JP2008268645A - Image projector, portable terminal, and method of projecting image - Google Patents

Image projector, portable terminal, and method of projecting image Download PDF

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悟一 赤沼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image projector which projects an excellent image with a simple configuration, a portable terminal and a method of projecting an image. <P>SOLUTION: The excellent image is projected with a simple configuration that reflected and scattered light of laser light scanned with a variable reflection angle mirror on a face to be projected is received, the distance between the main body of the image projector and an object to be projected is calculated from obtained information, and the position of beam waist of a divergent angle varying means is optimized on the basis of the calculated result. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、パソコン画像、テレビ画像、ビデオ画像などを投影する画像投影装置（プロジェクター）、携帯端末、及び画像投影方法に関する。   The present invention relates to an image projection device (projector) that projects a personal computer image, a television image, a video image, and the like, a portable terminal, and an image projection method.

従来の画像投影装置を以下に説明する。
従来例１（一般的な画像投影装置）
液晶ライトバルブ等の光変調装置を用いて画像を形成し、形成された画像を投射光学系を用いてスクリーンなどに投射型表示装置が従来から知られている。投射型表示装置の一例を図１３、１４を用いて説明する。図１３は従来の画像投影装置の外観図を示し、図１４は図１３に示した画像投影装置内部の構造を示す図である。 A conventional image projection apparatus will be described below.
Conventional example 1 (general image projection apparatus)
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection display device is known in which an image is formed using a light modulation device such as a liquid crystal light valve, and the formed image is projected on a screen or the like using a projection optical system. An example of the projection display device will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is an external view of a conventional image projection apparatus, and FIG. 14 is a diagram showing the internal structure of the image projection apparatus shown in FIG.

図１４において、１１０は光源ユニット、１１１はランプ、１１２はリフレクタ、１１３ａ、１１３ｂはフライアイレンズ、１１４は重畳レンズ、１１５はＰＢＳプリズム、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃは空間光変調装置、１１７はクロスダイクロイックプリズム、１１８は投射光学系をそれぞれ示す。   In FIG. 14, 110 is a light source unit, 111 is a lamp, 112 is a reflector, 113a and 113b are fly-eye lenses, 114 is a superimposing lens, 115 is a PBS prism, 116a, 116b and 116c are spatial light modulators, and 117 is a cross dichroic. A prism 118 indicates a projection optical system.

光源１１０はメタルハライドなどのランプ１１１と、ランプ１１１で放射状に発散する光を反射して平行光にするリフレクタ１１２とで構成されている。リフレクタ１１２で反射した平行光はフライアイレンズ１１３ａ、１１３ｂに照射される。フライアイレンズ１１３ａ、１１３ｂの出射口近傍には重畳レンズ１１４が配置されている。   The light source 110 includes a lamp 111 such as a metal halide, and a reflector 112 that reflects light diverging radially from the lamp 111 into parallel light. The parallel light reflected by the reflector 112 is applied to the fly-eye lenses 113a and 113b. A superimposing lens 114 is disposed in the vicinity of the exit of the fly-eye lenses 113a and 113b.

ここでフライアイレンズ１１３ａ、１１３ｂに入射する前の平行光は中心部の光強度が高く、外周部の光強度が低いというように強度分布を持っている。この強度分布を持った平行光がフライアイレンズ１１３ａ、１１３ｂを通ることによって、光束が一旦分割され、出射口近傍に配置された重畳レンズ１１４で重ね合わせることによって光の強度分布が均一な光束を得ることができる。   Here, the parallel light before entering the fly-eye lenses 113a and 113b has an intensity distribution such that the light intensity at the center is high and the light intensity at the outer periphery is low. The collimated light having this intensity distribution passes through the fly-eye lenses 113a and 113b, so that the luminous flux is once divided, and is superposed by the superimposing lens 114 disposed in the vicinity of the exit port, thereby producing a luminous flux with a uniform light intensity distribution. Obtainable.

強度が均一な光束はＰＢＳプリズム１１５によって折り曲げられた後、クロスダイクロイックプリズム１１７に入射し、色ごとに（ＲＧＢの３色に）分離され、各色に毎に設けられた反射型の空間光変調装置１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃによって各色毎に画像が形成される。さらに、これらの３色分の画像はクロスダイクロイックプリズム１１７によって合成された後、ＰＢＳプリズムを透過して投射光学系１１８を通してスクリーンなどに画像が形成される。   A light beam having a uniform intensity is bent by the PBS prism 115, then enters the cross dichroic prism 117, is separated for each color (three colors of RGB), and is a reflective spatial light modulator provided for each color. An image is formed for each color by 116a, 116b, and 116c. Further, these three color images are synthesized by the cross dichroic prism 117, and then transmitted through the PBS prism to form an image on a screen or the like through the projection optical system 118.

従来例２（加速度センサを搭載した画像投影装置）
画像投影装置に３軸方向の加速度を検出可能な加速度センサを搭載した画像投影装置の従来例を図１５を参照して説明する。
図１５は画像投影装置の従来例を示す概念図である。
加速度センサにより地球の重力の方向を検知することが可能である。そこで、水平方向に対して、画像投影装置が傾いている場合、その角度を検出することで、これを画像投影装置と投影面との傾きとして、画像のひずみを補正（台形補正）することが可能になっている。 Conventional example 2 (image projection apparatus equipped with an acceleration sensor)
A conventional example of an image projection apparatus in which an acceleration sensor capable of detecting acceleration in three axis directions is mounted on the image projection apparatus will be described with reference to FIG.
FIG. 15 is a conceptual diagram showing a conventional example of an image projection apparatus.
The direction of gravity of the earth can be detected by the acceleration sensor. Therefore, when the image projection apparatus is inclined with respect to the horizontal direction, by detecting the angle, the distortion of the image can be corrected (trapezoid correction) using this as the inclination between the image projection apparatus and the projection plane. It is possible.

図１５において、１は光源、２はフィルタ、３は光学系、４はスクリーン、５は集光レンズ、６は加速度センサをそれぞれ示す。   In FIG. 15, 1 is a light source, 2 is a filter, 3 is an optical system, 4 is a screen, 5 is a condenser lens, and 6 is an acceleration sensor.

従来例３（レーザ走査型画像投影装置）
レーザ光源を利用した画像投影装置の従来例を図１６を参照して以下に説明する。
図１６は画像投影装置の従来例を示す概念図である。
図１６に示す画像投影装置は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のレーザ光を出射する３つのレーザ光源と、発散するレーザ光を略平行光にする発散角変更手段と、３色のレーザ光を合成する合成プリズムと、レーザ光を走査する反射角度可変ミラーとから構成されている。 Conventional Example 3 (Laser Scanning Image Projecting Device)
A conventional example of an image projection apparatus using a laser light source will be described below with reference to FIG.
FIG. 16 is a conceptual diagram showing a conventional example of an image projection apparatus.
The image projection apparatus shown in FIG. 16 includes three laser light sources that emit red (R), green (G), and blue (B) laser light, and a divergence angle changing unit that makes the diverging laser light substantially parallel light. It is composed of a synthesis prism that synthesizes three colors of laser light and a reflection angle variable mirror that scans the laser light.

反射角度可変ミラーの走査するタイミングに合わせて変調されたレーザ光を反射角度可変ミラーを介して画像を投影することが可能になっている。レーザ走査方式の画像投影装置は略平行なレーザ光を照射しているので画像投影装置と投影面との距離が変化してもピントのボケが少なく、良好な画像を得ることが可能である。   It is possible to project an image of the laser beam modulated in accordance with the scanning timing of the reflection angle variable mirror via the reflection angle variable mirror. Since the laser scanning type image projection apparatus emits substantially parallel laser light, even if the distance between the image projection apparatus and the projection surface changes, there is little blurring and it is possible to obtain a good image.

この他、光の投射領域近傍への人の侵入を確実に検知し、光のパワーを下げるようにした画像表示装置（例えば、特許文献１参照。）や、ユーザによる煩雑な補正操作を必要とせず、自動的に確実に投射画面に生じた台形歪みを補正する装置（例えば、特許文献２参照。）が挙げられる。
特開２００６−２２７００８３号公報 特開２０００−１２２６１７号公報 In addition, an image display device (for example, refer to Patent Document 1) that reliably detects the intrusion of a person in the vicinity of the light projection area and reduces the light power, and requires a complicated correction operation by the user. An apparatus that automatically and reliably corrects the trapezoidal distortion generated on the projection screen (see, for example, Patent Document 2).
JP 2006-2270083 A JP 2000-122617 A

しかしながら、上述した従来例において、走査されるレーザ光は、実際にはビームウェストが存在し、設計と異なる距離に投影する場合にはスポットの大きさが画素の大きさに一致せず、良好な画像が得られないという問題があった。
また、投影面に対して斜めに投射した場合には画像が歪んでしまったり、遠い部分の画像は引き伸ばされるので暗くなったりするという問題があった。
さらに、近年はより小型な画像投影装置が開発されており、今後は携帯型で手に持って投影することも可能になってくると考えられるが、手で持った状態で画像を投影すると画像がブレてしまうという問題が発生する。 However, in the above-described conventional example, the laser beam to be scanned actually has a beam waist, and when projected at a distance different from the design, the spot size does not match the pixel size, which is good. There was a problem that images could not be obtained.
Further, when the projection is performed obliquely with respect to the projection surface, there is a problem that the image is distorted or the image of a distant portion is stretched and darkened.
Furthermore, in recent years, smaller image projection devices have been developed, and in the future, it is thought that it will be possible to carry with a handheld portable image, but if you project an image while holding it with your hand, This causes the problem of blurring.

これに対して前述の加速度センサやジャイロを搭載して画像投影装置のブレを検出して補正することも考えられるが、これらのセンサは検出値が加速度、または角速度であるため、実際には検出値を積分して使用する必要がある。そのため積分誤差がつみあがり、精度の良い補正をすることができなかった。通常の画像投影装置に加速度センサを追加搭載する場合には重力の方向の検出精度が低いことや、投影面が重力の方向に平行でなければ補正できないという問題があった。   On the other hand, it is conceivable that the above-mentioned acceleration sensor or gyroscope is installed to detect and correct the blur of the image projection device. However, these sensors actually detect because the detected value is acceleration or angular velocity. The value must be integrated and used. As a result, the integration error increased, and it was impossible to correct with high accuracy. When an acceleration sensor is additionally mounted on a normal image projection apparatus, there are problems that the detection accuracy of the direction of gravity is low and correction cannot be made unless the projection surface is parallel to the direction of gravity.

そこで、本発明の目的は、簡単な構成で、良好な画像を投影することが可能な画像投影装置、携帯端末、及び画像投影方法の提供を実現することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image projection apparatus, a portable terminal, and an image projection method capable of projecting a good image with a simple configuration.

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、レーザ光源と、該レーザ光源から出射された発散レーザ光を略平行光にする発散角変更手段と、反射光の角度の変化が可能な反射角度可変ミラーと、前記レーザ光源から出射するレーザ光を強度変調する変調器とを有し、該変調器で強度変調されたレーザ光を、前記反射角度可変ミラーで走査することで画像を形成する画像投影装置において、前記反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光する検出手段と、該検出手段による情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算する第１の演算手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is capable of changing the angle of the reflected light and the laser light source, the divergence angle changing means for making the divergent laser light emitted from the laser light source substantially parallel light. It has a reflection angle variable mirror and a modulator that modulates the intensity of the laser beam emitted from the laser light source, and forms an image by scanning the laser beam modulated by the modulator with the reflection angle variable mirror. In the image projection apparatus, the detection means for receiving the reflected scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror, and the information between the image projection apparatus main body and the projection object from the information by the detection means And a first calculating means for calculating a distance.

請求項１記載の発明によれば、反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光する検出手段と、検出手段による情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算する第１の演算手段と、を備えたことにより、少ない部品点数、かつ容易な構成で画像を投影し、かつ、画像投影装置と投影面との距離を検出することができる。   According to the first aspect of the present invention, the detection means for receiving the reflected scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror, and the image projection apparatus main body and the projection object from the information by the detection means By providing the first calculation means for calculating the distance between the two, it is possible to project an image with a small number of parts and an easy configuration, and to detect the distance between the image projection device and the projection plane. .

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記発散角変更手段はレーザ光の平行性を調整することが可能であり、前記第１の演算手段から得られた画像投影装置本体と被投射物との間の距離に対応して、レーザ光のビームウェストの位置を変化させるようにしたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the divergence angle changing means can adjust the parallelism of the laser beam, and the image projection apparatus main body obtained from the first calculation means The position of the beam waist of the laser beam is changed corresponding to the distance between the projection and the projection object.

請求項２記載の発明によれば、発散角変更手段はレーザ光の平行性を調整することが可能であり、第１の演算手段から得られた画像投影装置本体と被投射物との間の距離に対応して、レーザ光のビームウェストの位置を変化させるようにしたことにより、投射距離に応じて最適なビーム径にすることによって、優れた画像を投影することができる。   According to the second aspect of the present invention, the divergence angle changing means can adjust the parallelism of the laser light, and is provided between the image projection apparatus main body obtained from the first calculation means and the projection object. By changing the position of the beam waist of the laser beam in accordance with the distance, an excellent image can be projected by setting the beam diameter to an optimum according to the projection distance.

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、距離情報に対応して反射角度可変ミラーのミラーの振れ角度を変化させるようにしたことを特徴とする。   The invention described in claim 3 is characterized in that, in the invention described in claim 1 or 2, the deflection angle of the mirror of the reflection angle variable mirror is changed corresponding to the distance information.

請求項３記載の発明によれば、距離情報に対応して反射角度可変ミラーのミラーの振れ角度を変化させるようにしたことにより、距離に対応して振れ角度を変化させることで距離を変化させても投影サイズを一定にすることができる。   According to the invention of claim 3, by changing the deflection angle of the mirror of the reflection angle variable mirror corresponding to the distance information, the distance can be changed by changing the deflection angle corresponding to the distance. However, the projection size can be made constant.

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、可視光領域に波長を有する画像投影用の第１のレーザ光源と、波長１．４μｍ以上の距離検出用の第２のレーザ光源とをそれぞれ備えていることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the first laser light source for image projection having a wavelength in the visible light region and a distance detection having a wavelength of 1.4 μm or more. And a second laser light source.

請求項４記載の発明によれば、可視光領域に波長を有する画像投影用の第１のレーザ光源と、波長１．４μｍ以上の距離検出用の第２のレーザ光源とをそれぞれ備えていることにより、検出光の波長を目に悪影響を与えない波長にすること、また、これにより出力を大きくし距離検出精度を向上することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the first laser light source for image projection having a wavelength in the visible light region and the second laser light source for distance detection having a wavelength of 1.4 μm or more are provided. Thus, the wavelength of the detection light can be set to a wavelength that does not adversely affect the eyes, and the output can be increased thereby improving the distance detection accuracy.

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、画像投影装置本体と、投射領域における少なくとも２点との距離を検出し、該２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段と、前記第２の演算手段で得られた投射角度に対応して逆方向に台形歪を与える画像変換手段とを有し、あらかじめ逆方向に歪ませた画像を投影することで、投影画像の歪みを補正するようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the distance between the image projection apparatus main body and at least two points in the projection area is detected, and the distance from the two distances to the projection surface is detected. A second computing unit that computes the projection angle of the main body of the image projector, and an image conversion unit that applies trapezoidal distortion in the opposite direction corresponding to the projection angle obtained by the second computing unit. By projecting an image distorted in the direction, the distortion of the projected image is corrected.

請求項５記載の発明によれば、画像投影装置本体と、投射領域における少なくとも２点との距離を検出し、２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段と、第２の演算手段で得られた投射角度に対応して逆方向に台形歪を与える画像変換手段とを有し、あらかじめ逆方向に歪ませた画像を投影することで、投影画像の歪みを補正するようにしたことにより、投影面に対して斜めに投射した際に発生する台形ひずみを補正し、見やすい画像を投射することができる。   According to the fifth aspect of the invention, the distance between the image projection apparatus main body and at least two points in the projection area is detected, and the second calculation for calculating the projection angle of the image projection apparatus main body with respect to the projection plane from the two distances. Means and image conversion means for applying trapezoidal distortion in the reverse direction corresponding to the projection angle obtained by the second calculation means, and projecting an image distorted in the reverse direction in advance, By correcting the distortion, it is possible to correct the trapezoidal distortion generated when projecting obliquely with respect to the projection surface and project an easy-to-see image.

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の発明において、距離情報に応じて、前記レーザ光源の光量を変化させるようにしたことを特徴とする。   A sixth aspect of the invention is characterized in that, in the invention of any one of the first to fifth aspects, the light quantity of the laser light source is changed in accordance with distance information.

請求項６記載の発明によれば、距離情報に応じて、レーザ光源の光量を変化させるようにしたことにより、投影面に対して斜めに投射した際に、近くで明るくなること、遠くで暗くなることを防ぎ、均一で見やすい画像を投射することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the light quantity of the laser light source is changed in accordance with the distance information, so that when the projection is performed obliquely with respect to the projection surface, the light is brighter in the vicinity and darker in the distance. It is possible to project a uniform and easy-to-see image.

請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の発明において、画像投影装置本体と投射領域における少なくとも２点との間の距離を検出し、該２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段の他、投射角度に対応して発生する画像投射位置の位置ずれを補正する第３の演算手段を備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein a distance between the image projection apparatus main body and at least two points in the projection area is detected, and the projection plane is determined from the two distances. In addition to the second calculation means for calculating the projection angle of the image projection apparatus main body with respect to the above, there is provided a third calculation means for correcting the positional deviation of the image projection position generated corresponding to the projection angle.

請求項７記載の発明によれば、画像投影装置本体と投射領域における少なくとも２点との間の距離を検出し、２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段の他、投射角度に対応して発生する画像投射位置の位置ずれを補正する第３の演算手段を備えたことにより、手で持った状態で画像を投射しても投射画像がブレることなく見やすい画像を投射することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, the distance between the image projector main body and at least two points in the projection area is detected, and the projection angle of the image projector main body with respect to the projection plane is calculated from the two distances. In addition to the calculation means, the third calculation means for correcting the positional deviation of the image projection position generated in accordance with the projection angle is provided, so that the projected image is blurred even when the image is projected with the hand held. An easy-to-see image can be projected without any problems.

請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の発明において、画像投影装置本体と投射領域における複数の点との間の距離を検出し、該距離検出値から投射領域の凹凸情報を認識し、該凹凸情報に応じて、レーザの出力を停止する、もしくは、所定の光量に制限する制御手段を有することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the distance between the image projection apparatus main body and a plurality of points in the projection area is detected, and the projection area is determined from the distance detection value. It is characterized by having control means for recognizing the unevenness information and stopping the output of the laser or limiting it to a predetermined light amount in accordance with the unevenness information.

請求項８記載の発明によれば、画像投影装置と投影面との間に人間が入った場合、これを検知しレーザ光を制限することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, when a person enters between the image projection device and the projection surface, this can be detected and the laser beam can be limited.

請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項記載の測距機能を備えた画像投影装置が搭載された携帯端末であることを特徴とする。   The invention described in claim 9 is a portable terminal on which the image projection apparatus having the distance measuring function described in any one of claims 1 to 8 is mounted.

請求項９記載の発明によれば、測距機能を備えた画像投影装置が搭載された携帯端末の利便性が向上する。   According to the ninth aspect of the present invention, the convenience of the mobile terminal equipped with the image projection device having the distance measuring function is improved.

請求項１０記載の発明は、レーザ光源から出射された発散レーザ光を発散角変更手段で略平行光にし、前記略平行なレーザ光を強度変調し、強度変調されたレーザ光を、反射光の角度の変化が可能な反射角度可変ミラーで走査することで画像を形成する画像投影方法において、前記反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光し、得られた情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算し、演算結果に基づいて前記発散角変更手段ビームウェストの位置を最適化することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, divergent laser light emitted from a laser light source is made substantially parallel light by a divergence angle changing unit, the substantially parallel laser light is intensity-modulated, and the intensity-modulated laser light is reflected by reflected light. In an image projection method in which an image is formed by scanning with a reflection angle variable mirror capable of changing the angle, the reflected scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror is received and obtained. The distance between the image projection apparatus main body and the projection object is calculated from the information, and the position of the divergence angle changing means beam waist is optimized based on the calculation result.

請求項１０記載の発明によれば、反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光し、得られた情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算し、演算結果に基づいて発散角変更手段ビームウェストの位置を最適化するという簡単な構成で、良好な画像を投影することが可能となる。   According to the tenth aspect of the present invention, the reflected and scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror is received, and the distance between the image projection apparatus main body and the projection object from the obtained information. It is possible to project a good image with a simple configuration in which the position of the divergence angle changing means beam waist is optimized based on the calculation result.

本発明によれば、反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光し、得られた情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算し、演算結果に基づいて発散角変更手段ビームウェストの位置を最適化するという簡単な構成で、良好な画像を投影することが可能となる。   According to the present invention, the reflected and scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror is received, and the distance between the image projection apparatus main body and the projection object is calculated from the obtained information, A good image can be projected with a simple configuration in which the position of the divergence angle changing means beam waist is optimized based on the calculation result.

本発明に係る画像投影装置の一実施の形態は、レーザ光源と、レーザ光源から出射された発散レーザ光を略平行光にする発散角変更手段と、反射光の角度の変化が可能な反射角度可変ミラーと、レーザ光源から出射するレーザ光を強度変調する変調器とを有し、変調器で強度変調されたレーザ光を、反射角度可変ミラーで走査することで画像を形成する画像投影装置において、反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光する検出手段と、検出手段による情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算する第１の演算手段と、を備えたことを特徴とする。
第１の演算手段としては、例えばマイクロプロセッサが挙げられる。 One embodiment of an image projection apparatus according to the present invention includes a laser light source, a divergence angle changing means for making the divergent laser light emitted from the laser light source substantially parallel, and a reflection angle capable of changing the angle of the reflected light. In an image projection apparatus that includes a variable mirror and a modulator that modulates the intensity of laser light emitted from a laser light source, and forms an image by scanning the laser light that has been intensity-modulated by the modulator with a reflection angle variable mirror , A detecting means for receiving the reflected scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror, and a first for calculating a distance between the image projection apparatus main body and the projection object from information by the detection means. And an arithmetic means.
An example of the first calculation means is a microprocessor.

上記構成によれば、反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光する検出手段と、検出手段による情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算する第１の演算手段と、を備えたことにより、少ない部品点数、かつ容易な構成で画像を投影し、かつ、画像投影装置と投影面との距離を検出することができる。   According to the above configuration, the detection unit that receives the reflected scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror, and the distance between the image projection apparatus main body and the projection object from the information by the detection unit By providing the first calculation means for calculating, it is possible to project an image with a small number of parts and an easy configuration, and to detect the distance between the image projection device and the projection plane.

本発明に係る画像投影装置の他の実施の形態は、上記構成に加え、発散角変更手段はレーザ光の平行性を調整することが可能であり、第１の演算手段から得られた画像投影装置本体と被投射物との間の距離に対応して、レーザ光のビームウェストの位置を変化させるようにしたことを特徴とする。   In another embodiment of the image projection apparatus according to the present invention, in addition to the above configuration, the divergence angle changing means can adjust the parallelism of the laser light, and the image projection obtained from the first calculation means The position of the beam waist of the laser beam is changed in accordance with the distance between the apparatus main body and the projection object.

上記構成によれば、発散角変更手段はレーザ光の平行性を調整することが可能であり、第１の演算手段から得られた画像投影装置本体と被投射物との間の距離に対応して、レーザ光のビームウェストの位置を変化させるようにしたことにより、投射距離に応じて最適なビーム径にすることによって、優れた画像を投影することができる。   According to the above configuration, the divergence angle changing means can adjust the parallelism of the laser light, and corresponds to the distance between the image projection apparatus main body and the projection object obtained from the first calculation means. Thus, by changing the position of the beam waist of the laser light, it is possible to project an excellent image by setting the beam diameter to an optimum according to the projection distance.

本発明に係る画像投影装置の他の実施の形態は、上記構成に加え、距離情報に対応して反射角度可変ミラーの振れ角度を変化させるようにしたことを特徴とする。   Another embodiment of the image projection apparatus according to the present invention is characterized in that, in addition to the above configuration, the deflection angle of the reflection angle variable mirror is changed corresponding to the distance information.

上記構成によれば、距離情報に対応して反射角度可変ミラーの振れ角度を変化させるようにしたことにより、距離に対応して振れ角度を変化させることで距離を変化させても投影サイズを一定にすることができる。   According to the above configuration, by changing the deflection angle of the reflection angle variable mirror corresponding to the distance information, the projection size is constant even if the distance is changed by changing the deflection angle corresponding to the distance. Can be.

本発明に係る画像投影装置の他の実施の形態は、上記構成に加え、可視光領域に波長を有する画像投影用の第１のレーザ光源と、波長１．４μｍ以上の距離検出用の第２のレーザ光源とをそれぞれ備えていることを特徴とする。   In another embodiment of the image projection apparatus according to the present invention, in addition to the above configuration, a first laser light source for image projection having a wavelength in the visible light region and a second for distance detection with a wavelength of 1.4 μm or more. Each of the laser light sources is provided.

上記構成によれば、可視光領域に波長を有する画像投影用の第１のレーザ光源と、波長１．４μｍ以上の距離検出用の第２のレーザ光源とをそれぞれ備えていることにより、検出光の波長を目に悪影響を与えない波長にすること、また、これにより出力を大きくし距離検出精度を向上することができる。   According to the above configuration, the first laser light source for image projection having a wavelength in the visible light region and the second laser light source for distance detection having a wavelength of 1.4 μm or more are provided. This makes it possible to increase the output and improve the distance detection accuracy.

本発明に係る画像投影装置の他の実施の形態は、上記構成に加え、画像投影装置本体と、投射領域における少なくとも２点との距離を検出し、該２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段と、第２の演算手段で得られた投射角度に対応して逆方向に台形歪を与える画像変換手段とを有し、あらかじめ逆方向に歪ませた画像を投影することで、投影画像の歪みを補正するようにしたことを特徴とする。
第２の演算手段としては、例えば、マイクロプロセッサが挙げられる。 In another embodiment of the image projection apparatus according to the present invention, in addition to the above configuration, the distance between the image projection apparatus main body and at least two points in the projection area is detected, and the image projection apparatus with respect to the projection plane is determined from the two distances. A second calculating means for calculating the projection angle of the main body, and an image converting means for applying a trapezoidal distortion in the reverse direction corresponding to the projection angle obtained by the second calculating means, and predistorting in the reverse direction in advance. It is characterized in that the projected image is projected to correct distortion of the projected image.
An example of the second calculation means is a microprocessor.

上記構成によれば、画像投影装置本体と、投射領域における少なくとも２点との距離を検出し、２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段と、第２の演算手段で得られた投射角度に対応して逆方向に台形歪を与える画像変換手段とを有し、あらかじめ逆方向に歪ませた画像を投影することで、投影画像の歪みを補正するようにしたことにより、投影面に対して斜めに投射した際に発生する台形ひずみを補正し、見やすい画像を投射することができる。   According to the above configuration, the second computing means detects the distance between the image projector main body and at least two points in the projection area, and calculates the projection angle of the image projector main body with respect to the projection surface from the two distances; And image conversion means for applying trapezoidal distortion in the reverse direction corresponding to the projection angle obtained by the calculation means of 2 and correcting the distortion of the projected image by projecting an image distorted in the reverse direction in advance. By doing in this way, the trapezoid distortion which generate | occur | produces when projecting diagonally with respect to a projection surface can be correct | amended, and an easy-to-see image can be projected.

本発明に係る画像投影装置の他の実施の形態は、上記構成に加え、距離情報に応じて、レーザ光源の光量を変化させるようにしたことを特徴とする。   Another embodiment of the image projection apparatus according to the present invention is characterized in that, in addition to the above configuration, the light amount of the laser light source is changed in accordance with the distance information.

上記構成によれば、距離情報に応じて、レーザ光源の光量を変化させるようにしたことにより、投影面に対して斜めに投射した際に、近くで明るくなること、遠くで暗くなることを防ぎ、均一で見やすい画像を投射することができる。   According to the above configuration, the light amount of the laser light source is changed according to the distance information, so that it is prevented from becoming brighter in the vicinity and darker in the distance when projected obliquely with respect to the projection surface. A uniform and easy-to-see image can be projected.

本発明に係る画像投影装置の他の実施の形態は、上記構成に加え、画像投影装置本体と投射領域における少なくとも２点との間の距離を検出し、２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段の他、投射角度に対応して発生する画像投射位置の位置ずれを補正する第３の演算手段を備えたことを特徴とする。   In another embodiment of the image projection apparatus according to the present invention, in addition to the above-described configuration, a distance between the image projection apparatus main body and at least two points in the projection area is detected, and the image projection apparatus with respect to the projection plane is determined from the two distances. In addition to the second calculation means for calculating the projection angle of the main body, the image processing apparatus includes a third calculation means for correcting a positional deviation of the image projection position generated corresponding to the projection angle.

上記構成によれば、画像投影装置本体と投射領域における少なくとも２点との間の距離を検出し、２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段の他、投射角度に対応して発生する画像投射位置の位置ずれを補正する第３の演算手段を備えたことにより、手で持った状態で画像を投射しても投射画像がブレることなく見やすい画像を投射することができる。
第３の演算手段としては、例えばマイクロプロセッサが挙げられる。 According to the above configuration, in addition to the second calculation means for detecting the distance between the image projection apparatus main body and at least two points in the projection area and calculating the projection angle of the image projection apparatus main body with respect to the projection plane from the two distances. By providing the third calculation means for correcting the positional deviation of the image projection position that occurs in accordance with the projection angle, even if the image is projected with the hand held, the projected image is easy to see without blurring Can be projected.
An example of the third computing means is a microprocessor.

本発明に係る画像投影装置の他の実施の形態は、上記構成に加え、画像投影装置本体と投射領域における複数の点との間の距離を検出し、距離検出値から投射領域の凹凸情報を認識し、凹凸情報に応じて、レーザの出力を停止する、もしくは、所定の光量に制限する制御手段を有することを特徴とする。   In another embodiment of the image projection apparatus according to the present invention, in addition to the above configuration, the distance between the image projection apparatus main body and a plurality of points in the projection area is detected, and the unevenness information of the projection area is obtained from the distance detection value. It has a control means for recognizing and stopping the output of the laser or limiting it to a predetermined light amount according to the unevenness information.

上記構成によれば、画像投影装置と投影面との間に人間が入った場合、これを検知しレーザ光を制限することができる。   According to the above configuration, when a person enters between the image projection apparatus and the projection surface, this can be detected and the laser beam can be limited.

本発明に係る携帯端末の一実施の形態は、上記いずれかの測距機能を備えた画像投影装置が搭載された携帯端末であることを特徴とする。
携帯端末としては、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ラップトップパソコン、ノートパソコンが挙げられる。 One embodiment of the portable terminal according to the present invention is a portable terminal equipped with an image projection apparatus having any one of the distance measuring functions described above.
Examples of the portable terminal include a PDA (Personal Digital Assistant), a laptop personal computer, and a notebook personal computer.

上記構成によれば、測距機能を備えた画像投影装置が搭載された携帯端末の利便性が向上する。   According to the above configuration, the convenience of the mobile terminal equipped with the image projection device having the distance measuring function is improved.

本発明に係る画像投影方法の一実施の形態は、レーザ光源から出射された発散レーザ光を発散角変更手段で略平行光にし、略平行なレーザ光を強度変調し、強度変調されたレーザ光を、反射光の角度の変化が可能な反射角度可変ミラーで走査することで画像を形成する画像投影方法において、反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光し、得られた情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算し、演算結果に基づいて発散角変更手段ビームウェストの位置を最適化することを特徴とする。   In one embodiment of the image projection method according to the present invention, divergent laser light emitted from a laser light source is converted into substantially parallel light by a divergence angle changing unit, the intensity of the substantially parallel laser light is modulated, and the intensity-modulated laser light In the image projection method of forming an image by scanning with a reflection angle variable mirror capable of changing the angle of the reflected light, the reflected scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror is received. The distance between the image projection apparatus main body and the projection object is calculated from the obtained information, and the position of the divergence angle changing means beam waist is optimized based on the calculation result.

上記構成によれば、反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光し、得られた情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算し、演算結果に基づいて発散角変更手段ビームウェストの位置を最適化するという簡単な構成で、良好な画像を投影することが可能となる。   According to the above configuration, the reflected and scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror is received, and the distance between the image projection apparatus main body and the projection object is calculated from the obtained information, A good image can be projected with a simple configuration in which the position of the divergence angle changing means beam waist is optimized based on the calculation result.

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。   The above-described embodiment shows an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. is there.

（請求項1、２、３、１０の実施例：距離検出、ビームウェスト位置補正、検出用光源）
本発明の画像投影方法を適用した画像投影装置の一実施例を図１から図５を用いて以下に説明する。
図１は本発明の画像投影装置の一実施例を示す模式図、図２は本発明の画像投影装置本体の斜視図である。図３（ａ）は図１に示した画像投影装置における集光レンズの駆動とビームウェストの位置との関係を示す説明図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のビームウェストの位置を移動させた状態を示す説明図である。 (Embodiments of claims 1, 2, 3, and 10: distance detection, beam waist position correction, detection light source)
An embodiment of an image projection apparatus to which the image projection method of the present invention is applied will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the image projection apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the image projection apparatus main body of the present invention. 3A is an explanatory diagram showing the relationship between the driving of the condensing lens and the position of the beam waist in the image projection apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a diagram of the beam waist of FIG. It is explanatory drawing which shows the state which moved the position.

異なる３波長のレーザ光を出射するレーザ光源１１と、それぞれの光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの出射端近傍にはレーザ光源１１からの発散光を略平行光にする集光レンズ１２が配置されている。画像情報18が画像生成部１９に入力され、画像生成部１９からの信号が変調器２０で変調され、変調器２０からの信号が駆動回路２１に入力され、駆動回路２１からの信号によりレーザ光源１１が駆動するようになっている。   A laser light source 11 that emits laser beams of three different wavelengths and a condensing lens 12 that makes the divergent light from the laser light source 11 substantially parallel light are disposed in the vicinity of the emission ends of the respective light sources 11a, 11b, and 11c. . Image information 18 is input to an image generation unit 19, a signal from the image generation unit 19 is modulated by a modulator 20, a signal from the modulator 20 is input to a drive circuit 21, and a laser light source is generated by a signal from the drive circuit 21. 11 is driven.

略平行になったレーザ光は合成プリズム１３によって合成され、ＭＥＭＳの二次元反射角度可変ミラー（以下、反射角度可変ミラーと称す）１４に入射される。尚、図１では３波長のレーザや合成プリズムは省略して記してある。
反射角度可変ミラー１４は、直交した２つの方向に所定角度（例えば１０deg程度）の振幅で共振振動をする。反射角度可変ミラー１４は一個で二次元のものではなく一次元走査のものを二つ組み合わせても良い。また、ポリゴンミラーなどの回転走査ミラーを使用することもできる。 The substantially parallel laser beams are combined by a combining prism 13 and are incident on a MEMS two-dimensional reflection angle variable mirror (hereinafter referred to as a reflection angle variable mirror) 14. In FIG. 1, a three-wavelength laser and a synthesis prism are omitted.
The reflection angle variable mirror 14 resonates and vibrates with an amplitude of a predetermined angle (for example, about 10 deg) in two orthogonal directions. The single reflection angle variable mirror 14 is not limited to a two-dimensional one but may be a combination of two one-dimensional scanning ones. Further, a rotary scanning mirror such as a polygon mirror can be used.

３波長のレーザ光源１１はそれぞれ反射角度可変ミラー１４によって走査されるタイミングに合わせて強度変調されており、投影面ＢＢに二次元の画像情報を投影するようになっている。強度変調はパルス幅を変調してもよく、振幅を変調してもよい。この変調された信号を駆動回路によりレーザを駆動できる電流に変換してレーザ光源１１を駆動している。   Each of the three-wavelength laser light sources 11 is intensity-modulated in accordance with the timing of scanning by the reflection angle variable mirror 14, and projects two-dimensional image information onto the projection plane BB. Intensity modulation may modulate the pulse width or the amplitude. The laser light source 11 is driven by converting the modulated signal into a current that can drive the laser by a drive circuit.

さらに、投影面ＡＡに照射されたレーザ光の拡散反射光は受光レンズ１５を介して二次元光位置センサ（PSD：Position Sensitive Detector）１６の受光面にスポットとして照射される。ＰＳＤ１６上のスポットの位置によって、ＰＳＤ１６から得られる2つの電圧出力値Ａ１，Ｂ１のバランスが変化するので、適当なスパン係数ｋとオフセットＯとを使い、スポット位置を以下の関係式（１）により知ることができる。
スポット位置＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）・ｋ＋Ｏ …（１）
ｋ：スパン係数
Ｏ：オフセット
Ａ：出力電圧Ａ１
Ｂ：出力電圧Ｂ１
スパン係数：（ここで、ｋ、Ｏは校正により求めることができる。） Further, the diffusely reflected light of the laser light irradiated on the projection surface AA is irradiated as a spot on the light receiving surface of a two-dimensional optical position sensor (PSD: Position Sensitive Detector) 16 via the light receiving lens 15. Since the balance of the two voltage output values A1 and B1 obtained from the PSD 16 changes depending on the spot position on the PSD 16, the spot position is expressed by the following relational expression (1) using an appropriate span coefficient k and offset O. I can know.
Spot position = A / (A + B) · k + O (1)
k: Span coefficient
O: Offset
A: Output voltage A1
B: Output voltage B1
Span coefficient: (Here, k and O can be obtained by calibration.)

さらに、画像投影装置と投影面との距離と、ＰＳＤ１６上のスポット位置には図５のような関係がある。この関係はシミュレーション求めたものであるが、実験により求めることもできる。
図５から、所定の走査角度ごとにＰＳＤ１６上のスポットの位置がわかれば距離を知ることができる。これらの演算を第１の演算手段としての演算手段Ａ（１７）によって行うことで、ＰＳＤ１６の出力Ａ１,Ｂ１から画像投影装置と投影面ＡＡとの間の距離を求めることができる（請求項１）。 Furthermore, there is a relationship as shown in FIG. 5 between the distance between the image projection apparatus and the projection plane and the spot position on the PSD 16. This relationship is obtained by simulation, but can also be obtained by experiment.
From FIG. 5, the distance can be known if the position of the spot on the PSD 16 is known for each predetermined scanning angle. By performing these calculations by the calculation means A (17) as the first calculation means, the distance between the image projection apparatus and the projection plane AA can be obtained from the outputs A1 and B1 of the PSD 16 (claim 1). ).

図４に、図１に示した模式図における光線の様子を示す。
拡散反射光の受光位置の検出はＰＳＤ１６ではなくＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサで行っても良い。 FIG. 4 shows the state of light rays in the schematic diagram shown in FIG.
Detection of the light receiving position of the diffuse reflected light may be performed by a CCD or a CMOS image sensor instead of the PSD 16.

ところで、前述したようにレーザ光源１１から出射されたレーザ光は、集光レンズ１２によって略平行になっているが、厳密にはビームウェストを有しており、ビームウェストの位置が投影面ＡＡに一致するようにすることで高精細な画像を投影することができる。これとは逆に投影面ＡＡが画像投影装置に近い位置で精細な画像が得られるように設定にしたままで、遠い位置（投影面ＢＢ）に投影すると各画素が大きくなってしまい画質が劣化してしまう。   Incidentally, as described above, the laser light emitted from the laser light source 11 is substantially parallel by the condenser lens 12, but strictly speaking, it has a beam waist, and the position of the beam waist is on the projection plane AA. A high-definition image can be projected by making it correspond. On the contrary, if the projection plane AA is set so that a fine image can be obtained at a position close to the image projection apparatus, and projection is performed at a far position (projection plane BB), each pixel becomes large and the image quality deteriorates. Resulting in.

本実施例では図３（ａ）、（ｂ）に示すように、集光レンズ１２の位置をレンズアクチュエータ２２で光軸方向に移動させることで、画像投影装置と投影面との間の距離に合わせてビームウェストの位置を移動させている（請求項２）。
ビームウェストの位置は、レーザ光源側を光軸方向に移動させて変化させても良いし、液体レンズなどでレンズのパワーを変えて変化させても良い。
画像投影用のレーザ光源１１で距離を検出する場合、あまり光量が大きいと人間の目に入射した場合、例え短時間でも人間の目には不適切である。これとは逆にレーザ光源１１の光量が小さいとノイズ成分が大きくなり検出精度が低下してしまう。
そこで目に入射しても異常が生じないような波長（例えば１．４μｍ以上）のレーザ光源を距離検出用のレーザ光源として備えるようにしても良い（請求項４）。 In this embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, the position of the condenser lens 12 is moved in the optical axis direction by the lens actuator 22, so that the distance between the image projection device and the projection surface is increased. At the same time, the position of the beam waist is moved (claim 2).
The position of the beam waist may be changed by moving the laser light source side in the optical axis direction, or may be changed by changing the lens power with a liquid lens or the like.
When the distance is detected by the laser light source 11 for image projection, if the amount of light is so large that the light enters the human eye, it is inappropriate for the human eye even for a short time. On the contrary, if the light amount of the laser light source 11 is small, the noise component becomes large and the detection accuracy is lowered.
Therefore, a laser light source having a wavelength (for example, 1.4 μm or more) that does not cause an abnormality even if it is incident on the eyes may be provided as a laser light source for distance detection.

（請求項３の実施例：検出した距離に応じて投影角度を変化）
本発明の他の実施例を図６を用いて以下に説明する。
図６は本発明の画像投影装置の他の実施例を示す概念図である。
投影画角を一定にした状態で画像投影装置と投影面との間の距離を変化させると投影画像の大きさが変化してしまう。また、投影画像が大きくなると画像が暗くなってしまう。本実施例では実施例１の構成で画像投影装置と投影面との間の距離を検出し、その距離に応じて反射角度可変ミラー１４の振れ角度を変化させて投影画角を変化させるようになっている。従って投影面に対してどの距離に画像投影装置を配置しても所定の投影サイズで投影することが可能である（請求項３）。 (Embodiment of claim 3: The projection angle is changed according to the detected distance)
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing another embodiment of the image projection apparatus of the present invention.
If the distance between the image projection apparatus and the projection plane is changed with the projection angle of view kept constant, the size of the projection image changes. Further, when the projected image becomes large, the image becomes dark. In this embodiment, the distance between the image projection apparatus and the projection surface is detected with the configuration of the first embodiment, and the projection angle of view is changed by changing the deflection angle of the reflection angle variable mirror 14 according to the distance. It has become. Therefore, it is possible to project at a predetermined projection size regardless of the distance at which the image projection apparatus is arranged with respect to the projection plane.

（請求項５，６の実施例：検出した距離から角度を算出、台形補正）
実施例３を図７、８を用いて以下に説明する。
図７は本発明の画像投影装置の他の実施例を示す概念図である。図８は手振れによる投影角度と投影画像の位置ズレの様子を示す説明図である。
画像投影装置と投影面との間の距離を検出する点は実施例１、実施例２と同様である。レーザ光は二次元の反射角度可変ミラー１４によって走査されているので、画像投影装置と投影面上の複数の点との間の距離を検出することができる。ＰＳＤ１６の出力Ａ１,Ｂ１から演算手段Ａ（１７）によって距離を算出する過程は実施例１と同様である。 (Embodiments of Claims 5 and 6: An angle is calculated from a detected distance, and a keystone is corrected)
A third embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing another embodiment of the image projection apparatus of the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a projection angle and a positional shift of a projected image due to camera shake.
The point of detecting the distance between the image projection device and the projection plane is the same as in the first and second embodiments. Since the laser light is scanned by the two-dimensional reflection angle variable mirror 14, the distance between the image projection apparatus and a plurality of points on the projection surface can be detected. The process of calculating the distance from the outputs A1 and B1 of the PSD 16 by the calculating means A (17) is the same as that in the first embodiment.

そして演算手段Ａ（１７）による距離情報から第２の演算手段としての演算手段Ｂ（２３）により画像投影装置の投影面ＢＢに対する投影角度θを算出している。なお、演算手段Ｂ（２３）は図８に示す画像投影装置と投影面との間の距離と、投影角度θ、投影画角αとの関係から以下の関係式（２）に基づいて演算を行っている。
tanθ＝（L2-L1）・sinα/2 ／｛（L2+L1）・cosα/2 ｝ …（２）
Ｌ１：画像投影装置と投影面上のＡ点との距離
Ｌ２：画像投影装置と投影面上のＢ点との距離
θ：投影角度
α：投影画角
画像投影装置が投影面に対して傾いている場合、図８のように投影画像が歪んでしまうが、本実施例では演算手段Ｂ（２３：図７参照）の結果から画像投影装置の投影面に対する投影角度がわかっているので、この投影角度に応じて、元の画像を逆に歪ませた画像を投影することによって、実際の投影画像は歪の無い画像を投影できるようになっている（請求項５）。 Then, the projection angle θ with respect to the projection plane BB of the image projection apparatus is calculated by the calculation means B (23) as the second calculation means from the distance information by the calculation means A (17). The calculation means B (23) calculates based on the following relational expression (2) from the relationship between the distance between the image projection apparatus and the projection plane shown in FIG. 8, the projection angle θ, and the projection field angle α. Is going.
tanθ = (L2-L1) · sinα / 2 / {(L2 + L1) · cosα / 2} (2)
L1: Distance between the image projector and point A on the projection plane
L2: distance between the image projection apparatus and point B on the projection plane
θ: Projection angle
α: Projection angle of view When the image projection apparatus is tilted with respect to the projection plane, the projection image is distorted as shown in FIG. Since the projection angle with respect to the projection plane of the projection device is known, an actual distortion image can be projected without distortion by projecting an image obtained by distorting the original image in reverse according to the projection angle. (Claim 5).

ここで歪補正を行うに際して、距離が短い部分の振れ角度は長い部分の振れ角度よりも大きくなる。しかし、二次元の反射角度可変ミラー１４（図７参照）は大きな振幅を得るため、共振を利用したものが使用されることが多いので振幅の大きさを可変にすることは難しい。   Here, when performing distortion correction, the shake angle of the portion with the short distance becomes larger than the shake angle of the long portion. However, since the two-dimensional reflection angle variable mirror 14 (see FIG. 7) obtains a large amplitude, it is difficult to make the amplitude variable because the one using a resonance is often used.

従って本実施例では二次元の反射角度可変ミラー１４の振幅は一定のままで、レーザの変調速度を変えることで歪を補正している。
また、距離が長い部分の投影画像は短い部分の投影画像よりも暗くなるので、距離が長い部分を投影するときにはレーザ光量を増加させて明るくし、全体の光量が均一になるように画像を形成している（請求項６）。 Therefore, in this embodiment, the amplitude of the two-dimensional reflection angle variable mirror 14 remains constant, and the distortion is corrected by changing the laser modulation speed.
In addition, since the projected image of the part with a long distance is darker than the projected image of the short part, when projecting a part with a long distance, the laser light quantity is increased to make it brighter, and the image is formed so that the entire light quantity is uniform. (Claim 6).

（請求項7の実施例：検出した距離から角度を算出、手振れ補正）
本発明の実施例４を図９、図１０を用いて以下に説明する。
本実施例は画像形成部および距離検出に関しては実施例１、実施例２と同様である。また、実施例３と同様に演算手段Ｂ（２３：図７参照）によって画像投影装置と投影面との間の角度を検出できるようになっている。 (Example of claim 7: calculating an angle from the detected distance, camera shake correction)
A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
The present embodiment is the same as the first and second embodiments with respect to the image forming unit and distance detection. Similarly to the third embodiment, the angle between the image projection apparatus and the projection plane can be detected by the calculation means B (23: see FIG. 7).

これまでの実施例で説明しているレーザ走査方式の画像投影装置は非常に小型に構成することができるため、手に持った状態で投影することが可能である。このような使われ方をする場合、手振れや体の揺れによって、投影画像の位置がズレてしまい画像が見づらくなってしまう。   Since the laser scanning type image projection apparatus described in the embodiments so far can be configured in a very small size, it can be projected while being held in the hand. When used in such a manner, the position of the projected image is shifted due to camera shake or body shake, making it difficult to see the image.

手振れによる投影角度と投影画像との間の位置ズレの様子を図９に示す。
本実施例では、第３の演算手段としての演算手段Ｃ（２４：図１０）によって、画像投影装置と投影面との間の投影角度の変化に応じて画像投影位置の位置ズレ量（振れ画素数）を逐次算出し、画像を反対方向にずらして投影している。ＰＳＤ１６の出力と演算の流れとレーザの駆動回路２１の関係を図１０に示す。
図１０は手振れ補正システムの構成の一例を示す図である。
図１０に示すように構成することによって、実際にはブレの無い画像を投影することができる（請求項７）。
なお、演算手段Ｃ（２４）では以下のように、画像投影装置の投影面に対する投影角度と振れ画素数との関係式（３）に基づいて演算を行っている。
Nv = Ns ・ tanθ／tanα …（３）
Ｎｖ：振れ画素数
Ｎｓ：画面画素数
θ：投影角度
α：投影画角 FIG. 9 shows a state of positional deviation between the projection angle and the projection image due to camera shake.
In this embodiment, the calculation unit C (24: FIG. 10) as the third calculation unit is used to shift the position of the image projection position according to the change in the projection angle between the image projection apparatus and the projection plane (the shake pixel). Number) is calculated sequentially, and the image is projected in the opposite direction. FIG. 10 shows the relationship between the output of the PSD 16, the calculation flow, and the laser drive circuit 21.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of a camera shake correction system.
By configuring as shown in FIG. 10, it is possible to actually project an image without blurring (claim 7).
In the calculation means C (24), the calculation is performed based on the relational expression (3) between the projection angle with respect to the projection plane of the image projection apparatus and the number of shake pixels as follows.
Nv = Ns · tanθ / tanα (3)
Nv: Number of shake pixels
Ns: Number of screen pixels
θ: Projection angle
α: Projection angle of view

（請求項８の実施例：検出した距離から投影面の形状を検出）
本発明の実施例５を図１１を用いて以下に説明する。図１１は画像投影装置と投影面との間の距離と位置と角度との関係を示す図である。同図において横軸は距離を示し、縦軸は位置を示す。
近年半導体レーザのパワーが大きくなってきており、明るい画像を投影できるという点は良いが、レーザ光が人間の目に直接入るのを避ける必要がある。
本実施例の画像投影装置は、画像投影装置と投影面との間の距離を複数箇所検出することによって、投影面の凹凸状況を把握することができる。
そして、投影面が平面であるときは人間がいないと判断し、レーザの出力を大きくして明るい画像を投影する。 (Embodiment of claim 8: The shape of the projection plane is detected from the detected distance)
A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the distance, position, and angle between the image projection apparatus and the projection plane. In the figure, the horizontal axis indicates the distance, and the vertical axis indicates the position.
In recent years, the power of semiconductor lasers has increased, and it is good that a bright image can be projected. However, it is necessary to avoid laser light from directly entering the human eye.
The image projection apparatus according to the present embodiment can grasp the unevenness state of the projection plane by detecting a plurality of distances between the image projection apparatus and the projection plane.
When the projection surface is a plane, it is determined that there is no human being, and a bright image is projected by increasing the laser output.

一方、投影面に凹凸があるときには人間が照射範囲にいる可能性があると判断し、レーザの出力を停止する、もしくは、所定の光量に制限する制御手段を有する（請求項８）。
レーザの振れ角φにおける画像投影装置と投影面との間の距離をLnとして、ミラーが中央を向いているときの距離をＬｏとしたとき、距離Ｌｎ＝Ｌｏ／ｃｏｓφならば平面上を走査しており。距離Ｌｎ≠Ｌｏ／ｃｏｓφで障害物などにより凹凸があると判断できる。 On the other hand, when there is unevenness on the projection surface, it is determined that there is a possibility that a human is in the irradiation range, and control means for stopping the output of the laser or limiting it to a predetermined light amount is provided.
When the distance between the image projection apparatus and the projection surface at the laser deflection angle φ is Ln, and the distance when the mirror is facing the center is Lo, if the distance Ln = Lo / cosφ, the plane is scanned. It is. It can be determined that there is unevenness due to an obstacle or the like at a distance Ln ≠ Lo / cosφ.

（請求項９の実施例：携帯電話に搭載）
本発明の実施例６を図１２に示す。
図１２は本発明の画像投影装置を携帯電話に搭載した実施例を示す外観透視図である。
図１２に示す通信機能を備えた携帯電話には、実施例１から実施例５で説明した測距機能を備えた画像投影装置が搭載されている。従って、携帯時に画像を投影した場合に斜めに投影しても台形補正された画像を投影することが可能で、手振れも補正された画像を投影することができ、利便性が向上する。尚、本実施例では携帯電話の場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ラップトップパソコン、ノートパソコンにも適用できる。 (Embodiment of claim 9: mounted on a mobile phone)
A sixth embodiment of the present invention is shown in FIG.
FIG. 12 is an external perspective view showing an embodiment in which the image projection apparatus of the present invention is mounted on a mobile phone.
The mobile phone having the communication function shown in FIG. 12 is equipped with the image projection apparatus having the distance measuring function described in the first to fifth embodiments. Therefore, even when the image is projected while being carried, it is possible to project an image corrected in trapezoidal form even if it is obliquely projected, and an image in which camera shake is corrected can be projected, thereby improving convenience. Although the present embodiment has been described with respect to a mobile phone, the present invention is not limited to this and can be applied to a PDA (Personal Digital Assistant), a laptop personal computer, and a notebook personal computer.

〔効果の説明〕
少ない部品点数、かつ容易な構成で画像を投影し、かつ、画像投影装置と投影面との距離を検出することができる。 [Explanation of effects]
An image can be projected with a small number of parts and an easy configuration, and the distance between the image projection device and the projection surface can be detected.

投射距離に応じて最適なビーム径にすることによって、優れた画像を投影することができる。   An excellent image can be projected by setting an optimum beam diameter according to the projection distance.

距離に対応して振れ角度を変化させることで距離を変化させても投影サイズを一定にすることができる。   Even if the distance is changed by changing the deflection angle corresponding to the distance, the projection size can be made constant.

検出光の波長を人間の目に異常を生じさせない波長にすることにより出力を大きくし距離検出精度を向上することができる。   By setting the wavelength of the detection light to a wavelength that does not cause abnormality in human eyes, the output can be increased and the distance detection accuracy can be improved.

投影面に対して斜めに投射した際に発生する台形ひずみを補正し、見やすい画像を投射することができる。   It is possible to correct a trapezoidal distortion that occurs when projecting obliquely with respect to the projection surface and project an easy-to-see image.

投影面に対して斜めに投射した際に、近くで明るくなること、遠くで暗くなることを防ぎ、均一で見やすい画像を投射することができる。   When projecting obliquely with respect to the projection surface, it is possible to prevent the image from becoming brighter in the vicinity and darker in the distance, and to project a uniform and easy-to-view image.

手で持った状態で画像を投射しても投射画像がブレることなく見やすい画像を投射することができる。   Even if the image is projected with the hand held, the projected image can be projected without blurring.

画像投影装置と投影面の間に人間が入った場合、これを検知しレーザ光を制限することができる。   When a person enters between the image projection device and the projection surface, this can be detected and the laser beam can be limited.

測距機能を備えた画像投影装置を携帯電話に搭載することで、良好な画像を投影することができる。   A good image can be projected by mounting an image projection apparatus having a distance measuring function on a mobile phone.

パソコン画像、テレビ画像、ビデオ画像などを投影する画像投影装置（プロジェクター）、PDA、ラップトップパソコン、ノートパソコン、携帯電話等の携帯端末に利用することができる。   It can be used for image projection devices (projectors) that project personal computer images, television images, video images, etc., and portable terminals such as PDAs, laptop computers, notebook computers, and mobile phones.

本発明の画像投影装置の一実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Example of the image projector of this invention. 本発明の画像投影装置本体の斜視図である。It is a perspective view of the image projector main body of this invention. （ａ）は図１に示した画像投影装置における集光レンズの駆動とビームウェストの位置との関係を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）のビームウェストの位置を移動させた状態を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the relationship between the drive of the condensing lens in the image projector shown in FIG. 1, and the position of a beam waist, (b) is the state which moved the position of the beam waist of (a). It is explanatory drawing which shows. 図１に示した模式図における光線の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the light ray in the schematic diagram shown in FIG. 画像投影装置と投影面との間の距離と位置と角度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance between an image projector and a projection surface, a position, and an angle. 本発明の画像投影装置の他の実施例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other Example of the image projector of this invention. 本発明の画像投影装置の他の実施例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other Example of the image projector of this invention. 手振れによる投影角度と投影画像の位置ズレの様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the position shift of the projection angle and projection image by hand-shake. 手振れによる投影角度と投影画像との間の位置ズレの様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the position shift between the projection angle by camera shake, and a projection image. 手振れ補正システムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a camera shake correction system. 画像投影装置と投影面との間の距離と位置と角度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance between an image projector and a projection surface, a position, and an angle. 本発明の画像投影装置を携帯電話に搭載した実施例を示す外観透視図である。1 is an external perspective view showing an embodiment in which the image projection apparatus of the present invention is mounted on a mobile phone. 従来の画像投影装置の外観図である。It is an external view of the conventional image projector. 図１３に示した画像投影装置内部の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure inside the image projector shown in FIG. 画像投影装置の従来例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the prior art example of an image projector. 画像投影装置の従来例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the prior art example of an image projector.

符号の説明Explanation of symbols

１１ レーザ光源
１２ 集光レンズ
１４ 反射角度可変ミラー
１５ 受光レンズ
１６ ＰＳＤ
１７ 第１の演算手段（演算手段Ａ）
１８ 画像情報
１９ 画像生成部
２０ 変調器
ＡＡ、ＢＢ 投影面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Laser light source 12 Condensing lens 14 Reflection angle variable mirror 15 Light receiving lens 16 PSD
17 First calculation means (calculation means A)
18 Image information 19 Image generator 20 Modulator AA, BB Projection plane

Claims (10)

レーザ光源と、該レーザ光源から出射された発散レーザ光を略平行光にする発散角変更手段と、反射光の角度の変化が可能な反射角度可変ミラーと、前記レーザ光源から出射するレーザ光を強度変調する変調器とを有し、該変調器で強度変調されたレーザ光を、前記反射角度可変ミラーで走査することで画像を形成する画像投影装置において、
前記反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光する検出手段と、該検出手段による情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算する第１の演算手段と、を備えたことを特徴とする画像投影装置。 A laser light source, a divergence angle changing means for making the divergent laser light emitted from the laser light source substantially parallel light, a reflection angle variable mirror capable of changing the angle of the reflected light, and a laser light emitted from the laser light source. An image projecting apparatus that forms an image by scanning the laser beam intensity-modulated by the modulator with the reflection angle variable mirror;
Detection means for receiving reflected and scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror, and a first for calculating a distance between the image projection apparatus main body and the projection object from information by the detection means. An image projecting apparatus comprising: 前記発散角変更手段はレーザ光の平行性を調整することが可能であり、前記第１の演算手段から得られた画像投影装置本体と被投射物との間の距離に対応して、レーザ光のビームウェストの位置を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。   The divergence angle changing means is capable of adjusting the parallelism of the laser light, and the laser light corresponding to the distance between the image projection apparatus main body and the projection obtained from the first calculation means. 2. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the position of the beam waist is changed. 距離情報に対応して反射角度可変ミラーのミラーの振れ角度を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の画像投影装置。   3. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the deflection angle of the reflection angle variable mirror is changed corresponding to the distance information. 可視光領域に波長を有する画像投影用の第１のレーザ光源と、波長1.4μm以上の距離検出用の第２のレーザ光源とをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の画像投影装置。   The first laser light source for image projection having a wavelength in the visible light region and the second laser light source for distance detection with a wavelength of 1.4 μm or more, respectively, are provided. An image projection apparatus according to claim 1. 画像投影装置本体と、投射領域における少なくとも２点との距離を検出し、該２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段と、前記第２の演算手段で得られた投射角度に対応して逆方向に台形歪を与える画像変換手段とを有し、あらかじめ逆方向に歪ませた画像を投影することで、投影画像の歪みを補正するようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の画像投影装置。   A second computing means for detecting a distance between the image projecting apparatus main body and at least two points in the projection area, and computing a projection angle of the image projecting apparatus main body with respect to the projection plane from the two distances; and the second computing means. And image conversion means for applying trapezoidal distortion in the reverse direction corresponding to the projection angle obtained in step 1, and correcting the distortion of the projected image by projecting the image distorted in the reverse direction in advance The image projection apparatus according to claim 1, wherein 距離情報に応じて、前記レーザ光源の光量を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の画像投影装置。   The image projection apparatus according to claim 1, wherein the light amount of the laser light source is changed in accordance with distance information. 画像投影装置本体と投射領域における少なくとも２点との間の距離を検出し、該２つの距離から投射面に対する画像投影装置本体の投射角度を演算する第２の演算手段の他、投射角度に対応して発生する画像投射位置の位置ずれを補正する第３の演算手段を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の画像投影装置。   Detects the distance between the image projection apparatus main body and at least two points in the projection area, and corresponds to the projection angle in addition to the second calculation means for calculating the projection angle of the image projection apparatus main body with respect to the projection surface from the two distances. 7. The image projection apparatus according to claim 1, further comprising a third calculation unit that corrects a positional deviation of the image projection position that is generated in this manner. 画像投影装置本体と投射領域における複数の点との間の距離を検出し、該距離検出値から投射領域の凹凸情報を認識し、該凹凸情報に応じて、レーザの出力を停止する、もしくは、所定の光量に制限する制御手段を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の画像投影装置。   Detect the distance between the image projection apparatus main body and a plurality of points in the projection area, recognize the unevenness information of the projection area from the distance detection value, and stop the output of the laser according to the unevenness information, or 8. The image projection apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that limits the light quantity to a predetermined amount. 請求項１から８のいずれか１項記載の測距機能を備えた画像投影装置が搭載されたことを特徴とする携帯端末。   A portable terminal comprising the image projection device having the distance measuring function according to any one of claims 1 to 8. レーザ光源から出射された発散レーザ光を発散角変更手段で略平行光にし、前記略平行なレーザ光を強度変調し、強度変調されたレーザ光を、反射光の角度の変化が可能な反射角度可変ミラーで走査することで画像を形成する画像投影方法において、
前記反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を受光し、得られた情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算し、演算結果に基づいて前記発散角変更手段ビームウェストの位置を最適化することを特徴とする画像投影方法。 A divergence laser beam emitted from a laser light source is converted into a substantially parallel beam by a divergence angle changing unit, the intensity of the substantially parallel laser beam is modulated, and the reflected angle of the intensity of the modulated laser beam can be changed. In an image projection method for forming an image by scanning with a variable mirror,
The reflected and scattered light on the projection surface of the laser beam scanned by the reflection angle variable mirror is received, the distance between the image projection apparatus main body and the projection object is calculated from the obtained information, and based on the calculation result An image projecting method comprising optimizing the position of the divergence angle changing means beam waist.
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