JP2012058581A

JP2012058581A - 電子機器

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Publication number: JP2012058581A
Application number: JP2010203085A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Obayashi; 健大林; Tomotake Tanaka; 智毅田中; Yohei Yoshida; 洋平吉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: JP5437206B2

Abstract

【課題】投影により画像を表示する電子機器において、どの方向から照射してもほぼ正しい形状で画像を映し出すことができるようにする。
【解決手段】電子機器１は、光学部品を内蔵し、同軸方向にそれぞれ配向された３通りの波長の光を前記光学部品を用いて投影対象場所５に向けて２次元走査することによってカラー映像を表示する投影表示装置２と、投影対象場所５を撮像する撮像素子３と、撮像素子３によって撮像された映像に基づいて、投影表示装置２に内蔵された前記光学部品の位置および角度のうち少なくとも一方を調整する制御装置１９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に関するものである。

従来、液晶などの直視方式による表示装置においては、ユーザが見る映像のサイズは、表示装置そのもののサイズを超えることはできなかった。このため、大画面で映像を見るためには、表示装置そのもののサイズを大きくする必要があった。大きなサイズの表示装置は、大画面を搭載することができるが、装置自体のサイズが大きいことによって使用形態が制約されるという欠点があった。

特開２００２−６３９７号公報（特許文献１）には、投射光学系を通じてスクリーンに投影する方式の画像表示装置が開示されている。

特開２００２−６３９７号公報

上記特許文献１に示された画像表示装置では、ＬＥＤを用いて赤外光の照射を行ない、別途設置された受光素子または撮像素子により受光して、スクリーン近傍への物体の侵入を感知することができる。物体の侵入が感知されたときには、照明光源を消灯させることとなっている。

一方、投影により画像を表示しようとした場合、画像にゆがみが生じる場合がある。
そこで、本発明は、投影により画像を表示する装置において、どの方向から照射してもほぼ正しい形状で画像を映し出すことができる電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく電子機器は、光学部品を内蔵し、同軸方向にそれぞれ配向された３通りの波長の光を上記光学部品を用いて投影対象場所に向けて２次元走査することによってカラー映像を表示する投影表示装置と、上記投影対象場所を撮像する撮像素子と、上記撮像素子によって撮像された映像に基づいて、上記投影表示装置に内蔵された上記光学部品の位置および角度のうち少なくとも一方を調整する制御装置とを備える。

本発明によれば、制御装置によって光学部品の調整が行なわれるので、投影対象場所の面の形状や電子機器の投射角度にかかわらず、投影対象場所にゆがみのほとんどない適性なカラー映像を映し出すことができる。したがって、本発明によれば、どの方向から照射してもほぼ正しい形状で画像を映し出すことができる電子機器を実現することができる。

本発明に基づく実施の形態１における電子機器の説明図である。本発明に基づく実施の形態１における電子機器が備える投影表示装置の内部構造の概念図である。本発明に基づく実施の形態１における電子機器によって投影対象場所にカラー映像を投影した初期状態の説明図である。本発明に基づく実施の形態１における電子機器によって光学部品の調整が行なわれた後の状態の説明図である。本発明に基づく実施の形態２における電子機器の説明図である。本発明に基づく実施の形態２における電子機器が備える投影表示装置の内部構造の概念図である。本発明に基づく実施の形態３における電子機器の説明図である。本発明に基づく実施の形態３における電子機器が備える赤外光投影ユニットおよび投影されるパターンの説明図である。本発明に基づく実施の形態２，３における電子機器においてタッチパネル機能をもたせる場合の指差し位置検出用パターンに関する説明図である。本発明に基づく実施の形態２，３における電子機器においてタッチパネル機能をもたせる場合の使用状態の説明図である。本発明に基づく実施の形態２における電子機器において出力部を設けた構成の模式図である。本発明に基づく実施の形態３における電子機器において出力部を設けた構成の模式図である。（ａ）は、本発明に基づく実施の形態４における電子機器に用いられるレーザディスプレイデバイスの例１の説明図であり、（ｂ）は、赤／青１パッケージレーザ素子とコリメートレンズとの関係を示す説明図である。本発明に基づく実施の形態４における電子機器に用いられるレーザディスプレイデバイスの例２の説明図である。（ａ）は、本発明に基づく実施の形態４における電子機器に用いられるレーザディスプレイデバイスの例３の説明図であり、（ｂ）は、赤／緑／青１パッケージレーザ素子とコリメートレンズとの関係を示す説明図である。本発明に基づく実施の形態５における電子機器としての携帯端末の使用状態の説明図である。本発明に基づく実施の形態６における電子機器としての机の使用状態の説明図である。本発明に基づく実施の形態７における電子機器としての電子ブックの使用状態の説明図である。本発明に基づく実施の形態８における電子機器としてのデジタルフォトフレームの斜視図である。本発明に基づく実施の形態８における電子機器としてのデジタルフォトフレームの断面図である。本発明に基づく実施の形態９における電子機器としてのパソコンの使用状態の説明図である。

（実施の形態１）
（構成）
図１、図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における電子機器について説明する。この電子機器の使用形態の一例を図１に示す。本実施の形態における電子機器１は、光学部品を内蔵し、同軸方向にそれぞれ配向された３通りの波長の光を前記光学部品を用いて投影対象場所５に向けて２次元走査することによってカラー映像４を表示する投影表示装置２と、投影対象場所５を撮像する撮像素子３と、撮像素子３によって撮像された映像に基づいて、投影表示装置２に内蔵された前記光学部品の位置および角度のうち少なくとも一方を調整する制御装置１９とを備える。

図１では、説明の便宜のため、制御装置１９を破線でブロック状に示しているが、これは、電子機器１の内部の何らかの位置に何らかの形状の制御装置１９があることを概念的に示すものである。制御装置１９の実際の形状、位置は、図１に破線で示されたとおりとは限らない。

本実施の形態における電子機器１は、プロジェクタモジュールとも呼ばれる装置である。投影表示装置２の内部構成を図２に示す。投影表示装置２は「レーザディスプレイデバイス」とも呼ばれる装置である。投影表示装置２は、３通りの波長の光の光源として青色レーザ素子１１、緑色レーザ素子１２および赤色レーザ素子１３を備える。青色レーザ素子１１の発振波長は４３０〜４７０ｎｍ、緑色レーザ素子１２の発振波長は５１０〜５５０ｎｍ、赤色レーザ素子１３の発振波長は６２０〜６６０ｎｍである。投影表示装置２は、これら３つの光源から発せられたレーザ光１４，１５，１６をそれぞれ平行光とするためのコリメートレンズ２１，２２，２３を備える。コリメートレンズ２１，２２，２３を透過してそれぞれ平行光として進行するレーザ光１４，１５，１６はそれぞれの経路でハーフミラー１７へと導かれる。ハーフミラー１７は、レーザ光１４，１５，１６を同軸に揃えるための部品である。図２ではわかりやすくするために３つの光線を並べて表示しているが、実際はこれら３つの光線をできるだけ同一軸上に揃えることが望ましい。以下の図においても同様である。ハーフミラー１７を出射した光は、光学部品である２軸ＭＥＭＳミラー１８を通過して投影表示装置２の外へと出射する。２軸ＭＥＭＳミラー１８は同軸に揃えられたレーザ光１４，１５，１６の進路をすばやく変化させることによって２次元走査を実現する。

この電子機器１は、制御装置１９を備える。制御装置１９は図１に示した撮像素子３によって撮像された映像に基づいて、投影表示装置２に内蔵された光学部品の位置および角度のうち少なくとも一方を調整するものである。制御装置１９は、たとえば光学部品としての２軸ＭＥＭＳミラー１８の位置および角度のうち少なくとも一方を調整する。図２では、制御装置１９は投影表示装置２とは別のものとして描いているが、投影表示装置２の一部として制御装置１９が設けられていてもよい。撮像素子３はＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）デバイスを含む。

図１では投影対象場所５はスクリーンのように描かれているが平坦なスクリーンとは限らない。投影対象場所５は多少ゆがんだ面であってもよく、何らかの映像が映せるような場所であればよい。投影対象場所５は完全な平坦でなくてもよい。たとえば部屋の壁、天井、建物の外壁、家具の側面、机の上面、紙、カーテンなどが投影対象場所５となりうる。ユーザにとって前方の障害物はたいていの場合に投影対象場所５となりうる。

（作用・効果）
本実施の形態における電子機器１によって投影対象場所５にカラー映像４を投影した初期状態の様子を図３に示す。この例では、カラー映像４は一般的なパーソナル・コンピュータ（以下「パソコン」という。）の画面である。投影対象場所５の面の形状や電子機器１と投影対象場所５との相対的な位置関係、特に投射角度によって、カラー映像４はゆがんだものとなる。たとえばカラー映像４の中で本来長方形として表示されるべき図形が台形になったり平行四辺形になったり不等辺四角形になったりする。

本実施の形態における電子機器１では、投影対象場所５を撮像する撮像素子３と、撮像素子３によって撮像された映像に基づいて、投影表示装置２に内蔵された光学部品の位置および角度のうち少なくとも一方を調整する制御装置１９とを備えるので、投影表示装置２に含まれる光学部品の調整が行なわれる。ここで調整が行なわれる光学部品は２軸ＭＥＭＳミラー１８である。

光学部品の調整が行なわれた結果、本実施の形態における電子機器１では、投影対象場所５の面の形状や電子機器１の投射角度にかかわらず、図４に示すように、投影対象場所５にゆがみのほとんどない適性なカラー映像４を映し出すことができる。よって、本実施の形態では、どの方向から照射してもほぼ正しい形状で画像を映し出すことができる電子機器を実現することができる。

投影表示装置２と撮像素子３との相対的位置関係は、投影表示装置２によって投影対象場所５に映し出されたカラー映像４が撮像素子３で検出できる関係であることが求められる。撮像素子３にはカラー映像４以外の背景も取り込まれるので、投影表示装置２によって表示されたカラー映像４とそれ以外とを区別することができるものであることが必要である。この区別のためには公知の画像処理技術を用いてよい。さらに、この区別をしやすくするためには、カラー映像４に周囲の背景との区別をするための枠パターンを含ませることが考えられる。

枠パターンを表示して常時補正処理を行なうことにより処理速度が遅くなってしまい問題となる場合は、映像の動きが止まった際にのみ補正処理を行なうようにしてもよい。また、ユーザが何らかのボタンを押したときに補正処理を行なうようにしてもよい。

２次元映像そのものを生成する装置としては、本実施の形態では２軸ＭＥＭＳミラー１８を用いたが、他の方式としては、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）ディスプレイを採用してもよい。あるいは、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）技術を用いたもの、すなわち、画素の数だけ配置された超小型ミラーの集合体であってもよい。

ただし、フォーカスフリーを実現するための性能に着目すれば、ＭＥＭＳミラーが特に適している。ＭＥＭＳミラーを用いれば小型化にとっても有利である。ＭＥＭＳミラーを用いれば、体積３ｃｍ³以下の小型の表示装置を実現することができる。

なお、ここでいう「フォーカスフリー」とは、照射面の距離によって走査スポットのサイズが変わることがなく、その結果、光学素子を通常用いる際に必要なフォーカス合わせをする必要がないということを意味する。フォーカスフリーであれば、斜めに照射しても映像の四隅ともに焦点ずれが生じない。

なお、本実施の形態で示したように、前記３通りの波長の光の光源はそれぞれレーザ素子であることが好ましい。レーザ素子を用いれば、フォーカスフリーの投影を容易に実現することができるからである。以下の実施の形態においても、各光源はそれぞれレーザ素子であることが好ましい。

（実施の形態２）
投影された画面を撮像素子３で撮像して画面としての範囲を特定するためには、上述した画像枠パターン、あるいは、その他の何らかのパターン（以下「画面範囲特定用パターン」という。）を映像とともに投影することが好ましい。そのようにすれば、撮像素子３による画面範囲の特定が格段に行ないやすくなる。

しかし、画面範囲特定用パターンが人間の目にも視認されうるものである場合には、視聴者にとって目障りな存在となるおそれがある。そこで、本発明に基づく実施の形態２としては、そのような問題を回避することができる構成について説明する。

（構成）
図５、図６を参照して、本発明に基づく実施の形態２における電子機器について説明する。この電子機器の使用形態の一例を図５に示す。

本実施の形態における電子機器１ｉは投影表示装置２ｉを備える。投影表示装置２ｉはレーザディスプレイデバイスである。投影表示装置２ｉの内部構成を図６に示す。電子機器１ｉにおいては、投影表示装置２ｉは、前記３通りの波長の光とは別に赤外光３２をカラー映像４に重ねて投影する赤外光源３１を備える。撮像素子３は投影対象場所５に投影された赤外光３２による像を検知する機能を有する。制御装置１９は、赤外光３２による像に基づいて、投影表示装置２ｉに内蔵された前記光学部品の位置および角度の少なくとも一方を調整する。図５では制御装置１９の表示を省略しているが、図１で示した例と同様に、電子機器１ｉの内部に制御装置１９が配置されている。

赤外光源３１はレーザ素子である。赤外光３２は赤外レーザ光である。図５に示した例では、赤外光３２による像は画面の外側を取り囲む枠パターン６となっている。枠パターン６は赤外光３２で描かれたものであるので、人間の目には視認されない。図６に示すように、投影表示装置２ｉの内部で赤外光源３１から発せられ、コリメートレンズ２４を透過した赤外光３２は、ハーフミラー１７ｉによって他の３種類の可視光と同軸に揃えられ、２軸ＭＥＭＳミラー１８に入射する。２軸ＭＥＭＳミラー１８は、同軸に揃えられたレーザ光１４，１５，１６および赤外光３２の進路をすばやく変化させることによって２次元走査を実現するものである。

その他の構成は、実施の形態１で説明したものと基本的に同様である。
（作用・効果）
本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施の形態では、人間の目では視認できない赤外光によって投影された枠パターン６が画面範囲特定用パターンの役割を果たすので、画面範囲特定用パターンの存在がユーザにとって目障りとなるおそれはない。

赤外光による像としての枠パターン６は、投影表示装置２ｉから投影されるカラー映像４の画面枠と必ずしも一致する必要はない。図５に示すように、枠パターン６は、画面枠から離隔した状態で画面枠を取り囲んでいてよい。枠パターン６は、あくまで図形のうち直線であるべき部分が投影対象場所５において正しく直線として表示されているか否かなどをフィードバックするためのパターンであればよい。

（実施の形態３）
（構成）
図７、図８を参照して、本発明に基づく実施の形態３における電子機器について説明する。この電子機器の使用形態の一例を図７に示す。

本実施の形態における電子機器１ｊは実施の形態１で説明したような投影表示装置２を備える。本実施の形態における電子機器１ｊは、投影表示装置２とは別に、回折格子を有するホログラム素子を介して赤外光を前記カラー映像に重ねて投影する赤外光投影ユニット７を備える。撮像素子３は投影対象場所５に投影された前記赤外光による像を検知する機能を有する。制御装置１９は、前記赤外光による像に基づいて、前記投影表示装置に内蔵された前記光学部品の位置および角度の少なくとも一方を調整する。

電子機器１ｊに設置された赤外光投影ユニット７および投影されるパターンを図８に示す。赤外光投影ユニット７は、赤外光源３１ｊと、コリメートレンズ２４と、ホログラム素子２０とを備える。ホログラム素子２０には回折格子が設けられている。赤外光源３１ｊから発せられた赤外光３２ｊは、コリメートレンズ２４を透過し、さらにホログラム素子２０を透過し、形状認識用パターン８として投影対象場所５に投影されている。形状認識用パターン８は、赤外光３２ｊで投影されたものであるので、人間の目には視認されないが、撮像素子３は、形状認識用パターン８を検出することができる。図８に示した例では、形状認識用パターン８は、多数の点が縦横に方陣状に配列されたパターンとなっている。これらの多数の点は等間隔で配置されていてよい。図８に示した例では、多数の点は等間隔で配列された状態でホログラム素子２０から出射しているが、実際に映し出される点の配列は、投影対象場所５の表面の凹凸の影響により不均一なものとなっている。

（作用・効果）
本実施の形態における電子機器１ｊでは、投影表示装置２からはユーザ向けの映像が投影され、赤外光投影ユニット７からは形状認識用パターン８が投影される。撮像素子３は、投影対象場所５に映し出されたユーザ向けの映像と形状認識用パターン８との両方を撮像する。

赤外光投影ユニット７から投影するパターンは、図８に示した形状認識用パターン８に限らず、図５に示した枠パターン６であってもよい。

撮像素子３により取り込まれた映像からは、赤外光によるパターンが抽出され、画面枠または投射面形状が画像処理により特定される。現状映し出されている画面形状が本来予定されている画面形状と異なっている場合には、適切な形状で映写されるよう、制御装置１９は、投影表示装置２内の２軸ＭＥＭＳミラー１８の制御を行ない、適切形状での視聴性能を実現する。２軸ＭＥＭＳミラー１８は、投影表示装置２内でいわゆる絵作りの役割を担う光学部品であるので、これを制御することによって、投影対象場所５に映し出される映像を適正なものに修正することができる。

よって、本実施の形態では、どの方向から照射してもほぼ正しい形状で画像を映し出すことができる電子機器を実現することができる。

本実施の形態のように、電子機器１ｊの中に、投影表示装置２とは別のものとして赤外光投影ユニットを組み込んだ設計では装置の大きさが問題となる場合がある。そのような場合には、実施の形態２で説明したように、赤外光源３１を内蔵する投影表示装置２ｉを用いればよい。

（タッチパネル機能）
実施の形態２，３の電子機器においては、赤外光を利用してタッチパネル機能をもたせることが出来る。そのような例について、図９、図１０を参照して説明する。この電子機器１ｋは、たとえば、図９に示すように、格子状の指差し位置検出用パターン９を投影対象場所５に投影する。指差し位置検出用パターン９は赤外光で映し出されているので、ユーザの目には視認されない。たとえば投影対象場所５が机の上に置かれた白い紙３５であるとき、カラー映像４が映し出される結果、ユーザにとっては図１０のような状況となる。図１０に示すようにユーザが映像内の特定の箇所を指差したとき、図９に示すように指差し位置検出用パターン９の中に指３３が入り込むこととなる。指差し位置検出用パターン９は指３３の位置で赤外光による格子状のパターンの形状が歪む。撮像素子３で指差し位置検出用パターン９を撮像し、解析することによって、指３３が映像中のどの位置を指しているかを特定することができる。ユーザが指３３の代わりに棒状またはペン状の器具で指すこととしても同様の検出は可能である。

このようにすることによって、画面枠の認識、投射面形状の認識ができるだけでなく、画面内のどこが指されているかを検出することが可能な電子機器となるので、画面内へのポイント動作による入力操作も可能なタッチパネル機能を付加することが可能となる。

（出力部を備える電子機器）
実施の形態２，３の電子機器においては、前記赤外光による像における光量および照射位置の変化に対応した信号を外部出力する出力部を備えることが好ましい。

実施の形態２における電子機器１ｉにおいて出力部を設けた例を図１１に示す。この電子機器１ｉは、制御装置１９の他に、赤外光３２による像における光量および照射位置の変化に対応した信号を外部出力する出力部３５を備える。

実施の形態３における電子機器１ｊにおいて出力部を設けた例を図１２に示す。この電子機器１ｊは、制御装置１９の他に、赤外光３２ｊによる像における光量および照射位置の変化に対応した信号を外部出力する出力部３５を備える。

この構成を採用することにより、外部で信号を受け取って利用することができる。これによりたとえば、上述したタッチパネル機能における指３３の位置を特定するための情報をプロジェクタモジュールの外部に出力することができる。

（実施の形態４）
（レーザディスプレイデバイスの小型化）
本発明に基づく電子機器では、投影表示装置としてレーザディスプレイデバイスと呼ばれる装置が用いられうる。レーザディスプレイデバイスにおいて小型化に有利な構成の例をいくつか示す。

レーザディスプレイデバイスにおいては、レーザ光の光軸合わせの負担を減らすために、含まれるレーザ素子の数を減らすことが重要である。レーザ素子の１つ分は１つの「パッケージ」として把握され得る。

レーザ素子の数を最も減らした形態としては、１つのレーザ素子から、必要な複数通りの波長のレーザ光をすべて出射することができることが好ましい。このように１つのレーザ素子だけでまかなえる状態にすることを１パッケージ化という。レーザディスプレイデバイスの内部構造は、１パッケージ化することが好ましい。しかし、実際には、材料の問題、または、発光性能の問題により、１パッケージ化することができない場合が多い。

これまで実現されているレーザディスプレイデバイスは全て、それぞれの波長の素子が個別にパッケージ化されたデバイスを用いている。すなわちたとえば３通りの波長のレーザ光を出射するためには３つのレーザ素子すなわち３つのパッケージが用いられている。

（例１）
まず、レーザディスプレイデバイスが２つのパッケージを含む例を示す。

図１３（ａ）に示す例１では、レーザディスプレイデバイス４１は、５１０〜５４０ｎｍのレーザ光を出射する緑色レーザ素子５２と、赤／青１パッケージレーザ素子５３とを備える。赤／青１パッケージレーザ素子５３においては、図１３（ｂ）に示すように、赤色半導体レーザチップ７１と青色半導体レーザチップ７３とが１つのパッケージの中に並べられて実装されている。この組合せにより、レーザの光軸系は３本から２本に減らすことができ、レーザディスプレイデバイス４１全体のサイズを小型化する上で大いに有利となる。また、効率の面から考慮しても優れている。

現在、技術的に緑色レーザの小型化が困難であるため、図１３（ａ）に示した例では、緑色レーザ素子５２は独立した大きなパッケージとして描かれている。

緑色レーザ素子５２としてはＳＨＧ（Second Harmonic Generation）を用いるレーザ素子を用いることができる。ＳＨＧを用いたレーザ素子は、赤外レーザを光源として波長を１／２に変換したものである。このように構成される緑色レーザ素子５２は、通常のレーザパッケージよりは容積が大きくなる。しかし、赤外レーザ自体の動作電圧が低いことから、現在の技術による緑色半導体レーザチップを用いた場合よりも消費電力が低くなる。

図１３（ａ）に示した例では、緑色レーザ素子５２と、赤／青１パッケージレーザ素子５３との各出射部の近傍にはコリメートレンズ６１，６２がそれぞれ配置されている。コリメートレンズ６１，６２をそれぞれ透過したレーザ光はハーフミラー４７によって同軸化され、２軸ＭＥＭＳミラー１８によって２次元走査に用いられる。２軸ＭＥＭＳミラー１８は１軸ＭＥＭＳミラーを２つ組み合わせたものであってもよい。このことは他の実施の形態においても同様である。

図１３（ａ）に示した例では、レーザディスプレイデバイス４１のサイズは、長さ４０ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚み５ｍｍとすることができるので、１５ｍｍ×４０ｍｍ×５ｍｍ＝３ｃｍ³の体積で構成することができる。

（例２）
一般的に、赤色半導体レーザチップは温度特性の悪い材料系であるのに対して、緑色と青色との半導体レーザチップの材料系は一致しているので、緑色と青色とのレーザを１パッケージで構成することが考えられる。図１４に示す例２では、レーザディスプレイデバイス４２は、赤色レーザ素子５４と、緑／青１パッケージレーザ素子５５とを備える。図１４に示した構成では、赤色レーザ素子５４が独立しているので、赤色レーザ素子５４は個別に放熱対策を行なうことができる。また、一般的に発熱量の多い緑色および青色の半導体レーザチップからの熱の影響を低減することができる。また、緑色と青色との半導体レーザチップの材料系は等しいため、１パッケージ化が容易である。緑色、青色ともにレーザチップはＧａＮ系材料を用いている。ＧａＮ基板上に両方の発光部を形成することで、個別のレーザチップをそれぞれ別個にパッケージ化する場合に比べ、緑色と青色との発光点を近づけることができ、光軸のずれを抑制することができる。

図１４に示した例では、赤色レーザ素子５４と、緑／青１パッケージレーザ素子５５との各出射部の近傍にはコリメートレンズ６３，６４がそれぞれ配置されている。コリメートレンズ６３，６４をそれぞれ透過したレーザ光はハーフミラー４７によって同軸化され、２軸ＭＥＭＳミラー１８によって２次元走査に用いられる。

図１４に示した例では、レーザディスプレイデバイス４２のサイズは、長さ２５ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚み５ｍｍとすることができるので、１５ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍ＝１．９ｃｍ³の体積で構成することができる。

一般に、赤色レーザにはＧａＡｓ基板にエピタキシャル成長させた半導体レーザチップが用いられ、青色および緑色レーザにはＧａＮ基板にエピタキシャル成長させた半導体レーザチップが用いられる。赤色半導体レーザチップは温度特性で他の２つに劣るので、放熱を効率良く行なえるようにするために、図１４に示したように、赤色半導体レーザチップのみ別パッケージで構成し、緑色および青色の半導体レーザチップを１パッケージ化することが適切である。

（例３）
図１５（ａ）に示す例３では、レーザディスプレイデバイス４３は、赤色、緑色、青色の３通りの波長のレーザを１パッケージで構成した赤／緑／青１パッケージレーザ素子５６を備える。赤／緑／青１パッケージレーザ素子５６においては、図１５（ｂ）に示すように、赤色半導体レーザチップ７１と緑色半導体レーザチップ７２と青色半導体レーザチップ７３とが１つのパッケージの中に並べられて実装されている。

赤／緑／青１パッケージレーザ素子５６からは３通りのレーザ光が出射しうる。赤／緑／青１パッケージレーザ素子５６の出射部の近傍にはコリメートレンズ６５が配置されている。赤／緑／青１パッケージレーザ素子５６から出射する３通りのレーザ光はいずれも共通のコリメートレンズ６５を透過し、２軸ＭＥＭＳミラー１８によって２次元走査に用いられる。

図１５（ａ）に示した例では、レーザディスプレイデバイス４３のサイズは、長さ２０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚み５ｍｍとすることができるので、１０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍ＝１ｃｍ³の体積で構成することができる。

例３は、例２よりもさらに光軸が占める体積を低減した構成である。１つの光軸系で３通りの波長の光を同一の光学部品に向けて入射させることとなっている。例３の構成は、生産の都合からしても、サイズに関しても大きく優れている。

例３の構成では、３通りの波長の光を１つのコリメートレンズ５６でコリメートする構成となっている。実施の形態１の図２のように光源が別々であって各光源に個別のコリメートレンズが設けられている場合はビームスプリッタにより光線を１つに重ねることができるが、１つのパッケージの中に複数の半導体レーザチップを並べて配置し、共通のコリメートレンズを通過させる場合には、レーザ光の種類によってコリメートレンズ上の入射位置にずれが発生せざるを得ない。したがって、３波長間の波長差およびコリメートレンズ上の入射位置のずれによる影響で光線が十分精度良く重ならないおそれがある。このずれを最小化するためには、図１５（ｂ）に示すように赤／緑／青１パッケージレーザ素子５６から出射されるレーザ光の並ぶ順番は、緑色レーザ光を中心として、青色、緑色、赤色の順となることが好ましい。緑色の波長は５１０〜５４０ｎｍであって、これは、６２０〜６６０ｎｍという長波長の赤色と４３０〜４７０ｎｍという短波長の青色との間の波長に相当するからである。

すなわち、本発明に基づく電子機器としては、前記３通りの波長の光の光源を１パッケージに納めた光源ユニットを備え、前記赤外光源は前記光源ユニットとは別に配置されており、前記光源ユニットにおいて、前記３通りの波長の光の光源は、青色光源、緑色光源、赤色光源の順に並んで配置されていることが好ましい。あるいは、本発明に基づく電子機器としては、前記３通りの波長の光の光源を１パッケージに納めた光源ユニットを備え、前記赤外光投影ユニットは前記光源ユニットとは別に配置されており、前記光源ユニットにおいて、前記３通りの波長の光の光源は、青色光源、緑色光源、赤色光源の順に並んで配置されていることが好ましい。

（実施の形態５）
（テレビ電話）
本発明に基づく電子機器であるレーザプロジェクタモジュールを用いたテレビ電話製品の概略を説明する。このテレビ電話製品は携帯端末として実現することができる。携帯端末は携帯電話であってもよい。レーザプロジェクタモジュールのみならずこのような携帯端末自体も、本発明に基づく電子機器の一種である。

図１６に示すように、本実施の形態における電子機器としての携帯端末１２１は両端にそれぞれカメラモジュール１２２とレーザプロジェクタモジュール１２３とを備えている。レーザプロジェクタモジュール１２３は、本発明に基づく電子機器として構成されたものである。ユーザ１２４は、この携帯端末１２１を、投影面と本人との間に置くことで、投影面には映像１２５が映し出される。ただし、カメラモジュール１２２はユーザ１２４の方を向き、レーザプロジェクタモジュール１２３は投影面の方を向いている。投影面はスクリーンまたは白い壁であることが好ましいが、何らかの障害物であってもよい。

ユーザ１２４は、映像１２５の中に登場する話し相手１２６との間で擬似的な対面会話をすることができる。この携帯端末１２１から投影される映像のサイズは、レーザプロジェクタモジュール１２３と投影対象場所の面との間の距離を調整することにより所望の程度にまで大きくすることができる。したがって、ユーザ１２４は、携帯端末１２１を置く場所を適宜選択することによりほぼ実物大の相手との対面会話が可能となる。

また、携帯端末１２１からカメラモジュール１２２を引き出して携帯端末１２１の本体から離れた位置に設置することができるように構成することが好ましい。その場合、カメラモジュール１２２をユーザ１２４の目線の位置に配置することにより、ユーザ１２４と話し相手１２６との間で目線を合わせた対話をすることも擬似的に可能となる。本発明に基づく電子機器として構成されるレーザプロジェクタモジュール１２３は、非常に小型とすることができるので、携帯端末１２１自体を投影面とユーザ１２４本人の目線との間の途中に配置した場合も、ユーザ１２４は不自然に感じることはない。

この携帯端末１２１は、フロントプロジェクタとして活用することもできる。この携帯端末１２１は、本発明の効果により、どの方向から照射してもほぼ正しい形状で画像を映し出すことができるので、自由な場所に設置して、自由な方向から画像を写したい場所に映すことができる。

（実施の形態６）
（机）
本発明に基づく電子機器であるレーザプロジェクタモジュールを用いた製品の一例を図１７に示す。この机１３１は本発明に基づく電子機器として構成されたレーザプロジェクタモジュール１３２を備えている。この机１３１自体も本発明に基づく電子機器の一種である。レーザプロジェクタモジュール１３２はアーム１３４によって適当な高さに支持されている。この机１３１はレーザプロジェクタモジュール１３２によって上面１３３に映像を投影することができる。

机の上面で映像を見ることができるようにするためには、従来の液晶表示装置などを机の上面に組み込むことも考えられるが、その場合、机の上面を大きく占有してしまうという欠点がある。

これに対して、本発明に基づく電子機器としてのレーザプロジェクタモジュールを用いれば非常に小さく実現することができ、モジュール自体は小型であるにもかかわらず表示される映像のサイズは十分大きくすることができるので、図１７に示したように机に取り付けることは好ましい。

図１７に示した例では、フロントプロジェクション方式であったが、リアプロジェクション方式であってもよい。その場合、机の天板の下方にレーザプロジェクタモジュールを配置することとすればよい。下方から投影することによって天板の上面に映像が表示され、ユーザは天板の上方からその映像を見ることができる。

リアプロジェクション方式とした場合、明るい環境でも映像を良好に表示することができるという点で優れている。リアプロジェクション方式の机を用いることによって、たとえばミーティング時に、ユーザが画面上の注目すべきポイントを指差しながらのプレゼンテーションも可能となる。

いずれにしても、このように想定される机は、映像の表示に関して既に説明した本発明の作用効果を奏することができるので、自由な場所に設置して、自由な方向から所望の場所にほぼ正しい形状で映像を映し出すことができる。

（実施の形態７）
（電子ブック）
本発明に基づく電子機器であるレーザプロジェクタモジュールを用いた製品の一例を図１８に示す。電子ブック１４１自体も本発明に基づく電子機器の一種である。本発明に基づく電子機器としての電子ブック１４１は、窓１４２を備える。窓１４２は、投影表示装置からの光が出射するための窓であり、かつ、撮像装置に取り込まれる光が入射するための窓でもある。図１８に示すように、既存の紙１４３をスクリーンとして利用することによって、紙１４３の上に映像１４４を投影表示することができる。電子ブック１４１は、本発明に基づく電子機器であるので、投影表示は紙１４３に対して垂直方向からする必要はなく、図１８に示すように斜めから投影するような位置関係であっても、ほぼ正しい形状で映像を表示することができる。

従来の電子ブックは液晶表示や電子インクを用いた方式が主流であるが、長年にわたって本は紙によって構成されたものが一般的であったので、人間は読書をするに当たっては紙面上の文字を読むことに慣れており、液晶画面などでの読書に抵抗がある。

ここで示した電子ブック１４１では、紙面に映像を表示することができるので、ユーザにとっては、紙面の上に表れている文字を読んでいるに過ぎず、従来の紙の本の場合とさほど変わらない感覚で読み進めることができる。したがって、電子ブック１４１によれば、仮想的に本を読んでいる感覚を実現できる。

電子ブック１４１を使用する際には、メモ可能な紙１４３を用いて、映像を紙１４３に投射することが好ましい。そのような場合、映像を見ているユーザは、思いついたことがあれば、すぐにメモを取ることができるので好都合である。

電子ブック１４１は、パネル１４５と、クリップ１４６を含むものであってもよい。クリップ１４６を設けることとすれば、紙１４３をパネル１４５上に固定することができる。用途により、紙、板、樹脂シートなど、投影対象とするスクリーンの材料を自由に入れ替えることができる。

本発明に基づく電子機器としての電子ブック１４１に、上述のように赤外光を用いたタッチパネル機能を持たせた場合、紙１４３の上で自然にタッチパネル操作をすることができる。ページをめくる動作をタッチパネル機能によって実現することができる。ユーザが紙１４３にメモを書き込む際のペン先の動きをタッチパネル機能によって検出し、電子ブック１４１内に情報として記録することも可能となる。

（実施の形態８）
（デジタルフォトフレーム）
図１９、図２０に示すように、本発明に基づく電子機器としてのデジタルフォトフレーム１５１は、本体１５２と、フレーム１５３，１５４とを備える。本体１５２には回転可能な調整ツマミ１５５が設けられている。本体１５２のフレーム１５３，１５４に向かう側には窓１５６が設けられている。窓１５６は、投影表示装置からの光が出射するための窓であり、かつ、撮像装置に取り込まれる光が入射するための窓でもある。図２０では、本体１５２の内部の様子が示されている。本体１５２の内部には、レーザプロジェクタモジュール１５７と、ミラー１５８とが配置されている。レーザプロジェクタモジュール１５７は本体１５２の内部の下部に配置されている。レーザプロジェクタモジュール１５７は投影表示装置と撮像素子とを含んでいる。ミラー１５８は調整ツマミ１５５に連動して、角度を調整することができるように配置されている。レーザプロジェクタモジュール１５７の投影表示装置から出射した光はミラー１５８で反射し、窓１５６を通じて本体１５２の外に出射する。こうして、フレーム１５３，１５４間に設置された紙などに映像が投影される。映像の光はミラー１５８を通じてレーザプロジェクタモジュール１５７の撮像素子に入射することによって撮像される。

フレーム１５３，１５４間に設置するスクリーン素材は、普通の紙であってもよいが、高級感のある和紙、板材、特殊フィルムなどであってもよい。ユーザがその都度適宜入れ替えることとしてもよい。また、フレーム１５３，１５４間に何も配置しないこととすれば、窓１５６から投影された映像はより遠い位置の何らかの壁に映し出される。そのようにすれば、フレーム１５３，１５４のサイズより大きく映像を表示することもできる。その場合、たとえば部屋の壁や天井に映像を映し出すことができる。

このデジタルフォトフレームにおいては、リアプロジェクション方式と、フロントプロジェクション方式とのいずれでの使用も可能とするために、レーザプロジェクタモジュール１５７に左右反転機能を持たせておき、左右反転させるか否かを選択するための切替えボタン（図示せず）を本体１５２に設けておいてもよい。左右反転は、映像データの反転またはＭＥＭＳミラーの駆動制御によって行なうことができる。

いずれにしても、このようなデジタルフォトフレームは、本発明に基づく電子機器を組み込んだものであるので、自由な場所に設置して、自由な方向から所望の場所にほぼ正しい形状で映像を映し出すことができる。

（実施の形態９）
（パソコン）
図２１に示すように、本発明に基づく電子機器としてのパソコン１６１は、キーボード１６２と、レーザプロジェクタモジュール１６３とを備える。レーザプロジェクタモジュール１６３は投影表示装置と撮像素子とを含んでいる。レーザプロジェクタモジュール１６３は投影対象場所１６５に映像１６４を映し出す。投影対象場所１６５は、前方の壁、ホワイトボードなどであってよい。

従来のパソコンで主に表示手段として用いられているものは液晶表示装置であるが、液晶表示装置などの場合は、表示装置のサイズ以下の映像しか表示することができない。そのような表示装置では、映像をなるべく大きく表示するために、表示装置のサイズがパソコンの全体のサイズのうちかなり大きな部分を占めているのが現状である。特に、ノートパソコンの分野では機能を制限し、小型であることをメリットとしてアピールするモデルも数多く発売されている。そのような中で、液晶表示装置を採用し続ける場合、製品全体のサイズをある程度より小さくできないという制約が問題となる。

これに対して、本実施の形態におけるパソコン１６１は、図２１に示したようにシンプルな構成となっている。このパソコン１６１のキーボード１６２の内部には、ハードディスクドライブ、メモリ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が収納されている。

本実施の形態におけるパソコンによれば、自由な場所に設置して、自由な方向から画像を写したい場所に映すことができる。本実施の形態におけるパソコンで、上述のように赤外光を用いたタッチパネル機能を持たせてもよい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１，１ｉ，１ｊ，１ｋ電子機器、２，２ｉ投影表示装置、３撮像素子、４カラー映像、５，１６５投影対象場所、６枠パターン、７赤外光投影ユニット、８形状認識用パターン、９指差し位置検出用パターン、１０，３３指、１１青色レーザ素子、１２，５２緑色レーザ素子、１３，５４赤色レーザ素子、１４，１５，１６レーザ光、１７，４７ハーフミラー、１８２軸ＭＥＭＳミラー、１９制御装置、２０ホログラム素子、２１，２２，２３，２４，６１，６２，６３，６４，６５コリメートレンズ、３１，３１ｊ赤外光源、３２，３２ｊ赤外光、３５出力部、４１，４２，４３レーザディスプレイデバイス、５３赤／青１パッケージレーザ素子、５５緑／青１パッケージレーザ素子、５６赤／緑／青１パッケージレーザ素子、７１赤色半導体レーザチップ、７２緑色半導体レーザチップ、７３青色半導体レーザチップ、１２１携帯端末、１２２カメラモジュール、１２３，１３２，１５７，１６３レーザプロジェクタモジュール、１２４ユーザ、１２５，１４４，１６４映像、１２６話し相手、１３１机、１３３上面、１３４アーム、１４１電子ブック、１４２，１５６窓、１４３紙、１４５パネル、１４６クリップ、１５１デジタルフォトフレーム、１５２本体、１５３，１５４フレーム、１５５調整ツマミ、１５８ミラー、１６１パソコン、１６２キーボード。

Claims

光学部品を内蔵し、同軸方向にそれぞれ配向された３通りの波長の光を前記光学部品を用いて投影対象場所に向けて２次元走査することによってカラー映像を表示する投影表示装置と、
前記投影対象場所を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子によって撮像された映像に基づいて、前記投影表示装置に内蔵された前記光学部品の位置および角度のうち少なくとも一方を調整する制御装置とを備える、電子機器。
前記投影表示装置は、前記３通りの波長の光とは別に赤外光を前記カラー映像に重ねて投影する赤外光源を備え、
前記撮像素子は前記投影対象場所に投影された前記赤外光による像を検知する機能を有し、
前記制御装置は、前記赤外光による像に基づいて、前記投影表示装置に内蔵された前記光学部品の位置および角度の少なくとも一方を調整する、請求項１に記載の電子機器。
前記投影表示装置とは別に、回折格子を有するホログラム素子を介して赤外光を前記カラー映像に重ねて投影する赤外光投影ユニットを備え、
前記撮像素子は前記投影対象場所に投影された前記赤外光による像を検知する機能を有し、
前記制御装置は、前記赤外光による像に基づいて、前記投影表示装置に内蔵された前記光学部品の位置および角度の少なくとも一方を調整する、請求項１に記載の電子機器。
前記赤外光による像における光量および照射位置の変化に対応した信号を外部出力する出力部を備える、請求項２または３に記載の電子機器。
前記３通りの波長の光の光源はそれぞれレーザ素子である、請求項１から４のいずれかに記載の電子機器。
前記３通りの波長の光の光源を１パッケージに納めた光源ユニットを備え、前記赤外光源は前記光源ユニットとは別に配置されており、前記光源ユニットにおいて、前記３通りの波長の光の光源は、青色光源、緑色光源、赤色光源の順に並んで配置されている、請求項２に記載の電子機器。
前記３通りの波長の光の光源を１パッケージに納めた光源ユニットを備え、前記赤外光投影ユニットは前記光源ユニットとは別に配置されており、前記光源ユニットにおいて、前記３通りの波長の光の光源は、青色光源、緑色光源、赤色光源の順に並んで配置されている、請求項３に記載の電子機器。