(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被投影面に映像を投影する走査型の映像投影装置であって、
映像信号に含まれる映像情報により変調されたレーザ光を放射する光源手段と、前記被投影面に映像を投影するために前記光源手段からのレーザ光を２次元走査する走査手段とを収納するヘッド部と、
前記レーザ光の変調に用いられる前記映像信号を前記ヘッド部に対して供給する映像信号処理手段と、前記ヘッド部への電力供給を行なう電力供給手段とを収納する本体部と、
前記ヘッド部と前記本体部とを相対的に回動可能に接続する回動連結部と、
前記本体部から前記ヘッド部に対して前記映像信号および前記電力を供給するためのケーブル部とを有し、
さらに、前記回動連結部による前記ヘッド部と前記本体部との相対的な回動の回転角を検出する回転角検出手段と、前記回転角検出手段により検出された前記回転角に依存した前記被投影面に投影される映像のキーストン歪みの補正を行なう歪補正手段を備え、
前記回転角検出手段により検出された前記回転角の大きさにより、前記補正手段による前記被投影面に投影される映像のキーストン歪みの補正を実行する場合としない場合を切り換えることを特徴とする走査型の映像投射装置。
【請求項２】
前記回動連結部の回転軸を基準としたときの前記ヘッド部の回転軸と直交する方向の長さをＬ１とするとき、該ヘッド部の重心位置が該回転軸から直交方向に
０．３Ｌ１以上０．４Ｌ１以下
の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の走査型の映像投射装置。
【請求項３】
前記ヘッド部と本体部の重量を各々Ｗ１、Ｗ２とするとき、
１.５＜Ｗ２／Ｗ１＜４
であることを特徴とする請求項１または２に記載の走査型の映像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像を壁面やスクリーン面等に投射する走査型の映像投射装置に関し、特にその映像の投影方向を任意の方向に容易に変えることができる装置全体が小型で携帯性に優れたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶プロジェクターなどの映像投射装置では、外部から入力された映像信号に基づく映像や、内部のメモリ（映像記憶手段）に保存された映像をスクリーン面上に拡大投射している。これらの映像投射装置として、液晶パネルのような小型の映像表示手段に表示された映像を、強力な光を放射する光源手段からの光束で照明し、該映像をスクリーン等の大画面に拡大投射しているのが知られている（特許文献１、２）。
【０００３】
又、光ビームを走査光学系を利用して所定面上に投射して映像を表示する走査型投射表示装置が知られている（特許文献３）。
【０００４】
特許文献１では、外部入力された映像信号により、液晶表示パネルに映像を表示し、光源手段からの光束で照明された液晶表示パネルに基づく光束を投射レンズで回動可能な蓋体に設けたミラーを介して所定方向に設けたスクリーンに投射する映像投射装置を開示している。
【０００５】
特許文献２では、プロジェクター本体をアダプターに対して脚部を利用し、種々の角度に設定可能とし、映像を任意の方向に投射することができるようにした液晶プロジェクターを開示している。
【０００６】
特許文献３では、走査手段として共振型ミラーとガルバノミラーを用い、水平方向の走査部材をサイン波で駆動させて２次元的に走査して映像を投射する走査型投射装置を開示している。
【特許文献１】特開平１０−２６０４７３号公報
【特許文献２】特開平６−８２７６５号公報
【特許文献３】特開２０００−２９１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
映像投射装置は、一般に大きく重量も重いため、映像の投影方向はほぼ決まってしまう。このため、特開平６−８２７６５号公報では、本体に投射方向を変えるための台座などを取り付け、映像の投射方向を変えているがこの方法は、投影方向を変えることは可能ではあるが、その変化量が小さく、例えば部屋の天井から壁面へ投影方向を変えることが難しい。また、台座を取り付けている為、装置自体が大型化してくる傾向がある。
【０００８】
特開平１０−２６０４７３号公報では、映像投射装置自体を動かさずに映像の投影方向を変える手段として、映像の射出口に鏡（ミラー）を置いて、その投影方向を変えているが、この鏡を置く方法を用いて、映像投射方向を大きく変えるには、鏡の大きさが非常に大型になってしまい、結果的に装置が大型化してくる。さらに、鏡を置く方法は、投射方向を変更できるのは１つの方向だけに限定されてしまう。
【０００９】
本発明は、映像を任意の方向に容易に投射することができる走査型の映像投射装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明の走査型の映像投射装置は、
被投影面に映像を投影する走査型の映像投影装置であって、
映像信号に含まれる映像情報により変調されたレーザ光を放射する光源手段と、前記被投影面に映像を投影するために前記光源手段からのレーザ光を２次元走査する走査手段とを収納するヘッド部と、
前記レーザ光の変調に用いられる前記映像信号を前記ヘッド部に対して供給する映像信号処理手段と、前記ヘッド部への電力供給を行なう電力供給手段とを収納する本体部と、
前記ヘッド部と前記本体部とを相対的に回動可能に接続する回動連結部と、
前記本体部から前記ヘッド部に対して前記映像信号および前記電力を供給するためのケーブル部とを有し、
さらに、前記回動連結部による前記ヘッド部と前記本体部との相対的な回動の回転角を検出する回転角検出手段と、前記回転角検出手段により検出された前記回転角に依存した前記被投影面に投影される映像のキーストン歪みの補正を行なう歪補正手段を備え、
前記回転角検出手段により検出された前記回転角の大きさにより、前記補正手段による前記被投影面に投影される映像のキーストン歪みの補正を実行する場合としない場合を切り換えることを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記回動連結部の回転軸を基準としたときの前記ヘッド部の回転軸と直交する方向の長さをＬ１とするとき、該ヘッド部の重心位置が該回転軸から直交方向に
０．３Ｌ１以上０．４Ｌ１以下
の範囲内にあることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は請求項１または２の発明において、
前記ヘッド部と本体部の重量を各々Ｗ１、Ｗ２とするとき、
１.５＜Ｗ２／Ｗ１＜４
であることを特徴としている。
【００２０】
【数１】
0004649107.tif 000002
【００２１】
であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、映像を任意の方向に容易に投射することができる映像投射装置を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の走査型の映像投射装置の実施例を各図を用いて説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の走査型の映像投射装置の実施例１の要部斜視図である。
【００２５】
実施例１の、走査型の映像投射装置は光源手段１７と、映像表示手段（例えば透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、ＤＭＤ等の画像形成素子）１８と、投射光学系１９が内蔵された第１の部分（以下ヘッド部と称する）１２と、映像信号処理回路（映像信号処理手段）１４と電源手段（電源供給手段）１５が内蔵された第２の部分（以下本体と称する）１１と、その２つの部分１１、１２を連結する接続手段として回動連結部（回転連結部）１３を有している。電源手段１５には電源ケーブル１６から外部より電力が送られてくる。ヘッド部１２では、映像表示手段１８により形成された映像を、光源手段１７からの光で照明し、該映像を投射光学系１９により任意の面上、例えばスクリーン面上に投射する。
【００２６】
回動連結部１３は、１方向にのみ、回動可能であり、本体１１とヘッド部１２が折り畳まれた状態を０度として、０〜１８０度の間で回転し、本体１１とヘッド部１２との位置関係を変化させている。このときの回転角を回転連結部１３に設けた回転角検出手段１１１ａで検出している。本体１１にヘッド部１２を重ねた状態のとき、回転角検出手段１１１ａで得られる信号により、各機能をリセットするようにしている。回動連結部１３の内には、ケーブル１１０が埋入されており、電源手段１５からの電力と、映像信号処理回路１４からの映像信号を映像表示手段１８及び光源手段１７に対し供給する。このケーブル１１０は、フレキシブルケーブルやフラットケーブルが用いられている。
【００２７】
本体１１には、映像信号処理回路１４と電源装置１５が内蔵されている。本体１１全体の重量は、ヘッド部１２全体の重量に比べて装置全体の安定性の点から１．５〜３倍程度重い。映像信号処理回路１４には、映像入力手段として、例えばパーソナルコンピュータからの映像出力信号を入力し、その信号を映像表示手段１８に表示するような信号処理を行う。入力信号はパーソナルコンピュータからの映像信号に限らず、例えばＤＶＤやＶＴＲ、ＴＶ等からの映像信号でもよい。
【００２８】
電源手段１５には、例えば家庭用コンセントからの１００Ｖ・５０Ｈｚ／６０Ｈｚの交流電流をケーブル１６から供給し、映像信号処理回路１４や映像表示手段１８、光源手段１７などで使用できる直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータなどが適用される。本実施例において、ＡＣ／ＤＣコンバータを本体１１の外部に取り付け、本体１１には電力供給のための電源コネクタのみ配置しても良い。尚、電源装置１５では、外部からの電力を供給する電源の他に、バッテリーであっても良い。このように、本体１１側に電源手段１５や映像信号処理回路１４を組み込むことで、ヘッド部１２を小型かつ軽量にし、ヘッド部１２の駆動を容易にしている。
【００２９】
又、安全性の点からヘッド部１２の重心位置がなるべく回転連結部１３側に位置するようにしている。好ましくは図に示すように、回転連結部１３の回転軸から直交する方向の長さＬ１に対して、重心位置が回転連結部１３の回転軸を基準にしたとき０．２Ｌ１以上０．４５Ｌ１以下の範囲内（好ましくは０．３Ｌ１以上、及び／又は０．４Ｌ１以下であることが好ましい）となるようにしている。
【００３０】
一方、本体１１の重心位置は、投射状態における装置全体の安定性の点から、回転連結部１３の回転軸から直交する方向の長さＬ２に対して０．４Ｌ２以上０．６Ｌ２以下の範囲内となるようにしている。
【００３１】
本実施例では、回動連結部１３を回転させ、ヘッド部１２の向きを変えることで、図２に示すようにスクリーン面２２上に投射する画像の表示位置（投射角度）を自由に変えている。このため、例えば図２のように傾いた台２３に本装置を設置した場合にも、画像を台の上方の壁面や、天井などに投影することもできる。例えば通常使用時は映像を壁面に投影し、使用者の就寝時にはヘッド部１２を垂直方向に向けて、天井に映像を投影するというように、投影方向を大きく変化させることが容易になる。
【００３２】
図２のように、ヘッド部１２からの画像の投射方向が正投影でない場合、投影された画像には、図３のような台形の歪み（キーストン歪み）が発生する。このため、公知の方法により画像信号を変換し、このキーストン歪みが補正されるように画像信号を変換し、歪みの無い画像を得られるようにしている。このキーストン歪みは、回動連結部１３の回転角２１により依存する。回動連結部１３に内蔵した回転角検出手段１１１ａで回転角２１を検出し、この回転角検出手段１１１ａより得られた回転角２１より、歪補正手段で自動的にキーストン歪みを補正している。尚、このとき、回転角２１の大きさによって、キーストン歪みの補正を行う、行わないかを判断手段により判断をする。例えば、回転角２１が４５度以下の場合には、壁面に投影していると判断し、キーストン歪みの補正を自動で行い、４５度を超えた場合、天井若しくは上方に投射していると判断し、キーストン歪みの補正を行わないようにしている。即ちキーストン歪みの補正を実行する場合と、しない場合を切り換えている。もちろん、回転角検出手段１１１ａからの情報に関わらず、手動でキーストン歪みの補正を行う公知のシステムを用いても良い。また、キーストン歪みの補正方法として、電気的に映像信号を加工する方法でなく、公知の投射光学系１９により光学的に歪みを補正するようにしても良い。
【００３３】
以上のように本実施例では、映像投影に必要な光源手段１７、映像表示手段１８、投影光学系１９をまとめた第１の部分（ヘッド部）を構成し、電源供給手段１５もしくは映像信号処理回路１４を含む第２の部分（本体部）と別構成にし、第１の部分と第２の部分の間を回動可能な接続手段で接続することで、第１の部分が少なくとも１方向には自由に動き、映像の投影方向を変化させることを容易にしている。
【実施例２】
【００３４】
図４は、本発明の走査型の映像投射装置の実施例２の要部斜視図である。
【００３５】
図４において、図１に示した要素と共通のものは同じ符番を付している。
【００３６】
本実施例における、本体１１とヘッド部１２と接続する接続手段１３は、垂直方向４１と水平方向４２の２方向に回転可能となっている。
【００３７】
例えば、本体１１とヘッド部１２が折り畳まれた状態を０度として、垂直回転軸４１まわりの回転可能角度を０〜９０度、水平回転軸４２まわりの回転可能角度を−１８０〜１８０度とすることで、映像投射装置が、本体１１を動かすことなく、壁面〜天井などの全ての方向に映像を投射することができるようにしている。
【００３８】
図５を用いて、実施例２におけるヘッド部１２の構成の説明をする。ヘッド部１２には、画像情報により変調されたレーザ光を放射する半導体レーザより成るレーザ光源（光源手段）５２と、レーザ光源５２からの光束で所定面を２次元走査する走査手段５１と、走査された光束を任意平面上に投影する走査光学系５３とを有する走査型ディスプレイシステムが搭載されている。ここで、走査型ディスプレイシステムには、公知の種々なシステムが適用できるが、例えば特開平０７−１５１９９５号公報や特開２００３−０２９１８２号公報に提案されているような走査型の映像投射装置と同等のものが適用できる。本実施例に適用される走査型ディスプレイシステムの構成例を図６に示す。図６において、光源手段５２からの光束を集束レンズ６１により収束ビーム６２に変換し、２次元方向に走査可能な走査手段６３に入射させる。走査手段６３により収束ビーム６２は２次元方向に走査され、走査光学系６４により投射面（被走査面）６５上に光スポット６６を形成する。
【００３９】
この光スポット６６で投射面６５上を２次元方向に走査することにより、投射面６５上に映像を形成する。ここで、特開２００３−０２９１８２号公報で開示されているように、走査手段５１として、例えば図７に示すような、２本のトーションバー７２、７３と微小ミラー７１から構成される、微小振動ミラーを用いることができる。これによれば、ヘッド部１２を小型かつ軽量にすることができる。このとき、ヘッド部１２を小型にするため、レーザ光源は外部変調器無しに直接変調が可能な半導体レーザを用いるのが望ましい。
【００４０】
また、図６では、走査手段６３と投影面６６の間に走査光学系６４を有しているが、走査手段６３と投影面６６の間に光学系を配置せず、レーザ光源５２からの光束を収束ビームに変換し、走査手段５１を通して直接走査面６６上に結像させても良い。
【００４１】
また、光走査部５１の走査手段として、図１３に示すような一方向にのみ光偏向が可能な回動又は駆動する微小ミラー１３１と、一方向にのみ揺動するガルバノミラー１３２を組み合わせた２次元走査手段１３３のような、２つの走査手段の組み合わせによるものを用いても構わない。
【００４２】
又、光走査部として、回転多面鏡と、振動ミラーとの組み合わせから成る走査系を用いても良い。
【００４３】
図８は、実施例２の本体１１の概略図である。本体１１には、映像信号処理回路１４と映像記憶手段８１、電源手段８２（電源供給手段）が配置されている。
【００４４】
映像記憶手段８１は、例えばフラッシュメモリーやハードディスクなどの小型の記憶媒体を用い、表示する映像を記憶させている。映像記憶手段８１に記憶した映像は、映像信号処理回路１４により走査型ディスプレイに適用したときの表示に適した映像信号に変換され、走査型ディスプレイにより表示、任意の平面上に投射している。もちろん、映像信号を本体１１の外部から供給しても良い。
【００４５】
電源手段８２は、例えばリチウムイオンバッテリーのような、充電型のバッテリーセルであり、映像信号処理回路１４、レーザ光源５２、走査手段５１に必要な電力を供給する。電源手段８２の充電は、例えば家庭用電源などからの電力供給によって行っている。もちろん、電源手段８２として、充電型ではない、市販の乾電池などを用いても良い。
【００４６】
本実施例では、ヘッド部１２が２次元的に動くため、実施例１に比べ映像の投影方向を変えることがさらに容易になる。図９は、本実施例の映像投射装置により、映像の投影方向が自在に変化させられることを示した模式図である。図９のように、２次元的に回動可能な接続手段１３の２つの回転軸４１、４２に沿ってヘッド部１２が動くことにより、映像の投影方向を、本体の設置状況とは関係なく自由に変化させ、天井９１、壁面９２など使用者の利用しやすい位置に投射することができる。もちろん、装置全体を台の上などに載せることで、床や机の上などに映像を投影することもできる。
【００４７】
また、映像表示手段として走査型の映像表示手段を用いることで、装置全体を小型化し、電源装置８２としてバッテリーを内蔵することで、装置全体を持ち運び、屋内外の自由な場所で、任意の面上に映像を投射することもできる。
【００４８】
また、キーストン歪みの補正は、実施例１と同様の回転角検出手段を２個、接続手段１３に内蔵して、検出した角度より自動的に補正を行っている。もちろん、手動で映像信号を変化させ、歪み補正を行っても良い。
【００４９】
以上のように、本実施例によれば、映像投影として走査型の映像投影手段を用いることで、第１の部分を小型かつ軽量にし、接続手段に負担をかけることなく、自由に第１の接続部を動かすことができる。
【００５０】
また、映像の投影方向を変えたことで生じる歪みを補正する補正手段をもつことで、常に質の良い画像を提供している。又、走査型の映像投影手段で用いる光源手段を半導体レーザとすることで、第１の部分をさらに小型化にしている。さらに電源供給手段としてバッテリーを持つことにより、映像投影装置を自由に持ち歩き、自由な場所で任意の面上に映像を投影することができる。
【実施例３】
【００５１】
図１０は、本発明の走査型の映像投射装置の実施例３の要部概略図である。
【００５２】
本実施例では、本体１１とヘッド部１２を接続する接続手段として、任意の方向に駆動できるフレキシブルジョイント１０１を用いている。フレキシブルジョイント１０１により、ヘッド部１２は自由な方向を向くことができ、映像投射方向を自由に設定できる。本体１１は、実施例２と同様である。
【００５３】
本実施例のフレキシブルジョイント１０１の概略を図１１に示す。図１１は、映像信号処理回路１４からの映像信号を伝送するケーブル１１１と電源装置８２からの駆動電力を伝送するケーブル１１２を内蔵し、ケーブル１１１及びヘッド部１２の周りを、手で容易に曲げられる程度の可撓性と、ヘッド部１２を充分に支えられる程度の剛性を持った、フレキシブルチューブ１１３で囲んだ構造をしている。ヘッド部１２は、本体１１に比べ、軽く（本体１１の１／３〜１／４又は本体１１の２／３より軽く１／３より重い範囲、すなわち本体１１の１／４以上で２／３より軽い範囲であると良い。）、フレキシブルチューブ１１３に支持されている。ヘッド部１２は本体１１より伸びたフレキシブルチューブ１１３に接続され、フレキシブルチューブ１１３により空中に保持される形になる。ヘッド部１２は、フレキシブルチューブ１１３を曲げる／ねじるなどの操作を行うことにより、任意の方向に保持され、映像の投射方向を自由に決めることが可能になる。特に本実施例では、本体１１とヘッド部１２を離して配置することが可能であるため、例えば、図１２のように、本体１１が設置してある台、例えば机の上などに画像を投射することも容易である。
【００５４】
投射方向を変化させることで発生するキーストン歪みについては、ヘッド部１２に、ヘッド部１２の向き、角度等を検出する検出手段を設け、検出手段からの信号を元に、映像信号を調整し自動的に補正している。もちろん、手動で映像信号を調整し、歪み補正しても良い。
【００５５】
尚、１以上の３つの実施例では、本体側に映像信号処理回路と電源供給手段を配置したが、もちろんヘッド部側に映像信号処理回路の一部もしくは全てを配置する構成や、本体側に映像信号処理回路を、ヘッド部側に電源供給装置を配置する構成としても構わない。
【００５６】
以上のように、各実施例によれば、ヘッド部１２と本体１１の間に少なくとも１方向に回動可能な接続手段１３を設けることで、本体１１の設置状況や向き等に無関係に、任意の方向に容易に画像を投射することができる。さらに、映像投影手段を走査型ディスプレイとすることで、ヘッド部１２を小型化し、接続手段１３への負担を小さくし、投影方向を自由に変えることができる。さらに、投射平面に対し映像が斜めに入射することで発生するキーストン歪みを、接続手段もしくはヘッド部１２に内蔵したヘッド部１２と本体１１との傾きを検出する回転角検出手段からの情報を元に、自動的に補正することで、歪みのない画像を任意方向に投射することができる。さらに、走査型ディスプレイの光源手段として半導体レーザを用いることで、ヘッド部の更なる小型化が容易となる。さらに、本体にバッテリーを内蔵することで、映像投射装置全体を自由に持ち運び、任意の場所で投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１の要部概略図である
【図２】実施例１における映像投射装置の、映像投影時の模式図である
【図３】斜め投影時に生じる、キーストン歪みの模式図である
【図４】本発明の実施例２の要部概略図である
【図５】実施例２における、ヘッド部の構成の模式図である
【図６】走査型ディスプレイシステムの光学系の構成例である
【図７】走査型ディスプレイシステムに用いる、走査手段の具体例である
【図８】実施例２における、本体の構成概略図である
【図９】実施例２における映像投射装置の、映像投影時の模式図である
【図１０】本発明における実施例３の概略図である
【図１１】実施例３における、フレキシブルジョイントの構成図である
【図１２】実施例３における映像投射装置の、映像投影時の模式図である
【図１３】走査型ディスプレイシステムに用いる、走査手段の別の具体例である
【符号の説明】
【００５８】
１１      本体
１２      ヘッド部
１３      回動接続部
１４      映像信号処理回路
１５      電源装置
１６      電源ケーブル
１７      光源手段
１８      映像表示手段
１９      投影光学系
１１０    ケーブル
１１１ａ  回転角検出手段
２１      回転角
２２      壁面
４１      水平回転軸
４２      垂直回転軸
５１      光走査部（光走査手段）
５２      レーザ光源
５３      走査光学系
６１      集束レンズ
６２      収束ビーム
６３      走査手段
６４      走査光学系
６５      投射面
６６      スポット
７１      微小ミラー
７２      トーションバー
７３      トーションバー
８１      映像記憶装置
８２      電源装置
９１      天井
９２      壁面
１０１    フレキシブルジョイント
１１１    映像信号ケーブル
１１２    電力ケーブル
１１２    フレキシブルチューブ
１２１    机
１３１    微小ミラー
１３２    ガルバノミラー
１３３    ２次元走査手段
【図１】
0004649107.tif 000003
【図２】
0004649107.tif 000004
【図４】
0004649107.tif 000005
【図５】
0004649107.tif 000006
【図７】
0004649107.tif 000007
【図９】
0004649107.tif 000008
【図１０】
0004649107.tif 000009
【図３】
0004649107.tif 000010
【図６】
0004649107.tif 000011
【図８】
0004649107.tif 000012
【図１１】
0004649107.tif 000013
【図１２】
0004649107.tif 000014
【図１３】
0004649107.tif 000015