JP5019853B2 - プロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置に係り、さらに詳細には、モバイル用に使用されうるように小型製作が可能なプロジェクタ／プロジェクション兼用のレーザーディスプレイ装置に関する。

一般的に、プロジェクタ方式のディスプレイ装置は、例えば、ＬＣＤパネルのようなマイクロディスプレイパネルに照明光を透過させた後、前記透過された光を外部のスクリーンに拡大して投射することで、大画面を具現する装置である。最近のホームシアターの人気と共に大型ディスプレイに対する需要が増加しているが、このような大型ディスプレイ装置のうち、プロジェクタ方式は、価格対画面サイズ比が良いという長所を有する。しかし、プロジェクタ方式のディスプレイ装置は、暗い空間でのみ映像を見ることができ、映像が遮断されないようにスクリーンの前に光の投射経路を確保せねばならない。

一方、プロジェクションテレビのようなプロジェクション方式のディスプレイ装置は、基本的にプロジェクタ方式のディスプレイ装置と類似した構造を有するが、光源から放出された光路をミラーを通じて折り曲げることで映像を内部のスクリーンに投影させる点が異なる。プロジェクション方式のディスプレイ装置は、スクリーン後方に別途の空間が必要であるが、周囲が暗くなくても映像を見ることができ、スクリーン前方に浪費する空間がない。

また、最近には、光路を折り曲げるミラーを着脱可能に設置することによって、必要に応じてプロジェクタ方式で使用するか、またはプロジェクション方式で使用できるディスプレイ装置も開発されている。

これまで開発されているプロジェクション方式またはプロジェクタ方式のディスプレイ装置は、ほとんどホームシアター用または事務用に使用するための大画面ディスプレイ装置であった。しかし、最近ＤＭＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）のような移動式マルチメディア放送サービスが提供されるにつれて、携帯可能な小型のプロジェクタ方式またはプロジェクション方式のディスプレイ装置が要求されている。特に、携帯電話やＰＤＡなどに結合されたモバイル用のディスプレイ装置がプロジェクタ方式で映像をディスプレイする場合、ユーザーは、自身の携帯電話を利用して狭い空間でもプロジェクタ方式で多くの人々と共に放送を視聴することが可能である。また、一人で放送を視聴する場合には、プロジェクション方式で携帯電話自体のスクリーンを通じて放送を視聴できるようにする必要がある。
日本特許公開第平９−２３６８７１号公報 日本特許公開第平２−００４２８６号公報 日本特許公開第平６−２０２２２４号公報

本発明は、前記の技術的必要によって提案されたものであって、本発明の目的は、小型製作の可能なプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置を提供することである。特に、本発明の目的は、モバイル用のプロジェクタ／プロジェクション兼用のレーザーディスプレイ装置を提供することである。

本発明の一類型によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置は、映像を形成し、映像を出射させるための映像提供手段が設置された本体部と、前記本体部に回動可能に結合されたものであって、本体部から出射される映像を拡大反射するための非球面ミラーと前記非球面ミラーによって拡大反射された映像がディスプレイされるスクリーンとが備えられたカバー部とを備えることを特徴とする。

また、前記本体部の一側には、前記映像が出射されるための光出射口が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記カバー部が本体部に対して立てられている場合、前記カバー部の非球面ミラーが前記本体部の光出射口と対向することで、映像が前記非球面ミラーによって反射されて、プロジェクション方式で前記カバー部に備えられたスクリーンにディスプレイされる。また、前記カバー部が本体部の上面に折り重なっている場合、前記本体部から出射された映像は、プロジェクタ方式で外部のスクリーンに直接ディスプレイされる。

本発明によれば、前記本体部の光出射口には、出射される映像を投射するための投射光学系がさらに設置されうる。

また、前記映像提供手段は、互いに異なる波長を有する単色光をそれぞれ出射する複数の光源と、前記単色光のビームをそれぞれ色信号によって変調する光変調手段と、前記光変調手段によって変調された単色光を一つのビームに合成する光合成手段と、前記合成されたビームを垂直及び水平方向に走査する垂直及び水平マイクロスキャニングミラーとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、前記光源は、レーザーダイオード（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）でありうる。

また、前記光合成手段は、前記光変調手段で変調された単色光の出射面にそれぞれ一列に配置されて、対応する単色光は反射し、異なる波長の単色光は透過させる複数のダイクロイックミラーを備えうる。

一方、本発明の他の類型によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置は、互いに異なる波長を有する単色光をそれぞれ出射する複数の光源と、前記単色光のビームをそれぞれ色信号によって変調する光変調手段と、前記光変調手段によって変調された単色光を一つのビームに合成する光合成手段と、前記合成されたビームを垂直及び水平方向に走査する垂直及び水平マイクロスキャニングミラーとが設置されて、映像を出射させる本体部と、前記本体部に回動可能に結合されたものであって、前記本体部から出射される映像を拡大反射するための非球面ミラーと前記非球面ミラーによって拡大反射された映像がディスプレイされるスクリーンとが備えられたカバー部とを備えることを特徴とする。

本発明によるディスプレイ装置は、携帯可能なモバイル用に使用されうるだけでなく、ユーザーの必要に応じて、プロジェクション方式またはプロジェクタ方式で映像をディスプレイすることが可能である。したがって、ユーザーは、地下鉄やバスのような狭い空間ではプロジェクション方式で一人で映像を鑑賞することが可能であり、室内や野外で少しの余裕空間が生じれば、プロジェクタ方式で一人でまたは多くの人々と共に比較的に大きい映像を鑑賞することも可能である。

以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置の構造を概略的に図示する概念図である。図１に示すように、光源及び光変調器２０がスクリーンに走査される映像を形成すれば、高速でシーソー運動する水平及び垂直スキャニングミラー３０ａ、３０ｂが前記映像を水平方向及び垂直方向にそれぞれ走査する。ここで、光源及び光変調器２０と水平及び垂直スキャニングミラー３０ａ、３０ｂとは、本発明によるディスプレイ装置の映像提供手段を形成する。このような構造で、プロジェクション方式で映像をディスプレイしようとする場合、水平及び垂直スキャニングミラー３０ａ、３０ｂによって走査される映像は、例えば、非球面ミラー４０によって拡大反射されてプロジェクションスクリーン４５にディスプレイされる。また、プロジェクタ方式で映像をディスプレイしようとする場合には、非球面ミラー４０が光路から除去され、水平及び垂直スキャニングミラー３０ａ、３０ｂによって走査される映像は、直接プロジェクタスクリーン４５にディスプレイされる。

図２は、本発明によってモバイル用に使われるように小型製作が可能なプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置の例示的な構造をさらに具体的に示している。図２に示すように、本発明の好ましい実施形態によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置１０は、光源及び光変調器２０とスキャニングミラー部３０とを備える映像提供手段が設置された本体部５０と、本体部５０に回動可能に結合されたカバー部５５とを備える。カバー部５５には、プロジェクションスクリーン４５と非球面ミラー４０（図３参照）とが設置されている。

本発明の好ましい実施形態によれば、本体部５０に設置された映像提供手段は、例えば、レーザー映像投射装置の一般的な原理を利用して具現できる。すなわち、図２の拡大図を通じて分かるように、前記映像提供手段は、互いに異なる波長を有する単色光をそれぞれ出射する複数の光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂと、前記単色光のビームをそれぞれ色信号によって変調する光変調手段２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ、２４と、光変調手段２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ、２４により変調された単色光を一つのビームに合成する光合成手段２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂと、前記合成されたビームをそれぞれ垂直及び水平方向に走査する垂直及び水平マイクロスキャニングミラー３０ａ、３０ｂとを備える。

光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、例えば、ＲＧＢのような光の三原色をそれぞれ放出する３個のレーザーダイオード（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）でありうる。三つの光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからそれぞれ放出されたＲＧＢ光は、それぞれのＲＧＢ光に対応する光変調器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに入射する。光変調器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、光変調制御部２４の制御によって、それぞれの光変調器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに入射するＲＧＢ光を光変調する。光変調制御部２４は、例えば、最終的に形成される映像の色信号によってそれぞれの光変調器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを制御して、光変調器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂから出射されるＲＧＢ光がそれぞれ所定の強度を有するようにする。その後、光変調器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂによって変調されたそれぞれのＲＧＢ光は、光合成手段２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂによって一つのビームに合成される。光合成手段２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂは、光変調器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂで変調されたＲＧＢ光の出射面にそれぞれ一列に配置されて、対応する単色光は反射し、異なる波長の単色光は透過させる複数のダイクロイックミラー２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂでありうる。例えば、第１ダイクロイックミラー２３Ｒは、赤色光を反射して第２ダイクロイックミラー２３Ｇに入射させる。第２ダイクロイックミラー２３Ｇは、赤色光を透過させ、緑色光を反射して、赤色光と緑色光とを第３ダイクロイックミラー２３Ｂに入射させる。最後に、第３ダイクロイックミラー２３Ｂは、赤色光と緑色光とを透過させ、青色光を反射することで、ＲＧＢ光が一つのビームに合成される。

このように合成された光は、例えば、光ファイバー２５を通じてスキャニングミラー部３０に伝えられる。ここで、スキャニングミラー部３０は、入射する光を水平に走査する水平スキャニングミラー３０ａと垂直に走査する垂直スキャニングミラー３０ｂとを備える。ここで、水平及び垂直スキャニングミラー３０ａ、３０ｂとしては、例えば、マイクロ電子機械システム（Ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｏｒ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ：ＭＥＭＳ）技術により数、ｍｍサイズの微小ミラーを高速で駆動させる公知のマイクロスキャニングミラーを使用できる。現在、提供されるマイクロスキャニングミラーは、櫛状のコーム電極（ｃｏｍｂ−ｔｙｐｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）構造による静電効果を利用して微小ミラーを１０〜３０ｋＨｚの速度でシーソー運動させることができる。このような水平及び垂直スキャニングミラー３０ａ、３０ｂを利用して光を高速で水平及び垂直走査することによって、２次元のスクリーンに高解像度で映像を形成することが可能となる。

前述した構造のレーザー映像投射装置の原理を利用した映像提供手段は、比較的に小型に作ることができるので、モバイル用の小型ディスプレイを製作するのに適している。また、レーザーと共に直進性光をスキャニングして映像を形成するので、別途の複雑な光学系が要求されない。しかし、本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置の映像提供手段が必ずしも前記の構造に限定されるものではなく、他の方式で具現することも可能である。例えば、小型ＬＣＤパネルと投射光学系を利用して具現してもよい。

図３は、前述した構造のプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置１０においてプロジェクション方式で映像をディスプレイする場合を示している。図３に示すように、プロジェクション方式で映像をディスプレイしようとする場合には、例えば、ヒンジ部材５６を通じてカバー部５５を回転させて本体部５０から立てられる。すると、カバー部５５の一側エッジ部分に設置されている非球面ミラー４０が回動して、本体部５０の一側に形成された光出射口５２と対向するようになる。これにより、本体部５０の光源及び光変調器２０とスキャニングミラー部３０とにより形成される映像は、光出射口５２を通じて出射されて非球面ミラー４０によって拡大反射される。非球面ミラー４０は、入射する映像を収差及び歪曲を発生させずに、プロジェクションスクリーン４５に拡大反射するために非球面の自由曲面を有する。したがって、映像は、カバー部５５に設置されたプロジェクションスクリーン４５にディスプレイされうる。

モバイル用に使われるように小型製作が可能な本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置１０において、プロジェクションスクリーン４５のサイズは、例えば、約５インチでありうる。したがって、ユーザーは、例えば、地下鉄やバスのような狭い空間内でもプロジェクション方式で映像を鑑賞することができる。

また、図４及び図５は、本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置１０においてプロジェクタ方式で映像をディスプレイする場合を示している。図４に示すように、プロジェクタ方式で映像をディスプレイしようとする場合には、例えば、ヒンジ部材５６を通じてカバー部５５を回転させて本体部５０の上面から折り重ねる。すると、カバー部５５に設置された非球面ミラー４０が共に回動しながら映像の光路から除去される。その結果、映像が出射される光出射口５２が外部に露出され、本体部５０の映像提供手段で形成された映像は、図５に示すように、反射されずに直進して外部に設けられたプロジェクタスクリーン６０にディスプレイされる。プロジェクタスクリーン６０は、別途の携帯用スクリーンであるか、または室内の壁面をそのままスクリーンとして使用してもよい。

したがって、図４及び図５に示すように、カバー部５５を本体部５０の上面に折り重ねると、プロジェクタ方式で映像をディスプレイできる。この場合、本発明によるモバイル用プロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置１０は、携帯可能な小型プロジェクタとなる。本発明によれば、プロジェクタ方式で映像をディスプレイする場合、約２０〜４０インチサイズの映像を提供することが可能である。したがって、本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置１０を使用すれば、室内または野外で少しの余裕空間があれば、プロジェクタ方式で多くの人々が共に比較的に大きい映像を鑑賞することも可能である。

一方、本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置１０の映像提供手段が、図２に示すように、レーザー映像投射装置の原理を利用する場合、光出射口５２は、単純に本体部５０のハウジングを部分的に切開した開口でありうる。しかし、本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置１０の映像提供手段としてＬＣＤパネルのような他の手段を使用する場合、光出射口５２には、映像を投射するための投射光学系が設置されうる。

本発明による小型プロジェクタ／プロジェクション兼用レーザーディスプレイ装置は、例えば、携帯電話またはノートブックＰＣのような携帯用電子機器のディスプレイとして使用されうる。

本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置の構造を概略的に示す概念図である。 本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置の映像生成原理を例示的に示す図である。 本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置においてプロジェクション方式で映像をディスプレイする場合を示す図である。 本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置においてプロジェクタ方式で映像をディスプレイする場合を示す図である。 本発明によるプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置がプロジェクタ方式で映像をディスプレイしている状態を示す図である。

符号の説明

１０ ディスプレイ装置
２０ 光源及び光変調器
２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ 光源
２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ 光変調器
２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ ダイクロイックミラー
２４ 光変調制御部
２５ 光ファイバー
３０ スキャニングミラー部
３０ａ、３０ｂ 水平及び垂直スキャニングミラー
４０ 非球面ミラー
４５ プロジェクションスクリーン
５０ 本体部
５２ 光出射口
５５ カバー部
５６ ヒンジ部材
６０ プロジェクタスクリーン

Claims (11)

1. 映像を形成し、映像を出射させるための映像提供手段が設置された本体部と、
   前記本体部に回動可能に結合されたカバー部を含み、該カバー部は、本体部から出射される映像を拡大反射するための非球面ミラーと、前記非球面ミラーによって拡大反射された映像がディスプレイされるスクリーンとを備え、
   前記カバー部が本体部に対して立てられている場合、前記カバー部の非球面ミラーが前記本体部の光出射口と対向することで、映像が前記非球面ミラーによって反射されてプロジェクション方式で前記カバー部に備えられたスクリーンにディスプレイされ、
   前記カバー部が本体部の上面に折り重なっている場合、前記本体部から出射された映像は、プロジェクタ方式で外部のスクリーンに直接ディスプレイされることを特徴とするプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置。
2. 前記光出射口は、前記本体部の一側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記本体部の光出射口には、出射される映像を投射するための投射光学系が設置されていることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
4. 前記映像提供手段は、
   互いに異なる波長を有する単色光をそれぞれ出射する複数の光源と、
   前記単色光のビームをそれぞれ色信号によって変調する光変調手段と、
   前記光変調手段によって変調された単色光を一つのビームに合成する光合成手段と、
   前記合成されたビームをそれぞれ垂直及び水平方向に走査する垂直及び水平マイクロスキャニングミラーとを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスプレイ装置。
5. 前記光源は、レーザーダイオードまたは発光ダイオードであることを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置。
6. 前記光合成手段は、前記光変調手段で変調された単色光の出射面にそれぞれ一列に配置されて、対応する単色光は反射し、異なる波長の単色光は透過させる複数のダイクロイックミラーを備えることを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置。
7. 互いに異なる波長を有する単色光をそれぞれ出射する複数の光源と、前記単色光のビームをそれぞれ色信号によって変調する光変調手段と、前記光変調手段によって変調された単色光を一つのビームに合成する光合成手段と、前記合成されたビームをそれぞれ垂直及び水平方向に走査する垂直及び水平マイクロスキャニングミラーとが設置されて、映像を出射させる本体部と、
   前記本体部に回動可能に結合されたカバー部を含み、該カバー部は、前記本体部から出射される映像を拡大反射するための非球面ミラーと、前記非球面ミラーによって拡大反射された映像がディスプレイされるスクリーンとを備え、
   前記カバー部が本体部に対して立てられている場合、前記カバー部の非球面ミラーが前記本体部の光出射口と対向することで、映像が前記非球面ミラーによって反射されて、プロジェクション方式で前記カバー部に備えられたスクリーンにディスプレイされ、
   前記カバー部が本体部の上面に折り重なっている場合、前記本体部から出射された映像は、プロジェクタ方式で外部のスクリーンに直接ディスプレイされることを特徴とするプロジェクタ／プロジェクション兼用のディスプレイ装置。
8. 前記光源は、レーザーダイオードまたは発光ダイオードであることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
9. 前記光合成手段は、前記光変調手段で変調された単色光の出射面にそれぞれ一列に配置されて、対応する単色光は反射し、異なる波長の単色光は透過させる複数のダイクロイックミラーを備えることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
10. 前記光出射口は、前記本体部の一側に形成されていることを特徴とする請求項７ないし請求項９のうちいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
11. 携帯可能な本体部と
    前記本体部に回動可能に結合されたカバー部とを備え、
    前記本体部は、映像を形成し、映像を出射させるための映像提供手段を備え、
    前記カバー部は、本体部から出射される映像を拡大反射するための非球面ミラーと、前記非球面ミラーによって拡大反射された映像がディスプレイされるスクリーンとを備え、
    前記カバー部が本体部に対して立てられている場合、前記カバー部の非球面ミラーが前記本体部の光出射口と対向することで、映像が前記非球面ミラーによって反射されて、プロジェクション方式で前記カバー部に備えられたスクリーンにディスプレイされ、
    前記カバー部が本体部の上面に折り重なっている場合、前記本体部から出射された映像は、プロジェクタ方式で外部のスクリーンに直接ディスプレイされることを特徴とするディスプレイ装置。

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