WO2006115210A1 - 投射表示装置 - Google Patents

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WO2006115210A1
WO2006115210A1 PCT/JP2006/308435 JP2006308435W WO2006115210A1 WO 2006115210 A1 WO2006115210 A1 WO 2006115210A1 JP 2006308435 W JP2006308435 W JP 2006308435W WO 2006115210 A1 WO2006115210 A1 WO 2006115210A1
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projection
display device
projection display
screen
image
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PCT/JP2006/308435
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Inventor
Naohide Wakita
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H04M1/0202—Portable telephone sets, e.g. cordless phones, mobile phones or bar type handsets
    • H04M1/026—Details of the structure or mounting of specific components
    • H04M1/0272—Details of the structure or mounting of specific components for a projector or beamer module assembly

Definitions

  • the present invention relates to a projection display device, and more particularly to a projection display device improved for portable use.
  • the projection display device In the projection operation of the projection display device, it has been common knowledge in the past that the projection display device should be placed in a stable place due to restrictions on the power supply of the light emitting means (light source).
  • the projection apparatus that enables the map information to be reflected on the plane of the projection surface (wall or the like) as a projection image. Is built into the mobile phone.
  • a typical example of an electric device that is used while being carried is a video camera or a digital camera.
  • Such video cameras and digital cameras may be equipped with a camera shake prevention function that corrects the disturbance of recorded images due to camera shake.
  • a camera shake correction technique based on the detection result of detecting the camera swing using an angular velocity sensor mounted on the video camera body has already been developed (see, for example, Patent Document 2).
  • a quartz tuning fork type angular velocity sensor is an example of the angular velocity sensor.
  • the quartz tuning-fork angular velocity sensor vibrates in one direction due to its piezoelectricity.
  • Patent Document 1 JP 2002-261889
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 60-143330
  • the present inventor has developed a projection display device capable of projecting in a portable state by using an LED or a semiconductor laser that can be turned on by a small power source such as a lithium secondary battery as a light source.
  • the rigidity that joins the projection device and the projection surface may be disturbed due to the shake between the two, and this will also interfere with the interpretation of the image information.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a portable projection display device that suppresses the disturbance of the projected image due to the relative oscillation of the projection device with respect to the projection surface. Objective.
  • a portable projection display device has an image forming unit that forms image light and directs the image light obtained by the image forming unit toward a projection surface.
  • the swing detection means may detect the relative swing of the projection device in a state where the projection surface is fixed.
  • an example of the swing detection means is an angular velocity sensor that detects an angular velocity of the projection device.
  • An example of the angular velocity sensor is a quartz tuning fork type angular velocity sensor.
  • the swing detection means may detect a relative swing that occurs between the projection device and the projection surface when the projection surface is not fixed.
  • the swing detection means includes a radiation source that is disposed on the projection surface and emits an energy wave, and a sensor that detects an energy wave emitted from the radiation source. Also good.
  • the oscillation detection means is stored in the projection device and emits an energy wave, and an energy wave emitted from the radiation source toward the projection surface and reflected by the projection surface And a sensor for detecting the above.
  • the marking may be provided on the projection surface to give a predetermined characteristic to the energy wave reflected by the projection surface based on the interaction with the energy wave. This can be used to detect an appropriate projection position between the projection surface and the projection surface.
  • the projection display device may be configured to include a projection surface that projects the image light emitted from the projection device.
  • a planar screen including the projection surface may be used.
  • a lean and a rod-shaped holding member joined to the screen along one side of the screen may be provided, and the screen and the projection device may be joined via the holding member.
  • the projection display device is provided with a step portion on the holding member, and an unused position of the projection display device that fits the frame body of the projection device on the step portion, and a projection display that separates the frame body from the step portion. And a use position of the apparatus.
  • an end of the frame body is attached to the holding member, and the frame body swings around the end, whereby the frame body is moved between the unused position and the used position.
  • It may be a projection display device configured to fit in or separate from the stepped portion force.
  • the projection display device When the projection display device is used, if the frame is swung and the frame is separated from the stepped portion, an appropriate projection distance can be established easily and easily between the frame and the screen. Can be. As a result, the image is projected onto an image light power screen that passes through an opening provided in the plane of the frame. Note that if the projection surface is not fixed, the shaking is not performed when the projection display device is used.
  • the focal length between the projection device and the projection surface may be adjustable.
  • the swing detection unit includes the projection device and the projection surface. The oscillation detection occurring during the period may be started.
  • a marking for imparting a predetermined characteristic to the energy wave, and a state signal of the marking is detected based on the energy wave imparted with the predetermined characteristic by the swing detection means, and the state A projection position between the projection device and the projection surface may be detected based on the signal.
  • the status signal of the marking fine line is detected (for example, whether or not the barcode information of the marking fine line can be acquired by the barcode reader), and based on this status signal, An appropriate projection position with respect to the projection surface can be determined.
  • the image forming unit may include a light emitting unit, and the image forming unit may form the image light based on the light emitted from the light emitting unit.
  • a portable projection display device that suppresses the disturbance of the projected image due to the relative swing of the projection device with respect to the projection surface can be obtained.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the appearance of a projection display device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a projection display apparatus according to Embodiment 2
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a projection display device according to a first modification.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of a configuration example of a projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the projection display device of FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram showing details of essential parts of the block diagram of FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the powers indicated by the upper, lower, left, and right letters are those given for convenience of explanation in the present specification, and are directions in the actual usage of the projection display device 100. It does not correspond to.
  • the up and down direction is called the Z-axis direction (tilting direction)
  • the direction perpendicular to the paper surface is called the X-axis direction (horizontal direction)
  • the left-right direction is the Y-axis direction ( (Focal distance direction) (hereinafter the same in Figures 3 and 4).
  • the projection display device 100 illuminates the back surface of the liquid crystal light valve 4 with the light emitted from the light emitting means 1, and thereby the light constituting the image formed in the liquid crystal light valve 4 (hereinafter referred to as “image light”). ) Is projected onto a screen including a projection surface (hereinafter, referred to as “stare S1 or screen S2”) using the projection lens optical system 7.
  • the projection display device 100 includes a swing detection unit 12 that detects the swing of the projection device 8 in a state where the position of the screen S1 is fixed, and an output value of the swing detection unit 12 according to Corrector 11 for correcting the projection direction of image light on the screen S 1 in the projector 8 and a corrector controller for appropriately controlling the operation of the corrector 11 based on the detection signal output from the swing detector 12 It is composed of 9 and!
  • swing detection means 12, correction means 11 and correction means control device 9 are included in a frame 10 that houses the projection device 8.
  • the projection device 8 is a small device for generating light that irradiates the back surface of the liquid crystal light valve 4.
  • Type light emitting means 1 image forming means 2 for forming appropriate image light based on the light emitted from the light emitting means 1, and image light obtained by the image forming means 2 is directed to the screen S 1
  • a projection optical lens system 7 for enlarging and projecting.
  • the light emitting means 1 includes a lithium secondary battery la and a white LED (light source) lb that can be turned on by the power of the lithium secondary battery la. For this reason, the white LEDlb, which is excellent in efficiency, output and power consumption, enables the projection display device 100 to be used for portable use.
  • the power using the white LEDlb as the light source is not limited to this, and any semiconductor laser may be used as long as it has excellent characteristics and a small size.
  • a semiconductor laser it is possible to form a two-dimensional image by constructing an optical lens system that modulates the semiconductor laser light source itself at high speed and scans it.
  • the image forming means 2 includes a liquid crystal light valve 4 composed of a transmissive 0.5-inch TFT (Thin Film Transistor) liquid crystal panel for forming image light to be projected onto the screen S1, and the liquid crystal light valve 4 Located on the back side, the diffused light that diffuses around the white LEDlb emitted from the white LEDlb is condensed into parallel light that is aligned downward in the Z-axis, and this parallel light is reflected on the back of the liquid crystal light valve 4. It is composed of a collimator lens 3 (condensing optical lens system) that enables illumination, an EPROM, a flash memory, etc., and an image memory 5 that records image information, and a liquid crystal light valve 4 based on such image information.
  • a light valve control circuit 6 (driver LSI or the like) that causes the light shutter operation to be executed and writes an appropriate image to the liquid crystal light valve 4 is provided.
  • a liquid crystal panel is used as an example of a light valve (in short, a small display device capable of recording and erasing image light in real time).
  • DMD registered trademark
  • digital micromirror device a small display device capable of recording and erasing image light in real time.
  • the projection optical lens system 7 is arranged so that the lens optical axis is in a direction substantially parallel to the optical path of the image light emitted from the liquid crystal light valve 4 (the movement path at the center of the light beam) L.
  • the projection lens 7a (actually a combination of a plurality of spherical or aspherical lenses) and the Z-axis and X-axis directions can be rotated around the X-axis with respect to the optical path L of the image light emitted from the projection lens 7a.
  • a total reflection movable mirror 7b arranged to tilt approximately 45 ° when viewed from the axial direction. Configured.
  • the swing detection means 12 is, for example, a pair of affixed in the vicinity of the projection optical lens system 7 (more precisely, at a suitable position inside the frame body 10 in the vicinity of the projection optical lens system 7). These are crystal tuning fork type angular velocity sensors 12a and 12b which are orthogonal to each other.
  • the angular velocity sensitivity axis 13a of the angular velocity sensor 12a is the Z-axis direction of the projection image projected on the screen S1 (the projected image image).
  • the angular velocity sensitivity axis 13b of the angular velocity sensor 12b corresponds to the X-axis direction of the projection image projected on the screen S1 (the horizontal direction of the projection image).
  • Each angular velocity sensor 12a, 12b incorporates various signal processing circuits such as a filter (not shown) and an amplifier (not shown), and these angular velocity sensors 12a, 12b are known techniques. Detailed description is omitted here.
  • a quartz tuning fork type angular velocity sensor is used as an example of the angular velocity sensors 12a and 12b of the swing detecting means 12.
  • the present invention is not limited to this.
  • a magnetoresistive element capable of detecting angular velocity is used.
  • the swing detection means 12 is not limited to an angular velocity sensor.
  • the angular velocity signals for the two axes (X-axis and Z-axis) output from the angular velocity sensors 12a and 12b are sent to the correction means control device 9, and the AZD converter (non- The angular velocity signal is digitized as shown.
  • the magnitude of the angular velocity signal digitized by the AZD converter is proportional to the blur speed in the X-axis direction or the Z-axis direction of the projected image.
  • the correction means control device 9 cancels the fluctuation of the projection image based on the information on the angular velocity detected by the angular velocity sensors 12a and 12b due to the fluctuation of the projection display device 100.
  • an appropriate arithmetic processing unit (CPU; not shown) for generating a drive signal for the biaxial correction motor Lib for moving the total reflection movable mirror 7b of the projection optical lens system 7 is incorporated.
  • the correction means 11 is a two-axis correction including a motor shaft that can rotate the total reflection movable mirror 7b around the rotation axis in the X-axis direction and the rotation axis in the Z-axis direction of the total reflection movable mirror 7b.
  • Motor ib and the drive signal (digital angular velocity signal) output from the correction means controller 9 And a swing correction signal output circuit 11a that receives and sends a correction output voltage corresponding to this to the biaxial correction motor Lib.
  • the biaxial correction motor l ib can appropriately move the total reflection movable mirror 7b to correct the projection direction of the image light on the screen S1 in the projection device 8, and as a result, the projection display device 100 ( Shaking of the projected image due to the swing of the projection device 8) (more precisely, the shaking in the projection direction corresponding to the X-axis direction and the Z-axis direction of the image light) is canceled out.
  • the movable operation of the total reflection movable mirror 7b by the two-axis correction motor l ib is realized by a known two-axis rotation mechanism using a combination of appropriate gears (not shown) and cams (not shown).
  • the control device also means a control device group that controls the operation of a plurality of control devices in cooperation with each other, not just a single control device. Therefore, the correction means control device 9 includes a plurality of control devices that may be configured to serve as the operation control of the projection display device 100 in addition to the control of the correction operation of the correction means 11. The device 9 and another control device (for example, the light valve control circuit 8) may be configured to cooperate to control the operation of the projection display device 100.
  • the inventor made a prototype of an ultra-compact projection display device 100 that is about the size of a cigarette box, lit the prototype while it was carried in the hand, and the swing detection means 12 (angular velocity sensor 12a, Check the projection status of the projected image projected on the screen S2 when the correction of the projected image blur (camera shake) by the corrector 11 and the correction means 11 is activated and when the force is applied (comparative example). Then, a projection confirmation experiment was conducted.
  • the liquid crystal light valve 4 of the image forming means 2 forms image light based on the light emitted from the light emitting means 1 as shown by the arrows in FIG.
  • the image light emitted from the light valve 4 is magnified in the projection optical lens system 7 (projection lens 7a and total reflection movable mirror 7b), and is directed by the total reflection movable mirror 7b.
  • the Z-axis downward force can also be changed approximately 90 ° to the right of the Y-axis.
  • the image light passes through the opening ⁇ of the frame 10 and is projected onto the screen S1 positioned on the extension line in the right direction of the heel axis. As a result, a projection image corresponding to the image light is projected onto the screen S1 (imaged).
  • the filter pass band (or cut-off band) of the angular velocity sensors 12a and 12b is changed, and the output of the angular velocity sensors 12a and 12b is passed through the filter so that the projected image is easy to see and the frequency component of the fluctuation The relationship with was also evaluated.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the appearance of the projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the projection display device 101 includes a rectangular and flat screen S2 including a projection surface, and appropriate fixing means (not suitable) along one side corresponding to the long side of the screen S2.
  • a rod-like holding member 22 joined to the screen S2 and a rod-like and semi-cylindrical frame body 21 for storing various components are provided.
  • the holding member 22 is formed with a substantially semi-cylindrical cutout region 22a that is cut along the longitudinal direction up to a substantially central portion in the longitudinal direction of the holding member 22.
  • the holding member 22 has a cylindrical shape between the one end force of the holding member 22 and the substantially central portion, and a semi-cylindrical shape between the substantially central partial force of the holding member 22 and the other end. ing.
  • the cutout region 22a corresponds to a stepped portion for fitting the semi-cylindrical frame body 21 provided in the holding member 22.
  • the stepped portion corresponds to the shape of the frame body 21.
  • Various steps for fitting the frame body 21 such as a cross-section cut area configured as a cut-out area 22a and a recessed area (not shown) in which the holding member 22 is recessed corresponding to the shape of the frame body 21 This is a general term for the area of the shape.
  • the shape of the cut-out cross section of the cut-out region 22a is substantially the same as the plane (bottom) shape of the semi-cylindrical frame 21, and from this, the plane of the frame 21 becomes the cut-out cross-section of the holding member 22.
  • the projection display device 101 can be compactly configured as a substantially cylindrical member composed of a semi-cylindrical frame 21 and a semi-cylindrical portion of the holding member 22.
  • the longitudinal end of the semi-cylindrical frame 21 has an appropriate rotation fulcrum (for example, a hinge) at a substantially central portion in the longitudinal direction of the holding member 22 (near the base end portion of the semi-cylindrical portion of the holding member 22). ; Not shown), whereby the frame body 21 and the holding member 22 are joined to each other.
  • the longitudinal direction of the frame body 21 intersects the longitudinal direction of the holding member 22 around the rotation fulcrum as shown by the solid line in FIG.
  • the frame body 21 is swung so as to be (orthogonal) so that the frame body 21 is separated from the cutout region 22a (use position of the projection display device 101), an appropriate projection distance is provided between the frame body 21 and the screen S2. Simple and easy to establish. As a result, the image light passing through the opening P provided on the plane of the frame body 21 can be projected onto the screen S2. In the present embodiment, since the optical axis of the image light passing through the opening P is inclined with respect to the normal line of the screen S2, this image light is subjected to so-called trapezoidal correction.
  • the frame body 21 is swung so that the longitudinal direction of the frame body 21 is parallel to the longitudinal direction of the holding member 22 as indicated by a two-dot chain line in FIG.
  • the frame body 21 is made to enter the cutout area 22a (unused position of the projection display device 101)
  • the frame body 21 is fitted into the cutout area 22a through appropriate fixing means (not shown).
  • the end of the frame 21 in the longitudinal direction is attached to the holding member 22 so that the holding member 22 can swing, and the frame 21 swings around the end of the frame 21 in the longitudinal direction.
  • the holding member 22 can be fitted or separated from the holding member 22.
  • a portable projection display device 101 is obtained in which the position of the screen S2 is configured to follow the movement of the projection device.
  • the inventor of the present invention inside the frame 21 shown in FIG. 2, the same projection device 8 as described in the first embodiment (FIG. 1), the swing detection means 12, the correction means 11, Then, the projection display device incorporating the correction means control device 9 is prototyped, and the prototype display is turned on while being carried in the hand, and the swing detection means 12 (angular velocity sensors 12a and 12b) and the correction means 11 are turned on.
  • a projection confirmation experiment similar to that of the first embodiment was performed in which the projection state of the projection image of the projection display device was confirmed for the case where the projection image blur correction was performed and the case where it was not.
  • the screen moves with the swing of the portable projection display device, but is reflected on the screen.
  • the projected image is stationary.
  • the viewer was given a kind of discomfort like dizziness.
  • the display (figure, characters, etc.) printed on the printed material inevitably sways, and the observer's visual observation swayed the printed material and the display printed there.
  • the observer's visual observation swayed the printed material and the display printed there.
  • the position of the screen S2 (see FIG. 2) as in the present embodiment is the projection device. If you follow the movement of the projected image, rather than not operating the projection image misalignment correction, the sense of incongruity in the projected image is eliminated, and it can be said that a good quality image can be obtained from this point of view.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the projection display apparatus according to the present embodiment.
  • the frame 21 and the screen S2 are illustrated as being separated from each other according to FIG. 1. Actually, the frame 21 and the screen S2 are held via the holding member 22 as shown in FIG. S2 is joined.
  • An infrared LED 32 (energy wave radiation source), an infrared reflecting mirror 33, and a photodiode assembly 31 are provided.
  • the infrared LED 32 is embedded in such a way that it is not conspicuous in the central part of the screen S2, and the infrared intensity is substantially reduced with reference to the central part of the total reflection movable mirror 7b of the projection optical lens system 7.
  • Infrared rays (wavelength 1 ⁇ m) are emitted so that they are normally distributed within ⁇ 30 °.
  • the infrared reflecting mirror 33 is disposed between the liquid crystal light valve 4 and the projection lens 7a in a dielectric multilayer structure having different refractive indexes adjusted to reflect infrared rays and transmit visible light. It is arranged so that it tilts approximately 45 ° when viewed from the X-axis direction with respect to infrared rays.
  • the photodiode assembly 31 includes a total of 64 infrared photodiodes (not shown) arranged in a plane parallel to the X—Z plane of 8 rows (X-axis direction) X 8 columns (Z-axis direction). ) And a light-shielding plate (not shown) in which a small hole for passing infrared rays is formed in front of each of these photodiodes, so that the infrared incident area is based on the position of the photodiode that detects infrared rays.
  • the relative fluctuation (fine vibration) between the projection device 8 and the screen S2 caused by camera shake is It can be detected by the diode assembly 31.
  • infrared phototransistors and infrared photo ICs may be used instead of infrared photodiodes.
  • the infrared rays emitted from the infrared LED 32 along the left direction of the Y axis are reflected by the total reflection movable mirror 7b as shown by the thick dotted line in FIG.
  • the infrared ray traveling in the Z-axis upward direction passes through the projection lens 7b, then reaches the infrared reflecting mirror 33, and again travels leftward in the Y axis due to the interference effect of the multilayer dielectric of the infrared reflecting mirror 33. And finally enter the photodiode assembly 31 through a small hole in the light shielding plate.
  • the coordinate corresponding to the maximum value and the coordinate corresponding to the minimum value among the numerical values of the difference matrix (N (t) (i, j) —N (t + ⁇ t) (i, j)) Is associated with a motion vector of relative oscillation between the projection device 8 and the screen S2 generated during the period (t to t + A t).
  • the correction means control apparatus 34 divides the motion vector thus obtained into component values in the Z-axis direction and component values in the X-axis direction, and multiplies each component value by an appropriate coefficient.
  • An output signal corresponding to the angular velocity signal of the first embodiment is sent to the fluctuation correction signal output circuit 11a, whereby the same correction as the projected image blur correction described in the first embodiment is performed, and as a result, It is expected that the degradation of the projected image due to the relative oscillation between the projector and screen S2 will be eliminated.
  • the inventor of the present invention includes a projection device 8 shown in FIG. 3, an infrared reflecting mirror 33 and a photodiode assembly 31 as swing detection means, and a correction unit inside the frame 21 shown in FIG.
  • a projection confirmation experiment was conducted to confirm the projection status of the projected image of the projection display device for the case of operating and the case of not operating.
  • the projection image blur correction when activated, the projection image shakes together with the screen S2, and the discomfort such as dizziness that occurs when correcting the swing of the projection device 8 itself is eliminated. Compared with the case where the image blur correction was not activated, the image blur and text blur were improved and clear image quality was obtained.
  • infrared LED is described as an example of the energy wave radiation source installed on screen S2, but the present invention is not limited to this, for example, infrared laser, ultrasonic wave transmission source, electromagnetic wave transmission source such as RF, magnet, etc.
  • infrared laser ultrasonic wave transmission source
  • electromagnetic wave transmission source such as RF, magnet, etc.
  • the type and intensity can be selected as appropriate.
  • speed detection by the Doppler effect is possible for ultrasonic waves and electromagnetic waves, and relative oscillation between the projection device 8 and the screen S2 can be grasped based on the speed detection data. .
  • a plurality of ultrasonic (electromagnetic) elements are installed at appropriate positions on the screen S2, and interference between the two is generated based on the electromagnetic wave source or the ultrasonic wave source in which these element forces are also generated. If a spatial distribution is generated in one wave, the amount of energy detected by the ultrasonic (electromagnetic) sensor is changed by the relative vibration between the projection device 8 and the screen S2, thereby detecting the relative fluctuation. Is possible.
  • an infrared LED 32 as an energy wave radiation source is applied to the screen S2.
  • the installed configuration example has been described, here, as a modification, instead of installing the infrared LED 32 on the screen S2, the same type of infrared laser 36 is installed inside the frame 21 that houses the projection device 8. An example of the installed configuration will be described.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the projection display device according to this modification.
  • the infrared laser 36 installed at an appropriate location inside the frame 21 is narrowed so that its intensity is normally distributed within approximately ⁇ 30 °.
  • the infrared rays (wavelength 1 / zm) are emitted toward the screen S2 (more precisely, via the infrared reflection mirror 33 and the total reflection movable mirror 7b), so that the infrared rays reflected from the screen S2 are reflected.
  • the energy wave can be detected by the photodiode assembly 31 as in the second embodiment.
  • the infrared light emitted from the infrared laser 36 along the right direction of the Y-axis travels downward in the Z-axis due to the interference effect of the multilayer dielectric of the infrared reflecting mirror 33 as shown by the thick dotted line in FIG. Is reflected. Then, the infrared rays traveling downward in the Z axis pass through the projection lens 7b, reach the total reflection movable mirror 7b, and are reflected by the total reflection movable mirror 7b so as to travel again to the right in the Y axis. Incident on screen S2.
  • the infrared energy wave reflected along the left direction of the Y-axis by the screen S2 is caused to travel in the opposite path to the infrared path described above as indicated by the bold dotted line in FIG.
  • the infrared energy wave that is reflected by the total reflection movable mirror 7b so as to travel in the Z-axis upward direction and then travels in the Z-axis upward direction passes through the projection lens 7b, and then passes through the projection lens 7b.
  • the projection display device when the projection image blur correction is activated, the projection image shakes together with the screen S2, and the projection device 8 Discomfort such as dizziness that occurs when correcting the shaking of the subject is eliminated, and image blur and text blur are improved compared to the case where the projected image blur correction is not activated. I was able to get clear image quality.
  • the force screen S2 and the frame body 21 need to be joined together as described in the example of the integrated projection display device 101 in which the screen S2 and the frame body 21 are joined as shown in FIG.
  • the third embodiment of the present invention a configuration example in which the frame for storing the projection device and the screen are arranged separately will be described as a modification thereof.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of a configuration example of the projection display device according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the projection display device of FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram showing details of a main part of the block diagram of FIG. 5 to 7, the same or corresponding components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the projection display device 103 is a thin sheet-like screen S2 that is held in the observer's hand, and is a separate product from the screen S2, for example, on the chest of the observer's clothes. And a frame body 40 for storing the attached projection device 8.
  • various components are provided inside frame 40.
  • the photodiode assembly 31, the correction means 11 and the correction means control device 34) or the various components described in the first modification (FIG. 4) projection device 8, infrared laser 36 as the fluctuation detection means, The infrared reflecting mirror 33, the photodiode aggregate 31, the correction means 11 and the correction means control device 34) are incorporated.
  • the projection display device 103 when the projection display device 103 is used, when the device attached to the chest of the clothes is operated, the projection image is projected on the screen S2, and the projection display device 103 is not used. Sometimes the frame 40 can be lowered around the neck or stored in a bag and carried separately from the screen S2.
  • the projection display apparatus 103 In the projection display apparatus 103 according to the present modification, the projection distance between the projection apparatus 8 and the screen S2 is not fixed. For this reason, the projection display device 103 needs to have some autofocus function or projection position determination function. So it absorbs infrared rays Infrared ink that functions transparently to visible light (that is, invisible) has a barcode-like fine line (not shown) that forms a black line with respect to the infrared line (not shown) and a plurality of concentric fine lines (not shown). ( Figure) Force to be applied Marking fine line force Screen S2 is provided at an appropriate position on the surface.
  • the marking thin line provided on the screen S2 is irradiated with infrared rays by an appropriate infrared LED or infrared laser (for example, the infrared laser 36 of the frame 21 shown in FIG. 4), it is reflected by the screen S2.
  • Infrared energy waves are given certain characteristics, for example, barcode information if they are barcode-like thin wires.
  • Such energy wave power Photodiode assembly 31 To be precise, infrared reflection mirror 33 and total reflection movable mirror 7b Via).
  • the status signal of the marking thin wire (for example, if it is a barcode-like thin wire, the marking thin wire is separated and detected, and a barcode reader (not shown) ) Is detected by the photodiode assembly 31 in which photodiodes are arranged in a matrix of 8 rows by 8 columns, indicating whether or not the barcode information of the marking thin line can be acquired.
  • the state signal of such a marking thin line is corrected as a signal for determining the projection position between the projection device 8 and the screen S2 or a signal indicating the focus state between the projection device 8 and the screen S2. It is output to the hand control device 34.
  • the corrective control device 34 can determine an appropriate projection position between the projection device 8 and the screen S2, and the focus between the projection device 8 and the screen S2 in the projection optical lens system 7 is also automatically set. Can be adjusted. Specifically, in this embodiment, automatic focus adjustment is performed using the contrast between the marking fine line and the background (the surface of the screen 2).
  • the automatic focus adjustment mechanism will be described in detail.
  • the correction means control device 34 includes an automatic focus adjustment unit 50 in addition to the above-described oscillation detection unit for oscillation correction.
  • the automatic focus adjustment unit 50 includes a high-pass filter 50a, a contrast detection unit 50b, a memory 50c, a comparison unit 50d, and an output unit 50e.
  • a part of the lens 7al of the projection lens 7a is moved by a motor (not shown) in the forward and reverse directions in the direction along the optical axis (Z-axis direction) of the projection lens 7a, and this motor is connected to the output unit 50e. It is configured to rotate at a speed corresponding to the output current from the.
  • the infrared laser 36 emits light.
  • the emitted infrared light (infrared light) is reflected by the fine marking line of the screen 2 through the projection lens 7a, and the reflected light passes through the projection lens 7a in the reverse direction and is received by the photodiode assembly 31.
  • the reflected light has a density in the cross-sectional direction of the beam due to the marking thin line of the screen S2, and the intensity of the reflected light received by the photodiode assembly 31 has a distribution due to this density.
  • the reflected light having this intensity distribution is converted into a received light signal (electric signal) by the photodiode aggregate 31.
  • the received light signal is output from the photodiode assembly 31 and input to the fluctuation detection unit, and is passed through the high-pass filter 50a.
  • a high-frequency component forming the contour is extracted.
  • the contrast detection unit 50b detects the contrast of the intensity specific power corresponding to the above-described shading with respect to the extracted high-frequency component.
  • this contrast is maximized when the smallest focus is best.
  • This contrast is output to the memory 50c and the comparison unit 50d.
  • the memory 50c stores the input contrast until the next sampling period (this stored contrast is updated by the next input contrast).
  • the comparison unit 50e compares the input current contrast with the contrast in the previous sampling period stored in the memory 50c, calculates the temporal change in contrast, and calculates the current corresponding to this change as described above. Output to the motor. Then, the motor moves a part of the projection lens 7a at a rotational speed corresponding to the output current, thereby changing the focus of the projection lens 7a (the direction in which the temporal change in the contrast is reduced). To change the focus).
  • the focus of the projection lens 7a is feedback-controlled by detecting the contrast in the reflected infrared light emitted from the infrared laser 36.
  • this feedback control when the degree of defocus of the projection lens 7a increases, the temporal change in contrast calculated by the comparison unit 50e increases, and the focus of the projection lens 7a changes greatly (rapidly).
  • the degree of defocus of the projection lens 7a is reduced, the temporal change in contrast calculated by the comparison unit 50e is reduced, and the focus of the projection lens 7a is changed (slowly).
  • the temporal change in contrast calculated by the comparison unit 50e becomes zero, and the focus of the projection lens 7a does not change. Therefore, the focus of the projection lens 7a is automatically adjusted. Is done.
  • the frame 40 that stores the projection device and the screen S2 are separated, the focus of the projection device is automatically adjusted to the screen S2, and the projection device, the screen S2,
  • the image projected on the screen S2 by the projection device can be viewed while canceling the relative oscillation of the image by the oscillation correction mechanism. Therefore, it is possible to realize a portable projection display device capable of suppressing image disturbance due to relative swing between the projection device and the screen S2.
  • the force described using infrared as an example of the energy wave is not limited to this.
  • the projected image and sound such as electromagnetic waves and ultrasonic waves and the human body are not adversely affected. If it is a wave, the kind can be selected as appropriate.
  • a marking fine line (marking fine line drawn with an infrared ink if the energy radiation source is infrared) may be provided at a substantially central portion of the screen S2, which is a bar code-like fine line or a concentric fine line force. !
  • the correction means control device 34 The appropriate projection position of the screen S2 (that is, the matching position between the projection center of the projection device 8 and the center of the screen) can be easily grasped based on whether or not the energy wave that is returned when the wave hits the fine marking line is detected. become.
  • the screen S2 enters an appropriate projection position and the projection position and the projection distance between the projection device 8 and the screen S2 are set to a substantially initial state in which the projection display device can perform the projection operation. If the motion detector and corrector 11 starts automatically, the image is displayed in the center of the screen S2 while the effect of the swing deviation correction based on the swing detector 11 and corrector 11 is exerted. Can be maintained, which is preferable.
  • the swing detection means and the correction means 11 may be operated by the observer's manual operation (switching operation of appropriate switch means).
  • the image forming unit 2 does not emit light! It is configured to include the liquid crystal light valve 4 and the light emitting unit 1, but the image forming unit is an EL display element or the like. A self-luminous element may be used. In this case, the light emitting means 1 can be omitted.
  • fluctuation of the projection apparatus with respect to a projection surface can be suppressed,
  • it can apply to a portable projection display apparatus.

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Abstract

 本発明の携帯型の投射表示装置(100)は、画像光を形成する画像形成手段(2)と、画像形成手段によって得られた画像光を投射面(S1)に向けて投射する光学レンズ系(7)と、を有する投射装置(8)と、投射面(S1)に対する投射装置(8)の相対的な揺動を検知する揺動検知手段(12)と、揺動による画像光の投射方向のぶれを相殺するように、揺動検知手段(12)の出力値に応じて、投射装置(8)における画像光の投射面(S1)への投射方向を補正する補正手段(11)と、を備える。

Description

明 細 書
投射表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、投射表示装置に係り、更に詳しくは、携帯用に改良された投射表示装 置に関する。
背景技術
[0002] 投射表示装置の投射動作の際には、発光手段 (光源)の電力供給等の制約から投 射表示装置を安定した場所に据え置くことが、従来力も常識ィ匕して 、た。
[0003] しかし、最近、リチウム 2次電池等の小型電源により点灯可能な発光ダイオード (LE D)や半導体レーザといった効率、出力および消費電力等に優れた小型光源が急速 に普及しており、この様な小型光源の商品化と相俟って、携帯した状態において投 射可能な超小型の投射表示装置が提案されるに及んでいる（例えば、特許文献 1参 照)。
[0004] 特許文献 1に記載の携帯電話によれば、アンテナを通して地図情報を受信した上 で、この地図情報が投射画像として投射面 (壁等)の平面に写ることを可能にした投 射装置が、携帯電話に内蔵されている。
[0005] ところで、携帯した状態で使用する電気機器の代表例としては、ビデオカメラゃデ ジタルカメラがある。そして、こうしたビデオカメラやデジタルカメラには、手振れによる 記録画像の乱れを補正する手振れ防止機能が装備される場合がある。ビデオカメラ 本体に装着した角速度センサによりカメラの揺動を検出し、この検出結果に基づく手 振れ補正技術は、既に開発されている (例えば、特許文献 2参照)。
[0006] 例えば、角速度センサの例として、水晶音叉型角速度センサがある。音叉形状にし た水晶に電圧を印加することにより、水晶音叉型角速度センサは、その圧電性に起 因し一方向に振動する。
[0007] この状態で水晶音叉型角速度センサに角速度が加わると、コリオリの力が作用して 印加電圧と直交方向に電圧が発生し、これにより、角速度が検出できる。このため、 水晶音叉型角速度センサをカメラ本体に装着すれば、カメラの手振れ状態 (角速度） が容易に検出可能になって、その結果、水晶音叉角速度センサの出力信号に応じ た揺動補正信号に基づいて、カメラ光学レンズ系のレンズを適宜に回転させる等の フィードバック制御が行え、延いては、カメラの手振れによる記録画像乱れを補正し 得る。
特許文献 1 :特開 2002— 261889号公報
特許文献 2 :特開昭 60— 143330号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] ところで、本件発明者は、リチウム 2次電池等の小型電源により点灯可能な LEDや 半導体レーザを光源として使用することにより、携帯した状態で投射可能な投射表示 装置を開発している。
[0009] しかし、投射面が固定された状態、例えば、投射面として固定した壁の場合におい て、携帯使用の投射表示装置による投射面への投射を実行すると、手振れによる投 射画像の乱れが発生し画像情報の判読に不都合がある。
[0010] また、投射面が固定されて無い状態、例えば、投射装置と投射面とを一体化して投 射面が投射装置の動きに追随する場合において、投射装置と投射面とを接合する剛 性に依存して、両者間の振れによる投射画像の乱れが発生し、同様に画像情報の 判読に支障をきたす。
[0011] 本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであり、投射面に対する投射装置の 相対的な揺動による投射画像の乱れを抑制する携帯型の投射表示装置を提供する ことを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 上記課題を解決するため、本発明に係る携帯型の投射表示装置は、画像光を形 成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって得られた画像光を投射面に向 けて投射する投射光学レンズ系と、を有する投射装置と、前記投射面に対する前記 投射装置の相対的な揺動を検知する揺動検知手段と、前記揺動による前記画像光 の投射方向の相対的なぶれを相殺するように、前記揺動検知手段の出力値に応じ て、前記投射装置における前記画像光の前記投射面への投射方向を補正する補正 手段と、を備えて構成されている。
[0013] この様な構成により、投射面に対する投射装置の相対的な揺動による投射画像の 乱れを抑制できる。
前記揺動検知手段が、前記投射面が固定された状態における前記投射装置の前 記相対的な揺動を検出しても良い。
この構成により、携帯型の投射表示装置 (投射装置)と投射面との間の投射距離を充 分に延長させ、投射画像を大画面に拡大させても、投射画像における文字情報の判 読が可能になった。
なおここで、前記揺動検知手段の一例が、前記投射装置の角速度を検知する角速 度センサである。角速度センサとして、例えば、水晶音叉型角速度センサがある。 また、前記揺動検知手段が、前記投射面が固定されて無い場合における前記投射 装置と前記投射面との間に発生する相対的な揺動を検知しても良い。
この様な構成により、投射面が固定されて無い状態において、投射装置と投射面と の間に発生する揺動による投射画像の乱れを抑制でき、その結果、投射装置と投射 面との間に発生する揺動に起因する画像ボケや文字ボケが改善され鮮明な画質を 得ることができた。
[0014] なお、前記揺動検知手段は、前記投射面に配置され、エネルギー波を放出する放 射源と、前記放射源から出射されるエネルギー波を検知するセンサと、を備えて構成 されても良い。
[0015] 若しくは、前記揺動検知手段は、前記投射装置に格納され、エネルギー波を放出 する放射源と、前記放射源から前記投射面に向けて出射されかつ前記投射面により 反射されるエネルギー波を検知するセンサと、を備えて構成されても良い。
また、前記投射面に、前記エネルギー波との相互作用に基づいて前記投射面によ り反射されるエネルギー波に、所定の特性を付与するマーキングを設けて良ぐこの マーキングを、例えば、投射装置と投射面との間の適正な投射位置の検知に活用で きる。
また、投射表示装置は、前記投射装置から出射された前記画像光を投射する投射 面を備えて構成されても良ぐこれの一構成例として、前記投射面を含む面状のスク リーンと、前記スクリーンの一辺に沿って前記スクリーンと接合された棒状の保持部材 と、を備え、前記保持部材を介して、前記スクリーンと前記投射装置とが接合されても 良い。
ここで、投射表示装置は、前記保持部材に段差部を設け、前記投射装置の枠体を 前記段差部に嵌める投射表示装置の未使用位置と、前記枠体を前記段差部から離 す投射表示装置の使用位置と、を有して構成されても良い。
例えば、前記枠体の端が前記保持部材に取り付けれ、前記枠体が、前記端を中心 にスイングすることにより、前記未使用位置と前記使用位置との間において、前記枠 体が、前記段差部に嵌まりまたは前記段差部力 離れる如く構成された投射表示装 置であっても良い。
[0016] この様な構成により、投射表示装置の未使用の際には、枠体をスイングさせ、この 枠体を段差部に進入させると、枠体は、この段差部に容易に嵌まる。
[0017] また、投射表示装置の使用の際には、枠体をスイングさせ、この枠体を段差部から 離間させると、枠体とスクリーンとの間に適正な投射距離が簡易かつ容易に確立され 得る。この結果、枠体の平面に設けた開口部を通る画像光力スクリーンに投影される なお、前記投射面が固定されて無い場合にあっては、前記投射表示装置の使用の 際に、前記揺動検知手段に基づき焦点状態を示す状態信号が検知されることにより 、前記投射装置と前記投射面との間の焦点距離を調節可能に構成されても良い。 また、前記投射装置と前記投射面との間の投射位置並びに投射距離が、前記投射 表示装置による投射可能な状態に設定された後、前記揺動検知手段が、前記投射 装置と前記投射面との間に発生する揺動検知を開始しても良い。
[0018] 前記投射装置に格納され、前記投射面に向けてエネルギー波を放出する放射源と 、前記投射面に設けられ、前記エネルギー波との間の相互作用に基づいて前記投 射面によって反射されたエネルギー波に所定の特性を付与するマーキングと、を備 え、前記揺動検知手段により前記所定の特性を付与された前記エネルギー波に基 づいて前記マーキングの状態信号が検出され、前記状態信号に基づいて前記投射 装置と前記投射面との間の投射位置が検知されても良い。 [0019] こうすると、マーキング細線の状態信号が検出（例えば、バーコードリーダーにより マーキング細線のバーコード情報が取得可能か否かを検出）されることにより、この状 態信号に基づいて投射装置と投射面との間の適正な投射位置が判別可能になる。 また、発光手段を備え、前記画像形成手段は、前記発光手段から出射された光に 基づき前記画像光を形成しても良 ヽ。
こうすると、自発光しな 、液晶表示パネル等の表示素子を画像形成手段として用い ることがでさる。
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好 適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、投射面に対する投射装置の相対的な揺動による投射画像の乱 れを抑制する携帯型の投射表示装置が得られる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1に係る投射表示装置の一構成例を示したブロック 図である。
[図 2]図 2は本発明の実施の形態 2に係る投射表示装置の外観を模式的に示した斜 視図である。
[図 3]図 3は実施の形態 2に係る投射表示装置の一構成例を示したブロック図である
[図 4]図 4は第 1の変形例に係る投射表示装置の一構成例を示したブロック図である
[図 5]図 5は本発明の実施の形態 3に係る投射表示装置の一構成例の概要を示した 模式図である。
[図 6]図 6は図 5の投射表示装置の一構成例を示したブロック図である。
[図 7]図 7は図 6のブロック図の要部の詳細を示したブロック図である。
符号の説明
[0022] 1 発光手段
la リチウム 2次電池 lb 白色 LED
2 画像形成手段
3 コリメータレンズ
4 液晶ライトバルブ
5 画像メモリ
6 ライトバルブ制御回路
7 投射光学レンズ系
7a 投射レンズ
7b 全反射可動ミラー
8 投射装置
9 補正手段制御装置
10、 21、 40 枠体
11 補正手段
11a 揺動補正信号出力回路 l ib 2軸補正用モータ
12a、 12b 角速度センサ
13a、 13b 角速度感知軸
22 保持部材
22a 切欠領域
31 フォトダイオード集合体
32 赤外線 LED
36 赤外線レーザ
33 赤外線反射ミラー
4 補正手段制御装置
0a ノヽィパスフィルタ 0b コントラスト検出部 0c メモリ
0d 比較部 50e 出力部
100、 101、 102、 103 投射表示装置
S1、S2 スクリーン
P 開口部
L 光路
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
(実施の形態 1)
図 1は、本発明の実施の形態 1に係る投射表示装置の一構成例を示したブロック図 である。
[0024] なお、図 1において、上下および左右の文字を付している力 これらは、本明細書 の説明の便宜上付した文字であって、投射表示装置 100の実際の使用形態におけ る方向に対応するものでは無い。また同様に説明の便宜上、同図において、上下方 向を Z軸方向（あおり方向）と呼び、紙面に対して垂直な方向を X軸方向（水平方向） と呼び、左右方向を Y軸方向（焦点距離方向）と呼ぶ (以下、図 3および図 4において 同じ。）。
[0025] 投射表示装置 100は、発光手段 1から出た光で液晶ライトバルブ 4の背面を照明し 、これにより、液晶ライトバルブ 4において形成された画像を構成する光（以下、「画像 光」という。）を、投射レンズ光学系 7を用いて投射面を含むスクリーン（以下、「スタリ ーン S1またはスクリーン S2」という。 )に投影する投射装置 8を有している。
[0026] また、投射表示装置 100は、スクリーン S1の位置が固定された状態における投射 装置 8の揺動を検知する揺動検知手段 12と、この揺動検知手段 12の出力値に応じ て、投射装置 8における画像光のスクリーン S 1への投射方向を補正する補正手段 1 1と、揺動検知手段 12から出力された検知信号に基づき補正手段 11の動作を適切 に制御する補正手段制御装置 9と、を備えて構成されて!、る。
[0027] なお、これらの揺動検知手段 12、補正手段 11および補正手段制御装置 9は、投射 装置 8を格納する枠体 10に内包されている。
[0028] ここで、投射装置 8は、液晶ライトバルブ 4の背面を照射する光を生成するための小 型の発光手段 1と、この発光手段 1から出射された光に基づいて適宜の画像光を形 成する画像形成手段 2と、この画像形成手段 2によって得られた画像光をスクリーン S 1に向けて拡大して投射する投射光学レンズ系 7と、を有して 、る。
[0029] 発光手段 1は、リチウム 2次電池 laと、このリチウム 2次電池 laの電力により点灯可 能な白色 LED (光源） lbと、を備えている。このため、効率、出力および消費電力等 に優れた白色 LEDlbが、投射表示装置 100の携帯使用投射を可能にしている。
[0030] なおここでは、光源として白色 LEDlbが使用されている力 これに限らず、上記特 性に優れかつ小型のものであれば良ぐ例えば半導体レーザであっても良い。半導 体レーザを使用する場合には、半導体レーザ光源自体を高速に変調させ、これをス キャンする光学レンズ系を構築することで 2次元画像を形成することも可能である。
[0031] 画像形成手段 2は、スクリーン S1に投影する画像光を形成する、透過型の 0. 5イン チ TFT(Thin Film Transistor)液晶パネルからなる液晶ライトバルブ 4と、この液晶ラ イトバルブ 4の背面側に位置して、白色 LEDlbから出射した白色 LEDlbを中心にし て拡散する拡散光を、 Z軸下方向に揃った平行光に集光して、液晶ライトバルブ 4の 背面にこの平行光を照らすことを可能にしたコリメータレンズ 3 (集光光学レンズ系）と 、 EPROMやフラッシュメモリ等で構成され、画像情報を記録する画像メモリ 5と、こう した画像情報に基づいて、液晶ライトバルブ 4による光シャツタ動作を実行させて、液 晶ライトバルブ 4に適宜の画像を書き込ませるライトバルブ制御回路 6 (ドライバ LSI等 )と、を備えて構成されている。
[0032] なおここでは、ライトバルブ (端的には実時間で画像光の記録および消去の可能な 小型の表示デバイス）の一例として液晶パネルが使用されている力 これに限らず、 例えば微細な鏡を並べた素子 (DMD (登録商標）；ディジタルマイクロミラーデバイス )であっても良い。
[0033] また、投射光学レンズ系 7は、液晶ライトバルブ 4から出射した画像光の光路 (光束 の中心の移動経路) Lに対し、レンズ光軸が略平行な方向になるように配置された投 射レンズ 7a (実際は複数の球面または非球面レンズの組合せ）と、 Z軸方向および X 軸方向を中心に回転可能であって、投射レンズ 7aから出射した画像光の光路 Lに対 して X軸方向から見て略 45° 傾倒するように配置された全反射可動ミラー 7bと、を備 えて構成されている。
[0034] またここで、揺動検知手段 12は、例えば、投射光学レンズ系 7の近傍 (正確には投 射光学レンズ系 7の近傍における枠体 10の内側の適所）に固定された一対の互いに 直交する水晶音叉型角速度センサ 12a、 12bである。
[0035] スクリーン SIは、ここでは X—Z平面に平行に設けられているため、角速度センサ 1 2aの角速度感度軸 13aは、スクリーン S1に投影された投射画像の Z軸方向（投射画 像のあおり方向）に相当し、角速度センサ 12bの角速度感度軸 13bは、スクリーン S1 に投影された投射画像の X軸方向（投射画像の水平方向）に相当している。そして、 各角速度センサ 12a、 12bには、フィルタ (不図示)やアンプ (不図示)等の各種の信 号処理回路が内蔵されているが、これらの角速度センサ 12a、 12bは公知技術であり 、ここでは詳細な説明は省く。
[0036] またここでは、揺動検知手段 12の角速度センサ 12a、 12bの一例として、水晶音叉 型角速度センサが使用されているが、これに限らず例えば角速度を検知可能な磁気 抵抗素子を使っても良ぐ更には、こうした揺動検知手段 12は、角速度センサに限定 されない。
[0037] 角速度センサ 12a、 12bから出力される 2軸分 (X軸と Z軸）の角速度信号は、補正 手段制御装置 9に送られ、この補正手段制御装置 9に内蔵される AZDコンバータ（ 不図示）により角速度信号がデジタル化される。
[0038] なお、この AZDコンバータによりデジタルィ匕された角速度信号の大きさは、投射画 像の X軸方向または Z軸方向のぶれの速度に比例して 、る。
[0039] そして、補正手段制御装置 9には、投射表示装置 100の揺動に起因して角速度セ ンサ 12a、 12bによって検知された角速度の情報に基づいて、投射画像の揺動を相 殺するように、投射光学レンズ系 7の全反射可動ミラー 7bを可動するための 2軸補正 用モータ l ibに対する駆動信号を生成する適宜の演算処理装置 (CPU;不図示）が 内蔵されている。
[0040] ここで補正手段 11は、全反射可動ミラー 7bの X軸方向の回転軸および Z軸方向の 回転軸を中心に、全反射可動ミラー 7bを回転可能なモータ軸を備えた 2軸補正用モ ータ l ibと、補正手段制御装置 9から出力された駆動信号 (デジタル角速度信号)を 受け取ってこれに応じた補正出力電圧を 2軸補正用モータ l ibに送出する揺動補正 信号出力回路 11aと、を備えて構成されている。即ち、 2軸補正用モータ l ibは、全 反射可動ミラー 7bを適正に可動させて、投射装置 8における画像光のスクリーン S1 への投射方向を補正可能であり、その結果、投射表示装置 100 (投射装置 8)の揺動 による投射画像のぶれ (正確には画像光の X軸方向および Z軸方向に相当する投射 方向のぶれ)が相殺される。
[0041] 2軸補正用モータ l ibによる全反射可動ミラー 7bの可動動作は、適宜のギア（不図 示)やカム（不図示）の組合せによる公知の 2軸回転機構によって実現される。
[0042] なお、焦点距離方向（Y軸方向）の揺動によるスクリーン S1上における投射画像の ぶれは、無視可能な程度に小さいものと見做され、この方向には投射表示装置 100 の揺動の補正は実行されな 、。
[0043] 本明細書にぉ 、ては、制御装置とは、単独の制御装置だけではなぐ複数の制御 装置が協働しての動作を制御する制御装置群をも意味する。よって、補正手段制御 装置 9は、補正手段 11の補正動作の制御の他に、投射表示装置 100の動作制御を 兼ねる如く構成されても良ぐ複数の制御装置が分散配置され、この補正手段制御 装置 9と他の制御装置 (例えばライトバルブ制御回路 8)とが協働して投射表示装置 1 00の動作を制御する如く構成されても良い。
[0044] 次に、本実施の形態に係る投射表示装置 100の動作の一例を、その比較例と共に 述べ。。
[0045] 本件発明者は、タバコ箱程度の大きさの超小型の投射表示装置 100を試作して、 この試作機を手に携帯した状態において点灯させ、揺動検知手段 12 (角速度センサ 12a, 12b)および補正手段 11による投射画像ぶれ (手ぶれ)の補正を作動させた場 合と、そうさせな力つた場合 (比較例）と、について、スクリーン S2に投影された投射 画像の投射状況を確認すると!、う投射確認実験を行った。
[0046] 投射表示装置 100の主電源をオンすると、図 1の矢印で示す如ぐ発光手段 1から 出射した光に基づき画像形成手段 2の液晶ライトバルブ 4は、画像光を形成する一方 、液晶ライトバルブ 4を出射された画像光は、投射光学レンズ系 7 (投射レンズ 7aおよ び全反射可動ミラー 7b)において拡大されつつ、全反射可動ミラー 7bによりその向き を Z軸下方向力も Y軸右方向に略 90° 変えられる。そして、この画像光は、枠体 10 の開口部 Ρを通過して、 Υ軸右方向の延長線に位置するスクリーン S1に投影される。 これにより、この画像光に対応した投射画像がスクリーン S1に写し出される（結像する
) ο
[0047] この状態で、揺動検知手段 12および補正手段 11による投射画像ぶれ補正を作動 させた場合には、揺動検知手段 12から出力された角速度信号に基づき、投射光学 レンズ系 7の全反射可動ミラー 7bの向きが補正手段 11により変更され、これにより、 画像光の投射方向が、投射画像のぶれを相殺するように適正に補正される。このた め、投射表示装置 100 (投射装置 8)とスクリーン S1との間の投射距離を lmに延長さ せ、投射画像を 50インチ程度に拡大させても、投射画像における文字情報の判読が 可能であった。
[0048] この様な状況と比較として、揺動検知手段 12および補正手段 11による投射画像ぶ れ補正を作動させなかった場合 (比較例）には、投射表示装置 100とスクリーン S1と の間の投射距離を長く取る程 (即ち画像領域を大きくする程)、画像情報が判別し難 くなつて、例えば、投射表示装置 100 (投射装置 8)とスクリーン S1との間の投射距離 力 S30cm程度に達すると、投射画像における文字情報は判読が不可能になった。
[0049] 以上のような実験結果から、揺動検知手段 12および補正手段 11による投射画像 ぶれ補正に基づく投射画像ぶれ抑制効果が有効に発揮されていることが理解される
[0050] なお同時に、角速度センサ 12a、 12bのフィルタ通過帯域 (または遮断帯域)を変更 したうえで、角速度センサ 12a、 12bの出力をフィルタに通して、投射画像の見易さと 揺動の周波数成分との関係も評価した。
[0051] そうすると、略 1Hz未満の低周波数成分の揺動については、仮に揺動検知手段 12 および補正手段 11による投射画像ぶれ (手ぶれ)補正の作動を止めても、こうした低 周波数成分の揺動には観察者の目の動きが追従可能であって、投射画像における 文字情報の判別に支障が無力つた。
[0052] また逆に、略 1Hz未満の低周波数の角速度に対して揺動検知手段 12および補正 手段 11による投射画像ぶれ (手ぶれ)の補正を作動させてしまった場合には、投射 画像ぶれと峻別されるべき観察者の腕や姿勢の動きに対して、揺動検知手段 12お よび補正手段 11による投射画像ぶれ補正が作動してしま！ヽ、却って投射画像が見 づらくなつた。このため、揺動検知手段 12および補正手段 11による投射画像ぶれ補 正は、少なくとも 1Hz以上の角速度に対して実行することが望ましいことも判明した。
[0053] (実施の形態 2)
図 2は、本発明の実施の形態 2に係る投射表示装置の外観を模式的に示した斜視 図である。
[0054] 投射表示装置 101は、図 2から理解されるとおり、投射面を含む矩形かつ平面状の スクリーン S2と、スクリーン S2のうちの長辺に対応する一辺に沿って適宜の固定手段 (不図示）により、このスクリーン S2と接合される棒状の保持部材 22と、各種のコンポ 一ネント (投射装置 8)を格納する棒状かつ半円柱状の枠体 21と、を備えて構成され ている。
[0055] より詳しくは、保持部材 22には、保持部材 22の長手方向の略中央部分迄、その長 手方向に沿って欠いた略半円柱状の切欠領域 22aが形成されている。このため、保 持部材 22は、保持部材 22の一端力も略中央部分迄の間では円柱状の形態をなし、 保持部材 22の略中央部分力 他端迄の間では半円柱状の形態をなしている。
[0056] そして、この切欠領域 22aは、保持部材 22に設けた、半円柱状の枠体 21を嵌める ための段差部に相当し、ここで、段差部とは、枠体 21の形状に対応して切欠いた切 欠領域 22aの如く構成された断面カット領域や、枠体 21の形状に対応して保持部材 22を窪ませた凹部領域 (不図示)等、枠体 21を嵌める各種の階段状の領域を総称し て指すものである。
[0057] 切欠領域 22aの切欠断面の形状は、半円柱状の枠体 21の平面 (底面)形状と略一 致しており、このことから、枠体 21の平面を保持部材 22の切欠断面に向かい合わせ て当接させると、半円柱状の枠体 21および保持部材 22の半円柱状部分からなる略 円柱形状の部材として投射表示装置 101をコンパクトに構成できる。また、半円柱状 の枠体 21の長手方向の端が、保持部材 22の長手方向の略中央部分 (保持部材 22 の半円柱状部分の基端部分近傍）に適宜の回転支点部 (例えばヒンジ;不図示)を 介して固定され、これにより、枠体 21と保持部材 22が互いに接合される。 [0058] この状態で、投射表示装置 101の使用の際には、図 2の実線で示す如ぐこの回転 支点部を中心にして、枠体 21の長手方向が保持部材 22の長手方向と交差 (直交） するように枠体 21をスイングさせて切欠領域 22aから枠体 21を離間させると (投射表 示装置 101の使用位置)、枠体 21とスクリーン S2との間に適正な投射距離が簡易か つ容易に確立され得る。この結果、枠体 21の平面に設けた開口部 Pを通る画像光が スクリーン S2に投影され得る。なお、本実施の形態では、開口部 Pを通る画像光の光 軸がスクリーン S2の法線に対し傾斜しているので、この画像光はいわゆる台形補正 が施されている。つまり、画像光の光軸がスクリーン S2の法線に対し傾斜した状態で 、歪の無い画像がスクリーン S2に写るように、画像光が予め光学系によってカ卩ェされ て 、る（画面の縦の長さと横の長さとの比が変化させられて 、る)。この台形補正は周 知であるので、その詳しい説明は省略する。
[0059] 一方、投射表示装置 101の未使用の際には、図 2の 2点鎖線で示す如ぐ枠体 21 の長手方向が保持部材 22の長手方向に並行するように枠体 21をスイングさせて枠 体 21を切欠領域 22aに進入させると (投射表示装置 101の未使用位置）、枠体 21は 、適宜の固定手段 (不図示)を介して切欠領域 22aにピッタリ嵌まる。
[0060] 即ち、枠体 21の長手方向の端が保持部材 22のスイング可能に取り付けれ、枠体 2 1が、この枠体 21の長手方向の端を中心にスイング移動して、投射表示装置 101の 未使用位置と使用位置との間において、保持部材 22に対し嵌まりまたは保持部材 2 2から離れる如く構成されて ヽる。
この様にして、スクリーン S2の位置が投射装置の動きに追随する如く構成された、 携帯型の投射表示装置 101が得られる。
本件発明者は手始めに、図 2に示した枠体 21の内部に、実施の形態 1 (図 1)で説 明したものと同じ投射装置 8と、揺動検知手段 12と、補正手段 11と、補正手段制御 装置 9と、を組み込んだ投射表示装置を試作し、この試作機を手に携帯した状態に おいて点灯させ、揺動検知手段 12 (角速度センサ 12a、 12b)および補正手段 11に よる投射画像ぶれ補正を作動させた場合と、そうさせなかった場合と、について、投 射表示装置の投射画像の投射状況を確認するという実施の形態 1と同様の投射確 認実験を行った。 そうすると、揺動検知手段 12 (角速度センサ 12a、 12b)および補正手段 11による 投射画像ぶれ補正を作動させた場合には、携帯した投射表示装置の揺動と共にスク リーンが動く一方で、そこに写し出された投射画像が静止している。この結果、一種 の眩暈の様な違和感を観察者に与えた。例えば、手に持った印刷物を揺動させると 、必然的に印刷物に印字された表示（図や文字等)も揺れ動き、観察者の目視は印 刷物とそこに印字された表示を、揺れ動いた状態で追跡することに自然に慣らされて いる。
[0061] そうであるにも拘らず、スクリーンの位置が投射装置の動きに追随して動く際に、ス クリーンに写された投射画像のみが静止している状況を観察者は不自然に感じ、こ のことが観察者に眩暈の様な違和感をもたらしたと推察される。
[0062] 即ち、スクリーン S1 (図 1参照）の位置が固定された状態における実施の形態 1の状 況と反して、本実施の形態の如ぐスクリーン S2 (図 2参照）の位置が投射装置の動き に追随する場合には、むしろ、投射画像ずれ補正を作動させない場合の方が、投射 画像における違和感が解消され、こうした観点からは良質の画像が得られると言える
[0063] ところが、更なる小型かつ軽量の投射表示装置を開発する際に、投射表示装置に おける投射装置とスクリーン S2との間の剛性の確保は、困難になると想定される。そ うなると今度は、投射表示装置を携帯使用する場合に、手ぶれに起因する投射装置 とスクリーン S2との間に発生する両者間の相対的な揺動 (微動な振動)を無視できな くなる可能性がある。例えば、図 2に示した投射表示装置 101を例にして述べると、枠 体 21の一端が、適宜の固定手段 (例えばヒンジ）により保持部材 22に対し揺動可能 に保持された状態にあり、このことから、枠体 21とスクリーン S2との間の剛性は高くな ぐ寧ろ固定手段におけるぐらつき (遊び）により、両者の剛性を確保することは難し い。よって、手ぶれに起因する投射装置 8とスクリーン S2との間に発生する両者間の 相対的な揺動が、投射画像の画質に悪影響を及ぼす懸念がある。実際に、揺動検 知手段 12 (角速度センサ 12a、 12b)および補正手段 11による投射画像ぶれ補正を 作動させな力つた場合に、この揺動の影響と推定される画像ボケや文字ボケが観測 された。 [0064] 以上のような結果力 総合的に判断して、実施の形態 1で説明した揺動検知手段 1
2における技術思想と相違する解決原理を具現化可能な揺動検知手段を、別途考 案することを要すると、本件発明者は考えた。
[0065] 図 3は、本実施の形態に係る投射表示装置の一構成例を示したブロック図である。
本図では便宜上、枠体 21およびスクリーン S2は、図 1に倣って互いに離間した如く 図示している力 実際には、図 2に示した如ぐ保持部材 22を介して、枠体 21および スクリーン S2は接合されて 、る。
[0066] なお、実施の形態 1で説明した各種のコンポーネントと同じ構成のものには、同一 の符号を付して、これらの構成の詳細な説明を省く。
[0067] 図 3によれば、水晶音叉型角速度センサ 12a、 12bに替えて、揺動検知手段として
、赤外線 LED32 (エネルギー波放射源）と、赤外線反射ミラー 33と、フォトダイオード 集合体 31と、を設けている。
[0068] 赤外線 LED32は、スクリーン S2の中央部分に目立たな 、ように埋め込まれ、投射 光学レンズ系 7の全反射可動ミラー 7bの中央部分を基準にして、赤外線の強度を略
± 30° 以内に正規分布するように絞られた赤外線 (波長 1 μ m)を発する。
[0069] 赤外線反射ミラー 33は、赤外線を反射して可視光線を透過するように調整された 屈折率の異なる誘電体多層構造をなして、液晶ライトバルブ 4と投射レンズ 7aとの間 に配置され、赤外線に対して X軸方向から見て略 45° 傾倒するように配置されてい る。
[0070] フォトダイオード集合体 31は、 8行 (X軸方向） X 8列 (Z軸方向）の X— Z平面に平 行な平面内に配置された合計 64個の赤外線フォトダイオード (不図示）と、これらの 各フォトダイオードの前面に赤外線通過用の小孔を形成した遮光板 (不図示）と、を 備え、これにより、赤外線を検知したフォトダイオードの位置に基づいて赤外線の入 射領域の時系列的な変遷を導くことを可能し、延いては、手ぶれに起因する投射装 置 8とスクリーン S2との間に発生する両者間の相対的な揺動 (微動な振動）が、フォト ダイオード集合体 31により検知され得る。勿論、赤外線フォトダイオードに替えて、赤 外線フォトトランジスタや赤外線フォト ICを使っても良い。
[0071] 次に、本実施の形態に係る投射表示装置の動作を説明する。 [0072] 揺動検知動作以外の投射表示装置 101の動作は、実施の形態 1で説明した投射 表示装置 100の動作と同じため、両者に共通する動作の説明は省く。
[0073] 赤外線 LED32から Y軸左方向に沿って出射された赤外線は、図 3の太い点線で 示す如ぐ全反射可動ミラー 7bにより Z軸上方向に進行するように反射される。そして 、 Z軸上方向に進行する赤外線は、投射レンズ 7bを通過した後、赤外線反射ミラー 3 3に到達してこの赤外線反射ミラー 33の多層誘電体の干渉効果により再び Y軸左方 向に進行するように反射され、最終的に遮光板の小孔を通ってフォトダイオード集合 体 31に入射する。
[0074] ここで補正手段制御装置 34は、所定の時間（例えば Δ t)毎に、フォトダイオード集 合体 31の出力値のマトリクス分布を繰り返してサンプリングする。そして、補正手段制 御装置 34は、例えば、サンプリング時点 (t)における第 n番目のマトリクス分布出力値 N (t) (i、 j) (i= 1〜8、 j = 1〜8)と、サンプリング時点 (t+ Δ t)における次回（第 n+ 1 番目）のマトリクス分布出力値 N (t+ A t) (i、 j)と、の間の差分マトリクス (N (t) (i、j) -N (t+ A t) (i、j) )を演算する。
[0075] そうすると、この差分マトリクス (N (t) (i、 j)— N (t+ Δ t) (i、 j) )の数値のうちの最大 値に対応する座標と最小値に対応する座標とを結んだ直線が、当該期間内 (t〜t+ A t)における投射装置 8とスクリーン S2との間に発生する両者間の相対的な揺動の 運動ベクトルに関連付けられることになる。
[0076] 続いて、補正手段制御装置 34は、こうして得られた運動ベクトルを Z軸方向の成分 値と X軸方向の成分値に分けて、各々の成分値に適宜の係数を乗じて、実施の形態 1の角速度信号に相当する出力信号を揺動補正信号出力回路 11aに送り、これによ り、実施の形態 1で説明した投射画像ぶれ補正と同じ補正が実行され、その結果とし て、投射装置とスクリーン S2との間に発生する両者間の相対的な揺動による投射画 像劣化が解消可能と期待される。
[0077] 本件発明者は、図 2に示した枠体 21の内部に、図 3に示した投射装置 8と、揺動検 知手段としての赤外線反射ミラー 33およびフォトダイオード集合体 31と、補正手段 1 1と、補正手段制御装置 34と、を組み込み、かつ図 2に示したスクリーン S2に、揺動 検知手段としての赤外線 LED32を組み込んだ投射表示装置を試作した。そして、こ の試作機を手に携帯した状態において点灯させ、揺動検知手段 31、 32、 33および 補正手段 11による投射装置 8とスクリーン S2との間の相対的な揺動に起因した投射 画像ぶれの補正を作動させた場合と、そうさせなかった場合と、について、投射表示 装置の投射画像の投射状況を確認する投射確認実験を行った。
[0078] そうすると、投射画像ぶれ補正を作動させた場合に投射画像はスクリーン S2と共に 揺れ動 、て、投射装置 8自体の揺動を補正した際に発生した眩暈の様な違和感が 解消される共に、投射画像ぶれ補正を作動させなかった場合に比べて画像ボケや 文字ボケが改善され鮮明な画質を得ることができた。
[0079] なおここでは、スクリーン S2に設置するエネルギー波放射源として赤外線 LEDを例 に述べたが、これに限らず、例えば、赤外線レーザ、超音波発信源、 RF等の電磁波 発信源および磁石等の磁気発生手段の如ぐ投射画像および音声並びに人体に悪 影響の無いエネルギー波を放出する放射源であれば、その種類や強度を適宜、選 択可能である。
[0080] 例えば、超音波や電磁波であればドップラー効果による速度検出が可能であって、 この速度検知データをもとに投射装置 8とスクリーン S2との間の相対的な揺動が把握 され得る。
[0081] また、複数個の超音波 (電磁波）素子をスクリーン S2の適所に設置して、これらの素 子力も発生した電磁波源または超音波源に基づいて両者間の干渉を生じせしめ、ェ ネルギ一波に空間分布を生じさせれば、投射装置 8とスクリーン S2との間の相対摇 動により、超音波（電磁波）センサにおいて検知されるエネルギー量が変更され、これ により、相対揺動が検出可能である。
[0082] 更には、磁石をスクリーン S2に設置させ、スクリーン S2の投射装置 8に対する相対 運動を投射装置 8につけたホール素子で検出することも可能であり、コイルにおける 誘導電流を検出することも可能である。
[0083] 勿論、電磁波および赤外線の両方を使用する如ぐ複数種のエネルギー波放射源 を併用しても良い。
[0084] 〔第 1の変形例〕
実施の形態 2では、エネルギー波放射源としての赤外線 LED32をスクリーン S2に 設置した構成例を述べたが、ここでは、その変形例として、スクリーン S2に赤外線 LE D32を設置させることに替えて、同種の赤外線レーザ 36を、投射装置 8を格納する 枠体 21の内部に設置した構成例を説明する。
[0085] なお、実施の形態 2から改変した赤外線レーザ 36の設置場所を除き、本変形例の 構成および動作は、実施の形態 2の構成および動作と同じため、ここでは両者に共 通する構成および動作の説明は省略する。
図 4は、本変形例に係る投射表示装置の一構成例を示したブロック図である。
[0086] 図 4によれば、枠体 21の内部の適所 (例えば枠体 21の壁）に設置された赤外線レ 一ザ 36は、その強度を略 ± 30° 以内に正規分布するように絞られた赤外線 (波長 1 /z m)をスクリーン S2に向けて (正確には赤外線反射ミラー 33や全反射可動ミラー 7b を介して)発するように構成され、これにより、このスクリーン S2から反射する赤外線の エネルギー波を、実施の形態 2と同様にフォトダイオード集合体 31で検知できる。
[0087] 次に、第 1の変形例に係る投射表示装置の動作を述べる。
[0088] 赤外線レーザ 36から Y軸右方向に沿って出射された赤外線は、図 4の太い点線で 示す如ぐ赤外線反射ミラー 33の多層誘電体の干渉効果により Z軸下方向に進行す るように反射される。そして、 Z軸下方向に進行する赤外線は、投射レンズ 7bを通過 した後、全反射可動ミラー 7bに到達してこの全反射可動ミラー 7bより再び Y軸右方 向に進行するように反射され、スクリーン S2に入射する。続いて、このスクリーン S2に より Y軸左方向に沿って反射された赤外線のエネルギー波は、図 4の太 ヽ点線で示 す如ぐ先程述べた赤外線の経路と逆の経路を迪るように、全反射可動ミラー 7bによ り Z軸上方向に進行するように反射され、その後、 Z軸上方向に進行する赤外線のェ ネルギ一波は、投射レンズ 7bを通過した後、赤外線反射ミラー 33に到達してこの赤 外線反射ミラー 33の多層誘電体の干渉効果により再び Y軸左方向に進行するように 反射され、最終的に遮光板の小孔を通ってフォトダイオード集合体 31に入射する。
[0089] このような本変形例に係る投射表示装置によれば、実施の形態 2と同様に、投射画 像ぶれ補正を作動させた場合に投射画像はスクリーン S2と共に揺れ動いて、投射装 置 8自体の揺動を補正した際に発生した眩暈の様な違和感が解消される共に、投射 画像ぶれ補正を作動させなかった場合に比べて画像ボケや文字ボケが改善され鮮 明な画質を得ることができた。
(実施の形態 3)
実施の形態 2では、図 2に示す如ぐスクリーン S2と枠体 21とが接合された一体型 の投射表示装置 101を例に説明した力 スクリーン S2と枠体 21を一体に接合する必 要性は無ぐ本発明の実施の形態 3では、その変形例として、投射装置を格納する枠 体と、スクリーンと、を別体に配置する構成例を説明する。
図 5は、本実施の形態に係る投射表示装置の一構成例の概要を示した模式図であ る。図 6は図 5の投射表示装置の一構成例を示したブロック図である。図 7は図 6のブ ロック図の要部の詳細を示したブロック図である。図 5乃至図 7において、図 4と同一 又は相当する構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態の投射表示装置 103は、観察者の手に保持された薄いシート状の、 紙等のスクリーン S2と、このスクリーン S2と別体品であって、例えば観察者の衣服の 胸元に付けた投射装置 8を格納する枠体 40と、を備えて構成されて!ヽる。
[0090] なお、枠体 40の内部には、図 6に示すように、実施の形態 2 (図 3)で説明した各種 のコンポーネント（投射装置 8、揺動検知手段としての赤外線反射ミラー 33およびフ オトダイオード集合体 31、補正手段 11および補正手段制御装置 34)または第 1の変 形例（図 4)で説明した各種のコンポーネント (投射装置 8、揺動検知手段としての赤 外線レーザ 36、赤外線反射ミラー 33およびフォトダイオード集合体 31、補正手段 11 および補正手段制御装置 34)が内蔵されている。
[0091] なお、これらのコンポーネントの構成および動作は各々、実施の形態 2と第 1の変形 例で説明した内容と同じため、こうした構成および動作の説明は省略する。
[0092] このような投射表示装置 103によれば、投射表示装置 103の使用時には、衣服の 胸元に付けた装置を作動させると、投射画像がスクリーン S2に写し出され、投射表示 装置 103の未使用時には、枠体 40を首に下げ、またはかばんに収納して、スクリー ン S2と別々に持ち運べる。
[0093] ここで、本変形例に係る投射表示装置 103においては、投射装置 8とスクリーン S2 との間の投射距離が固定されない。このため、投射表示装置 103に何らかのオートフ オーカス機能や投射位置判別機能を持たせる必要がある。そこで、赤外線を吸収し て、かつ可視光に対して透明（即ち目に見えない）〖こ機能する赤外線インクにより、赤 外線に対して黒 、線となるバーコード状細線 (不図示)や複数の同心円状細線 (不図 示)力 なるマーキング細線力 スクリーン S2の表面の適所に設けられて 、る。
そして、スクリーン S2に設けられたマーキング細線に対して、適宜の赤外線 LEDや 赤外線レーザ (例えば、図 4に示した枠体 21の赤外線レーザ 36)により赤外線を照 射すると、スクリーン S2により反射される赤外線のエネルギー波には、所定の特性、 例えば、バーコード状細線であればバーコード情報が付与され、こうしたエネルギー 波力 フォトダイオード集合体 31 (正確には赤外線反射ミラー 33や全反射可動ミラー 7bを介して）に送られる。
そうすると、フォトダイオード集合体 31に入射した赤外線のエネルギー波に基づ ヽ て、マーキング細線の状態信号 (例えば、バーコード状細線であれば、マーキング細 線が分離検知され、バーコードリーダー（不図示）によりマーキング細線のバーコード 情報を取得可能力否かと 、つた状態信号)が 8行 X 8列にマトリクス状にフォトダイォ ードを配したフォトダイオード集合体 31により検出される。そして、この様なマーキン グ細線の状態信号は、投射装置 8とスクリーン S2との間の投射位置を判別するため の信号または投射装置 8とスクリーン S2との間の焦点状態を示す信号として、補正手 段制御装置 34に出力される。このため、補正手段制御装置 34によって、投射装置 8 とスクリーン S2との間の適正な投射位置が判別可能になると共に、投射光学レンズ 系 7における投射装置 8とスクリーン S2との間の焦点も自動的に調整できるようになる 。具体的には、本実施の形態では、マーキング細線とその背景 (スクリーン 2の表面） とのコントラストを利用して焦点自動調整を行う。以下、この焦点自動調整機構を詳し く説明する。図 7において、補正手段制御装置 34は、前述の揺動補正の為の揺動検 出部に加えて、焦点自動調節部 50を含む。焦点自動調節部 50は、ハイパスフィルタ 50aと、コントラスト検出部 50bと、メモリ 50cと、比較部 50dと、出力部 50eとを有して いる。また、投射レンズ 7aの一部のレンズ 7alが図示されないモータによって投射レ ンズ 7aの光軸に沿った方向（Z軸方向）における順及び逆の 2方向に移動され、かつ このモータが出力部 50eからの出力電流に応じた速度で回転するように構成されて いる。このように構成された焦点自動調整機構においては、赤外線レーザ 36から出 射された赤外線 (赤外光）が投射レンズ 7aを通ってスクリーン 2のマーキング細線で 反射され、その反射光が投射レンズ 7aを逆方向に通ってフォトダイオード集合体 31 により受光される。この際、上記反射光は、スクリーン S2のマーキング細線によりその ビームの横断面方向における強度に濃淡が生じ、フォトダイオード集合体 31が受光 する反射光の強度がこの濃淡による分布を有するものとなる。この強度分布を有する 反射光がフォトダイオード集合体 31で受光信号 (電気信号)に変換される。この受光 信号はフォトダイオード集合体 31から出力されて揺動検出部に入力される一方、ハ ィパスフィルタ 50aに通され、その際、その輪郭をなす高周波成分が取り出される。そ して、コントラスト検出部 50bにおいて、この取り出された高周波成分について、上述 の濃淡に対応する強度比力もコントラストが検出される。投射レンズ 7aの焦点がぼけ ている (スクリーン 2に合っていない）ときは、このコントラストは小さぐ焦点が最も合つ たときにこのコントラストが最大となる。このコントラストは、メモリ 50c及び比較部 50d に出力される。メモリ 50cは入力されたコントラストを次のサンプリング期間まで記憶す る（この記憶されたコントラストは次に入力されるコントラストによって更新される)。比 較部 50eは、入力された現時点におけるコントラストをメモリ 50cに記憶された 1つ前 のサンプリング期間におけるコントラストと比較して、コントラストの時間的な変化を算 出し、この変化に応じた電流を上述のモータに出力する。すると、この出力電流に応 じた回転速度でモータが投射レンズ 7aの一部のレンズ 7alを移動させ、それにより、 投射レンズ 7aの焦点を変える（上述のコントラストの時間的な変化が小さくなる方向に 焦点を変化させる)。これにより、投射レンズ 7aの焦点が、赤外線レーザ 36から出射 される赤外線の反射光におけるコントラストを検出することによってフィードバック制御 される。このフィードバック制御によれば、投射レンズ 7aの焦点のぼけの程度が大きく なると、比較部 50eにおいて算出されるコントラストの時間的変化が大きくなつて、投 射レンズ 7aの焦点が大きく（急速に)変化し、逆に投射レンズ 7aの焦点のぼけの程度 が小さくなると、比較部 50eにおいて算出されるコントラストの時間的変化が小さくな つて、投射レンズ 7aの焦点が小さく（緩慢に)変化する。そして、投射レンズ 7aの焦点 が合うと、比較部 50eにおいて算出されるコントラストの時間的変化がゼロになり、投 射レンズ 7aの焦点が変化しなくなる。従って、投射レンズ 7aの焦点が自動的に調整 される。
以上のように、本実施の形態によれば、投射装置を格納する枠体 40とスクリーン S2 とを別体とし、当該投射装置の焦点をスクリーン S2に自動調整しかつ投射装置とスク リーン S2との相対的揺動を揺動補正機構によって相殺しながら、投射装置によって スクリーン S2に投射される画像を見ることができる。従って、投射装置とスクリーン S2 との相対的揺動による画像の乱れを抑制可能な携帯型の投射表示装置を実現する ことができる。
[0095] なお、実施の形態 2及び 3では、エネルギー波として赤外線を例に述べた力 これ に限らず、例えば、電磁波や超音波の如く投射画像および音声並びに人体に悪影 響の無 、エネルギー波であれば、その種類を適宜選択可能である。
[0096] また、スクリーン S2の略中央部分に、バーコード状細線または同心円状細線力 な るマーキング細線 (エネルギー放射源が赤外線であれば、赤外線インクにより描かれ たマーキング細線)を設けても良!、。
[0097] そうすると、投射装置 8の主電源をオンして、エネルギー放射源 (例えば枠体 21の 赤外線レーザ 36)がエネルギー波を発する状態に保っておくと、補正手段制御装置 34は、このエネルギー波がマーキング細線に当たって戻ってくるエネルギー波を検 知したカゝ否かに基づいてスクリーン S2の適切な投射位置 (即ち投射装置 8の投射中 心とスクリーンの中心の合致位置）を容易に把握可能になる。そして、スクリーン S2が 適切な投射位置に進入して、投射装置 8とスクリーン S2との間の投射位置並びに投 射距離が、投射表示装置による投射動作可能な概略初期状態に設定された後に、 揺動検知手段および補正手段 11の動作を自動的に開始すれば、揺動検知手段お よび補正手段 11に基づく揺動ずれ補正の効果を発揮させながらスクリーン S2の中 央部分に画像を表示した状態を保つことができ好適である。勿論、観察者の手動動 作 (適当なスィッチ手段の切り替え動作）により、揺動検知手段および補正手段 11を 作動させるようにしても良い。
[0098] また、実施の形態 1乃至 3では、画像形成手段 2を自発光しな!、液晶ライトバルブ 4 で構成しかつ発光手段 1を備えるよう構成したが、画像形成手段を EL表示素子等の 自発光する素子で構成しても良い。この場合には、発光手段 1を省略することができ る。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らか である。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行 する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を 逸脱することなぐその構造及び Z又は機能の詳細を実質的に変更できる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、投射面に対する投射装置の相対的な揺動による投射画像の乱 れを抑制でき、例えば、携帯型の投射表示装置に適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 画像光を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって得られた画像光を 投射面に向けて投射する投射光学レンズ系と、を有する投射装置と、前記投射面に 対する前記投射装置の相対的な揺動を検知する揺動検知手段と、前記揺動による 前記画像光の投射方向の相対的なぶれを相殺するように、前記揺動検知手段の出 力値に応じて、前記投射装置における前記画像光の前記投射面への投射方向を補 正する補正手段と、を備えた携帯型の投射表示装置。
[2] 前記揺動検知手段が、前記投射面が固定された状態における前記投射装置の前 記相対的な揺動を検出する請求項 1記載の投射表示装置。
[3] 前記揺動検知手段が、前記投射装置の角速度を検知する角速度センサである請 求項 2記載の投射表示装置。
[4] 前記揺動検知手段が、前記投射面が固定されて無い場合における前記投射装置 と前記投射面との間に発生する相対的な揺動を検知する請求項 1記載の投射表示 装置。
[5] 前記揺動検知手段は、前記投射面に配置され、エネルギー波を放出する放射源と 、前記放射源から出射されるエネルギー波を検知するセンサと、を備えた請求項 1記 載の投射表示装置。
[6] 前記揺動検知手段は、前記投射装置に格納され、エネルギー波を放出する放射 源と、前記放射源力 前記投射面に向けて出射されかつ前記投射面により反射され るエネルギー波を検知するセンサと、を備えた請求項 1記載の投射表示装置。
[7] 前記投射面に、前記エネルギー波との相互作用に基づいて前記投射面により反射 されるエネルギー波に、所定の特性を付与するマーキングを設けて構成される請求 項 6記載の投射表示装置。
[8] 前記投射装置から出射された前記画像光を投射する投射面を備えた請求項 4記載 の投射表示装置。
[9] 前記投射面を含む面状のスクリーンと、前記スクリーンの一辺に沿って前記スクリー ンと接合された棒状の保持部材と、を備え、
前記保持部材を介して、前記スクリーンと前記投射装置とが接合された請求項 4記 載の投射表示装置。
[10] 前記保持部材には段差部が設けられ、前記投射装置の枠体を前記段差部に嵌め る投射表示装置の未使用位置と、前記枠体を前記段差部から離す投射表示装置の 使用位置と、を有する請求項 9記載の投射表示装置。
[11] 前記枠体の端が前記保持部材に取り付けれ、前記枠体が、前記端を中心にスイン グすることにより、前記未使用位置と前記使用位置との間において、前記枠体が、前 記段差部に嵌まりまたは前記段差部から離れる請求項 10記載の投射表示装置。
[12] 前記使用位置の際に、前記投射装置と前記スクリーンとの間の所定の投射距離が 得られて構成される請求項 11記載の投射表示装置。
[13] 前記投射表示装置の使用の際に、前記揺動検知手段に基づき焦点状態を示す状 態信号が検知されることにより、前記投射装置と前記投射面との間の焦点距離を調 節可能に構成されている請求項 1記載の投射表示装置。
[14] 前記投射装置と前記投射面との間の投射位置並びに投射距離が、前記投射表示 装置による投射可能な状態に設定された後、前記揺動検知手段が、前記投射装置 と前記投射面との間に発生する揺動検知を開始する請求項 1記載の投射表示装置
[15] 前記投射装置に格納され、前記投射面に向けてエネルギー波を放出する放射源と 、前記投射面に設けられ、前記エネルギー波との間の相互作用に基づいて前記投 射面によって反射されたエネルギー波に所定の特性を付与するマーキングと、を備 え、
前記揺動検知手段により前記所定の特性を付与された前記エネルギー波に基づ いて前記マーキングの状態信号が検出され、前記状態信号に基づいて前記投射装 置と前記投射面との間の投射位置が判別される請求項 1記載の投射表示装置。
[16] 発光手段を備え、前記画像形成手段は、前記発光手段から出射された光に基づき 前記画像光を形成する、請求項 1に記載の投射表示装置。
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