CN106133597B

CN106133597B - 投影仪

Info

Publication number: CN106133597B
Application number: CN201580014100.2A
Authority: CN
Inventors: 宫坂浩; 宫坂浩一
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2018-01-23
Anticipated expiration: 2035-03-17
Also published as: JP2015184618A; KR20160135828A; WO2015146072A1; EP3125039A4; EP3125039A1; US9900565B2; CN106133597A; TWI638218B; TW201544893A; US20160370695A1; JP6287437B2

Abstract

目的在于提供一种能够对进深方向的不同位置同时并行地进行投射的投影仪。投影仪具有：光射出调整机构(100)，其能够针对从在发光部(10)中配置于多个位置的自发光型元件(10a)分别射出的成分光(IL)，按照每个该成分光(IL)，调整所利用的射出角度；以及作为光控制部的电路装置(80)，其与经过光射出调整机构(100)后的成分光(IL)所照射的投影区域(PD)对应地，控制从光射出调整机构(100)射出的成分光(IL)的射出位置和射出角度。由此，在电路装置(80)的控制下，光射出调整机构(100)将构成图像光的各成分光从多个位置起以彼此不同的角度分别射出，能够对投影区域同时并行地进行投射。

Description

投影仪

技术领域

本发明涉及能够对进深方向的不同位置同时并行地进行投射的投影仪。

背景技术

在现有的投影仪中，由于使用对平面的显示元件上的图像进行放大投影的投影光学系统，因而焦点对准的面大致为平面，仅能够进行使该面前后移动的调整。即，无法变更焦点位置以同时并行地对具有不同进深的被投射区域进行投射，从而并不存在例如如下的投影仪：能够在聚焦的状态下向曲面屏幕进行投射、或者能够对应于这种曲面屏幕的形状变更。

另外，虽然并非涉及投影仪的技术，然而作为摄像装置存在如下技术：取得与射入2维传感器的光的入射方向有关的信息，能够同时拍摄位于进深方向上的不同距离处的被摄体(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第7936392号

发明内容

发明要解决的课题

本发明就是鉴于上述背景技术而完成的，其目的在于提供一种能够对具有进深的被投射区域进行投射的投影仪。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的投影仪具有：光射出调整机构，其能够针对在发光部中从多个位置分别射出的成分光，按照每个该成分光，调整所利用的射出角度；以及光控制部，其与位于经过光射出调整机构后的成分光所照射的被照射区域内、且包含进深方向的不同位置的投影区域对应地，控制从光射出调整机构射出的成分光的射出位置和射出角度。

上述投影仪中，利用光控制部的控制，对从光射出调整机构射出的构成图像光的各成分光的射出位置和射出角度分别进行调整。由此，例如针对具有进深的投影区域、即在进深方向上的不同距离处具有区域的投影区域，能够通过改变焦点位置来进行图像投射。

本发明的具体方式或方面中，该投影仪还具有将经过光射出调整机构后的成分光投射到投影区域上的投影光学系统。

本发明的另一个方面中，光射出调整机构具有光选择部，该光选择部按照从发光部射出的每个成分光，限制光的透过来选择处于要利用的射出角度的成分。这种情况下，利用光选择部，能够调整各成分光的射出角度。

本发明的另一个方面中，光选择部是对光的截止和透过进行切换的面板型部件，光控制部对面板型部件中的光的截止和透过的切换进行控制，使其选择从发光部射出的成分光中的、处于规定的射出角度的成分。这种情况下，通过控制光的截止和透过的切换来限制光的透过，增加各成分光的射出角度的选择类型。

本发明的另一个方面中，在光射出调整机构中，发光部包括呈面状地具有延展的发光源，所射出的成分光向具有2维或3维的延展的投影区域被同时照射。这种情况下，利用呈面状地具有延展的发光部，能够在无需例如光扫描那样的动作的情况下，对投影区域以平面或空间方式同时进行图像投射。

本发明的另一个方面中，发光部具有从呈面状地配置的多个发光点分别射出成分光的多个自发光型元件。这种情况下，能够利用多个自发光型元件来形成图像。

本发明的另一个方面中，自发光型元件产生相干光。这种情况下，能够容易且准确地进行成分光的射出角度的调整，从而高效率地利用光。

本发明的另一个方面中，光射出调整机构具有多个透镜部，该多个透镜部分别与发光部中的多个发光点对应地设置，对从各发光点发出的光的射出角度分别进行调整。这种情况下，能够通过多个透镜部按照每个成分光调整射出角度。

本发明的另一个方面中，发光部具有：照明光学系统，其基于由光源部产生的光源光而形成照明光；以及光调制部，其对来自照明光学系统的照明光进行调制。这种情况下，能够由光调制部将来自照明光学系统的照明光作为来自多个位置的图像光的成分光而射出。

本发明的另一个方面中，光射出调整机构具有对光的截止和透过进行切换的面板型部件，作为从由发光部射出的成分光中选择处于要利用的射出角度的成分的光选择部，面板型部件构成为使得多个像素对应于构成光调制部的各像素。这种情况下，通过对与构成光调制部的像素中的1个像素对应的面板型部件侧的多个像素进行切换来选择光的截止和透过，对于从光调制部侧的1个像素射出的成分光，能够在该成分光具有角度分布的情况下选择期望的射出角度的成分。

本发明的另一个方面中，光射出调整机构在发光部中根据各色的光而分别形成每个颜色的成分光，并按照该各色的每个成分光，调整所利用的角度成分，还具有将经过光射出调整机构后的各色的成分光合成的合成光学系统。这种情况下，能够进行彩色图像的投射。

附图说明

图1是说明第1实施方式的投影仪的图。

图2是说明投影仪的构造的图。

图3的(A)是表示发光部的构造的一例的图，图3的(B)是表示发光部的构造的另一例的图。

图4的(A)是表示投影仪的投射的一例的图，图4的(B)是表示投影仪的投射的另一例的图。

图5的(A)是表示投影仪对2个区域的图像投射的一例的图，图5的(B)是示意性表示图5的(A)中的2个区域的主视图。

图6是用于说明图5的图像投射的动作的流程图。

图7是表示投影仪对非平面的投射的一例的图。

图8的(A)是表示投影仪对立体区域的投射的一例的立体图，图8的(B)是图8的(A)的侧视图。

图9是说明第2实施方式的投影仪的图。

图10的(A)是示意性表示投影仪的构造的一部分的图，图10的(B)是说明变形例的投影仪的构造的图。

图11的(A)是说明一个变形例的投影仪的射出角度调整的图，图11的(B)是表示另一个变形例的投影仪的图。

图12是说明第3实施方式的投影仪的图。

图13是用于说明另一个变形例的投影仪的图。

具体实施方式

[第1实施方式]

如图1和图2所示，本发明的第1实施方式的投影仪2具有：投射图像光的光学系统部分50；摄像部70，其用于对投影区域PD进行拍摄，取得与距离有关的信息，该投影区域PD位于利用光学系统部分50的图像光投射中的可投射的被照射区域内；以及对光学系统部分50的动作进行控制的电路装置80。

光学系统部分50具有光射出调整机构100和投影光学系统40。其中，光射出调整机构100具有发光部10和光选择部20。

如图2所示，在光学系统部分50内，光射出调整机构100中的发光部10具有在与垂直于光轴OA的XY面平行的射出面SA的面内呈矩阵状地配置有多个的自发光型元件10a。呈面状配置的多个自发光型元件10a成为多个发光点，分别射出应形成图像光的各成分光IL，由此发光部10成为产生呈面状具有延展的光的发光源。

光射出调整机构100中的光选择部20是能够对从在发光部10中配置于多个位置的各个自发光型元件10a分别射出的成分光IL进行取舍选择的部件。即，光选择部20是确定成分光IL的截止和透过的部件，换言之，光选择部20可以说是限制从各个自发光型元件10a射出的成分光IL的透过的部件。

这里，如图所示，构成发光部10的多个自发光型元件10a能够向彼此不同的方向或角度分别射出成分光IL。由此，能够使从位于不同位置的自发光型元件10a分别射出的成分光IL在投影区域PD上的同一点(位置)重叠。通过使成分光IL重叠，即使各成分光IL的光量较小，也能够进行亮度满足需要的图像投影。此外，通过增加在同一点会聚的光的根数，能够提升光量。其中，若为了提升光量而将较多的成分会聚于一点，则在投影区域PD上构成的图像的像素数会减少，因此实际情况下，根据所求出的光量和分辨率的平衡来设定期望的数值。

图3的(A)和3(B)是分别示出如上述那样使成分光IL向彼此不同的方向或角度射出的多个自发光型元件10a的结构的一例的图。图3的(A)的一例示出各个自发光型元件10a由激光发光元件构成。这种情况下，由发出激光作为成分光IL的激光发光元件LD构成各个自发光型元件10a，通过在激光发光元件LD的前方设置具备适当角度的反射镜(图示省略)，能够向期望的角度或方向射出作为成分光IL的激光。这样，各个自发光型元件10a产生激光即相干光，从而能够容易且准确地进行对成分光IL的射出角度的调整，能够高效率地使用光。

此外，图3的(B)的一例示出各个自发光型元件10a由LED光源构成。这种情况下，由LED封装构成各个自发光型元件10a，该LED封装对发出LED光作为成分光IL的LED发光元件LE盖上具备透镜功能的盖部件(透镜部件)CP来进行了保护，盖部件CP通过使成分光IL折射而能够对成分光IL的射出角度或方向适当进行调整。

如上所述，多个自发光型元件10a能够向彼此不同的方向分别射出成分光IL。另外，图3的(A)和图3的(B)是关于自发光型元件10a的例示，还能够通过除此之外的构造构成自发光型元件10a。例如，可以取代上述图3的(B)的LED而采用使用高压水银灯等作为照明系统的结构。另外，在所射出的成分光IL的射出角度存在分布、即存在延展的情况下，能够对具体情况将后述的光选择部20的透光部QA和遮光部QB的宽度(大小和范围)以及位置进行调整。由此，能够将应使用的成分光的射出角度限制为期望的状态。

返回图2，对光选择部20具体进行说明。光选择部20构成为，将与如上述那样射出成分光IL的发光部10的各个自发光型元件10a对应地设置的多个缝状或格子状的透光部QA与遮光部QB交替配置。即，光选择部20在透光部QA使应使用的成分光IL透过，而利用遮光部QB截止其他的成分，以限制光的透过。关于透光部QA和遮光部QB，更具体而言，例如可以构成为在栅格状的部件上形成具有孔的部分和不具有孔的部分(堵住孔的部分)，使得透光部QA和遮光部QB的位置被固定地确定。例如可以使用视差挡板等结构。此外，通过使光选择部20例如构成为对光的截止和透过进行切换的面板型部件，使其具备光阀的功能，还能够实现透光部QA和遮光部QB的位置可变的结构。通过光的截止和透过的切换进行可变控制，增加各成分光的射出角度的选择类型。此外，透光部QA和遮光部QB的宽度(大小和范围)可采用各种方式，例如可以依据各个自发光型元件10a的尺寸和排列，但也可以按照小于(细于)各个自发光型元件10a的间距进行排列。如上所述，光选择部20通过具有透光部QA和遮光部QB，能够仅使成分光IL中的位于应使用的射出角度的成分通过而排除其他的成分。此外，光选择部20可以限制各成分光IL的角度的延展而具备指向性。例如可以采用柱状透镜等结构。换言之，光选择部20是根据射出角度确定是否将成分光IL用作图像光的部件。

如上所述，光射出调整机构100利用发光部10和光选择部20，能够对构成图像光的各成分光IL的发光位置和所使用的射出角度进行调整。即，光射出调整机构100是基于电路装置80的控制而设定光源侧的图像光的射出状态的光设定部。另外，在将光选择部20设为能够进行可变控制的结构的情况下，利用电路装置80的控制，对发光部10的发光位置和光选择部20的透光部QA的位置关系进行调整以提升利用效率，从而能够实现进一步的光量提升。

投影光学系统40是将如上述那样经过光射出调整机构100后的成分光IL、即将在光选择部20中通过后的各成分光IL的整体作为图像光投射在投影区域PD上的投射透镜。经过投影光学系统40后的各成分光IL中的某个成分如图所示那样，在投影区域PD上与其他的成分光IL彼此重叠。例如图中实线所示，自发光型元件10a的在图示中从上方起第4个自发光型元件a4(10a)和与之相邻的第5个自发光型元件a5(10a)以彼此不同的角度射出，而在投影区域PD上最终到达相同位置PA1。即，来自自发光型元件a4的成分光ILa(IL)和来自自发光型元件a5的成分光ILb(IL)在投影区域PD上的位置PA1处重叠而作为投影图像形成了1个投影像素。同样地，图中虚线所示的成分光IL彼此在投影区域PD上的位置PA2处重叠而形成了1个投影像素，而图中单点划线所示的成分光IL彼此在位置PA3处形成了1个投影像素。这样，来自在发光部10中配置为面状的多个自发光型元件10a的成分光IL同时向投影区域PD射出，从而能够在投影区域PD的面区域上形成图像。另外，投影光学系统40还具备如下功能：例如在各成分光IL的光线束具有角度的延展的情况下使它们收敛并投射于投影区域PD上。

摄像部70例如通过能够测定距离图像的相机构成，其拍摄被投射来自上述光学系统部分50的图像光的被照射区域内的投影区域PD，测定投影区域PD与投影仪2的距离和投影区域PD的形状、即投影仪2与投影区域PD上的各小区域以及各点之间的距离等。即，投影仪2通过具有摄像部70，能够取得投影区域PD相对于投影仪2的深度信息(与Z方向有关的信息)以及与投影区域PD上的各个小区域(各点)的方位有关的信息。另外，在图2的情况下，投影区域PD为垂直于光轴OA的平面。这种情况下，只要能够取得光轴OA上的投影区域PD的距离信息(深度信息)即可。

电路装置80具有图像处理部81、发光驱动部82和主控制部88，是控制包括光学系统部分50的动作控制在内的、投影仪2的动作整体的装置。主控制部88统一控制整体的动作。此外，图像处理部81进行应投射的图像信息的处理，并且特别在本实施方式中，取得从摄像部70取得的投影区域PD的形状等距离信息，并根据该距离信息进行图像处理。发光驱动部82根据来自主控制部88和图像处理部81的指示，进行构成光射出调整机构100的发光部10和光选择部20的动作控制。即，进行构成发光部10的各个自发光型元件10a的点亮时机和点亮光量的控制、以及光选择部20的多个缝隙状的透光部QA与遮光部QB的配置切换的驱动动作。如上所述，电路装置80关于投影仪2的各种动作控制中的光射出调整机构100的动作控制，作为对成分光IL的射出位置和射出角度进行控制的光控制部发挥功能。

在利用以上的投影仪2的图像投射的情况下，利用电路装置80对具备成分光IL的选择功能的光射出调整机构100进行控制，从而能够适当变更图像形成位置。由此，例如图4的(A)的情况和图4的(B)的情况所示，针对位于不同距离处的投影区域PD，不论投影光学系统40的对焦功能如何都能够形成焦点对准的图像。换言之，能够根据投影区域PD的形状等变更焦点位置。图4的(A)和图4的(B)中，图4的(A)示出了将投影区域PD配置为垂直于光轴OA的平面且位于与投影仪2之间的距离在进深方向(Z方向)上较远的位置的情况。与此相对，图4的(B)示出了将投影区域PD配置为垂直于光轴OA的平面且位于与投影仪2之间的距离在进深方向(Z方向)上较近的位置的情况。另外，这里，如仅进行图4的(A)的情况下的投射或仅进行图4的(B)的情况下的投射那样，对单独的平面进行投射的情况下，可认为是向固定的进深方向的投射，而在处理图4的(A)的情况下的投射和图4的(B)的情况下的投射这双方，或如参照图5等后述那样处理位于2个以上的不同位置的投影区域的情况下，可认为位于进深方向不同的位置。

以下，对图4所示情况下的利用投影仪2的图像投射的动作的一例进行说明。首先，作为在图4的(A)和图4的(B)中共同的前提，由电路装置80对光射出调整结构100进行了控制，使得取得来自摄像部70的有关投影区域PD的距离信息，并射出与根据该距离信息进行了校正的图像信息对应的光线。具体例如在图4的(A)所示的情况下的投射中，在投影区域PD上的投影位置中的例如位于下方侧的位置PA1处接收实线所示的成分光IL所对应的光线。即，利用电路装置80对光射出调整机构100的控制，使得构成发光部10的自发光型元件10a中的自发光型元件a4和自发光型元件a5对应于位置PA1上的图像(像素)。同样地，电路装置80对光射出调整机构100进行了控制，使得来自其他的自发光型元件10a的成分光IL(图中虚线)对应于投影区域PD上的投影位置中的位于中央侧的位置PA2，并使得来自另外其他的自发光型元件10a的成分光IL(图中单点划线)对应于投影区域PD上的投影位置中的位于上方侧的位置PA3。以上为了简化说明，对3个位置PA1～PA3进行了说明，同样地，通过将各成分光整体作为图像光呈面状地照射到作为2维平面的投影区域PD整体，对投影区域PD的整体进行图像投射，从而形成投影图像。此外，关于重叠的自发光型元件10a的数量，在图示中使来自2个发光点的成分光IL重叠于1处投影区域PD上的1个位置，然而不限于此，例如也可以将来自3个以上的发光点的成分光IL重叠于投影区域PD上的1个位置。重叠的程度可根据发光点的数量(自发光型元件10a的数量)与所要求的分辨率之间的关系等而适当变更。

接着，对图4的(B)所示情况下的图像投射的动作进行说明。另外，图4的(B)中的作为投影区域PD的被投射位置而代表性示出的3个位置PB1～PB3对应于图4的(A)中的3个位置PA1～PA3。换言之，如果位置PA1～PA3处的图像状态与位置PB1～PB3处的图像状态一致，则表示图4的(A)的投影区域PD中的投影图像与图4的(B)的投影区域PD中的投影图像一致。图4的(B)所示情况下的投射与上述图4的(A)的情况同样，由电路装置80对光射出调整机构100进行控制，从而在投影区域PD上形成图像。但是，在图4的(B)的情况下，与从摄像部70取得的有关投影区域PD的距离信息不同于图4的(A)的情况(位置比图4的(A)的情况近)。因此，电路装置80对光射出调整机构100进行了控制，使得投影区域PD上的各位置与光射出调整机构100中的对应的自发光型元件10a之间的关系不同于图4的(A)所示的情况。在图4的(B)所示的情况下，例如使来自图示中从上方起第2个自发光型元件a2(10a)的成分光IL(图中实线)和来自从上方起第7个自发光型元件a7(10a)的成分光IL(图中实线)对应于投影区域PD上的投影位置中的位于下方侧的位置PB1。同样地，使来自其他的自发光型元件10a的成分光IL(图中虚线)对应于投影区域PD上的投影位置中的位于中央侧的位置PB2，而如单点划线所示，使来自另外其他的自发光型元件10a的成分光IL(图中单点划线)对应于投影区域PD上的投影位置中的位于上方侧的位置PB3。

如上所述，本实施方式的投影仪2如图4的(A)和图4的(B)所示情况那样，即使处于被照射区域内的投影区域PD的位置改变，也与其对应地控制图像光，使得选择位于能够应对的射出位置和射出角度的成分光IL，从而能够在不使用投影光学系统40的对焦功能的情况下形成为使相同图像对准焦点的状态。换言之，能够根据投影区域PD的位置使从投影仪2射出的图像光的焦点位置独立于对焦功能而根据投影区域PD发生变更。

图5的(A)和图5的(B)是表示使用投影仪2对分割区域进行图像投射的一例的图。具体而言，在图5的(A)和图5的(B)所示的情况下，投影区域PD被分割为包括彼此不同的进深方向的位置的第1区域PD1和第2区域PD2这2个区域(分割区域)。这里，进深方向上的位置较远的一侧成为第1区域PD1，较近一侧成为第2区域PD2。其中，第1区域PD1和第2区域PD2都为与垂直于光轴OA的XY面平行的平面。即使针对这种分割区域，投影仪2也控制光射出调整机构100的动作，使得根据从摄像部70取得的第1区域PD1和第2区域PD2的距离信息，将各个自发光型元件10a的投射范围分配为第1区域PD1用的投射范围和第2区域PD2用的投射范围，从而能够在第1区域PD1和第2区域PD2这双方形成图像。另外，这种情况下，来自在发光部10中配置为面状的多个自发光型元件10a的成分光IL被同时射出，从而在由多个分割区域构成的投影区域PD的面区域整体上形成图像。

这里，在图5的(B)中，将投影仪2可在包括第1区域PD1的面内进行投射的范围设为可投影区域PP1，将包括第2区域PD2的面内的可投射范围设为可投影区域PP2。即，可投影区域PP1是假想的图像光的被照射区域，表示假设发光部10的所有的自发光型元件10a在仅向包括第1区域PD1的平面内投射的情况下可照射的范围。同样地，可投影区域PP2表示假设发光部10的所有的自发光型元件10a在仅向包括第2区域PD2的平面内投射的情况下可照射的范围。换言之，如果仅对可投影区域PP1中的第1区域PD1进行照射，则按照在发光部10的自发光型元件10a中，仅使用射出会聚在第1区域PD1的射出位置和射出角度的成分光IL的自发光型元件10a的方式，选择自发光型元件10a等即可。同样地，如果仅对可投影区域PP2中的第2区域PD2进行照射，则以在自发光型元件10a中，仅使用射出会聚在第2区域PD2的射出位置和射出角度的成分光IL的自发光型元件10a的方式，选择自发光型元件10a等即可。即，在电路装置80中，适当地进行光射出调整机构100对光的分配控制即可。

如上所述，本实施方式中，电路装置80进行从光射出调整机构100向第1区域PD1射出的成分光IL和向第2区域PD2射出的成分光IL的分配控制，从而进行上述的图像形成。即，投影仪2能够对多个投影面同时进行投影。

以下，参照图6的流程图，对图5所示的向2个分割区域进行投射的情况下的图像投射处理的一例进行说明。首先，在电路装置80中，在主控制部88的控制下进行来自外部的图像数据的获取(步骤S11)。

接着，主控制部88使摄像部70进行动作，拍摄投影区域PD而取得与距离有关的信息，获取与投影区域PD的位置、即第1区域PD1和第2区域PD2的位置有关的信息(步骤S12)。更具体而言，主控制部88使内置于图像处理部81的距离图像生成部81a(参照图2)进行动作，根据从摄像部70取得的信息，针对作为投影区域PD的各分割区域的第1区域PD1和第2区域PD2，分别提取与和投影仪2之间的距离和方位有关的数据。

接着，主控制部88基于在步骤S12中取得的与距离和方位有关的数据，进行射出可会聚在各区域PD1、PD2的成分光IL的自发光型元件10a的提取，从而分配向第1区域PD1投射的成分光IL1和向第2区域PD2投射的成分光IL2(参照图5的(A))，进行各个自发光型元件10a的分配处理(步骤S13)。

接着，主控制部88根据在步骤S11中取得的图像数据、和步骤S13中的自发光型元件10a的分配，进行图像数据的校正处理(步骤S14)。即，确定各图像数据、与射出形成与该图像数据对应的投影图像的成分光的各个自发光型元件10a之间的对应关系。

最后，主控制部88将基于步骤S14中的对应关系的图像信号发送给发光驱动部82(步骤S15)，并根据来自发光驱动部82的驱动信号开始图像投射的动作。

另外，上述的说明中，对第1区域PD1和第2区域PD2的双方同时进行图像投射，然而例如也可以通过时分方式来进行对第1区域PD1的投射和对第2区域PD2的投射。例如，在进行如下控制、即将多个自发光型元件10a中的某个自发光型元件10a兼用于对第1区域PD1的投射和对第2区域PD2的投射这双方的情况下，通过时分地切换投射，能够达成目的。

此外，以上的示例对投影区域PD被分为2个区域的情况进行了说明，而在被分为3个以上的区域的情况下，也能够同样进行图像投射。进而，以上将各区域形成为平面状，然而也可以在并非平面而具有曲率的面上形成图像。

进而，如果考虑到将多个微小的曲面接合起来以形成具有2维或3维延展的投影区域PD，则还能够使对应于微小的各曲面的自发光型元件10a同时进行照射。这种情况下，例如图7所示，能够对具有立体的曲面形状的投影区域PD进行图像投射。

此外，换言之，还可以认为投影仪2能够对某个空间任意地确定位置并进行投射。图8的(A)和图8的(B)是表示向立体区域的投射状态的一例的图。即，在投影仪2中将光射出调整机构100可投影图像光的空间的(立体的)区域(被照射区域)设为可投影区域PX的情况下，投影区域PD可以在可投影区域PX内自由设定。另外，图示的情况作为一例，示出了投影区域PD为半球状的情况。

如上所述，本实施方式的投影仪2具有：光射出调整机构100，其能够针对从在发光部10中配置于多个位置的自发光型元件10a分别射出的成分光IL，调整(设定)每个该成分光IL所利用的射出角度；以及作为光控制部的电路装置80，其与经过光射出调整机构100后的成分光IL所照射的投影区域PD对应地，控制从光射出调整机构100射出的成分光IL的射出位置和射出角度。由此，在电路装置80的控制下，由光射出调整机构100将构成图像光的各成分光从多个位置以彼此不同的角度分别射出，从而在被照射区域即投影区域具有进深、即在进深方向上的不同距离处具有区域的情况下，能够对该投影区域同时并行地进行投射。换言之，能够同时并行地对不同的进深空间进行投射。

此外，上述投影仪2中，能够在任意的位置处形成影像，因此在例如投影映射等向立体物的投影时，能够使用1台投影仪2实现以往需要多台投影仪的效果。此外，上述投影仪2能够根据位置来改变光线的会聚密度，因此能够实现仅使得存在影像的部分变得尤其明亮等应用。例如仅使得存在影像的一部分变亮，能够进行金属光泽感等表现。进而，不需要焦点调整机构而能够实现成本降低，能够提升对立体物等的投影映射时的对焦感。

[第2实施方式]

以下，对第2实施方式的投影仪进行说明。第2实施方式的投影仪对第1实施方式的投影仪实施了变形，未特别说明的部分具有与第1实施方式的投影仪同样的构造。

如图9所示，第2实施方式的投影仪202是单板式的投影仪，作为光射出调整机构200，具有：光源装置21，其包括产生光源光的光源部、和从光源部形成照明光的照明光学系统；光调制部25，其被从光源装置21射出的照明光照明；以及光选择部220，其选择构成从光调制部25射出的各色的图像光的成分光。进而，投影仪202具有投影光学系统40，该投影光学系统40将被光选择部220选择了成分光后的图像光向投影区域PD投射。

另外，以上的投影仪202中，光源装置21具有光源灯21a、凹透镜21b、一对透镜阵列21d、21e、偏振转换部件21g和重叠透镜21i。其中，作为产生光源光的光源部的光源灯21a具有例如作为高压水银灯等的灯主体22a、以及回收光源光并使其向前方射出的凹面镜22b。凹透镜21b具有使来自光源灯21a的光源光变得平行的作用，而例如在凹面镜22b为抛物面反射镜的情况下则可以省略。构成照明光学系统的一对透镜阵列21d、21e由配置为矩阵状的多个要素透镜构成，利用这些要素透镜将穿过了凹透镜21b的来自光源灯21a的光源光分割并使它们分别会聚、发散。偏振转换部件21g的具体情况省略说明，而其具有组装有PBS和反射镜的棱镜阵列、以及呈条纹状贴附于在该棱镜阵列设置的射出面上的波长板阵列。重叠透镜21i使经过了偏振转换部件21g的照明光作为整体而适当收敛，从而能够对设置为光调制部25的液晶光阀进行重叠照明。即，经过两个透镜阵列21d、21e和重叠透镜21i后的照明光对设置于光调制部25的液晶面板26均匀地进行重叠照明。

光调制部25如上所述是液晶光阀。更具体而言，光调制部25具有作为液晶元件的液晶面板26、光入射侧偏振片25e和光射出侧偏振片25h，是以构成像素的单位对所入射的照明光的强度的空间分布进行调制的非发光型的光调制装置。另外，在光调制部25的前段设置有对所入射的照明光进行调整的场透镜23f。

光选择部220配置于构成上述光调制部25的液晶光阀的后段。该光选择部220是对光的截止和透过进行切换的面板型部件，例如通过液晶面板构成。即，光选择部220由用于以像素单位对从光调制部25射出的光选择射出角度的切换面板构成。

即，本实施方式中，通过构成光调制部25的液晶光阀和光选择部220构成所谓的双重光阀，从而能够对各成分光的射出位置和射出角度进行调整。即，光调制部25作为第1光阀，确定作为呈面状发光的发光部的发光点的位置，而光选择部220作为第2光阀，确定从第1光阀产生的光的射出角度，它们实现了作为光射出调整机构200的本质的功能。

以下，参照图10的(A)，对本实施方式的利用投影仪202的图像投射的动作具体进行说明。另外，图10的(A)示意性示出图9所示的构造中的光射出调整机构200及其周边的构造。如图所示，在光调制部25中以像素单位对照明光进行调制，在电路装置(图示省略)的控制下，从构成光调制部25的液晶面板26(第1光阀)的各像素的位置分别射出成分光IL。即，构成作为第1光阀的液晶面板26的多个像素是所谓的呈面状配置的多个发光点。从光调制部25射出的各成分光IL在光选择部220(第2光阀)中被调整射出角度。即，在以某种程度扩散的角度而从构成光调制部25的液晶面板26的各像素射出的成分光IL中，仅以期望的角度射出的成分光IL被选择，并经过投影光学系统40而向投影区域PD投射。另外，图示的例子中，投影区域PD由2个分割区域PD1、PD2构成，各成分光IL中的一部分成分向分割区域PD1投射，而其他的成分向分割区域PD2投射。即，通过光调制部25的射出位置和在光选择部220中确定的射出角度，进行了各成分光IL的分配。

本实施方式的情况下，在光射出调整机构200中，也将构成图像光的各成分光从多个位置以彼此不同的角度分别射出，从而即使在被照射区域即投影区域具有进深、即在进深方向上的不同距离处具有区域的情况下，也能够对该投影区域同时并行地进行投射。

此外，如图10的(B)所示的一个变形例那样，可以在构成光选择部220的切换面板的前后配置一对微透镜阵列MLa、MLb，从而获取更多的光。

图11的(A)示出将本实施方式的双重光阀构造局部放大的一例。构成上述光调制部25侧的光阀(第1光阀)的像素数与构成光选择部220侧的光阀(第2光阀)的像素数可以为相同数量而1对1对应，但也可以如图11的(A)所示，构成为使得第2光阀的像素数多于第1光阀的像素数(使得第2光阀侧变得更细)。即，可以构成为使光选择部220侧的多个像素P2(图示的情况下为4×4的16个)对应于光调制部25侧的1个像素P1。由此，能够对从光调制部25侧按照每个像素而以角度具有延展的状态射出的图像光的成分选择所需的射出角度。

另外，上述结构还能够应用于上述那样的以第1光阀的各像素作为发光点的结构以外的结构。例如图11的(B)所示，在发光部使用作为自发光型的光源且以具备延展的状态产生光的光源元件PQ的情况下，将使多个像素P2对应于各光源元件PQ的光阀用作光选择部220，由此也能够限制从光源元件PQ射出的光的射出角度。

[第3实施方式]

以下，对第3实施方式的投影仪进行说明。第3实施方式的投影仪对第2实施方式的投影仪实施了变形，未特别说明的部分具有与第2实施方式的投影仪同样的构造。

如图12所示，第3实施方式的投影仪302中，作为光射出调整机构300的发光部，具有：光源装置21；色分离光学系统23，其将来自光源装置21的光源光分离为蓝绿红3色的色光；以及光调制部325，其被从色分离光学系统23射出的各色的照明光照明，而作为发光部以外的光射出调整机构300的构成要素，具有光选择部320，该光选择部320对构成从光调制部325射出的各色的图像光的成分光进行选择。进而，投影仪302具有：作为合成棱镜(合成光学系统)的十字分色棱镜27，其对被光选择部320选择了成分光的各色的图像光进行合成；以及投影光学系统40，其将穿过了十字分色棱镜27的图像光投射到投影区域PD。

另外，以上的投影仪302与第2实施方式的投影仪202(参照图9)同样地，光源装置21具有光源灯21a、凹透镜21b、一对透镜阵列21d、21e、偏振转换部件21g和重叠透镜21i，光源灯21a具有灯主体22a和凹面镜22b。另外，重叠透镜21i使经过了偏振转换部件21g的照明光作为整体适当收敛，从而能够对设置于光调制部325的各色的液晶光阀25a、25b、25c进行重叠照明。即，经过了两透镜阵列21d、21e和重叠透镜21i的照明光在以下将具体描述的色分离光学系统23中穿过，对设置于光调制部325的各色的液晶面板26a、26b、26c均匀地进行重叠照明。

色分离光学系统23具有第1和第2分色镜23a、23b、场透镜23f、23g、23h和反射镜23j、23m、23n、23o，与光源装置21一起构成照明装置。这里，第1分色镜23a使蓝绿红3色中的例如蓝(B)色透过，而反射绿(G)和红(R)色。此外，第2分色镜23b使射入的绿红2色中的例如绿(G)色反射，而使红(R)色透过。由此，构成光源光的B光、G光和R光分别被引导至第1、第2和第3光路OP1、OP2、OP3，分别射入不同的照明对象。

光调制部325对应于上述各色用的3个光路OP1、OP2、OP3而具有3个液晶光阀25a、25b、25c。

配置于第1光路OP1上的B色用的液晶光阀25a具有被B光照明的液晶面板26a、配置于液晶面板26a的入射侧的光入射侧偏振片25e、以及配置于液晶面板26a的射出侧的光射出侧偏振片25h。

配置于第2光路OP2的G色用的液晶光阀25b具有被G光照明的液晶面板26b、配置于液晶面板26b的入射侧的光入射侧偏振片25f、以及配置于液晶面板26b的射出侧的光射出侧偏振片25i。

配置于第3光路OP3的R色用的液晶光阀25c具有被R光照明的液晶面板26c、配置于液晶面板26c的入射侧的光入射侧偏振片25g、以及配置于液晶面板26c的射出侧的光射出侧偏振片25j。

光选择部320具有3个切换面板320a、320b、320c，该3个切换面板320a、320b、320c分别配置于上述构成光调制部325的3个液晶光阀25a、25b、25c的后段。

配置于液晶光阀25a的后段的切换面板320a以像素单位对从液晶光阀25a射出的B光选择射出角度。配置于液晶光阀25b的后段的切换面板320b以像素单位对从液晶光阀25b射出的G光选择射出角度。配置于液晶光阀25c的后段的切换面板320c以像素单位对从液晶光阀25c射出的R光选择射出角度，即进行角度成分的调整。

十字分色棱镜27相当于光合成光学系统，形成有呈X字状交叉的一对分色镜27a、27b，一个第1分色镜27a反射B光，而另一个第2分色镜27b反射R光。由此，从十字分色棱镜27射出将B光、G光和R光合成后的彩色的像光。

投影光学系统40作为投影光学系统，将被十字分色棱镜27合成的彩色的像光以期望的倍率投射在投影区域PD上。即，投射出与输入到各液晶面板26a～26c的驱动信号或图像信号对应的期望倍率的彩色动态图像或彩色静态图像。

在本实施方式的情况下，光射出调整机构300也将构成图像光的各成分光从多个位置以彼此不同的角度分别射出，从而即使在被照射区域即投影区域具有进深、即在进深方向上的不同距离处具有区域的情况下，也能够对该投影区域同时并行地进行投射。

本发明不限于上述实施方式或实施例，可以在不脱离其主旨的范围内通过各种方式实施。

例如，关于光射出调整机构，除上述之外，例如图13所示，还可以使用如下的光射出调整机构，其采用由面发光激光器等构成的发光部410、和由排列了多个微镜MM的数字微镜器件构成的光选择部420，通过作为数字微镜器件的光选择部420以规定的射出角度投射由发光部410呈面状地彼此平行射出的成分光IL。这种情况下，例如使面发光激光的射出时机与数字微镜器件的旋转速度同步。此外，数字微镜器件可以仅通过启用和关闭的切换，用作光选择部。

此外，上述内容中以各发光部的光源点和面板的像素为单位说明了光的照射，然而面状的发光部也可以通过组合若干部分面光源而构成。即，在发光部的结构中，例如可以将若干从多个(多数)位置呈面状地产生光而形成图像光的框状的小光源部组合起来构成1个发光部。这种情况下，例如可以通过使某个框状的小光源部照射投影区域PD的某一个区域，并将所有的框状的小光源部组合起来，调整为对投影区域PD的整体进行照射。此外，从不同的框状的小光源部分别射出的成分光可以对投影区域PD的一部分或全部重叠进行照射。此外，还可以根据来自摄像部70的距离图像，控制为在1个框状的小光源部中进行图像校正。

此外，例如在图3的(A)所示的激光发光元件中，可以设置可变型的反射镜，从而调整射出角度。

此外，关于发光部的发光点的数量、即自发光型元件的个数以及构成第1光阀的像素的像素数，可以应用各种数量，然而发光点的个数越多，则上述的射出角度的选择时的自由度越增加。换言之，越增多光源侧或图像形成侧的像素数，则越能够提升对于与被照射区域的进深方向有关的信息的对应度，即使投影区域PD的范围为复杂的立体形状也易于应对。此外，还能够增加重叠的成分光IL的数量，即使得图像变得明亮。

此外，发光部例如将自发光型元件排列于平面上，但也可以构成为排列于曲面上。此外，可以通过使自发光型元件的排列根据投影区域的形状而发生变化，对各成分光的射出位置和射出角度进行调整。

此外，作为用于光选择部的面板，不限于透过型的液晶面板，还可以使用反射型的液晶面板。

此外，可以使发光部具备像素偏移(e-Shift)功能，从而能够虚拟地增加像素数。

此外，投影光学系统40可以是变焦透镜，还能进行缩小投影，还能够改变景深。通过调整投影光学系统40的景深，能够增大深度方向的显示范围。进而，通过使投影光学系统40的对焦状态可变，还能够使投影仪2的3维投射空间沿着光轴OA方向移动。

标号说明

2：投影仪；10：发光部；10a、a2、a4、a5、a7：自发光型元件；20、220、320：光选择部；21：光源装置(光源部、照明光学系统)；23：色分离光学系统；25：光调制部；25a、25b、25c：液晶光阀；26、26a、26b、26c：液晶面板；27：十字分色棱镜；27a、27b：分色镜；40：投影光学系统；50：光学系统部分；70：摄像部；80：电路装置(光控制部)；81：图像处理部；81a：距离图像生成部；82：发光驱动部；88：主控制部；100、200、300：光射出调整机构；202：投影仪；302：投影仪；320a、320b、320c：切换面板；CP：盖部件(透镜部)；IL：成分光；ILa：成分光；ILb：成分光；LD：激光发光元件；LE：发光元件；LL1、LL2：透镜；MLa、MLb：微透镜阵列；OA：光轴；OP1、OP2、OP3：光路；PA1-PA3：位置；PB1-PB3：位置；PD：投影区域；PD1、PD2：分割区域；PP1：可投影区域；PP2：可投影区域；PQ：光源元件；PX：可投影区域；QA：透光部；QB：遮光部；SA：射出面。

Claims

1.一种投影仪，其中，该投影仪具有：

光射出调整机构，其能够针对在发光部中从多个位置分别射出的成分光，按照每个该成分光，调整所利用的射出角度；以及

光控制部，其与位于经过所述光射出调整机构后的成分光所照射的被照射区域内、且包含进深方向的不同位置的投影区域对应地，控制从所述光射出调整机构射出的成分光的射出位置和射出角度。

2.根据权利要求1所述的投影仪，其中，

该投影仪还具有将经过所述光射出调整机构后的成分光投射到所述投影区域上的投影光学系统。

3.根据权利要求1或2所述的投影仪，其中，

所述光射出调整机构具有光选择部，该光选择部按照从所述发光部射出的每个成分光，限制光的透过来选择处于要利用的射出角度的成分。

4.根据权利要求3所述的投影仪，其中，

所述光选择部是对光的截止和透过进行切换的面板型部件，

所述光控制部对所述面板型部件中的光的截止和透过的切换进行控制，使其选择从所述发光部射出的成分光中的、处于规定的射出角度的成分。

5.根据权利要求1或2所述的投影仪，其中，

所述光射出调整机构中，所述发光部包括呈面状地具有延展的发光源，所射出的成分光向具有2维或3维的延展的所述投影区域被同时照射。

6.根据权利要求1或2所述的投影仪，其中，

所述发光部具有从呈面状地配置的多个发光点分别射出成分光的多个自发光型元件。

7.根据权利要求6所述的投影仪，其中，

所述自发光型元件产生相干光。

8.根据权利要求6所述的投影仪，其中，

所述光射出调整机构具有多个透镜部，该多个透镜部分别与所述发光部中的多个发光点对应地设置，对从各发光点发出的光的射出角度分别进行调整。

9.根据权利要求1或2所述的投影仪，其中，

所述发光部具有：照明光学系统，其基于由光源部产生的光源光而形成照明光；以及光调制部，其对来自所述照明光学系统的照明光进行调制。

10.根据权利要求9所述的投影仪，其中，

所述光射出调整机构具有对光的截止和透过进行切换的面板型部件，作为从由所述发光部射出的成分光中选择处于要利用的射出角度的成分的光选择部，所述面板型部件构成为使得多个像素对应于构成所述光调制部的各像素。

11.根据权利要求1或2所述的投影仪，其中，

所述光射出调整机构在所述发光部中根据各色的光而分别形成每个颜色的成分光，并按照该各色的每个成分光，调整所利用的角度成分，

该投影仪还具有将经过所述光射出调整机构后的各色的成分光合成的合成光学系统。