射角θ_３で表面３２の法線よりもＹ１方向側に鏡面反射される。したがって、スクリーン３０の表面３２において検出対象物９０により反射された光（信号光）は、投影部１０からの投影光に対して角度が２θ_３だけずれた方向に反射される。そして、図３に示すように、信号光は、スクリーン３０の裏面において、スクリーン３０に入射される投影光と信号光とのなす角度がｓｉｎ^―１（ｎ×ｓｉｎ２θ_３）になるように、さらに屈折される。そして、スクリーン３０から出射された信号光は、コリメートレンズ２０により、投影部１０よりもＹ１方向側の信号光収束位置６２に収束される。

この際、投影部１０からコリメートレンズ２０に略垂直に入射する投影光（図５の真ん中の実線で示す投影光）と、この投影光のうち表面３２において検出対象物９０により反射された光（図５の真ん中の破線で示す信号光）とのなす角度θ_５は、コリメートレンズ２０による屈折を無視すると、ｓｉｎ^−１（ｎ×ｓｉｎ２θ_３）で表すことができる。したがって、投影部１０からスクリーン３０の表面３２における対応する位置（実線で示す投影光と破線で示す信号光との交点）までの距離をｄ２とすると、信号光収束位置６２は、投影部１０よりもｄ２×ｔａｎ（ｓｉｎ^−１（ｎ×ｓｉｎ２θ_３））だけＹ１方向側に離れた位置になる。そして、この信号光収束位置６２に、光検出部４０が配置されている。この信号光収束位置６２は、θ_３の値を調整することにより調整することができるので、適宜実験などにより決定されるのが好ましい。また、ここでは、投影部１０からスクリーン３０の表面３２における対応する反射位置までの距離をｄ２としたが、コリメートレンズ２０からスクリーン３０までの距離が十分に短い場合には、距離ｄ２を距離ｄ１と同様に、投影部１０からコリメートレンズ２０の裏面（投影部１０側の面）までの距離に近似してもよい。このように近似すれば、より容易に、信号収束位置を求めて、信号収束位置に光検出部４０を配置することが可能である。

このようにして、このプロジェクタ１００では、スクリーン３０の裏面３１において反射された光（ノイズ光）と、スクリーン３０の表面３２において検出対象物９０により反射された光（信号光）とを分離することができる。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、表面３２と裏面３１とが非平行で、かつ、表面３２と裏面３１とのなす角度が鋭角になるようにスクリーン３０を形成する。これにより、スクリーン３０の表面３２において検出対象物９０により反射された光（信号光）と、スクリーン３０の裏面３１において反射された光（ノイズ光）とを、スクリーン３０の裏面３１側において異なる方向に反射させることができる。そして、投影光を平行光にするためのコリメートレンズ２０を設けることにより、平行光にするのとは反対に反射された光は集光されるので、スクリーン３０の裏面３１側において異なる方向に反射させた信号光とノイズ光とを、異なる位置に収束（ノイズ光収束位置６１、信号光収束位置６２）させることができる。その結果、信号光とノイズ光とを分離することができる。したがって、光検出部４０により安定的に信号光を検出することできる。また、投影光を平行光にするためのコリメートレンズ２０を設けることにより、信号光を所定の位置（信号光収束位置６２）に収束させることができるので、スクリーン３０の表面３２のいずれの位置において検出対象物９０により光（信号光）が反射されたとしても、確実に、信号光を所定の位置に収束させることができる。また、コリメートレンズ２０により投影光が平行光にされるので、スクリーン３０全体の明るさを略均一にすることができる。その結果、ユーザの視認性を向上させることもできる。

また、第１実施形態では、上記のように、スクリーン３０の裏面３１近傍にコリメートレンズ２０を設ける。これにより、投影部１０から投影された投影光が十分に広がりを有した状態で、コリメートレンズ２０により投影光を平行光にすることができる。また、スクリーン３０の表面３２において検出対象物９０により反射された光（信号光）と、スクリーン３０の裏面３１において反射された光（ノイズ光）とを、容易に、スクリーン３０の裏面３１近傍に設けられたコリメートレンズ２０に到達させることができる。その結果、コリメートレンズ２０により、容易に、反射された信号光とノイズ光とを異なる位置に収束させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、コリメートレンズ２０により平行光にされた投影光が、表面３２における入射位置のスクリーン３０の表面３２の法線に対して、表面３２と裏面３１とが先細る方向側（Ｙ２方向側）からスクリーン３０の表面３２に入射角θ_３で入射する位置に投影部１０を配置する。これにより、スクリーン３０の表面３２において検出対象物９０により反射された光（信号光）を、投影部１０の位置とは異なる位置に収束させることができる。その結果、投影部１０の位置に信号光が収束する場合と異なり、容易に、光検出部４０を信号光が収束する位置に配置することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、コリメートレンズ２０により平行光にされた投影光が、表面３２における入射位置のスクリーン３０の表面３２の法線に対して、表面３２と裏面３１とが先細る方向側（Ｙ２方向側）からスクリーン３０の表面３２に入射角θ_３で入射する位置で、かつ、裏面３１における入射位置のスクリーン３０の裏面３１の法線に対して、表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側（Ｙ１方向側）からスクリーン３０の裏面３１に入射角θ_１で入射する位置に投影部１０を配置する。これにより、スクリーン３０の表面３２において検出対象物９０により反射された光（信号光）を、投影部１０に対して一方側に収束させることができるとともに、スクリーン３０の裏面３１において反射された光（ノイズ光）を、投影部１０に対して他方側に収束させることができる。その結果、より確実に、信号光とノイズ光とを分離することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、スクリーン３０の表面３２の略中央を通る法線（中心線５０）よりも、表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側（Ｙ１方向側）に投影部１０および光検出部４０を配置する。これにより、表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側から投影部１０による投影光をスクリーン３０の裏面３１に入射させることができるので、スクリーン３０の表面３２の略中央を通る法線（中心線５０）よりも表面３２と裏面３１とが先細る方向側（Ｙ２方向側）に、容易に、ノイズ光を収束させることができる。一方、光検出部４０がスクリーン３０の表面３２の略中央を通る法線（中心線５０）よりも表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側に配置されるので、容易に、光検出部４０とノイズ光の収束位置（ノイズ光収束位置６１）とを離間させることができる。したがって、光検出部４０によりノイズ光が検出されるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、投影部１０が配置される位置よりも、さらに表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側に光検出部４０を配置する。これにより、ノイズ光が収束する位置と、光検出部４０との間に、ノイズ光を遮るように投影部１０を配置することができる。その結果、光検出部４０によりノイズ光が検出されるのをより抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、プロジェクタ１００に、投影光を平行光にするためのコリメートレンズ２０を設ける。これにより、簡素な構成により、投影光を平行光にすることができるとともに、平行光にするのとは反対に、反射させた信号光とノイズ光とを、異なる位置（ノイズ光収束位置６１および信号光収束位置６２）に収束させることができる。

（第２実施形態）
次に、図１、図６および図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、投影光がスクリーン３０の表面３２に入射角θ_３で入射された上記第１実施形態とは異なり、投影光がスクリーン１３０の表面１３２に略垂直（すなわち、θ_３が略ゼロ）に入射される例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

本発明の第２実施形態によるリアプロジェクション方式のプロジェクタ２００（以下、プロジェクタ２００と記載する）は、図１および図６に示すように、スクリーン１３０を備えている。そして、投影部１０は、角度θ_２２に形成されたスクリーン１３０に対して、コリメートレンズ２０により平行光にされた投影光が、表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側（Ｙ１方向側）からスクリーン１３０の裏面３１に対して入射角θ_１で入射する位置に配置されている。なお、図６では、入射角θ_１を図示するため、コリメートレンズ２０とスクリーン１３０との関係を誇張して示している。実際には、コリメートレンズ２０とスクリーン１３０との関係は、図７に示すような関係である。

また、第２実施形態では、スクリーン１３０は、表面１３２と裏面３１とが非平行で、かつ、表面１３２と裏面３１とのなす角度が、θ_２２＝ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ）を満たす鋭角となるように形成されている。なお、上記第１実施形態と同様に、θ_１は、スクリーン１３０の裏面３１に対する投影光の入射角であり、ｎは、スクリーンの屈折率である。この場合、図６に示すように、投影光がスクリーン１３０の表面１３２に対して略垂直に入射される。

また、第２実施形態では、光検出部４０は、投影部１０と重なる位置に配置されている。

次に、図７を参照して、第２実施形態のスクリーン１３０の表面１３２において反射された光（信号光）の収束位置について説明する。

まず、図７に示すように、投影部１０からスクリーン１３０に対して投影される投影光のうち主な成分は、裏面３１で屈折した状態で、スクリーン１３０内部を通過して、スクリーン１３０の表面１３２に略垂直に入射される。

そして、スクリーン１３０の表面１３２に略垂直に入射された投影光は、検出対象物９０により表面１３２において反射される。図７では、反射された光（信号光）を、破線により示している。ここで、表面１３２に略垂直に入射された投影光は、表面１３２において、表面１３２に入射された投影光の光路を逆向きにたどるように反射される。したがって、スクリーン１３０の表面１３２において検出対象物９０により反射された光（信号光）は、コリメートレンズ２０により、投影部１０の位置に収束される。そして、この信号光の収束する位置（投影部１０の位置）に重なる位置に光検出部４０が配置されている。なお、図７では、理解の容易のため、表面１３２において反射された光（信号光）を、表面１３２において入射された投影光の光路よりもＹ２方向側に若干ずらして示している。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、表面１３２と裏面３１とが非平行で、かつ、表面１３２と裏面３１とのなす角度が鋭角になるようにスクリーン１３０を形成する。その結果、上記第１実施形態と同様に、光検出部４０により安定的に信号光を検出することできる。

また、第２実施形態では、上記のように、投影光がスクリーン１３０の表面１３２に対して略垂直に入射されるように、プロジェクタ２００を構成する。これにより、スクリーン１３０の正面から画像を視認することが多いユーザのいる方向に向けて投影光を出射することができるので、ユーザの視認性をより向上させることができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図８を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、投影光を平行光にするためにコリメートレンズ２０を用いた上記第１および第２実施形態とは異なり、投影光を平行光にするためにフレネルレンズ２２０を用いる例について説明する。なお、上記第１および第２実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

本発明の第３実施形態によるリアプロジェクション方式のプロジェクタ３００は、図８に示すように、投影部１０による投影光を平行光にするためのフレネルレンズ２２０を備えている。このフレネルレンズ２２０は、コリメートレンズ２０の円弧状の表面を分割して平面上に配置したような形状を有しており、コリメートレンズ２０よりも厚みが小さくなるように形成されている。なお、フレネルレンズ２２０は、本発明の「光学部材」および「レンズ部材」の一例である。

そして、この第３実施形態のフレネルレンズ２２０も、スクリーン３０の裏面３１および表面３２において反射された光（信号光およびノイズ光）を、投影光を平行光にするのとは反対に、収束させるように構成されている。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、プロジェクタ３００に、フレネルレンズ２２０を設ける。これにより、上記第１および第２実施形態のようにコリメートレンズを設ける場合に比べて、レンズ部材の厚みを小さくすることができる。その結果、レンズ部材を設けることに起因して、プロジェクタ３００が大型化するのを抑制することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態では、スクリーン３０の表面３２と裏面３１とのなす角度θ_２がθ_２＞ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ）を満たす鋭角となるように形成し、上記第２実施形態では、スクリーン１３０の表面１３２と裏面３１とのなす角度θ_２２がθ_２２＝ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ）を満たす鋭角となるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、スクリーンの表面と裏面とのなす角度θが、上記の角度以外に形成されていてもよい。たとえば、θ＜ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ）を満たす鋭角となるように形成してもよい。この場合、ノイズ光収束位置と信号光収束位置とが投影部１０に対して同じ側になるものの、ノイズ光収束位置と信号光収束位置とを分離することは可能である。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の光学部材としてコリメートレンズ２０およびフレネルレンズ２２０を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光学部材としてコリメートレンズやフレネルレンズ以外の光学部材を用いてもよい。たとえば、ミラー部材を光学部材として用いてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、コリメートレンズ２０（フレネルレンズ２２０）をスクリーン３０（１３０）の裏面３１近傍に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、コリメートレンズやフレネルレンズなどの光学部材をスクリーンの裏面近傍以外の位置に設けてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、表面３２（１３２）と裏面３１とが先細る方向とは反対側（Ｙ１方向側）からスクリーン３０の裏面３１に対して入射角θ_１で投影光が入射する位置に、投影部１０を配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、投影部を、表面と裏面とが先細る方向とは反対側からスクリーンの裏面に対して入射角θ_１で投影光が入射する位置以外の位置に配置してもよい。たとえば、投影部を、スクリーンの裏面に対して略垂直に投影光が入射する位置に配置してもよい。

また、上記第１実施形態では、光検出部４０を、投影部１０が配置される位置よりも、さらに表面３２と裏面３１とが先細る方向とは反対側（Ｙ１方向側）に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光検出部を、投影部が配置される位置よりも表面と裏面とが先細る方向側に配置してもよい。

また、上記第２実施形態では、光検出部４０を、投影部１０と重なる位置に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光検出部４０を投影部１０と重なる位置以外の位置に配置してもよい。たとえば、光検出部４０を投影部１０の近傍に配置してもよい。図７では、スクリーン１３０の表面１３２において検出対象物９０により反射された光（信号光）のうち鏡面反射による成分のみを示しているが、実際には、鏡面反射の他に拡散反射により反射される光も存在する。したがって、光検出部４０を図７に示す投影部１０の近傍に配置していれば、スクリーン１３０の表面１３２において検出対象物９０により反射された光（信号光）のうち拡散反射による成分に対応する信号光を検出することが可能である。この場合にも、ノイズ光は分離されているので、光検出部４０により安定的に信号光を検出することは可能である。

１０ 投影部
２０ コリメートレンズ（光学部材、レンズ部材）
３０、１３０ スクリーン
３１ 裏面
３２、１３２ 表面
４０ 光検出部
１００、２００、３００ リアプロジェクション方式のプロジェクタ
２２０ フレネルレンズ（光学部材、レンズ部材）

Claims (8)

1. 投影光を投影するための投影部と、
   前記投影光を平行光にするための光学部材と、
   前記光学部材により平行光にされた前記投影光が裏面から入射され、前記裏面とは反対側の表面から出射されるスクリーンと、
   前記スクリーンの前記表面において、検出対象物により反射された光を検出するための光検出部と、を備え、
   前記スクリーンは、前記表面と前記裏面とが非平行で、かつ、前記表面と前記裏面とのなす角度が鋭角になるように形成されている、リアプロジェクション方式のプロジェクタ。
2. 前記光学部材は、前記スクリーンの前記裏面近傍に設けられている、請求項１に記載のリアプロジェクション方式のプロジェクタ。
3. 前記投影部は、前記光学部材により平行光にされた前記投影光が、前記表面における入射位置の前記スクリーンの前記表面の法線に対して、前記表面と前記裏面とが先細る方向側から前記スクリーンの前記表面に第１入射角で入射する位置に配置されている、請求項１または２に記載のリアプロジェクション方式のプロジェクタ。
4. 前記投影部は、前記光学部材により平行光にされた前記投影光が、前記表面における入射位置の前記スクリーンの前記表面の法線に対して、前記表面と前記裏面とが先細る方向側から前記スクリーンの前記表面に第１入射角で入射する位置で、かつ、前記裏面における入射位置の前記スクリーンの前記裏面の法線に対して、前記表面と前記裏面とが先細る方向とは反対側から前記スクリーンの前記裏面に第２入射角で入射する位置に配置されている、請求項３に記載のリアプロジェクション方式のプロジェクタ。
5. 前記投影部および前記光検出部は、前記スクリーンの前記表面の略中央を通る法線よりも、前記表面と前記裏面とが先細る方向とは反対側に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のリアプロジェクション方式のプロジェクタ。
6. 前記光検出部は、前記投影部が配置される位置よりも、さらに前記表面と前記裏面とが先細る方向とは反対側に配置されている、請求項５に記載のリアプロジェクション方式のプロジェクタ。
7. 前記光学部材は、前記投影光を平行光にするためのレンズ部材を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のリアプロジェクション方式のプロジェクタ。
8. 前記レンズ部材は、フレネルレンズを含む、請求項７に記載のリアプロジェクション方式のプロジェクタ。

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