CN111095100B - 投影装置及投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种对超过了投影透镜的焦深的具有凹凸的投影对象利用残影效果而能够进行模糊均匀地得到抑制的投影用图像的投影的投影装置及投影方法。投影装置(20)具备：光源(44)；投影用图像生成部(50)；投影透镜(46)，将通过投影用图像生成部(50)生成的投影用图像投影到具有凹凸的投影对象上，且特定频率的散焦光学传递函数具有两个以上的极大值，并且第2大的极大值为第1大的极大值(A)的0.5倍以上；振动机构(52)，使投影透镜(46)沿光轴(T)方向振动；及控制部(41)，控制振动机构(52)的振幅及周期。

Description

投影装置及投影方法

技术领域

本发明涉及一种投影装置及投影方法，尤其涉及一种对具有凹凸的投影对象进行投影的投影装置及投影方法。

背景技术

近年，作为使用了影像的表现方法之一，逐渐普及使用了投影映射的表现。投影投影映射中的图像的对象(投影对象)通常是具有凹凸的物体，且与以往的由平面构成的投影仪用屏幕不同。

当投影对象所具有的凹凸从焦点面大幅偏离时，投影到凹凸的投影像会投影到超过了景深的凹凸，因此被视觉辨认为模糊的状态。在此，投影像是指投影到投影对象上的像。

为了抑制投影像的模糊，采用了通过加大投影装置与投影对象之间的距离来加深景深的方法。

然而，该方法是对根据由容许弥散圆、焦距、F值(光圈值)及投影距离决定的焦深以内的投影像的模糊的抑制，而在向超过了焦深的凹凸的投影中难以抑制投影像的模糊。

因此，以往，提出有以即使在向超过了焦深的凹凸的投影中也抑制模糊为目的的技术。

例如，专利文献1中记载有如下技术，即，当对具有无法以投影仪的焦深来补偿的纵深的投影对象进行投影时，通过聚焦机构使由投影透镜等构成的投射光学系统一边周期性地改变焦点位置一边进行投影。具体而言，在专利文献1中所记载的技术(称为以往技术1)中，首先，获取投影对象即立体物的摄像数据，根据该摄像数据，生成表示立体物的形状及载置状态(所载置的位置或朝向)等的投射对象物信息。并且，在以往技术1中，从外部图像供给装置获取具有与立体物大致相同的形状的三维模型的三维图像数据。而且，在以往技术1中，根据投射对象物信息及三维图像数据，立体物分在能够以投影透镜的焦深来补偿的小区域，生成与该小区域对应的局部图像，该局部图像依次周期性地投影到立体物。由此，在以往技术1中，目的在于通过残影效果由局部图像构成的整体图像以模糊得到抑制的状态被投影。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-316461号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，若只是简单地周期性地改变常规投影透镜的焦点位置而进行投影，则有时通过残影效果而获得的所投射的图像不具有均匀的分辨率。即，通过组合与投影透镜所具有的透镜的分辨率相关的信息和与投影透镜的焦点位置周期性地变动时的周期相关的信息，确定通过残影效果被视觉辨认的像，因此即便简单地周期性地改变常规投影透镜的焦点位置地，也并不一定会投影模糊均匀地得到抑制的投影像。

专利文献1中关于投影透镜的分辨率的特性并未提及，并且关于通过残影效果被视觉辨认的像中均匀地抑制模糊并未提及。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种对具有超过了投影透镜的焦深的凹凸的投影对象利用残影效果而能够投影模糊均匀地得到抑制的投影用图像的投影装置及投影方法。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的，本发明的一方式即投影装置具备：光源；投影用图像生成部，调制光源的光而生成投影用图像；投影透镜，将通过投影用图像生成部生成的投影用图像投影到具有凹凸的投影对象上，且特定频率的散焦光学传递函数具有两个以上的极大值，并且第2大的极大值为第1大的极大值的0.5倍以上；振动机构，使投影透镜沿光轴方向振动；及控制部，控制振动机构的振幅及周期，投影透镜根据由投影透镜所具有的特定频率的散焦光学传递函数及振幅处的坐标下的投影透镜所滞留的时间而获得的合成散焦调制传递函数，投影投影用图像，合成散焦调制传递函数的焦深与投影对象的凹凸的深度对齐。

根据本方式，投影透镜的特定频率的散焦光学传递函数具有两个以上的极大值，第2大的极大值为第1大的极大值的0.5倍以上。而且，根据本方式，基于通过使该投影透镜以规定的周期及振幅振动而获得的合成散焦调制传递函数，将投影用图像投影到投影对象上。由此，本方式能够将模糊均匀地得到抑制的投影用图像投影到具有凹凸的投影对象上。

优选，合成散焦调制传递函数的值在0.35以上的宽度为振幅的2倍以上。

根据本方式，合成散焦调制传递函数的值在0.35以上的宽度成为振幅的2倍以上，因此能够将模糊均匀地得到抑制的投影用图像投影到投影对象上。

优选，合成散焦调制传递函数的值在0.5以上的宽度为振幅的2倍以上。

根据本方式，合成散焦调制传递函数的值在0.5以上的宽度为振幅的2倍以上，因此能够将模糊均匀地得到抑制的投影用图像投影到投影对象上。

优选，处于第1大的极大值与第2大的极大值之间的极小值具有由以下式表示的值。

(式)极大值A×0.5＞极小值C＞极大值A×(-0.5)

其中，将所述第1大的极大值设为极大值A，将处于所述第1大的极大值与所述第2大的极大值之间的极小值设为极小值C。

根据本方式，处于第1大的极大值与第2大的极大值之间的极小值满足上述式的关系，因此能够进行模糊均匀地得到抑制的投影用图像的投影。

优选，特定频率在1/2奈奎斯特频率至1/4奈奎斯特频率的范围内。

根据本方式，特定频率在1/2奈奎斯特频率至1/4奈奎斯特频率的范围内，因此能够进行模糊均匀地得到抑制的投影用图像的投影，且所投影的投影用图像成为高分辨率。

优选，控制部将一个周期控制为0.05秒至0.1秒。

根据本方式，投影透镜在一个周期内以0.05秒至0.1秒进行振动，因此通过适当的残影效果，能够进行模糊均匀地得到抑制的投影用图像的投影。

优选，投影透镜在第1焦点位置上投影的投影用图像的投影像的大小与在第2焦点位置上投影的投影用图像的投影像的大小相等。

根据本方式，投影透镜在第1焦点位置上投影的投影用图像的投影像的大小与在第2焦点位置上投影的投影用图像的投影像的大小相等。即，本方式的投影透镜即便使焦点位置移动，投影像的大小也不会发生变化。由此，本方式通过残影效果能够进行模糊得到抑制的投影用图像的投影。

优选，投影装置具备测量投影透镜与投影对象之间的距离的距离测量部，控制部根据通过距离测量部测量到的距离，控制振动机构。

根据本方式，由于通过距离测量部测量投影透镜与投影对象之间的距离，通过控制部根据距离测量部测量到的距离控制振动机构，因此能够进行模糊得到抑制的投影用图像的投影。

优选，控制部根据通过距离测量部测量到的距离，确定振动机构的振幅。

根据本方式，由于根据通过距离测量部测量的距离确定振动机构的振幅，因此能够进行模糊得到抑制的投影用图像的投影。

距离测量部测量投影透镜与投影对象的凹部之间的距离及投影透镜与凸部之间的距离，控制部根据投影透镜与投影对象的凹部之间的距离及投影透镜与凸部之间的距离，确定振动机构的振幅。

根据本方式，测量从投影透镜到投影对象的凹部及凸部为止的距离，根据测量到的距离，确定振动机构的振幅，因此能够进行模糊得到抑制的投影用图像的投影。

优选，距离测量部由具有距离测量功能的相机构成。

优选，具有距离测量功能的相机的摄影透镜为投影透镜或与投影透镜同轴。

根据本方式，具有距离测量功能的相机的摄影透镜为投影透镜或与投影透镜同轴，因此能够更准确地测量投影透镜与投影对象之间的距离，从而能够进行更准确地对准焦点的投影用图像的投影。

本发明的另一方式即投影方法为投影装置的投影方法，该投影装置具备：光源；投影用图像生成部，调制光源的光而生成投影用图像；投影透镜，将通过投影用图像生成部生成的投影用图像投影到具有凹凸的投影对象上，且特定频率的散焦光学传递函数具有两个以上的极大值，并且第2大的极大值为第1大的极大值的0.5倍以上；及振动机构，使投影透镜沿光轴方向振动，该投影方法包括控制振动机构的振幅及周期的步骤，投影透镜根据由投影透镜所具有的特定频率的散焦光学传递函数及振幅处的坐标下的投影透镜所滞留的时间而获得的合成散焦调制传递函数，投影投影用图像，合成散焦调制传递函数的焦深与投影对象的凹凸的深度对齐。

发明效果

根据本发明，投影透镜的特定频率的散焦光学传递函数具有两个以上的极大值，且第2大的极大值为第1大的极大值的0.5倍以上，根据通过使该投影透镜以规定的周期及振幅振动而获得的合成散焦调制传递函数，将投影用图像投影到投影对象上，因此能够将模糊均匀地得到抑制的投影用图像投影到具有凹凸的投影对象上。

附图说明

图1是表示投影装置的结构的框图。

图2是表示投影装置及具有凹凸的投影对象的图。

图3是表示投影装置及具有凹凸的投影对象的图。

图4是对投影像进行说明的图。

图5是对投影像进行说明的图。

图6是对投影像进行说明的图。

图7是对投影像进行说明的图。

图8是示意地表示投影透镜所具有的散焦光学传递函数的特性的图。

图9是对合成散焦调制传递函数进行说明的图。

图10是表示投影透镜的特性的图。

图11是表示投影装置的动作流程的图。

图12是表示投影透镜的特性的图。

图13是表示投影透镜的特性的图。

图14是表示比较例的投影透镜的特性的图。

图15是表示比较例的投影透镜的特性的图。

图16是表示投影装置的动作流程的图。

具体实施方式

以下，按照附图对本发明所涉及的投影装置及投影方法的优选实施方式进行说明。

图1是表示投影装置20的结构的框图。投影装置20为单板式液晶投影仪，包括投影透镜46、透镜驱动器48、振动机构52、调焦机构54、显示用光学元件(也称为光调制元件)42、元件驱动器43、LED(Light Emitting Diode/发光二极管)光源44、光源驱动器45、投影用图像生成部50、控制部41及存储器40。

显示用光学元件42可使用具备多色滤色器的透射型液晶面板或分色镜、微透镜阵列及单色透射型液晶面板组合而成的无滤色器结构的元件等。无滤色器结构的元件例如通过分别反射R(Red/红色)光、G(Green/绿色)光、B(Blue/蓝色)光的三种分色镜将白色光分为RGB这三种颜色的光，使三种颜色的光以彼此不同的角度入射于液晶面板上的微透镜阵列。而且，通过微透镜阵列使三种颜色的光分别入射于液晶面板的R用像素、G用像素、B用像素，由此能够显示彩色图像。

另外，投影装置20并不限定于单板式液晶投影仪，也可以是具备色分离光学系统及多个液晶面板的公知的三板式液晶投影仪。并且，投影装置20并不限定于透射型液晶方式，也可以采用反射型液晶显示方式或使用了DMD(Digital Mirror Device/数字微镜器件)等的反射型显示方式等其他各种方式。

元件驱动器43在控制部41的控制下，控制显示用光学元件42而显示投影用图像生成部50所生成的投影用图像。

LED光源44相当于本发明的投影光源，使白色光从显示用光学元件42的背面侧(和与投影透镜46对置的面相反的面侧)入射于显示用光学元件42。由此，从显示用光学元件42射出基于投影用图像的投影用图像的像光。光源驱动器45在控制部41的控制下，控制LED光源44的驱动。另外，作为本发明的投影光源能够使用除LED以外的光源。并且，当使用DMD等分时依次投影R光、B光、G光的显示用光学元件42时，作为投影光源，使用将R光、B光、G光分时依次照射于显示用光学元件42的光源。即，作为本发明的投影光，能够使用R光、B光、G光等除白色光以外的光。

投影透镜46将从显示用光学元件42射出的投影用图像的像光投影到投影对象10上。投影透镜46由多个透镜组合而构成，但仅图示了有助于投影像的聚焦的聚焦透镜47，而省略了其他透镜的图示。另外，投影透镜46可以由多个透镜组合而构成，也可以由单个透镜构成。

投影透镜46优选设计成即使在聚焦透镜47移动的情况下投影像也不会发生变化。即，投影透镜46优选能够将在第1焦点位置上投影的投影用图像的投影像的大小及在第2焦点位置上投影的投影用图像的投影像的大小相等地进行投影。另外，表示本发明的特性的投影透镜46的具体设计是通过公知技术来设计的。

在控制部41的控制下，透镜驱动器48经由调焦机构54进行投影透镜46的聚焦控制等。即，当投影装置20具有自动聚焦功能时，根据公知的自动聚焦技术，控制部41经由调焦机构54使聚焦透镜47移动到透镜驱动器48。并且，当手动移动聚焦透镜47时，由用户经由操作部(未图示)操作调焦机构54而使聚焦透镜47移动。

并且，在控制部41的控制下，透镜驱动器48经由振动机构52使投影透镜46振动。振动机构52根据公知技术使投影透镜46与光轴T方向平行地振动。另外，所谓使投影透镜46振动，优选仅使聚焦透镜47振动，但当投影透镜46由单个透镜构成时等，也可以使投影透镜46的整体振动。并且，振动机构52也可以与调焦机构54一体地设置。

控制部41经由数据总线51与光源驱动器45、元件驱动器43、透镜驱动器48、投影用图像生成部50、存储器40连接。控制部41例如由包含CPU(Central Processing Unit/中央处器)在内的各种运算部、处理部及存储部构成，并且通过执行从存储器40读出的控制用程序或数据，集中控制投影装置20整体的动作或处理。

并且，控制部41控制振动机构52的振幅及周期。例如，控制部41经由振动机构52将投影透镜46的振动的周期的一个周期控制为0.05秒至0.1秒，优选控制为0.07秒至0.09秒。

存储器40存储有用于控制部41执行处理的控制用程序。

投影用图像生成部50调制光源的光而生成投影用图像。即，投影用图像生成部50在控制部41的控制下，根据从控制部41输入的数据及信息生成投影用图像。

图2及图3是表示投影装置20及具有凹凸的投影对象10的图。

图2是投影对象10及投影装置20的俯视图。具有通过投影装置20投影投影用图像的面即平面11、平面12及平面13，但平面11、平面12及平面13距投影装置20的距离并不相同。如此，当投影对象10的被投影的面不是由一个平面构成时，投影对象10具有凹凸。另外，投影对象10的投影面并不限定于平面，也可以由曲面等构成。另外，在示于图中的情况下，投影透镜46的光轴T位于平面12。

图3是投影对象10及投影装置20的立体图。在由平面11、平面12及平面13构成的具有凹凸的投影对象10中通过投影装置20投影有投影用图像，并且示出了分别投影到平面11、平面12及平面13的投影像101、投影像102及投影像103。在示于图3中的情况下，在平面12设定有焦点面，因此平面11及平面13脱离了焦深。而且，投影到平面11的投影像101及投影到平面13的投影像103脱离了焦深，因此成为模糊的像。

图4是对在图2及图3所示的平面12具有焦点面时的投影像进行说明的图。图4的(A)是对投影透镜46及焦点面进行说明的图，图4的(B)示出了图4的(A)所示的焦点面时平面11、平面12及平面13的投影像。平面12的投影像102由于焦点面位于平面12，因此是不模糊的清晰的像。另一方面，平面11及平面13的投影像101及投影像103由于平面11及平面13脱离了投影透镜46的焦深，因此成为模糊的像。另外，如在图1中进行的说明，投影透镜46由多片透镜构成，但以单片透镜来简化记载。并且，在图4、图5、图6中，以点线来表示模糊的投影像，以实线来表示焦点对准的投影像。

图5是对焦点面位于平面11时的投影像进行说明的图。另外，对在图4中已进行说明的部分省略说明。投影到平面11的投影像101由于焦点面位于平面11，因此是不模糊的像。另一方面，投影到平面12及平面13的投影像102及投影像103由于平面12及平面13脱离了投影透镜46的焦深，因此成为模糊的像。

图6是对焦点面位于平面13时的投影像进行说明的图。另外，对在图4中已进行说明的部分省略说明。投影到平面13的投影像103由于焦点面位于平面13，因此是不模糊的像。另一方面，投影到平面11及平面12的投影像101及投影像102由于平面11及平面12脱离了投影透镜46的焦深，因此成为模糊的像。

图7是对投影透镜46进行振动时的投影像进行说明的图。通过控制部41经由振动机构52使投影透镜46振动。具体而言，投影透镜46使焦点面的位置在平面11、平面12、平面13上振动而进行往复移动。由此，投影到平面11、平面12及平面13的像即投影像101、投影像102及投影像103通过残影效果而成为模糊得到抑制的图像。另外，当希望进一步抑制模糊时，也可以投影过度强调了边缘的像。

投影透镜46的振动需要能够引起残影效果程度的速度，但并无特别限定。例如，控制部41以使投影透镜46以一个周期0.05秒至0.1秒来振动的方式通过振动机构52使投影透镜46振动。

投影透镜46的振动的振幅根据投影对象10的凹凸确定即可。例如，振幅的最大值为以对准离投影透镜46最近的焦点面的方式使投影透镜46振动时的值，振幅的最小值为以对准离投影透镜46最远的焦点面的方式使投影透镜46振动时的值。另外，在图7中，由点线来表示被视觉辨认为通过残影效果而模糊得到抑制的像。

<投影透镜的散焦光学传递函数>

接着，对表示投影装置20所具备的投影透镜46的特性的散焦光学传递函数(OTF：Optical Transfer Function)进行说明。

投影透镜46具有特定的散焦OTF特性。由此，使投影透镜46振动而通过残影效果被视觉辨认的投影像能够投影模糊均匀地得到抑制的像。

具体而言，投影透镜46的特定频率下的散焦OTF具有至少两个以上的极大值。并且，投影透镜46的特定频率下的散焦OTF的第2大的极大值B为第1大的极大值A的0.5倍以上。根据特定频率下的散焦OTF具有这种特性，当使投影透镜46振动时，能够实现模糊均匀地得到抑制的像的投影。

另外，特定频率例如优选在1/2奈奎斯特频率至1/4奈奎斯特频率的范围内。根据投影透镜46的散焦OTF在1/2奈奎斯特频率至1/4奈奎斯特频率的范围内具有上述特性，能够以高分辨率进行模糊均匀地得到抑制的像的投影。

并且，投影透镜46的散焦OTF优选处于第1大的极大值A与第2大的极大值B之间的极小值C的值满足以下式。根据投影透镜46的散焦OTF具有满足以下(式)关系式的特性，能够进行模糊均匀地得到抑制的像的投影。

(式)极大值A×0.5＞极小值C＞极大值A×(-0.5)

图8是示意地表示投影透镜46的散焦OTF的特性满足上述(式)关系式时的图。图8的(A)示出了第1大的极大值A×0.5＝极小值C时的投影透镜46的散焦OTF的一例。图8的(B)示出了第1大的极大值A×(-0.5)＝极小值C时的投影透镜46的散焦OTF的一例。当投影透镜46的散焦OTF的特性满足上述(式)关系式时，若使投影透镜46振动，则能够获得模糊均匀地得到抑制的投影像。

<合成散焦调制传递函数>

接着，对合成散焦MTF(Modulation Transfer Function/调制传递函数)进行说明。投影透镜46根据合成散焦MTF，将投影用图像投影到投影对象10上。合成散焦MTF由投影透镜46所具有的特定频率的散焦OTF及振幅坐标中的投影透镜46所滞留的时间获得。合成散焦MTF的焦深与投影对象10的凹凸的深度对齐。

在此，当控制合成散焦MTF时，有如下方法：(1)优化投影透镜46的散焦MTF或OTF；(2)优化投影透镜46的振动的速度(周期)；(3)优化投影透镜46的每个位置的边缘处理。

然而，在方法(2)中，为了准确地使投影透镜46往复，追加速度检测功能等需要将复杂的机构追加于投影装置20，从而会导致投影装置20的大型化、高成本化。并且，在方法(3)中，需要一边按每一帧改变边缘处理的强弱一边高速进行，因此会导致增加信号处理成本。因此，上述方法(1)中，进行合成散焦MTF的控制。以下，对合成散焦MTF的计算进行说明。

首先，计算投影透镜46的散焦OTF。接着，计算投影透镜46进行振动时在各坐标中所滞留的时间。然后，卷积运算投影透镜46的散焦OTF及透镜在各坐标中所滞留的时间。然后，求出通过卷积运算获得的合成散焦OTF的绝对值而获得合成散焦MTF。

图9是对合成散焦MTF进行说明的图。

图9的(A)是表示投影透镜46的散焦MTF的图。所图示的散焦MTF151的极大值(点J(80))为一个而没有两个极大值。在散焦MTF151中，具有点H(10)、点I(40)、点J(80)、点K(40)及点L(10)。

图9的(B)是对使具有散焦MTF151的常规投影透镜B振动时合成三个状态下的MTF进行说明的图。使具有合成散焦的投影透镜B以振幅D来振动而合成+D、±0、-D这三个状态下的散焦MTF时的计算成为如下方式。

在状态(I)(+D)下，各散焦MTF为80、40及10，合成散焦MTF为130/3≈43。在状态(II)(±0)下，各散焦MTF为40、80及40，合成散焦MTF为160/3≈53。在状态(III)(-D)下，各散焦MTF为10、40及80，合成散焦MTF为130/3≈43。

图9的(C)是对合成散焦MTF的曲线图进行说明的图。在图9的(B)中，关于三个状态计算出合成散焦MTF，但在图9的(C)中示出了连续计算出以振幅D来使投影透镜B振动时的合成散焦MTF的结果。另外，投影透镜B为不具有本发明的投影透镜46的特性的常规投影透镜，因此图9的(C)所示的合成散焦MTF的模糊未均匀地得到抑制。

<投影透镜>

接着，对投影透镜46的具体例即投影透镜A1的特性进行说明。

图10是表示投影透镜46的具体例即投影透镜A1的特性的图。若根据使投影透镜A1振动而获得的合成散焦MTF，将投影用图像投影到投影对象上，则能够投影模糊均匀地得到抑制的投影用图像。

图10的(A)示出了投影透镜A1的纵向球面像差。图10的(B)表示投影透镜A1的散焦OTF。投影透镜A1的散焦OTF具有两个以上的极大值。并且，第2大的极大值为第1大的极大值的0.5倍以上(参考图中的箭头)。

图10的(C)示出了投影透镜A1进行振动时的滞留时间，图10的(D)示出了投影透镜A1以图10的(C)的滞留时间进行了振动时的合成散焦OTF。对图10的(B)所示的散焦OTF以图10的(C)所示的滞留时间进行卷积运算来计算合成散焦OTF。图10的(E)示出了投影透镜A1的合成散焦MTF。合成散焦MTF的值为0.35以上的宽度为振幅(0.4mm)的2倍以上，而且，合成散焦MTF的值为0.5以上的宽度为振幅(0.4mm)的2倍以上。

<测量第1距离的例子>

接着，关于本发明的投影方法，对手动获取投影透镜46的振动的振幅的情况进行说明。

图11是表示使用投影装置20而手动获取到投影对象10为止的距离并进行投影时的动作流程的图。

首先，用户使用调焦机构54，移动投影透镜46的聚焦透镜47，并将投影透镜46的焦点面对准在投影对象10中离投影透镜46最近的面(凸部)(步骤S10)。然后，在存储器40中将聚焦透镜47的位置作为第1位置来存储(步骤S11)。接着，用户使用调焦机构54，移动投影透镜46的聚焦透镜47，并将投影透镜46的焦点面对准在投影对象10中离投影透镜46最远的面(凹部)(步骤S12)。然后，在存储器40中将聚焦透镜47的位置作为第2位置来存储(步骤S13)。然后，控制部41根据存储于存储器40的第1位置及第2位置，控制振动机构52的振幅及周期(步骤S14)。例如，控制部41通过振动机构52使投影透镜46在第1位置至第2位置之间振动。

在上述实施方式中，执行各种处理的处理部(processing unit)的硬件结构为如下所示的各种处理器(processor)。各种处理器中包含执行软件(程序)而作为各种处理部发挥功能的通用的处理器即CPU(Central Processing Unit/中央处理器)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array/现场可编程门阵列)等制造后能够变更电路结构的处理器即可编程逻辑器件(Programmable Logic Device/PLD)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit/专用集成电路)等具有为了执行特定处理而专门设计的电路结构的处理器即专用电气电路等。

一个处理部可以由这些各种处理器中的一个构成，也可以由相同种类或不同种类的两个以上的处理器(例如，多个FPGA或CPU与FPGA的组合)构成。并且，也可以将多个处理部由一个处理器来构成。作为将多个处理部由一个处理器来构成的例子，第1、有如以客户端或服务器等计算机为代表，由一个以上的CPU与软件的组合来构成一个处理器，且该处理器作为多个处理部而发挥功能的方式。第2，有如以片上系统(System On Chip：SoC)等为代表，使用将包含多个处理部的整个系统的功能由一个IC(Integrated Circuit/集成电路)芯片来实现的处理器的方式。如此，各种处理部作为硬件结构使用一个以上上述各种处理器而构成。

而且，更具体而言，这些各种处理器的硬件结构为组合了半导体元件等电路元件的电气电路(circuitry)。

上述的各结构及功能能够通过任意的硬件、软件或两者的组合来适当实现。例如，对使计算机执行上述处理步骤(处理顺序)的程序、记录有该程序的计算机可读取的记录介质(非暂时性记录介质)或能够安装该程序的计算机也能够适用于本发明中。

<其他投影透镜的例子>

接着，对本发明的投影透镜46的另一例进行说明。

图12是表示投影透镜46的具体例的投影透镜A2的特性的图。

图12的(A)示出了投影透镜A2的纵向球面像差。图12的(B)表示投影透镜A2的散焦OTF。投影透镜A2的散焦OTF具有两个以上的极大值。并且，第2大的极大值为第1大的极大值的0.5倍以上(参考图中的箭头)。

图12的(C)示出了投影透镜A2进行振动时的滞留时间，图12的(D)示出了合成散焦OTF。图12的(E)示出了投影透镜A1的合成散焦MTF。合成散焦MTF的值为0.35以上的宽度为振幅(0.4mm)的2倍以上，而且，合成散焦MTF的值为0.5以上的宽度为振幅(0.4mm)的2倍以上。

图13是表示投影透镜46的具体例的投影透镜A3的特性的图。

图13的(A)示出了投影透镜A3的纵向球面像差。图13的(B)表示投影透镜A3的散焦OTF。投影透镜A3的散焦OTF具有两个以上的极大值。并且，第2大的极大值为第1大的极大值的0.5倍以上(参考图中的箭头)。

图13的(C)示出了投影透镜A3进行振动时的滞留时间，图13的(D)示出了合成散焦OTF。图13的(E)示出了投影透镜A3的合成散焦MTF。合成散焦MTF的值为0.35以上的宽度为振幅(0.4mm)的2倍以上，而且，合成散焦MTF的值为0.5以上的宽度为振幅(0.4mm)的2倍以上。

<比较例>

接着，对不适合于本发明的投影透镜46的投影透镜进行说明。

图14是表示比较例的投影透镜B1的特性的图。即便根据使投影透镜B1振动而获得的合成散焦MTF，将投影用图像投影到投影对象上，也无法投影模糊均匀地得到抑制的投影用图像。

图14的(A)示出了投影透镜B1的纵向球面像差。从上述的投影透镜A1与投影透镜A3进行比较，球面像差的值良好。然而，当使投影透镜B1振动而通过残影效果抑制模糊时，不会成为模糊均匀地得到抑制的投影像。

图14的(B)表示投影透镜B1的散焦OTF。投影透镜B1的散焦OTF具有两个以上的极大值。但是，第2大的极大值小于第1大的极大值的0.5倍。

图14的(C)示出了投影透镜B1进行振动时的滞留时间，图14的(D)示出了使投影透镜B1以图14的(C)的滞留时间振动时的合成散焦OTF。对图14的(B)所示的散焦OTF以图14的(C)所示的滞留时间进行卷积运算来计算合成散焦OTF。图14的(E)示出了投影透镜B1的合成散焦MTF。合成散焦MTF在散焦的0.4及-0.4附近急剧好转。因此，根据上述的合成散焦MTF，即便投影投影用图像也不会获得模糊均匀地得到抑制的投影像。

图15是表示比较例的投影透镜B2的特性的图。通过根据使投影透镜B2振动而获得的合成散焦MTF，将投影用图像投影到投影对象上，能够投影模糊均匀地得到抑制的投影用图像。

图15的(A)示出了投影透镜B2的纵向球面像差。从上述的投影透镜B2与投影透镜A3进行比较，球面像差的值良好。然而，当使投影透镜B2振动而通过残影效果抑制模糊时，不会成为模糊均匀地得到抑制的投影像。

图15的(B)表示投影透镜B2的散焦OTF。投影透镜B2的散焦OTF具有两个以上的极大值。但是，第2大的极大值小于第1大的极大值的0.5倍。

图15的(C)示出了使投影透镜B2振动时的滞留时间，图15的(D)示出了使投影透镜B2以图15的(C)的滞留时间振动时的合成散焦OTF。对图15的(B)所示的散焦OTF以图15的(C)所示的滞留时间进行卷积运输来计算合成散焦OTF。图15的(E)示出了投影透镜B2的合成散焦MTF。合成散焦MTF在散焦的0.4及-0.4附近急剧好转。因此，根据上述的合成散焦MTF，即便投影投影用图像也不会获得模糊均匀地得到抑制的投影像。

<测量第2距离的例子>

接着，关于本发明的投影方法，对自动获取投影透镜46的振动的振幅的情况进行说明。当自动获取振动的振幅时，投影装置20具备距离测量部。例如，距离测量部由具有距离测量功能的相机构成。并且，相机的摄影透镜优选由投影透镜46构成或在与投影透镜46同轴上构成。

图16是表示使用投影装置20而自动获取到投影对象10为止的距离并进行投影时的动作流程的图。

首先，通过投影装置20对投影对象10投影焦点识别用图表(步骤S20)。即，投影装置20通过投影用图像生成部50生成焦点识别用图表(例如黑白条纹图案的图像)，并且经由显示用光学元件42对投影对象10投影焦点识别用图表。然后，使投影透镜46的聚焦透镜47在整个可动范围内工作(使聚焦透镜47在整个可动范围内扫描)，而且拍摄并获取所有焦点位置上的图像(步骤S21)。例如，在具有凹凸的投影对象10中，在凹部、凸部焦点对准时获取图像。然后，若获取了图像，则聚焦透镜47的位置存储于所获取的图像。

而且，从所获取的多个图像中提取投影透镜46与投影对象10之间的距离最短时的图像及投影透镜46与投影对象10之间的距离最长时的图像(步骤S22)。而且，将投影透镜46与投影对象10之间的距离最短时的图像及投影透镜46与投影对象10之间的距离最长时的图像中的聚焦透镜47的位置存储于存储器40(步骤S23)。然后，控制部41根据存储于存储器40的聚焦透镜47的位置，控制振动机构52的振幅及周期(步骤S24)。例如，控制部根据投影透镜46与投影对象10的凹部之间的距离及投影透镜46与凸部之间的距离，确定振动机构52的振幅。

以上，对本发明的例子进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内，能够进行各种变形是不言而喻的。

符号说明

10-投影对象，11、12、13-平面，20-投影装置，40-存储器，41-控制部，42-显示用光学元件，43-元件驱动器，44-LED光源，45-光源驱动器，46-投影透镜，47-聚焦透镜，48-透镜驱动器，50-投影用图像生成部，51-数据总线，52-振动机构，54-调焦机构，101、102、103-投影像。

Claims (13)

1.一种投影装置，其特征在于，具备：

光源；

投影用图像生成部，调制所述光源的光而生成投影用图像；

投影透镜，将通过所述投影用图像生成部生成的所述投影用图像投影到具有凹凸的投影对象上，且特定频率的散焦光学传递函数具有两个以上的极大值，并且第2大的极大值为第1大的极大值的0.5倍以上；

振动机构，使所述投影透镜沿光轴方向振动；及

控制部，控制所述振动机构的振幅及周期，

所述投影透镜根据由所述投影透镜所具有的所述特定频率的散焦光学传递函数及所述振幅处的坐标下的所述投影透镜所滞留的时间而获得的合成散焦调制传递函数，投影所述投影用图像，

所述合成散焦调制传递函数的焦深与所述投影对象的凹凸的深度对齐。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其中，

所述合成散焦调制传递函数的值在0.35以上的宽度为所述振幅的2倍以上。

3.根据权利要求1所述的投影装置，其中，

所述合成散焦调制传递函数的值在0.5以上的宽度为所述振幅的2倍以上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的投影装置，其中，

处于所述第1大的极大值与所述第2大的极大值之间的极小值具有由以下式表示的值，

极大值A×0.5＞极小值C＞极大值A×(-0.5)

其中，将所述第1大的极大值设为极大值A，将处于所述第1大的极大值与所述第2大的极大值之间的极小值设为极小值C。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的投影装置，其中，

所述特定频率在1/2奈奎斯特频率至1/4奈奎斯特频率的范围内。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的投影装置，其中，

所述控制部将一个周期控制为0.05秒至0.1秒。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的投影装置，其中，

所述投影透镜在第1焦点位置上投影的所述投影用图像的投影像的大小与在第2焦点位置上投影的所述投影用图像的投影像的大小相等。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的投影装置，其中，

所述投影装置具备：距离测量部，测量所述投影透镜与所述投影对象之间的距离，

所述控制部根据通过所述距离测量部测量到的所述距离，控制所述振动机构。

9.根据权利要求8所述的投影装置，其中，

所述控制部根据通过所述距离测量部测量到的所述距离，确定所述振动机构的所述振幅。

10.根据权利要求9所述的投影装置，其中，

所述距离测量部测量所述投影透镜与所述投影对象的所述凹凸中的凹部之间的距离及投影透镜与所述凹凸中的凸部之间的距离，

所述控制部根据所述投影透镜与所述投影对象的所述凹部之间的距离及投影透镜与所述凸部之间的距离，确定所述振动机构的所述振幅。

11.根据权利要求8所述的投影装置，其中，

所述距离测量部由具有距离测量功能的相机构成。

12.根据权利要求11所述的投影装置，其中，

具有所述距离测量功能的相机的摄影透镜为所述投影透镜或与所述投影透镜同轴。

13.一种投影方法，其为投影装置的投影方法，所述投影装置具备：光源；投影用图像生成部，调制所述光源的光而生成投影用图像；投影透镜，将通过所述投影用图像生成部生成的所述投影用图像投影到具有凹凸的投影对象上，且特定频率的散焦光学传递函数具有两个以上的极大值，并且第2大的极大值为第1大的极大值的0.5倍以上；及振动机构，使所述投影透镜沿光轴方向振动，所述投影方法的特征在于，

包括：控制所述振动机构的振幅及周期的步骤，

所述投影透镜根据由所述投影透镜所具有的所述特定频率的散焦光学传递函数及所述振幅处的坐标下的所述投影透镜所滞留的时间而获得的合成散焦调制传递函数，投影所述投影用图像，

所述合成散焦调制传递函数的焦深与所述投影对象的凹凸的深度对齐。

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