JP2010085472A - Image projection/imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源から出射された光を走査して画像を表示する画像投影装置と撮像装置とを一体化した画像投影・撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an image projection / imaging apparatus in which an image projection apparatus that scans light emitted from a light source and displays an image and an imaging apparatus are integrated.
近年、画像投影装置の小型化へ要求が高まっている。例えば、携帯電話に超小型の画像投影装置を搭載し、携帯電話の小さな画面を拡大投影して、“いつでも・どこでも”多人数で見ることができることは、ビジネス用途、個人用途を問わず極めて魅力的である(非特許文献1参照)。 In recent years, there has been an increasing demand for downsizing image projection apparatuses. For example, it is extremely attractive that a mobile phone is equipped with an ultra-compact image projection device and a small screen of the mobile phone can be enlarged and projected so that it can be viewed “anytime and anywhere” by a large number of people regardless of business use or personal use. (See Non-Patent Document 1).
また、小型画像投影装置は、現状の高速通信技術を使用することにより、携帯電話をパーソナルコンピュータ(PC)の代替品として使用することも可能にする。すなわち、PCでの演算処理等は遠隔地のホストコンピュータに任せ、高速通信により転送されたデータを携帯電話で受信して小型画像投影装置で表示する、所謂シンクライアント方式である。 In addition, the small image projection apparatus can use a mobile phone as an alternative to a personal computer (PC) by using the current high-speed communication technology. That is, it is a so-called thin client system in which computation processing and the like on a PC are left to a remote host computer, and data transferred by high-speed communication is received by a mobile phone and displayed on a small image projector.
最近、この種の小型画像投影装置に関する相次ぐ展示、発表がなされており、例えば(株)マイクロビジョン社は、携帯電話サイズの超小型画像投影装置を展示して注目を集めた(例えばCES2008)。 Recently, a series of exhibitions and announcements regarding this type of small image projection device have been made. For example, Microvision Co., Ltd. has shown a mobile phone size ultra-small image projection device and has attracted attention (for example, CES2008).
画像投影装置には様々な方式があるが、その中で光走査型画像投影装置は、レーザ光をパワー変調しながら走査して画像を形成するものである。この光走査型画像投影装置は、赤、緑、青の3原色のレーザ光を重ね合わせることにより、鮮明で色再現範囲の広い画像を形成でき、また、光源に半導体レーザを用い、ビーム走査部にMEMS(Mechanical Electrical Machine System)を用いることにより、超小型化・低消費電力化が可能となる。 There are various types of image projection apparatuses. Among them, the optical scanning type image projection apparatus forms an image by scanning while laser-modulating laser light. This optical scanning image projection apparatus can form a clear and wide color reproduction range image by superimposing laser beams of three primary colors of red, green, and blue, and uses a semiconductor laser as a light source, and a beam scanning unit By using MEMS (Mechanical Electrical Machine System), it is possible to reduce the size and power consumption.
一方、特開2005−204296号公報には、複数色のレーザ光を光源とする発光器とカメラとを備えた撮像システムが開示されている。
上述したように、近年、光ビーム走査型超小型画像投影装置が発案され、その機能実証が進んでいる。また、携帯電話端末付属カメラ、デジタルカメラなどの小型撮像装置は、幅広く普及している。しかし、それらを有機的に組み合わせた装置は、現在、報告されておらず、両者はそれぞれ別々の装置として取り扱われている。 As described above, in recent years, a light beam scanning ultra-compact image projection apparatus has been proposed and its functional verification is progressing. In addition, small-sized imaging devices such as mobile phone terminal-attached cameras and digital cameras are widely used. However, no device that organically combines them is currently reported, and both are treated as separate devices.
本発明の目的は、光ビーム走査型画像投影装置の機能を撮像装置に適用することにより、撮像装置に新たな機能を発現させることにある。 An object of the present invention is to apply a function of a light beam scanning image projection apparatus to an imaging apparatus, thereby causing the imaging apparatus to exhibit a new function.
本発明の他の目的は、上記画像投影・撮像装置の小型化を実現することにある。 Another object of the present invention is to reduce the size of the image projection / imaging apparatus.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
上記目的を達成するため、本発明の画像投影・撮像装置は、以下の3機能を具備する。
(1)光ビーム走査型超小型画像投影装置の走査光ビームを撮像装置の照明に利用する。
(2)光ビーム走査型超小型画像投影装置の走査光ビームを用いて、測定対象までの距離および測定対象の寸法を測定する。
(3)(2)の測長結果を用いて、撮像装置の焦点を自動調整する。
In order to achieve the above object, the image projection / imaging apparatus of the present invention has the following three functions.
(1) The scanning light beam of the light beam scanning ultra-small image projector is used for illumination of the imaging device.
(2) The distance to the measurement object and the dimension of the measurement object are measured using the scanning light beam of the light beam scanning ultra-small image projector.
(3) The focus of the imaging device is automatically adjusted using the length measurement result of (2).
より具体的には、本発明の画像投影・撮像装置は、以下の構成を具備することを特徴とする。 More specifically, the image projection / imaging device of the present invention is characterized by having the following configuration.
1.青色、緑色、赤色で発振する半導体レーザ、または半導体レーザにより励起する第2高調波素子を含む複数の発光波長の異なる光源と、
前記光源より発生する複数の光ビームを一軸に集光する第1の光学系と、
走査された前記一軸の光ビームを外部に出射する第2の光学系と、
画像信号に基づいて前記光源の出力、および走査手段を同期・制御する制御系を有し、走査された前記一軸の光ビームを外部に出射する光ビーム走査型画像投影部と、
被写体を撮像する撮像部とを具備する画像投影・撮像装置において、
前記第2の光学系によって前記複数の光源からの光のビーム径を調整し、前記被写体を撮像するための照明に用いることを特徴とする。
1. A plurality of light sources having different emission wavelengths, including a semiconductor laser that oscillates in blue, green, and red, or a second harmonic element that is excited by the semiconductor laser;
A first optical system that condenses a plurality of light beams generated from the light source in one axis;
A second optical system for emitting the scanned uniaxial light beam to the outside;
A light beam scanning image projection unit that has a control system for synchronizing and controlling the output of the light source and scanning means based on an image signal, and that emits the scanned light beam of one axis to the outside;
In an image projection / imaging apparatus comprising an imaging unit that images a subject,
A beam diameter of light from the plurality of light sources is adjusted by the second optical system and used for illumination for imaging the subject.
2.前記1の画像投影・撮像装置において、
(1)前記複数の発光波長の異なる光源からの発光強度を調整することによって形成される任意の色の光を前記被写体撮像のための照明に用いる機構、
(2)前記制御系を用いて前記被写体の特定の領域を照明する機構、
(3)前記制御系を用い、前記被写体を撮像する時間に同期して前記照明のための光ビームを照射する機構、
のうち、少なくとも一つの機構を有することを特徴とする。
2. In the image projection / imaging device according to 1 above,
(1) a mechanism that uses light of any color formed by adjusting light emission intensities from light sources having different light emission wavelengths for illumination for imaging the subject;
(2) a mechanism for illuminating a specific area of the subject using the control system;
(3) A mechanism that uses the control system to irradiate a light beam for the illumination in synchronization with a time for imaging the subject;
Among these, it has at least one mechanism.
3.青色、緑色、赤色で発振する半導体レーザ、または半導体レーザにより励起する第2高調波素子を含む複数の発光波長の異なる光源と、
前記光源より発生する複数の光ビームを一軸に集光する第1の光学系と、
走査された前記一軸の光ビームを外部に出射する第2の光学系と、
画像信号に基づいて前記光源の出力、および走査手段を同期・制御する制御系を有し、走査された前記一軸の光ビームを外部に出射する光ビーム走査型画像投影部と、
被写体を撮像する撮像部とを具備する画像投影・撮像装置において、
独立した複数の受光面を持つ配列受光素子と、
前記制御系を手動で操作する機構と、
前記制御系によって前記光源からの光を所定の角度で出射し、測長対象からの反射光を前記配列受光素子で受光することにより、測長対象までの距離を算出する演算機能とを具備することを特徴とする。
3. A plurality of light sources having different emission wavelengths, including a semiconductor laser that oscillates in blue, green, and red, or a second harmonic element that is excited by the semiconductor laser;
A first optical system that condenses a plurality of light beams generated from the light source in one axis;
A second optical system for emitting the scanned uniaxial light beam to the outside;
A light beam scanning image projection unit that has a control system for synchronizing and controlling the output of the light source and scanning means based on an image signal, and that emits the scanned light beam of one axis to the outside;
In an image projection / imaging apparatus comprising an imaging unit that images a subject,
An array light receiving element having a plurality of independent light receiving surfaces;
A mechanism for manually operating the control system;
A calculation function for calculating a distance to the length measurement object by emitting light from the light source at a predetermined angle by the control system and receiving reflected light from the length measurement object by the array light receiving element; It is characterized by that.
4.前記3の画像投影・撮像装置において、
前記ビーム走査系によって前記光源からの光を前記測長対象の寸法に合わせて走査し、その走査角度および前記測長対象までの距離から、前記測長対象の大きさを算出する演算機能を具備することを特徴とする。
4). In the image projection / imaging apparatus of 3,
The beam scanning system scans light from the light source according to the dimension of the length measurement object, and has a calculation function for calculating the size of the length measurement object from the scanning angle and the distance to the length measurement object. It is characterized by doing.
5.前記3の画像投影・撮像装置において、
前記測長対象までの距離から、前記撮像部によって撮像される前記被写体の焦点を合わせる機能を具備することを特徴とする。
5). In the image projection / imaging apparatus of 3,
It has a function of focusing the subject imaged by the imaging unit from the distance to the length measurement object.
6.前記1〜6のいずれかの画像投影・撮像装置において、前記画像投影・撮像装置が携帯電話端末に内蔵されていることを特徴とする。 6). The image projection / imaging device according to any one of 1 to 6 is characterized in that the image projection / imaging device is built in a mobile phone terminal.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
画像投影装置と撮像装置とが一体化された小型画像投影・撮像装置を実現することができる。 A compact image projection / imaging device in which the image projection device and the imaging device are integrated can be realized.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. Also, in the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
図1は、本実施の形態の画像投影・撮像装置を示す構成図である。本実施の形態の画像投影・撮像装置1Aは、走査型投影部10、測長部30および撮像部40により構成されている。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an image projection / imaging apparatus according to the present embodiment. The image projection / imaging apparatus 1A according to the present embodiment includes a
まず、走査型投影部10の構成を説明する。走査型投影部10は、青色レーザからなる光源11B、緑色レーザからなる光源11Gおよび赤色レーザからなる光源11Rを備えている。これら3つの光源11R、11G、11Bは、一方向に並んで配置されている。なお、ここでは、異なる波長の複数の光源(11R、11G、11B)として、3色の半導体レーザ(青色レーザ、緑色レーザ、赤色レーザ)を用いたが、半導体レーザにより励起される第2高調波素子を含む複数の発光波長の異なる光源を用いてもよい。
First, the configuration of the
青色レーザからなる光源11Bの近傍には、光源11Bから出射された青色レーザ光を一軸に集光する集光レンズ12bと誘電膜フィルタ13bとからな光学系が配置されている。誘電膜フィルタ13bは、青色レーザ光の90%以上を反射する性質を備えており、集光レンズ12bを透過した青色レーザ光の進行方向に対して45°の角度で配置されている。従って、集光レンズ12bを透過した青色レーザ光の大部分(90%以上)は、誘電膜フィルタ13bの表面で反射してその進行方向が90°変換される。
In the vicinity of the
上記光源11Bに隣接して配置された緑色レーザからなる光源11Gの近傍には、光源11Gから出射された緑色レーザ光を一軸に集光する集光レンズ12gと誘電膜フィルタ13gとからなる光学系が配置されている。誘電膜フィルタ13gは、青色レーザ光の90%以上を透過し、かつ緑色レーザ光の90%以上を反射する性質を備えている。また、誘電膜フィルタ13gは、前記誘電膜フィルタ13bの表面で反射した青色レーザ光の光路上に配置され、かつ集光レンズ12gを透過した緑色レーザ光の進行方向に対して45°の角度で配置されている。従って、前記誘電膜フィルタ13bの表面で反射した青色レーザ光の大部分(90%以上)は、誘電膜フィルタ13gを透過して直進する。また、集光レンズ12gを透過した緑色レーザ光の大部分(90%以上)は、誘電膜フィルタ13gの表面で反射してその進行方向が90°変換され、誘電膜フィルタ13gを透過した青色レーザ光と並んで直進する。
In the vicinity of the
上記光源11Gに隣接して配置された赤色レーザからなる光源11Rの近傍には、光源11Rから出射された赤色レーザ光を一軸に集光する集光レンズ12rと誘電膜フィルタ13rとからなる光学系が配置されている。誘電膜フィルタ13rは、青色レーザ光および緑色レーザ光をそれぞれ80%程度透過し、赤色レーザ光を20%程度透過させる性質を備えている。また、誘電膜フィルタ13rは、前記誘電膜フィルタ13gを透過した青色レーザ光および前記誘電膜フィルタ13gの表面で反射した緑色レーザ光の光路上に配置され、かつ集光レンズ12rを透過した赤色レーザ光の進行方向に対して45°の角度で配置されている。従って、前記誘電膜フィルタ13gを透過した青色レーザ光の80%程度および前記誘電膜フィルタ13gの表面で反射した緑色レーザ光の80%程度は、誘電膜フィルタ13rを透過してそれぞれ直進する。また、集光レンズ12rを透過した赤色レーザ光の80%程度は、誘電膜フィルタ13rの表面で反射してその進行方向が90°変換され、誘電膜フィルタ13rを透過した青色レーザ光および緑色レーザ光と並んで直進する。
In the vicinity of the
上記誘電膜フィルタ13rを透過した青色レーザ光および緑色レーザ光と、誘電膜フィルタ13rの表面で反射した赤色レーザ光は、走査ミラー14に入射する。走査ミラー14は、例えば2軸駆動MEMS素子で構成されている。また、一軸駆動MEMS素子を組み合わせて走査ミラー14を構成することもできる。走査ミラー14に入射した3色のレーザ光は、二次元的に走査されて投影光を形成する。ここでの走査速度は、例えば60Hz/画面(フレーム)である。走査ミラー14によって走査された投影光は、レンズ15を介して外部に出射された後、図示しないスクリーンなどの対象物の表面にフルカラー画像として拡大投影される。
The blue laser light and green laser light transmitted through the
一方、誘電膜フィルタ13rの表面で反射した青色レーザ光および緑色レーザ光と、誘電膜フィルタ13rを透過した赤色レーザ光は、光検出器16に入射する。また、光検出器16に接続された制御部17は、光検出器16によって検出された3色のレーザ光の出力信号と画像信号18とに基づき、レーザ制御部19を介して光源11B、11G、11Rの出力を制御し、かつ走査ミラー制御部20を介して走査ミラー14の動作を制御する。
On the other hand, the blue laser light and green laser light reflected by the surface of the
図2は、走査型投影部10の動作を説明するグラフであり、横軸は時間を示し、縦軸のB、G、Rは、青色レーザからなる光源11B、緑色レーザからなる光源11Gおよび赤色レーザからなる光源11Rのそれぞれの出力を示している。
FIG. 2 is a graph for explaining the operation of the
時間a1、a2は、画像投影のための時間である。光源(11B、11G、11R)の出力を調整し、3色を重ね合わせることにより、任意の色を任意の時間に作り出すことができる。時間b1は、光検出器16によって3色の出力を検出する時間である。この時間の中で、光源(11B、11G、11R)に個別に動作させる。このような時間分割を行うことにより、単一の光検出器16で複数の光源(11B、11G、11R)の出力を検出することが可能となる。
Times a1 and a2 are times for image projection. By adjusting the output of the light sources (11B, 11G, 11R) and superimposing the three colors, any color can be created at any time. The time b1 is a time for detecting outputs of three colors by the
次に、フルカラー画像の投影手順を以下に示す。
(1)図1、図2に示した光検出により、光源(11B、11G、11R)の出力と駆動電流の関係を求める。
(2)制御部17において、2次元の画像信号を位置情報、色彩情報に変換する。
(3)(1)で求めた関係により、(2)の色彩位置情報に対応して、光源(11B、11G、11R)の出力を調整する。
(4)(2)の位置情報応じ、所定のステップで走査ミラー14を2次元的に走査して外部に2次元フルカラー画像を投影する。
Next, a procedure for projecting a full color image is shown below.
(1) The relationship between the output of the light source (11B, 11G, 11R) and the drive current is obtained by the light detection shown in FIGS.
(2) The
(3) Based on the relationship obtained in (1), the output of the light sources (11B, 11G, 11R) is adjusted corresponding to the color position information in (2).
(4) According to the positional information of (2), the
ここでは、光検出器16を一定の時間間隔で自動動作させること、走査型投影部10の動作開始時に光検出器16を自動動作させることが可能であり、これにより、走査型投影部10の利便性を向上させることができる。
Here, it is possible to automatically operate the
本実施の形態の画像投影・撮像装置1Aは、上記走査ミラー14によって走査され、レンズ15を介して外部に出射される投影光を撮像装置の照明に利用する。
The image projection / imaging apparatus 1A according to the present embodiment uses projection light scanned by the
図3(a)は、レンズ15を介して出射される投影光を平行光にした例である。投影画像を鮮明にするため、この平行光の光強度は比較的強く(例えば数10mW)、人を撮影する時に目に入ると障害を起こす可能性がある。従って、本実施の形態では、次のような方法でビーム径を拡大して照明に利用する。図3(b)は、レンズ15を走査ミラー14に近づけることによってビーム径を拡大した例であり、図3(c)は、新たにレンズ21、22を追加することによってビーム径を拡大した例である。このように、走査ミラー14とレンズ15とからなる光出射部に上記のような工夫を施すことによって、撮像装置に必要な照明を得ることができる。
FIG. 3A shows an example in which the projection light emitted through the
撮像装置の照明に利用される投影光の形状例を図4に示す。図4(a)は、走査ミラー14を駆動することなく、投影光のビーム径を調整することによって、任意の場所に任意の大きさの照明を出射できるようにした例である。ビーム径の調整は、図1に示す制御部17によって行われる。図4(b)は、走査ミラー14を駆動することによって、長方形の照明パターンを形成した例である。ビーム径は、例えば3cmである。また、あらかじめ制御部17にパターンを登録しておくことにより、円形、ハート形など任意の形状の照明パターンを形成することができる。
An example of the shape of the projection light used for illumination of the imaging device is shown in FIG. FIG. 4A shows an example in which illumination of an arbitrary size can be emitted to an arbitrary place by adjusting the beam diameter of the projection light without driving the
次に、撮像装置の照明に利用される投影光の色調整方法を図5に示す。本実施の形態では、3色の光源(11B、11G、11R)を用いているので、照明の色調整は容易である。図5(a)は、3色の光源(11B、11G、11R)を全て用いて白色の照明を得る例である。図5(b)は、青色の光源11Bと緑色の光源11Gを用いて水色の照明を得る例である。図5(c)は、1フレームの前半は緑色の光源11Gを用い、後半は赤色の光源11Rを用い、さらに走査ミラー14を操作することにより、半分が緑で、残りの半分が赤い照明を得る例である。
Next, a method for adjusting the color of projection light used for illumination of the imaging apparatus is shown in FIG. In the present embodiment, since the three color light sources (11B, 11G, and 11R) are used, the color adjustment of the illumination is easy. FIG. 5A is an example in which white illumination is obtained using all three color light sources (11B, 11G, and 11R). FIG. 5B is an example of obtaining light blue illumination using the blue
なお、図5には、静止画を撮影する場合のシャッターの開閉時間も示している。このように、色調整とシャッターの開閉時間とを同期させることにより、照明による電力消費を節約することができる。また、図3〜図5で説明した方法を組み合わせて照明を得ることも可能であり、スクリーンなどの表面に投影される画像のパターンを照明に利用することも可能である。さらに、被写体を撮影した画像を照明として、再度同一被写体を撮影することも可能である。 FIG. 5 also shows the opening and closing time of the shutter when shooting a still image. Thus, by synchronizing the color adjustment and the opening / closing time of the shutter, power consumption due to illumination can be saved. Moreover, it is also possible to obtain illumination by combining the methods described in FIGS. 3 to 5, and it is also possible to use a pattern of an image projected on a surface such as a screen for illumination. Furthermore, the same subject can be photographed again using an image obtained by photographing the subject as illumination.
本実施の形態の画像投影・撮像装置1Aは、測長部30において上記照明を利用し、測定対象物までの距離、および測定対象物の寸法を測定する。そして、この測定結果に基づき、撮像部40において焦点を自動調整し、対象物を撮影する。
In the image projection / imaging apparatus 1A according to the present embodiment, the
まず、図6(a)を用いて対象物までの距離を求める方法を説明する。説明を簡単にするために、同図には、測長部30に設けられた位置検出用の配列型受光素子31と、走査ミラー14と照明(LD)のみを示した。配列型受光素子31としては、例えば間隔1mm、素子数128個のCCD素子を用いることができる。
First, a method for obtaining the distance to the object will be described with reference to FIG. In order to simplify the explanation, only the array type
最初に、測定の対象物32に照明(LD)を照射し、対象物32からの反射光を配列型受光素子31のCCD素子で受光して最大強度を得るCCD素子の番地を求める。次に、走査ミラー14を操作して対象物32に照明(LD)を照射し、異なる走査ミラー角(Φ1、Φ2)での反射光を配列型受光素子31のCCD素子で受光して最大強度を得るCCD素子の番地を求める。そして、CCD素子上の最大ピーク位置のずれ量(D)と走査ミラー角(Φ)との関係から、三角測量の原理で対象物32までの距離(L)を求める。上記操作を最低2回行うことにより、距離(L)を高精度に求めることができるが、走査ミラー14を連続的に変化させ、最小2乗法などによる高精度な距離検出も可能である。
First, illumination (LD) is irradiated to the
次に、図6(b)に示すように、対象物32の両端に照明(LD)が一致するように走査ミラー14を調整する。そして、この時の走査ミラー角(Φ)、および図6(a)で求めた対象物32までの距離(L)から対象物32の寸法(W)を求める。
Next, as shown in FIG. 6B, the
図7は、撮像部40の自動焦点機構を示す構成図である。説明を簡単にするために、同図では、前記図1の走査型投影部10を簡略化して示している。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an automatic focusing mechanism of the
撮像部40は、レンズ41、42、43、CCD素子44、および図示しないシャッタなどにより構成されている。撮像部40は、測長部30で測定された対象物32までの距離(L)および寸法(W)に基づいてレンズ41、42、43の位置を調整し、焦点を合わせる。これらの操作は、走査型投影部10の制御部17によって行われる。図8は、上記した操作の時間経緯を示すタイミング図である。シャッタを押すと、距離(L)および寸法(W)の測定、撮像部40による自動焦点合わせ、シャッタの開閉が一連の走査として自動的に行われる。ここでは、3色の光源(11R、11G、11B)を同時に照射した白色照明の場合を示した。
The
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明の画像投影・撮像置装置は、光源を半導体レーザ素子で構成し、走査系をMEMS素子で構成しているので、走査型投影部の超小型化が可能である。従って、例えば図9に示すように、カメラ付きの携帯電話端末50に本発明の画像投影・撮像装置を内蔵させることにより、超小型の画像投影・撮像置装置を実現することができる。
In the image projection / imaging apparatus of the present invention, the light source is composed of a semiconductor laser element, and the scanning system is composed of a MEMS element, so that the scanning projection unit can be miniaturized. Therefore, for example, as shown in FIG. 9, by incorporating the image projection / imaging device of the present invention in the
また、前記実施の形態では、走査型投影部、測長部および撮像部により構成される画像投影・撮像装置について説明したが、通常の投影部、測長部および撮像部からなる構成、あるいは投影部および撮像部からなる構成など、一部の機能に特化した構成も可能である。 In the above-described embodiment, the image projection / imaging apparatus including the scanning projection unit, the length measurement unit, and the imaging unit has been described. However, the configuration including the normal projection unit, the length measurement unit, and the imaging unit, or the projection A configuration specialized for a part of the function, such as a configuration including a unit and an imaging unit, is also possible.
本発明は、画像投影装置を撮像装置と一体化した画像投影・撮像装置に適用することができる。 The present invention can be applied to an image projection / imaging apparatus in which the image projection apparatus is integrated with the imaging apparatus.
1A 画像投影・撮像装置
10 走査型投影部
11B、11G、11R 光源
12b、12g、12r 集光レンズ
13b、13g、13r 誘電膜フィルタ
14 走査ミラー
15 レンズ
16 光検出器
17 制御部
18 画像信号
19 レーザ制御部
20 走査ミラー制御部
21、22 レンズ
30 測長部
31 配列型受光素子
32 対象物
40 撮像部
41、42、43 レンズ
44 CCD素子
1A Image Projection /
Claims (11)
前記走査型投影部は、
光源と、
前記光源から出射された光を一軸に集光する第1の光学系と、
前記一軸に集光された光を二次元的に走査して投影光を形成する走査系と、
前記走査された投影光を外部に出射して対象物の表面に画像として拡大投影する第2の光学系と、
画像信号に基づいて前記光源の出力および前記走査系を制御する制御部とを具備し、
前記測長部は、前記走査型投影部によって形成された前記投影光を利用して対象物までの距離および前記対象物の寸法を測定する機能を具備し、
前記撮像部は、前記測長部によって得られた前記対象物までの距離および前記対象物の寸法に基づいて焦点を調整し、前記対象物を撮影する機能を具備していることを特徴とする画像投影・撮像装置。 An image projection / imaging apparatus comprising a scanning projection unit, a length measurement unit, and an imaging unit,
The scanning projection unit includes:
A light source;
A first optical system that condenses light emitted from the light source uniaxially;
A scanning system that forms a projection light by two-dimensionally scanning the light focused on the one axis;
A second optical system that emits the scanned projection light to the outside and enlarges and projects it as an image on the surface of the object;
A controller for controlling the output of the light source and the scanning system based on an image signal,
The length measuring unit has a function of measuring a distance to an object and a dimension of the object using the projection light formed by the scanning projection unit,
The imaging unit has a function of adjusting the focal point based on the distance to the object and the size of the object obtained by the length measuring unit, and photographing the object. Image projection / imaging device.
前記走査系を用いて前記対象物の特定の領域を照明する機構と、
前記制御部を用い、前記対象物を撮影する時間に同期して前記対象物を照明する機構のうち、少なくとも一つの機構を有することを特徴とする請求項2記載の画像投影・撮像装置。 A mechanism that uses light of any color formed by adjusting light emission intensities from a plurality of the light sources for illumination for imaging the object;
A mechanism for illuminating a specific area of the object using the scanning system;
The image projection / imaging apparatus according to claim 2, further comprising at least one mechanism among mechanisms for illuminating the object in synchronization with a time for photographing the object using the control unit.
前記走査型投影部は、
光源と、
前記光源から出射された光を一軸に集光する第1の光学系と、
前記一軸に集光された光を二次元的に走査して投影光を形成する走査系と、
前記走査された投影光を外部に出射して対象物の表面に画像として拡大投影する第2の光学系と、
画像信号に基づいて前記光源の出力および前記走査系を制御する制御部とを具備し、
前記測長部は、前記走査型投影部によって形成された前記投影光を利用して対象物までの距離および前記対象物の寸法を測定する機能を具備し、
独立した複数の受光面を持つ配列受光素子と、
前記走査系を手動で操作する機構と、
前記走査系によって前記光源からの光を所定の角度で出射し、前記対象物からの反射光を前記配列受光素子で受光することにより、前記対象物までの距離を算出する演算機能とを具備することを特徴とする画像投影・撮像装置。 An image projection / imaging apparatus comprising a scanning projection unit, a length measurement unit, and an imaging unit,
The scanning projection unit includes:
A light source;
A first optical system that condenses light emitted from the light source uniaxially;
A scanning system that forms a projection light by two-dimensionally scanning the light focused on the one axis;
A second optical system that emits the scanned projection light to the outside and enlarges and projects it as an image on the surface of the object;
A controller for controlling the output of the light source and the scanning system based on an image signal,
The length measuring unit has a function of measuring a distance to an object and a dimension of the object using the projection light formed by the scanning projection unit,
An array light receiving element having a plurality of independent light receiving surfaces;
A mechanism for manually operating the scanning system;
A calculation function for calculating a distance to the object by emitting light from the light source at a predetermined angle by the scanning system and receiving reflected light from the object by the array light receiving element; An image projection / imaging apparatus characterized by that.
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