JP2020098224A

JP2020098224A - Optical module and projector

Info

Publication number: JP2020098224A
Application number: JP2018235175A
Authority: JP
Inventors: 博隆柳澤; Hirotaka Yanagisawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-06-25

Abstract

To provide a projector capable of realizing two functions of projection and imaging.SOLUTION: An optical module of the present invention has a prism and a first light separation film provided in the prism. The prism comprises: a light separation element having a first surface causing image light to be made incident, a second surface emitting imaging light, and a third surface emitting the image light and causing the imaging light to be made incident; a light modulation element being provided so as to face the first surface and emitting the image light consisting of visible light modulated according to image information toward the first surface; and an imaging element being provided so as to face the second surface and receiving the imaging light emitted from the second surface. The first light separation film has characteristics for transmitting at least a part of the image light and reflecting at least a part of the imaging light or characteristics for reflecting at least a part of the image light and transmitting at least a part of the imaging light.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光学モジュールおよびプロジェクターに関する。 The present invention relates to an optical module and a projector.

近年、保安警備、商業、医療等の各種分野において、撮像機能を備え、撮像した画像に加えて他の情報を重ね合わせて投射する機能を有するプロジェクターが利用されている。また、プロジェクターから投射される画像等によるメッセージに対して、使用者が指やペン等の指示体を用いて指示情報を入力し、各種操作を進める機能、いわゆるインタラクティブ機能を備えたプロジェクターが利用されている。この種のプロジェクターにおいては、投射光学系を介して被投射面の様子を撮像する手段を備える必要がある。 2. Description of the Related Art In recent years, in various fields such as security and security, commerce, and medicine, a projector having an imaging function and having a function of superimposing and projecting other information in addition to a captured image has been used. In addition, a projector having a function of advancing various operations, that is, an interactive function, in which a user inputs instruction information using a pointing body such as a finger or a pen in response to a message such as an image projected from the projector is used. ing. In this type of projector, it is necessary to include means for imaging the state of the projection surface via the projection optical system.

上記の撮像手段を備えたプロジェクターの一例として、下記の特許文献１には、光源と、光変調素子と、投射光学系と、ＴＩＲプリズムと、撮像素子と、を備えたプロジェクターが開示されている。このプロジェクターにおいて、スクリーンに照射された発光素子からの光は、投射光学系を介してＴＩＲプリズムの反射面で反射され、撮像素子上で結像する。 As an example of a projector provided with the above-mentioned image pickup means, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-242242 discloses a projector provided with a light source, a light modulation element, a projection optical system, a TIR prism, and an image pickup element. .. In this projector, the light emitted from the light emitting element irradiated on the screen is reflected by the reflecting surface of the TIR prism via the projection optical system and forms an image on the image pickup element.

特開２０１３−２１８２６２号公報JP, 2013-218262, A

特許文献１のプロジェクターにおいては、使用者が赤外光を発する発光素子を備えたポインティングデバイスを用いて投射画像上の特定の位置を指し示すことによって、スクリーンで反射した赤外光が撮像素子に受光され、投射画像上の特定の位置が検出される。このように、位置検出のために赤外光を射出するポインティングデバイスが必要であり、プロジェクター単独では位置検出ができない、という課題があった。 In the projector of Patent Document 1, the user uses a pointing device having a light emitting element that emits infrared light to point to a specific position on the projected image, and the infrared light reflected by the screen is received by the imaging element. Then, a specific position on the projected image is detected. As described above, there is a problem that the pointing device that emits infrared light is required for position detection, and the position cannot be detected by the projector alone.

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の光学モジュールは、プリズムと、前記プリズムの内部に設けられた第１光分離膜と、を有し、前記プリズムが、画像光を入射させる第１面と、撮像光を射出させる第２面と、前記画像光を射出させ、前記撮像光を入射させる第３面と、を有する光分離素子と、前記第１面に対向して設けられ、画像情報に応じて変調した可視光からなる前記画像光を前記第１面に向けて射出する光変調素子と、前記第２面に対向して設けられ、前記第２面から射出された前記撮像光を受光する撮像素子と、を備える。前記第１光分離膜は、前記画像光の少なくとも一部を透過させ、前記撮像光の少なくとも一部を反射させる特性、もしくは、前記画像光の少なくとも一部を反射させ、前記撮像光の少なくとも一部を透過させる特性を有する。 In order to solve the above problems, an optical module according to one aspect of the present invention includes a prism and a first light separation film provided inside the prism, and the prism allows image light to enter. A light separating element having a first surface for emitting image light, a second surface for emitting image light, and a third surface for emitting the image light and entering the image light; And a light modulation element that emits the image light composed of visible light modulated according to image information toward the first surface, and the light modulation element that is provided so as to face the second surface and is emitted from the second surface. And an image pickup device that receives the image pickup light. The first light separation film has a characteristic of transmitting at least a part of the image light and reflecting at least a part of the imaging light, or a property of reflecting at least a part of the image light and at least one of the imaging lights. It has a property of transmitting a part.

本発明の一つの態様の光学モジュールにおいて、前記第１光分離膜は、入射した光の波長帯および偏光状態に依らず、入射した光の一部を反射し、他の一部を透過するハーフミラーから構成されていてもよい。 In the optical module according to one aspect of the present invention, the first light separating film is a half that reflects a part of the incident light and transmits another part of the incident light regardless of a wavelength band and a polarization state of the incident light. It may be composed of a mirror.

本発明の一つの態様の光学モジュールにおいて、前記画像光は、所定の偏光方向を有する第１直線偏光を含み、前記撮像光は、前記第１直線偏光の偏光方向と異なる偏光方向を有する第２直線偏光を含み、前記第１光分離膜は、前記第１直線偏光を透過させ、前記第２直線偏光を反射させる特性、もしくは前記第１直線偏光を反射させ、前記第２直線偏光を透過させる特性を有する偏光分離膜から構成されていてもよい。 In the optical module according to one aspect of the present invention, the image light includes a first linearly polarized light having a predetermined polarization direction, and the imaging light has a second polarization direction different from the polarization direction of the first linearly polarized light. The first light separation film includes linearly polarized light, and the first light separating film transmits the first linearly polarized light and reflects the second linearly polarized light, or reflects the first linearly polarized light and transmits the second linearly polarized light. It may be composed of a polarized light separating film having characteristics.

本発明の一つの態様の光学モジュールは、前記第３面に対向して設けられた偏光解消板をさらに備えていてもよい。 The optical module according to one aspect of the present invention may further include a depolarizing plate provided so as to face the third surface.

本発明の一つの態様の光学モジュールは、前記プリズムの第４面に対向して設けられ、非可視光を前記第４面に向けて射出する非可視光射出部をさらに備えていてもよく、前記光分離素子は、前記プリズムの内部に前記第１光分離膜と交差して設けられた第２光分離膜をさらに備えていてもよい。この構成において、前記画像光は、所定の偏光方向を有する第１直線偏光を含み、前記撮像光は、前記第１直線偏光の偏光方向と異なる偏光方向を有する第２直線偏光を含み、前記第１光分離膜は、可視光帯域の前記第２直線偏光を反射させ、非可視光帯域の前記第２直線偏光を透過させ、可視光帯域および非可視光帯域の前記第１直線偏光を透過させる特性を有する波長分離膜から構成され、前記第２光分離膜は、可視光帯域の前記第１直線偏光および前記第２直線偏光を透過させ、非可視光帯域の前記第１直線偏光および前記第２直線偏光を反射させる特性を有する波長分離膜から構成されていてもよい。 The optical module according to one aspect of the present invention may further include an invisible light emitting unit that is provided so as to face the fourth surface of the prism and emits invisible light toward the fourth surface. The light separation element may further include a second light separation film provided inside the prism so as to intersect with the first light separation film. In this configuration, the image light includes a first linearly polarized light having a predetermined polarization direction, the imaging light includes a second linearly polarized light having a polarization direction different from the polarization direction of the first linearly polarized light, and The 1 light separation film reflects the second linearly polarized light in the visible light band, transmits the second linearly polarized light in the invisible light band, and transmits the first linearly polarized light in the visible light band and the invisible light band. A second wavelength separation film having a characteristic, the second light separation film transmits the first linearly polarized light and the second linearly polarized light in the visible light band, and the first linearly polarized light and the second linearly polarized light in the invisible light band. It may be composed of a wavelength separation film having a characteristic of reflecting two linearly polarized lights.

本発明の一つの態様の光学モジュールにおいて、前記プリズムの第４面に対向して設けられ、非可視光を前記第４面に向けて射出する非可視光射出部をさらに備えていてもよく、前記光分離素子は、前記プリズムの内部に前記第１光分離膜と交差して設けられた第２光分離膜をさらに備えていてもよい。この構成において、前記画像光は、所定の偏光方向を有する第１直線偏光を含み、前記撮像光は、前記第１直線偏光を含み、前記非可視光は、前記第１直線偏光の偏光方向と異なる偏光方向を有する第２直線偏光を含み、前記第１光分離膜は、可視光帯域の前記第１直線偏光を透過させ、非可視光帯域の前記第１直線偏光を反射させ、可視光帯域および非可視光帯域の前記第１直線偏光を透過させる特性を有する波長分離膜から構成され、前記第２光分離膜は、可視光帯域の前記第１直線偏光および前記第２直線偏光を反射させ、非可視光帯域の前記第１直線偏光および前記第２直線偏光を透過させる特性を有する波長分離膜から構成されていてもよい。 In the optical module according to one aspect of the present invention, the prism may further include an invisible light emitting unit that is provided so as to face the fourth surface of the prism and emits invisible light toward the fourth surface. The light separation element may further include a second light separation film provided inside the prism so as to intersect with the first light separation film. In this configuration, the image light includes a first linearly polarized light having a predetermined polarization direction, the imaging light includes the first linearly polarized light, and the invisible light has a polarization direction of the first linearly polarized light. The first light separation film includes second linearly polarized light having different polarization directions, the first light separating film transmits the first linearly polarized light in the visible light band, reflects the first linearly polarized light in the invisible light band, and transmits the visible light band. And a wavelength separation film having a characteristic of transmitting the first linearly polarized light in the invisible light band, and the second light separation film reflects the first linearly polarized light and the second linearly polarized light in the visible light band. , A wavelength separation film having a characteristic of transmitting the first linearly polarized light and the second linearly polarized light in the invisible light band.

本発明の一つの態様の光学モジュールにおいて、前記光変調素子は、前記可視光として、互いに波長帯が異なる複数の色光を射出してもよい。 In the optical module of one aspect of the present invention, the light modulation element may emit, as the visible light, a plurality of color lights having different wavelength bands from each other.

本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光学モジュールと、前記光変調素子に向けて光を射出する光源装置と、前記光学モジュールから射出された前記画像光を被投射面に投射する投射光学系と、を備え、前記投射光学系を介して前記被投射面からの光を前記撮像素子に入射させることにより、前記撮像素子が前記被投射面上の被写体を撮像する。 A projector according to one aspect of the present invention is an optical module according to one aspect of the present invention, a light source device that emits light toward the light modulation element, and a surface onto which the image light emitted from the optical module is projected. And a projection optical system for projecting the light onto the image pickup element through the projection optical system, and the image pickup element picks up an image of a subject on the projection surface.

第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projector of 1st Embodiment. 第１実施形態の光学モジュールの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical module of 1st Embodiment. 第２実施形態の光学モジュールの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical module of 2nd Embodiment. 第３実施形態の光学モジュールの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical module of 3rd Embodiment. 第４実施形態の光学モジュールの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical module of 4th Embodiment. 第１光分離膜の反射特性を示す図である。It is a figure which shows the reflection characteristic of a 1st light separation film. 第１光分離膜の透過特性を示す図である。It is a figure which shows the transmission characteristic of a 1st light separation film. 第２光分離膜の反射特性を示す図である。It is a figure which shows the reflection characteristic of a 2nd light separation film. 第２光分離膜の透過特性を示す図である。It is a figure which shows the transmission characteristic of a 2nd light separation film. 第５実施形態の光学モジュールの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical module of 5th Embodiment. 第１光分離膜の反射特性を示す図である。It is a figure which shows the reflection characteristic of a 1st light separation film. 第１光分離膜の透過特性を示す図である。It is a figure which shows the transmission characteristic of a 1st light separation film. 第２光分離膜の反射特性を示す図である。It is a figure which shows the reflection characteristic of a 2nd light separation film. 第２光分離膜の透過特性を示す図である。It is a figure which shows the transmission characteristic of a 2nd light separation film.

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
第１実施形態のプロジェクターは、１枚の液晶パネルを備えたプロジェクター、いわゆる単板式の液晶プロジェクターの一例である。
図１は、第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。図２は、光学モジュールの概略構成図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。 [First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The projector according to the first embodiment is an example of a projector including one liquid crystal panel, that is, a so-called single-plate type liquid crystal projector.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the projector according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the optical module.
In each of the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of dimensions may be different depending on the component.

本実施形態のプロジェクターは、光源から射出された白色光を、カラーホイールにより赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの異なる３色の色光に変換し、光変調素子により変調してカラー画像を表示する。 The projector of this embodiment converts white light emitted from a light source into three color lights of different colors of red light LR, green light LG, and blue light LB by a color wheel, and modulates the color image by a light modulator. indicate.

図１に示すように、プロジェクター１０は、照明装置１１と、集光光学系１２と、カラーホイール１３と、ピックアップ光学系１４と、光学モジュール１５と、投射光学系１６と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the projector 10 includes an illumination device 11, a condensing optical system 12, a color wheel 13, a pickup optical system 14, an optical module 15, and a projection optical system 16.

照明装置１１は、後述する光学モジュール１５の光変調素子３６を照明する照明光として白色光ＬＷを射出する。カラーホイール１３は、照明装置１１から射出された白色光ＬＷを時分割で赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの異なる３色の色光に変調する。投射光学系１６は、時間変調された画像光をスクリーンＳＣ（被投射面）上に投射する。 The illumination device 11 emits white light LW as illumination light for illuminating the light modulation element 36 of the optical module 15 described later. The color wheel 13 time-divisionally modulates the white light LW emitted from the illuminating device 11 into three different color lights of red light LR, green light LG, and blue light LB. The projection optical system 16 projects the time-modulated image light on the screen SC (projection surface).

照明装置１１は、光源装置１８と、第１レンズアレイ１９と、第２レンズアレイ２０と、偏光変換素子２１と、を備えている。光源装置１８は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の放電ランプからなる光源２３と、リフレクター２４と、を備えている。光源２３から射出された光のうち、第１レンズアレイ１９とは反対側に向かって進む光は、リフレクター２４で反射された後、第１レンズアレイ１９の方向に向けて進む。このように、光源装置１８は、第１レンズアレイ１９に向けて光を射出する。光源装置１８は、赤色光成分と緑色光成分と青色光成分とを含む白色光ＬＷを射出する。 The illumination device 11 includes a light source device 18, a first lens array 19, a second lens array 20, and a polarization conversion element 21. The light source device 18 includes a light source 23 including a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp or a metal halide lamp, and a reflector 24. Of the light emitted from the light source 23, the light traveling toward the side opposite to the first lens array 19 is reflected by the reflector 24 and then travels toward the first lens array 19. In this way, the light source device 18 emits light toward the first lens array 19. The light source device 18 emits white light LW including a red light component, a green light component, and a blue light component.

第１レンズアレイ１９は、ピックアップ光学系１４の光射出側に設けられ、光源装置１８から射出された光を複数の部分光束に分割する。第１レンズアレイ１９は、照明光軸ＡＸ１と直交する面内にマトリクス状に配列された複数のレンズから構成されている。照明光軸ＡＸ１は、光源装置１８から射出された光の中心軸である。 The first lens array 19 is provided on the light emission side of the pickup optical system 14, and divides the light emitted from the light source device 18 into a plurality of partial light fluxes. The first lens array 19 is composed of a plurality of lenses arranged in a matrix in a plane orthogonal to the illumination optical axis AX1. The illumination optical axis AX1 is the central axis of the light emitted from the light source device 18.

第２レンズアレイ２０は、第１レンズアレイ１９と同様、照明光軸ＡＸ１に直交する面内にマトリクス状に配列された複数のレンズから構成されている。複数のレンズは、第１レンズアレイ１９の複数のレンズに対応して設けられている。第２レンズアレイ２０は、第１レンズアレイ１９の各レンズの像を、光変調素子３６の画像形成領域の近傍に結像させる。 Like the first lens array 19, the second lens array 20 is composed of a plurality of lenses arranged in a matrix in a plane orthogonal to the illumination optical axis AX1. The plurality of lenses are provided corresponding to the plurality of lenses of the first lens array 19. The second lens array 20 forms an image of each lens of the first lens array 19 in the vicinity of the image forming area of the light modulation element 36.

偏光変換素子２１は、第１レンズアレイ１９により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する。偏光変換素子２１は、図示しない偏光分離層と反射層と位相差板とを有する。偏光分離層は、光源装置１８からの光に含まれる偏光成分のうち、一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸ１に垂直な方向に反射する。反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸ１に平行な方向に反射する。位相差板は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。 The polarization conversion element 21 emits the polarization direction of each partial light beam divided by the first lens array 19 as substantially one type of linearly polarized light whose polarization directions are aligned. The polarization conversion element 21 has a polarization separation layer (not shown), a reflection layer, and a retardation plate. The polarized light separating layer transmits one linearly polarized light component of the polarized light component included in the light from the light source device 18 as it is and reflects the other linearly polarized light component in a direction perpendicular to the illumination optical axis AX1. The reflection layer reflects the other linearly polarized light component reflected by the polarization separation layer in a direction parallel to the illumination optical axis AX1. The retardation plate converts the other linearly polarized light component reflected by the reflective layer into one linearly polarized light component.

集光光学系１２は、光源装置１８とカラーホイール１３との間に設けられている。集光光学系１２は、第１レンズ１２１と、第２レンズ１２２と、を備えている。第１レンズ１２１および第２レンズ１２２のそれぞれは、凸レンズから構成されている。集光光学系１２は、光源装置１８から射出された白色光ＬＷをカラーホイール１３のカラーフィルター領域に集光させる。 The condensing optical system 12 is provided between the light source device 18 and the color wheel 13. The condensing optical system 12 includes a first lens 121 and a second lens 122. Each of the first lens 121 and the second lens 122 is composed of a convex lens. The condensing optical system 12 condenses the white light LW emitted from the light source device 18 on the color filter region of the color wheel 13.

カラーホイール１３は、円板１３１と、駆動装置１３２と、を備えている。円板１３１の中心には回転軸（図示略）が設けられ、回転軸には電動モーター等の駆動装置１３２が接続されている。これにより、円板１３１は、駆動装置１３２によって周方向に回転する。円板１３１には、周方向に沿って赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光成分を透過する薄膜干渉フィルター等からなる複数のカラーフィルター領域（図示略）が配置されている。このように、カラーホイール１３は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの各色光を時間順次に射出する。 The color wheel 13 includes a disc 131 and a drive device 132. A rotary shaft (not shown) is provided at the center of the disc 131, and a drive device 132 such as an electric motor is connected to the rotary shaft. As a result, the disc 131 is rotated in the circumferential direction by the drive device 132. On the disc 131, a plurality of color filter regions (not shown) including thin-film interference filters that transmit the respective color light components of the red light LR, the green light LG, and the blue light LB are arranged along the circumferential direction. In this way, the color wheel 13 sequentially emits the red light LR, the green light LG, and the blue light LB in the order of time.

ピックアップ光学系１４は、カラーホイール１３の光射出側に設けられている。ピックアップ光学系１４は、第１レンズ１４１と、第２レンズ１４２と、を備えている。第１レンズ１４１および第２レンズ１４２のそれぞれは、凸レンズから構成されている。ピックアップ光学系１４は、カラーホイール１３から時間順次に射出される赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢを光学モジュール１５に導く。 The pickup optical system 14 is provided on the light emission side of the color wheel 13. The pickup optical system 14 includes a first lens 141 and a second lens 142. Each of the first lens 141 and the second lens 142 is composed of a convex lens. The pickup optical system 14 guides the red light LR, the green light LG, and the blue light LB that are sequentially emitted from the color wheel 13 to the optical module 15.

光学モジュール１５は、光変調装置３１と、撮像素子３２と、光分離素子３３と、を備えている。光変調装置３１は、入射側偏光板３５と、光変調素子３６と、射出側偏光板３７と、を備えている。なお、図２においては、光変調装置３１のうち、入射側偏光板３５および射出側偏光板３７の図示を省略する。 The optical module 15 includes a light modulation device 31, an image pickup element 32, and a light separation element 33. The light modulator 31 includes an incident side polarization plate 35, a light modulation element 36, and an emission side polarization plate 37. In FIG. 2, the incident side polarization plate 35 and the emission side polarization plate 37 of the light modulation device 31 are not shown.

入射側偏光板３５は、光変調素子３６の光入射側に配置されている。入射側偏光板３５は、光源装置１８から射出された光のうち、偏光変換素子２１によって揃えられた偏光方向の直線偏光を透過し、その偏光方向と異なる偏光方向の直線偏光を吸収して光変調素子３６に射出する。 The incident side polarization plate 35 is arranged on the light incidence side of the light modulation element 36. The incident-side polarization plate 35 transmits, of the light emitted from the light source device 18, linearly polarized light having a polarization direction aligned by the polarization conversion element 21 and absorbs linearly polarized light having a polarization direction different from the polarization direction. The light is emitted to the modulation element 36.

光変調素子３６は、詳細な図示を省略するが、一対のガラス基板の間に液晶が封入された液晶パネルから構成されている。光変調素子３６は、複数の画素がマトリクス状に配置された矩形状の画像形成領域（図示略）を有している。光変調素子３６は、画像情報に応じて液晶の配向状態が制御され、光変調素子３６に時分割で順次入射する赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢを画像情報に応じて変調する。すなわち、光変調素子３６は、可視光として、互いに波長帯が異なる複数の色光を射出する。 Although not shown in detail, the light modulation element 36 is composed of a liquid crystal panel in which liquid crystal is sealed between a pair of glass substrates. The light modulation element 36 has a rectangular image forming area (not shown) in which a plurality of pixels are arranged in a matrix. The light modulation element 36 controls the alignment state of the liquid crystal according to the image information, and modulates the red light LR, the green light LG, and the blue light LB that sequentially enter the light modulation element 36 in a time division manner according to the image information. .. That is, the light modulation element 36 emits a plurality of color lights having different wavelength bands as visible light.

射出側偏光板３７は、光変調素子３６の光射出側に配置されている。射出側偏光板３７は、入射側偏光板３５と略同様の機能を有し、光変調素子３６において変調された赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢのうち、所定の偏光方向の直線偏光を吸収し、その偏光方向と異なる偏光方向の直線偏光を透過して光分離素子３３に向けて射出する。 The emission side polarization plate 37 is disposed on the light emission side of the light modulation element 36. The exit side polarization plate 37 has substantially the same function as the incidence side polarization plate 35, and is a straight line in a predetermined polarization direction among the red light LR, the green light LG, and the blue light LB modulated by the light modulation element 36. The polarized light is absorbed, and the linearly polarized light having a polarization direction different from that is transmitted and emitted toward the light separation element 33.

投射光学系１６は、複数の投射レンズ１６１，１６２，１６３から構成されている。しかしながら、個々の投射レンズ１６１，１６２，１６３の構成および枚数については、特に限定されない。投射光学系１６は、光学モジュール１５から射出された画像光Ｌ１をスクリーンＳＣに投射する。 The projection optical system 16 is composed of a plurality of projection lenses 161, 162, 163. However, the configuration and the number of individual projection lenses 161, 162, 163 are not particularly limited. The projection optical system 16 projects the image light L1 emitted from the optical module 15 onto the screen SC.

以下、光学モジュール１５の構成について説明する。
図２に示すように、光学モジュール１５は、光分離素子３３と、光変調素子３６と、撮像素子３２と、を備えている。光分離素子３３は、プリズム４１と、第１光分離膜４２と、を備えている。 Hereinafter, the configuration of the optical module 15 will be described.
As shown in FIG. 2, the optical module 15 includes a light separation element 33, a light modulation element 36, and an image pickup element 32. The light separation element 33 includes a prism 41 and a first light separation film 42.

プリズム４１は、立方体状のガラスブロック等の硝材から構成されている。プリズム４１は、第１面４１ａと、第２面４１ｂと、第３面４１ｃと、第４面４１ｄと、を含む６つの面を有している。図２において、第１面４１ａと第３面４１ｃとは互いに平行であり、第２面４１ｂと第４面４１ｄとは互いに平行であり、第１面４１ａと第２面４１ｂとは互いに垂直であり、第３面４１ｃと第４面４１ｄとは互いに垂直である。図２におけるプリズム４１の手前側と奥側にあたる２つの面の図示は省略する。 The prism 41 is made of a glass material such as a cubic glass block. The prism 41 has six surfaces including a first surface 41a, a second surface 41b, a third surface 41c, and a fourth surface 41d. In FIG. 2, the first surface 41a and the third surface 41c are parallel to each other, the second surface 41b and the fourth surface 41d are parallel to each other, and the first surface 41a and the second surface 41b are perpendicular to each other. The third surface 41c and the fourth surface 41d are perpendicular to each other. Two surfaces, which are the front side and the back side of the prism 41 in FIG. 2, are not shown.

光変調素子３６は、第１面４１ａに対向して設けられている。光変調素子３６は、画像情報に応じて変調した可視光からなる画像光Ｌ１を第１面４１ａに向けて射出する。上述したように、画像光Ｌ１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢが所定期間毎に順次に切り替わる光である。したがって、第１面４１ａは、光変調素子３６から射出された画像光Ｌ１を光分離素子３３に入射させる面である。 The light modulation element 36 is provided so as to face the first surface 41a. The light modulation element 36 emits the image light L1 composed of visible light modulated according to image information toward the first surface 41a. As described above, the image light L1 is light in which the red light LR, the green light LG, and the blue light LB are sequentially switched at predetermined intervals. Therefore, the first surface 41a is a surface on which the image light L1 emitted from the light modulation element 36 is incident on the light separation element 33.

撮像素子３２は、第２面４１ｂに対向して設けられている。撮像素子３２は、第２面４１ｂから射出された撮像光Ｌ２を受光する。撮像素子３２は、ＣＣＤイメージセンサー、ＣＭＯＳイメージセンサー等の固体撮像素子から構成されている。撮像素子３２は、投射光学系１６を介して入射された撮像光Ｌ２を受光することによって、スクリーンＳＣ側に位置する被写体を撮像する。本実施形態の場合、撮像光Ｌ２は、スクリーンＳＣもしくはスクリーンＳＣの前方もしくは近傍に位置する物体から放射される可視光、もしくは赤外光等の非可視光を含む。 The image sensor 32 is provided so as to face the second surface 41b. The image sensor 32 receives the imaging light L2 emitted from the second surface 41b. The image pickup device 32 is composed of a solid-state image pickup device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor. The image sensor 32 images the subject located on the screen SC side by receiving the imaging light L2 that is incident via the projection optical system 16. In the case of the present embodiment, the imaging light L2 includes visible light emitted from the screen SC or an object located in front of or in the vicinity of the screen SC, or invisible light such as infrared light.

第１光分離膜４２は、画像光Ｌ１の少なくとも一部を透過させ、撮像光Ｌ２の少なくとも一部を反射させる特性を有する。本実施形態において、第１光分離膜４２は、入射した光の波長帯および偏光状態に依らず、入射した光の一部を反射し、他の一部を透過するハーフミラー４４から構成されている。したがって、光変調素子３６から射出される光の波長帯（色）や偏光状態は、特に限定されない。ハーフミラー４４は、例えば誘電体多層膜、金属膜等の多層膜もしくは単層膜から構成されている。第１光分離膜４２は、第１面４１ａと第２面４１ｂとが接する角部と、第３面４１ｃと第４面４１ｄとが接する角部と、にわたって対角線上に設けられている。 The first light separation film 42 has a property of transmitting at least a part of the image light L1 and reflecting at least a part of the imaging light L2. In the present embodiment, the first light separation film 42 includes a half mirror 44 that reflects a part of the incident light and transmits the other part of the incident light regardless of the wavelength band and the polarization state of the incident light. There is. Therefore, the wavelength band (color) and the polarization state of the light emitted from the light modulation element 36 are not particularly limited. The half mirror 44 is composed of, for example, a dielectric multilayer film, a multilayer film such as a metal film, or a single layer film. The first light separation film 42 is provided on a diagonal line across a corner where the first surface 41a and the second surface 41b are in contact with each other and a corner where the third surface 41c and the fourth surface 41d are in contact with each other.

本実施形態の光学モジュール１５において、光変調素子３６とスクリーンＳＣとは共役であり、かつ、撮像素子３２とスクリーンＳＣとは共役である。図２に示すように、光変調素子３６から射出された画像光Ｌ１は、第１面４１ａから光分離素子３３のプリズム４１に入射した後、画像光Ｌ１の一部が第１光分離膜４２を透過し、投射光学系１６によってスクリーンＳＣ上に投射される。また、画像光Ｌ１の他の一部は、第１光分離膜４２で反射する。 In the optical module 15 of this embodiment, the light modulation element 36 and the screen SC are conjugate, and the imaging element 32 and the screen SC are conjugate. As shown in FIG. 2, after the image light L1 emitted from the light modulation element 36 enters the prism 41 of the light separation element 33 from the first surface 41a, part of the image light L1 is first light separation film 42. And is projected onto the screen SC by the projection optical system 16. The other part of the image light L1 is reflected by the first light separation film 42.

一方、投射光学系１６から入射した撮像光Ｌ２は、第３面４１ｃから光分離素子３３のプリズム４１に入射した後、撮像光Ｌ２の一部が第１光分離膜４２で反射し、撮像素子３２に入射する。これにより、スクリーンＳＣ側の被写体は、撮像素子３２によって撮像される。また、撮像光Ｌ２の他の一部は、第１光分離膜４２を透過する。 On the other hand, the imaging light L2 that has entered from the projection optical system 16 enters the prism 41 of the light separation element 33 from the third surface 41c, and then part of the imaging light L2 is reflected by the first light separation film 42, and the imaging element L2. It is incident on 32. As a result, the subject on the screen SC side is imaged by the image sensor 32. The other part of the imaging light L2 passes through the first light separation film 42.

なお、第１光分離膜４２を構成するハーフミラー４４の反射率および透過率は、特に限定されることなく、任意の値に設定されればよい。ただし、ハーフミラー４４の反射率が大きいと、撮像素子３２に入射する撮像光Ｌ２の量が増える反面、ハーフミラー４４で反射する画像光Ｌ１の量も増えるため、スクリーンＳＣ上の投射画像が暗くなるおそれがある。そのため、プロジェクター１０の用途にもよるが、感度の高い撮像素子３２を用い、ハーフミラー４４の反射率を大き過ぎないように設定することが望ましい。 The reflectance and the transmittance of the half mirror 44 forming the first light separation film 42 are not particularly limited, and may be set to any values. However, when the reflectance of the half mirror 44 is large, the amount of the imaging light L2 incident on the image sensor 32 increases, but the amount of the image light L1 reflected by the half mirror 44 also increases, so the projected image on the screen SC becomes dark. There is a risk of becoming. Therefore, depending on the use of the projector 10, it is desirable to use the image sensor 32 having high sensitivity and set the reflectance of the half mirror 44 so as not to be too large.

上述したように、撮像機能を備えた従来のプロジェクターにおいては、スクリーン側の様子を撮像するために赤外光を射出するポインティングデバイスが必要であり、プロジェクター単独では撮像が不可能であった。 As described above, the conventional projector having the image capturing function needs the pointing device that emits infrared light to capture the image on the screen side, and the projector alone cannot capture the image.

これに対して、本実施形態のプロジェクター１０においては、撮像素子３２が投射光学系１６を介してスクリーンＳＣもしくはスクリーンＳＣ近傍の物体から放射される可視光や非可視光を受光することによって撮像が可能である。そのため、赤外光を射出するポインティングデバイスを用いることなく、プロジェクター単独で投射、撮像の２つの機能を実現することができる。 On the other hand, in the projector 10 of the present embodiment, the image pickup device 32 receives the visible light or the invisible light emitted from the screen SC or the object in the vicinity of the screen SC via the projection optical system 16 to perform the image pickup. It is possible. Therefore, without using a pointing device that emits infrared light, two functions of projection and imaging can be realized by the projector alone.

また、本実施形態のプロジェクター１０によれば、投射光学系１６が撮像光学系としても機能するため、撮像光学系を別途備える必要がない。そのため、小型化やコスト低減が可能な撮像機能を備えたプロジェクターを実現することができる。 Further, according to the projector 10 of the present embodiment, the projection optical system 16 also functions as an image pickup optical system, so that it is not necessary to separately provide an image pickup optical system. Therefore, it is possible to realize a projector having an image pickup function that can be reduced in size and cost.

さらに、投射光学系１６が撮像光学系として兼用でき、同軸で撮像と投射が可能になるため、撮像画像を基に位置や特定画像の検出を行う場合の検出精度が向上する、撮像情報から意図する投射位置への変換が円滑かつ高速に行える、撮像光学系と投射光学系との間での光線干渉が無くなることで広角系のレンズを用いることができる、等の種々の効果が得られる。 Furthermore, since the projection optical system 16 can also serve as an image pickup optical system and image pickup and projection can be performed coaxially, detection accuracy is improved when detecting a position or a specific image based on a picked-up image. It is possible to obtain various effects, such as smooth and high-speed conversion to the projection position, and use of a wide-angle lens by eliminating light ray interference between the imaging optical system and the projection optical system.

本実施形態のプロジェクター１０は、上記の種々の利点を有することから、様々な用途に用いることができる。例えば、動いている多くの物の中から特定の物を識別し、その物に光を投射する必要のあるシーン、具体的には、人物の動きや表情から不審者を特定してその人物へメッセージを投影する空港検査や警備所、バーチャル試着や顧客志向のフィードバックを行う店舗、人や物の動きに合わせて演出光を重ねる舞台装置、手術時の補助ツールとして患部へのマッピングを行う医療分野等に、本実施形態のプロジェクター１０を適用することができる。 The projector 10 according to the present embodiment has various advantages described above, and thus can be used for various purposes. For example, in a scene where it is necessary to identify a specific object from among many moving objects and project light onto that object, specifically, identify the suspicious individual from the movement or facial expression of the person and Airport inspections and security offices that project messages, stores that perform virtual fitting and customer-oriented feedback, stage equipment that adds directed light according to the movement of people and objects, medical fields that map to affected areas as an auxiliary tool during surgery The projector 10 of this embodiment can be applied to the above.

［変形例］
本実施形態において、図２に示した光学モジュール１５の光変調素子３６と撮像素子３２の位置を互いに入れ替え、第１光分離膜４２は、画像光Ｌ１の少なくとも一部を反射させ、撮像光Ｌ２の少なくとも一部を透過させる特性を有するものとしてもよい。 [Modification]
In the present embodiment, the positions of the light modulation element 36 and the image pickup element 32 of the optical module 15 shown in FIG. 2 are replaced with each other, the first light separation film 42 reflects at least a part of the image light L1, and the image pickup light L2. May have a property of transmitting at least a part thereof.

上記の構成において、光変調素子３６から射出された画像光Ｌ１は、第１光分離膜４２で反射して投射光学系１６に向けて光分離素子３３から射出される。また、投射光学系１６から入射した撮像光Ｌ２は、第１光分離膜４２を透過して撮像素子３２に入射する。したがって、本変形例の場合、上記実施形態とは逆に、ハーフミラー４４の反射率が小さいと、投射光学系１６に向かう画像光Ｌ１の量が減るため、スクリーンＳＣ上の投射画像が暗くなるおそれがある。そのため、ハーフミラー４４の反射率はある程度大きいことが望ましい。 In the above configuration, the image light L1 emitted from the light modulation element 36 is reflected by the first light separation film 42 and emitted from the light separation element 33 toward the projection optical system 16. The imaging light L2 that has entered from the projection optical system 16 passes through the first light separation film 42 and enters the imaging element 32. Therefore, in the case of the present modified example, contrary to the above-described embodiment, when the reflectance of the half mirror 44 is small, the amount of the image light L1 directed to the projection optical system 16 is reduced, so the projected image on the screen SC becomes dark. There is a risk. Therefore, it is desirable that the reflectance of the half mirror 44 is relatively high.

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図３を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光学モジュールの構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの全体構成の説明は省略する。
図３は、第２実施形態の光学モジュールの概略構成図である。
図３において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。 [Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
The basic configuration of the projector of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the optical module is different from that of the first embodiment. Therefore, description of the overall configuration of the projector is omitted.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the optical module of the second embodiment.
In FIG. 3, the same components as those in the drawing used in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図３に示すように、第２実施形態の光学モジュール５１は、光分離素子５２と、光変調素子３６と、撮像素子３２と、を備えている。光分離素子５２は、プリズム４１と、第１光分離膜５３と、を備えている。 As shown in FIG. 3, the optical module 51 of the second embodiment includes a light separation element 52, a light modulation element 36, and an image pickup element 32. The light separation element 52 includes a prism 41 and a first light separation film 53.

本実施形態の場合、光変調素子３６から射出される画像光Ｌ３は、第１光分離膜５３に対するＰ偏光Ｌｐ（第１直線偏光）からなる。また、投射光学系１６から入射する撮像光Ｌ４は、第１光分離膜５３に対するＳ偏光Ｌｓ（第２直線偏光）と、第１光分離膜５３に対するＰ偏光Ｌｐと、を含んでいる。なお、本実施形態の以下の説明においては、Ｓ偏光ＬｓおよびＰ偏光Ｌｐは、第１光分離膜５３に対する偏光方向として表現する。 In the case of the present embodiment, the image light L3 emitted from the light modulation element 36 is P-polarized light Lp (first linearly polarized light) for the first light separation film 53. The imaging light L4 incident from the projection optical system 16 includes S-polarized light Ls (second linearly polarized light) for the first light separation film 53 and P-polarized light Lp for the first light separation film 53. In addition, in the following description of the present embodiment, the S-polarized light Ls and the P-polarized light Lp are expressed as polarization directions with respect to the first light separation film 53.

本実施形態において、第１光分離膜５３は、Ｐ偏光Ｌｐを透過させ、Ｓ偏光Ｌｓを反射させる特性を有する偏光分離膜５５から構成されている。したがって、第１光分離膜５３は、Ｐ偏光Ｌｐからなる画像光Ｌ３を透過させ、Ｓ偏光ＬｓとＰ偏光Ｌｐとを含む撮像光Ｌ４の一部（Ｓ偏光Ｌｓ）を反射させる。偏光分離膜５５は、例えば誘電体多層膜から構成されている。第１光分離膜５３は、第１面４１ａと第２面４１ｂとが接する角部と、第３面４１ｃと第４面４１ｄとが接する角部と、にわたって対角線上に設けられている。
光学モジュール５１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。 In the present embodiment, the first light separation film 53 is composed of a polarization separation film 55 having a property of transmitting P-polarized light Lp and reflecting S-polarized light Ls. Therefore, the first light separation film 53 transmits the image light L3 composed of the P-polarized light Lp and reflects a part (S-polarized light Ls) of the imaging light L4 including the S-polarized light Ls and the P-polarized light Lp. The polarization separation film 55 is composed of, for example, a dielectric multilayer film. The first light separation film 53 is provided on a diagonal line across a corner where the first surface 41a and the second surface 41b are in contact with each other and a corner where the third surface 41c and the fourth surface 41d are in contact with each other.
Other configurations of the optical module 51 are similar to those of the first embodiment.

本実施形態においても、ポインティングデバイスを用いずにプロジェクター単独で投射、撮像の２つの機能を実現できる、小型化やコスト低減が可能なプロジェクターを実現できる、位置・画像検出の精度向上、処理の高速化が図れる、投射光学系に広角系のレンズを使用できる、等の第１実施形態と同様の効果が得られる。 Also in this embodiment, the projector can realize two functions of projection and imaging without using a pointing device, a projector that can be downsized and reduced in cost can be realized, the accuracy of position/image detection can be improved, and the processing speed can be increased. The same effects as those of the first embodiment can be obtained such that the wide-angle lens can be used for the projection optical system.

また、第１実施形態のプロジェクターにおいては、上記の効果が得られる反面、光変調素子３６から射出された画像光Ｌ１の一部が第１光分離膜４２で反射することにより、投射画像が暗くなるおそれがあった。これに対し、本実施形態のプロジェクターにおいては、光変調素子３６からＰ偏光Ｌｐが射出され、第１光分離膜５３がＰ偏光Ｌｐを透過させる偏光分離膜５５で構成されているため、画像光Ｌ３の略全てが第１光分離膜５３を透過する。これにより、画像光Ｌ３の光量損失が最小限に抑えられ、投射画像の明るさを確保することができる。 Further, in the projector of the first embodiment, while the above-described effect is obtained, a part of the image light L1 emitted from the light modulation element 36 is reflected by the first light separation film 42, so that the projected image becomes dark. There was a risk of becoming. On the other hand, in the projector of the present embodiment, since the P-polarized light Lp is emitted from the light modulation element 36 and the first light separation film 53 is configured by the polarization separation film 55 that transmits the P-polarized light Lp, the image light Substantially all of L3 passes through the first light separation film 53. Thereby, the light amount loss of the image light L3 is suppressed to the minimum, and the brightness of the projected image can be secured.

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図４を用いて説明する。
第３実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であるため、プロジェクターの全体構成の説明は省略する。また、光学モジュールの基本構成は第２実施形態と同様であり、偏光解消板が設けられた点で第２実施形態と異なる。
図４は、第３実施形態の光学モジュールの概略構成図である。
図４において、第２実施形態で用いた図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。 [Third Embodiment]
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
Since the basic configuration of the projector of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, description of the overall configuration of the projector is omitted. The basic configuration of the optical module is similar to that of the second embodiment, and is different from that of the second embodiment in that a depolarizing plate is provided.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the optical module of the third embodiment.
4, the same components as those of FIG. 3 used in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図４に示すように、第３実施形態の光学モジュール６１は、光分離素子５２と、光変調素子３６と、撮像素子３２と、偏光解消板６２と、を備えている。光分離素子５２は、プリズム４１と、第１光分離膜５３と、を備えている。 As shown in FIG. 4, the optical module 61 of the third embodiment includes a light separating element 52, a light modulating element 36, an image pickup element 32, and a depolarizing plate 62. The light separation element 52 includes a prism 41 and a first light separation film 53.

本実施形態の光学モジュール６１の場合、偏光解消板６２は、光分離素子５２と投射光学系１６との間にプリズム４１の第３面４１ｃに対向して設けられている。偏光解消板６２には、例えば水晶等の複屈折材料を用いた周知の偏光解消板を用いることができる。偏光解消板６２は、特定の偏光方向を有する光が入射された際にこの光を非偏光に変換して射出する。
光学モジュール６１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。 In the case of the optical module 61 of the present embodiment, the depolarization plate 62 is provided between the light separation element 52 and the projection optical system 16 so as to face the third surface 41c of the prism 41. As the depolarization plate 62, a known depolarization plate using a birefringent material such as quartz can be used. When the light having a specific polarization direction is incident, the depolarizer 62 converts this light into non-polarized light and emits it.
The other configuration of the optical module 61 is the same as that of the first embodiment.

特に本実施形態の場合、プリズム４１の第３面４１ｃに対向して偏光解消板６２が設けられていることにより、以下の効果が得られる。
画像光Ｌ３については、光分離素子５２を射出した時点でＰ偏光Ｌｐであった画像光Ｌ３が偏光解消板６２を透過することにより、無偏光の画像光に変わるだけである。したがって、偏光解消板６２の有無に係わらず、画像光Ｌ３の光量は変わらない。また、画像光Ｌ３を無偏光にすることで、スクリーンＳＣの偏光反射特性を解消させることができる。これにより、偏光起因による投射画像の色ムラを低減させることができる。 Particularly, in the case of the present embodiment, the following effects are obtained by providing the depolarizing plate 62 so as to face the third surface 41c of the prism 41.
Regarding the image light L3, the image light L3, which was P-polarized light Lp at the time of exiting the light separation element 52, is transmitted to the depolarization plate 62 and is simply changed to non-polarized image light. Therefore, the light amount of the image light L3 does not change regardless of the presence or absence of the depolarization plate 62. Further, the polarization reflection characteristic of the screen SC can be eliminated by making the image light L3 non-polarized. As a result, it is possible to reduce the color unevenness of the projected image due to the polarization.

一方、撮像光については、第２実施形態では、特定の偏光方向を有する撮像光Ｌ４が偏光分離膜５５を介して撮像素子３２に入射するため、撮像画像に色ムラが生じる場合がある。これに対し、本実施形態においては、無偏光の撮像光Ｌ５が偏光分離膜５５を介して撮像素子３２に入射するため、撮像画像の色ムラを抑制することができる。これにより、画像光Ｌ３の光量を確保しつつ、撮像光Ｌ５による色ムラの少ない撮像画像を得ることができる。したがって、本実施形態の光学モジュール６１は、例えば撮像画像の色情報を画像検出、画像処理等に利用する用途に対して好適に用いることができる。 On the other hand, regarding the imaged light, in the second embodiment, the imaged light L4 having a specific polarization direction is incident on the image sensor 32 via the polarization separation film 55, so that color unevenness may occur in the imaged image. On the other hand, in the present embodiment, since the non-polarized image pickup light L5 enters the image pickup device 32 via the polarization separation film 55, it is possible to suppress color unevenness of the picked-up image. Accordingly, it is possible to obtain a captured image with less color unevenness due to the imaging light L5 while securing the light amount of the image light L3. Therefore, the optical module 61 of the present embodiment can be suitably used, for example, for applications in which color information of a captured image is used for image detection, image processing, and the like.

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図５〜図７Ｂを用いて説明する。
第４実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光学モジュールの構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの全体構成の説明は省略する。
図５は、第４実施形態の光学モジュールの概略構成図である。
図５において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。 [Fourth Embodiment]
The fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 to 7B.
The basic configuration of the projector of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the optical module is different from that of the first embodiment. Therefore, description of the overall configuration of the projector is omitted.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the optical module of the fourth embodiment.
In FIG. 5, the same components as those in the drawing used in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図５に示すように、第４実施形態の光学モジュール７１は、光分離素子７２と、光変調素子３６と、撮像素子３２と、非可視光射出部７３と、を備えている。光分離素子７２は、プリズム４１と、第１光分離膜７５と、第２光分離膜７６と、を備えている。 As shown in FIG. 5, the optical module 71 of the fourth embodiment includes a light separation element 72, a light modulation element 36, an image pickup element 32, and an invisible light emitting section 73. The light separation element 72 includes a prism 41, a first light separation film 75, and a second light separation film 76.

非可視光射出部７３は、プリズム４１の第４面４１ｄに対向して設けられている。非可視光射出部７３は、赤外光等の非可視光Ｌ９を第４面４１ｄに向けて射出する。非可視光射出部７３は、非可視光ＬＮを射出する照明装置７３１と、照明装置７３１からの非可視光ＬＮを変調する液晶パネル７３２と、を備えた光変調装置から構成されている。この構成によれば、非可視光Ｌ９からなる所望の画像や文字をスクリーンＳＣ上に投射することができる。もしくは、非可視光射出部７３は、非可視光ＬＮを射出する照明装置と、照明装置の光射出側に設けられたマスクと、を備えたパターン表示装置から構成されていてもよい。この構成によれば、例えば非可視光Ｌ９からなる格子状のパターン等をスクリーンＳＣ上に投射することができる。もしくは、非可視光射出部７３は、非可視光ＬＮをスクリーンＳＣ上にスポット状に照射する発光素子から構成されていてもよい。また、非可視光Ｌ９は、赤外光に限らず、紫外光であってもよい。また、非可視光Ｌ９の偏光方向は、特に限定されない。 The invisible light emitting portion 73 is provided so as to face the fourth surface 41d of the prism 41. The invisible light emitting unit 73 emits invisible light L9 such as infrared light toward the fourth surface 41d. The invisible light emitting unit 73 includes a light modulator that includes an illuminating device 731 that emits the invisible light LN and a liquid crystal panel 732 that modulates the invisible light LN from the illuminating device 731. With this configuration, it is possible to project a desired image or character made of the invisible light L9 on the screen SC. Alternatively, the invisible light emitting unit 73 may be configured by a pattern display device including an illumination device that emits the invisible light LN and a mask provided on the light emission side of the illumination device. With this configuration, it is possible to project a lattice-shaped pattern or the like made of the invisible light L9 on the screen SC, for example. Alternatively, the invisible light emitting unit 73 may be composed of a light emitting element that irradiates the invisible light LN on the screen SC in a spot shape. The invisible light L9 is not limited to infrared light and may be ultraviolet light. The polarization direction of the invisible light L9 is not particularly limited.

光分離素子７２は、プリズム４１の内部に、第１光分離膜７５と交差して設けられた第２光分離膜７６をさらに備えている。すなわち、第２光分離膜７６は、第２面４１ｂと第３面４１ｃとが接する角部と、第１面４１ａと第４面４１ｄとが接する角部と、にわたって対角線上に設けられている。第２光分離膜７６は、誘電体多層膜からなる波長分離膜７７から構成されている。第２光分離膜７６は、非可視光射出部７３から射出された非可視光Ｌ９を反射し、可視光からなる画像光Ｌ７および撮像光Ｌ８を透過させる。 The light separation element 72 further includes a second light separation film 76 provided inside the prism 41 so as to intersect with the first light separation film 75. That is, the second light separation film 76 is provided diagonally over the corner where the second surface 41b and the third surface 41c are in contact with each other and the corner where the first surface 41a and the fourth surface 41d are in contact with each other. .. The second light separation film 76 is composed of a wavelength separation film 77 made of a dielectric multilayer film. The second light separation film 76 reflects the invisible light L9 emitted from the invisible light emitting portion 73 and transmits the image light L7 and the imaging light L8 which are visible light.

以下、第１光分離膜７５および第２光分離膜７６の特性と、光学モジュール７１の作用について説明する。
図６Ａは、第１光分離膜７５の反射特性を示す図である。図６Ｂは、第１光分離膜７５の透過特性を示す図である。図７Ａは、第２光分離膜７６の反射特性を示す図である。図７Ｂは、第２光分離膜７６の透過特性を示す図である。各図において、横軸は波長帯を示し、短波長側から長波長側に向かって、青色帯（Ｂ）、緑色帯（Ｇ）、赤色帯（Ｒ）、赤外帯（ＩＲ）をそれぞれ示す。 The characteristics of the first light separation film 75 and the second light separation film 76 and the operation of the optical module 71 will be described below.
FIG. 6A is a diagram showing the reflection characteristics of the first light separation film 75. FIG. 6B is a diagram showing the transmission characteristics of the first light separation film 75. FIG. 7A is a diagram showing the reflection characteristic of the second light separation film 76. FIG. 7B is a diagram showing the transmission characteristics of the second light separation film 76. In each drawing, the horizontal axis indicates the wavelength band, and the blue band (B), the green band (G), the red band (R), and the infrared band (IR) are shown from the short wavelength side to the long wavelength side. ..

図６Ａの符号Ｒｓで示す曲線は、第１光分離膜７５に対するＳ偏光の反射特性を示す。図６Ｂの符号Ｔｐで示す曲線は、第１光分離膜７５に対するＰ偏光の透過特性を示す。図７Ａの符号Ｒ２で示す曲線は、第２光分離膜７６に対するＳ偏光、Ｐ偏光双方の反射特性を示す。図７Ｂの符号Ｔ２で示す曲線は、第２光分離膜７６に対するＳ偏光、Ｐ偏光双方の透過特性を示す。すなわち、第２光分離膜７６は、偏光方向に依存せず、波長に依存した反射特性および透過特性を有する。 A curve indicated by reference symbol Rs in FIG. 6A indicates the reflection characteristic of S-polarized light with respect to the first light separation film 75. The curve indicated by the symbol Tp in FIG. 6B shows the transmission characteristic of P-polarized light with respect to the first light separation film 75. The curve indicated by reference numeral R2 in FIG. 7A shows the reflection characteristics of both S-polarized light and P-polarized light with respect to the second light separation film 76. The curve indicated by reference numeral T2 in FIG. 7B shows the transmission characteristics of both S-polarized light and P-polarized light with respect to the second light separation film 76. That is, the second light separation film 76 has a wavelength-dependent reflection characteristic and transmission characteristic that does not depend on the polarization direction.

本実施形態の場合、図５に示すように、光変調素子３６から射出される画像光Ｌ７は、第１光分離膜７５に対するＰ偏光Ｌｐ（第１直線偏光）である。また、撮像光Ｌ８は、第１光分離膜７５に対するＳ偏光Ｌｓ（第２直線偏光）を少なくとも含んでいる。 In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the image light L7 emitted from the light modulation element 36 is P-polarized light Lp (first linearly polarized light) for the first light separation film 75. The imaging light L8 includes at least S-polarized light Ls (second linearly polarized light) for the first light separation film 75.

図６Ａに示すように、第１光分離膜７５は、可視光帯域（Ｂ，Ｇ，Ｒ）のＳ偏光Ｌｓを反射させ、非可視光帯域（ＩＲ）のＳ偏光Ｌｓを透過させ、図６Ｂに示すように、可視光帯域（Ｂ，Ｇ，Ｒ）および非可視光帯域（ＩＲ）のＰ偏光Ｌｐを透過させる特性を有している。 As shown in FIG. 6A, the first light separation film 75 reflects the S-polarized light Ls in the visible light band (B, G, R) and transmits the S-polarized light Ls in the invisible light band (IR). As shown in FIG. 5, it has a characteristic of transmitting the P-polarized light Lp in the visible light band (B, G, R) and the invisible light band (IR).

また、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第２光分離膜７６は、可視光帯域（Ｂ，Ｇ，Ｒ）のＳ偏光ＬｓおよびＰ偏光Ｌｐを透過させ、非可視光帯域（ＩＲ）のＳ偏光ＬｓおよびＰ偏光Ｌｐを反射させる特性を有している。 Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, the second light separation film 76 transmits the S-polarized light Ls and the P-polarized light Lp in the visible light band (B, G, R) and transmits the light in the invisible light band (IR). It has a characteristic of reflecting S-polarized light Ls and P-polarized light Lp.

上記の特性に基づいて、光変調素子３６から射出された可視光帯域のＰ偏光Ｌｐからなる画像光Ｌ７は、第１光分離膜７５および第２光分離膜７６の双方を透過する。これにより、画像光Ｌ７は、光分離素子７２から投射光学系１６に向けて射出され、画像表示に寄与する。また、非可視光射出部７３から射出された非可視光Ｌ９は、第１光分離膜７５を透過し、第２光分離膜７６で反射する。これにより、非可視光Ｌ９は、光分離素子７２から投射光学系１６に向けて射出され、任意のパターン等の表示に寄与する。 Based on the above characteristics, the image light L7, which is the P-polarized light Lp in the visible light band and is emitted from the light modulation element 36, passes through both the first light separation film 75 and the second light separation film 76. As a result, the image light L7 is emitted from the light separation element 72 toward the projection optical system 16 and contributes to image display. The invisible light L9 emitted from the invisible light emitting unit 73 is transmitted through the first light separation film 75 and reflected by the second light separation film 76. As a result, the invisible light L9 is emitted from the light separation element 72 toward the projection optical system 16 and contributes to the display of an arbitrary pattern or the like.

一方、投射光学系１６を介して入射した撮像光Ｌ８のうち、可視光帯域のＳ偏光Ｌｓの光は、第２光分離膜７６を透過し、第１光分離膜７５で反射する。これにより、撮像光Ｌ８の一部は、光分離素子７２から撮像素子３２に入射し、撮像に寄与する。 On the other hand, of the imaging light L8 that has entered through the projection optical system 16, the S-polarized light Ls in the visible light band passes through the second light separation film 76 and is reflected by the first light separation film 75. As a result, part of the imaging light L8 enters the imaging element 32 from the light separation element 72 and contributes to imaging.

なお、本実施形態の場合、撮像光Ｌ８のうち、非可視光帯域の光は撮像素子３２に入射しないため、非可視光射出部７３から射出された非可視光Ｌ９からなるパターンは、撮像されることがない。そのため、非可視光Ｌ９からなるパターンを撮像する必要がある場合には、非可視光Ｌ９を撮像するための光学系を別途用いる必要がある。 In the case of the present embodiment, the light in the invisible light band of the imaged light L8 does not enter the image pickup element 32, and thus the pattern of the invisible light L9 emitted from the invisible light emitting unit 73 is imaged. Never. Therefore, when it is necessary to capture an image of the pattern of the invisible light L9, it is necessary to separately use an optical system for capturing the invisible light L9.

さらに本実施形態の場合、光学モジュール７１が非可視光射出部７３を備えているため、非可視光Ｌ９を用いて位置検出用のパターン等を表示することができ、このパターンを位置検出等に利用することができる。 Further, in the case of the present embodiment, since the optical module 71 includes the invisible light emitting unit 73, it is possible to display a pattern for position detection or the like using the invisible light L9, and use this pattern for position detection or the like. Can be used.

［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図８〜図１０Ｂを用いて説明する。
第５実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であるため、プロジェクターの全体構成の説明は省略する。また、光学モジュールの基本構成は第４実施形態と同様であり、光変調素子と非可視光射出部との位置関係、および各光分離膜の特性が第４実施形態と異なる。
図８は、第５実施形態の光学モジュールの概略構成図である。
図８において、第４実施形態で用いた図５と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。 [Fifth Embodiment]
Hereinafter, the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10B.
Since the basic configuration of the projector of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment, the description of the overall configuration of the projector is omitted. Further, the basic configuration of the optical module is the same as that of the fourth embodiment, and the positional relationship between the light modulation element and the invisible light emitting portion and the characteristics of each light separation film are different from those of the fourth embodiment.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the optical module of the fifth embodiment.
8, the same components as those of FIG. 5 used in the fourth embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図８に示すように、第５実施形態の光学モジュール８１は、光分離素子８２と、光変調素子３６と、撮像素子３２と、非可視光射出部７３と、を備えている。光分離素子８２は、プリズム４１と、第１光分離膜８５と、第２光分離膜８６と、を備えている。 As shown in FIG. 8, the optical module 81 of the fifth embodiment includes a light separation element 82, a light modulation element 36, an image pickup element 32, and an invisible light emitting section 73. The light separation element 82 includes the prism 41, a first light separation film 85, and a second light separation film 86.

図５と図８とを比較すると、第５実施形態の光学モジュール８１では、第４実施形態の光学モジュール７１に対して、光変調素子３６と非可視光射出部７３との位置が入れ替わっている。すなわち、第５実施形態の光学モジュール８１において、図８に示すように、第１面４１ａと第２面４１ｂとは互いに平行であり、第３面４１ｃと第４面４１ｄとは互いに平行である。したがって、光変調素子３６と撮像素子３２とは、光分離素子８２を挟んで対向し、非可視光射出部７３と投射光学系１６とは、光分離素子８２を挟んで対向している。 Comparing FIG. 5 and FIG. 8, in the optical module 81 of the fifth embodiment, the positions of the light modulation element 36 and the invisible light emitting portion 73 are interchanged with respect to the optical module 71 of the fourth embodiment. .. That is, in the optical module 81 of the fifth embodiment, as shown in FIG. 8, the first surface 41a and the second surface 41b are parallel to each other, and the third surface 41c and the fourth surface 41d are parallel to each other. .. Therefore, the light modulation element 36 and the image pickup element 32 face each other with the light separation element 82 interposed therebetween, and the invisible light emitting unit 73 and the projection optical system 16 face each other with the light separation element 82 interposed.

以下、第１光分離膜８５および第２光分離膜８６の特性と、光学モジュール８１の作用について説明する。
図９Ａは、第１光分離膜８５の反射特性を示す図である。図９Ｂは、第１光分離膜８５の透過特性を示す図である。図１０Ａは、第２光分離膜８６の反射特性を示す図である。図１０Ｂは、第２光分離膜８６の透過特性を示す図である。各図において、横軸は波長帯を示し、短波長側から長波長側に向かって、青色帯（Ｂ）、緑色帯（Ｇ）、赤色帯（Ｒ）、赤外帯（ＩＲ）をそれぞれ示す。 The characteristics of the first light separation film 85 and the second light separation film 86 and the operation of the optical module 81 will be described below.
FIG. 9A is a diagram showing the reflection characteristics of the first light separation film 85. FIG. 9B is a diagram showing the transmission characteristics of the first light separation film 85. FIG. 10A is a diagram showing the reflection characteristic of the second light separation film 86. FIG. 10B is a diagram showing the transmission characteristics of the second light separation film 86. In each drawing, the horizontal axis indicates the wavelength band, and the blue band (B), the green band (G), the red band (R), and the infrared band (IR) are shown from the short wavelength side to the long wavelength side. ..

図９Ａの符号Ｒｓで示す曲線は、第１光分離膜８５に対するＳ偏光の反射特性を示す。図９Ｂの符号Ｔｐで示す曲線は、第１光分離膜８５に対するＰ偏光の透過特性を示す。図１０Ａの符号Ｒ２で示す曲線は、第２光分離膜８６に対するＳ偏光、Ｐ偏光双方の反射特性を示す。図１０Ｂの符号Ｔ２で示す曲線は、第２光分離膜８６に対するＳ偏光、Ｐ偏光双方の透過特性を示す。すなわち、第２光分離膜８６は、偏光方向に依存せず、波長に依存した反射特性および透過特性を有する。 The curve indicated by reference symbol Rs in FIG. 9A indicates the reflection characteristic of S-polarized light with respect to the first light separation film 85. The curve indicated by the symbol Tp in FIG. 9B shows the transmission characteristic of P-polarized light with respect to the first light separation film 85. A curve indicated by reference symbol R2 in FIG. 10A shows the reflection characteristics of both S-polarized light and P-polarized light with respect to the second light separation film 86. The curve indicated by reference numeral T2 in FIG. 10B shows the transmission characteristics of both S-polarized light and P-polarized light with respect to the second light separation film 86. That is, the second light separation film 86 has a reflection characteristic and a transmission characteristic that do not depend on the polarization direction but depend on the wavelength.

本実施形態の場合、図８に示すように、光変調素子３６から射出される画像光Ｌ７は、第１光分離膜８５および第２光分離膜８６に対するＳ偏光Ｌｓ（第１直線偏光）である。また、非可視光Ｌ９は、第１光分離膜８５および第２光分離膜８６に対するＰ偏光Ｌｐ（第２直線偏光）である。また、撮像光Ｌ８は、第１光分離膜８５および第２光分離膜８６に対するＳ偏光Ｌｓ（第１直線偏光）を少なくとも含んでいる。 In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the image light L7 emitted from the light modulation element 36 is S-polarized light Ls (first linearly polarized light) for the first light separation film 85 and the second light separation film 86. is there. The invisible light L9 is P-polarized light Lp (second linearly polarized light) for the first light separation film 85 and the second light separation film 86. The imaging light L8 includes at least S-polarized light Ls (first linearly polarized light) for the first light separation film 85 and the second light separation film 86.

図９Ａに示すように、第１光分離膜８５は、可視光帯域（Ｂ，Ｇ，Ｒ）のＳ偏光Ｌｓを透過させ、非可視光帯域（ＩＲ）のＳ偏光Ｌｓを反射させ、図９Ｂに示すように、可視光帯域（Ｂ，Ｇ，Ｒ）および非可視光帯域（ＩＲ）のＰ偏光Ｌｐを透過させる特性を有している。 As shown in FIG. 9A, the first light separation film 85 transmits S-polarized light Ls in the visible light band (B, G, R) and reflects S-polarized light Ls in the invisible light band (IR), and As shown in FIG. 5, it has a characteristic of transmitting the P-polarized light Lp in the visible light band (B, G, R) and the invisible light band (IR).

また、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、第２光分離膜８６は、可視光帯域（Ｂ，Ｇ，Ｒ）のＳ偏光ＬｓおよびＰ偏光Ｌｐを反射させ、非可視光帯域（ＩＲ）のＳ偏光ＬｓおよびＰ偏光Ｌｐを透過させる特性を有している。 Further, as shown in FIGS. 10A and 10B, the second light separation film 86 reflects the S-polarized light Ls and the P-polarized light Lp in the visible light band (B, G, R) and reflects them in the non-visible light band (IR). It has a characteristic of transmitting S-polarized light Ls and P-polarized light Lp.

上記の特性に基づいて、光変調素子３６から射出された可視光帯域のＳ偏光Ｌｓからなる画像光Ｌ７は、第１光分離膜８５を透過し、第２光分離膜８６で反射する。これにより、画像光Ｌ７は、光分離素子８２から投射光学系１６に向けて射出され、画像表示に寄与する。また、非可視光射出部７３から射出されたＰ偏光Ｌｐからなる非可視光Ｌ９は、第１光分離膜８５および第２光分離膜８６の双方を透過する。これにより、非可視光Ｌ９は、光分離素子８２から投射光学系１６に向けて射出され、任意のパターン等の表示に寄与する。 Based on the above characteristics, the image light L7 that is emitted from the light modulation element 36 and consists of S-polarized light Ls in the visible light band is transmitted through the first light separation film 85 and reflected by the second light separation film 86. As a result, the image light L7 is emitted from the light separation element 82 toward the projection optical system 16 and contributes to image display. Further, the invisible light L9 composed of the P-polarized light Lp emitted from the invisible light emitting portion 73 passes through both the first light separation film 85 and the second light separation film 86. As a result, the invisible light L9 is emitted from the light separation element 82 toward the projection optical system 16 and contributes to the display of an arbitrary pattern or the like.

一方、投射光学系１６を介して入射した撮像光Ｌ８のうち、非可視光帯域のＳ偏光Ｌｓの光は、第２光分離膜８６を透過し、第１光分離膜８５で反射する。これにより、撮像光Ｌ８の一部は、光分離素子８２から撮像素子３２に入射し、撮像に寄与する。 On the other hand, of the imaging light L8 that has entered through the projection optical system 16, the S-polarized light Ls in the invisible light band passes through the second light separation film 86 and is reflected by the first light separation film 85. As a result, part of the imaging light L8 enters the imaging element 32 from the light separation element 82 and contributes to imaging.

なお、本実施形態の場合、撮像光Ｌ８のうち、可視光帯域の光は撮像素子３２に入射しないため、光変調素子３６から射出された可視光からなる投射画像は、撮像されることがない。そのため、投射画像を撮像する必要がある場合には、可視光を撮像するための光学系を別途用いる必要がある。 In addition, in the case of the present embodiment, since the light in the visible light band of the imaging light L8 does not enter the imaging element 32, the projection image formed by the visible light emitted from the light modulation element 36 is not captured. .. Therefore, when it is necessary to capture a projection image, it is necessary to separately use an optical system for capturing visible light.

また、本実施形態の場合も、第４実施形態と同様、光学モジュール８１が非可視光射出部７３を備えているため、非可視光Ｌ９を用いて位置検出用のパターン等を表示することができ、このパターンを位置検出等に利用することができる。 Further, also in the case of the present embodiment, as in the fourth embodiment, the optical module 81 includes the invisible light emitting portion 73, so that the position detection pattern and the like can be displayed using the invisible light L9. This pattern can be used for position detection and the like.

このように、第４実施形態の光学モジュール７１と第５実施形態の光学モジュール８１とでは、可視光による投射画像を撮像するか、非可視光によるパターンを撮像するかという撮像対象が異なる。したがって、撮像情報をどのように利用するかによって、第４実施形態の光学モジュール７１と第５実施形態の光学モジュール８１とを適宜使い分ければよい。 As described above, the optical module 71 according to the fourth embodiment and the optical module 81 according to the fifth embodiment have different imaging targets, that is, whether to capture a projected image of visible light or a pattern of invisible light. Therefore, the optical module 71 according to the fourth embodiment and the optical module 81 according to the fifth embodiment may be properly used depending on how to use the imaging information.

なお、本発明の技術範囲は上記実施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において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、透過型のプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクターにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過する形態であることを意味する。「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射する形態であることを意味する。なお、光変調装置は、液晶ライトバルブに限られず、例えばデジタルマイクロミラーデバイスが用いられてもよい。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a transmissive projector has been described, but the present invention can also be applied to a reflective projector. Here, the "transmissive type" means that a liquid crystal light valve including a liquid crystal panel or the like is a mode that transmits light. “Reflective” means that the liquid crystal light valve is in the form of reflecting light. The light modulator is not limited to the liquid crystal light valve, and a digital micromirror device may be used, for example.

また、上記実施形態では、カラーホイールを用いた時分割方式の単板式プロジェクターに本発明を適用した例を挙げたが、例えば１つの光変調素子の１つの画素を構成する複数のサブ画素に異なる色光を入射させる空間分離方式の単板式プロジェクターに本発明を適用してもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a time-division type single plate projector using a color wheel has been described. However, for example, a plurality of sub-pixels forming one pixel of one light modulation element are different. The present invention may be applied to a single plate type projector of a space separation type in which color light is incident.

また、上記実施形態では、１つの光変調素子を備えたプロジェクター、いわゆる単板式のプロジェクターに本発明を適用した例を挙げたが、例えば赤色光用光変調素子、緑色光用光変調素子および青色光用光変調素子からなる３つの光変調素子を備えたプロジェクター、いわゆる３板式のプロジェクターに本発明を適用してもよい。その場合、３つの光変調素子と３色の色光を合成する色合成素子が光分離素子の前段に設けられていればよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a projector including one light modulation element, that is, a so-called single-plate type projector is described. However, for example, a red light light modulation element, a green light light modulation element, and a blue light The present invention may be applied to a projector provided with three light modulation elements, which are light modulation elements for light, that is, a so-called three-plate type projector. In that case, a color combining element that combines the three light modulating elements and the three color lights may be provided in the preceding stage of the light separating element.

上記実施形態では、放電ランプからなる光源装置を用いた例を挙げたが、その他、蛍光体を含む波長変換素子と励起光源とを有する光源装置、レーザー光源を有する光源装置などが用いられてもよい。 In the above-described embodiment, an example using a light source device including a discharge lamp is given, but in addition, a light source device including a wavelength conversion element including a phosphor and an excitation light source, a light source device including a laser light source, or the like may be used. Good.

また、プロジェクターの各構成要素の形状、大きさ、数、配置、材料等の具体的な構成については、上記実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。 Further, the specific configuration such as the shape, size, number, arrangement, material, etc. of each component of the projector is not limited to the above embodiment, and can be changed as appropriate.

１０…プロジェクター、１５，５１，６１，７１，８１…光学モジュール、１６…投射光学系、１８…光源装置、３２…撮像素子、３３，５２，７２，８２…光分離素子、３６…光変調素子、４１…プリズム、４１ａ…第１面、４１ｂ…第２面、４１ｃ…第３面、４１ｄ…第４面、４２，５３，７５，８５…第１光分離膜、４４…ハーフミラー、５５…偏光分離膜、６２…偏光解消板、７３…非可視光射出部、７６，８６…第２光分離膜、７７…波長分離膜、Ｌ１，Ｌ３，Ｌ７…画像光、Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８…撮像光、Ｌ９，ＬＮ…非可視光、Ｌｐ…Ｐ偏光（第１直線偏光）、Ｌｓ…Ｓ偏光（第２直線偏光）、ＳＣ…スクリーン（被投射面）。 10... Projector, 15, 51, 61, 71, 81... Optical module, 16... Projection optical system, 18... Light source device, 32... Imaging element, 33, 52, 72, 82... Light separation element, 36... Light modulation element , 41... Prism, 41a... First surface, 41b... Second surface, 41c... Third surface, 41d... Fourth surface, 42, 53, 75, 85... First light separation film, 44... Half mirror, 55... Polarization separation film, 62... Depolarization plate, 73... Invisible light emitting portion, 76, 86... Second light separation film, 77... Wavelength separation film, L1, L3, L7... Image light, L2, L4, L5, L8 ... Imaging light, L9, LN... Invisible light, Lp... P polarized light (first linear polarized light), Ls... S polarized light (second linear polarized light), SC... Screen (projected surface).

Claims

プリズムと、前記プリズムの内部に設けられた第１光分離膜と、を有し、前記プリズムが、画像光を入射させる第１面と、撮像光を射出させる第２面と、前記画像光を射出させ、前記撮像光を入射させる第３面と、を有する光分離素子と、
前記第１面に対向して設けられ、画像情報に応じて変調した可視光からなる前記画像光を前記第１面に向けて射出する光変調素子と、
前記第２面に対向して設けられ、前記第２面から射出された前記撮像光を受光する撮像素子と、
を備え、
前記第１光分離膜は、前記画像光の少なくとも一部を透過させ、前記撮像光の少なくとも一部を反射させる特性、もしくは、前記画像光の少なくとも一部を反射させ、前記撮像光の少なくとも一部を透過させる特性を有する、光学モジュール。 The prism has a first light separation film provided inside the prism, and the prism has a first surface on which image light is incident, a second surface on which image light is emitted, and the image light. A light separating element having a third surface that emits the light and makes the imaging light incident.
A light modulation element that is provided so as to face the first surface and emits the image light, which is visible light modulated according to image information, toward the first surface;
An image pickup device which is provided so as to face the second surface and receives the image pickup light emitted from the second surface;
Equipped with
The first light separation film has a characteristic of transmitting at least a part of the image light and reflecting at least a part of the imaging light, or a property of reflecting at least a part of the image light and at least one of the imaging lights. An optical module having a property of transmitting a part.

前記第１光分離膜は、入射した光の波長帯および偏光状態に依らず、入射した光の一部を反射し、他の一部を透過するハーフミラーから構成されている、請求項１に記載の光学モジュール。 The first light separation film is composed of a half mirror that reflects a part of the incident light and transmits another part of the incident light regardless of a wavelength band and a polarization state of the incident light. The optical module described.

前記画像光は、所定の偏光方向を有する第１直線偏光を含み、
前記撮像光は、前記第１直線偏光の偏光方向と異なる偏光方向を有する第２直線偏光を含み、
前記第１光分離膜は、前記第１直線偏光を透過させ、前記第２直線偏光を反射させる特性、もしくは前記第１直線偏光を反射させ、前記第２直線偏光を透過させる特性を有する偏光分離膜から構成されている、請求項１に記載の光学モジュール。 The image light includes a first linearly polarized light having a predetermined polarization direction,
The imaging light includes second linearly polarized light having a polarization direction different from the polarization direction of the first linearly polarized light,
The first light separation film has a property of transmitting the first linearly polarized light and reflecting the second linearly polarized light, or a property of separating the first linearly polarized light and transmitting the second linearly polarized light. The optical module according to claim 1, which is composed of a film.

前記第３面に対向して設けられた偏光解消板をさらに備えた、請求項３に記載の光学モジュール。 The optical module according to claim 3, further comprising a depolarizer provided opposite to the third surface.

前記プリズムの第４面に対向して設けられ、非可視光を前記第４面に向けて射出する非可視光射出部をさらに備え、
前記光分離素子は、前記プリズムの内部に前記第１光分離膜と交差して設けられた第２光分離膜をさらに備え、
前記画像光は、所定の偏光方向を有する第１直線偏光を含み、
前記撮像光は、前記第１直線偏光の偏光方向と異なる偏光方向を有する第２直線偏光を含み、
前記第１光分離膜は、可視光帯域の前記第２直線偏光を反射させ、非可視光帯域の前記第２直線偏光を透過させ、可視光帯域および非可視光帯域の前記第１直線偏光を透過させる特性を有する波長分離膜から構成され、
前記第２光分離膜は、可視光帯域の前記第１直線偏光および前記第２直線偏光を透過させ、非可視光帯域の前記第１直線偏光および前記第２直線偏光を反射させる特性を有する波長分離膜から構成されている、請求項１に記載の光学モジュール。 The prism further includes a non-visible light emitting unit that is provided to face the fourth surface and emits non-visible light toward the fourth surface.
The light separation element further includes a second light separation film provided inside the prism so as to intersect with the first light separation film.
The image light includes a first linearly polarized light having a predetermined polarization direction,
The imaging light includes second linearly polarized light having a polarization direction different from the polarization direction of the first linearly polarized light,
The first light separation film reflects the second linearly polarized light in the visible light band, transmits the second linearly polarized light in the invisible light band, and transmits the first linearly polarized light in the visible light band and the invisible light band. It is composed of a wavelength separation film that has the property of transmitting,
The second light separation film has a wavelength having a characteristic of transmitting the first linearly polarized light and the second linearly polarized light in the visible light band and reflecting the first linearly polarized light and the second linearly polarized light in the invisible light band. The optical module according to claim 1, which is composed of a separation film.

前記プリズムの第４面に対向して設けられ、非可視光を前記第４面に向けて射出する非可視光射出部をさらに備え、
前記光分離素子は、前記プリズムの内部に前記第１光分離膜と交差して設けられた第２光分離膜をさらに備え、
前記画像光は、所定の偏光方向を有する第１直線偏光を含み、
前記撮像光は、前記第１直線偏光を含み、
前記非可視光は、前記第１直線偏光の偏光方向と異なる偏光方向を有する第２直線偏光を含み、
前記第１光分離膜は、可視光帯域の前記第１直線偏光を透過させ、非可視光帯域の前記第１直線偏光を反射させ、可視光帯域および非可視光帯域の前記第１直線偏光を透過させる特性を有する波長分離膜から構成され、
前記第２光分離膜は、可視光帯域の前記第１直線偏光および前記第２直線偏光を反射させ、非可視光帯域の前記第１直線偏光および前記第２直線偏光を透過させる特性を有する波長分離膜から構成されている、請求項１に記載の光学モジュール。 The prism further includes a non-visible light emitting unit that is provided to face the fourth surface and emits non-visible light toward the fourth surface.
The light separation element further includes a second light separation film provided inside the prism so as to intersect with the first light separation film.
The image light includes a first linearly polarized light having a predetermined polarization direction,
The imaging light includes the first linearly polarized light,
The invisible light includes second linearly polarized light having a polarization direction different from the polarization direction of the first linearly polarized light,
The first light separation film transmits the first linearly polarized light in the visible light band, reflects the first linearly polarized light in the invisible light band, and converts the first linearly polarized light in the visible light band and the invisible light band. It is composed of a wavelength separation film that has the property of transmitting,
The second light separation film has a wavelength having a characteristic of reflecting the first linearly polarized light and the second linearly polarized light in the visible light band and transmitting the first linearly polarized light and the second linearly polarized light in the non-visible light band. The optical module according to claim 1, which is composed of a separation film.

前記光変調素子は、前記可視光として、互いに波長帯が異なる複数の色光を射出する、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の光学モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 6, wherein the light modulation element emits, as the visible light, a plurality of color lights having different wavelength bands from each other.

請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の光学モジュールと、
前記光変調素子に向けて光を射出する光源装置と、
前記光学モジュールから射出された前記画像光を被投射面に投射する投射光学系と、を備え、
前記投射光学系を介して前記被投射面からの光を前記撮像素子に入射させることにより、前記撮像素子が前記被投射面上の被写体を撮像する、プロジェクター。 An optical module according to any one of claims 1 to 7,
A light source device that emits light toward the light modulation element,
A projection optical system for projecting the image light emitted from the optical module onto a projection surface,
A projector in which light from the projection surface is incident on the imaging element via the projection optical system, and the imaging element images a subject on the projection surface.