JP2004252095A - ヘッドマウントプロジェクタおよびプロジェクタシステム - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト化を図り、個人的な使用に適したヘッドマウントプロジェクタを提供する。
【解決手段】このヘッドマウントプロジェクタ１は、使用者の眼前にスクリーン６が配置されるように保持するサポート部材５と、前記サポート部材５に固定された光源と、前記光源からの光を各画素毎に前記スクリーンに向けて導出して投影画像を形成させる投影画像装置７と、投影画像装置７に画像信号を供給する入力端子とを備える。本発明によると、外部から画像信号および駆動電力の供給を受けるので、構造を簡素化し小型、軽量である個人用ヘッドマウントプロジェクタを提供できる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン上に映像を投影するヘッドマウントプロジェクタに関する。より詳細には、使用者の頭部に装着して個人的に使用するのに好適である小型軽量化を図ったヘッドマウントプロジェクタおよびそれを用いたプロジェクタシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数のメーカから家庭内のように狭いスペースで使用するのに適した小型のヘッドマウントプロジェクタが供給されるようになってきている。このような小型ヘッドマウントプロジェクタでは、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（以下、単にＤＭＤと言う）が採用され、小型化が実現されている。ＤＭＤを用いたＤＬＰ方式のプロジェクタ（ＤＬＰはテキサスインスツルメンツ社の登録商標）は、光源から照射された白色光を、カラーフィルタを通すことで、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の光を形成し、ＲＧＢ光を順次ＤＭＤに照射する。照射された光は、画像信号に応答して駆動される各ミラーによって反射され、所望の投影画像が形成される。
【０００３】
ところで、上記のようなプロジェクタは、一般に、スクリーン上に大画面の映像を投影して複数で鑑賞することを前提としている。しかし、家庭用プロジェクタの場合、家族全員で映画を鑑賞するという場合ばかりでなく、個人的に鑑賞したいという場合もある。このような要求に対しては、映像を個人的に鑑賞できるように頭部に装着するヘッドマウント型のディスプレイ装置が複数提案されている。ところが、このヘッドマウント型のディスプレイ装置は、使用者の頭部に装着するハウジングに、画像表示を行うための光源、光学系、画像表示装置等が内蔵されるので大型化する傾向があり、使用者の負担にならぬように小型化することが大きな課題である。
【０００４】
例えば、特許文献１にはヘルメット型のディスプレイ装置内に設ける画像表示装置の小型化を図る技術が記載されている。このヘルメット型のディスプレイ装置は、赤色画像を表示する赤色画像表示装置Ｄｒ、緑色画像を表示する緑色画像表示装置Ｄｇおよび青色画像を表示する青色画像表示装置Ｄｂを個別に設けて各画像を合成してカラー画像を表示するようにしている。このような構成とすることで、大きな一枚の表示面に高解像度のフルカラー画像を表示する場合よりも、全体としてコンパクト化を図り、高解像度の表示ができる。
【特許文献１】
特開平６−７５２０１号 公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように個人的に画像を楽しむためのディスプレイ装置は、高解像度であることが望ましいことは言うまでもなく、より軽量でコンパクト化された装置であることが望ましい。しかし、上記特許文献１に開示するディスプレイ装置は、それ以前のディスプレイ装置と比較すれば小型化が図られているものの、ＲＧＢの各色について画像表示装置および光学部材が配設されるので構造が複雑であり、小型化を図るにも限界がある。
【０００６】
また、前述したようにプロジェクタの画像は大画面に投影して複数で見ることが一般的であるが、この画像を専用の装置でも個人的に見ることができればより利便性の高いプロジェクタシステムとして提供できる。
したがって、本発明は、よりコンパクト化を図り個人的な使用に適したヘッドマウントプロジェクタを提供すること、また、このようなヘッドマウントプロジェクタをディスプレイ部として含むプロジェクタシステムを提供することを主な目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヘッドマウントプロジェクタは、使用者の眼前にスクリーンが配置されるように保持するサポート部材と、前記サポート部材に固定された光源と、前記光源からの光を各画素毎に前記スクリーンに向けて導出して投影画像を形成させる光変調装置と、前記光変調装置に画像信号を供給するための入力端子とを備える。本発明によると、外部から画像信号の供給を入力するようにしたので、構造を簡素化し、小型および軽量である個人用ヘッドマウントプロジェクタを提供できる。
【０００８】
そして、前記光源として、赤、緑、青を発光する半導体発光素子を採用することにより、一層、小型化したヘッドマウントプロジェクタとすることができる。前記光変調装置はデジタルミラーデバイスとし、好ましくは、デジタルミラーデバイスがフォーマット回路と一体に構成され、外部装置の画像処理プロセッサと電気的に接続されている構造を採用できる。また、サポート部材が、使用者の頭部に装着される形状に成形されヘッドマウント型であれば、頭部にセットして映像を個人的に楽しむことができる。
【０００９】
本発明に係るプロジェクタシステムは、使用者の眼前にスクリーンが配置されるように保持するサポート部材と、前記サポート部材に固定された光源と、前記光源からの光を各画素毎に前記スクリーンに向けて導出して投影画像を形成させる光変調装置と、前記光変調装置に画像信号を供給する入力端子とを備えたヘッドマウント装置と、前記入力端子を介して電気的に接続されたプロジェクタとを有し、前記プロジェクタは、画像信号を処理する画像処理手段と、画像処理手段によって処理された画像に基づき光学的な投影画像を投影するための投影手段を含むものである。
【００１０】
本発明によれば、ヘッドマウント装置はプロジェクタから画像信号の供給を受けるので、構造を簡素化して小型軽量の個人用のヘッドマウントプロジェクタとすることができる。ヘッドマウント装置側の光源として、赤、緑、青の半導体発光素子を採用すれば更に小型、軽量化を図ることができる。
【００１１】
また、光変調装置としてデジタルミラーデバイスを用い、このデジタルミラーデバイスがフォーマット回路と一体に構成され、前記プロジェクタ本体部の画像処理プロセッサと電気的に接続された構造を採用できる。そして、プロジェクタ側にも光変調装置を配備して、プロジェクタが単独で画像投影する機能を有していてもよい。この場合には、光変調装置は、ヘッドマウント装置およびプロジェクタで共に着脱自在に形成され、兼用できるようにするとシステム全体の低コスト化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態として、個人使用に適したヘッドマウント型のプロジェクタ（以下、ヘッドマウントプロジェクタという）を説明する。なお、本ヘッドマウントプロジェクタは、単独で画像投影が行える機能を備えた外部のプロジェクタ（以下、外部プロジェクタという）に接続され、外部プロジェクタから画像信号および駆動電源の供給を受け、使用者の眼前に投影画像を表示する。このようなヘッドマウントプロジェクタは、映像処理部および駆動電源を内部に設ける必要が無くなるので小型軽量化できる。また、ヘッドマウントプロジェクタでは、後述するように投影画像生成のためのライトバルブデバイスとしてＤＭＤを採用することによっても小型化を実現し、解像度の高い映像を表示できるようにしている。以下、図面を参照しながら、ヘッドマウントプロジェクタの構成を説明する。
【００１３】
本ヘッドマウントプロジェクタ１の外観を大略説明してから、内部の詳細な構成を説明する。図１および図２は、ヘッドマウントプロジェクタ１の外観を示した図である。図１は（Ａ）でヘッドマウントプロジェクタ１の平面図、同（Ｂ）で正面図、同（Ｃ）で使用者に装着された状態の側面図を示している。図２は使用者Ｈとヘッドマウントプロジェクタ１との関係がより明確に確認できるようにした透視された側面図である。ヘッドマウントプロジェクタ１は、ヘルメット形状のサポート部材５を備えている。サポート部材５には、使用者が頭部に装着したときに、その眼前に位置するように配置したスクリーン６が設けられている。
【００１４】
サポート部材５の内側で、使用者の前頭部位置には、画像投影装置７が配置されている。図２に示すように画像投影装置７から出射された光は投影レンズ１８を介してスクリーン６上に投影されるようになっている。後に詳述するように画像投影装置７のライトバルブデバイスとしてＤＭＤが採用され、また画像信号や駆動電源等を外部装置から供給するようにしているので小型化が図れている。ヘッドマウントプロジェクタ１において、比較的重量のある画像投影装置７を使用者の頭部付近に設定することで、サポート部材５が使用者の頭からかずれることを抑制できる。また、図１（Ｃ）に示すように、ヘッドマウントプロジェクタ１は外部プロジェクタに接続されるコネクタ２が形成されている。コネクタ２から延びる配線３の終端には外部プロジェクタに接続されるコネクタ４が設けられている。
【００１５】
サポート部材５は、例えば不透明樹脂で形成され、使用者が装着したときには外部からの光が遮断される構造である。よって、日中等の明るい環境でもスクリーン６上に映し出された映像は、十分な画像のコントラストを有する。そのため、比較的照度の低い光源を用いても、使用者は投射映像を十分に見ることができるようになっている。ヘッドマウントプロジェクタ１では、光源として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色を発光する半導体レーザ素子を採用し、従来のランプ光源の場合よりも軽量、コンパクト化されている。
【００１６】
ヘッドマウントプロジェクタ１において、使用者とスクリーン６との間にレンズ等を適宜設けてもよい。また、スクリーン６を鏡面加工してもよく、この場合にはサポート部材５に対してスクリーン６を回動自在に接続して、傾斜角を調整できるような構造とすることが望ましい。スクリーン６の位置や角度を調整することにより使用者がスクリーン６上の映像をより見易くすることができる。また、ヘッドマウントプロジェクタ１は、内部の画像投影装置７が小型かつ軽量であるため、装着状態で使用者が横になりながら映画鑑賞ができる。以下、画像投影装置７の詳細な構成、およびこの画像投影装置７と外部プロジェクタとの接続関係を説明する。
【００１７】
図３は、ヘッドマウントプロジェクタ１に内蔵される画像投影装置７の構成を示した図である。画像投影装置７の基板１１には、ソケット１５が形成されている。ソケット１５には、ＤＭＤ２２の各マイクロミラーを駆動するフォーマットデータを生成するＤＭＤフォーマット回路２１が挿入されている。ＤＭＤ２２は、ＤＭＤフォーマット回路２１に固定されており、両者は一体のＤＭＤモジュール２０を構成する。ＤＭＤモジュール２０は、基板１１のソケット１５に対して着脱自在な構成である。
【００１８】
基板１１には、外部プロジェクタと電気的に接続されるコネクタ２が設けられている。ヘッドマウントプロジェクタ１は、コネクタ２、配線３およびコネクタ４を介して外部プロジェクタからＤＭＤ２２を駆動するための画像信号および駆動電力の供給を受ける。
【００１９】
また、基板１１には光源モジュール１６が配設されている。光源モジュール１６は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を発光する発光レーザダイオードモジュールを含んでいる。発光レーザダイオード素子は、それぞれが所定周期で点灯するように制御される。光源モジュール１６からのＲＧＢ光は、照明レンズ１７を介しＤＭＤ２２に向けて出射され、ＤＭＤ２２からの反射光（映像光）が投影レンズ１８を介して外部に出射され、図１および図２で示したスクリーン６上に投影される。
【００２０】
図４は、画像投影装置７とこれが接続される外部プロジェクタ１００の関係を示すブロック図である。前述したように、図４に示す外部プロジェクタ１００はそれ単独で画像を投影する機能も備えている。そのため外部プロジェクタ１００にも投影画像生成手段としてＤＭＤ１０５が用いられている。ＤＭＤフォーマット回路１０４により生成されるフォーマットデータに従いＤＭＤ１０５が駆動される。この関係は、ヘッドマウントプロジェクタ１側の画像投影装置７に含まれるＤＭＤ２２とＤＭＤファーマット回路２１との動作関係と同様である。
【００２１】
上述したようにＤＭＤ２２とＤＭＤフォーマット回路２１は一体化されたＤＭＤモジュール２０を構成し、使用者は、図２に示すように、ＤＭＤモジュール２０をヘッドマウントプロジェクタ１から取り外すことができる。他方、外部プロジェクタ１００において、ＤＭＤ１０５とＤＭＤフォーマット回路１０４は一体化されたＤＭＤモジュール１２０を構成し、基板から着脱自在となっている。本例では、ヘッドマウントプロジェクタ１が使用されているときには、外部プロジェクタ１００側のＤＭＤモジュール１２０が休止していることに着目し、外部プロジェクタ１００のＤＭＤモジュール１２０を、ヘッドマウントプロジェクタ１のＤＭＤモジュール２０として兼用することができるようにする。ＤＭＤモジュール２０、１２０をヘッドマウントプロジェクタ１と外部プロジェクタ１００とで兼用可能にすれば、コストの低減を図ることができる。
【００２２】
外部プロジェクタ１００は、通常のＤＬＰ方式によるプロジェクタと同様の構成を備える。すなわち、アナログ画像信号がデコーダ１０１に入力され、さらにＡ／Ｄ変換回路１０２によりデジタル画像信号に変換され、映像処理装置（映像処理プロセッサ）１１０側に供給される。
【００２３】
映像処理プロセッサ１１０には、メモリコントローラ１１２によって画像データの書込み及び読出しが制御されるビデオＲＡＭ１１１と、画像データの拡大、縮小を行うためのスケーラ回路１１３が含まれている。ビデオＲＡＭ１１１から読み出されたデジタル画像信号は、ＤＭＤフォーマット回路１０４に出力され、そこでＤＭＤ１０５の各マイクロミラーを駆動するためのフォーマットデータに変換される。ＤＭＤ１０５の各ミラーはフォーマットデータに基づき駆動される。
【００２４】
また、ランプからＲＧＢ光を生成させるカラーホイール（図示せず）の駆動と同期する信号がカラーホイール位置信号出力回路１０６からＤＭＤフォーマット回路１０４に供給され、この同期信号に従いＤＭＤ１０５が駆動される。外部プロジェクタ１００はさらに、ヘッドマウントプロジェクタ１との接続用の出力端子１０９を含む。出力端子１０９には、映像処理プロセッサ１１０からバイパスされたデジタル画像データと、電源回路１０７からの電力供給線が接続される。出力端子１０９には、コネクタ４が接続され、ヘッドマウントプロジェクタ１に対して、デジタル画像データおよび電力が供給される。
【００２５】
ヘッドマウントプロジェクタ１の画像投影装置７には、コネクタ２を介して、外部プロジェクタ１００からのデジタル画像データと電力が供給される。デジタル画像データは、ＤＭＤフォーマット回路２１に供給され、電力はヘッドマウントプロジェクタ１の動作電力に用いられる。外部プロジェクタ１００の出力端子１０９およびヘッドマウントプロジェクタ１のコネクタ２に接続される入出力部にバッファメモリを設け、データ転送の際にフロー制御を行うようにしても良い。
【００２６】
画像投影装置７のＬＥＤ光源１６は、ＬＥＤ点灯シーケンス回路３１により各色の点灯周期が制御される。ＬＥＤ点灯シーケンス回路３１による点灯タイミング信号は、擬似カラーホイール位置信号出力回路３２に供給され、擬似カラーホイール位置信号出力回路３２は、点灯タイミング信号に基づいて、擬似カラーホイール位置信号を生成し、これをＤＭＤフォーマット回路２１に出力する。これらＬＥＤ点灯シーケンス回路３１および擬似カラーホイール位置信号出力回路３２により、ＬＥＤ点灯制御回路３０が構成されている。
【００２７】
ＬＥＤ点灯制御回路３０により、外部プロジェクタ１のカラーホイールを用いた場合と同様にＤＭＤを駆動できるようにしている。ＤＭＤフォーマット回路２１は、この擬似カラーホイール位置信号を基準にして、ＲＧＢの画像データに対応するようにＤＭＤ２２のマイクロミラーのオン・オフを駆動制御する。
【００２８】
以上の構成を備えた、ヘッドマウントプロジェクタ１は、外部のプロジェクタの駆動電源や画像処理部を利用し、かつ、ＤＭＤおよび半導体発光素子を採用することで、小型化および軽量化を図っている。これにより、携帯性に優れ、かつ快適に装着することができるヘッドマウントプロジェクタを提供することができる。さらに、外部のプロジェクタとの間でＤＭＤモジュールを兼用する構成は、従来にはない新しい形態のプロジェクタシステムを提案することができる。
【００２９】
上記実施形態では、ＤＭＤとＤＭＤフォーマット回路とを一体化したモジュールを着脱自在に構成し、これを兼用する例を示した。しかし、このような形態に限らずＤＭＤのみを着脱自在に形成してもよい。この場合には、ＤＭＤフォーマット回路を外部プロジェクタ側にのみ設け、そのフォーマット信号をヘッドマウントヘッドプロジェクタ１へ供給するようにすればよい。この場合には、ヘッドマウントプロジェクタ１から更にＤＭＤフォーマット回路を省略できるので、より軽量化、小型化を図ることができる。
【００３０】
また、上記実施形態の説明では、ヘッドマウント型の個人用プロジェクタを例示したが、これに限らず使用者が手で保持しながら映像を見ることができるハンディタイプのヘッドマウントプロジェクタについても本発明を同様に適用できる。また、外部装置との接続は有線に限らず、無線で行うようにしてもよい。このようにするとユーザの行動範囲の自由度が向上したヘッドマウントプロジェクタとなる。
【００３１】
以上本発明の好ましい実施形態の一例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、光変調装置としてＤＭＤに代えて、液晶装置を用いてもよい。また、眼前にレンズを配置し、スクリーンの位置よりも遠方に映像を虚像として見るようにしても良い。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るヘッドマウントプロジェクタよれば、外部から画像信号の供給を受けるので、その構造を簡素化し、小型、軽量である、携帯性にすぐれ快適な個人用のプロジェクタを提供することができる。さらにヘッドマウントプロジェクタに用いる光変調装置が着脱自在に構成され、外部のプロジェクタとそれを兼用可能とした場合にはコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るヘッドマウントプロジェクタの外観を示した図であり、（Ａ）は同装置の平面図、同（Ｂ）は正面図、同（Ｃ）は使用者に装着された状態の側面図を示している。
【図２】使用者とヘッドマウントプロジェクタとの関係がより明確に確認できるよう透視状態を示した側面図である。
【図３】ヘッドマウントプロジェクタに内蔵される画像投影装置の概要構成を示した図である。
【図４】画像投影装置とこれが接続される外部プロジェクタを含めて示したブロック図である。
【符号の説明】
１ ヘッドマウントプロジェクタ
２、４ コネクタ（入力端子）
５ サポート部材
６ スクリーン
７ 画像投影装置
１６ 半導体発光素子（ＬＥＤ）
２０、１２０ ＤＭＤモジュール
２１、１０４ ＤＭＤフォーマット回路
２２、１０５ ＤＭＤ
１００ 外部プロジェクタ
１０９ 出力端子

Claims (7)

1. 使用者の眼前にスクリーンが配置されるように保持するサポート部材と、前記サポート部材に固定された光源と、前記光源からの光を各画素毎に前記スクリーンに向けて導出して投影画像を形成させる光変調装置と、前記光変調装置に画像信号を供給するための入力端子とを備えた、ヘッドマウントプロジェクタ。
2. 前記光源は、赤、緑、青を発光する半導体発光素子を含む、請求項１に記載のヘッドマウントプロジェクタ。
3. 前記光変調装置は、デジタルミラーデバイスを含み、該デジタルミラーデバイスが外部の画像処理プロセッサと電気的に接続される、請求項１または２に記載のヘッドマウントプロジェクタ。
4. 前記光変調装置は着脱可能な構成であり、外部のプロジェクタに用いられる光変調装置を利用可能である、請求項１ないし３いずれかに記載のヘッドマウントプロジェクタ。
5. 前記サポート部材が、前記使用者の頭部に装着される形状に成形されヘッドマウント型である請求項１ないし４のいずれかに記載のヘッドマウントプロジェクタ。
6. 使用者の眼前にスクリーンが配置されるように保持するサポート部材と、前記サポート部材に固定された光源と、前記光源からの光を各画素毎に前記スクリーンに向けて導出して投影画像を形成させる光変調装置と、前記光変調装置に画像信号を供給する入力端子とを備えたヘッドマウント装置と、
   前記入力端子を介して電気的に接続されたプロジェクタとを有し、
   前記プロジェクタは、画像信号を処理する画像処理手段と、画像処理手段によって処理された画像に基づき光学的な投影画像を投影するための投影手段を含む、プロジェクタシステム。
7. 前記プロジェクタの投影手段は、光変調装置を含み、該非ｋ利変調装置は前記ヘッドマウント装置において利用可能である、請求項６に記載のプロジェクタシステム。

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