CN106796386B - 投影型显示装置 - Google Patents

Abstract

一种投影显示单元(1)包括主体(10)和不可见光照射单元(30)。所述主体(10)包括投影光学系统和检测光学系统。所述投影光学系统将图像投影到投影表面(110)上。所述检测光学系统基于不可见光获取成像信号。所述不可见光照射单元(30)在放置在所述投影表面的延伸表面上的同时沿着所述投影表面旁边的表面照射不可见光。所述主体(10)相对于所述不可见光照射单元的出射口(31)是可移动的，并且所述主体的位置相对于所述投影表面是可调整的。

Description

投影型显示装置

技术领域

本公开涉及一种带有检测功能的投影显示单元。

背景技术

近年来，例如，智能手机或平板终端可以包括触摸面板，从而允许通过直觉的指向操作对屏幕上显示的图像执行例如页面旋转、放大或缩小。另一方面，很久以来已知投影仪(投影显示单元)是一种通过将图像投影到屏幕上而执行显示的显示单元。例如，如PTL 1和PTL 2中所公开的，提出一种在投影仪中增加诸如触摸面板的检测功能的技术。

引用列表

专利文献

PTL 1:日本2007-52218号特许公开案

PTL 2:日本2003-44839号特许公开案

发明内容

前述投影仪允许通过例如用手指直接触摸投影到投影表面上的图像而执行输入操作(触摸输入操作)。

请注意，有待投影到投影表面上的(在投影表面上显示的)屏幕(投影屏幕)的尺寸一般随投影距离变化。期望实现这样一种单元：即使在通过改变投影距离而扩大或缩小投影屏幕的尺寸时，它也能允许执行前述触摸输入操作。

因此，期望提供一种能实现物体检测功能和改变投影屏幕尺寸的功能这两种功能的投影显示单元。

根据本公开的一个实施例的投影显示单元包括主体和不可见光照射单元。所述主体包括投影光学系统和检测光学系统。投影光学系统将图像投影到投影表面上。检测光学系统基于不可见光获取成像信号。所述不可见光照射单元在放置在投影表面的延伸表面上的同时沿着投影表面旁边的表面照射不可见光。主体可相对于不可见光照射单元的输出口移动，并且主体相对于投影表面的位置是可调整的。

根据本公开的实施例的投影显示单元具有这样的配置，其中主体可相对于不可见光照射单元移动，并且主体的位置是可调整的，其中不可见光照射单元沿着投影表面旁边的表面照射不可见光。因此，例如，不用改变不可见光用的出射口相对于投影表面的位置(高度)，通过改变主体的位置(高度)，就可以调整投影距离。换而言之，可以在通过调整投影距离扩大或缩小投影屏幕的尺寸的同时，沿着投影表面旁边的表面照射物体检测用的不可见光。

根据本公开的实施例的投影显示单元，包括投影光学系统和检测光学系统的主体可以相对于不可见光照射单元移动，该不可见光照射单元在放置于投影表面的延伸表面的同时，沿着投影表面旁边的表面照射不可见光。而且，主体相对于投影表面的位置是可以调整的。这样即使在通过改变投影距离来扩大或缩小投影屏幕的尺寸时，也能在投影表面旁边执行物体检测。因此，可以实现物体检测功能和改变投影屏幕尺寸功能这两种功能。

请注意，上述内容只是本公开的一个示例。本公开的效果不限于上文说明的效果，并且可以不同于上文说明的效果，或者可以还包括任何其他效果。

附图说明

图1示意性示出根据本公开的一个实施例的投影显示单元的外观和使用状态。

图2示意性示出图1中示出的投影显示单元的概括配置。

图3是图1中示出的投影显示单元的功能框图。

图4示出红外线照射单元的配置示例。

图5A是柱状阵列透镜的第一配置示例的透视图。

图5B是柱状阵列透镜的第二配置示例的透视图。

图6示出图2中示出的主体的关键部分的配置。

图7示意性示出偏光分离装置的配置示例还有入射光和出射光的状态。

图8示出图2中示出的调整部件的配置示例。

图9A示意性示出图8中示出的调整部件的横截面配置的示例。

图9B示意性示出图8中示出的调整部件的横截面配置的另一个示例。

图9C示意性示出图8中示出的调整部件的横截面配置的又一个示例。

图10示出图2中示出的调整部件的另一个配置示例。

图11示意性示出图1中示出的投影显示单元的图像显示和物体检测的概念。

图12A是描述在投影屏幕尺寸较小的情况下的配置的示意图。

图12B是描述在投影屏幕尺寸较大的情况下的配置的示意图。

图13示意性示出根据修改例1的投影显示单元的概括配置。

图14示意性示出根据修改例2的投影显示单元的概括配置。

具体实施方式

下文参照附图详细描述本公开的一些实施例。请注意，用下面的顺序进行说明。

1.实施例(主体和红外线照射单元彼此分开设置并且调整部件设置在主体与红外线照射单元之间的示例)

2.修改例1(用反射镜将红外线照射到投影表面旁边的表面上的情况下的示例)

3.修改例2(自动调整调整部件的高度的情况下的示例)

4.应用示例(根据投影屏幕的尺寸变化的照射功能的示例)

<实施例>

[配置]

图1示出根据本公开的一个实施例的投影显示单元(投影显示单元1)的外观和使用状态。图2示出投影显示单元1的概括配置。图3示出投影显示单元1的功能配置。

投影显示单元1可以例如是用在诸如桌子、书桌和讲台之类桌子上、并且在放置在桌子上的同时将图像投影到投影显示单元旁边的类型的投影仪(所谓的超短焦点型)。换而言之，投影显示单元1的投影表面(投影和显示图像的表面)110和安装表面(放置投影显示单元1的表面)130是彼此的延伸部分(图2)。请注意，在投影表面110和安装表面130连续设置以形成平面表面的情况是投影显示单元1的一种使用示例。但是，可以例如通过安装预定倾斜度校正机构，借此允许安装表面130相对于投影表面110倾斜。而且，投影显示单元1不限于用在桌子上，并且可以附接至诸如墙壁之类的垂直表面使用(墙壁表面可以用作投影表面110和安装表面130)。

投影显示单元1除了图像显示功能之外还可以具有主动执行物体检测的功能。如图1所示，可以允许使用者通过诸如如下方式执行操作而执行预定输入操作：用手指(指示物71)在投影图像(显示图像)的屏幕(投影屏幕S11)上触摸显示的图像，下文将详细说明。

参照图2，投影显示单元1可以包括主体10和红外线照射单元30。所述主体10包括投影光学系统10A和检测光学系统10B。具体来说，参照图3，主体10可以包括照明部11、光阀12、成像装置13、缩小光学系统14、偏光分离装置15、投影透镜16、成像信号处理器17、图像信号处理器19和控制器20。在前述部件中，例如，照明部11、光阀12和投影透镜16可以构成投影光学系统10A。而且，例如，成像装置13和缩小光学系统14可以构成检测光学系统10B。请注意，例如，照明部11、光阀12和成像装置13可以各自由未示出的驱动单元根据控制器20执行的控制以预定时序驱动。下文说明相应部件的具体配置。

红外线照射单元30可以是光源单元，它沿着投影表面110旁边的表面照射诸如近红外(NIR)线之类的红外线(红外光)作为检测用的不可见光。换而言之，红外线照射单元30可以在投影表面110旁边提供红外线屏障(检测光平面110A)以便覆盖投影屏幕S11。检测光平面110A可以设置在投影表面110旁边的预定高度的表面上(图2)，该预定高度不同于穿过投影透镜16的光轴的高度。因此，红外线照射单元30可以设置在主体10下方，并且当投影显示单元1放置在安装表面130上时，红外线照射单元30可以设置在安装表面130邻接处或邻近处。

举例而言，检测光平面110A可以设置成在从投影表面110大约几毫米到大约几十毫米高度的位置上例如厚度为(高度方向上的宽度)2mm到3mm。而且，检测光平面110A可以在平面内方向上覆盖投影屏幕S11。总的来说，投影表面110是平坦的。因此，在没有任何遮挡物体或诸如手指和指示棒之类的指示物71的情况下，检测光平面110A不受遮挡。换而言之，监视投影表面110的成像装置13可以不拍摄指示物71。在这种状态下，例如当手指靠近投影表面110或者执行诸如触摸投影表面110的操作时，检测光平面110A的红外线可能被手指遮挡，因而被反射和漫射。手指反射的光可以在各个方向上行进。但是，反射光的一部分(红外线La1)可以被投影透镜16的孔口吸入。红外线La1可以经由投影透镜16和偏光分离装置15到达成像装置13。此时，在投影表面110上以点的形状发生的亮点漫射点可以在成像装置13上、在对应于投影表面110中的位置的一个位置上成像，因为成像装置13安置在与形成图像的光阀12的位置光学共轭的位置上。这样就能用于检测物体位置。而且，超短焦点型在执行操作时的屏幕能见度方面是有利的。一个原因是，超短焦点型的投影光经过投影表面110的旁边，因此更难被执行操作的人的身体部位遮挡。

由于这个检测光平面110A的缘故，当物体(指示物71)与投影表面110接触或者接近投影表面110时，指示物71可以反射(反射和漫射)红外线。反射光的一部分(红外线La1)可以被投影显示单元1吸入当做检测光。

红外线照射单元30可以具有红外线照射光学系统32和出射口31。红外线照射单元30可以具有这样的配置：红外线照射光学系统32中生成的红外线从壳体120B(下文将说明)中设置的出射口31出射。参照图4，红外线照射光学系统32可以例如包括近红外激光器33、准直仪透镜34和柱状阵列透镜35。从柱状阵列透镜35出射的红外线(近红外线)La可以提供检测光平面110A。参照图5A，柱状阵列透镜35可以包括一阵列多个凸面柱状透镜。柱状阵列透镜35可以安置成使得每个柱状透镜的母线35A面向垂直于投影表面110的平面。请注意，也可以不使用凸面柱状阵列透镜35，改为使用柱状阵列透镜35，其中包括图5B中示出的一阵列多个凹面柱状透镜。

(投影光学系统10A)

图6示出主体10的关键部分的配置的示例。照明部11可以经由偏光分离装置15朝光阀12出射照明光L1。照明部11不特别受到限制，只要照明部11能出射可见光作为照明光L1即可。例如，照明部11可以包括未示出的蓝色激光器、未示出的绿色激光器和未示出的红色激光器。

光阀12可以例如是反射型液晶装置，诸如硅基液晶(liquid crystal onsilicon，LCOS)。光阀12可以根据从图像信号处理器19提供的图像信号来调制照明光L1中包括的第一偏光分量(例如，下文说明的s偏光分量Ls1)。经过光阀12调制的光的偏光状态可以旋转转换成第二偏光分量(例如下文说明的p偏光分量Lp1)。这个经过调制的光可以经由偏光分离装置15朝投影透镜16出射。请注意，光阀12可以不改变入射光(s偏光分量Ls1)的偏光状态而将入射光传回偏光分离装置15，借此允许黑色显示。光阀12的有效区域的平面形状可以例如是矩形。

投影透镜16可以将从光阀12经由偏光分离装置15入射的光(图像光L2)投影到投影表面110上。投影透镜16可以是例如投射比(throw ratio)为0.38或更低的超短焦点透镜。请注意，投射比表达为L/H，其中L是投影透镜16到投影表面110的距离，而H是投影屏幕S11的宽度。参照图3和图6，投影透镜16可以从与经过调制的光的行进方向相反的方向接收检测光(红外线La1)。在本实施例中，如上所述，可以经由投影光学系统10A的投影透镜16吸入检测光，以被引导到检测光学系统10B。

(偏光分离装置15)

偏光分离装置15可以将入射光分成第一偏光分量(例如s偏光分量)和第二偏光分量(例如p偏光分量)，并且在彼此不同的相应方向上出射该第一偏光分量和第二偏光分量。偏光分离装置15可以例如包括偏振分光器(polarizing beam splitter，PBS)。偏光分离装置15可以选择性地反射第一偏光分量(通过偏光分离表面150反射第一偏光分量)，并且允许第二偏光分量选择性地透过(透过偏光分离表面150)。当前实施例是参照使用偏振分光器作为偏光分离装置15的示例情况说明的。然而，偏光分离装置15不限于偏振分光器，可以包括线栅网格(wire grid)。在这种情况下，线栅网格的特性不同于偏振分光器的特性，因此选择性地反射p偏光分量作为入射光的第一偏光分量，并且允许s偏光分量作为第二偏光分量选择性地透过。

偏光分离装置15例如可以具有四个光学表面(第一表面15A、第二表面15B、第三表面15C和第四表面15D)和偏光分离表面150。第一表面15A和第三表面15C可以在单轴方向(图中的左右方向)上面朝彼此，并且第二表面15B和第四表面15D可以在单轴方向(图中的上下方向)上面朝彼此。在这样的配置中，第一表面15A可以接收照明光L1，第二表面15B可以面朝光阀12。第三表面15C可以面朝检测光学系统10B。第四表面15D可以面朝投影透镜16。

图7示出偏光分离装置15的配置示例。如图所示，偏光分离装置15可以反射从第一表面15A入射到偏光分离装置15上的照明光L1中的第一偏光分量(s偏光分量Ls1)，以从第二表面15B出射反射光。同时，偏光分离装置15可以从第三表面15C出射照明光L1中的第二偏光分量(p偏光分量Lp1)。而且，偏光分离装置15可以从第四表面15D出射从第二表面15B入射到偏光分离装置15上的光(经过光阀12调制的光)中的第二偏光分量(p偏光分量Lp2)。这样可以允许投影光学系统10A执行图像投影。同时，偏光分离装置15可以反射从第四表面15D入射到偏光分离装置15上的光(红外线La1)中的第一偏光分量(s偏光分量Ls3)以从第三表面15C出射反射光。成像装置13可以接收基于前述s偏光分量Ls3的光。因此，可以从成像装置13获得成像信号D0。

(检测光学系统10B)

成像装置13可以安置在与光阀12的位置光学共轭的位置上。更具体来说，当光阀12是反射型液晶装置时，成像装置13可以安置成使得产生图像的显示表面(液晶表面)与成像装置13的成像表面成彼此光学共轭的关系。成像装置13可以例如包括固态成像装置，诸如互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)和电荷耦合装置(charge coupled device，CCD)。

参照图6，包括前述成像装置13的检测光学系统10B的示例可以例如包括可见光截止滤光片17A、带通滤光片17B、缩小光学系统14(中继透镜群14A和14B)、偏光器18和成像装置13，这些元件从共轭平面50一侧依次安置。

可见光截止滤光片17A可以减少入射光中的可见光分量。通过设置可见光截止滤光片17A，能截断入射到成像装置13的大量照明光L1，而无需切断照明部11的光源，即使使用偏振分光器作为偏光分离装置15时也是如此。这样就几乎只允许检测光入射到成像装置13，从而提高S/N比以改进检测精度。请注意，这个示例中可以设置一个可见光截止滤光片17A；但是，可见光截止滤光片的数量不限于一个，可以是两个或更多个。而且，可见光截止滤光片17A可以安置在共轭平面50与缩小光学系统14之间的位置上；但是，可见光截止滤光片17A可以安置在另一个位置，例如，缩小光学系统14与成像装置13之间的位置。

带通滤光片17B可以允许特定的波长(近红外线)选择性地透过，并且减少其它波长。

偏光器18可以是减少照明光L1中包括的第二偏光分量的光学部件。在这个示例中，如上所述的偏光分离装置15可以允许照明光L1中的第二偏光分量(例如，p偏光分量)透过，从而允许p偏光分量入射到检测光学系统10B。这样可以影响在成像装置13中获得的成像信号的S/N比。通过像本实施例中一样设置偏光器18，可以截断照明光L1中包括的第二偏光分量(例如，p偏光分量)，从而增加S/N比。请注意，偏光器18的位置不限于图示的缩小光学系统14与成像装置13之间的位置。偏光器18可以安置在另一个位置，例如共轭平面50与缩小光学系统14之间的位置。

缩小光学系统14可以包括一个或多个中继透镜群(这个示例中是两个中继透镜群14A和14B)。中继透镜群14A和14B中的每一个群可以具有正功率，并且包括至少一个透镜。中继透镜群14B的焦长fi可以设置成小于中继透镜群14A的焦长fb。例如，在2fi等于fb(2fi＝fb)的条件下，中继透镜群14A可以安置在与光阀12的共轭平面50相距焦长fb的位置，中继透镜群14B可以安置在与中继透镜群14A的前述位置相距(fb+fi)的位置，并且成像装置13可以安置在与中继透镜群14B相距焦长fi的位置。中继透镜群14A和14B的这样的布置可以相当于成像装置13安置在共轭平面50上同时实现缩小光学系统的情况。换而言之，有可能进一步减小成像装置13的尺寸，同时还保持与光阀12的共轭位置关系。请注意，本实施例是参照检测光学系统10B包括缩小光学系统14的示例情况说明的。但是，可以不设置缩小光学系统14。换而言之，检测光学系统10B可以包括放大光学系统或等倍光学系统。

通过前述缩小光学系统14执行的物体检测可能在降低成本方面是有利的。成像装置13的成本可能在很大程度上受到成像装置13的尺寸的影响。投影仪的配置成本主要取决于半导体组件光阀12和成像装置13。因此，这些组件的尺寸减小，可能在成本方面是有利的。而且，前述缩小光学系统14执行的物体检测可能有通过延伸中继光学系统的共轭点来提高布置的灵活性的优点。例如，可以在组件之间设置间距，从而通过在间距中设置反射镜而实现弯曲光学系统。

图像信号处理器17可以根据从成像装置13供应的成像信号D0执行算术处理。图像信号处理器17因此可以例如与投影表面110上的投影屏幕S11上的坐标对应地检测诸如人的手指或指示棒之类指示物(物体)71的特征点的位置。所使用的特征点的示例可以包括人的手指指尖的形状、手指的重心和手的重心。

图像信号处理器19可以例如根据从外部供应的图像信号生成光阀12用的图像信号。所生成的图像信号可以作为图像电压经由例如未示出的时序控制器或未示出的驱动单元(驱动器电路)供应到光阀12的每个像素。

在投影显示单元1中，前述主体10(投影光学系统10A和检测光学系统10B)和红外线照射单元30可以彼此分开设置。具体来说，参照图2，壳体120A(第一壳体)和壳体120B(第二壳体)可以彼此分开设置，并且从安装表面130一侧依次安置。壳体120A可以容纳红外线照射单元30(红外线照射光学系统32)，并且设有红外线用的出射口31。壳体120B可以容纳主体10(投影光学系统10A和检测光学系统10B)，并且设有投影开口1a。投影开口1a既可以用作图像光L2用的出射口，也可以用作检测用的红外线La1的吸入开口。

在本实施例中，主体10可以相对于红外线照射单元30(具体而言是出射口31)移动，并且主体10相对于投影表面110(安装表面130)的位置是可调整的。具体来说，可以设置调整部件40，调整部件40通过调整容纳主体10的壳体120A与容纳红外线照射单元30的壳体120B的距离(这个示例中是间距)，对主体10的位置执行调整(这个示例中是调整Z方向上的位置，即，调整高度)。壳体120B(主体10)可以相对于壳体120A(红外线照射单元30)在Z方向上相对移动。换而言之，在投影显示单元1放置在安装表面130上的状态下，红外线照射单元30的出射口31可以固定在投影表面110旁边的位置，并且可以只移动主体10(具体而言是主体10的投影开口1a)来调整主体10的位置(高度H)。

调整部件40的一端可以固定至壳体120A，调整部件40的另一端可以固定至壳体120B。而且，调整部件40可以是棒状部件，能用分步方式或非分步方式伸缩。图8示出它的一个示例。如图所示，调整部件40可以包括例如第一棒41和第二棒42，其具有同一根轴线(轴线A1)。第二棒42的一部分可以插入到中空形状的第一棒41中。第二棒42可以用分步方式或非分步方式在第一棒41内部滑动，并且锁定在第一棒41内部。

图9A至图9C分别示出第一棒41和第二棒42的示例。参照图9A中示出的示例，第一棒41可以具有孔H1。通过孔H1可以调整第一棒41内部的压力，从而使第二棒42在第一棒41内部沿着轴线A1滑动，并且使第二棒42接合。通过这种配置，能用分步方式或非分步方式执行调整部件40的伸缩操作，从而能用分步方式或非分步方式调整位置。参照图9B中示出的示例，可以在第一棒41的内壁中以预定的间隔设置多个凹部b11。可以在第二棒42的侧表面上设置凸部b21。凸部b21可以与凹部b11接合。在凸部b21嵌入相应凹部b11中的位置上，第二棒42可以与第一棒41接合。这种配置允许调整部件40的分步方式的伸缩操作，从而允许以分步方式调整位置。参照图9C中示出的示例，凸部b12可以设置在第一棒41的内壁上。将与凸部b12接合的多个凹部b22可以用预定间隔设置在第二棒42的侧表面中。在凸部b12嵌入相应凹部b22中的位置上，第二棒42可以与第一棒41接合。这种配置允许调整部件40的分步方式的伸缩操作，从而允许以分步方式调整位置。

图10示出了调整部件40的另一个配置示例。调整部件40可以如上所述包括第一棒41和第二棒42；但是，调整部件40可以像图10所示的示例中一样包括四个部件(第一棒41、第二棒42、第三棒43和第四棒44)。在这种情况下，第二棒42可以接触设置在第一棒41内部，第三棒43可以接触设置在第二棒42的内部，并且第四棒44可以接触设置在第三棒43的内部。通过这样将调整部件40配置成具有多个部件，可以对位置执行更精细的调整。

请注意，调整部件40的配置不限于上述配置，只要长度(高度)能用分步方式或用非分步方式调整即可。而且，调整部件40的伸缩操作可以手动地或自动地执行。下文将说明自动执行操作的详细示例。

[作用与效果]

参照图11，投影显示单元1可以用投影透镜16将光阀12上提供的图像信息V1投影到投影表面110上，以扩大并且显示图像信息V1成为投影图像V2。投影表面110可以例如是桌面。而且，投影显示单元1还可以通过从成像装置13获得的成像信号D0，根据从投影表面110上的指示物(物体)71行进的红外线La1来检测指示物71的位置。指示物71的位置的示例可以包括诸如人的手指和指示棒之类指示物71的特征点的位置Pt1。

在本实施例中，投影光学系统10A和检测光学系统10B可以共用投影透镜16，并且成像装置13可以安置在与光阀12的位置光学共轭的位置上。这样允许物体检测的检测区域(可检测区域)与投影屏幕S11基本上相同。而且，前述光学共轭位置关系使得可以经由投影透镜16监视到投影表面110上的指示物71的特征点的位置Pt1与投影图像V2重叠。而且，例如，可以通过由成像信号处理器17对指示物71的形状执行图像处理以检测指示物71的特征点的位置Pt1的坐标，借此对投影图像V2执行指示操作。在这种情况下，投影屏幕S11中的任何坐标位置可以一一对应地对应于成像装置13中的坐标位置。因此，成像装置13一侧上的检测位置Pt2的坐标可以对应于指示物71的特征点的位置Pt1的坐标。换而言之，无需执行诸如校准之类的复杂的信号处理，通过将检测位置Pt2与投影屏幕S11中的位置对应起来，就能检测到物体。请注意，指示物71的数量可以是两个或更多个。例如，可以检测两手的指尖的坐标。通过使用以这种方式检测的指示物71的特征点的位置，可以执行直觉的操作，就仿佛触摸面板嵌入在投影仪的投影图像V2中一样。

值得一提的是，对于一般的投影仪，可以通过改变投影距离来改变投影屏幕的尺寸。例如，像在本实施例中一样使用短焦点型投影仪的情况下，通过使主体10(投影开口1a)远离投影表面110，即，通过改变主体10离安装表面130的高度H，借此改变投影距离。图12A示出投影屏幕S11相对较小(投影屏幕S1a)的情况下的相应单元配置。图12B示出投影屏幕S11相对较大(投影屏幕S1b)的情况下的相应单元配置。

如上所述，在本实施例中，可以通过调整部件40的伸缩操作来调整第一壳体120A与第二壳体120B之间的间距。这样可以改变主体10(投影开口1a)的高度。如图12A所示，通过缩短调整部件40以减小间距，可以减小主体10的高度H(H＝Hs)。如图12B所示，通过伸长调整部件40以增加间距，可以减小主体10的高度H(H＝Ht)。高度为Hs的情况下，投影屏幕S1a的尺寸可以相对较小。高度为Ht的情况下，投影屏幕S1b的尺寸可以相对较大。通过调整部件40的伸缩操作，可以调整壳体120A与120B之间的间距。这样可以调整主体10的位置。这样可以扩大或缩小投影屏幕S11的尺寸。

另一方面，为了在投影屏幕S11上执行物体检测，可能优选的做法是沿着投影表面110旁边的表面照射红外线(在投影表面110旁边形成检测光平面110A)。因此，投影显示单元1可以具有这样的配置：红外线照射单元30在放置在投影表面110的延伸表面(安装表面130)上的同时，沿着投影表面110旁边的表面照射红外线。

如果提供包括投影光学系统和检测光学系统的主体与红外线照射单元相互集成在一起的单元配置，则主体位置与红外线照射单元的位置彼此联动移动。因此，当主体位置经过调整从而投影距离改变时，红外线照射单元的位置改变。换而言之，当试图通过改变投影距离来改变投影屏幕的尺寸时，红外线照射位置也改变。这样红外线就照射不到投影表面旁边。如上所述，在主体和红外线照射单元相互集成在一起的单元配置中，必须选择改变尺寸功能与物体检测功能中的一种功能，很难同时实现两种功能。

相比之下，在本实施例中，主体10和红外线照射单元30可以相互分开设置，主体10可以相对于红外线照射单元30(出射口31)移动。这样能实现主体10相对于投影表面110的位置可调的配置。具体来说，在投影显示单元1中，包括红外线照射单元30的壳体120A与包括主体10的壳体120B可以安置在安装表面130上，两者之间有一定间距。投影显示单元1可以包括调整部件40，调整部件40调整前述间距。通过调整部件40调整该间距，可以调整主体10的位置(高度H)。因此，无需改变红外线出射口31相对于投影表面110(安装表面130)的位置(高度)，即可改变主体10的位置以调整投影距离(图12A和图12B)。换而言之，可以在通过调整投影距离扩大或缩小投影屏幕S11的尺寸的同时，沿着投影表面110旁边的表面照射物体检测用的红外线。

如上所述，根据本实施例，包括投影光学系统10A和检测光学系统10B的主体10可以相对于红外线照射单元30可移动，红外线照射单元30在放置在投影表面110的延伸表面上的同时，沿着投影表面110旁边的表面照射红外线。主体10相对于投影表面110的位置因此是可调整的。因此，即使在通过改变投影距离而扩大或缩小投影屏幕的尺寸时，也可以在投影表面110上执行物体检测。结果是，可以实现物体检测功能和改变投影屏幕尺寸的功能这两种功能。

因此，使用者可以根据诸如桌面之类投影表面110的尺寸、使用环境、用途等等，扩大或缩小投影屏幕S11的尺寸。还可以与投影屏幕S11的尺寸无关地在投影屏幕S11上执行触摸输入。因此，可以实现双向会话型功能。

而且，通过彼此分开地设置主体10和红外线照射单元30，能得到下面的优点。也就是说，红外线照射单元30可以包括诸如激光器之类的光源，因此容易发热。但是，投影光学系统10A或检测光学系统10B可以与红外线照射单元30分开设置，使其与红外线照射单元30隔开。因此，投影光学系统10A或检测光学系统10B受到红外线照射单元30的热影响更小。

而且，当不使用投影显示单元1时，允许投影显示单元1具有最小尺寸，并且通过缩短调整部件40而使壳体120A和壳体120B相互接近。因此，允许投影显示单元1在储藏时是紧凑的。

下面说明前述实施例的修改例等。与前述实施例相似的组件用相同符号表示，适当时不做赘述。

<修改例1>

图13示意性示出根据修改例1的投影显示单元的概括配置。前面的实施例是参照这样的示例单元配置说明的：主体10和红外线照射单元30(具体而言是红外线照射光学系统32)相互分开地设置，即，主体10和红外线照射单元30分别容纳在彼此不同的壳体120A和120B中。但是，主体10和红外线照射单元30也不一定要彼此分开设置。就像本修改例中一样，红外线照射单元(红外线照射单元30A)的一部分可以设置在壳体120B内部。具体来说，在本修改例中，对应于红外线照射单元30A的前述实施例中的红外线照射光学系统32的光学系统(红外线照射光学系统30A1)可以与主体10一起设置在壳体120B内部。但是，与前述实施例中一样，红外线用的出射口31可以在安装表面130一侧上设置在壳体120A中。壳体120A可以包括导光部30A2，导光部30A2将红外线从红外线照射光学系统30A1朝出射口31引导。导光部30A2可以例如包括反射镜36。导光部30A2可以改变从壳体120B内部的红外线照射光学系统30A2出射的红外线的光路，并且经由出射口31沿着投影表面110旁边的表面以改变的光路照射红外线。请注意，红外线照射单元30A之外的配置可以类似于前述实施例的配置。请注意，设置反射镜36不是限制性的，可以使用诸如棱镜之类的光路改变装置。

像本修改例中一样，红外线照射单元30A的一部分可以与主体10一体地设置，并且可以使用反射镜36向投影表面110旁边照射红外线。这个配置还使得可以通过用调整部件40调整壳体120A与壳体120B之间的间距，借此调整主体10的位置。而且，即使当主体10和红外线照射光学系统30A1的位置改变时，红外线用的出射口31的位置也可以相对于投影表面110(安装表面130)是固定的。因此无需改变红外线照射位置就能改变投影距离。因此，可以实现与前述实施例等效的效果。

<修改例2>

图14示意性示出根据修改例2的投影显示单元的概括配置。前述实施例是参照可以通过调整部件40手动地调整从壳体120A到壳体120B的距离的示例情况说明的。但是，就像本修改例中一样，可以通过调整部件(调整部件40A)自动执行距离调整。具体来说，调整部件40A的一端可以联接至诸如电机之类的驱动单元60。调整部件40可以包括例如一对螺钉部45和46(阳螺钉部和阴螺钉部)，其嵌合在一起。该一对螺钉部45和46中的一个螺钉部(例如螺钉部45)可以联接至驱动单元60，并且经由驱动单元60固定至壳体120B。另一个螺钉部(例如螺钉部46)可以固定至壳体120A。驱动单元60可以根据从图2中示出的控制器20供应的控制信号使螺钉部45枢转。通过驱动单元60可以调整螺钉部45与螺钉部46彼此嵌合的深度。这样使得可以用分步方式或者非分步方式调整主体10的位置。

就像本修改例中一样，可以提供如下配置：驱动单元60联接至调整部件40以自动调整主体10的位置。用这样的配置也无需改变出射口31的位置就可以改变投影距离。因此，可以实现与前述实施例等效的效果。请注意，本修改例是参照使用螺钉的示例配置说明的。但是这种配置不是限制性的。可以提供可以通过例如电机或齿轮调整主体10的位置的配置。

而且，因为允许自动调整主体10的位置，所以可以实现下面的功能。例如，控制器20可能能够根据某个信号来控制驱动单元60(该信号诸如是使用者经由检测光学系统10B执行的触摸输入所供应的信号(触摸输入信号)，以及经由诸如遥控器之类外部电子装置供应的信号(外部输入的信号))，从而例如调整从壳体120A到壳体120B的距离。换而言之，通过根据诸如成像信号和外部输入信号之类信号调整主体10的位置，借此可以扩大或缩小投影屏幕S11的尺寸。替代地，例如，可以在投影显示单元1中设置操作按钮。可以根据通过这个按钮供应的信号(操作输入信号)来调整从壳体120A到壳体120B的距离。

触摸输入操作的示例可以包括例如用手指指示投影表面110上的彼此隔开的两个点、并且增大或缩小这两个点之间的距离的操作。当检测到前述操作时，可以执行控制以调整主体10的位置，因此扩大或缩小投影屏幕S11的尺寸。而且，可以执行控制以根据诸如触摸输入信号、外部输入信号和操作输入信号之类的前述信号来设置投影屏幕S11的尺寸，并且因此调整主体10的位置使得投影屏幕S11的尺寸变成设置好的尺寸。而且，可以驱动调整部件40A并且可以因而调整主体10的位置，使得在该单元启动时，投影屏幕S11具有预定尺寸(例如25英寸、32英寸等等)。

<应用示例>

上文说明的投影显示单元1能实现物体检测功能和改变投影屏幕的尺寸的功能这两个功能，这样的投影显示单元1可以例如实现下面的功能(应用功能)。但是，下文所述的功能只是一个例子，还可以实现其它各种功能。请注意，下文所述的功能可以例如通过图3所示的控制器20、成像信号处理器17或图像信号处理器19或者未示出的功能控制器执行。

在投影显示单元1中，通过调整主体10的位置，借此可以改变投影距离，因而可以扩大或者缩小投影屏幕S11的尺寸。但是，根据投影屏幕S11的尺寸的改变，可以改变(例如，优化)投影图像的画质或亮度。例如，当投影屏幕S11的尺寸改变时，投影屏幕S11尺寸改变之后的图像画质与原始尺寸的图像相比可能会在清晰度和对比度之类因素方面降低。而且，例如亮度可能过低或过高。不同尺寸对应的最佳亮度值可能是不同的。考虑到这些情况，当投影屏幕S11的尺寸改变时，可以根据投影屏幕S11的尺寸执行改变诸如清晰度、对比度和照明部11照射光量之类因素的处理。具体来说，根据投影屏幕S11的尺寸的扩大，可以调整画质(例如通过增强投影图像的清晰度或者增加对比度)，或者可以增加投影图像的亮度。而且，可以根据例如使用者执行的触摸输入、外部电子装置的输入或在投影显示单元1上执行的操作输入，执行画质和亮度的这种变化。替代地，可以事先保存与尺寸对应的校正值，并且可以根据尺寸的改变自动执行校准。

进一步地，例如，可以在投影显示单元1上安装照明度传感器。可以因而根据使用环境(亮度)改变投影图像的亮度。具体来说，根据使用环境的亮度的增加，可以增加投影图像的亮度(可以增加照明部11的照射光量)。

而且，可以根据投影屏幕S11的尺寸改变红外线照射单元30照射的红外线量。具体来说，根据投影屏幕S11的尺寸的增加，可以增加照射红外线量。这样使得即使投影屏幕S11的尺寸改变时，也能在投影屏幕S11的基本上整个区域中执行物体检测。

另外，可以根据投影屏幕S11的尺寸调整检测光学系统10B的聚焦。这样使得即使投影距离改变时也能以高精确度执行物体检测。

进一步地，可以检测投影表面110的尺寸或投影表面110上的可投影范围，并且可以考虑到检测结果来优化投影屏幕S11的尺寸。例如，可以将投影屏幕S11的尺寸调整成使得投影屏幕S11不延伸到诸如桌子和书桌之类的桌面以外。替代地，可以将投影屏幕S11的尺寸调整成使得投影屏幕S11设置在能避免桌子上的诸如杯子、支架、PC等等障碍物的范围中，或者设置在能避免水平差的范围中。

进一步地，例如，可以安装预定倾角传感器和校正机构。因而，例如当安装表面130相对于投影表面110倾斜时，或者当投影显示单元1部分地放置在水平差、障碍物等等上因而倾斜时，可以检测倾角以校正红外线的照射角度。因此可以沿着投影表面110旁边的表面照射红外线。而且，即使在未设置倾角传感器时，也可以基本上能够执行照射角度的这个校正。例如，当安装表面130相对于投影表面110倾斜时，从红外线照射单元30射出的红外线可以根据倾斜方向而照射于投影表面。在这种情况下，即使投影表面110上不存在诸如手指之类物体时，成像装置13也可能会检测到投影表面110反射的光。这样可能会让物体检测的精确度不高。为了解决这个问题，可以校正(调整)红外线的照射角度，使得不存在投影表面110不断反射的光。这样使得即使没有倾角传感器，也能在合适的角度方向上照射红外线，从而使得可以用高精确度执行物体检测。

另外，可以事先保存省电模式的设置值。可以根据省电模式的设置来设置投影屏幕的尺寸。而且，在设置省电模式后，可以优选地考虑上文说明的使用环境(亮度)。

上文的说明是参照实施例和修改例提供的。但是，本公开不限于前述实施例等等，并且可以用各种方式修改。例如，前述实施例是参照投影表面110(安装表面130)和红外线照射单元的出射口31是固定的并且主体10被选择性地移动以执行位置调整的示例情况说明的。但是，根据本公开的投影显示单元不限于这种配置。例如，可以设置这样的单元配置：主体10是固定的，并且可以设置可移动台(地板)作为投影表面110(安装表面130)。红外线照射单元的出射口31可以与这个可移动台联动。这种配置可以相对于投影表面110改变主体10的位置，因此使得可以改变投影距离。相比之下，不改变出射口31相对于投影表面110的位置。因此，可以在投影表面110旁边执行物体检测。换而言之，可移动的部分可以是主体10，也可以是红外线照射单元30，只要主体10相对于红外线照射单元30的出射口31“相对地”可移动即可。

而且，前述实施例等等是参照第一壳体与第二壳体之间设有间距(间隙)的示例配置说明的。但是，可以在这些壳体之间设置另一个部件(不一定在壳体之间设置间距)。例如，壳体之间的整个空间可以覆盖着能够膨胀和收缩的外部材料。示例结构可以包括柔性部件，它能够用手风琴状方式膨胀和收缩并且设置在壳体之间。替代地，可以设置能够膨胀和收缩的框架状部件(壁部件)，以便包围壳体之间的整个空间。示例结构可以包括内径彼此不同的多个框架状部件，这些框架状部件用可滑动的方式相互联接。

而且，在前述实施例中，使用反射型液晶装置作为本公开的光阀。但是，本公开的光阀不限于反射型液晶装置，可以是另一种光阀。例如，可以使用数字镜面装置(digitalmirror device，DMD)作为光阀。在这种情况下，光阀可以是不利用光的偏光特性的镜面类型。因此，一般不使用偏光光学系统。但是，允许像前述实施例中一样设置一个在光路中包括诸如偏振分光器这类偏光分离装置的光学系统，以使用DMD实现图像显示。

而且，前述实施例是参照超短焦点类型作为本公开的投影显示单元的一个示例说明的。但是，本公开的投影显示单元不一定局限于此。投影显示单元可以是任何类型的，只要投影光学系统和检测光学系统共用投影透镜并且成像装置安置在与光阀位置光学共轭的位置即可。请注意，上文在前述实施例等等中说明的效果只是一些示例。可以提供任何其它效果，并且可以还包括任何其它效果。

例如，本公开可以实现下面的配置。

(1)

一种投影显示单元，其包括：

主体，其包括投影光学系统和检测光学系统，所述投影光学系统将图像投影到投影表面上，所述检测光学系统基于不可见光获取成像信号；以及

不可见光照射单元，其在放置在所述投影表面的延伸表面上的同时沿着所述投影表面旁边的表面照射不可见光，其中

所述主体相对于所述不可见光照射单元的出射口是可移动的，并且所述主体的位置相对于所述投影表面是可调整的。

(2)

根据(1)所述的投影显示单元，还包括：

第一壳体，其容纳所述不可见光照射单元；

第二壳体，其设置在所述第一壳体上方并且容纳所述主体；以及

调整部件，其允许通过调整从所述第一壳体到所述第二壳体的距离而使得所述主体的位置是可调整的。

(3)

根据(2)所述的投影显示单元，其中所述调整部件的一端固定至所述第一壳体，另一端固定至所述第二壳体，并且所述调整部件是棒状部件，该棒状部件能用分步方式或非分步方式伸缩。

(4)

根据(2)或(3)所述的投影显示单元，还包括驱动单元，该驱动单元联接至所述调整构件，并且用所述调整部件调整所述距离。

(5)

根据(4)所述的投影显示单元，其中

所述调整部件包括彼此嵌合的一对螺钉部，该一对螺钉部中的一个螺钉部固定至所述第一壳体，该一对螺钉部中的另一个螺钉部固定至所述第二壳体，并且

所述驱动单元使该一对螺钉部中的所述一个螺钉部或该一对螺钉部中的所述另一个螺钉部枢转，因而调整该一对螺钉部彼此嵌合的深度，借此调整所述主体的位置。

(6)

根据(4)所述的投影显示单元，其中所述驱动单元根据经由所述检测光学系统供应的信号、经由外部电子设备供应的信号和供应到所述驱动单元的操作输入信号中的一个信号来调整所述主体的位置。

(7)

根据(6)所述的投影显示单元，其中在根据经由所述检测光学系统供应的信号检测到指示所述投影表面上的两个彼此分开的点并且扩大或缩小这两个点之间的距离的操作时，调整所述主体的位置，因而扩大或缩小将要投影到所述投影表面上的屏幕尺寸。

(8)

根据(1)到(7)中任一项所述的投影显示单元，其中

所述不可见光照射单元包括

不可见光照射光学系统，以及

导光部，其包括反射镜并且将所述不可见光引导到所述出射口。

(9)

根据(8)所述的投影显示单元，还包括：

第一壳体，其容纳所述导光部；

第二壳体，其设置在所述第一壳体上方，并且容纳所述主体和所述不可见光照射光学系统；以及

调整部件，其允许通过调整从所述第一壳体到所述第二壳体的距离能调整所述主体的位置。

(10)

根据(1)到(9)中任一项所述的投影显示单元，其中通过调整所述主体的位置来扩大或缩小将要投影到所述投影表面上的屏幕尺寸。

(11)

根据(10)所述的投影显示单元，其中根据所述屏幕的尺寸改变图像的画质或亮度。

(12)

根据(11)所述的投影显示单元，其中还根据所述投影显示单元的使用环境的亮度改变图像的亮度。

(13)

根据(10)所述的投影显示单元，其中根据屏幕尺寸改变将由不可见所述光照射单元照射的不可见光量。

(14)

根据(1)到(13)中任一项所述的投影显示单元，其中当放置所述投影显示单元的表面相对于所述投影表面倾斜时，校正所述不可见光的照射角度。

(15)

根据(1)到(14)中任一项所述的投影显示单元，其中根据经由所述检测光学系统供应的信号、经由外部电子设备供应的信号和供应到所述投影显示单元的操作输入信号中的一个，来调整所述图像的画质或亮度。

(16)

根据(1)到(15)中任一项所述的投影显示单元，还包括

偏光分离装置，其将入射光分离成彼此不同的偏光分量，并且在彼此不同的方向上出射所述偏光分量，其中

所述投影光学系统包括照明部、投影透镜和光阀，光阀根据图像信号调制从所述照明部供应的照明光，并且朝所述投影透镜出射所述经过调制的照明光，

所述检测光学系统包括成像装置，所述成像装置安置在与所述光阀的位置光学共轭的位置上，并且

所述偏光分离装置安置在所述光阀与所述投影透镜之间。

(17)

根据(16)所述的投影显示单元，其中所述投影透镜是短焦透镜。

(18)

根据(16)所述的投影显示单元，其中所述光阀是反射型液晶显示装置。

(19)

根据(1)到(18)中任一项所述的投影显示单元，其中所述不可见光是红外光。

(20)

根据(1)到(19)中任一项所述的投影显示单元，还包括成像信号处理器，其根据从所述成像装置获得的成像信号检测所述投影表面上的物体的位置。

(21)

根据(11)所述的投影显示单元，其中根据所述屏幕尺寸的扩大，调整所述图像的清晰度和对比度中的至少一项，或者增加所述图像的亮度。

(22)

根据(12)所述的投影显示单元，其中根据所述投影显示单元的使用环境的亮度的增加来增加所述图像的亮度。

(23)

根据(13)所述的投影显示单元，其中根据所述屏幕的尺寸的扩大增加将要照射的所述不可见光量。

本申请是基于2014年10月3日向日本专利局提交的No.2014-204637日本专利申请并且要求该申请的优先权，该申请的完整内容通过引用结合在此。

本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其它因素可以做出各种修改、组合、子组合和更改，只要这些修改、组合、子组合和更改在随附权利要求书或其等效物的范围内即可。

Claims (19)

1.一种投影显示单元，其包括：

主体，其包括投影光学系统和检测光学系统，所述投影光学系统将图像投影到投影表面上，所述检测光学系统基于不可见光获取成像信号；

不可见光照射单元，其在放置在所述投影表面的延伸表面上的同时沿着所述投影表面旁边的表面照射不可见光；

第一壳体，其容纳所述不可见光照射单元；

第二壳体，其设置在所述第一壳体上方并且容纳所述主体；以及

调整部件，其允许通过调整从所述第一壳体到所述第二壳体的距离而能调整所述主体的位置，

其中所述主体相对于所述不可见光照射单元的出射口是可移动的，并且所述主体的位置相对于所述投影表面是可调整的；以及

其中所述投影光学系统包括投影透镜并且所述检测光学系统包括经由所述投影透镜检测所述图像信号的成像装置。

2.根据权利要求1所述的投影显示单元，其中所述调整部件的一端固定至所述第一壳体，另一端固定至所述第二壳体，并且所述调整部件是棒状部件，该棒状部件能用分步方式或非分步方式伸缩。

3.根据权利要求1所述的投影显示单元，还包括：驱动单元，该驱动单元联接至所述调整构件，并且用所述调整部件调整所述距离。

4.根据权利要求3所述的投影显示单元，其中

所述调整部件包括彼此嵌合的一对螺钉部，所述一对螺钉部中的一个螺钉部固定至所述第一壳体，所述一对螺钉部中的另一个螺钉部固定至所述第二壳体，并且

所述驱动单元使所述一对螺钉部中的所述一个螺钉部或所述一对螺钉部中的所述另一个螺钉部枢转，因而调整所述一对螺钉部彼此嵌合的深度，借此调整所述主体的位置。

5.根据权利要求3所述的投影显示单元，其中所述驱动单元根据经由所述检测光学系统供应的信号、经由外部电子设备供应的信号和供应到所述驱动单元的操作输入信号中的一个信号来调整所述主体的位置。

6.根据权利要求5所述的投影显示单元，其中，在根据经由所述检测光学系统供应的信号检测到指示所述投影表面上的两个彼此分开的点并且扩大或缩小这两个点之间的距离的操作时，调整所述主体的位置，因而扩大或缩小将要投影到所述投影表面上的屏幕尺寸。

7.根据权利要求1所述的投影显示单元，其中所述不可见光照射单元包括：

不可见光照射光学系统，以及

导光部，其包括反射镜并且将不可见光引导到所述出射口。

8.根据权利要求7所述的投影显示单元，其中所述第二壳体容纳所述不可见光照射光学系统。

9.根据权利要求1所述的投影显示单元，其中通过调整所述主体的位置来扩大或缩小将要投影到所述投影表面上的屏幕尺寸。

10.根据权利要求9所述的投影显示单元，其中根据所述屏幕的尺寸改变所述图像的画质或亮度。

11.根据权利要求10所述的投影显示单元，其中还根据所述投影显示单元的使用环境的亮度改变所述图像的亮度。

12.根据权利要求9所述的投影显示单元，其中根据屏幕尺寸改变将由所述不可见光照射单元照射的不可见光量。

13.根据权利要求1所述的投影显示单元，其中当放置所述投影显示单元的表面相对于所述投影表面倾斜时，校正所述不可见光的照射角度。

14.根据权利要求1所述的投影显示单元，其中根据经由所述检测光学系统供应的信号、经由外部电子设备供应的信号和供应到所述投影显示单元的操作输入信号中的一个，来调整所述图像的画质或亮度。

15.根据权利要求1所述的投影显示单元，还包括：

偏光分离装置，其将入射光分离成彼此不同的偏光分量，并且在彼此不同的方向上出射所述偏光分量，其中

所述投影光学系统包括照明部和光阀，该光阀根据图像信号调制从所述照明部供应的照明光，并且朝所述投影透镜出射经过调制的照明光，

所述检测光学系统包括所述成像装置，所述成像装置安置在与所述光阀的位置光学共轭的位置上，并且

所述偏光分离装置安置在所述光阀与所述投影透镜之间。

16.根据权利要求15所述的投影显示单元，其中所述投影透镜是短焦透镜。

17.根据权利要求15所述的投影显示单元，其中所述光阀是反射型液晶显示装置。

18.根据权利要求1所述的投影显示单元，其中所述不可见光是红外光。

19.根据权利要求1所述的投影显示单元，还包括：成像信号处理器，其根据从所述成像装置获得的成像信号检测所述投影表面上的物体的位置。

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