(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図１
2008268645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【特許文献１】特開２００６−２２７００８３号公報
【特許文献２】特開２０００−１２２６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【発明の効果】
【００３５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【実施例１】
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。）
【００６２】
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）。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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）。
【実施例２】
【００６６】
（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）。
【実施例３】
【００６７】
（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。
【００６８】
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）。
【００６９】
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。
【００７０】
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）。
【実施例４】
【００７１】
（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。
【００７２】
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。
【００７３】
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
【実施例５】
【００７４】
（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。
【００７５】
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。
【実施例６】
【００７６】
（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。
【００７７】
〔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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の画像投影装置の一実施例を示す模式図である。
【図２】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、（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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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７】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】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。
【図９】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。
【図１０】手振れ補正システムの構成の一例を示す図である。
【図１１】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。
【図１２】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１３】従来の画像投影装置の外観図である。
【図１４】図１３に示した画像投影装置内部の構造を示す図である。
【図１５】画像投影装置の従来例を示す概念図である。
【図１６】画像投影装置の従来例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８８】
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
【図１】
2008268645.tif 000003
【図２】
2008268645.tif 000004
【図３】
2008268645.tif 000005
【図４】
2008268645.tif 000006
【図５】
2008268645.tif 000007
【図６】
2008268645.tif 000008
【図７】
2008268645.tif 000009
【図８】
2008268645.tif 000010
【図９】
2008268645.tif 000011
【図１０】
2008268645.tif 000012
【図１１】
2008268645.tif 000013
【図１２】
2008268645.tif 000014
【図１３】
2008268645.tif 000015
【図１４】
2008268645.tif 000016
【図１５】
2008268645.tif 000017
【図１６】
2008268645.tif 000018