CN107111217A - 投影显示单元 - Google Patents

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Abstract

投影显示单元包括在壳体(120)中的：可见光照明器：光阀，其在图像信号的基础上调制包含在从可见光照明器输出的光中的第一偏振分量；投影透镜，其将由光阀调制的光投影到投影平面上；检测光源部分(30)，其输出用于检测的不可见光；以及成像设备，其接收包含在基于不可见光的光中的第二偏振分量。检测光源部分(30)相对于壳体(120)是可移动的，并在平行于投影平面(110)的方向或相对于投影平面(110)形成固定角的方向上输出不可见光。

Description

投影显示单元
技术领域
本发明涉及一种具有检测功能的投影显示单元。
背景技术
近年来，触控屏已被用于诸如智能手机和平板电脑终端的装置中。触控屏允许人们根据人的直觉使用指示操作来执行屏幕上显示图像的翻页、放大和缩小。同时，很长时间以来已知投影仪(投影显示单元)作为显示单元，其通过将图像投影到屏幕上而显示图像。提出了将检测功能例如触控屏添加到投影仪的技术(例如PTL 1和PTL 2)。
引用列表
专利文献
PTL 1：日本未审专利申请公开号2007-52218
PTL 2：日本未审专利申请公开号2003-44839
发明内容
使用上述类型的投影仪，可以通过用手指直接触摸在投影平面上投影的图像来执行输入操作(触摸输入操作)。在这样的投影仪中，用于检测的光被辐射到例如接近投影平面的区域。输出检测光的光源模块附接到装置的壳体。
在这里，检测光例如沿着与投影平面平行的平面辐射。然而，检测光的辐射方向取决于在光源模块和壳体之间的附接精度或每个部件的尺寸精度。由于这个原因，考虑到这些类型的精度的变化来进行制造。
然而，这种制造技术要求精确管理部件的尺寸，从而导致产量的降低和成本的增加。此外，如果将调节工作添加到附接阶段，则处理数量增加。此外，导致精度变化的部件数量大，因此调整工作困难。
因此，期望提供一种可以简化制造工艺并提高产量的投影显示单元。
根据本公开的一个实施方式的第一投影显示单元包括在壳体中的：可见光照明器；光阀，其在图像信号的基础上调制包含在从可见光照明器输出的光中的第一偏振分量；投影透镜，其将由光阀调制的光投影到投影平面上；检测光源部分，其输出用于检测的不可见光；以及成像设备，其接收包含在基于不可见光的光中的第二偏振分量。检测光源部分相对于壳体是可移动的，并在平行于投影平面的方向或相对于投影平面形成固定角的方向上输出不可见光。
在根据本公开的一个实施方式的第一投影显示单元中，使用从检测光源部分辐射的不可见光来执行物体检测，同时通过使用可见光来将图像显示在投影平面上。检测光源部分相对于壳体是可移动的，并且在平行于投影平面的方向或相对于投影平面形成固定角的方向上输出不可见光。这使得在制造过程中在期望的方向上辐射不可见光变得容易，而不用考虑在壳体和检测光源部分之间的附接精度。
根据本公开的一个实施方式的第二投影显示单元包括在壳体中的：可见光照明器：光阀，其在图像信号的基础上调制包含在从可见光照明器输出的光中的第一偏振分量；投影透镜，其将由光阀调制的光投影到投影平面上；检测光源部分，其输出用于检测的不可见光；成像设备，其接收包含在基于不可见光的光中的第二偏振分量；以及光路转换设备，其转换从检测光源部分输出的不可见光的光路。光路转换设备相对于壳体是可移动的，并且在平行于投影平面的方向或相对于投影平面形成固定角的方向上输出不可见光。
在根据本公开的一个实施方式的第二投影显示单元中，使用从检测光源部分辐射的不可见光来执行物体检测，同时通过使用可见光来将图像显示在投影平面上。光路转换设备相对于壳体是可移动的，并在平行于投影平面的方向或相对于投影平面形成固定角的方向上输出不可见光。这使得在制造过程中在期望的方向上辐射不可见光变得容易，而不用考虑在壳体和检测光源部分之间的附接精度。
根据本公开的一个实施方式的第一投影显示单元，可以通过使用从检测光源部分辐射的不可见光来检测例如触摸输入，同时通过使用可见光将图像显示在投影平面上。检测光源部分相对于壳体是可移动的，并且在平行于投影平面的方向或相对于投影平面形成固定角的方向上输出不可见光。这使在制造过程中在期望的方向上辐射不可见光变得容易，而不用考虑在壳体和检测光源部分之间的附接精度。因此可以简化制造过程并增加产量。
根据本公开的一个实施方式的第二投影显示单元，可以通过使用从检测光源部分辐射的不可见光来检测例如触摸输入，同时通过使用可见光将图像显示在投影平面上。光路转换设备相对于壳体是可移动的，并且在平行于投影平面的方向或相对于投影平面形成固定角的方向上输出不可见光。这使在制造过程中在期望的方向上辐射不可见光变得容易，而不用考虑在壳体和检测光源部分之间的附接精度。因此可以简化制造过程并增加产量。
应当注意，上面仅仅描述了本公开的示例。本公开的效果不限于上面所述的那些，并且可以是其它效果，或者可以进一步包括其它效果。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施方式的投影显示单元的外观和使用状态的示意图。
图2A是示出在图1所示的投影显示单元的内部配置的示意图。
图2B是示出图2A所示的投影显示单元的底面的配置示例的示意图。
图2C是示出图2A所示的投影显示单元的底面的配置示例的示意图。
图3是图1所示的投影显示单元的功能框图。
图4是示出红外线辐照器的配置示例的图。
图5A是圆柱形阵列透镜的第一配置示例的透视图。
图5B是圆柱形阵列透镜的第二配置示例的透视图。
图6是示出图2所示的主体的关键零件配置的图。
图7是示出偏振光分离设备的配置示例连同入射光和输出光的状态的示意图。
图8是示意性示出图1所示的投影显示单元的图像显示和物体检测的概念的图。
图9是示出图1所示的投影显示单元的未安装状态(远离安装表面的状态)的示例的示意图。
图10是示出图1所示的投影显示单元的已安装状态(放置在安装表面上的状态)的示例的示意图。
图11是示出图1所示的投影显示单元的使用状态的示意图。
图12A是用于说明图1所示的投影显示单元的效果的示意图。
图12B是用于说明图1所示的投影显示单元的效果的示意图。
图13A是示出根据修改示例1-1的检测光源部分的突出物的配置的示意图。
图13B是示出根据修改示例1-2的检测光源部分的突出物的配置的示意图。
图13C是示出根据修改示例1-3的检测光源部分的突出物的配置的示意图。
图14是示出根据修改示例2的投影显示单元的配置的示意图。
图15是示出根据修改示例3的投影显示单元的配置的示意图。
图16是示出根据修改示例4的在投影显示单元的未安装状态下的突出物附近部分的配置的示意图。
图17是示出根据修改示例4的在投影显示单元的已安装状态下的突出物附近部分的配置的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图以下列顺序详细描述本公开的实施方式：
1.实施方式(提供投影显示单元的示例，其中检测光源部分通过弹簧和向外突出的突出物被保持到壳体)
2.修改示例1-1和1-3(突出物的其它配置示例)
3.修改示例2(添加了预定倾斜状态的检测光阻挡机构的示例)
4.修改示例3(添加了未使用状态的检测光阻挡机构的示例)
5.修改示例4(添加了防水机构的示例)
<实施方式>
[配置]
图1示出根据本公开的实施方式的投影显示单元(投影显示单元1)的外观和使用状态。图2A示出投影显示单元1的内部配置。图2A和图2B分别示出投影显示单元1的底面的配置。图3示出投影显示单元1的功能配置。
投影显示单元1例如是将图像投影到投影显示单元1附近区域的投影仪，其处于安装在工作台、书桌、展台等的顶面上或者墙上的状态(所谓的超短焦型的投影仪)。投影显示单元1的投影平面(投影和显示图像的平面)110例如位于安装表面(放置有投影显示单元1的表面)130的延伸表面上。投影平面110和安装表面130形成连续表面(图2)。然而，投影平面110和安装表面130不一定是连续的，并且可以是不连续的。此外，在投影平面110和安装表面130之间存在安装表面130高于投影平面110的水平差是可以容忍的。
投影显示单元1具有主动检测物体同时显示图像的功能。如稍后将详细描述的，允许用户通过进行某种运动来执行预定的输入操作，例如在其上投影(显示)的图像的屏幕(投影屏幕S11)上使用手指(指示器71)触摸显示的图像，如图1所示。
投影显示单元1包括在壳体120内部的主体10和检测光源部分30，如图2A所示。主体10具体包括照明器11(可见光照明器)、光阀12、成像设备13、还原光学系统14、偏振光分离设备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，如图3所示。在这些当中，例如照明器11、光阀12和投影透镜16形成投影光学系统10A，以及例如成像设备13和还原光学系统14形成检测光学系统10B。应当注意，例如，基于由控制器20的控制，照明器11、光阀12和成像设备13各自在预定时刻由未示出的驱动器驱动。下面将描述每个部件的特定配置。
(检测光源部分30)
检测光源部分30例如是辐射红外线(红外光)，例如近红外(NIR)，作为用于检测的不可见光的光源部分。检测光源部分30配置成在平行于投影平面110的方向或相对于投影平面110形成固定角的方向上输出不可见光。在这里，检测光源部分30配置成沿着在离投影平面110预定高度处的平面(平行于投影平面110的平面)辐射红外线。换句话说，检测用光源部30展开红外阻挡膜(检测光面110A)以在投影平面110附近覆盖投影平面110。检测光平面110A形成在靠近投影平面110的区域中的预定高度的平面中。该高度不同于穿过投影透镜16的光轴的高度。由于这个原因，检测光源部分30设置在主体10之下，并且在投影显示单元1放置在安装表面130上的状态下布置在相邻于或靠近于安装表面130的位置处。
作为示例，检测光平面110A在离投影平面110例如几毫米到数十毫米的高度处的位置处形成，并具有2mm到3mm的厚度(在高度方向上的宽度)，以便在平面内方向上覆盖投影平面S11。通常，投影平面110是平坦的，意味着只要指示器71例如手指和指针不在，检测光平面110A就不会被阻挡。换句话说，监控投影平面110的成像设备13什么也没有感测到。在这个状态下，如果物体例如手指被带到靠近投影平面110或者做出运动例如用手指触摸投影平面110，检测光平面110A的红外线由手指阻挡，然后在该点发生漫反射。从手指反射的光去往所有方向，且其一部分(红外光La1)被带到投影透镜16的开口内。红外光La1通过投影透镜16和偏振光分离设备15到达成像设备13。在这里，产生图像的光阀12和成像设备13布置在光学共轭位置处。由于这个原因，在投影平面110上以点形成的亮点散射点在成像设备13上形成图像，并且在对应于1:1的位置的投影图像上形成图像。这使得可以检测对象的位置。此外，在使用超短焦距型的投影显示单元的情况下，投影光照亮在接近显示单元的投影平面110，这意味着投影光不太可能被操作人员的一部分阻挡。由于这个原因，具有在操作期间容易观看屏幕这样的优点。
提供检测光平面110A实现了这样一种机构：使得当物体(指示器71)触摸或接近投影平面110时，红外光由指示器71反射(反射和扩散)，并且反射光的部分(红光光La1)进入投影显示单元1内作为检测光。
检测光源部分30具有光源单元(图2中未示出)和输出部分31。检测光源部分30是光源模块，其中在光源单元中产生的红外线从输出口31输出。应当注意，从输出口31输出的红外线接着从壳体120的开口1b(开口)输出。图4示出光源单元的示例。例如，光源单元(光源单元34)具有近红外激光器35、照明器透镜36和圆柱形阵列透镜37。从圆柱形阵列透镜37输出的红外光(近红外)La形成检测光平面110A。如图5A所示，多个凸圆柱形透镜布置在圆柱形阵列透镜37中。圆柱形阵列透镜37布置成使得圆柱形透镜的产生线37A面向垂直于投影平面110的表面。应当注意，代替具有凸形的圆柱形阵列透镜37，可使用圆柱形阵列透镜37，其中布置多个凹圆柱形透镜，如图5B所示。
在本实施方式中，检测光源部分30(即输出口31)相对于壳体120可移动，并且从壳体120的内部朝着外部偏置(由压力偏置)。特别地，检测光源部分30通过偏置构件33被保持到壳体120。偏置构件33例如包括弹簧。然而，偏置构件33可使用例如弹力、磁力和重力中的一种或多种，而不限于弹簧。
检测光源部分30还具有一个或多个(在这里是多个)突出物32。特别地，在检测光源部分30中，上面所述的光源单元由底盘(保持构件)保持，并且这个底盘包括突出物32。理想地，突出物32可与这个底盘整体地形成。在这种情况下，例如底盘部分和突出物32由树脂制成。这消除了考虑突出物32和底盘之间的附接精度的必要性，这有利于进一步提高产量和简化工艺。这也提高了生产率。应当注意，壳体120具有相应于形成每个突出物32的位置的通孔1c。在检测光源部分30被偏置的状态下，突出物32各自通过通孔1c朝向壳体120的外侧突出。
突出物32设置成例如从壳体120的底面突出(通孔1c设置在壳体120的底面上)。图2B和图2C分别示出其示例。以这种方式，理想地，突出物32可设置在三个或更多个位置处。在图2B所示的示例中，突出物32设置在三个位置的每个位置处。在图2C所示的示例中，突出物32设置在四个位置的每个处。在这两个示例中，理想地，连接这三个或四个位置中的两个位置(在这里，在输出侧(前侧)上的两个位置)的线段可正交于检测光源部分30的输出中心方向Z1。此外，理想地，突出物32可布置在比整个显示单元的重力中心更靠近输出侧的位置(靠近前面的位置)处。每个突出物32的外部形状不被特别限制，并且只要该形状允许突出物32从壳体120的通孔1c突出，其可以是任何形状。形状的示例可以包括圆柱形形状、棱柱形状、圆锥形状和截锥形状。此外在这里，突出物32各自具有相对小的直径(或宽度)，并且各自的形状类似于细针。
多个突出物32各自用作壳体120的腿，并且每个包括与安装表面130接触的点。此外，因为检测光源部分30通过偏置构件33被保持到壳体120，根据因素例如在壳体120和安装表面130之间的距离，在已安装状态(在下文中被称为已安装状态(第一状态))下的突出物32的从壳体120突出部分的长度是可变的。特别地，在远离安装表面130的状态(未安装状态)下，长度d小于突出物32的突出部分的长度。
应当注意，在已安装状态下，突出物32的长度d可以是0(零)。换句话说，突出物32的顶点部分可与壳体120的底面齐平，或者突出物32和壳体120都可与安装表面130接触。此外，突出物32的形状、尺寸和数量不限于上面所述的示例。而且，突出物32从形状和尺寸方面来说可以彼此相同，或者可包括在形状和/或尺寸上改变的突出物32。
(主体10)
图6示出主体10的关键零件配置的示例。照明器11(可见光照明器)通过偏振光分离设备15朝着光阀12输出照明光L1。照明器11未被特别限制，并且是任何类型的照明器，只要这个照明器输出可见光作为照明光L1。照明器11包括例如蓝色激光器、绿色激光器和红色激光器(全部未示出)。
光阀12例如是反射液晶设备，例如硅上液晶(LCOS)。例如，光阀12基于从图像信号处理器19输入的图像信号来调制被包括在照明光L1中的第一偏振分量(例如，稍后描述的s偏振光分量Ls1)。由光阀12调制的光的偏振态旋转，产生第二偏振分量(例如，稍后描述的p偏振光分量Lp1)。这个调制光通过偏振光分离设备15向投影透镜16输出。应当注意，在光阀12中，可能通过将入射光(s偏振光分量Ls1)返回到偏振光分离设备15，同时将偏振态保持极化状态来执行黑色显示。光阀12的有效区域具有例如矩形的平面形状。
投影透镜16使从光阀12进入的光(图像光L2)穿过偏振光分离设备15投影到投影平面110上。投影透镜16是具有例如0.38或更小的投射比的超短焦距透镜。这里，透射比由L/H表示，其中从投影透镜16到投影平面110的距离为L，以及投影屏幕的宽度S11为H。如图3和图6所示，检测光(红外光La1)从与调制光的行进方向相反的方向进入投影透镜16。以这种方式，在本实施方式中，检测光穿过投影透镜15进入，然后被引导到成像设备13。
偏振光分离设备15将进入的光分成第一偏振分量(例如s偏振光分量)和第二偏振分量(例如p偏振光分量)，并接着在彼此不同的方向上输出这些分量。偏振光分离设备15配置有例如偏振光束分离器(PBS)。偏振光分离设备15配置成选择性地反射第一偏振分量(以从偏振光分离平面150反射)并选择性地允许第二偏振分量通过其中(以通过偏振光分离平面150)。这里，给出偏振光束分离器作为偏振光分离设备15的示例，但偏振光分离设备15不限于此。例如，偏振光分离设备15配置有线栅。在这种情况下，与偏振光束分离器的特性相反，可以选择性地反射p偏振光分量作为入射光的第一偏振分量，并允许第二偏振分量选择性地通过其中。
偏振光分离设备15具有例如四个光学平面(第一平面15A、第二平面15B、第三平面15C和第四平面15D)和偏振光分离平面150。第一平面15A和第三平面15C沿一个轴向方向(图6中的横向方向)彼此相对地布置。第二平面15B和第四平面15D沿一个轴向方向(图6中的上下方向)彼此相对地布置。在这样的配置中，照明光L1进入第一平面15A，并且光阀12布置成面向第二平面15B。检测光学系统10B布置成面向第三平面15C，并且投影透镜16布置成面向第四平面15D。图7示出偏振光分离设备的配置示例。如图所示，偏振光分离设备15反射从第一平面15A进入的照明光L1的第一偏振分量(s偏振光分量Ls1)，然后从第二平面15B输出第一偏振分量。同时，从第三平面15C输出照明光L1的第二偏振分量(p偏振光分量Lp1)。此外，从第四平面15D输出从第二平面15B进入的光(由光阀12调制的光)的第二偏振分量(p偏振光分量Lp1)。这通过投影光学系统10A而允许图像投影。另一方面，从第四平面15D进入的光(红外光La1)的第一偏振分量(s偏振光分量Ls1)被反射然后从第三平面15C输出。基于s偏振光分量Ls3的光由成像设备13接收。因此从成像设备13得到图像信号D0。
成像设备13布置在与光阀12光学共轭的位置。更具体地说，在光阀12是反射液晶设备的情况下，生成图像的显示表面(液晶表面)和成像设备13的成像表面布置成光学共轭。成像设备13例如配置有固态成像设备例如互补金属氧化物半导体(CMOS)作为电荷耦合设备(CCD)。
包括成像设备13的检测光学系统10B的一个示例例如包括从设置有共轭平面50的一侧依次布置的可见光截止滤波器17A、带通滤波器17B、还原光学系统14(中继透镜组14A和14B)、偏振器18和成像设备13，如图6所示。
可见光截止滤波器17A减小入射光的可见光分量。提供可见光截止滤波器17A使得即使偏振光束分离器用作偏振光分离设备15，也可以切断进入成像设备13的大部分照明光L1，而不必关掉照明器11的光源。这允许基本上只有检测光进入成像设备13，从而可以通过增加S/N比来提高检测精度。应当注意，在这里，布置一个可见光截止滤波器，即可见光截止滤波器17A。然而，可见光截止滤波器的数量可以是二个或更多，而不限于此。此外，可见光截止滤波器17A布置在共轭平面50和还原光学系统14之间的位置，但是也可以布置在任何其它位置。例如，可见光截止滤波器17A可以布置在还原光学系统14和成像设备13之间的位置。
带通滤波器17B选择性地允许特定的波长(仅红外)通过其中，从而减小其它波长。
偏振器18是减小包括在照明光L1中的第二偏振分量的光学构件。这里，如上所述的偏振光分离设备15允许照明光L1的第二偏振分量(例如p偏振光分量)通过其中。这个p偏振光分量因此进入检测光学系统10B，并影响在成像设备13中得到的成像信号的S/N比。如在本实施方式中所述的放置偏振器18切断包括在照明光L1中的第二偏振分量(例如p偏振分量)，从而能够提高S/N比。应当注意，偏振器18的位置不限于在还原光学系统14和成像设备13之间的所示位置。偏振器18可布置在任何其它位置，例如在共轭平面50和还原光学系统14之间的位置。
还原光学系统14配置有一个或多个中继透镜组(这里是两个中继透镜组14A和14B)。中继透镜组14A和14B各自具有正功率并且每个都包括一个或多个透镜。中继透镜组14B具有焦距fi，其设定为小于中继透镜组14A的焦距fb。例如在2fi＝fb的条件下，中继透镜组14A布置在远离光阀12的共轭平面50焦距fb的位置，以及中继透镜组14B布置在远离中继透镜组14A(fb+fi)的位置。此外，成像设备13布置在远离中继透镜组14A焦距fi的位置。因此中继透镜组14A和14B的布置实现与成像装置13设置在共轭平面50上同时实现缩小光学系统的情况等效的情况。换句话说，可以在保持与光阀12的共轭位置关系的同时进一步减小摄像元件13的尺寸。应当注意，在本实施方式中，作为示例描述了检测光学系统10B具有还原光学系统14的情况，但是可以不提供还原光学系统14。换句话说，还原光学系统10B可具有放大光学系统或等倍放大光学系统。
使用上面所述的还原光学系统14的物体检测在成本降低方面来说是有利的。成像设备13的尺寸极大地影响成像设备13的成本。光阀12和成像设备13是半导体部件，且其成本的一部分在配置投影仪时是高的。减少这些部件的尺寸带来了巨大的成本优势。此外，还具有通过由中继光学系统扩展共轭点来增加布置的灵活性的这样的优点。例如，允许部件之间的距离使得可以实现使用其间的反射镜的折叠光学系统。
成像信号处理器17基于从成像设备13输出的成像信号D0来执行运算处理。例如，成像信号处理器17检测指示器(物体)71例如人的手指和指针的特征点的位置，通过使该位置与投影平面110上的投影屏幕S11中的坐标相关。特征点的可用示例可以包括人的指尖的形状、手指的重心和手的重心。
图像信号处理器19基于从外部输出的图像信号来产生例如光阀12的图像信号。所产生的图像信号通过未示出的设备例如定时控制器和驱动器(驱动器电路)提供给光阀12的每个像素作为图像电压。
在投影仪显示单元1中，壳体120具有在主体10的投影透镜16的光路上的投影开口1a。投影开口1a用作图像光L2的输出口和用作用于检测的红外光La1的进入口。壳体120也具有在检测光源部分30的输出光路(红外光La的光路)上的开口1b。应当注意，因为检测光源部分30相对于壳体120是可移动的，检测光源部分30的输出光路的高度相对于壳体120是不固定的；然而，开口1b的位置和尺寸被设置为至少包括处于安装状态下的检测光源部分30的输出光路。
[工作方式和效果]
将使用图8到图12B描述本实施方式的投影显示单元1的工作方式和效果。图8是示意性示出投影显示单元1的图像显示和物体检测的概念的图。图9是示出投影显示单元1的未安装状态(远离安装表面的状态)的示例的示意图。图10是示出投影显示单元1的已安装状态的示例的示意图。图11是示出投影显示单元1的使用状态的示意图。图12A和图12B是用于说明投影显示单元1的效果的示意图。
在投影显示单元1中，在光阀12中形成的图像信息V1由投影透镜16投影到投影平面110上，并在扩展状态下显示为投影图像V2，如图8所示。同时，基于从在投影平面110上的指示器(物体)71得到的红外光La1，投影显示单元1通过使用从成像设备13得到的成像信号D0来检测指示器71的位置，例如物体例如人的手指和指针的特征点的位置Pt1。
应当注意，投影透镜16由投影光学系统10A和检测光学系统10B共用，并且成像设备13布置在相对于光阀12光学共轭的位置。由于这个原因，可能执行物体检测，其中与投影屏幕S11实质上相同的区域用作检测区域。此外，通过将指示器71的特征点的位置pt1叠加在通过投影透镜16投影的图像V2上，这个光学共轭位置关系使得可以执行在投影平面110上的指示器71的特征点的位置Pt1的监控。而且，例如，成像信号处理器17对指示器71的形状执行图像处理，并且检测指示器71的特征点的位置Pt1的坐标，以允许对投影图像V2进行指示操作。这里，投影屏幕S11的坐标位置和成像设备13的坐标位置一一对应，这意味着成像设备13侧的检测位置Pt2的坐标对应于指示器71的特征点的位置Pt1的坐标。换句话说，可以通过定义在检测位置Pt2和在投影屏幕S11内的位置之间的对应来检测物体，而不执行复杂的信号处理，例如校准。应当注意，两个或更多个指示器71的存在是可容忍的，意味着可以检测例如双手中的每一个的指尖的坐标。使用如此检测到的指示器71的特征点的位置，可以像在投影机的投影图像V2中内置触摸面板一样进行直观的操作。
这里，在本实施方式中，检测光源部分30配置成相对于壳体120可移动，并在平行于投影平面110的方向上输出红外光。特别地，检测光源部分30在从壳体120的内部朝着外部的方向上偏置，并在这个偏置状态下具有从壳体120朝着外部突出的突出物32。换句话说，在投影显示单元1远离安装表面130的状态下，检测光源部分30由于偏置构件33的偏置力而保持在突出物32从壳体120突出一段长度d1的状态，如图9所示。
参考图10，当投影显示单元1放置在安装表面130上(在已安装状态下)时，例如偏置构件33由于主体10和壳体120的重量而收缩，并且检测光源部分30在壳体120的向内方向上(在图10中的向上方向上)从图9所示的位置移动。相应地，从突出物32的壳体120突出的突出部分的长度d2减小(d2<d1)。应当注意，在安装表面130是平坦并且没有例如在壳体120和检测光源部分30之间的附接误差的因素的情况下，长度d2取最小值。
在使用中，当主体10在投影平面110上进行图像显示和物体检测时，红外光La从检测光源部分30的输出口31输出以在如图11所示的已安装状态下形成检测光平面110A。此时，在离投影平面110的高度H的位置处在平行于投影平面110的方向上辐射从检测光源部分30输出的红外光La(检测光平面110A)。以这种方式，理想地，可例如在平行于投影平面110的方向上辐射红外光La。
然而，事实上，在制造过程中，在部件例如壳体120的几何结构和设计值之间存在误差，并且在壳体120和检测光源部分30之间的附接精度也发生变化。由于这个原因，在很多情况下，执行组装，同时通过在现有的制造过程中考虑部件的这样的几何机构、附接精度等来进行调整。然而，这样的技术要求部件的精确几何结构，从而降低产量并增加成本。此外，在附接期间执行调节工作增加工作流程的数量。此外，引起精度的这样的变化的部件的数量很大，使调整工作困难。
相反，在本实施方式中，例如，检测光源部分30朝向壳体120的外部偏置，并且在这个偏置状态下具有朝向壳体120的外部突出的突出物32。突出物32因此各自变成与安装表面130接触的点，并且检测光源部分30和安装表面130之间的距离(高度)保持恒定，而不考虑壳体120的几何结构或在壳体120和检测光源部分30之间的附接精度。检测光源部分30(输出口31)因此布置在安装表面130上的适当位置。换句话说，红外光La的输出方向(检测光平面110A的辐射平面方向)不太可能依赖于壳体120的几何结构或在壳体120和检测光源部分30之间的附接精度。
应当注意，红外光La的输出方向和高度H由突出物32的长度(高度)和安装表面130的状态确定。由于这个原因，没有必要考虑壳体120的几何结构或在壳体120和检测光源部分30之间的附接精度。仅仅确保在检测光源部分30和突出物32之间的附接精度就足够了。然而，在本实施方式中，也没有必要考虑检测光源部分30和突出物32之间的附接精度(调整是不必要的)。这是因为检测光源部分30和突出物32整体地形成，并因此没有必要对其执行附接过程。因此，这对过程的简化和产量的增加是有利的。
特别地，如图12A所示，假设例如在壳体120的几何结构和设计值之间出现误差，以及在底部处形成斜面A1。即使在这种情况下，检测光源部分30通过使用作为接触点的每个突出物32而不依靠壳体120的斜面A1的形状而设置在安装面130的适当位置。因此，在平行于投影平面110的方向上输出红外光La，如同图10和图11所示的情况。也有如下的其它优点。例如，在安装表面130上存在隆起部分A2例如障碍物和不平坦部分且壳体120延伸到隆起部分A2上的情况下，壳体120倾斜地布置，如图12B所示。也在这种情况下，检测光源部分30通过使用各个突出物32作为接触点布置在安装表面130上的适当位置，而不顺着壳体120的斜面A1。因此，在平行于投影平面110的方向上输出红外光La，如同图10和图11所示的情况。
这使得在本实施方式中，在制造过程中不考虑壳体120和检测光源部分30之间的附接精度，可以容易地将所需的红外光La沿期望的方向辐射。
如上所述，根据本实施方式，可以通过使用从检测光源部分30辐射的红外光La来检测触摸输入等，同时通过使用可见光来在投影平面110上显示图像。检测光源部分30配置成相对于壳体120可移动，并在平行于投影平面110的方向(或与投影平面110形成固定角的方向)上输出红外光La。这使得可以不需要考虑壳体120与检测光源部分30之间的附接精度，而可以将红外光La沿期望的方向辐射。因此，可以简化制造工序，提高产量。
接着，将描述上述实施方式的修改示例。给与上述实施方式的部件相同的部件提供与上述实施方式的部件相同的附图标记，且其描述视情况被省略。
<修改示例1-1到1-3>
图13A是示出根据修改示例1-1的检测光源部分30的突出物的配置的示意图。图13B是示出根据修改示例1-2的检测光源部分30的突出物的配置的示意图。图13C是示出根据修改示例1-3的检测光源部分30的突出物的配置的示意图。检测光源部分30的突出物的配置不限于突出物32的上面所述的配置。例如，如同图13A所示的修改示例1-1一样，突出物32可具有相对大的直径(或宽度)。此外，如同图13B所示的修改示例1-2一样，板形构件32B2可进一步耦合到突出物32B1。此外，如同图13C所示的修改示例1-3一样，突出物32C的顶端可具有球形表面32c1。在这些修改示例1-1到1-3的每个中，可能得到类似于在上述实施方式中的效果一样的效果，并进一步灵活地处理安装表面130的状态。例如，可以在软地毯、网孔形板等上稳定地安装。而且，突出物32C具有球形表面32c1，如同如13C所示的示例一样，难以在安装表面130上碰到障碍物。
<修改示例2>
图14是示出根据修改示例2的投影显示单元的配置的示意图。在本修改示例中，壳体120配置成阻断在预定倾斜状态下的检测光源部分30的输出光路。特别地，壳体120具有在已安装状态下的检测光源部分30的输出光路上的开口1b1，如同上述实施方式一样。然而，开口1b1定位成不包括在预定倾斜状态下的检测光源部分30的输出光路。例如，例如开口1b1的位置和尺寸因素设置成使得在与安装表面130形成的角度(角度α)等于或小于用作阈值的预定角度的情况下，检测光源部分30的输出光路穿过开口1b1，但在角度α大于阈值的情况下被壳体120阻断。
如同本修改示例一样，可以限制外壳120的允许红外线La输出的倾斜度，红外光La被允许在该倾斜度下输出。这使在例如壳体120在倾斜时被安装的情况下防止红外光La不经意地熄灭。
<修改示例3>
图15是示出根据修改示例3的投影显示单元的配置的示意图。在本修改示例中，壳体120配置成阻断在远离安装表面130的状态下的检测光源部分30的输出光路。特别地，检测光源部分30在预先相对于壳体120倾斜的状态下由偏置构件33A1和33A2保持到壳体120。在这种情况下，突出物32朝向外部穿过通孔1c从壳体120突出。此外，壳体120具有在已安装状态下的检测光源部分30的输出光路上的开口1b2，如同上述实施方式一样。然而，开口1b2定位成不包括在远离安装表面130的状态下的检测光源部分30的输出光路。换句话说，在远离安装表面130的状态下的检测光源部分30的输出光路由壳体120阻断。
如同本修改示例一样，当检测光源部分30被保持同时在远离安装表面130的状态下倾斜时，检测光源部分30的输出光路可由壳体120阻断。这使防止红外光La在传送时熄灭等变得可能。
<修改示例4>
图16和图17是示意图，每个示出根据修改示例4的在检测光源部分的突出物32附近部分的配置。图16示出在远离安装表面130的状态下的配置，而图17示出在已安装状态下的配置。在上述示例中，突出物32被描述为朝向外部穿过壳体120的通孔1c突出，但湿气等可穿过通孔1c进入。由于这个原因，如在本修改示例中的防水机构可被添加到投影显示单元。应当注意，在图16和图17所示的示例中，突出物32与光源单元的保持构件(光源部分底盘30A)整体地形成。偏置构件33包括板簧并固定到壳体120。在这样的配置中，防水支持构件38设置在壳体120内部的通孔1c附近的表面S1上，以便围绕突出物32。防水支持构件38配置有例如弹性构件，例如橡胶，并具有密封壳体120的内部并支持突出物32的功能。因此，检测光源部分30在朝向壳体120的外部的方向上由偏置构件33偏置，并在朝向壳体120的内部的方向上由防水支持构件38偏置。然而，由偏置构件33施加的偏置力超过防水支持构件38的力，且检测光源部分30因此作为整体朝向壳体120的外部偏置。
在本修改示例中，检测光源部分30由偏置构件33的偏置力保持，使得突出物32在远离安装表面130的状态下从壳体120突出了长度d1，如图16所示。另一方面，如图17所示，偏置构件33收缩(防水支持构件38延伸)，且检测光源部分30比在已安装状态下的图16所示的位置在壳体120的向内方向上移动了更远。相应地，突出物32的从壳体120突出的突出部分的长度d2减小了(d2<d1)。因此可以得到与上述实施方式的效果等效的效果，并增强在壳体120的内部中的密封性能。
本公开通过参考实施方式和修改示例在上面被描述，但不限于实施方式等并且多方面可修改的。例如在上述实施方式中，检测光源部分30配置成在平行于投影平面110的方向上输出不可见光的情况作为示例被描述，但不可见光的输出方向不限于此。例如，根据投影显示单元的应用，不可见光可在相对于投影平面110的固定角方向(倾斜方向)上输出。
此外，在上述实施方式中，描述了通过偏置构件33例如弹簧将检测光源部分30保持到壳体120上的配置，但是可利用最初在检测光源部分30中提供的部件来偏置检测光源部分30。例如，在很多情况下，检测光源部分30具有柔性基底(柔性基底)，用于驱动、配线等的IC电路在该基底上形成；因此，柔性基底的端部延伸以允许这个延伸部分在检测光源部分30上折叠并放置在壳体120旁边。这使得可以施加类似于从弹簧获得的力的偏置力。
此外，在上述实施方式中，检测光源部分30保持在偏置的状态下并且具有突出物的配置作为示例被描述，但本公开的配置不限于此。例如，检测光源部分30可以在固定到壳体120的状态下被保持到壳体120，并且还可包括光路转换设备例如反射镜。将光路转换设备放置到与安装表面接触的点可以实现一种配置，其中不可见光在平行于投影平面110的方向或与投影平面110形成一个角度的方向上输出，即使检测光源部分30固定到壳体120。应当注意，如在本文使用的“平行”方向不限于“平行”一词的字面含义，也可以是在覆盖至少投影屏幕的区域中在与投影平面110的高度几乎相同的高度的平面中继续前进的方向。
此外，在上述实施方式中，反射液晶设备用作本公开的光阀。然而这不是限制性的，并且可以使用任何其它光阀。例如，可以使用包括一个或多个反射镜的微机电系统(MEMS)设备作为光阀。
使用多个反射镜的设备的示例可以包括数字镜设备(DMD)，其中使用二维布置的多个微镜作为显示设备。在DMD中，光阀具有不利用光的偏振特性的反射镜类型，因此通常不使用偏振光光学系统。然而，光阀可以放置在光学系统中，其中偏振光分离设备例如偏振光束分离器布置在光路中，如在上述实施方式中的，使得可以通过DMD实现图像显示。
使用单个反射镜的设备的示例可包括利用所谓的激光扫描方法的设备。激光扫描方法是驱动用作光阀的单个反射镜的方法。通过驱动单个反射镜，激光扫描方法执行从可见光照明器(半导体激光器)输出的激光束(点)的扫描并且允许激光束的反射光在屏幕(投影平面)上被绘制，从而显示图像。使用这样的激光扫描方法的MEMS设备允许消除上述实施例中的投影透镜和无焦点图像显示。此外，光阀和成像设备可以不是光学共轭的。本公开可应用于包括不使用投影透镜的光学系统的这样的设备。
此外，在上述实施方式中，作为本公开的投影显示单元的示例给出所谓的超短焦距投影显示单元。然而，投影显示单元不一定限于此。本公开可应用于具有一种配置的显示单元，使得投影光学系统和检测光学系统共用投影透镜，并且成像设备布置在相对于光阀光学地共轭的位置。然而，如上所述，在使用单个反射镜作为光阀的MEMS设备被使用的情况下，成像设备和光阀可以不是光学共轭的。应当注意，在上述实施方式中描述的效果等仅仅是示例而不是限制性的，并且也可以提供其它效果。
例如，本公开可采用下面的配置。
(1)一种投影显示单元，包括在壳体中的：
可见光照明器：
光阀，其在图像信号的基础上调制包含在从可见光照明器输出的光中的第一偏振分量；
投影透镜，其将由光阀调制的光投影到投影平面上；
检测光源部分，其输出用于检测的不可见光；以及
成像设备，其接收包含在基于不可见光的光中的第二偏振分量，
检测光源部分相对于壳体是可移动的，并在平行于投影平面的方向或相对于投影平面形成固定角的方向上输出不可见光。
(2)根据(1)的投影显示单元，其中检测光源部分在平行于投影平面的方向上输出不可见光。
(3)根据(1)或(2)的投影显示单元，其中
壳体具有在面向检测光源部分的表面上的一个或多个通孔，以及
检测光源部分从壳体的内部朝向外部被偏置，并具有在偏置状态下穿过一个或多个通孔突出到壳体的外部的突出物。
(4)根据(3)的投影显示单元，其中突出物设置在三个或多个位置。
(5)根据(4)的投影显示单元，其中
突出物设置在三个位置，以及
连接三个位置当中的两个位置的线段正交于不可见光的输出中心方向。
(6)根据(3)到(5)中的任一项的投影显示单元，其中
检测光源部分包括光源单元和保持光源单元的保持构件，以及
突出物与保持构件整体地形成。
(7)根据(3)到(6)中的任一项的投影显示单元，其中在作为放置在安装表面上的状态的第一状态下，突出物包括与安装表面接触的接触点。
(8)根据(7)的投影显示单元，其中在第一状态下的突出物的从突出物突出的一部分的长度小于在作为远离安装表面的状态的第二状态下的突出物的突出部分的长度。
(9)根据(8)的投影显示单元，其中壳体具有在第一状态下的检测光源部分的输出光路上的开口。
(10)根据(9)的投影显示单元，其中在壳体在固定角度或大于固定角度的角度下倾斜时被安装的状态下的检测光源部分的输出光路被壳体阻断。
(11)根据(9)的投影显示单元，其中在第二状态下的检测光源部分的输出光路被壳体阻断。
(12)根据(3)到(11)中的任一项的投影显示单元，其中突出物的顶端具有球形表面。
(13)根据(3)到(11)中的任一项的投影显示单元，其中突出物耦合到板形构件。
(14)根据(3)到(13)中的任一项的投影显示单元，其中突出物设置在比自己的重心更靠近光输出侧的位置。
(15)根据(3)到(14)中的任一项的投影显示单元，其中检测光源部分由弹力、磁力和重力中的一个或多个偏置。
(16)根据(15)的投影显示单元，其中
检测光源部分具有柔性基底，以及
检测光源部分由柔性基底偏置。
(17)根据(1)到(16)中的任一项的投影显示单元，其中投影透镜是短焦距透镜。
(18)根据(1)到(17)中的任一项的投影显示单元，其中光阀包括多个微镜。
(19)一种投影显示单元，包括在壳体中的：
可见光照明器：
光阀，其在图像信号的基础上调制包含在从可见光照明器输出的光中的第一偏振分量；
投影透镜，其将由光阀调制的光投影到投影平面上；
检测光源部分，其输出用于检测的不可见光；
成像设备，其接收包含在基于不可见光的光中的第二偏振分量；以及
光路转换设备，其转换从检测光源部分输出的不可见光的光路，光路转换设备相对于壳体是可移动的，并在平行于投影平面的方向或相对于投影平面形成固定角的方向上输出不可见光。
本申请基于并要求2014年12月25日向日本专利局提交的日本专利申请号2014-261929的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其它因素，在所附权利要求或其等同物的范围内，可以进行各种修改、组合、子组合和变更。

Claims (19)

1.一种投影显示单元，包括在壳体中的：
可见光照明器：
光阀，其在图像信号的基础上调制包含在从所述可见光照明器输出的光中的第一偏振分量；
投影透镜，其将由所述光阀调制的光投影到投影平面上；
检测光源部分，其输出用于检测的不可见光；以及
成像设备，其接收包含在基于所述不可见光的光中的第二偏振分量，
所述检测光源部分相对于所述壳体是可移动的，并在平行于所述投影平面的方向或相对于所述投影平面形成固定角的方向上输出所述不可见光。
2.如权利要求1所述的投影显示单元，其中所述检测光源部分在平行于所述投影平面的方向上输出所述不可见光。
3.如权利要求1所述的投影显示单元，其中
所述壳体具有在面向所述检测光源部分的表面上的一个或多个通孔，以及
所述检测光源部分从所述壳体的内部朝向外部被偏置，并具有在偏置状态下穿过所述一个或多个通孔突出到所述壳体的外部的突出物。
4.如权利要求3所述的投影显示单元，其中所述突出物设置在三个或多个位置。
5.如权利要求4所述的投影显示单元，其中
所述突出物设置在所述三个位置，以及
连接所述三个位置当中的两个位置的线段正交于所述不可见光的输出中心方向。
6.如权利要求3所述的投影显示单元，其中
所述检测光源部分包括光源单元和保持所述光源单元的保持构件，以及
所述突出物与所述保持构件整体地形成。
7.如权利要求3所述的投影显示单元，其中在作为放置在所述安装表面上的状态的第一状态下，所述突出物包括与所述安装表面接触的接触点。
8.如权利要求7所述的投影显示单元，其中在所述第一状态下的所述突出物的从所述突出物突出的一部分的长度小于在作为远离所述安装表面的状态的第二状态下的所述突出物的突出部分的长度。
9.如权利要求8所述的投影显示单元，其中所述壳体具有在所述第一状态下的所述检测光源部分的输出光路上的开口。
10.如权利要求9所述的投影显示单元，其中在所述壳体在固定角度或大于所述固定角度的角度下倾斜时被安装的状态下的所述检测光源部分的所述输出光路被所述壳体阻断。
11.如权利要求9所述的投影显示单元，其中在所述第二状态下的所述检测光源部分的所述输出光路被所述壳体阻断。
12.如权利要求3所述的投影显示单元，其中所述突出物的顶端具有球形表面。
13.如权利要求3所述的投影显示单元，其中所述突出物耦合到板形构件。
14.如权利要求3所述的投影显示单元，其中所述突出物设置在比自己的重心更靠近光输出侧的位置。
15.如权利要求3所述的投影显示单元，其中所述检测光源部分由弹力、磁力和重力中的一个或多个偏置。
16.如权利要求15所述的投影显示单元，其中
所述检测光源部分具有柔性基底，以及
所述检测光源部分由所述柔性基底偏置。
17.如权利要求1所述的投影显示单元，其中所述投影透镜是短焦距透镜。
18.如权利要求1所述的投影显示单元，其中所述光阀包括多个微镜。
19.一种投影显示单元，包括在壳体中的：
可见光照明器：
光阀，其在图像信号的基础上调制包含在从所述可见光照明器输出的光中的第一偏振分量；
投影透镜，其将由所述光阀调制的光投影到投影平面上；
检测光源部分，其输出用于检测的不可见光；
成像设备，其接收包含在基于所述不可见光的光中的第二偏振分量；以及
光路转换设备，其转换从所述检测光源部分输出的所述不可见光的光路，所述光路转换设备相对于所述壳体是可移动的，并在平行于所述投影平面的方向或相对于所述投影平面形成固定角的方向上输出所述不可见光。
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