WO2014171136A1 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

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WO2014171136A1
WO2014171136A1 PCT/JP2014/002138 JP2014002138W WO2014171136A1 WO 2014171136 A1 WO2014171136 A1 WO 2014171136A1 JP 2014002138 W JP2014002138 W JP 2014002138W WO 2014171136 A1 WO2014171136 A1 WO 2014171136A1
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light
display apparatus
angle
projection display
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PCT/JP2014/002138
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高明 安部
井上　益孝
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パナソニック株式会社
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    • G03B21/14—Details
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    • H04N9/3191—Testing thereof
    • H04N9/3194—Testing thereof including sensor feedback

Definitions

  • the present disclosure relates to a projection display apparatus including a casing including a light source and a support unit that rotatably supports the casing.
  • the projector modulates the light emitted from the light source according to the video signal by a spatial light modulation element such as a digital micromirror device (DMD) or a liquid crystal display element, and projects the light onto a screen.
  • a spatial light modulation element such as a digital micromirror device (DMD) or a liquid crystal display element
  • Patent Documents 1 and 2 Various projectors that are installed on a ceiling and project an image on a floor or a wall have been developed (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Documents 1 and 2 Various projectors that are installed on the ceiling, there are various problems to be examined, such as the necessity of dedicated holders and wiring work, storage methods, ease of work, usability, and aesthetics.
  • the present disclosure is intended to provide a projection display apparatus that reduces the load of the adjustment operation of the attitude of the projection display apparatus in consideration of the above problems.
  • a projection display apparatus of the present disclosure includes a first housing that includes a light source and emits projection light, a support unit that supports the first housing so as to be rotatable about a rotation axis, and a first housing.
  • An angle adjustment guide indicating a rotation angle of the body with respect to the support portion.
  • the angle instruction unit includes, for example, a first pointer indicating the direction of the central axis of the first housing, and an angle display unit provided with a scale indicating the angle.
  • the angle instruction unit allows the user to easily recognize the rotation angle with respect to the support unit of the first housing, and can easily adjust the attitude of the projection display apparatus. Become.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a projection display apparatus according to the present disclosure. It is a block diagram which shows the structure of a projection type video display apparatus. It is a schematic diagram explaining the optical structure of a projection type video display apparatus. It is a schematic diagram explaining the optical structure of a light source part. It is a graph which shows the spectral characteristic of a dichroic mirror. It is a figure explaining the guide for angle adjustments of a projection type video display. It is a schematic diagram explaining the usage example 1 of a projection type video display apparatus. It is a schematic diagram explaining the usage example 2 of a projection type video display apparatus. It is a schematic diagram explaining the usage example 3 of a projection type video display apparatus. It is a schematic diagram explaining the usage example 4 of a projection type video display apparatus.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a projection display apparatus.
  • the projection display apparatus 100 includes a first casing 101 that houses a light source unit and the like, a second casing 102 that is connected to a wiring duct 901 provided on a ceiling, a first casing 101, and a second casing. And a support portion 103 that couples the housing 102 to each other.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the projection display apparatus 100.
  • the projection display apparatus 100 includes a light source unit 110 that emits light, a video generation unit 160 that generates video light according to a video input signal, and a light guide optical system that guides light from the light source unit 110 to the video generation unit 160. 140, a projection optical system 180 that projects the generated image light onto a screen (not shown), and a control unit 190 that controls the light source unit 110, the image generation unit 160, and the like.
  • the light source unit 110 of the present disclosure includes a semiconductor laser, and causes the phosphor to emit light using light from the semiconductor laser as excitation light.
  • the light guide optical system 140 includes optical members such as various lenses, mirrors, and rods, and guides light emitted from the light source unit 110 to the image generation unit 160.
  • the video generation unit 160 spatially modulates light according to a video signal using an element such as a digital micromirror device (hereinafter referred to as “DMD”) or a liquid crystal panel.
  • DMD digital micromirror device
  • the projection optical system 180 includes optical members such as lenses and mirrors, and enlarges and projects the spatially modulated light onto a screen (projection surface).
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the optical configuration of the projection display apparatus 100.
  • the projection display apparatus 100 includes a light source unit 110, a video generation unit 160 that generates video light according to a video input signal, a light guide optical system 140 that guides light from the light source unit 110 to the video generation unit 160, and a generation A projection optical system 180 for projecting the image light to a screen (not shown).
  • FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of the light source unit 110.
  • the light source unit 110 includes a solid light source unit 12, a convex lens 14 that collects parallel light beams from the solid light source unit 12, and a concave surface that converts light from the lens 14 into parallel light again. And a mirror 24 inserted between the convex lens 14 and the concave lens 16.
  • the light source unit 110 includes a dichroic mirror 18 that changes the optical path of parallel light from the lens 16, a phosphor wheel 20, and a lens 22 that condenses the parallel light on the phosphor wheel 20.
  • the dichroic mirror 18 is disposed with an inclination of 55 ° with respect to the optical axis of the parallel light from the lens 16.
  • the light source unit 110 includes a diffuser plate 26 that is disposed downstream of the concave lens 16 and reduces coherence while maintaining a polarization characteristic, and a ⁇ / 4 plate inserted between the dichroic mirror 18 and the lens 22. 28.
  • the solid-state light source unit 12 includes twelve semiconductor lasers 30 and a condensing lens 34 disposed so as to face each of the semiconductor lasers 30.
  • the semiconductor lasers 30 are arranged on a heat radiating plate 32 in a matrix of 3 rows ⁇ 4 columns at regular intervals.
  • the heat sink 36 is for cooling the solid light source unit 12.
  • the semiconductor laser 30 has a wavelength width of 440 nm to 455 nm and emits linearly polarized blue light. Each semiconductor laser 30 is arranged such that the polarization direction of the emitted light is S-polarized with respect to the incident surface of the dichroic mirror 18.
  • the light emitted from the solid light source unit 12 is reduced in diameter by the convex lens 14 and the concave lens 16 and is incident on the diffusion plate 26.
  • the mirror 24 changes the optical path so that the light beam having a reduced diameter is incident on the subsequent dichroic mirror 18 at an incident angle of 55 °.
  • the light emitted from the diffusion plate 26 enters the dichroic mirror 18.
  • FIG. 5 shows the spectral characteristics (incident at 55 °) of the dichroic mirror 18 according to the present disclosure.
  • the transmittance with respect to the wavelength is shown as the spectral characteristic.
  • a curve P is a characteristic for P-polarized light
  • a curve S is a characteristic for S-polarized light.
  • P-polarized light having a wavelength of 440 nm to 445 nm transmits about 94% or more.
  • S-polarized light having a wavelength of 440 nm to 445 nm is reflected with a high reflectance of 98% or more.
  • Green light to red light having a wavelength of 490 nm to 700 nm are transmitted with high transmittance of 95% or more for both P-polarized light and S-polarized light.
  • the wavelength separation width at which the transmittance of P-polarized light and S-polarized light is 50% is about 30 nm. This wavelength separation width is longer than when the incident angle is 45 ° (about 20 nm), and a higher ability to separate P-polarized light and S-polarized light can be obtained, thereby improving the light utilization efficiency. be able to.
  • the light source unit 110 can be downsized, particularly the vertical distance in FIG. be able to.
  • the dichroic mirror 18 of the light source unit 110 is not arranged at a normal 45 °, but is arranged with an angle larger than 45 ° (here, 55 °) with respect to the optical path, thereby reducing the size of the light source unit 110. be able to.
  • the installation angle of the dichroic mirror 18 only needs to be larger than 45 °, and in particular, 50 ° or more is preferable for miniaturization.
  • the angle needs to be smaller than 70 °, and particularly 60 ° or less is efficient.
  • the blue color light reflected by the dichroic mirror 18 is converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the ⁇ / 4 plate 28.
  • the circularly polarized blue color light is collected by the lens 22 and irradiated onto the phosphor wheel 20 with a spot diameter of 1 to 2 mm.
  • the phosphor wheel 20 is composed of an aluminum flat plate, and emits red color light, a B region that is a region of a diffuse reflection surface (not shown), a G region coated with a phosphor that emits green color light, and red color light. A plurality of R regions coated with a phosphor are formed.
  • the light irradiated on the phosphor wheel 20 is converted into blue, green, and red color light in each region, and each color light is emitted to the lens 22 side.
  • Each color light is collimated again by the lens 22 and enters the ⁇ / 4 plate 28.
  • the blue color light is converted from circularly polarized light into P polarized light and returns to the dichroic mirror 18. Therefore, the blue color light transmitted again through the ⁇ / 4 plate 28 can pass through the dichroic mirror 18 together with the green and red color lights. Thereby, blue, green, and red color lights are emitted from the light source unit 110 in a time division manner.
  • the light emitted from the light source unit 110 is incident on a pair of fly-eye lenses composed of a plurality of lens elements.
  • the light beam incident on the first lens array plate 42 is divided into a number of light beams. A large number of the divided light beams converge on the second lens array plate 44.
  • the lens elements of the first lens array plate 42 have an opening shape similar to the DMD 62 of the image generation unit 160.
  • the focal length of the lens elements of the second lens array plate 44 is determined so that the first lens array plate 42 and the DMD 62 have a substantially conjugate relationship.
  • the light emitted from the second lens array plate 44 enters the lens 46.
  • the lens 46 is a lens for superimposing the light emitted from each lens element of the second lens array plate 44 on the DMD 62.
  • the light from the lens 46 is reflected by the mirror 48, passes through the lens 64, and enters the total reflection prism 66.
  • the total reflection prism 66 is composed of two prisms 68 and 70, and a thin air layer 72 is formed on the adjacent surfaces of the prisms.
  • the air layer 72 totally reflects light incident at an angle greater than the critical angle.
  • the light that has entered the total reflection prism 66 through the lens 64 passes through the total reflection surface and enters the DMD 62.
  • the DMD 62 deflects the micromirror according to the video signal into light incident on the projection lens 82 and light traveling outside the effective range of the projection lens 82. Since the light reflected by the DMD 62 is incident on the air layer 72 at an angle greater than the critical angle, the light is reflected and incident on the projection lens 82. In this way, the image light formed by the DMD 62 is projected on a screen (not shown).
  • the projection display apparatus 100 further includes an angle adjustment guide (an example of an angle instruction unit) that gives the user convenience when adjusting the position of the projection display apparatus 100.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an angle adjustment guide in the swing direction of the projection display apparatus 100.
  • the projection display apparatus 100 includes an angle adjustment guide 501 in the vicinity of the holding portion of the first casing 101.
  • the angle adjustment guide 501 is an angle provided with a pointer 502 indicating the center line (center axis) of the first housing 101, a pointer 503 indicating the emission angle (emission direction) of the image light, and a scale indicating the angle. And a display surface 504.
  • a pointer 502 indicating the center line of the first casing 101 and a pointer 503 indicating the emission angle of the image light are each fixed to the first casing 101 and move with the rotation of the first casing 101. That is, when the first housing 101 is rotated about the rotation axis with respect to the support portion 103, the hands 502 and 503 are also rotated together with the first housing 101.
  • an exit window 101 w that emits projection light is provided at a position shifted from the center of the front surface of the first housing 101.
  • the direction of the center line (center axis along the longitudinal direction) of the first housing 101 does not match the emission direction of the image light. Therefore, by providing the pointer 502 indicating the center line of the first casing 101 and the pointer 503 indicating the emission angle of the image light, the user can determine the direction of the center line of the first casing 101 and the image light.
  • Each of the emission directions can be grasped.
  • the angle display surface 504 is fixed to the support portion 103.
  • scales from ⁇ 90 degrees to 90 degrees are displayed with the vertical direction set to 0 degrees. From 0 degrees to 90 degrees is an angle at which the top and bottom of the image is not reversed, and from -90 degrees to 0 degrees, the top and bottom of the image is reversed.
  • the user moves the posture (rotation) of the first casing 101 in the current swing direction. Angle). By storing this posture (rotation angle) information in a memory or the like, the posture can be easily reproduced.
  • the rotation angle of the first housing 101 can be corrected with reference to the angle adjustment guide 501.
  • the angle adjustment guide 501 can easily adjust the rotation angle of the first casing 101.
  • the projection display apparatus includes the light source and the first casing (101) that emits the projection light, and the first casing (101) rotates about the rotation axis.
  • the support part (103) supported so that it is possible, and the angle adjustment guide 501 which shows the rotation angle with respect to the support part (103) of a 1st housing
  • the angle adjustment guide 501 allows the user to easily recognize the attitude of the first casing 101 (projection light emission angle) and easily adjust the attitude of the first casing 101.
  • Example 4 Example of use of projection display apparatus 4-1.
  • Example 1 A usage example of the projection display apparatus 100 will be described with reference to FIGS.
  • the projection display apparatus 100 performs projection of information (text, image) describing an exhibit and spot projection of illumination light on a wall surface 902 of a museum or a museum.
  • a wiring duct 901 is installed on the ceiling 903 of the projection space.
  • a plurality of projection display apparatuses 100 are connected on the wiring duct 901. Each projection display apparatus 100 can be moved on the wiring duct 901 and can also be fixed.
  • the projection display apparatus 100 has a rotation (roll) around a vertical axis and a 180 degree swing around a horizontal axis (here, an axis parallel to the longitudinal direction of the wiring duct 901). Is possible. By adjusting the rotation angle with respect to each rotation axis, projection onto the wall surface 902 or the floor surface 904 is possible. The installation position and projection angle of the projection display apparatus 100 can be adjusted manually by the user.
  • Projection type video display device 100 can be connected to an external storage device (for example, a USB memory), and reads and displays video data stored in the external storage device. By storing desired data in an external storage device and connecting it to the projection display apparatus 100, it is possible to display various images.
  • the projection light quantity, projection shape, and projection distortion correction can be adjusted by an external control signal such as infrared rays from a remote controller.
  • the projection display apparatus 100 may be connected not only to the wiring duct 901 but also to the curtain rail.
  • a dedicated rail may be installed on the ceiling 903 without using the existing rail, and the projection display apparatus 100 may be connected thereto.
  • a rail may be attached to the wall surface, and the projection display apparatus 100 may be disposed on the wall surface to project the description on the floor surface. This is effective when there is no projection surface near the sculpture.
  • a motor is provided at the connection portion with the wiring duct 901, and the motor is driven by an external signal to control the installation position and projection angle. good. Thereby, the trouble of the user who installs can be saved.
  • the wiring duct 901 is used to connect the projection video display device 100 and an external video generation device (for example, PC) with a cable, and the video stored in the projection video display device 100 is stored. Data may be updated.
  • the projection display apparatus 100 may receive and display image data from the image generation apparatus via a cable.
  • the projection display apparatus 100 may include a wireless reception unit, receive image data from the outside wirelessly, and update the stored image data.
  • a human sensor may be installed in the projection space, and an image may be displayed only when a person approaches. As a result, it is possible to generate an environment in which the viewer can concentrate on viewing the exhibit.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another example of use of the projection display apparatus 100.
  • the projection display apparatus 100 projects a menu on the desk surface 201 in a restaurant.
  • the projection display apparatus 100 is installed in a wiring duct 901 installed on the ceiling of the passage space so that light shielding by customers is reduced.
  • a pressure sensor is disposed on the desk surface 201 and can detect the operation of the customer's finger.
  • the projection display apparatus 100 and the pressure sensor of each desk are connected to a system control apparatus, and the projection display apparatus 100 displays an image input from the system control apparatus.
  • the system control apparatus transmits a menu screen to the projection display apparatus 100 of the target desk, and the projection display apparatus 100 projects it on the desk surface.
  • the customer can operate the menu with his / her finger on the desk surface 201 to adjust the display state (rotation / enlargement / reduction, etc.), check the contents, and place an order.
  • the system control device corrects the display image and notifies the kitchen of the order according to the detected operation.
  • the video may be displayed continuously, or it may be switched to the illumination mode in which the illumination light is irradiated without displaying the video, so that the space effect can be enjoyed calmly. Even in the illumination mode, the operation interface is displayed so that the customer can operate the brightness, color, shape, and the like.
  • the menu operation by the customer may be an operation by a gesture using a three-dimensional sensor in which a visible light detection sensor and an infrared sensor are combined, instead of a finger operation by a pressure sensor on the desk surface 201.
  • Video may be displayed in 3D.
  • the system includes two projection video display devices 100, a control device (for example, a PC), and 3D glasses.
  • One of the two projection display apparatuses 100 displays a left-eye image, and the other displays a right-eye image.
  • the control device controls the projection display apparatus 100 so that the video outputs from the two projection display apparatuses 100 are alternately displayed in time.
  • the 3D glasses are configured to cause the left eye of the viewer of the image to visually recognize the left eye and the right eye to visually recognize the right eye image by polarization or shutter driving. The customer can view the 3D display by wearing 3D glasses.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating still another usage example of the projection display apparatus 100.
  • the projection display apparatus 100 projects an advertisement on a cylindrical projection surface 906.
  • a plurality of projection display apparatuses 100 are connected to the ceiling wiring duct 901 and project images onto different projection planes 906. Multiple projected images are linked and display a wide range and three-dimensional.
  • the plurality of projection display apparatuses 100 are connected to one system control apparatus (not shown).
  • the plurality of projection display apparatuses 100 have the same image data in the internal storage unit.
  • the system control apparatus transmits display information (video synchronization signal, video cutout position, display correction information) to the projection video display apparatus 100 based on position information and projection plane information of the plurality of projection video display apparatuses 100. .
  • the projection display apparatus 100 performs output timing adjustment, video trimming, trapezoidal correction, and curved projection correction on the video data based on the received display information, and projects the result onto the display surface.
  • This correction can be applied not only to a cylindrical projection surface but also to an arbitrary non-planar projection surface. Therefore, the projection display apparatus 100 may project an image on the surface of any object (for example, the surface of a mannequin).
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining an example of use of the projection display apparatus 100.
  • the projection display apparatus 100 is installed on the wall surface 905 and projects an image on the floor surface 907.
  • the projected image is a blended image projected from a plurality of projection display apparatuses 100, and has a wide projection size and high resolution.
  • the plurality of projection display apparatuses 100 are installed at a height at which the image light is not blocked by a passing person.
  • the projection display apparatus 100 performs (1) trapezoidal distortion correction parameter calculation, (2) brightness / color adjustment between the projection display apparatuses, and (3) attitude adjustment for blending projection.
  • the processes (1) to (3) are performed as follows.
  • a test image for example, a cross-hatch image
  • the user adjusts the distortion correction parameter while viewing the projected test image.
  • An all-white image is projected from the projection display apparatus 100.
  • the luminance and chromaticity of each image light are acquired using a spectral radiance meter.
  • parameters for adjusting the luminance balance of RGB and parameters for adjusting the range of the video signal are acquired.
  • the projection angle is manually adjusted so that the projection image from the adjacent projection display apparatus 100 partially overlaps with the keystone distortion correction applied.
  • the projection display apparatus 100 is connected to one system control apparatus (not shown) that controls all the projection display apparatuses 100.
  • the system control apparatus transmits the image to be projected to the projection display apparatus 100.
  • the projection display apparatus 100 projects the transmitted projection image after performing trapezoidal distortion correction and brightness / color correction on the projection image.
  • the image content to be projected may be one huge image obtained by blending images from all the projection display apparatuses 100, or may be an image obtained by blending a plurality of the images.
  • the age and sex of a passerby may be recognized using a camera system, and the content may be changed accordingly.
  • the present disclosure can be applied to a projection display apparatus such as a projector that includes a casing including a light source and a support unit that rotatably supports the casing.

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Abstract

　投写型映像表示装置は、光源を含み、投写光を出射する第１の筐体（１０１）と、第１の筐体を回転軸を中心に回転可能に支持する支持部（１０３）と、第１の筐体の支持部に対する回転角度を示す角度指示部（５０１）とを備える。角度指示部（５０１）は、例えば、第１の筐体の中心軸の方向を示す第１の指針（５０２）と、角度を指し示す目盛りが設けられた角度表示部（５０４）とを含む。

Description

投写型映像表示装置
　本開示は、光源を含む筐体と、その筐体を回転可能に支持する支持部とを備えた投写型映像表示装置に関する。
　今日、様々な映像などをスクリーンに拡大投写する投写型映像表示装置としてプロジェクタが広く普及している。プロジェクタは、映像信号に応じて、光源から出射された光を、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、または、液晶表示素子といった空間光変調素子によって変調させ、スクリーン上に投写する。
　天井に設置され、床面や壁面に映像を投写するプロジェクタも種々開発されている（例えば、特許文献１、２）。天井に設置されて使用されるプロジェクタにおいては、専用の保持具や配線工事の必要性、収納方法、作業の容易性、使い勝手、美感等、種々の検討すべき問題がある。
特開２００４-３３６６１５号公報 特開２００９-２０４９０２号公報
　例えば、プロジェクタを天井に設置し、床面や壁面に映像を投写する場合、プロジェクタの投写光は下向きに投写される。その際、床面や壁面上の所定の位置に画像を表示させるようプロジェクタからの投写光の出射角度を調整する必要が生じる。このため、プロジェクタ本体の姿勢（角度）を調整する必要がある。また、一旦プロジェクタの姿勢を固定した後でも、プロジェクタの部品交換等によりプロジェクタの位置が変更された場合は、再度姿勢の調整を行う必要が生じる。これらの調整作業はユーザにとって煩雑な作業であり、負担となる。
　本開示は、上記課題を考慮して、投写型映像表示装置の姿勢の調整作業の負荷を軽減する投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
　本開示の投写型映像表示装置は、光源を含み、投写光を出射する第１の筐体と、第１の筐体を回転軸を中心に回転可能に支持する支持部と、第１の筐体の支持部に対する回転角度を示す角度調整ガイドとを備える。
　角度指示部は、例えば、第１の筐体の中心軸の方向を示す第１の指針と、角度を指し示す目盛りが設けられた角度表示部とを含む。
　本開示によれば、角度指示部によって、ユーザは、第１の筐体の支持部に対する回転角度を容易に認識できるようになり、容易に投写型映像表示装置の姿勢を調整することが可能になる。
本開示に係る投写型映像表示装置の外観斜視図である。 投写型映像表示装置の構成を示すブロック図である。 投写型映像表示装置の光学的な構成を説明する模式図である。 光源部の光学的な構成を説明する模式図である。 ダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフである。 投写型映像表示装置の角度調整用ガイドを説明した図である。 投写型映像表示装置の使用例１を説明する模式図である。 投写型映像表示装置の使用例２を説明する模式図である。 投写型映像表示装置の使用例３を説明する模式図である。 投写型映像表示装置の使用例４を説明する模式図である。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
〔第１実施形態〕
１．投写型映像表示装置の概要
　投写型映像表示装置について、以下に図を用いて説明する。図１は、投写型映像表示装置の外観斜視図である。投写型映像表示装置１００は、光源部等を収納する第１の筐体１０１と、天井に設けられた配線ダクト９０１に接続する第２の筐体１０２と、第１の筐体１０１と第２の筐体１０２を連結する支持部１０３とを含む。
　図２は、投写型映像表示装置１００の内部構成を示すブロック図である。投写型映像表示装置１００は、光を出射する光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０から映像生成部１６０へ光を導く導光光学系１４０と、生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写光学系１８０と、光源部１１０や映像生成部１６０などの制御を行う制御部１９０とを備える。
　本開示の光源部１１０は、半導体レーザを有しており、半導体レーザからの光を励起光として、蛍光体を発光させる。導光光学系１４０は、各種レンズ、ミラーあるいはロッドなどの光学部材を含み、光源部１１０から出射した光を映像生成部１６０へ導く。映像生成部１６０は、デジタル・マイクロミラー・デバイス（以下「ＤＭＤ」と称す）や液晶パネルなどの素子を用いて、映像信号に応じて光を空間変調する。投写光学系１８０は、レンズやミラーなどの光学部材を含み、空間変調された光を拡大してスクリーン（投写面）へ投写する。
２．投写型映像表示装置の光学的な構成
　図３は、投写型映像表示装置１００の光学的な構成を説明する模式図である。
　投写型映像表示装置１００は、光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０から映像生成部１６０へ光を導く導光光学系１４０と、生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写光学系１８０とを有する。
　図４は、光源部１１０の詳細な構成を示した図である。光源部１１０は、図４に示すように、固体光源ユニット１２と、固体光源ユニット１２からの平行な光束を集光する凸面のレンズ１４と、レンズ１４からの光を再び平行光に変換する凹面のレンズ１６と、凸面のレンズ１４と凹面のレンズ１６との間に挿入されたミラー２４とを備える。さらに、光源部１１０は、レンズ１６からの並行光の光路を変更するダイクロイックミラー１８と、蛍光体ホイール２０と、平行光を蛍光体ホイール２０に集光するレンズ２２とを有する。ダイクロイックミラー１８は、レンズ１６からの平行光の光軸に対して５５°の傾斜を持って配置されている。このように配置される理由についは後述する。さらに、光源部１１０は、凹面のレンズ１６の後段に配置された偏光特性を維持しつつ干渉性を低減させる拡散板２６と、ダイクロイックミラー１８とレンズ２２との間に挿入されたλ／４板２８とを有する。
　固体光源ユニット１２は、１２個の半導体レーザ３０と、各半導体レーザ３０に対向するように配置された集光レンズ３４とを含む。半導体レーザ３０は、放熱板３２上に一定の間隔で３行×４列のマトリクス状に配置される。ヒートシンク３６は、固体光源ユニット１２を冷却するためのものである。半導体レーザ３０は、４４０ｎｍ～４５５ｎｍの波長幅を有しかつ直線偏光の青色光を出射する。各半導体レーザ３０は、出射する光の偏光方向が、ダイクロイックミラー１８の入射面に対して、Ｓ偏光となるように配置される。
　固体光源ユニット１２から出射した光は、凸面のレンズ１４と凹面のレンズ１６とによって小径化され、拡散板２６に入射する。ミラー２４は、小径化された光束が、後段のダイクロイックミラー１８に５５°の入射角で入射するように、光路を変更する。拡散板２６を出射した光は、ダイクロイックミラー１８に入射する。
　図５に、本開示に係るダイクロイックミラー１８の分光特性（５５°度入射）を示す。図５では、分光特性として、波長に対する透過率を示している。曲線ＰはＰ偏光の光に対する特性であり、曲線ＳはＳ偏光の光に対する特性である。ダイクロイックミラー１８の分光特性によれば、波長４４０ｎｍ～４４５ｎｍのＰ偏光の光は約９４％以上透過する。同様に、波長４４０ｎｍ～４４５ｎｍのＳ偏光の光を９８％以上の高い反射率で反射させる。波長４９０ｎｍ～７００ｎｍの緑色光～赤色光は、Ｐ偏光、Ｓ偏光ともに９５％以上の高い透過率で透過する。Ｐ偏光とＳ偏光の透過率が５０％となる波長分離幅は約３０ｎｍある。この波長分離幅は、入射角が４５°である場合（約２０ｎｍ）に比べ長くなっており、より高い、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光の分離能力が得られ、光利用効率を向上させることができる。本実施形態では、ダイクロイックミラー１８を入射角が５５°となるように配置することで、光利用効率を向上させつつ、光源部１１０の小型化、特に、図４における上下方向の距離を小さくすることができる。すなわち、光源部１１０のダイクロイックミラー１８を、通常の４５°配置ではなく、光路に対して４５°より大きな角度（ここでは５５°）を持って配置することにより、光源部１１０の小型化を図ることができる。ダイクロイックミラー１８の設置角度は、４５°より大きければ良く、特に小型化には５０°以上が良い。一方、Ｐ偏光とＳ偏光とを分離するためには７０°より小さい角度である必要があり、特に６０°以下が、効率が良い。
　ダイクロイックミラー１８によって反射された青の色光は、λ／４板２８によって、直線偏光から円偏光に変換される。円偏光の青の色光は、レンズ２２によって集光され、１～２ｍｍのスポット径で蛍光体ホイール２０に照射される。
　蛍光体ホイール２０は、アルミ平板で構成され、拡散反射面（図示せず）の領域であるＢ領域と、緑の色光を発光する蛍光体が塗布されたＧ領域と、赤の色光を発光する蛍光体が塗布されたＲ領域とが複数形成されている。
　蛍光体ホイール２０に照射された光は各領域で青、緑および赤の色光に変換され、各色光はレンズ２２側へ出射する。各色光はレンズ２２によって、再び、平行光化されてλ／４板２８に入射する。λ／４板２８を再び透過することによって、青の色光は、円偏光からＰ偏光に変換されて、ダイクロイックミラー１８に戻る。このため、λ／４板２８を再び透過した青の色光は、緑および赤の色光とともにダイクロイックミラー１８を透過することができる。これにより、光源部１１０からは、青、緑および赤の色光が時分割で出射することになる。
　図３に戻り、光源部１１０を出射した光は、複数のレンズ素子から構成される一対のフライアイレンズに入射する。第１のレンズアレイ板４２に入射した光束は、多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、第２のレンズアレイ板４４に収束する。第１のレンズアレイ板４２のレンズ素子は、映像生成部１６０のＤＭＤ６２と相似形の開口形状である。第２のレンズアレイ板４４のレンズ素子は、第１のレンズアレイ板４２とＤＭＤ６２とが略共役関係となるように、その焦点距離が定められている。第２のレンズアレイ板４４から出射した光は、レンズ４６に入射する。レンズ４６は、第２のレンズアレイ板４４の各レンズ素子から出射した光を、ＤＭＤ６２上に重畳するためのレンズである。レンズ４６からの光は、ミラー４８によって反射された後、レンズ６４を透過して、全反射プリズム６６に入射する。
　全反射プリズム６６は２つのプリズム６８、７０から構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層７２を形成している。空気層７２は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。レンズ６４を介して全反射プリズム６６に入射した光は、全反射面を透過してＤＭＤ６２に入射する。ＤＭＤ６２は、映像信号に応じて、投写レンズ８２に入射する光と、投写レンズ８２の有効範囲外へ進む光とにマイクロミラーを偏向させる。ＤＭＤ６２によって反射された光は、空気層７２に臨界角以上の角度で入射するため、反射して、投写レンズ８２に入射する。このようにして、ＤＭＤ６２によって形成された映像光が、スクリーン（不図示）上に投写される。
３．角度調整ガイド
　投写型映像表示装置１００はさらに、ユーザに対して、投写型映像表示装置１００の位置調整の際の便宜を与える角度調整用ガイド（角度指示部の一例）を備える。図６は、投写型映像表示装置１００のスイング方向の角度調整用ガイドについて説明した図である。
　投写型映像表示装置１００は、第１の筐体１０１の保持部分近傍に角度調整用ガイド５０１を備えている。角度調整用ガイド５０１は、第１の筐体１０１の中心線（中心軸）を示す指針５０２と、映像光の出射角度（出射方向）を示す指針５０３と、角度を示す目盛りが設けられた角度表示面５０４とで構成されている。第１の筐体１０１の中心線を示す指針５０２および映像光の出射角度を示す指針５０３は各々第１の筐体１０１に固定されており、第１の筐体１０１の回転とともに移動する。すなわち、第１の筐体１０１を支持部１０３に対して回転軸を中心として回転させたときに、指針５０２および５０３も第１の筐体１０１とともに回転する。
　なお、本実施形態の投写型映像表示装置１００は、図１に示すように、投写光を出射する出射窓１０１ｗが、第１の筐体１０１正面の中心からずれた位置に設けられている。このため、第１の筐体１０１の中心線（長手方向に沿った中心軸）の方向と、映像光の出射方向とが一致しない。よって、第１の筐体１０１の中心線を示す指針５０２と、映像光の出射角度を示す指針５０３とをそれぞれ設けることで、ユーザが第１の筐体１０１の中心線の方向と映像光の出射方向とをそれぞれ把握できるようにしている。
　角度表示面５０４は支持部１０３に固定されている。角度表示面５０４には、鉛直方向を０度として、－９０度から９０度までの目盛りが表示されている。０度～９０度までは映像の天地が反転しない角度であり、－９０度～０度までは映像の天地が反転する。ユーザは、筐体１０１の中心線を示す指針５０２および映像光の出射角度を示す指針５０３が指し示す角度表示面５０４の目盛りの値から、第１の筐体１０１の現在のスイング方向の姿勢（回転角度）を把握できる。この姿勢（回転角度）の情報をメモリ等に記憶しておくことにより、姿勢の再現が容易となる。また、投写レンズなどの構成要素を変更し、映像光の光路が変化した場合は、角度調整ガイド５０１を参照しながら第１の筐体１０１の回転角度の修正を行うことができる。このように、角度調整ガイド５０１により、第１の筐体１０１の回転角度の調整を容易に行うことが可能となる。
　以上のように、本実施形態の投写型映像表示装置は、光源を含み、投写光を出射する第１の筐体（１０１）と、第１の筐体（１０１）を回転軸を中心に回転可能に支持する支持部（１０３）と、第１の筐体（１０１）の支持部（１０３）に対する回転角度を示す角度調整ガイド５０１と、を備える。角度調整ガイド５０１により、ユーザは、第１の筐体１０１の姿勢（投写光の出射角度）を容易に認識でき、第１の筐体１０１の姿勢の調整を容易に行うことが可能となる。
４．投写型映像表示装置の使用例
４－１．　使用例１
　図７～図１０を参照して、投写型映像表示装置１００の使用例について説明する。
　図７の例では、投写型映像表示装置１００は、美術館や博物館などの壁面９０２に、展示物を説明する情報（テキスト、画像）の投写、および、照明光のスポット投写を行っている。投写空間の天井９０３には配線ダクト９０１が設置されている。配線ダクト９０１上には、複数台の投写型映像表示装置１００が接続される。各投写型映像表示装置１００は、配線ダクト９０１上を移動させることができ、また固定させることもできる。
　投写型映像表示装置１００は、鉛直方向の軸を中心とする回転（ロール）と、水平方向の軸（ここでは配線ダクト９０１の長手方向に平行な軸）を中心とした１８０度のスイングとが可能である。それぞれの回転軸に対する回転角を調整することで、壁面９０２または床面９０４への投写が可能である。投写型映像表示装置１００の設置位置や投写角度の調整はユーザが手動で行える。
　投写型映像表示装置１００は、外部記憶装置（例えばＵＳＢメモリ）が接続可能であり、外部記憶装置に蓄えられた映像データを読み込んで表示する。外部記憶装置に所望のデータを記憶させ投写型映像表示装置１００に接続することで、種々の映像の表示を実現できる。投写光量や投写形状、投写歪補正は、リモコンからの赤外線などの外部制御信号により調整することができる。
　投写型映像表示装置１００は、配線ダクト９０１だけでなく、カーテンレールに接続されても良い。または、既存のレールを使用せずに専用のレールを天井９０３に設置し、それに投写型映像表示装置１００を接続しても良い。レールを壁面に取り付け、投写型映像表示装置１００を壁面上に配置して、床面に説明を投写するようにしても良い。これは、彫刻など付近に投影面が無い場合に有効である。
　投写型映像表示装置１００の投写方向や姿勢を制御するために、配線ダクト９０１との接続部にモータを備え、外部からの信号でモータを駆動して、設置位置や投写角度を制御しても良い。これにより、設置を行うユーザの手間を省くことができる。
　表示する映像の更新については、配線ダクト９０１を利用して、投写型映像表示装置１００と外部の映像発生装置（例えばＰＣ）をケーブルで接続し、投写型映像表示装置１００に蓄積されている映像データを更新するようにしても良い。または、投写型映像表示装置１００は、ケーブルを介して映像発生装置から映像データを受信し、表示するようにしても良い。また、投写型映像表示装置１００は、無線受信部を備え、無線により外部から映像データを受信し、蓄積されている映像データの更新を行っても良い。投写空間内に人感センサを設置し、人が近づいた場合のみ映像を表示させるようにしてもよい。これにより、鑑賞者展示物の鑑賞に集中できる環境を生成することが可能である。
４－２．　使用例２
　図８は、投写型映像表示装置１００の別の使用例を説明した図である。
　図８の例では、投写型映像表示装置１００は、レストランにおいて、机上面２０１にメニューを投写している。投写型映像表示装置１００は、客による遮光が少なくなるよう、通路スペースの天井に設置された配線ダクト９０１に設置されている。机上面２０１には圧力センサが配置されており、客の指の操作を検知できる。各机の投写型映像表示装置１００および圧力センサは、システム制御装置と接続しており、投写型映像表示装置１００は、システム制御装置から入力される映像を表示する。客の表示開始のアクションを検知すると、システム制御装置は対象の机の投写型映像表示装置１００にメニュー画面を送信し、投写型映像表示装置１００は、それを机上面に投写する。客は、机上面２０１において指でメニューを操作し、表示状態の調整（回転・拡大縮小など）や内容の確認、注文を行うことができる。
　システム制御装置は、検知した操作に応じて、表示映像の補正や厨房への注文通知を行う。料理が届いた後は、引き続き映像表示しても良いし、映像を表示させず照明光を照射する照明モードに切り替え、落ち着いて食事ができる空間演出にしても良い。この照明モードの際にも、客が明るさや色、形状などを操作できるよう、操作インターフェースは表示される。
　メニュー操作時は、操作中の指や腕による遮光で可読性が低下することが考えられるため、１つの机に対し２個の投写型映像表示装置１００を配置しても良い。また、客によるメニュー操作は、机上面２０１の圧力センサによる指操作ではなく、可視光検知センサと赤外線センサを組み合わせた３次元センサを用いたゼスチャーによる操作でも良い。
　映像を３Ｄで表示してもよい。これにより、より臨場感やアミューズメント感を高めることができる。この場合、システムは、２つの投写型映像表示装置１００と、制御装置（例えばＰＣ）と、３Ｄメガネとで構成される。２個の投写型映像表示装置１００に一方は左目用映像を、他方は右目用映像を表示する。制御装置は、２つの投写型映像表示装置１００からの映像出力が時間的に交互に表示されるように投写型映像表示装置１００を制御する。３Ｄメガネは、偏光またはシャッター駆動により、映像の視認者の左目に対しては左目用映像を視認させ、右目に対しては右目用映像を視認させるように構成されている。客は３Ｄメガネを着用することで３Ｄ表示を視聴できる。
４－３．　使用例３
　図９は、投写型映像表示装置１００のさらに別の使用例を説明した図である。
　投写型映像表示装置１００は、円柱状の投写面９０６に広告を投写している。投写空間内において、複数の投写型映像表示装置１００が天井の配線ダクト９０１に接続されており、各々異なる投写面９０６に映像を投写する。複数の投写映像は連動しており、広範囲かつ立体的な表示を行う。
　複数の投写型映像表示装置１００は、一つのシステム制御装置（図示せず）と接続している。複数の投写型映像表示装置１００は、内部の記憶部に同じ映像データを持つ。システム制御装置は、複数の投写型映像表示装置１００の位置情報および投写面情報を元に、表示情報（映像同期信号、映像の切り出し位置、表示補正情報）を投写型映像表示装置１００に送信する。
　投写型映像表示装置１００は、受信した表示情報を基に、映像データに対して、出力タイミング調整、映像トリミング、台形補正、曲面投写補正を行い、表示面に投写する。この補正は、円柱型の投写面に限らず、任意の非平面の投写面に対しても適用可能である。そのため、投写型映像表示装置１００は、映像をあらゆる物体の表面（例えば、マネキンの表面など）に投写しても良い。
４－４．　使用例４
　図１０は、投写型映像表示装置１００の使用例について説明する模式図である。
　図１０の例では、投写型映像表示装置１００は壁面９０５に設置され、床面９０７に対し映像を投写している。投写映像は、複数の投写型映像表示装置１００から投写される映像をブレンディングしたものであり、広い投写サイズで高解像度になっている。
　複数の投写型映像表示装置１００は、通行する人によって映像光が遮断されない高さに設置される。投写型映像表示装置１００は、設置時に、（１）台形歪補正用パラメータ算出、（２）投写型映像表示装置間の明るさ・色調整、（３）ブレンディング投写用の姿勢調整、を行う。（１）～（３）の処理は具体的には下記のように実施される。
（１）各投写型映像表示装置１００から、台形歪を検出するテスト映像（例えばクロスハッチ映像）を投写する。ユーザ（調整者）は、投写されたテスト映像を見ながら、歪補正パラメータを調整する。
（２）投写型映像表示装置１００から、全白映像を投写する。次に、分光放射輝度計を用いて各々の映像光の輝度および色度を取得する。取得されたこれらの値から投写型映像表示装置１００間の差を解消するため、ＲＧＢの輝度バランスを調整するパラメータおよび映像信号のレンジを調整するパラメータを取得する。
（３）台形歪補正を適用した状態で隣接する投写型映像表示装置１００からの投写映像と一部が重なるよう、投写角度を手動で調整する。
　投写型映像表示装置１００は、すべての投写型映像表示装置１００を制御する一つのシステム制御装置（図示せず）に接続されている。システム制御装置は、投写する映像を投写型映像表示装置１００に送信する。投写型映像表示装置１００は、送信された投写映像を投写映像に対し、台形歪補正、明るさ・色補正を施して投写する。
　投写する映像内容は、全ての投写型映像表示装置１００からの映像をブレンドした一つの巨大な映像でも良いし、その内の複数台をブレンドした映像でも良い。また、カメラシステムを用いて通行人の年齢や性別などを認識し、それによって内容を変えても良い。また、通行人の動きを追尾するような映像表示をしても良い。また、映像だけでなく照明として壁面または床面に照明光を照射しても良い。
　以上のように、添付図面および詳細な説明によって、ベストモードと考える実施の形態と他の実施の形態とを提供した。これらは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　本開示は、光源を含む筐体と、その筐体を回転可能に支持する支持部とを備えた、プロジェクタ等の投写型映像表示装置に適用できる。

Claims (5)

  1. 　光源を含み、投写光を出射する第１の筐体と、
    　前記第１の筐体を回転軸を中心に回転可能に支持する支持部と、
    　前記第１の筐体の前記支持部に対する回転角度を示す角度指示部と、を備える
    投写型映像表示装置。
  2. 　前記角度指示部は、前記第１の筐体の中心軸の方向を示す第１の指針と、角度を指し示す目盛りが設けられた角度表示部とを含む、請求項１記載の投写型映像表示装置。
  3. 　前記角度指示部は、前記第１の筐体からの投写光の出射方向を示す第２の指針をさらに備える、請求項２記載の投写型映像表示装置。
  4. 　前記第１の指針は前記第１の筐体に固定され、前記角度表示部は前記支持部に固定された、請求項２記載の投写型映像表示装置。
  5. 　前記角度指示部は、前記第１の筐体において前記回転軸の近傍に設けられた、請求項１ないし４のいずれかに記載の投写型映像表示装置。
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