JP6160329B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

この発明は、プロジェクタに関し、特に、光検出部を備えたプロジェクタに関する。

従来、光検出部を備えたプロジェクタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、光を投影面に走査するスキャンミラーと、スキャンミラーにより走査され、検出対象物により反射された光を検出する受光素子とを備えたプロジェクタが開示されている。このプロジェクタは、テーブルなどの上に配置され、画像を形成するための光を斜め下方に向けて照射し、テーブル上の投影面に画像を投影するように構成されている。また、受光素子は、投影面から所定の間隔を隔てた、プロジェクタ内部の所定位置に配置されている。また、このプロジェクタは、投影面内で検出対象物により反射された光が受光素子により検出されることによって、投影面が指やペンなどの検出対象物によりタッチされたことを認識するように構成されている。これにより、投影面に表示されたアイコン（ボタン）などへのユーザの入力操作が受け付けられる。

また、従来より、このようなプロジェクタには、受光素子と投影面との間に配置され、検出対象物により反射された光を受光素子に導く集光レンズが設けられている。受光素子は、投影面から所定の高さ分離間した検出基準位置と投影面との間の範囲に挿入された検出対象物により反射された光が集光レンズを介して入射するように構成されている。ここで、投影面に垂直な方向のタッチ検出（検出対象物の高さ）の精度は、集光レンズと受光素子との位置（配置間隔）に関係している。すなわち、集光レンズと受光素子とが互いに近い位置に配置される場合には、投影面に垂直な方向において、集光レンズと受光素子との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつき（検出対象物の高さのずれ）が大きくなるため、受光素子の高さ方向の位置決めに高精度が要求される。そこで、受光素子の高さ方向（投影面に垂直な方向）の位置決めの精度を緩和するために、集光レンズに対する受光素子の間隔を大きくすることも考えられる。

特開２０１０−２４４４８４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載したような従来のプロジェクタでは、受光素子の高さ方向（投影面に垂直な方向）の位置決めの精度を緩和するために集光レンズに対する受光素子の間隔を大きくすると、集光レンズを通過して大きく広がった投影面に平行な方向の成分の光のうち一部の光のみが受光素子により検出される。このため、投影面に対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面の幅よりも小さくなるという問題点が新たに発生する。

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、投影面に対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面の幅よりも小さくなるのを抑制しながら、光検出部の高さ方向の位置決めの精度を緩和することが可能な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プロジェクタは、光を投影面に走査する光走査部と、光走査部により走査され、検出対象物により反射された光を検出する光検出部と、光検出部よりも投影面側に配置され、検出対象物により反射された光のうち集光範囲の光を光検出部に導くように集光する集光レンズと、検出対象物により反射された光のうち平面視で少なくとも集光レンズの投影面に対して平行な方向の集光範囲を超える成分の光を屈折または反射させて光検出部に導くことにより投影面に対して平行な方向の成分の光の検出範囲を広げる導光部材とを備え、導光部材は、検出対象物により反射された光のうち少なくとも集光レンズの投影面に対して垂直な方向の集光範囲を超える成分の光を光検出部に導かないことにより投影面に対して垂直な方向の成分の光の検出範囲を維持するように構成されている。

この発明の一の局面によるプロジェクタでは、上記のように、検出対象物により反射された光のうち平面視で少なくとも集光レンズの投影面に対して平行な方向の成分の集光範囲を超える光を屈折または反射させて光検出部に導くことにより投影面に対して平行な方向の成分の光の検出範囲を広げる導光部材を設けることによって、光検出部を集光レンズから離間させた状態で配置しても、検出対象物により反射されて集光レンズを通過した光を大きく広げる前に導光部材によって光検出部に導くことができる。これにより、光検出部を集光レンズに対して離間させても、投影面に対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面の幅よりも小さくなるのを抑制することができる。その結果、集光レンズと光検出部とが互いに近い位置に配置される場合とは異なり、投影面に垂直な方向において、集光レンズと光検出部との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつき（検出対象物の高さのずれ）が大きくなるのを抑制することができる。したがって、投影面に対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面の幅よりも小さくなるのを抑制しながら、光検出部の高さ方向の位置決めの精度を緩和することができる。また、導光部材を、検出対象物により反射された光のうち少なくとも集光レンズの投影面に対して垂直な方向の集光範囲を超える成分の光を光検出部に導かないことにより投影面に対して垂直な方向の成分の光の検出範囲を維持するように構成する。これにより、投影面に対して平行な方向の成分の光の検出範囲のみを広げ、投影面に対して垂直な方向の成分の光の検出範囲を広げないようにすることができるので、検出基準位置よりも下方側の投影面の近傍で検出対象物により反射された光のみを正確に光検出部に導くことができる。その結果、光検出部の高さ方向の位置決めの精度を緩和しながら、投影面がタッチされたことを誤検知するのを抑制することができる。

上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、光検出部は、光検出部の投影面に対して垂直な方向の長さよりも大きい間隔を隔てて、集光レンズに対して離間して配置されている。このように構成すれば、光検出部を集光レンズに対して離間させて、投影面に垂直な方向において、集光レンズと光検出部との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつきが大きくなるのを効果的に抑制することができる。

上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、導光部材は、光を屈折させるレンズ部材または反射させるミラー部材により構成されている。このように構成すれば、レンズ部材またはミラー部材を用いた簡易な構成によって、光検出部を集光レンズから離間させた状態で配置しても、容易に、検出対象物により反射されて集光レンズを通過した光を導光部材によって大きく広げる前に光検出部に導くことができる。これにより、光検出部を集光レンズに対して離間させて、投影面に垂直な方向において、集光レンズと光検出部との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつきが大きくなるのを容易に抑制することができる。

この場合、好ましくは、導光部材は、レンズ部材により構成されるとともに、集光レンズの光検出部とは反対側に配置されており、光検出部は、集光レンズと導光部材との間隔よりも大きい間隔を隔てて集光レンズから離間されて配置されている。このように構成すれば、光検出部を集光レンズに対して離間させて、投影面に垂直な方向において、集光レンズと光検出部との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつきが大きくなるのを効果的に抑制することができる。

上記導光部材がレンズ部材またはミラー部材により構成されている構成において、好ましくは、導光部材は、プリズムからなるレンズ部材により構成されており、プリズムは、集光レンズの集光範囲を超える投影面に対して平行な方向の光を所定の入射角で入射させるとともに入射角よりも小さい出射角で集光レンズに向かって出射するように構成されている。このように構成すれば、光検出部を集光レンズから離間させた状態で配置しても、検出対象物により反射されて集光レンズを通過した光を絞り込むことができるので、検出対象物により反射されて集光レンズを通過した光を大きく広げる前に導光部材によって確実に光検出部に導くことができる。

上記導光部材がレンズ部材またはミラー部材により構成されている構成において、好ましくは、導光部材は、集光レンズと光検出部との間に投影面に略平行な方向に対向するように配置され、集光レンズの集光範囲を超えた投影面に平行な方向の光を反射して光検出部に導く一対のミラー部材により構成されている。このように構成すれば、光検出部を集光レンズから離間させた状態で配置しても、検出対象物により反射されて集光レンズを通過した光を一対のミラー部材によって折り返しながら光検出部に導くことができる。また、集光レンズの集光範囲を超えた投影面に平行な方向の光を光検出部に光を導くために屈折率などが最適化されたプリズムなどのレンズ部材を設ける場合と異なり、簡易な構成によって、光検出部と集光レンズに対して離間させても、検出対象物により反射されて集光レンズを通過した光を大きく広げる前に光検出部に導くことができる。

上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、導光部材は、集光レンズと光検出部との間に配置され、集光レンズの集光範囲を超えた投影面に平行な方向の成分の光を屈折しながら集光レンズの集光範囲を超えた投影面に垂直な方向の成分の光に対する反射率を低くする処理が施された低反射処理プリズムにより構成されている。このように構成すれば、検出基準位置よりも上方の検出範囲外で検出対象物により反射された垂直な方向の成分の光が低反射処理プリズムに入射してしまった場合でも、その光が光検出部に導かれるのを抑制することができる。その結果、光検出部の高さ方向の位置決めの精度を緩和しながら、投影面がタッチされたことを誤検知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、投影面に対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面の幅よりも小さくなるのを抑制しながら、光検出部の高さ方向の位置決めの精度を緩和することができる。

本発明の第１実施形態によるプロジェクタを示した概略図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタを示したブロック図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタの検出対象物により反射された光が光検出部に導かれる状態を示した図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタのプリズムによって検出対象物により反射された光が屈折される状態を平面的に示した図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタの光検出部を側面から見た図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタの光検出部を側面から見た状態を拡大した図である。 本発明の第２実施形態によるプロジェクタの導光部材によって検出対象物により反射された光が屈折される状態を平面的に示した図である。 本発明の第２実施形態によるプロジェクタの導光部材を側面から見た図である。 本発明の第３実施形態によるプロジェクタの低反射処理プリズムによって検出対象物により反射された光が屈折される状態を平面的に示した図である。 本発明の第３実施形態によるプロジェクタの低反射処理プリズムを側面から見た図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例によるプロジェクタのプリズムを示した図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例によるプロジェクタのプリズムを示した図である。 本発明の第１実施形態の第３変形例によるプロジェクタのプリズムの配置状態を示した図である。

（第１実施形態）
以下、図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態によるプロジェクタ１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１は、図１に示すように、テーブル１５０などの上に配置されて使用されるように構成されている。プロジェクタ１は、レーザ光を筺体１ａから投影面１５０ａに向けて出射させるための開口部１ｂを上側（Ｚ１方向側）に含んでいる。また、プロジェクタ１は、検出対象物１６０により反射されたレーザ光を筺体１ａ内部に入射させるための開口部１ｃを投影面１５０ａ側（Ｚ２方向側）に含んでいる。また、開口部１ｃは、筺体１ａの投影面１５０ａ側（Ｘ１方向側）の側面に設けられている。このプロジェクタ１は、テーブル１５０上の投影面１５０ａに対して、ユーザにより選択されるアイコン（ボタン）などの画像（映像）１５０ｂを投影するように構成されている。また、プロジェクタ１は、投影面１５０ａに投影された画像１５０ｂがユーザの指やペンなどの検出対象物１６０によりタッチされるタッチ操作を検出するとともに、タッチ入力に基づいて操作されるように構成されている。

プロジェクタ１は、図２に示すように、メインＣＰＵ１０１と、操作部１０２と、３つ（３色（青、緑、赤））のレーザ光源１０３〜１０５と、２つの偏光ビームスプリッタ１０６および１０７と、レンズ１０８と、レーザ光走査部１０９と、表示制御部１１０と、ポインティング検出制御部１２０とを備えている。ポインティング検出制御部１２０は、光検出部１２１などを含んでいる。また、投影面１５０ａに投影される画像１５０ｂは、レーザ光源１０３〜１０５によって形成されている。レーザ光走査部１０９は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー１０９ａを含む。レーザ光走査部１０９は、レーザ光を投影面１５０ａ（図１参照）に走査するように構成されている。また、光検出部１２１よりも投影面１５０ａ側（Ｘ１方向側）にはプリズム１４０が配置され、プリズム１４０と光検出部１２１との間には、集光レンズ１３０が配置されている。ポインティング検出制御部１２０は、検出対象物１６０によるタッチ位置（所定の座標がタッチされたこと）を検出するように構成されている。なお、プリズム１４０は、本発明の「レンズ部材」および「導光部材」の一例である。また、レーザ光走査部１０９は、本発明の「光走査部」の一例である。

メインＣＰＵ１０１は、プロジェクタ１の各部を制御するように構成されている。操作部１０２は、ユーザによる操作（たとえば、投影画像の解像度を変更する操作など）を受け付けるように構成されている。レーザ光源１０３は、青色のレーザ光をビームスプリッタ１０６およびレンズ１０８を通過させてＭＥＭＳミラー１０９ａに照射するように構成されている。レーザ光源１０４および１０５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１０７、１０６およびレンズ１０８を通過させてＭＥＭＳミラー１０９ａに照射するように構成されている。

レーザ光走査部１０９は、レーザ光を投影面１５０ａに投影するように構成されている。具体的には、レーザ光走査部１０９のＭＥＭＳミラー１０９ａが、レーザ光源１０３〜１０５から照射されたレーザ光を走査して、画像１５０ｂを投影面１５０ａに投影するように構成されている。ＭＥＭＳミラー１０９ａは、図１に示すように、水平方向（Ｙ方向）および垂直方向（Ｘ方向）の２軸に駆動してレーザ光を走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１０９ａは、水平方向を共振駆動により高速走査するとともに、垂直方向を直流駆動により低速走査するように構成されている。

表示制御部１１０は、映像処理部１１１と、光源制御部１１２と、ＬＤ（レーザダイオード）ドライバ１１３と、ミラー制御部１１４と、ミラードライバ１１５とを含む。プロジェクタ１は、映像処理部１１１に入力された映像信号に基づいて画像１５０ｂを出力するように構成されている。

映像処理部１１１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１１１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１１４を介してＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動を制御するとともに、光源制御部１１２を介してレーザ光源１０３〜１０５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１１２は、映像処理部１１１による制御に基づいて、ＬＤドライバ１１３を制御して、レーザ光源１０３〜１０５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１１２は、ＭＥＭＳミラー１０９ａが走査するタイミングに合せて画像１５０ｂの各画素に対応する色のレーザ光をレーザ光源１０３〜１０５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１１４は、映像処理部１１１による制御に基づいて、ミラードライバ１１５を制御して、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動を制御するように構成されている。

ポインティング検出制御部１２０は、光検出部１２１と、位置取得ＣＰＵ１２２と、記憶部１２３とを含んでいる。

光検出部１２１は、レーザ光走査部１０９により走査され、検出対象物１６０により反射されたレーザ光を検出するように構成されている。なお、光検出部１２１については、後で詳細に説明する。

位置取得ＣＰＵ１２２は、光検出部１２１が検出した検出対象物１６０による反射光に基づいて、検出対象物１６０の投影面１５０ａに対するタッチ位置を取得する（投影面１５０ａ上の所定の位置をタッチしたと判断する）ように構成されている。

また、位置取得ＣＰＵ１２２は、反射されたレーザ光を光検出部１２１が検出した時間情報と、レーザ光の走査軌跡とに基づいて検出対象物１６０の位置を取得するように構成されている。具体的には、位置取得ＣＰＵ１２２は、水平同期信号が入力されてからレーザ光を検出するまでの経過時間と、レーザ光の走査軌跡とに基づいて、検出したレーザ光がどの位置（座標）を走査されていたのかを特定して、検出対象物１６０の画像１５０ｂに対応する位置（座標）を取得する。つまり、位置取得ＣＰＵ１２２は、光検出部１２１が検出対象物１６０から反射されたレーザ光を検出したタイミングと、レーザ光走査部１０９による走査位置とに基づいて検出対象物１６０の投影面１５０ａにおける座標を算出する。

記憶部１２３には、検出対象物１６０により反射され、光検出部１２１により検出されたレーザ光に基づいて、検出対象物１６０によるタッチ位置を演算するためのデータなどが記憶されている。

次に、光検出部１２１の構成について詳細に説明する。

第１実施形態では、光検出部１２１は、フォトダイオードを含んでいる。光検出部１２１は、図３に示すように、光を検出する光検出面１２１ａを含んでいる。光検出部１２１は、投影面１５０ａのプロジェクタ１に対向する辺１５０ｃが延びる方向（Ｙ方向）に延びる横長の略直方体形状を有している。光検出部１２１は、集光レンズ１３０に対して投影面１５０ａ側とは反対側（Ｘ２方向側）に配置されている。なお、辺１５０ｃは、光検出部１２１に向かいあう投影面１５０ａの辺のうち光検出部１２１に近い方の辺である。

図４に示すように、光検出部１２１は、光検出面１２１ａと集光レンズ１３０の主面１３１とが間隔Ｄ１を隔てて配置されている。光検出部１２１は、投影面１５０ａの辺１５０ｃに平行な方向（Ｙ方向）において、幅Ｗ１を有している。また、光検出部１２１は、光検出部１２１の投影面１５０ａに対して垂直な方向（Ｚ方向）の幅（長さ）Ｗ２（図６参照）よりも大きい間隔Ｄ１を隔てて、集光レンズ１３０から離間して配置されている。光検出部１２１は、集光レンズ１３０とプリズム１４０との間隔Ｄ２よりも大きい間隔Ｄ１を隔てて集光レンズ１３０から離間されて配置されている。

また、図５に示すように、光検出部１２１は、下面１２１ｂが投影面１５０ａから所定の高さｈだけ離間した検出基準位置２００に略重なるように設けられている。また、光検出部１２１は、投影面１５０ａに垂直な方向（Ｚ方向）において、検出基準位置２００に対応する直線と投影面１５０ａの辺１５０ｃおよび集光レンズ１３０の中心Ｃを結ぶ直線５００（面）との間の領域（配置領域）の位置に含まれている。また、光検出部１２１は、検出基準位置２００よりも投影面１５０ａ側（Ｚ２方向側）の検出範囲に挿入される検出対象物１６０により反射されたレーザ光を検出するように構成されている。詳細には、検出範囲は、投影面１５０ａと検出基準位置２００との間の範囲で、かつ、プロジェクタ１から投影される画像を構成する光が照射される範囲である。これにより、光検出部１２１によって検出範囲からの反射光だけが検出されるので、検出範囲に挿入された検出対象物１６０だけが検出される。その結果、検出範囲に挿入された場合にのみ、投影面１５０ａの所定位置がタッチされたと判断（認識）される。なお、検出基準位置２００は、プロジェクタ１の側面側（Ｙ方向側）から見て、集光レンズ１３０の光軸１３２と重なっている。

また、図６を参照して、集光レンズ１３０の主面１３１から近い位置（たとえば、間隔Ｄ１の１／５倍の間隔Ｄ０）を隔てた位置Ａに光検出部１２１が配置される場合を考える。この場合、投影面１５０ａに垂直な方向（Ｚ方向）における、集光レンズ１３０と光検出部１２１の所定量Ｇ０の位置ずれに対する投影面１５０ａの所定位置でのタッチ検出の高さのばらつき（検出基準位置２００の高さのずれ）をＧとする。これに対して、第１実施形態のように集光レンズ１３０の主面１３１から間隔Ｄ１を隔てた位置に光検出部１２１が配置される場合には、Ｚ方向における、集光レンズ１３０と光検出部１２１の所定量Ｇ０の位置ずれに対する投影面１５０ａの所定位置でのタッチ検出の高さのばらつきは１／５Ｇである。つまり、集光レンズ１３０（主面１３１）と光検出部１２１との間隔を５倍大きくすることにより、投影面１５０ａの所定位置におけるタッチ検出の高さのばらつきの許容量を５倍にすることが可能である。これにより、光検出部１２１の高さ方向の位置決めの精度を緩和することが可能である。

集光レンズ１３０は、図３に示すように、凸レンズである。集光レンズ１３０は、検出対象物１６０により反射された光のうち集光範囲の光を光検出部１２１に導くように集光するように構成されている。なお、第１実施形態の集光レンズ１３０の集光範囲は、点線により挟まれた範囲である。また、集光レンズ１３０は、投影面１５０ａに垂直な方向（Ｚ方向）において、幅Ｗ１（図６参照）を有している。また、集光レンズ１３０は、図４に示すように投影面１５０ａの辺１５０ｃに平行な方向（Ｙ方向）において、幅Ｗ１を有している。また、集光レンズ１３０は、投影面１５０ａ側のレンズ面１３０ａがプリズム１４０の光出射面１４０ｂに対向するように配置されている。また、集光レンズ１３０は、投影面１５０ａ側とは反対側のレンズ面１３０ｂが光検出部１２１の光検出面１２１ａに対向するように配置されている。

また、第１実施形態では、プリズム１４０は、集光レンズ１３０の光検出部１２１とは反対側（Ｘ１方向側）に配置されている。プリズム１４０は、投影面１５０ａの辺１５０ｃに平行な方向（Ｙ方向）において、幅Ｗ４を有している。また、プリズム１４０は、投影面１５０ａに垂直な方向（Ｚ方向）において、幅Ｗ３（図６参照）を有している。プリズム１４０は、投影面１５０ａ側（Ｘ１方向側）の光入射面１４０ａが略平坦面に形成されている。また、プリズム１４０は、光検出部１２１側（Ｘ２方向側）の光出射面１４０ｂが凹曲面に形成されている。また、光出射面１４０ｂは、投影面１５０ａと垂直な方向から見て、略半円形状を有している。また、光出射面１４０ｂは、Ｚ方向における曲率が略０になるように形成されている。

プリズム１４０は、検出対象物１６０により反射された光のうち平面視で集光レンズ１３０の投影面１５０ａ（Ｘ−Ｙ平面）に対して平行な方向の集光範囲を超える成分の光（以下、平行成分の光という）を屈折させて光検出部１２１に導くように構成されている。詳細には、プリズム１４０は、平行成分の光がプリズム１４０に入射する入射角θ１がプリズム１４０から出射される際の出射角θ２よりも大きくなるように構成されている。言い換えると、プリズム１４０は、集光レンズ１３０の集光範囲を超える平行成分の光を所定の入射角θ１で入射させるとともに入射角θ１よりも小さい出射角θ２で集光レンズ１３０に向かって出射するように構成されている。

また、プリズム１４０は、平面視で、検出対象物１６０と集光レンズ１３０の光軸１３２との距離が大きくなるほど、検出対象物１６０により反射された光の屈折率（屈折割合）を大きくするように構成されている。すなわち、プリズム１４０は投影面１５０ａの辺１５０ｃに直交する辺１５０ｅおよび１５０ｆ（図３参照）に近い位置で検出対象物１６０により反射された光ほど大きく屈折させるように構成されている。また、プリズム１４０は、検出対象物１６０により反射された光のうち平面視で集光レンズ１３０の集光範囲内の平行成分の光を屈折させないで光検出部１２１に導くように構成されている。

以上により、プリズム１４０は、プリズム１４０がない状態では、集光範囲外で検出対象物１６０により反射されたにもかかわらず光検出部１２１（光検出面１２１ａ）に入射されない光を、光検出部１２１に入射させることが可能である。その結果、プリズム１４０を設けることによって平行成分の光の検出範囲を広げることが可能である。

また、プリズム１４０は、図５に示すように、検出対象物１６０により反射された光のうち、投影面１５０ａに平行な方向（Ｙ方向）から見て、投影面１５０ａに対して垂直な方向の成分の光（以下、垂直成分の光という）を屈折させずに光検出部１２１に導くように構成されている。また、プリズム１４０は、プロジェクタ１の側面側（Ｙ方向側）から見て、検出対象物１６０により反射された光のうち検出範囲よりも投影面１５０ａと反対側（Ｚ１方向側）の範囲（集光レンズ１３０の集光範囲を超える範囲）で検出対象物１６０により反射された垂直成分の光を光検出部１２１に導かないように構成されている。これにより、投影面１５０ａに対して垂直な方向の光の検出範囲を維持することが可能であり、検出範囲で検出対象物１６０により反射されたレーザ光だけが光検出部１２１によって検出される。

上記第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、検出対象物１６０により反射された光のうち平面視で集光レンズ１３０の集光範囲を超える投影面１５０ａに対して平行な方向の成分の光を屈折させて光検出部１２１に導くことにより投影面１５０ａに対して平行な方向の成分の光の検出範囲を広げるプリズム１４０を設ける。これにより、光検出部１２１を集光レンズ１３０から離間された状態で配置しても、検出対象物１６０により反射されて集光レンズ１３０を通過した光を大きく広げる前にプリズム１４０によって光検出部１２１に導くことができる。その結果、光検出部１２１を集光レンズ１３０に対して離間させても、投影面１５０ａに対して平行な成分の光の検出範囲が投影面１５０ａの幅よりも小さくなるのを抑制することができる。したがって、集光レンズ１３０と光検出部１２１とが互いに近い位置に配置される場合とは異なり、投影面１５０ａに垂直な方向において、集光レンズ１３０と光検出部１２１との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつきが大きくなるのを抑制することができる。以上より、投影面１５０ａに対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面１５０ａの幅よりも小さくなるのを抑制しながら、光検出部１２１の高さ方向の位置決めの精度を緩和することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、検出対象物１６０により反射された光のうち少なくとも集光レンズ１３０の集光範囲を超える投影面１５０ａに対して垂直な方向の成分の光を光検出部１２１に導かないことにより投影面１５０ａに対して垂直な方向の成分の光の検出範囲を維持するようにプリズム１４０を構成する。これにより、投影面１５０ａに対して平行成分の光の検出範囲のみを広げ、投影面１５０ａに対して垂直成分の光の検出範囲を広げないようにすることができるので、検出基準位置２００よりも下方側の投影面１５０ａの近傍で検出対象物１６０により反射された光のみを正確に光検出部１２１に導くことができる。その結果、光検出部１２１の高さ方向の位置決めの精度を緩和しながら、投影面１５０ａがタッチされたことを誤検知す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、光検出部１２１の投影面１５０ａに対して垂直な方向の長さよりも大きい間隔を隔てて、集光レンズ１３０に対して離間して光検出部１２１を配置する。これにより、集光レンズ１３０に対して光検出部１２１を離間させることにより、プロジェクタ１の投影面１５０ａに垂直な方向において、光検出部１２１が配置される位置を含む配置領域を大きくすることができる。これにより、光検出部１２１を集光レンズ１３０に対して離間させて、投影面１５０ａに垂直な方向において、集光レンズ１３０と光検出部１２１との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつきが大きくなるのを効果的に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、集光レンズ１３０の光検出部１２１とは反対側にプリズム１４０を配置し、集光レンズ１３０とプリズム１４０との間隔よりも大きい間隔を隔てて集光レンズ１３０から離間されて光検出部１２１を配置する。これにより、これにより、光検出部１２１を集光レンズ１３０に対して離間させて、投影面１５０ａに垂直な方向において、集光レンズ１３０と光検出部１２１との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつきが大きくなるのを容易に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、集光レンズ１３０の集光範囲を超える投影面１５０ａに対して平行な方向の光を所定の入射角で入射させるとともに入射角よりも小さい出射角で集光レンズ１３０に向かって出射するようにプリズム１４０を構成する。これにより、光検出部１２１を集光レンズ１３０から離間させた状態で配置しても、検出対象物１６０により反射され、集光レンズ１３０を通過した光を絞り込むことができるので、検出対象物１６０により反射されて集光レンズ１３０を通過した光を大きく広げる前にプリズム１４０によって確実に光検出部１２１に導くことができる。

（第２実施形態）
以下、図７および図８を参照して、本発明の第２実施形態によるプロジェクタ２の構成について説明する。

この第２実施形態では、集光レンズ１３０の投影面１５０ａ側にプリズム１４０を配置した第１実施形態と異なり、集光レンズ１３０と光検出部１２１との間の領域の側方に導光部材２４０を配置するプロジェクタ２について説明する。なお、以下の説明では、図２に示した上記第１実施形態における番号と同じ番号の部材は、上記第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

第２実施形態によるプロジェクタ２の導光部材２４０は、図７に示すように、光を屈折させて反射する一対のミラー部材２４１により構成されている。ミラー部材２４１は、反射面２４１ａを含んでいる。また、ミラー部材２４１は、集光レンズ１３０と光検出部１２１との間の領域で、かつ、投影面１５０ａの辺１５０ｃの延びる方向（Ｙ方向）側方に配置されている。また、一対のミラー部材２４１は、投影面１５０ａに略平行な方向（Ｙ方向）に対向するように配置されている。また、一対のミラー部材２４１の反射面２４１ａは、間隔Ｗ１を隔てて、互いに対向するように配置されている。なお、ミラー部材２４１は、本発明の「導光部材」の一例である。

また、一対のミラー部材２４１は、図８に示すように、略同一形状に形成されている。具体的には、ミラー部材２４１は、プロジェクタ１の側面側（Ｙ方向側）から見て、略矩形（長方形）形状を有している。また、ミラー部材２４１は、投影面１５０ａに対して垂直な方向（Ｚ方向）において、幅Ｗ１を有している。また、光検出部１２１は、図７に示すように、平面視において（Ｚ１方向側から見て）、一対のミラー部材２４１（反射面２４１ａ）に挟み込まれるように配置されている。これにより、ミラー部材２４１により反射された光を光検出部１２１（光検出面１２１ａ）に入射させることが可能である。その結果、集光レンズ１３０の集光範囲を超えた位置の（集光範囲外の）検出対象物１６０により反射された投影面１５０ａ（Ｘ−Ｙ平面）に平行な方向の成分の光をミラー部材２４１により反射して光検出部１２１に導くことが可能である。

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。

上記第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、検出対象物１６０により反射された光のうち平面視で少なくとも集光レンズ１３０の集光範囲を超える投影面１５０ａに対して平行成分の光を反射させて光検出部１２１に導くことにより投影面１５０ａに対して平行成分の光の検出範囲を広げる導光部材２４０を設ける。これにより、光検出部１２１を集光レンズ１３０から離間された状態で配置しても、検出対象物１６０により反射されて集光レンズ１３０を通過した光を大きく広げる前に導光部材２４０（ミラー部材２４１）によって光検出部１２１に導くことができる。その結果、光検出部１２１を集光レンズ１３０に対して離間させても、投影面１５０ａに対して平行な成分の光の検出範囲が投影面１５０ａの幅よりも小さくなるのを抑制することができる。したがって、集光レンズ１３０と光検出部１２１とが互いに近い位置に配置される場合とは異なり、投影面１５０ａに垂直な方向において、集光レンズ１３０と光検出部１２１との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつきが大きくなるのを抑制することができる。以上より、投影面１５０ａに対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面１５０ａの幅よりも小さくなるのを抑制しながら、光検出部１２１の高さ方向の位置決めの精度を緩和することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、集光レンズ１３０と光検出部１２１との間に投影面１５０ａに略平行な方向に対向するように配置され、集光レンズ１３０の集光範囲を超えた投影面１５０ａに平行な方向の光を反射して光検出部１２１に導く一対のミラー部材２４１により導光部材２４０を構成する。これにより、光検出部１２１を集光レンズ１３０から離間させた状態で配置しても、検出対象物１６０により反射されて集光レンズ１３０を通過した光を一対のミラー部材２４１によって折り返しながら光検出部１２１に導くことができる。また、集光レンズ１３０の集光範囲を超えた投影面１５０ａに平行な方向の光を光検出部１２１に光を導くために屈折率などが最適化されたプリズムなどのレンズ部材を設ける場合と異なり、簡易な構成によって、光検出部１２１と集光レンズ１３０に対して離間させても、投影面１５０ａに対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面１５０ａの幅よりも小さくなるのを抑制することができる。

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）
以下、図９および図１０を参照して、本発明の第３実施形態によるプロジェクタ３の構成について説明する。

この第３実施形態では、集光レンズ１３０の投影面１５０ａ側にプリズム１４０を配置した第１実施形態と異なり、集光レンズ１３０と光検出部１２１との間に低反射処理が施された低反射処理プリズム３４０を配置するプロジェクタ３について説明する。なお、低反射処理プリズム３４０は、本発明の「導光部材」の一例である。なお、以下の説明では、図２に示した上記第１実施形態における番号と同じ番号の部材は、上記第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

第３実施形態によるプロジェクタ３の低反射処理プリズム３４０は、図９に示すように、内部に入射した光を反射させるように構成されている。低反射処理プリズム３４０は、集光レンズ１３０と光検出部１２１との間に配置されている。また、低反射処理プリズム３４０は、略直方体形状（図示せず）に形成されている。また、低反射処理プリズム３４０は、投影面１５０ａの辺１５０ｃ（図１参照）の延びる方向（Ｙ方向）の内部の側面３４１により、光を反射させるように構成されている。また、低反射処理プリズム３４０は、集光レンズ１３０の集光範囲を超えた投影面１５０ａ（Ｘ−Ｙ平面）に平行な方向の成分の光（平行成分の光）を屈折（反射）するように構成されている。これにより、低反射処理プリズム３４０により反射された平行成分の光が、光検出部１２１に導かれる。その結果、低反射処理プリズム３４０により反射された光を漏れなく光検出部１２１（光検出面１２１ａ）に入射させることが可能である。

また、低反射処理プリズム３４０は、投影面１５０ａの辺１５０ｃ（図１参照）に平行な方向（Ｙ方向）において、幅Ｗ１を有している。また、低反射処理プリズム３４０は、投影面１５０ａに対して垂直な方向（Ｚ方向）において、幅Ｗ１（図１０参照）を有している。また、低反射処理プリズム３４０は、光検出部１２１の光検出面１２１ａに密着するように配置されている。

また、低反射処理プリズム３４０には、集光レンズ１３０の集光範囲を超えた投影面１５０ａに垂直な方向（Ｚ方向側）の光（垂直成分の光）に対する反射率を低くする処理が施されている。具体的には、図１０に示すように、低反射処理プリズム３４０のＺ方向側の面（上面３４２および下面３４３）には、光の反射率（拡散率）を小さくするように砂面処理（サンドブラスティング）が施されている。これにより、検出基準位置２００よりも上方（Ｚ１方向）の検出範囲外で検出対象物１６０により反射された垂直成分の光が低反射処理プリズム３４０に入射してしまった場合でも、意図せず低反射処理プリズム３４０に入射した垂直成分の光を、上面３４２および下面３４３により吸収（または上面３４２および下面３４３を透過）させることが可能である。その結果、投影面がタッチされたことを誤検知するのを抑制することが可能である。

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。

上記第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、検出対象物１６０により反射された光のうち平面視で少なくとも集光レンズ１３０の集光範囲を超える投影面１５０ａに対して平行な方向の成分の光を反射させて光検出部１２１に導くことにより投影面１５０ａに対して平行な方向の成分の光の検出範囲を広げる低反射処理プリズム３４０を設ける。光検出部１２１を集光レンズ１３０から離間させた状態で配置しても、検出対象物１６０により反射されて集光レンズ１３０を通過した光を大きく広げる前に低反射処理プリズム３４０によって光検出部１２１に導くことができる。これにより、光検出部１２１を集光レンズ１３０に対して離間させても、投影面１５０ａに対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面１５０ａの幅よりも小さくなるのを抑制することができる。その結果、集光レンズ１３０と光検出部１２１とが互いに近い位置に配置される場合とは異なり、投影面１５０ａに垂直な方向において、集光レンズ１３０と光検出部１２１との位置ずれに対してタッチ検出の高さのばらつき（検出対象物１６０の高さのずれ）が大きくなるのを抑制することができる。したがって、投影面１５０ａに対して平行な方向の成分の光の検出範囲が投影面１５０ａの幅よりも小さくなるのを抑制しながら、光検出部１２１の高さ方向の位置決めの精度を緩和することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、集光レンズ１３０と光検出部１２１との間に配置され、集光レンズ１３０の集光範囲を超えた投影面１５０ａに平行な方向の成分の光を屈折しながら集光レンズ１３０の集光範囲を超えた投影面１５０ａに垂直な方向の成分の光に対する反射率を低くする処理が施された低反射処理プリズム３４０により導光部材を構成する。これにより、検出基準位置２００よりも上方の検出範囲外で検出対象物１６０により反射された垂直な方向の成分の光が低反射処理プリズム３４０に入射してしまった場合にでも、入射した光が光検出部１２１に導かれるのを抑制することができる。その結果、光検出部１２１の高さ方向の位置決めの精度を緩和しながら、投影面１５０ａがタッチされたことを誤検知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が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態では、集光レンズの集光範囲内の光を屈折させないで光検出部に導くプリズム（導光部材）を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、集光範囲の光を屈折させて光検出部に導く導光部材を設けてもよい。

上記第１実施形態では、導光部材がプリズムである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、導光部材が、プリズム以外の、たとえばレンズなどであってもよい。

上記第１実施形態では、平面視において（Ｚ方向側から見て）、投影面側が略平坦面で、光検出部側が凹曲面に形成されたプリズム（導光部材）を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、図１１に示す第１変形例のように、平面視において、投影面側が略平坦面で、光検出部側がＶ字状の凹面に形成された導光部材であってもよいし、図１２に示す第２変形例のように、光検出部側と投影面側との両側が凹曲面に形成された導光部材であってもよい。

上記第１実施形態では、プリズム（導光部材）を集光レンズの投影面側に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１３に示す第３変形例のように、導光部材を集光レンズの光検出部側に配置してもよい。

上記第２実施形態では、一対のミラー部材の間隔が均一である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光検出部に近づくにつれ一対のミラー部材（導光部材）の間隔を徐々に狭くしてもよい。これにより、一対のミラー部により反射された光を確実に光検出部に導くことができる。

上記第３実施形態では、下面（投影面側の面）と、上面（投影面と反対側の面）とに、反射率を低くする砂面処理が施された低反射処理プリズム（導光部材）を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、砂面処理以外の、反射率を低くする処理が下面と上面とに施された導光部材を設けてもよい。

１、２、３ プロジェクタ
１０９ レーザ光走査部（光走査部）
１２１ 光検出部
１３０ 集光レンズ
１４０ プリズム（レンズ部材、導光部材）
１５０ａ 投影面
１６０ 検出対象物
２４１ ミラー部材（導光部材）
３４０ 低反射処理プリズム（導光部材）

Claims (7)

1. 光を投影面に走査する光走査部と、
   前記光走査部により走査され、検出対象物により反射された光を検出する光検出部と、
   前記光検出部よりも前記投影面側に配置され、前記検出対象物により反射された光のうち集光範囲の光を前記光検出部に導くように集光する集光レンズと、
   前記検出対象物により反射された光のうち平面視で少なくとも前記集光レンズの前記投影面に対して平行な方向の集光範囲を超える成分の光を屈折または反射させて前記光検出部に導くことにより前記投影面に対して平行な方向の成分の光の検出範囲を広げる導光部材とを備え、
   前記導光部材は、前記検出対象物により反射された光のうち少なくとも前記集光レンズの前記投影面に対して垂直な方向の集光範囲を超える成分の光を前記光検出部に導かないことにより前記投影面に対して垂直な方向の成分の光の検出範囲を維持するように構成されている、プロジェクタ。
2. 前記光検出部は、前記光検出部の前記投影面に対して垂直な方向の長さよりも大きい間隔を隔てて、前記集光レンズに対して離間して配置されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記導光部材は、光を屈折させるレンズ部材または反射させるミラー部材により構成されている、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
4. 前記導光部材は、前記レンズ部材により構成されるとともに、前記集光レンズの前記光検出部とは反対側に配置されており、
   前記光検出部は、前記集光レンズと前記導光部材との間隔よりも大きい間隔を隔てて前記集光レンズから離間されて配置されている、請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記導光部材は、プリズムからなる前記レンズ部材により構成されており、
   前記プリズムは、前記集光レンズの集光範囲を超える前記投影面に対して平行な方向の光を所定の入射角で入射させるとともに前記入射角よりも小さい出射角で前記集光レンズに向かって出射するように構成されている、請求項３または４に記載のプロジェクタ。
6. 前記導光部材は、前記集光レンズと前記光検出部との間に前記投影面に略平行な方向に対向するように配置され、前記集光レンズの集光範囲を超えた前記投影面に平行な方向の光を反射して前記光検出部に導く一対の前記ミラー部材により構成されている、請求項３に記載のプロジェクタ。
7. 前記導光部材は、前記集光レンズと前記光検出部との間に配置され、前記集光レンズの集光範囲を超えた前記投影面に平行な方向の成分の光を屈折しながら前記集光レンズの集光範囲を超えた前記投影面に垂直な方向の成分の光に対する反射率を低くする処理が施された低反射処理プリズムにより構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。

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