ntric optical system)，其中实质远心 (substantial telecentricity)设置在中继透镜组51与偏振分束器23之间。
[0151] (3.2第二构造示例）
[0152] 图18结合入射到光阀21和图像拾取装置22每一个上的光的状态一起图解了根据 本实施方式的投影显示器的主要部分构造的第二示例。
[0153] 在图18的构造中，代替图17的构造中的中继透镜组51，从靠近偏振分束器23的一 侧按第一中继透镜组51A和第二中继透镜组51B的顺序设置第一中继透镜组51A和第二中继 透镜组51B。第二中继透镜组51B的焦距fi小于第一中继透镜组51A的焦距fb。
[0154] 通过使用第一中继透镜组51A和第二中继透镜组51B，构成了具有缩小放大率 (reduction magnification)B(P)的缩小光学系统（reduction optical system)，其中B = fi/fb。此外，图像拾取装置22的图像拾取表面的有效面积Li和光阀21的显示表面的有效面 积Lb满足Li>B*Lb的关系。
[0155] 例如，假设条件2fi = fb。此外，第一中继透镜组51A可设置在与光阀21的共辄平面 50相距fb的位置处，第二中继透镜组51B可设置在与第一中继透镜组51A相距fb+fi的位置 处，且图像拾取装置22可设置在与第二中继透镜组51B仅相距fi的位置处。在该情形中，图 像拾取装置22的位置等同于共辄平面50,并且除此之外，可形成0.5x缩小光学系统，从而可 实现通过使用小型图像拾取装置22进行的物体检测。就成本而言，这提供了较大的优点。图 像拾取装置22的成本大大受到图像拾取装置22的尺寸影响。在构成投影仪时，作为半导体 组件的光阀21和图像拾取装置22的成本较大。试图缩小这种组件非常有助于成本。此外，第 一中继透镜组51A和第二中继透镜组51B形成双侧远心光学系统(both-side telecentric optical system)，其中实质远心设置在第一中继透镜组51A与偏振分束器23之间以及第二 中继透镜组51B与图像拾取装置22之间。
[0156] (3.3第三构造示例）
[0157] 图19结合入射到光阀21和图像拾取装置22每一个上的光的状态一起图解了根据 本实施方式的投影显示器的主要部分构造的第三示例。在图像拾取装置22与偏振分束器23 之间，可设置一个或更多的反射镜作为偏振部件，每个反射镜都具有偏振选择性和波长选 择性。反射镜将经由投影透镜24和偏振分束器23输入的检测光反射到图像拾取装置22。在 图19的构造示例中，在第一中继透镜组51A与第二中继透镜组51B之间设置有具有偏振选择 性和波长选择性的热反射镜。
[0158] 通过在中继光学系统中延伸共辄点，提高了放置的灵活性。通过在组件之间形成 距离，可获得在之间具有反射镜或类似物的折叠光学系统。该反射镜不仅提高了放置的灵 活性，而且还减少了可见光截止滤光器28和偏振器25的组件。通过设置具有反射S偏振分量 并允许P偏振分量通过的这种特性的反射镜，可截止来自照明部1的P偏振分量，所述P偏振 分量是到达图像拾取装置22的光的非必要光分量。不必单独设置偏振器25。此外，通过设置 具有降低可见波长区域反射率且仅反射近红外波长区域的这种光谱特性的反射镜(其称为 热反射镜），还使得反射镜用作可见光截止滤光器28。
[0159] (4.第四实施方式）
[0160]与第二和第三实施方式类似，本实施方式涉及一种具有通过使用近红外光检测物 体的功能的投影显示器。在下面的内容中，将适当省略与第二和第三实施方式的那些类似 的构造和功能的描述。
[0161] (4.1基本构造示例）
[0162] 图20结合入射到光阀21和图像拾取装置22每一个上的光的状态一起图解了根据 本实施方式的投影显示器的主要部分构造的第一示例。在图20的构造示例中，以与图18中 所示的构造示例类似的方式，在图像拾取装置22与偏振分束器23之间形成了包括第一中继 透镜组51A与第二中继透镜组51B的双侧远心光学系统。注意，在下面的内容中，光阀21的共 辄平面50与图像拾取装置22之间的光学系统将称为检测光学系统80。此外，除检测光学系 统80之外，对图像显示有贡献的光学系统将称为投影光学系统90。
[0163] 在图20的构造示例中，除了偏振器25和可见光截止滤光器28以外，还进一步设置 带通滤波器81来作为用于减小在物体检测时成为非必要的光分量的光学部件。偏振器25设 置在图像拾取装置22与第二中继透镜组51B之间。如上面第二实施方式中所述，偏振器25抑 制入射到偏振分束器23上的照明光L1中的、用作第二偏振分量的P偏振分量Lpl到达图像拾 取装置22。由于之后所述的原因，带通滤波器81和可见光截止滤光器28可优选设置在偏振 分束器23与第一中继透镜组51A之间。
[0164] 在图20的构造示例中，在检测光学系统80的光路中设置带通滤波器81是根据本实 施方式的投影显示器中的特征之一。在根据本实施方式的投影显示器中，以与第二实施方 式（图8)类似的方式，从用作检测光源部的近红外光发光部40发射检测用近红外光41，来作 为用于检测的非可见光。由指示器71散射的近红外散射光La作为检测光，通过投影透镜24 和偏振分束器23入射到检测光学系统80上。作为特定波长区域中的光，带通滤波器81仅允 许由检测光源发射的、以预定发射波长为中心的预定通带宽度中的光通过。这提高了具有 非必要光时的S/N比，由此实现了检测的稳定性。
[0165] 在上述第二实施方式中，因为近红外光用作检测光、且可见光用作图像显示的光， 所以作为对于检测来说非必要的光，仅处理了可见光。因此，如图13、16等中所示，至少通过 设置可见光截止滤光器28减少了非必要光。然而，实际上，在除红外波长区域以外的其他区 域中也可能存在非必要光。在这种情形中，在第二实施方式的构造中，很难将期望被检测的 近红外光与对检测无贡献的非必要红外光分离开。因此，当非必要光的量较大时，检测光埋 没在非必要光中，使得很难确保足够的S/N比，且很难进行稳定的检测。在这种情形中，可通 过增大检测光源的驱动电流，使检测光的量变得足够大于非必要光的量，可确保足够的S/N 比。然而，该方法可能涉及到较大的功耗，因此对手持型投影仪的应用可能变得不优选。因 而，在本实施方式中，将描述一种用于即使当红外波长区域中的非必要光较大时，仍进行稳 定的检测而不增加功耗的具体方法。
[0166] 图21图解了当从图20所示的投影显示器中的构造中去除带通滤波器81时，入射到 图像拾取装置22上的光的光谱分布的示例。在图21中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示光量 (a.u.(任意单位））。当从构造中去除带通滤波器81时，尽管取决于光学系统的膜设计以及 红外区域的俘获效率，但位于检测光学系统80的最后一级中的图像拾取装置22上的检测信 号与非必要光之间的比（S/N比）大约为1:10。因此，存在太多的非必要光，检测信号被埋没 在噪声中，这使得检测很困难。在图21所示的光谱分布中，包含了检测信号和非必要光的波 长分量。在该示例中，因为设置了可见光截止滤光器28,所以不存在用于图像显示的RGB的 可见光的分量。在该示例中，785nm的激光束用作检测光源部，因此，作为检测光，峰值位于 785nm处，这是期望被检测的信号。然而，在785nm周围，在700nm到1，100nm的红外区域中，在 850nm的峰值处强烈地存在非必要光。因为存在该非必要红外光，所以很难仅检测785nm的 检测信号。图像拾取装置22上接收的非必要红外光是降低S/N比的因素。因为图像拾取装置 22同时接收同样的波长分量，所以当每个波长分量被集成在一起时，S/N比为1:10。因此，必 要的检测信号太弱，这使得检测很困难。
[0167] 在本实施方式中，采取下列措施从上述非必要红外光中提取出必要的检测信号。
[0168] 在此，非必要红外光包含下列三种分量。
[0169] 1.通过投影透镜24入射到检测光学系统80上的自然光中包含的分量
[0170] 2.照明部1 (图1)的RGB光源(红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B)中 包含的红外区域的分量
[0171] 3.当来自照明部1的RGB光源的可见光通量入射到光阀21和其他光学组件上时导 致的辐射分量
[0172] 关于上述分量1，在使用投影仪的环境中，来自外部的光（自然光)较小，因此不必 将该分量认为是一问题。期望的是解决上述分量2和3,或者终究仅解决上述分量3。
[0173] 对抗上述分量2的措施如下。像图22中的构造示例一样，在投影光学系统90中的照 明部1与偏振分束器23之间设置红外截止滤光器82,红外截止滤光器82允许可见光通过并 且减小红外光。例如，红外截止滤光器82可设置成与偏振分束器23的入射照明光L1的表面 相对。图23图解了在图20所示的投影显示器中，当从构造中去除带通滤波器81并且设置红 外截止滤光器82时，入射到图像拾取装置22上的光的光谱分布的示例。在图23中，横轴表示 波长(nm)，纵轴表示光量(a.u.)。从图23明显看出，800nm或更大的红外非必要光减至一半。 设置红外截止滤光器82在减小照明光L1中包含的红外非必要光方面是有效的。然而，该状 态中的S/N比大约为1:5,表明该信号光仍旧较弱，因此检测很困难。因而，在本实施方式中， 通过使用下面的组合逐步减小噪声分量，从而通过组合各个措施的减小效果来获得较高的 S/Nbt 〇
[0174] 对抗上述分量2和3的措施如下。如图20中所示，在检测光学系统80中设置带通滤 波器81，带通滤波器81仅允许特定波长区域通过且同时截止该范围以外的波长区域。图24 图解了带通滤波器81的通带特性的示例。图25图解了当在检测光学系统80中设置带通滤波 器81时，入射到图像拾取装置22上的光的光谱分布的示例。在图24和25中，横轴表示波长 (nm)，纵轴表示光量(a.u.)。图24和25图解了当插入具有10nm的半值宽度的带通滤波器81 时的特性。很显然，使得在比785nm+/-5nm的通带小的波长一侧以及比785nm+/-5nm的通带 长的波长一侧上的大部分非必要光能够被减小，且使得S/N比能够增大至4:1。带通滤波器 81的使用可实现信号光比非必要红外光强的状态。
[0175] (4.2适于使用带通滤波器81的构造示例）
[0176] 在此，将讨论当使用带通滤波器81时实际产生的缺点及其解决方案。
[0177] (带通滤波器81的放置位置的优化）
[0178] 如图20中所示，带通滤波器81所设置的位置可优选位于下述光路中，所述光路设 置在偏振分束器23与第一中继透镜组51A之间且具有实质远心。如上面第三实施方式中所 述，检测系统的图像拾取装置22可优选较小，以便构造出整体上不太昂贵的系统。在该情形 中，最好是通过使用中继光学系统构造出缩小光学系统，并且使用小尺寸的图像拾取装置 22。鉴于性能，在一些情形中使用电介质多层膜构成带通滤波器81。在该情形中，通带宽度 按照光的入射角而平移，因此入射到带通滤波器81上的光的角度可优选尽可能相近，从而 带通滤波器81用作高质量带通。因而，当在检测光学系统80中设置带通滤波器81时，如果带 通滤波器81位于上述位置处，则检测光的主光线基本上是远心的，因此，通过带通滤波器81 的光线组的角度大多数是相同的。由于该原因，最佳放置位置既不是中继光学系统的透镜 之间的位置，也不是紧靠图像拾取装置22之前的位置，而是在检测光进入中继光学系统之 前的位置。在最后的透镜(第二中继透镜组51B)与图像拾取装置22之间的光路中，主光线也 基本上是远心的。然而，因为使用缩小光学系统，所以由于拉格朗日不变量关系，Fno根据缩 小放大率而变亮。由于该原因，就除主光线以外的光线而言，入射到带通滤波器81上的角度 增大，这是不希望的。
[0179] (带通滤波器81的通带宽度的优化）
[0180] 尽管通过插入带通滤波器81大大提高了S/N比，但当信号光的波长脱离允许通过 的波带时，存在检测变得困难的缺点。接下来，作为其解决方案，将描述通带宽度的最佳值。 当使用激光光源作为检测光源部时，由于温度变化导致的激光波长的变化性取决于波长 (半导体材料）。在785nm的近红外光激光器中，这例如可以是0.27nm/degC。假设投影显示器 的工作温度界限为OdegC到40degC，如果中心为25degC的正常温度，则：
[0181] 低温（OdegC) :778nm(785-0.27*(25-0))，
[0182] 正常温度（25degC):785nm，且
[0183] 高温（40degC):789nm(785+0.27(40-25))〇
[0184] 换句话说，检测光源部的发射波长为778nm到789nm。在该情形中，作为带通滤波器 81的通带宽度，至少llnm是必要的。该必要的带宽可根据相应温度区域、使用的相应波长、 或者各激光光源之间的差异而变化。然而，为了响应于实际使用中的温度变化，作为带通滤 波器81的通带宽度，至少大约10nm是必要的。换句话说，带通滤波器81可优选具有与检测光 源部的预定发射波长相同的中心波长，并且可优选具有lOnm或更大的通带宽度。
[0185](波长变化的抑制）
[0186] 接下来，将描述通过使用