JP2007310194A - Image projector and transportable image projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像投影装置に関し、特に小型、軽量、薄型の画像投影装置および可搬型画像投影装置に関する。 The present invention relates to an image projection apparatus, and more particularly to a small, lightweight, thin image projection apparatus and a portable image projection apparatus.
従来、画像投影装置の一例として、例えば液晶ライトバルブ等の光変調装置を用いて映像光を合成し、合成された映像光を投射レンズ等からなる投射光学系を通じてスクリーンに拡大投射する画像投影装置がある。図15は、画像投影装置の一例を示す。図15において、110は光源、113,114はダイクロイックミラー、115,116,117は反射ミラー、122,123,124は液晶ライトバルブ(光変調手段)、125はクロスダイクロイックプリズム、126は投射レンズを示す。光源110はメタルハライド等のランプ111とランプの光を反射するリフレクタ112とからなる。青色光・緑色光反射用のダイクロイックミラー113は、光源110からの光束のうち、赤色光LRを透過させるとともに、青色光LBと緑色光LGとを反射させる。透過した赤色光LRは反射ミラー115で反射されて、赤色光用液晶ライトバルブ122に入射する。一方、ダイクロイックミラー113で反射した色光のうち、緑色光LGは緑色光反射用のダイクロイックミラー114によって反射し、緑色光用液晶ライトバルブ123に入射する。一方、青色光LBはダイクロイックミラー114も透過して、反射ミラー116,117を経て青色光用液晶ライトバルブ124に入射する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an example of an image projection apparatus, an image projection apparatus that synthesizes image light using a light modulation device such as a liquid crystal light valve and enlarges and projects the synthesized image light on a screen through a projection optical system including a projection lens or the like There is. FIG. 15 shows an example of an image projection apparatus. In FIG. 15, 110 is a light source, 113 and 114 are dichroic mirrors, 115, 116 and 117 are reflection mirrors, 122, 123 and 124 are liquid crystal light valves (light modulation means), 125 is a cross dichroic prism, and 126 is a projection lens. Show. The light source 110 includes a
各液晶ライトバルブ122,123,124によって変調された3色光は、クロスダイクロイックプリズム125に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3色光が合成されてカラー画像を表す光が形成される。合成された光は投射光学系である投射レンズ126により投射スクリーン127上に投射され、拡大された画像が表示される。
The three-color light modulated by the liquid
しかし、上記した構成では多数の光学部品が必要となり、装置の小型化、軽量化、薄型化が難しい。これを解決するものとして、例えば、赤色R、緑色G、青色Bの各色光を出射可能な複数の発光ダイオード(Light Emitting Diode,以下、LED)が平面状または曲面状に配列されたLEDアレイと、各LEDから出射される各色光の照度を均一化するための複数のロッドレンズが平面状または曲面状に配列されたロッドレンズアレイと、ロッドレンズアレイから出射される光の偏光変換を行うPBSアレイと、PBSアレイから出射される各色光を変調して画像を合成する液晶ライトバルブと、液晶ライトバルブによって合成された画像をスクリーンに拡大投射する投射レンズとから構成された画像投影装置が提案されている(特許文献1を参照)。 However, the above configuration requires a large number of optical components, and it is difficult to reduce the size, weight, and thickness of the device. As a solution to this problem, for example, an LED array in which a plurality of light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) capable of emitting red R, green G, and blue B light are arranged in a planar shape or a curved shape. A rod lens array in which a plurality of rod lenses for uniformizing the illuminance of each color light emitted from each LED is arranged in a planar shape or a curved surface, and a PBS that performs polarization conversion of the light emitted from the rod lens array Proposed is an image projection device composed of an array, a liquid crystal light valve that synthesizes an image by modulating each color light emitted from the PBS array, and a projection lens that enlarges and projects the image synthesized by the liquid crystal light valve onto the screen (See Patent Document 1).
また、このような小型の画像投影装置を携帯機器に内蔵した例が特許文献2の図1、特許文献3の図1などに示されている。
An example in which such a small image projector is built in a portable device is shown in FIG. 1 of
特許文献2、3は、通常のプロジェクタ(画像投影装置)同様に、投射レンズに対向する投射面(スクリーン面)に投影する構成を採っているので、プロジェクタ設置面に対し略垂直な壁やスクリーンが必要となる。ところが、携帯電話などの携帯機器に搭載されたプロジェクタの場合、装置自体が小さいので、通常のプロジェクタと同様の明るさを得ることは難しく、会議室などにおいて壁面などに大きく投影するのは明るさやレンズの性能などにおいて無理がある。
Since
携帯電話などに内蔵されたプロジェクタの利用形態としては、数人でその投影画像を囲み議論する構図が考えられる。そのような場合、それほど大きな画像は必要なく、投影先も机上や手持ちのボードなどに投影するのが合理的であるが、しかし、従来例はそのような構成を採っていない。 As a form of use of a projector built in a mobile phone or the like, a composition in which a projected image is surrounded and discussed by several people is conceivable. In such a case, a very large image is not necessary, and it is reasonable to project the projection destination onto a desk or a hand-held board. However, the conventional example does not adopt such a configuration.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、 本発明の目的は、装置の設置面に画像を投影する画像投影装置および可搬型画像投影装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an image projection apparatus and a portable image projection apparatus that project an image onto an installation surface of the apparatus.
すなわち、請求項1の目的は、設置面に投影することにより、机上に投影することができ、スクリーンとなる場所を探す手間も省け、気軽に画像を投影できる携帯機器内蔵の画像投影装置を提供することにある。 That is, an object of the present invention is to provide an image projection apparatus with a built-in portable device that can be projected on a desk by projecting on an installation surface, can save the trouble of searching for a place to be a screen, and can easily project an image. There is to do.
請求項2の目的は、反射光学素子を格納することにより、携帯時に反射光学素子部を保護するとともに、画像投影装置自体を携帯しやすくすることにある。 An object of the present invention is to protect the reflective optical element portion when carrying it by storing the reflective optical element, and to make it easy to carry the image projection apparatus itself.
請求項3の目的は、反射光学素子を曲面ミラーにすることにより、投影時の画像歪を補正し適正な画像を投影することにある。 An object of the third aspect is to project an appropriate image by correcting image distortion at the time of projection by using a reflective optical element as a curved mirror.
請求項4の目的は、反射光学素子を反射型回折素子とすることにより、平面素子で投影時の画像歪を補正し適正な画像を投影することにある。 An object of the present invention is to project an appropriate image by correcting image distortion at the time of projection by a planar element by using a reflective optical element as a reflective optical element.
請求項5の目的は、通常の壁投射もできるようにすることにある。
The purpose of
請求項6の目的は、可搬性平面状部材に設置面投影可能な画像投影装置を組み合わせることにより、手持ちディスプレイを実現するとともに、可搬性平面状部材側にバッテリー機能を持たせることにより、画像投影装置からバッテリー機能を削除または容量を減らし、画像投影装置をより小型化することにある。 An object of the present invention is to realize a hand-held display by combining an image projection device capable of projecting an installation surface on a portable planar member, and to project an image by providing a battery function on the portable planar member side. The object is to eliminate the battery function from the apparatus or reduce the capacity, and to further reduce the size of the image projection apparatus.
請求項7の目的は、バッテリーを着脱可能にすることにより、バッテリーの充電をしやすくし、また収納をしやすく、取替え可能にすることなどにある。 An object of the present invention is to make the battery easy to charge, to be easily stored, and to be replaceable by making the battery detachable.
請求項8の目的は、可搬性平面状部材に設置面投影可能な画像投影装置を組み合わせることにより、手持ちディスプレイを実現するとともに、可搬性平面状部材側にメモリ機能を持たせることにより、画像投影装置からメモリ機能を削除し、画像投影装置をより小型化することにある。 The object of the present invention is to realize a hand-held display by combining an image projection device capable of projecting an installation surface on a portable planar member, and to project an image by providing a memory function on the portable planar member side. The memory function is deleted from the apparatus, and the image projection apparatus is further downsized.
請求項9の目的は、メモリ装置を着脱可能にすることにより、メモリ内容の書き換えを容易にし、メモリ装置の取替えを可能にし、他人のメモリ装置も使えるようにすることなどにある。 An object of the present invention is to make it possible to easily rewrite the contents of a memory by making the memory device detachable, to allow the memory device to be replaced, and to use another memory device.
請求項10の目的は、可搬性平面状部材に設置面投影可能な画像投影装置を組み合わせることにより、手持ちディスプレイを実現するとともに、可搬性平面状部材側に無線通信手段を持たせることにより、画像投影装置からメモリ機能や制御機能の一部を削除し画像投影装置をより小型化することにある。 The object of the present invention is to realize a hand-held display by combining an image projection device capable of projecting an installation surface on a portable planar member, and to provide an image by providing a wireless communication means on the portable planar member side. An object is to further reduce the size of the image projection apparatus by deleting a part of the memory function and the control function from the projection apparatus.
請求項11の目的は、無線通信手段を着脱可能にすることにより、無線通信手段を取替え可能にし、収納しやすくすることなどにある。 The object of the eleventh aspect is to make the wireless communication means detachable by making the wireless communication means detachable, making it easy to store.
請求項12の目的は、可搬性平面状部材に設置面投影可能な画像投影装置を組み合わせることにより、手持ちディスプレイを実現するとともに、可搬性平面状部材側に操作部機能を持たせることにより、操作しやすくすることにある。
The purpose of
請求項13の目的は、操作指示部を着脱可能にすることにより、収納しやすくすることなどにある。 The purpose of the thirteenth aspect is to make it easy to store by making the operation instruction section detachable.
本発明の画像投影装置は、入力された画像情報から投射レンズにより投影面に投影される画像を形成する光変調装置(ライトバルブ)と、前記ライトバルブを照明する照明光学系と、ライトバルブにより変調された光を投射する投射光学系からなり、投射光学系は、ライトバルブに近い側からレンズ素子、反射光学素子の順に配置され、投射画像が画像投影装置の設置面または設置面に平行な面に投影されることを特徴とする。レンズ素子とは具体的には投射レンズであり、反射光学素子とはミラーや回折光学素子である。 An image projection apparatus according to the present invention includes a light modulation device (light valve) that forms an image projected on a projection surface by a projection lens from input image information, an illumination optical system that illuminates the light valve, and a light valve. It consists of a projection optical system that projects modulated light. The projection optical system is arranged in the order of the lens element and the reflective optical element from the side close to the light valve, and the projected image is parallel to the installation surface or the installation surface of the image projector. It is projected onto a surface. The lens element is specifically a projection lens, and the reflective optical element is a mirror or a diffractive optical element.
照明光学系は、R,G,Bを発光する発光部を少なくとも1個ずつ含み、R,G,Bの色光を時間順次に出射可能であり、その光源が平面状または曲面状に配列された面状光源と、前記面状光源から出射される色光の照度を均一化して出射する均一照明手段と、前記光源から均一照明手段を経て時間順次に出射される各色光の出射タイミングに同期して時分割駆動されるライトバルブからなる光変調手段と、前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段を備え、前記投射手段は1枚以上のレンズで構成される投射レンズと、投射レンズから出射した光線を偏向させる反射光学素子より構成されたことを特徴とする。 The illumination optical system includes at least one light emitting unit that emits R, G, and B, can emit R, G, and B colored light sequentially in time, and the light sources are arranged in a planar or curved shape. In synchronization with the emission timing of each color light emitted in a time sequence from the light source through the uniform illumination means, and a uniform illumination means that emits the illuminance of the color light emitted from the planar light source. A light modulation unit including a light valve driven in a time-sharing manner, and a projection unit that projects light modulated by the light modulation unit. The projection unit includes a projection lens including one or more lenses, and a projection lens. And a reflection optical element that deflects the light beam emitted from the light source.
前記照明光学系の具体的な形態としては、R,G,Bをそれぞれ出射可能なLEDを少なくとも1個ずつ含むLEDを平面状または曲面状に配列したLEDアレイを用いることができる。現在、R、G、Bの各色光について高出力のLEDが提供されており、この種のLEDをアレイ状に平面的または曲面的に配列することによって、薄型で小型の画像投影装置に好適な面状光源を得ることができる。 As a specific form of the illumination optical system, an LED array in which LEDs each including at least one LED each capable of emitting R, G, and B are arranged in a planar shape or a curved shape can be used. Currently, high-power LEDs are provided for each color light of R, G, and B, and this type of LED is arranged in a planar or curved surface in an array form, which is suitable for a thin and small image projector. A planar light source can be obtained.
前記均一照明手段の具体的な形態としては、複数のロッドレンズが平面状または曲面状に配列されたロッドレンズアレイを用いることが望ましい。画像投影装置に用いる均一照明手段としてはフライアイインテグレータもよく知られているが、フライアイインテグレータの場合、2つのフライアイレンズ間、もしくはフライアイインテグレータとライトバルブとの間に空間が必要であり、これが装置の小型化、薄型化の障害となる。それに比べて、複数のロッドレンズが平面状または曲面状に配列されたロッドレンズアレイの場合、フライアイインテグレータと照度均一化の原理が異なり、入射光がロッドレンズ内で内面反射を繰り返すことにより出射端面で既に照度が均一化された光が得られる。よって、フライアイインテグレータのような空間は必要なく、面状光源や後段のライトバルブ等に密着させることもでき、小型化、薄型化により有利となる。 As a specific form of the uniform illumination means, it is desirable to use a rod lens array in which a plurality of rod lenses are arranged in a planar shape or a curved shape. Fly eye integrators are also well known as uniform illumination means used in image projection devices, but in the case of fly eye integrators, a space is required between two fly eye lenses or between a fly eye integrator and a light valve. This is an obstacle to downsizing and thinning of the apparatus. In contrast, in the case of a rod lens array in which multiple rod lenses are arranged in a flat or curved shape, the principle of uniform illuminance differs from that of a fly eye integrator, and incident light is emitted by repeating internal reflection within the rod lens. Light with already uniform illuminance is obtained at the end face. Therefore, there is no need for a space like a fly-eye integrator, and it can be brought into close contact with a planar light source, a subsequent light valve, etc., which is advantageous for downsizing and thinning.
さらに、前記面状光源から入射される光の偏光状態を一方向に揃える偏光変換手段を備えることが望ましい。具体的な形態としては、光源本体の光出射方向に対して後方側に設けられた反射板を備え、前記均一照明手段の出射端面に、所定の振動方向の偏光を透過させるとともに前記振動方向と異なる振動方向の偏光を反射させる反射型偏光子機能が重畳されていることを特徴とする。偏光変換手段を備えることにより、面状光源からの出射光をライトバルブで表示に寄与する一偏光方向の偏光に揃えることができるので、光の利用効率を高めることができる。 Furthermore, it is desirable to provide polarization conversion means for aligning the polarization state of light incident from the planar light source in one direction. As a specific form, a reflection plate provided on the rear side with respect to the light emission direction of the light source body is provided, and polarized light having a predetermined vibration direction is transmitted to the emission end face of the uniform illumination unit, and the vibration direction A reflective polarizer function for reflecting polarized light in different vibration directions is superimposed. By providing the polarization conversion means, the light emitted from the planar light source can be aligned with the polarized light in one polarization direction that contributes to display by the light valve, so that the light use efficiency can be improved.
前記投射手段の具体的な形態としては、ライトバルブ上の画像をスクリーン上に拡大投影する通常の投射レンズと、投射レンズのスクリーン側に配置される反射光学素子とから構成され、前記反射光学素子により投射レンズから出射される投影光は偏向され、画像投影装置設置面もしくはそれに平行な面に投影される。前記反射光学素子には可動機構が形成されており、その反射光学素子は、投射レンズから出射される投影光を画像投影装置設置面もしくはそれに平行な面に投影されるように偏向させる所定位置から画像投影装置本体に格納できるように構成されている。 As a specific form of the projection means, it is composed of a normal projection lens that enlarges and projects an image on a light valve on a screen, and a reflective optical element arranged on the screen side of the projection lens, and the reflective optical element Thus, the projection light emitted from the projection lens is deflected and projected onto the image projection device installation surface or a plane parallel thereto. A movable mechanism is formed in the reflective optical element, and the reflective optical element has a predetermined position that deflects the projection light emitted from the projection lens so as to be projected onto the image projection apparatus installation surface or a plane parallel thereto. It is configured so that it can be stored in the image projector main body.
また、前記反射光学素子が格納された状態では、通常の画像投影装置同様、投影面が投射レンズの略正面に来るように画像投影装置を配置することにより、投射面上にライトバルブ上の画像を拡大投影できる構成になっている。つまり、本発明における画像投影装置は二つの設置姿勢を有し、一方の設置姿勢の場合には、前記反射光学素子を所定の位置に設置する事により、画像投影装置設置面もしくはそれに平行な面に画像を投影し、他方の設置姿勢の場合には、前記反射光学素子を画像投影装置本体に格納し、前記投影レンズに対向する面に画像を投影する構成になっている。 In the state in which the reflective optical element is stored, the image on the light valve is placed on the projection surface by arranging the image projection device so that the projection surface is substantially in front of the projection lens, as in a normal image projection device. Can be enlarged and projected. In other words, the image projection apparatus according to the present invention has two installation postures, and in the case of one installation posture, the reflection optical element is installed at a predetermined position, so that the image projection apparatus installation surface or a surface parallel thereto is provided. In the case of projecting the image on the other side and in the other installation posture, the reflection optical element is stored in the image projection apparatus main body, and the image is projected onto the surface facing the projection lens.
このとき前記反射光学素子は、画像投影装置設置面もしくはそれに平行な面に画像を投影したときの投影画像のゆがみを補正するような適当な曲面もしくは回折面で構成されていることが望ましいが、そのような曲面または回折面で構成されていない場合でも、画像投影装置のシステムとして、画像処理等により投影画像を補正する手段を有していれば問題がない。 At this time, it is desirable that the reflective optical element is composed of an appropriate curved surface or diffractive surface that corrects the distortion of the projected image when the image is projected onto the image projection device installation surface or a surface parallel thereto. Even if it is not constituted by such a curved surface or diffractive surface, there is no problem if the system of the image projection apparatus has means for correcting the projection image by image processing or the like.
また、このような画像投影装置を用い、可搬型のディスプレイを構成することができる。具体的な形態としては、前記画像投影装置とディスプレイとして機能する平板部材とから成り、画像投影装置と平板部材の片方もしくは両方にそれぞれを接合するための設置機構が形成されている。また、前記平板部材側には前記画像投影装置を駆動するための電源装置(バッテリー)が搭載されていることが望ましい。また、前記平板部材側には前記画像投影装置で投影するための画像データや制御に必要な情報を保存するメモリ装置、もしくは外部メモリ装置を接続できる端子が設置されていることが望ましい。また、前記平板部材側には前記画像投影装置の画像データや制御に必要な情報を送受信するための無線通信手段もしくは通信機能を有する外部装置を接続できる端子が設置されていることが望ましい。また、前記平板部材側には前記画像投影装置を操作するための指示部が形成されていることが望ましい。したがって、前記平板部材と前記画像投影装置の接合部には電気的な接点が形成されていることが望ましい。このような構成にすることにより、前記画像投影装置の本体を小型化することができ、可搬型ディスプレイとしての形態をよりシンプルにすることができる。 In addition, a portable display can be configured using such an image projection apparatus. As a specific form, the image projecting device and a flat plate member functioning as a display are formed, and an installation mechanism for joining each of the image projecting device and the flat plate member or both is formed. Further, it is desirable that a power supply device (battery) for driving the image projection device is mounted on the flat plate member side. Further, it is desirable that a terminal for connecting a memory device for storing image data to be projected by the image projection device or information necessary for control or an external memory device is installed on the flat plate member side. Further, it is desirable that a terminal capable of connecting a wireless communication means for transmitting / receiving image data of the image projection apparatus and information necessary for control or an external apparatus having a communication function is installed on the flat plate member side. Moreover, it is desirable that an instruction unit for operating the image projection apparatus is formed on the flat plate member side. Therefore, it is desirable that an electrical contact is formed at the joint between the flat plate member and the image projection apparatus. With such a configuration, the main body of the image projection apparatus can be reduced in size, and the form as a portable display can be simplified.
本発明(請求項1)によると、設置面に投影することにより、机上に投影することができ、スクリーンとなる場所を探す手間も省け、気軽に画像を投影できる携帯機器(携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン、電子手帳など)に内蔵の画像投影装置を提供することができる。 According to the present invention (Claim 1), a portable device (cell phone, digital camera) that can be projected on a desk by projecting on an installation surface, can easily project an image, saving the trouble of searching for a screen location. , Notebook computers, electronic notebooks, etc.) can be provided.
本発明(請求項2)によると、反射光学素子を格納することにより、携帯時に反射光学素子部を保護するとともに、画像投影装置自体が携帯しやすくなる。 According to the present invention (Claim 2), by storing the reflective optical element, the reflective optical element portion is protected when being carried, and the image projection apparatus itself can be easily carried.
本発明(請求項3)によると、反射光学素子を曲面ミラーにすることにより、設置面に投影した場合でも、投影時の画像歪が少ない画像投影装置を提供することができる。 According to the present invention (Claim 3), it is possible to provide an image projection apparatus with little image distortion at the time of projection even when projected onto an installation surface by using a reflective optical element as a curved mirror.
本発明(請求項4)によると、反射光学素子を反射型回折素子とすることにより、素子自体の作成が容易になる。 According to the present invention (Claim 4), the reflective optical element is a reflective diffractive element, which facilitates the creation of the element itself.
本発明(請求項5)によると、通常の壁投射もできるようになり、投影面の選択自由度が高い画像投影装置を提供できる。 According to the present invention (Claim 5), normal wall projection can be performed, and an image projection apparatus having a high degree of freedom in selecting a projection plane can be provided.
本発明(請求項6)によると、可搬性平面状部材に設置面投影可能な画像投影装置を組み合わせることにより、安価な手持ちディスプレイを実現することができる。また、可搬性平面状部材側にバッテリー機能を持たせることにより、画像投影装置からバッテリー機能を削除または容量を減らことができ、より小型化の画像投影装置を提供することができ、画像投影装置部の小さい可搬型画像投影装置を提供することができる。 According to the present invention (Claim 6), an inexpensive hand-held display can be realized by combining a portable planar member with an image projection apparatus capable of projecting an installation surface. Further, by providing a battery function on the portable planar member side, the battery function can be deleted or the capacity can be reduced from the image projection apparatus, and a more compact image projection apparatus can be provided. It is possible to provide a portable image projector having a small size.
本発明(請求項7)によると、バッテリーを着脱可能にすることにより、バッテリーの充電がし易くなるとともに、収納し易くなり、また、バッテリーの取替えが簡単に行える可搬型画像投影装置を提供することができる。 According to the present invention (Claim 7), by making the battery detachable, it is easy to charge the battery, and it is easy to store, and a portable image projection apparatus that can easily replace the battery is provided. be able to.
本発明(請求項8)によると、可搬性平面状部材側にメモリ機能を持たせることにより、画像投影装置からメモリ機能を削除することができ、より小型化の画像投影装置を提供することができ、画像投影装置部の小さい可搬型画像投影装置を提供することができる。 According to the present invention (Claim 8), by providing a memory function on the portable planar member side, the memory function can be deleted from the image projection apparatus, and a more compact image projection apparatus can be provided. It is possible to provide a portable image projector having a small image projector unit.
本発明(請求項9)によると、メモリ装置を着脱可能にすることにより、メモリ内容の書き換えが容易になり、メモリ装置の取替えが容易になる。また、他人のメモリ装置も簡単に使えるようになり、使い勝手のよい可搬型画像投影装置を提供することができる。 According to the present invention (Claim 9), by making the memory device detachable, the memory contents can be easily rewritten and the memory device can be easily replaced. In addition, another person's memory device can be used easily, and a portable image projection device that is easy to use can be provided.
本発明(請求項10)によると、可搬性平面状部材側に無線通信手段を持たせることにより、画像投影装置からメモリ機能や制御機能の一部を削除することができ、より小型化の画像投影装置を提供することができ、画像投影装置部の小さい可搬型画像投影装置を提供することができる。 According to the present invention (Claim 10), by providing the wireless planar communication means on the portable planar member side, a part of the memory function and the control function can be deleted from the image projecting device, and a more compact image can be obtained. A projection device can be provided, and a portable image projection device having a small image projection device portion can be provided.
本発明(請求項11)によると、無線通信手段を着脱可能にすることにより、無線通信手段が必要なときのみ取り付けられ、使い勝手のよい可搬型画像投影装置を提供することができる。また、無線通信手段が故障した場合など、取替えが容易になり、収納しやすくなる。 According to the present invention (Claim 11), by making the wireless communication means detachable, it is possible to provide a portable image projection apparatus that is attached only when the wireless communication means is necessary and is easy to use. In addition, when the wireless communication means breaks down, the replacement becomes easy and the storage becomes easy.
本発明(請求項12)によると、可搬性平面状部材側に操作部機能を持たせることにより、操作しやすい可搬型画像投影装置を提供することができる。 According to the present invention (claim 12), it is possible to provide an easy-to-operate portable image projection apparatus by providing an operation unit function on the portable planar member side.
本発明(請求項13)によると、操作指示部を着脱可能にすることにより、収納しやすい可搬型画像投影装置を提供することができる。 According to the present invention (Claim 13), it is possible to provide a portable image projection apparatus that can be easily accommodated by making the operation instruction section detachable.
以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施例1:
本発明の実施例1を、図1〜図6を参照して説明する。本実施の形態では、色順次駆動方式の投射型カラー液晶表示装置の例を示す。図1は、画像投影装置の全体構成を示し、画像投影装置の設置面に画像を投影している図である。この設置姿勢を第一の設置姿勢とする。図1において、10は画像投影装置本体、11は画像が投影される投影面、12はヒンジ部、13は反射光学素子を保持する筐体、6は投射レンズ、7は反射光学素子、8は投影光、9は画像投影装置設置面である。
Example 1:
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an example of a color sequential driving projection type color liquid crystal display device is shown. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an image projection apparatus, in which an image is projected onto an installation surface of the image projection apparatus. This installation posture is defined as a first installation posture. In FIG. 1, 10 is an image projection apparatus main body, 11 is a projection surface on which an image is projected, 12 is a hinge portion, 13 is a housing for holding a reflective optical element, 6 is a projection lens, 7 is a reflective optical element, and 8 is a reflective optical element. Projection light 9 is an image projection apparatus installation surface.
図2は、画像投影装置の別の設置姿勢示す。図2は、ヒンジ12を折り曲げ、反射光学素子13を本体10に格納した状態で、投射レンズ6に対向した面11に画像を投影している図である。この姿勢を第二の設置姿勢とする。
FIG. 2 shows another installation posture of the image projection apparatus. FIG. 2 is a diagram in which an image is projected onto the
図3は、画像投影装置(第一の設置姿勢)の光学系を示す。図中、2はLEDアレイ(面状光源)、3はロッドレンズアレイ(均一照明手段)、4は偏光子、5は液晶ライトバルブ(光変調手段)、6は投射レンズ(投射手段)、7は反射光学素子(投射手段)である。 FIG. 3 shows an optical system of the image projection apparatus (first installation posture). In the figure, 2 is an LED array (planar light source), 3 is a rod lens array (uniform illumination means), 4 is a polarizer, 5 is a liquid crystal light valve (light modulation means), 6 is a projection lens (projection means), 7 Is a reflective optical element (projection means).
図3の光源部分の詳細を図4に示す。一つのロッドレンズにカップリングされるLEDは、R、G、Bの各色光を出射可能なLEDチップ23(赤)、24(緑)、25(青)からなり、具体的にはそれぞれ赤1個、緑2個、青1個のLEDチップを含むLED群22を1つの光源単位としている。そのLED群22を平面状または曲面状の単一基板21(図5)上に配列させたLEDアレイ2と、LED23、24、25から出射される各色光の照度を均一化するためのロッドレンズ31が複数個平面的に配列され、樹脂またはガラスにより一体に成型されたロッドレンズアレイ3と、ロッドレンズアレイ3から出射した各色光を変調して画像を合成する液晶ライトバルブ5と、液晶ライトバルブ5によって合成された画像を拡大投射するための投射レンズ6と、画像投影装置の設置面9の方向に投影光を偏向させる反射光学素子7から概略構成されている。
Details of the light source portion of FIG. 3 are shown in FIG. The LED coupled to one rod lens is composed of LED chips 23 (red), 24 (green), and 25 (blue) that can emit light of R, G, and B colors. The
このとき、赤色1個、緑色2個、青色1個としたのは、前掲した非特許文献1を参考とした。色度座標(0.700,0.299)、(0.206,0.709)、(0.152,0.026)の3原色のLED光源を使った場合、色温度9000Kの白色を得るためにはその光束比が赤:緑:青=21:76:4となるので、緑色を2個用いた。しかし、これはLEDの個数が問題ではなく、光束比が問題となるので、必要な光束比が得られるLEDの個数を設定すればよい。また、フルカラーを必要としない場合は、2色または1色の光源を用いることも可能である。一方、より高精細な色表現を必要とする場合は4色以上の光源を用いることも可能である。 In this case, the non-patent document 1 mentioned above was used as a reference for setting one red, two green, and one blue. When three primary color LED light sources of chromaticity coordinates (0.700, 0.299), (0.206, 0.709), and (0.152, 0.026) are used, a white color having a color temperature of 9000K is obtained. Therefore, since the luminous flux ratio is red: green: blue = 21: 76: 4, two green colors were used. However, since the number of LEDs is not a problem, and the light flux ratio is a problem, the number of LEDs that can obtain a necessary light flux ratio may be set. In addition, when full color is not required, a light source of two colors or one color can be used. On the other hand, when higher-definition color expression is required, it is possible to use light sources of four or more colors.
LEDアレイ2は図示せぬ光源駆動回路(光源駆動手段)に接続されており、この光源駆動回路によって各LED23、24、25が発光するタイミングが制御され、各LED23、24、25から例えばR、G、B、R、G、B、…というように時間順次に色光を発光可能な構成となっている。このとき、同色のLEDの同一端子は基板21上で結線することにより配線を簡略化することができる。
The
ロッドレンズアレイ3は、LED基板21に透明樹脂性接着剤などにより接着されている。その詳細を図5に示す。図4、図5ともロッドの左側の面(光源側の面)が入射端面32、右側の面(ライトバルブ側)が出射端面33となっている。ロッドレンズ31の入射端面32は平面である必要はなく、図5(b)に示すような形態も考えられる。このとき、ロッドレンズとLEDチップの間に透明樹脂34を封入することにより、LEDチップ内での全反射が抑制され、LEDチップからの光の取り出し効率を改善することができる。透明樹脂34は接着剤そのものでもよいが、シリコン樹脂など、光や熱による劣化の少ない透明媒質を充填することにより、長時間使用しても封止樹脂の劣化による透過率の低下を抑制することができる。
The
各LEDチップ23、24、25から出射された光は、充填材または透明樹脂製の接着剤を介してロッドレンズアレイ3の入射端面32に到達しロッドレンズにカップリングされる。カップリングされた光線は各ロッドレンズ31で内面反射を繰り返し、出射端面33から出射される時点では照度が均一化されている。ロッドレンズアレイ3から出射した光線は、偏光子4により偏光方向が一方向に揃えられライトバルブ5に入射する。このとき、第一の面(入射端面32)および第二の面(出射端面33)を繋ぐ面、つまりロッドの側面に光源光の波長の光線を反射する反射膜または構造を形成することにより、光源からの出射光の光利用効率を向上させることができる。また、図6に示すように、側面を適当な曲面にすることにより、光軸に対し大きい角度で出射した光線に対しても側面が全反射条件を満たし、反射膜または反射構造が無くてもロッドを透過してしまうロスを低減でき、光利用効率を向上させることができる。また、ロッドの側面を曲面にすることにより、出射光の発散角を狭く抑えることもできる。
The light emitted from each
液晶ライトバルブ5には、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor,以下、TFT)を用いたTNモードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用され、液晶セルの外面には入射側偏光板、出射側偏光板がその透過軸が互いに直交するように配置されて設けられている。例えば、オフ状態では液晶ライトバルブ5に入射されたs偏光がp偏光に変換されて出射される一方、オン状態では光が遮断されるようになっている。以上のLEDアレイ2、ロッドレンズアレイ3、偏光子4、液晶ライトバルブ5は離間して配置しても良いが、装置の小型化、薄型化のためには全てを密着させて配置することが望ましい。
液晶ライトバルブ5は図示せぬ液晶ライトバルブ駆動回路(光変調駆動手段)に接続されており、この液晶ライトバルブ駆動回路によって、入射される各色光に対応させて液晶ライトバルブ5を時間順次に駆動することが可能な構造になっている。また、本実施の形態の画像投影装置においては、同期信号発生回路(同期信号発生手段)が備えられており、この同期信号発生回路により、同期信号を発生させ、光源駆動回路および液晶ライトバルブ駆動回路に入力することにより、各LED23、24、25から色光を出射するタイミングと、その色光に対応して液晶ライトバルブ5を駆動するタイミングとを同期させることができる構造になっている。
The liquid crystal
The liquid crystal
すなわち、本実施の形態の画像投影装置では、1フレームを時分割し、LED23、24、25から時間順次にR、G、Bの各色光を出射させ、各LED23、24、25から色光を出射するタイミングと液晶ライトバルブ5を駆動するタイミングとを同期させることにより、各LED23、24、25から出射される色光に対応させて液晶ライトバルブ5を時間順次に駆動し、各LED23、24、25から出射される色光に対応する画像信号を出力することにより、カラー画像を合成することが可能な構成になっている。
液晶ライトバルブ5により形成された画像は、投射レンズ6により拡大され、反射光学素子7により光路が折り返され、画像投影装置10が設置されている設置面9に投影される構成となっている。使用者は投影面で反射した画像を見る構成である。また、反射光学素子7の反射面または回折面を適当な曲面(曲面ミラー)または回折構造(反射型回折格子)とすることにより、設置面9に投影した場合の像の歪を補正する構成となっている。
That is, in the image projection apparatus according to the present embodiment, one frame is time-divided, each color light of R, G, B is emitted from the
The image formed by the liquid crystal
実施例2:
本発明の実施例2を、図7、8を参照して説明する。図7(a)は可搬型画像投影装置の全体を示す。10は設置面に投影可能な画像投影装置、40は可搬性を有する平面状部材、50はバッテリーであり、これら全体で可搬型画像投影装置を構成している。画像投影装置10は、画像投影装置が設置された平面状部材40に投影画像41を投影する。ここで、設置面に投影可能な画像投影装置10は、実施例1で示したものと基本的に同等の光学系を有するものとする。すなわち、画像投影装置10は第一の設置姿勢にあり、使用者は投影面で反射した画像を見る構成である。
Example 2:
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7A shows the entire portable image projector.
図7(b)は、(a)の右側面図を示す。15は画像投影装置の設置機構であり、適当な弾性を有する素材からなるクリップ状の構造であり、前記平面状部材を挟んで画像投影装置を設置する構成になっている。前記画像投影装置10と平面状部材40とが接している面16には電気的接点があり、バッテリーと画像投影装置は平面状部材上に形成された図示せぬ導線により結線されており、画像投影装置10に電力が供給される構成となっている。また、図7(a)に示すように、バッテリー50には充電用のプラグ穴51が形成されており、バッテリー50の蓄電量が少なくなった場合には充電できる構成となっている。
FIG.7 (b) shows the right view of (a).
図8(a)は、バッテリーを着脱可能にした構成例を示す。図8(b)はその右側面図、図8(c)は着脱可能なバッテリーと組み合わせ、スクリーンとして使用する平面状部材のバッテリー装着部の拡大図である。図8(b)において、バッテリー50はヒンジ部52を有し、電極ピン53、位置決めピン54が形成されている。図に示すように、バッテリー50は平面状部材40を挟んで固定される構成になっている。図8(c)に示す平面状部材側には位置決め穴42と電極43が形成されており、位置決め穴42に前記位置決めピン54が一致するよう平面状部材40を挟むことにより、電極ピン53が電極43とが接する構成となっている。また、図8(a)のような構成にすることにより、バッテリー50自体が可搬型画像投影装置を手で持つときのグリップの役割を果たす。
FIG. 8A shows a configuration example in which the battery is detachable. FIG. 8B is a right side view thereof, and FIG. 8C is an enlarged view of a battery mounting portion of a planar member used as a screen in combination with a removable battery. In FIG. 8B, the
また、スクリーンとしての機能を有する平面状部材40の画像が投影される面には、R、G、Bの各色光を効率よく反射する膜または構造が形成されているとなおよい。
Further, it is more preferable that a film or a structure that efficiently reflects each color light of R, G, and B is formed on the surface on which the image of the
実施例3:
本発明の実施例3を、図9、10を参照して説明する。図9は、可搬型画像投影装置の全体を上面から見た図である。10は設置面に投影可能な画像投影装置、40は可搬性を有する平面状部材、60はメモリ装置であり、これら全体で可搬型画像投影装置を構成している。ここで、設置面に投影可能な画像投影装置10は、実施例1で示したものと基本的に同等の光学系を有するものとする。すなわち、画像投影装置10は第一の設置姿勢にあり、使用者は投影面で反射した画像を見る構成である。
Example 3:
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a view of the entire portable image projection device as seen from above.
61はメモリ装置60を外部のパソコンなどに接続するためのインターフェースであり、このインターフェース61を通じ外部メモリから投影すべき画像をメモリ装置60に保存し、可搬型画像投影装置内の図示せぬ制御手段により、メモリ装置60から画像を読み出し画像投影装置10により画像を投影する。
図10は、メモリ装置を外部メモリとした例を示し、62は外部メモリ用端子で、63は外部メモリである。外部メモリ63を端子62に接続することにより、可搬型画像投影装置内の図示せぬ制御手段により、外部メモリ装置63から画像を読み出し画像投影装置10により画像を投影する。
FIG. 10 shows an example in which the memory device is an external memory, 62 is an external memory terminal, and 63 is an external memory. By connecting the
また、メモリ装置を図8(a)のバッテリーのような着脱可能な構成にし、可搬型画像投影装置を手で持つときのグリップと兼用する構成としてもよい。 Further, the memory device may be configured to be detachable like the battery of FIG. 8A, and may also be configured to be used as a grip when the portable image projector is held by hand.
実施例4:
本発明の第4の実施例を、図11、12を参照して説明する。図11は、可搬型画像投影装置の全体を上面から見た図である。10は設置面に投影可能な画像投影装置、40は可搬性を有する平面状部材、70は無線通信手段、71は無線通信手段のアンテナである。これら全体で可搬型画像投影装置を構成している。ここで、設置面に投影可能な画像投影装置10は、実施例1で示したものと基本的に同等の光学系を有するものとする。すなわち、画像投影装置10は第一の設置姿勢にあり、使用者は投影面で反射した画像を見る構成である。
Example 4:
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a view of the entire portable image projection device as seen from above.
無線通信手段70により外部のパソコンなどにアクセスし、外部メモリから投影すべき画像を図示せぬ可搬型画像投影装置上のメモリ装置に保存し、可搬型画像投影装置内の図示せぬ制御手段により、メモリ装置から画像を読み出し画像投影装置10により画像を投影する。また、図示せぬ制御手段により前記無線通信手段70を介してインターネットにアクセスし、メモリ装置を介さず画像投影装置10により画像を投影することもできる。
An external personal computer or the like is accessed by the wireless communication means 70, an image to be projected from the external memory is stored in a memory device on a portable image projection device (not shown), and control means (not shown) in the portable image projection device is used. Then, the image is read out from the memory device and projected by the
また、無線通信手段を図8(a)のバッテリーのような着脱可能な構成にし、可搬型画像投影装置を手で持つときのグリップと兼用する構成としてもよい。 Further, the wireless communication means may be configured to be detachable like the battery of FIG. 8A, and may also be configured to be used as a grip when the portable image projector is held by hand.
図12は、無線通信手段73を外部取り付け型とした例を示し、72は無線通信手段の取り付け端子で、73は無線通信手段である。無線通信手段73を端子72に接続することにより、可搬型画像投影装置内の図示せぬ制御手段により、外部パソコンのメモリやインターネットに無線アクセスし、画像を読み出し画像投影装置10により画像を投影する。
FIG. 12 shows an example in which the wireless communication means 73 is externally attached, where 72 is an attachment terminal of the wireless communication means, and 73 is the wireless communication means. By connecting the wireless communication means 73 to the terminal 72, the control means (not shown) in the portable image projection apparatus wirelessly accesses the memory of the external personal computer or the Internet, reads the image, and projects the image by the
実施例5:
本発明の実施例5を、図13を参照して説明する。図13は、可搬型画像投影装置の全体を上面から見た図である。10は設置面に投影可能な画像投影装置、40は可搬性を有する平面状部材、80は操作指示部である。これら全体で可搬型画像投影装置を構成している。ここで、設置面に投影可能な画像投影装置10は、実施例1で示したものと基本的に同等の光学系を有するものとする。すなわち、画像投影装置10は第一の設置姿勢にあり、使用者は投影面で反射した画像を見る構成である。
Example 5:
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram of the entire portable image projection apparatus as seen from above.
操作指示部80のボタンを操作することにより、可搬型画像投影装置上の図示せぬ制御手段を介して、図示せぬメモリ装置や無線通信手段から得られた画像を画像投影装置10により投影したり、それらの画像の送りや戻し、動画であれば、再生や早送り、巻き戻し、停止などを実行する。
By operating the button of the
また、操作指示部80を図8(a)のバッテリーのような着脱可能な構成にし、可搬型画像投影装置を手で持つときのグリップと兼用する構成としてもよい。また、前記バッテリー、メモリ装置、無線通信手段、操作指示部をひとつにまとめた着脱可能な操作指示部とする構成も可能である。
Further, the
実施例6:
本発明の実施例6を、図14を参照して説明する。図14(a)は、可搬型画像投影装置の全体を側面から見た図である。図14(b)は、下側(使用者が画像を見る面の裏側)から見た図である。10は設置面に投影可能な画像投影装置、40は可搬性を有する平面状部材で、光透過性の材質で構成されており、表面は光が散乱するような構造が形成されている。80は操作指示部である。これら全体で可搬型画像投影装置を構成している。ここで、設置面に投影可能な画像投影装置10は、実施例1で示したものと基本的に同等の光学系を有するものとする。すなわち、画像投影装置10は第一の設置姿勢にあり、使用者は投影面で透過した画像を見る(図14(a)の矢印の方向より見る)構成である。
Example 6:
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14A is a diagram of the entire portable image projector as viewed from the side. FIG. 14B is a diagram viewed from the lower side (the back side of the surface where the user views the image).
この場合、画像投影装置部が投影面の裏側になるので、画像投影装置の保護部材90のような構造を付加することにより、可搬型画像投影装置を机などに置いたときに画像投影装置が破壊されるのを防ぐことができる。また、スクリーンとしての機能を有する平面状部材40の画像が投影される面には、R、G、Bの各色光を効率よく透過する膜または構造が形成されているとなおよい。
In this case, since the image projecting device unit is behind the projection surface, the image projecting device can be used when the portable image projecting device is placed on a desk or the like by adding a structure like the
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば面状光源としてはLEDの他、半導体レーザー、有機EL素子、無機EL素子なども使用できる。また、各LED群内の各色のLEDチップの数も赤1個、緑2個、青1個に限定されるものではなく、LEDの出射可能出力とホワイトバランスの関係から各色適当なチップ数で構成することができる。さらに、操作指示部のボタンの数は図に示した構成に限定されるものではなく、必要なボタン数で構成することができる。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, as the planar light source, a semiconductor laser, an organic EL element, an inorganic EL element, or the like can be used in addition to the LED. In addition, the number of LED chips of each color in each LED group is not limited to one red, two greens, and one blue. Can be configured. Furthermore, the number of buttons of the operation instruction unit is not limited to the configuration shown in the figure, and can be configured with a necessary number of buttons.
6 投射レンズ
7 反射光学素子
8 投影光
9 画像投影装置設置面
10 画像投影装置本体
11 投影面
12 ヒンジ部
13 筐体
6
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