JP7547992B2 - 投影装置及び操作検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、投影装置、及びこの投影装置に設置される操作検出装置に関する。

投影面内におけるユーザ等の動作を検出するセンサを有し、検出結果に基づき、投影画像に変更を加えるなどのインタラクティブ機能を有する投影装置が知られている。

例えば特許文献１には、上記センサとして、投写面に投写された画像を含む範囲を撮像する撮像部が記載されている。また撮像部は投写レンズの近傍に配置されることが記載されている。

しかし特許文献１に記載の従来の構成では、撮像部の配置場所によっては、投影装置が大型化したり、光学部品の配置に影響を与える可能性がある。

本発明は、インタラクティブ機能を有する小型の投影装置を実現することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一観点に係る投影装置は、投射口から画像を投影表示する本体部と、前記本体部から脱着可能であり、操作者による投影画面上での操作に係る情報である操作情報を取得する操作検出装置と、を備え、前記投射口は、前記本体部の所定の面に前記面から外部に突出しないよう形成され、前記本体部の前記投射口が設けられる前記面上に、前記操作検出装置を取り付ける取付部が設けられ、前記操作検出装置は、前記取付部を介して、前記投射口と同一平面上に外付けで設置される。

インタラクティブ機能を有する小型の投影装置を実現することができる。

実施形態に係る投影装置の使用態様を示す斜視図 図１の正面側から見た投影装置の内部構造を示す斜視図 図１の背面側から見た投影装置の内部構造を示す斜視図 光学エンジンと光源装置との関係を示す斜視図 光学エンジンの概略構成を示す斜視図 照明光学部と画像処理部の概略構成と光路を説明する説明図 画像処理部の概略構成を示す斜視図 投射光学部の構成の一部を示す斜視図 投射光学部の構成を示す斜視図 投射光学部の光路を説明するための説明図 実施形態に係る投影装置の全体構成を示す斜視図 投影装置の使用態様を示す側面図 投影装置の使用態様を示す平面図 図１１に示す投影装置の分解斜視図 図１１に示す投影装置の断面図 インタラクティブモジュールのカメラ面を拡大視した側面図 本体部の取付部のうち、インタラクティブモジュールとの連結部分を拡大視した斜視図 インタラクティブモジュールの底面のうち、本体部との連結部分を拡大視した斜視図 投影装置の電気的な接続関係を示すブロック図 インタラクティブモジュールの内部構成を示す図 撮像部の斜視図 撮像部を取り外した状態のインタラクティブモジュールの斜視図 あおり角度が最小の状態のモジュール内部構成を示す斜視図 図２３に示す状態のインタラクティブモジュールの断面図 あおり角度が中間の状態のモジュール内部構成を示す斜視図 図２５に示す状態のインタラクティブモジュールの断面図 あおり角度が最大の状態のモジュール内部構成を示す斜視図 図２７に示す状態のインタラクティブモジュールの断面図 ペンホルダの内部構成を示す平面図 ペンホルダの支持構造を示す断面図 ペンホルダによるインタラクティブペンの保持状態を示す斜視図 投影装置の机上投影の態様を示す側面図 机上投影時におけるインタラクティブペンの保持状態を示す斜視図 天吊りタイプの投影装置の斜視図 天吊りタイプの投影装置の使用態様を示す側面図

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

なお、以下の説明において、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに垂直な方向である。ｘ方向及びｙ方向は水平方向であり、ｚ方向は鉛直方向である。ｘ方向は投影装置１の本体部７０の正面側Ｆと背面側Ｂとの対向方向であり、正面側Ｆが正方向、背面側Ｂが負方向である。また、以下では説明の便宜上、ｚ正方向側を上側、ｚ負方向側を下側とも表現する場合がある。

＜投影装置の本体部の概略構成＞
まず図１～図１０を参照して、実施形態に係る投影装置１の本体部７０の概略構成を説明する。なお、実施形態の要部であるインタラクティブモジュール８０（操作検出装置）を備える構成については、図１１以降を参照して後述する。

図１～図３は、実施形態に係る投影装置１の本体部７０の概略構成の一例を示している。図１は、投影装置１の本体部７０の概略構成を示す投射時の斜視図である。図２、図３は、投影装置１の本体部７０の外装カバー３を外した状態を示した内部構成図であり、図２は、図１の正面側Ｆから見た斜視図であり、図３は図１の背面側Ｂから見た斜視図である。

投影装置１は、パソコンやビデオカメラ等から入力される映像データを基に映像を生成し、その映像を被投射面であるスクリーン２などに投影表示する装置である。図示した投影装置１は、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を利用した小型軽量型のフロントタイプのプロジェクタである。また、縦置き型であるがこの限りではない。

投影装置１の本体部７０は、内部構造が外装カバー３内に搭載されるものであり、外装カバー３の上面部７１には操作部４及び投射口５などが設けられ、ｙ正方向側の右側面７２には吸気口６及びコネクタ部７が設けられ、ｙ負方向側の左側面７３には排気口９が設けられ、正面側Fの正面７４にはピント調節部８などが設けられている。

なお、以下の説明では、投影装置１の本体部７０の図１中の手前側を「正面側Ｆ」と表し、本体部７０の図１中の奥側を「背面側Ｂ」と表す。スクリーン２などは背面側Ｂに設置され、投射口５から背面側Ｂのスクリーン２へ画像が投影表示される。また、操作部４は、操作者が正面側Ｆから操作するよう配置されている。例えば、操作者が操作部４を正面側Ｆから操作しやすいように、正面側Fからみたときに操作部４に記載される文字の上下方向が正しくなるように配置されている。

投影装置１は、図２、図３に示すように、基本構成として大きく分けて光源装置２０と光学エンジン３０、冷却装置５０を備えている。その他、通常プロジェクタに搭載されている各構造が同様に搭載されており、ここで詳しく説明することは省略する。

次に、光源装置２０、光学エンジン３０及び冷却装置５０について図面に基づいて説明する。図４には、投影装置１から光源装置２０と光学エンジン３０、及び冷却装置５０を取り出した状態を示す。図５には投影装置１から光学エンジン３０と冷却装置５０のみを取り出した状態を示す。

冷却装置５０は、点線で示したシロッコファン６０（送風部に相当）と組み合わされて構成される。

光源装置２０は、例えば高圧水銀ランプなどの光源を制御して、画像の投射に必要な光（白色光）を光学エンジン３０へ供給する。

光源装置２０は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどの光源２１ａ、リフレクタ２１ｂ、シール部２１ｃなどを有している。

また、光源装置２０は、光源２１ａの光出射側であってリフレクタ２１ｂの上端部などを保持する光源用ハウジング２２がネジ止めされている。図５に示すように、光源用ハウジング２２の光源２１ａが配置された側と反対側の面には、出射窓２３が設けられている。光源２１ａから出射した光は、光源用ハウジング２２に保持されたリフレクタ２１ｂにより出射窓２３に集光され、出射窓２３から出射する。

また、光源用ハウジング２２の側面には、光源２１ａを冷却するための空気が流入する光源吸気口２２ａと、光源２１ａの熱により加熱された空気が排気される光源排気口２２ｂが設けられている。

光学エンジン３０は、光源装置２０から供給された光を用いて、入力された画像データを処理して投射する制御を行う。図５に示すように、光学エンジン３０は、照明光学部３１、投射光学部３３、及び画像処理部３２を備えている。上述した光源装置２０からの白色光は、まず照明光学部３１に照射される。照明光学部３１は、光源装置２０からの白色光をＲＧＢのそれぞれの成分へと分光し、画像処理部３２へと導光する。画像処理部３２は、変調信号に応じて画像形成を行い、入力された画像データから投影する画像を生成する。投射光学部３３は、画像処理部３２で生成された画像を被照射面に拡大投射する。

図６は、照明光学部３１と画像処理部３２の配置構成と光路を示す図である。

照明光学部３１は、カラーホイル３８、ライトトンネル３７、リレーレンズ３６、シリンダミラー３５、凹面ミラー３４を備えている。カラーホイル３８は、円盤状のカラーフィルタにより上記光源装置２０から出射した白色光を単位時間毎にＲＧＢの各色が繰り返す光に変換して出射する。

ライトトンネル３７は、板ガラスを張り合わせて筒状に構成されており、カラーホイル３８から出射する光を導く。リレーレンズ３６は、２枚のレンズを組み合わせて構成されており、ライトトンネル３７より出射される光の軸上色収差を補正しつつ集光する。

シリンダミラー３５、および凹面ミラー３４は、リレーレンズ３６より出射される光をそれぞれ反射する。反射された光は、画像処理部３２へと入光され、画像処理部３２は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、映像や画像のデータに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の映像を形成するように投射光を加工して反射するＤＭＤ素子４１を備えている。そして、画像処理部３２において、ＤＭＤ素子４１（第１冷却対象）により時分割された映像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は、図中に矢印Ｄで示される投射レンズ５１の方向へ反射させ、捨てる光は矢印Ｅで示されるＯＦＦ光板５３へと反射させる。

図７は、画像処理部３２の構成を示す斜視図である。画像処理部３２はＤＭＤ素子４１とＤＭＤ素子４１を制御するＤＭＤプリント基板４２とＤＭＤ素子４１を冷却するヒートシンク４３と、ヒートシンク４３をＤＭＤ素子４１に押し付ける固定板４４とを備える。本実施形態において、ヒートシンク４３が放熱体に相当する。ヒートシンク４３は、第１冷却対象のＤＭＤ素子４１と接触することで、ＤＭＤ素子４１の熱を放熱する。

また、図８、図９は、投射光学部３３の構成を示す斜視図である。画像処理部３２を通過した光は図８の投射レンズ５１へ反射され、捨てられる光はＯＦＦ光板５３へと反射される。

図１０は、投射光学部３３における光路を説明する側面図である。投射レンズ５１を通過し、拡大された映像光は折り返しミラー５４によって光路が折り返され、自由曲面ミラー５５によってスクリーン２上へ拡大投影される。以上の構成によって、投影装置１は光学エンジン３０をスクリーン２に近接して配置でき、光軸路が垂直方向となる縦型にして設置面積を小さくできる。

＜投影装置の全体構成＞
次に図１１～図１８を参照して、実施形態に係る投影装置１の全体構成を説明する。

図１１は、実施形態に係る投影装置１の全体構成を示す斜視図である。図１２は、投影装置１の使用態様を示す側面図である。図１３は、投影装置１の使用態様を示す平面図である。

図１１に示すように、投影装置１は、本体部７０に取り付けられ、脱着可能なインタラクティブモジュール８０を備える。インタラクティブモジュール８０は、本体部７０の上面７１（設置面）、すなわち本体部７０の操作部４と投射口５と同じ面に設置される。インタラクティブモジュール８０は、上面７１から上方（ｚ正方向側）に突出するよう設置される。

インタラクティブモジュール８０（操作検出装置）は、投影装置１の投影画面に対する操作者の操作（例えば、手書き文字入力など）を可能とするための装置である。インタラクティブモジュール８０は、例えば赤外線検出カメラなどの撮像部８４（図１１、図１３、図１４では、撮像部８４が有するレンズ８７のみが図示される）を有し、撮像部８４のレンズ８７により投影画面の全体を撮影して、その撮影画像を用いてインタラクティブ機能を実現する。この場合、インタラクティブモジュール８０は、投影画面の撮像画像を、操作者による投影画面上での操作に係る情報である操作情報として取得して、操作者の投影画面に対する操作を検出する。

このため、例えば図１２に示すように、側面視において、撮像部８４は、カメラ画角の範囲内に本体部７０から出力される投影画像の全体が収まるように、レンズ８７の撮像方向が規定され、また、カメラ画角の範囲をｙ軸まわりに回動可能に形成され、これによりカメラ画角の範囲を投影画像に合うように調整可能に構成されている。カメラ画角の調整は、例えば図２０～図２８を参照して後述する「あおり位置調整機構」により行うことができる。

同様に、図１３に示すように、平面視において、撮像部８４は、カメラ画角の範囲内に本体部７０から出力される投影画像の全体が収まるように、レンズ８７の撮像方向が規定されている。好ましくは、投射口５の投影各の中心と、撮像部８４のカメラ画角の中心のｙ方向位置が同一となる。これにより、投影画像を撮像部８４のカメラ画角の中に確実に収めることができる。

図１や図１２に示すように、本実施形態の投影装置１は、図２～図１０を参照して説明した構造により、投射口５からスクリーン２までの距離が、従来の投影装置と比較して極端に短い。また、本実施形態の投影装置１は、投射距離が短いだけでなく、スクリーン２での画面サイズも充分に大きくできる。例えば、本体部７０のスクリーン２側（ｘ負方向側）の背面と、スクリーン２の投影面までの距離を１１．７ｃｍで設置した場合に、４８型の投影が可能である。また、スローレシオ（投影画面の横サイズと投写距離との比率）を０．７以下、好ましくは０．２４程度にできる。本実施形態では、このような特性をもつ投影装置１を「超短焦点型」や「超至近投写型」と定義する。

図１４は、図１１に示す投影装置１の分解斜視図である。図１５は、図１１に示す投影装置１の断面図である。図１５の断面図は、例えば図１１においてｙ方向の投射口５が存在する範囲で、ｘｚ平面に沿った断面である。

図１４に示すように、インタラクティブモジュール８０は、本体部７０から脱着可能に構成されている。本体部７０の上面７１には、インタラクティブモジュール８０の取付部７５が設けられる。インタラクティブモジュール８０が本体部７０から取り外されている状態では、この取付部７５には蓋７６が取り付けられ、蓋部７６と上面７１とが面一になるように形成されている。蓋７６とインタラクティブモジュール８０はいずれも取付部７５にねじ止めされる。取付部７５の一部には締結部としてのねじ穴が、２箇所設けられている。１点鎖線で示されるように、取付部７５のねじ穴は、蓋７６とインタラクティブモジュール８０のいずれを取り付ける場合にも共通に用いられる。

インタラクティブモジュール８０は、上面７１から蓋部７６が外された状態で、取付部７５に取り付けられ、上面７１から上方（ｚ正方向）に立設される。このように、投影装置１の本体部７０の投射口５が設けられる面（上面７１）上に、インタラクティブモジュール８０を取り付ける取付部７５が設けられることで、インタラクティブモジュール８０を投射口５や操作部４と同一平面上に外付けで設置することができる。このように投射口５が設けられる面（上面７１）上に取付部７５を設けてインタラクティブモジュール８０の設置面とすることにより、投影装置１の本体部７０の内部にモジュール設置用のスペースを設ける必要がなくなるので、本体部７０の大型化を抑制でき、また、本体部７０の内部の光学部品の配置に影響も与えずにインタラクティブ機能を追加できる。この結果、本実施形態によりインタラクティブ機能を有する小型の投影装置１を実現することができる。

取付部７５は、上面７１において、投射口５を挟んで投影画面とは反対側に配置される。好ましくは、取付部７５の上面７１上の位置は、図１５に示すように、インタラクティブモジュール８０が、本体部７０の上面７１のうち、正面側（ｘ正方向側）の端部に配置されるように設けられる。これにより、インタラクティブモジュール８０は投射面に対して投射口５より後方側（ｘ正方向側）に配置されるので、投射面の全体を撮像しやすくできる。

また、インタラクティブモジュール８０は、取付部７５への取り付け時には、上面７１の法線方向（ｚ方向）から視たときに上面７１の輪郭線から外部に突出せず、かつ、上面７１の投射口５を挟んで投影画面とは反対側の外縁に沿って配置される。これにより、本体部７０の側面から外側にはみ出ないようにインタラクティブモジュール８０を設置できるので、投影装置１の見栄えを損なわずに外付け装置を設置でき、機能を拡張できる。また、持ち運び等の利便性を維持できる。

ｚ方向からの平面視において、インタラクティブモジュール８０は、本体部７０の内部の自由曲面ミラー５５の正面側Ｆの端部５５ａ（図１５中に丸で囲まれた部分）と重なる位置に配置される。好ましくは、インタラクティブモジュール８０の正面側Ｆの端面８３と、本体部７０の正面側Ｆの面７４ａとが面一となるように配置される。

ここで、図１５において、投射レンズ５１の光軸Ｃを二点鎖線で示す。インタラクティブモジュール８０の配置について、この光軸Ｃを基準とする定義を説明する。

（１）投影装置１は、自由曲面ミラー５５を有している。自由曲面ミラー５５は、その上を反射した反射光が投射口５を通り、スクリーン２の投射面に投射される。本実施形態では、インタラクティブモジュール８０の、投射レンズ５１の光軸Ｃと直交する方向（正面側Ｆと背面側Ｂとが対向する方向、ｘ方向）の所定幅の範囲内（図１５に二本の破線の間の領域として示す）に、前述の自由曲面ミラー５５の、投射面から最も離れた箇所（図１５に丸で囲んだ部分、端部５５ａ）が入るように配置されている。

（２）インタラクティブモジュール８０は、投射口５と同一平面（上面７１）から、投射レンズ５１の光軸Ｃの方向（ｚ正方向）に沿って突出している。

なお、図１５の断面図では、すべての断面を金属ハッチングで表現しているが、各部品は金属以外の材料で形成されてもよい。

図１６は、インタラクティブモジュール８０のカメラ面８１を拡大視した側面図である。図１６に示すように、インタラクティブモジュール８０は、撮像部８４がｘ負方向側に露出するカメラ面８１と、カメラ面８１と対向してｘ正方向側に向く正面８３と、ｚ正方向側を向く上面８２とを有し、ｙ軸方向を長手方向とする略直方体形状をとる。カメラ面８１は、その法線方向がｘ負方向からｚ正方向（上方）側に傾斜するよう形成されている。言い換えると、インタラクティブモジュール８０のうち投影方向側を向くカメラ面８１は、その上部（ｘ正方向側の端部）が投射口５からの投影方向とは反対側（ｘ正方向側）に傾斜する傾斜面で形成される。つまり、インタラクティブモジュール８０が本体部７０に設置された状態では、本体部７０の上面７１と、インタラクティブモジュール８０のカメラ面８１とのなす角度θは鈍角となっている。角度θは例えば１１５°である。

上述のとおり、操作部４は正面側Ｆからみたときに文字の上下が正しくなるよう配置されるので、投影装置１の操作者は主に本体部７０の正面側Ｆから操作を行う。このとき、インタラクティブモジュール８０が本体部７０の上面７１の正面側Ｆの端部に配置されており、本体部７０の上面７１から上方に突出するので、操作者にとって操作部４の視認を阻害する虞がある。これに対して本実施形態では、カメラ面８１を正面側Ｆに傾斜させることによって、正面側Ｆから操作部４を視認しやすくできる。

また本実施形態では、インタラクティブモジュール８０は、取付部７５に取り付けられたとき、本体部７０と電気的に接続され、本体部７０から電力を供給されて駆動する。図１７、図１８を参照して、この電気的接続手法について説明する。図１７は、本体部７０の取付部７５のうち、インタラクティブモジュール８０との連結部分を拡大視した斜視図である。図１８は、インタラクティブモジュール８０の底面８８のうち、本体部７０との連結部分を拡大視した斜視図である。

図１７に示すように、本体部７０の取付部７５には、電源供給コネクタ７７と、検知スイッチ７８（検知部）とが設けられている。一方、図１８に示すように、インタラクティブモジュール８０の底面８８には、電源受給コネクタ８９と、突起９０とが設けられている。電源受給コネクタ８９が電源供給コネクタ７７に接続されることで、本体部７０とインタラクティブモジュール８０とが電気的に接続される。突起９０は、底面８８から下方（ｚ負方向側）に突設されており、ｚ方向からみたときに、取付部７５の検知スイッチ７８と重なる位置に設けられる。検知スイッチ７８は、例えば平板状であり、上下方向に移動可能に構成され、通常時（OFF時）には主面が上方を向くように設置されている。検知スイッチ７８が外力を受けて下方に移動するとOFFからONに切り替わる。これにより、インタラクティブモジュール８０が取付部７５に取りつけられると、突起９０が検知スイッチ７８を下方に押し込んでON状態に切り替えることができる。

本実施形態では、電源受給コネクタ８９が電源供給コネクタ７７に接続されても、検知スイッチがOFF状態の場合には、本体部７０からインタラクティブモジュール８０への電源供給は行われず、インタラクティブモジュール８０が取付部７５に取りつけられて検知スイッチがON状態となると電源供給を行うように構成される。

また、検知スイッチ７８がＯＦＦ状態のときには、本体部７０内の各要素への電力供給も止める構成でもよい。この場合、図１４に示す蓋７６の底面にも突起９０が同様に設けられており、蓋７６を取付部７５に嵌合することによって、蓋７６の突起が検知スイッチ７８をＯＮ状態に切り替えて、本体部７０で電力が供給される。つまり、投影装置１では、本体部７０の上面７１の取付部７５に、インタラクティブモジュール８０か、または、蓋７６が取り付けられているときに、電力が供給されて駆動可能となる。

図１９は、投影装置１のブロック図であり、投影装置１の電気的な接続関係を示す図である。図１９に示すように、投影装置１の本体部７０とインタラクティブモジュール８０には、ユーザＰＣ１５０が通信可能に接続されている。ユーザＰＣ１５０は、投影する画像の画像データを投影装置１の本体部７０に供給する。ユーザＰＣ１５０と本体部７０、及び、ユーザＰＣ１５０とインタラクティブモジュール８０は、例えばＨＤＭＩ（登録商標）（High Definition Multimedia Interface）ケーブル又はＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル等の所定のケーブルを介して相互に接続されている。

また、投影装置１は、本体部７０やインタラクティブモジュール８０を遠隔操作するための、赤外線信号でコマンドを出力するリモートコントローラ装置１０４（リモコン）と、操作者がスクリーン２上を操作する際に用いられるインタラクティブペン９１を有している。インタラクティブペン９１は、例えばスクリーン２上を操作する際に先端が押圧されることでスイッチがオン動作し、赤外線を発光する。

一例ではあるが、このインタラクティブペン９１が発光する赤外線光の波長と、リモートコントローラ装置１０４が発光する赤外線光の波長は、同じ波長となっている。また、リモートコントローラ装置１０４からの赤外線信号は、光制御信号の一例であり、インタラクティブペン９１が発光する赤外線光による信号は、指示体光信号の一例である。

なお、この例では、リモートコントローラ装置１０４及びインタラクティブペン９１で、共に赤外線光を用いることとしたが、他の波長の光信号を用いてもよい。

本体部７０は、主制御部１０、映像入力端子部１００、映像音声処理部１０１、音声出力ユニット１０２、操作制御部１０３、光学制御部１１０、ランプ駆動部１１１、光源装置２０、光学エンジン３０、検知スイッチ７８を有している。

主制御部１０は、ＣＰＵ（Center Processing Unit）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）１３及びＮＶＲＡＭ（Non Volatile Random Access Memory）１４を有している。

商用電源に本体部７０が接続され、かつ、検知スイッチ７８がＯＮ状態となると、本体部７０の各部に対する電力の供給が開始され、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に予め記憶されている制御プログラムに従って起動する。また、操作制御部１０３に電源が供給されることで、操作制御部１０３の操作が可能となる。また、光学エンジン３０を介した投影画像の投影が可能となる。

また、商用電源から本体部７０が切り離されると、ＣＰＵ１１は、光源装置２０を消灯させる。また、ＣＰＵ１１は、光学エンジン３０の冷却に必要な所定時間が経過した後、光学エンジン３０を停止制御して、本体部７０の制御を終了させる。

インタラクティブモジュール８０は、撮像部８４、撮像制御部１２２、電源制御部１２３及び外部Ｉ／Ｆ部１２１を有している。

撮像部８４としては、上述のとおり、例えば赤外線検出カメラ装置を用いることができる。撮像部８４は、スクリーン２（投影範囲）の全体又は所定の一部を撮像することで、赤外線に反応した撮像画像を形成する。

撮像制御部１２２は、撮像部８４で撮像された撮像画像に基づいて赤外線検出動作を行う。また、撮像制御部１２２は、撮像部８４で撮像された撮像画像に基づいて検出されたインタラクティブペン９１の動作に対応する指示を検出する。

電源制御部１２３は、本体部７０の検知スイッチ７８がＯＮ状態の間、本体部７０から供給される電源をインタラクティブモジュール８０の各部に供給する。この間、インタラクティブモジュール８０によるインタラクティブ機能が実行可能となる。

投影装置１の本体部７０とインタラクティブモジュール８０とは、例えば本体部７０の操作制御部１０３と、インタラクティブモジュール８０の電源制御部１２３との間に検知スイッチ７８が配置されており、検知スイッチ７８がＯＮ状態のときに操作制御部１０３と電源制御部１２３とが電気的に接続されて、本体部７０からインタラクティブモジュール８０に電源が供給される。

外部Ｉ／Ｆ部１２１は、撮像制御部１２２で検出された、インタラクティブペン９１の動作に対応する指示を示す指示信号を、ユーザＰＣ１５０に送信する。

なお、本実施形態では、インタラクティブモジュール８０は、撮像部８４による投影画像の撮像画面に基づき、投影画面上のインタラクティブペン９１の動作（例えば、手書き文字入力など）を検出する構成を例示するが、撮像部８４による撮像画面を利用して他の機能を実施することもできる。例えば、インタラクティブモジュール８０やユーザＰＣ１５０が、撮像部８４による撮像画面内の投影画像のデータを用いて、投影画像の台形補正を行う機能などを実施してもよい。

＜あおり角度調整機構＞
次に図２０～図２８を参照して、インタラクティブモジュール８０のあおり角度調整機構について説明する。ここで本実施形態では「あおり角度」とは、インタラクティブモジュール８０の撮像部８４の光軸と、スクリーン２の投射面とのなす角度をいう。

図２０は、インタラクティブモジュール８０の内部構成を示す図である。図２１は、撮像部８４の斜視図である。図２２は、撮像部８４を取り外した状態のモジュールの斜視図である。

図２０に示すように、インタラクティブモジュール８０は、その内部に撮像部８４と、筐体９７と、調整ねじ９２とを備える。

図２１に示すように、撮像部８４は、カメラ本体９３と、ねじ受け部９４と、トーションスプリング９５とを有する。図２０、図２１に示すように、カメラ本体９３にはレンズ８７が設けられる。カメラ本体９３とねじ受け部９４とはｙ方向に沿って直列に配置され、カメラ本体９３とねじ受け部９４との間の略円柱状の連結部分は回動部９６Ｂとして機能する。また、カメラ本体９３の回動部９６Ｂとはｙ方向の反対側のｙ正方向側の端面にも回動部９６Ｂと同様の形状の回動部９６Ａが設けられる。ねじ受け部９４の回動部９６Ｂとはｙ方向の反対側のｙ負方向側の端面にも回動部９６Ｂと同様の形状の回動部９６Ｃが設けられる。

トーションスプリング９５は、回動部９６Ｃに取り付けられる。調整ねじ９２は、ねじ受け部９４の穴に上方から挿通され、筐体９７に螺合される。また、ねじ受け部９４の穴は調整ねじ９２の頭部が通過しない程度の大きさで形成されており、調整ねじ９２の頭部はねじ受け部９４に引っかかる。

筐体９７には、３つの支持部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃが設けられる。支持部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃは、それぞれ撮像部８４の回動部９６Ａ、９６Ｂ、９６Ｃを支持して、回動可能とする。

撮像部８４は、筐体９７の支持部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃに回動部９６Ａ、９６Ｂ、９６Ｃを乗せ、回動部９６Ａ、９６Ｂ、９６Ｃを中心に回動可能とされ、かつ、トーションスプリング９５によって上部に上げる力ｆ２を受けている。つまり、撮像部８４は、筐体９７への設置時には、カメラ本体９３の光軸が上方に回動する方向に、トーションスプリング９５によって付勢されている。

この力ｆ２によって撮像部８４を上部に上げる動きは、調整ねじ９２によって押さえつけられて、つまり、調整ネジ９２とねじ受け部９４との接触部にてねじ受け部９４が調整ねじ９２の頭部から受ける反力ｆ１によって釣りあい、撮像部８４の回動が静止して光軸方向が位置決めされる。したがって、調整ねじ９２を回して頭部のｚ方向位置が上限と下限との間で動かすことで、調整ネジ９２とねじ受け部９４との接触部のｚ方向位置を変化させることによって、撮像部８４の光軸方向（あおり角度）を調整できる。

つまり本実施形態では、調整ねじ９２、ねじ受け部９４、トーションスプリング９５、回動部９６Ａ、９６Ｂ、９６Ｃ、支持部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃが、インタラクティブモジュール８０のあおり角度調整機構として機能する。

また、この調整ねじ９２は、図１１などに示す調整穴８６にドライバを通せば回動させることができる。このため、インタラクティブモジュール８０を本体部７０に取り付けた状態でも、上方に開口する調整穴８６を介してあおり角度調整機構を容易に操作することができるので、撮像部８４の光軸方向（あおり角度）の調整を容易にできる。

図２３～図２８を参照して、あおり角度の変化に応じたインタラクティブモジュール８０の内部構成の変化を説明する。ここでは、あおり角度が最小、中間、最大の３つの例を挙げて説明する。

図２３は、あおり角度が最小の状態のモジュール内部構成を示す斜視図である。図２４は、図２３に示す状態のインタラクティブモジュール８０の断面図である。

図２３に示すように、あおり角度が最小の状態では、調整ねじ９２の頭部が最下部まで回しこまれる。これにより、図２３、図２４に示すように、カメラ本体９３の光軸Ｇの方向が水平方向に近い角度に位置決めされる。なお、「カメラ本体９３の光軸Ｇ」は、カメラ本体９３に設けられる「レンズ８７の光軸Ｇ」、または、「撮像部８４の光軸Ｇ」とも表現できる。

図２５は、あおり角度が中間の状態のモジュール内部構成を示す斜視図である。図２６は、図２５に示す状態のインタラクティブモジュール８０の断面図である。

図２５に示すように、あおり角度が中間の状態では、調整ねじ９２の頭部が中間位置まで回しこまれる。これにより、図２５、図２６に示すように、カメラ本体９３の光軸Ｇの方向が水平方向より上方に傾斜した角度に位置決めされる。

図２７は、あおり角度が最大の状態のモジュール内部構成を示す斜視図である。図２８は、図２７に示す状態のインタラクティブモジュール８０の断面図である。

図２７に示すように、あおり角度が最大の状態では、調整ねじ９２の頭部が最上部まで回しこまれる。これにより、図２７、図２８に示すように、カメラ本体９３の光軸Ｇの方向が図２５、図２６に示した中間位置より大きい角度に位置決めされる。

本実施形態に係るインタラクティブモジュール８０がこのようなあおり角調整機構を備えることによる効果を説明する。本実施形態において、インタラクティブモジュール８０は、赤外線カメラを使用しており、投影面に対して撮影をし、撮影範囲に入った投影面の赤外線光を検知し、インタラクティブ機能を実行する。一方、本実施形態では、投影装置１は所謂超短焦点プロジェクタであり、投影面から近接された距離に筐体（本体部７０）を置くことで、投射口５からの出射光が人に遮断されないようになっている。

このようにインタラクティブモジュール８０を取り付ける投影装置１が超短焦点型の場合には、筐体（本体部７０）から投影面が近いことから、投射口５からの投影角が従来のプロジェクタより広くなる。このため、インタラクティブモジュール８０に搭載するカメラのレンズも、投影角が広い投影画像の全体を撮像するためには、汎用のレンズより広角であることが求められる。このため、広角のレンズをモジュールのカメラに適用すると、特殊なものとなり高額になる。汎用のレンズではカメラ画角はある程度決まっている。

そこで本実施形態では、インタラクティブモジュール８０に撮像部８４のあおり角度を調整するためのあおり角度調整機構を設けている。これにより、既存のレンズ８７を撮像部８４のカメラに用いても、あおり角度を調整することによって撮像範囲を調整して、投影画像の全体を撮像することが可能となる。また、既存のレンズ８７を撮像部８４に適用できるので、製造コストを抑制できる。

＜ペンホルダ＞
図２９は、ペンホルダ８５の内部構成を示す平面図である。図３０は、ペンホルダ８５の支持構造を示す断面図である。図３１は、ペンホルダ８５によるインタラクティブペン９１の保持状態を示す斜視図である。

図２９に示すように、インタラクティブモジュール８０のペンホルダ８５は、底面にネジ穴８５Ｃが設けられており、上方から六角レンチなどの器具を用いてねじによりインタラクティブモジュール８０を本体部７０に締結させることができる。ペンホルダ８５は、ねじや、ネジをまわすための器具（六角レンチなど）よりも大きい内径で形成され、インタラクティブペン９１を挿入可能な大きさで形成されている。図３１に示すように、ペンホルダ８５にインタラクティブペン９１の先端を挿入することにより、ｚ方向に沿って立設した状態で保持でき、操作部４に対してペン９１を立てて保持することができる。

図２９、図３０に示すように、ペンホルダ８５の内周面には、保持用リブ８５Ａと倒れ方向規制用リブ８５Ｂとが設けられている。保持用リブ８５Ａは、ペンホルダ８５の内周面のうち底面付近にて内周面から軸心方向に突出して設けられる。保持用リブ８５Ａは、軸心まわりに略均等に複数個（図２９では３個）が設けられ、これにより、インタラクティブペン９１の先端部が挟持されるように構成されている。倒れ方向規制用リブ８５Ｂは、内周面の一箇所に保持用リブ８５Ａよりも軸心側に大きく突出するよう設けられる。これにより、図３０に示すように、先端部がペンホルダ８５に挿入された状態のインタラクティブペン９１の先端部にペンホルダ８５の孔形状の径方向の一方向（図３０ではｘ負方向）に力を付加して先端部の位置を径方向に移動させ、これにより、ペンホルダ８５から突出しているインタラクティブペン９１の傾斜方向を所定方向（図３０ではｘ正方向）に規制している。

図３２は、投影装置１の机上投影の態様を示す側面図である。図３２に示すように、机上投影の場合、投影装置１は背面が載置面と接する。つまり、図１２などに示した床置き投影の場合に対して、本体部７０を９０度倒した状態となる。このため、上面７１は上方ではなく水平方向を向くようになり、同様にインタラクティブモジュール８０もその上面８２が水平方向を向き、ペンホルダ８５も水平方向に開口する。このとき、正面８３が上方に向いて配置される。

図３３は、机上投影時におけるインタラクティブペン９１の保持状態を示す斜視図である。インタラクティブモジュール８０の正面８３には、モジュールの長手方向（ｙ方向）に沿って凹部９９が設けられている。凹部９９の形状は、インタラクティブペン９１の外周面と同等の曲率で形成される。これにより、投影装置１が図３２に示すような机上投影の形で使用される場合には、図３３に示すように凹部９９にインタラクティブペン９１を載置する。これにより、インタラクティブペン９１が凹部９９に嵌って、インタラクティブモジュール８０上に保持される。

＜天吊りタイプの投影装置＞
図３４は、天吊りタイプの投影装置１Ａの斜視図である。図３４に示すように、実施形態に係る投影装置は、図１１などに示した縦型以外の形状でもよく、図３４に示す投影装置１Ａのように高さ寸法が幅寸法や奥行寸法より短い横型の形状でもよい。図３４に示す投影装置１Ａのスローレシオは０．２７－０．２９程度である。投影装置１Ａでも、投射口５が設けられる本体部７０の設置面７１Ａ（上面７１に相当）に、インタラクティブモジュール８０が設置される。なお、インタラクティブモジュール８０は、図１７、図１８などに示したように本体部７０と電気的に接続される構成でもよいし、図３４に示すように、アタッチメント１０５を介して本体部７０に連結される構成でもよい。例えばアタッチメント１０５は、本体部７０の設置面７１Ａに底面が接着固定され、インタラクティブモジュール８０は、本体部７０と電気的に連結されずにアタッチメント１０５に係止される。

図３５は、天吊りタイプの投影装置１Ａの使用態様を示す側面図である。図３５に示すように、天吊りタイプの投影装置１Ａでは、本体部７０が天井等に固定され、設置面７１Ａが下方を向くように配置される。このため、設置面７１Ａに設けられるインタラクティブモジュール８０は、下方に突出するように配置される。この場合でも、図３５に示すように、投射口５に対してスクリーン２とは反対側にインタラクティブモジュール８０を配置することによって、側面視において、インタラクティブモジュール８０のカメラ画角の範囲内に、本体部７０から出力される投影画像の全体が収まるように撮像方向が規定される。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

上記実施形態では、インタラクティブモジュール８０は赤外線カメラなどの撮像部８４を搭載し、撮像部８４が撮像した投影画面の画像を用いてインタラクティブ操作を行う構成を例示したが、インタラクティブモジュール８０は何らかの入力情報に基づき投影画面上での操作者の操作を検出できればよく、撮像部８４による撮像画面以外の入力情報を用いる構成でもよい。例えば超音波など、カメラ以外の手法によって投影画面上の操作者の動きを検知する構成でもよい。

上記実施形態では超短焦点型の投影装置１を例示したが、上記の超短焦点型の定義に比べて投影距離が長い短焦点型や、より長い投影距離が必要な従来の投影装置でもよい。

１、１Ａ 投影装置
２ スクリーン
４ 操作部
５ 投射口
７０ 本体部
７１ 上面（設置面）
７１Ａ 設置面
７５ 取付部
７８ 検知スイッチ（検知部）
８０ インタラクティブモジュール（操作検出装置）
８１ カメラ面
８４ 撮像部
８６ 調整穴（あおり角度調整機構）
９２ 調整ねじ（あおり角度調整機構）
９４ ねじ受け部（あおり角度調整機構）
９５ トーションスプリング（あおり角度調整機構）
９６Ａ、９６Ｂ、９６Ｃ 回動部（あおり角度調整機構）
９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃ 支持部（あおり角度調整機構）

特開２０１４－５９６９５号公報

Claims (11)

1. 投射口から画像を投影表示する本体部と、
   前記本体部から脱着可能であり、操作者による投影画面上での操作に係る情報である操作情報を取得する操作検出装置と、
   を備え、
   前記投射口は、前記本体部の所定の面に前記面から外部に突出しないよう形成され、
   前記本体部の前記投射口が設けられる前記面上に、前記操作検出装置を取り付ける取付部が設けられ、
   前記操作検出装置は、前記取付部を介して、前記投射口と同一平面上に外付けで設置される、
   投影装置。
2. 前記取付部は、前記取付部が設けられた面である設置面において、前記投射口を挟んで前記投影画面とは反対側に配置される、
   請求項１に記載の投影装置。
3. 前記操作検出装置は、前記取付部への取り付け時には、前記設置面の法線方向から視たときに前記設置面の輪郭線から外部に突出せず、かつ、前記設置面の前記反対側の外縁に沿って配置される、
   請求項２に記載の投影装置。
4. 前記操作検出装置は、撮像部を備え、前記撮像部により撮像された前記投影画面の画像を、前記操作情報として取得する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の投影装置。
5. 前記操作検出装置は、前記撮像部のあおり角を調整する調整機構を備える、
   請求項４に記載の投影装置。
6. 前記取付部が設けられた面である設置面は前記本体部の上面であり、
   前記調整機構は、前記操作検出装置の前記上面側から操作可能である、
   請求項５に記載の投影装置。
7. 前記本体部の前記取付部が設けられた面である設置面に、投影動作の操作指令を入力するための操作部が設けられ、
   前記操作部は、前記投射口からの投影方向とは反対側から操作するよう配置され、
   前記操作検出装置は、前記投影方向側を向く面が、上部が前記反対側に傾斜する傾斜面で形成される、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の投影装置。
8. 前記操作検出装置は、前記取付部に取り付けられたとき、前記本体部と電気的に接続される、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の投影装置。
9. 前記本体部は、前記操作検出装置が前記取付部に取り付けられたことを検知する検知部を有し、
   前記検知部が前記操作検出装置の取り付けを検知したときに、前記本体部と前記操作検出装置とが電気的に接続される、
   請求項８に記載の投影装置。
10. 前記検知部が前記操作検出装置の取り付けを検知したときに、前記本体部の電源を動作可能とする、
    請求項９に記載の投影装置。
11. 投射口から画像を投影表示する投影装置の本体部から脱着可能であり、操作者による投影画面上での操作に係る情報である操作情報を取得する操作検出装置であって、
    前記投射口は、前記本体部の所定の面に前記面から外部に突出しないよう形成され、
    前記本体部の前記投射口が設けられる前記面上に設けられる取付部に取り付けられることにより、前記取付部を介して、前記投射口と同一平面上に外付けで設置される、
    操作検出装置。

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