CN1922542B

CN1922542B - 图像投射装置

Info

Publication number: CN1922542B
Application number: CN2005800060406A
Authority: CN
Inventors: 山本和久; 水内公典; 笠澄研一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP4841428B2; US7988304B2; EP1724635B1; EP1724635A4; EP1724635A1; US20070120983A1; CN1922542A; WO2005083507A1; JPWO2005083507A1

Abstract

本发明的图像投射装置具有：具有直线偏振光的短波长激光光源(1)～(3)、输出来自该光源的激光的激光投射单元(50)、聚光来自激光投射单元(50)的激光的透镜系统(6a)、空间调制被聚光的激光的液晶单元(7)、在对于激光投射单元(50)的光轴正交的面上上下左右可平行移动的手抖动修正光学系统(110)、透过来自上述液晶单元(7)的激光并分支来自屏幕(10)的反射光的棱镜(24)、可观察或者摄影由上述棱镜(24)分支的图像的摄像装置(60)。根据这样的本发明的图像投射装置，能够提供防止手抖动、可手持的图像投射装置。

Description

图像投射装置

技术领域

本发明涉及图像投射装置，特别涉及在使用相干光的光信息领域中适用的图像投射装置。

背景技术

作为现有技术的图像投射装置(例如专利文献1)，说明使用激光的图像投射装置。

图11表示现有的图像投射装置的结构图。

该图像投射装置100，作为发生红、蓝、绿三色的激光P1、P2、P3的短波长激光光源而具有激光器1、2、3。另外，图像投射装置100具有反射镜4a、4b、4c、5a、5b、5c、透镜系统6a、6b、液晶单元7。这里，作为红色激光光源1使用半导体激光器、作为蓝色激光光源2以及绿色激光光源3分别使用对于半导体激光器的输出进行波长变换的部件。另外，在该图像投射装置100中使用的屏幕10是在通常的使用水银灯的投影仪中使用的增益1的屏幕，尺寸为90英寸。

下面说明动作。

在这样构成的图像投射装置中，从短波长激光光源1～3射出的红、蓝、绿三色的激光P1～P3通过液晶单元7照射在屏幕10。

详细说明的话，红色激光器1连续发光动作，从该激光器1射出的激光P1，由反射镜4a及5a反射而改变方向。由该反射镜5a反射的激光P1用透镜系统6a投射到液晶单元7上，在这里由图像信号调制。由液晶单元7调制的激光P1由透镜系统6b放大，投射到屏幕10上。另外，从蓝色激光器2以及绿色激光器3射出的激光P2、P3，分别由反射镜4b及4c反射，进而由反射镜5b、5c与来自上述红色激光器1的激光P1光轴一致那样反射，用透镜系统6a投射到液晶单元7 上。投射到液晶单元7上的激光P2、P3分别在该液晶单元7内由图像信号调制，该被调制的激光P2、P3由透镜系统6b放大，投射到屏幕10上。

这里，对于上述液晶单元7中的三色的激光P1～P3的调制，按每一种颜色分时进行。

通过人从屏幕前面即激光投射侧观察屏幕10的反射、散射光，从而能够看见在屏幕10上投影的图像。

此外，在该图像投射装置100中，产生全白时在屏幕10上成为200流明左右的亮度。

专利文献1：国际公开第96/03877号说明书

但是，上述那样的现有的图像投射装置，如将它拿在手中进行投射，则会产生手抖动。例如，通常手以数Hz微小地抖动。该手抖动因为越是图像投射装置到屏幕的距离变大而放大倍率变高，对投射图像的影响越难避免，所以用它投射的图像变得难以观看。

另外，现在的投影仪的电力为200W或以上，因此由于光源产生的热，装置框架热到不能用手拿的程度。

发明内容

本发明为解决上述问题提出，其目的是提供一种图像投射装置，它能够用手拿着进行图像的投射，或者在用手拿着进行投射时能够防止由于手抖动而紊乱所投射的图像。

为解决上述问题，本发明的方案1涉及的图像投射装置，用于投射图像，其特征在于，具有：检测该图像投射装置的手抖动的量的手抖动检测单元、和根据该检测到的手抖动的量进行手抖动的修正的手抖动修正单元。

由此，在手持着投射图像时，能够防止投射的图像由于手抖动被紊乱。例如，即使在乘坐交通工具时，也能够像放在三脚架上那样，稳定地捕捉投射的图像、且捕捉到细腻的皮肤的质感。另外当然能够防止图像投射时的图像的闪烁，大幅度减轻由于图像闪烁引起的眼的疲劳。

另外，本发明的方案2所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案1所述的图像投射装置中，具有至少发生红、蓝、绿三色激光的短波长激光光源，上述手抖动修正单元在投射图像时，修正从上述短波长激光光源射出的红、蓝、绿三色激光的投射位置以使其无偏离。

由此，因为使用短波长激光光源，所以能够使发光效率以及传输效率良好，大幅度减低消费电力，抑制热的发生。另外，因为上述短波长激光光源是单色光而无像差，所以能够简单地修正手抖动，另外，能够提高手抖动修正的精度。

另外，本发明的方案3所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案2所述的图像投射装置中，使上述三色激光在扫描区域上进行扫描而形成图像。

由此，因为不需要液晶单元那样的2维图像设备，所以对于小型化、减轻重量有利，例如，通过使用部件，能够使装置更加小型化。

另外，本发明的方案4所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案2所述的图像投射装置中，至少一个短波长激光光源由射出红外激光的红外半导体激光器、和波长变换从该红外半导体激光器射出的红外激光后输出的波长变换元件组成，从上述红外半导体激光器射出的红外激光的、未被波长变换的一部分光向外部空间放出。

由此，能够大幅度减低装置内部的温度上升，能够实现更加容易使用的手持图像投射装置。

另外，本发明的方案5所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案2所述的图像投射装置中，具有摄像装置，在投射来自上述短波长激光光源的激光时，由上述摄像装置检测所述激光的投射位置。

由此，能够由摄像装置进行手抖动的检测，不需要用于检测手抖动的机构。

另外，本发明的方案6所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案5所述的图像投射装置中，投射上述图像的投射光学系统通过自动聚焦功能来对准使上述被投射的图像的焦点。

由此，能够使自动对准屏幕上的投射图像的焦点，能够在投射后立即现出清晰的图像。

另外，本发明的方案7所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案2所述的图像投射装置中，投射上述图像的投射光学系统在投射上述图像时，梯形地修正被投射的图像。

由此，能够在对投射面斜着投射图像的情况下防止投射图像以梯形形状失真。另外，在用摄像装置拍摄投射图像时，能够使拍摄的图像更加自然。

另外，本发明的方案8所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案2所述的图像投射装置中，具有摄像装置，将红外激光照射在投射范围外的区域，通过上述摄像装置检测来自投射范围外的区域的红外激光。

由此，即使在屏幕全白、在屏幕上没有成为目标的标记的情况下，也能够根据摄影屏幕外区域的图像正确地检测投射位置，能够提高手抖动修正精度。

另外，本发明的方案9所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案2所述的图像投射装置中，在投射上述图像时，通过上述摄像装置检测投射区域上的成为记号的部分。

由此，能够正确地检测投射位置，能够提高手抖动的修正精度。

另外，本发明的方案10所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案2所述的图像投射装置中，投射上述图像的投射光学系统具有在其光轴上配置的、具有偏振光特性的棱镜。

由此，通过把投射的激光变成直线偏振光，能够防止投射图像时的棱镜中的光量损失，在暗的场所也能使用。

另外，本发明的方案11所涉及的图像投射装置的特征在于，在进行图像投射的图像投射装置中，具有包含短波长激光光源、投射从该短波长激光光源射出的激光的投射光学系统、和通过该投射光学系统取入外部光的摄像装置。

由此，能够大幅度减低装置内部的温度上升，能够实现更容易手持的图像投射装置，另外，能够同时或者切换进行图像的投射和图像的摄影。

另外，本发明的方案12所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案11所述的图像投射装置中，上述投射光学系统通过自动聚焦功能来对准上述投射的图像的焦点。

由此，能够自动对准屏幕上的投射图像的焦点，能够在投射后立即现出清晰的图像。

另外，本发明的方案13所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案11所述的图像投射装置中，上述投射光学系统在上述图像投影时，梯形地修正投射的图像。

另外，本发明的方案14所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案11所述的图像投射装置中，上述投射光学系统具有在其光轴上配置的、具有偏振光特性的棱镜。

另外，本发明的方案15所涉及的图像投射装置的特征在于，在方案11所述的图像投射装置中，上述短波长激光光源由射出红外激光的红外半导体激光器、和波长变换从该红外半导体激光器射出的红外激光后输出的波长变换元件组成，从上述红外半导体激光器射出的红外激光的、未被波长变换的一部分光向外部空间放射。

根据本发明，能够实现能够搬运且手持着进行图像投射的图像投射装置。另外，在手持投射图像时，能够防止由于手抖动紊乱投射的图像，其工业价值极大。

亦即根据本发明的图像投射装置，因为通过光学修正方式，对应由于手抖动引起的晃动而改变光学系统的光路，所以是能够即时修正手抖动这样的划时代的产品。例如，即使在交通工具中等那样不稳定的场所中，也能够像支在三角架上那样防止投射的图像紊乱使之稳定，能够捕捉细腻的肌肤的质感。当然，也能够大幅度地减轻由于图像的闪烁引起的眼的疲劳。

另外，根据本发明的图像投射装置，通过配备摄像装置，能够进行图像的投射和摄影两者，另外，通过同时或者切换进行图像的投射和摄影，能够扩展用途，打开游戏等新的世界。

另外，根据本发明的图像投射装置，因为作为光源使用短波长激光光源，所以发光效率以及传输效率良好，能够大幅度减低消费电力，抑制热的发生。因此，能够实现手持的图像投射装置。

另外，根据本发明的图像投射装置，在光源中使用直线偏振光的短波长激光光源，通过在光源光的光路上配置的棱镜中使用偏振光特性的部件，能够在投射图像时无损失地全部使用光源的光量。

附图说明

图1是本发明的第一实施形态的图像投射装置的整体结构图。

图2是用于说明上述的第一实施形态的图像投射装置的原理的概略图。

图3是用于说明上述第一实施形态的手抖动修正的图，表示激光投射单元的光轴位于屏幕中央的状态(图(a))，激光投射单元的光轴向屏幕的上方向侧抖动时的手抖动修正光学系统的动作(图(b))，激光投射单元的光轴向屏幕的下方向侧抖动时的手抖动修正光学系统的动作(图(c))。

图4是本发明的第二实施形态的图像投射装置的整体结构图。

图5是用于说明上述的第二实施形态的图像投射装置的原理的概略图。

图6是用于说明上述第二实施形态的手抖动修正的图，表示激光投射单元的光轴位于屏幕中央的状态(图(a))，激光投射单元的光轴向屏幕的上方向侧抖动时的手抖动修正光学系统的动作(图(b))，激光投射单元的光轴向屏幕的下方向侧抖动时的手抖动修正光学系统的动作(图(c))。

图7是表示上述第二实施形态中的、手抖动修正光学系统的三个具体例(图(a)、图(b))。

图8是用于说明本发明的第三实施形态的图像投射装置的原理的概略图，表示图像投射状态(图(a))、图像摄影状态(图(b))。

图9是本发明的第四实施形态的图像投射装置的整体结构图。

图10是表示本发明的第四实施形态的图像投射装置的另一例子的整体结构图。

图11是现有的图像投射装置的整体结构图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施形态。

(第一实施形态)

图1表示作为本发明的第一实施形态的图像投射装置的激光投射装置的结构图。这里，以向屏幕前面投射激光、人从该屏幕前面观察图像为例进行说明。

本实施形态的激光投射装置(下面称图像投射装置)101，作为红、蓝、绿三色的短波长光源具有直线偏振光的激光器1、2、3，作为投射图像的屏幕10使用反射从所述激光器发生的红、蓝、绿三色的激光P1、P2、P3的屏幕。另外，图像投射装置101具有反射镜4a、4b、4c、5a、5b、5c；透镜系统6a、6b和液晶单元7。此外，激光器1、2、3以及反射镜4a、4b、4c、5a、5b、5c构成该图像投射装置101的、射出用于投射图像的三色激光的激光投射单元50。

这里，透镜系统6b包含投射透镜，透镜系统6a包含场透镜。各激光的波长，是蓝光465nm、绿光532nm、红光635nm。另外，作为红色激光器1使用635nm的红色半导体激光器，作为蓝色激光器2、以及绿色激光器3使用通过半导体激光的波长变换的短波长激光光源，亦即由红外半导体激光器和波长变换其输出光的波长变换元件组成的组件。波长变换元件使用掺杂(ド一プ)MgO的LiNbO3基板。

蓝色用以及绿色用的激光器2、3，因为同样是进行波长变换的元件，所以简单地用绿色用激光器3说明。这里，红外半导体激光器是波长1060nm、光输出功率500mW的激光器。使用了波长变换的绿色用激光器，通过上述波长变换元件对于光输出功率500mW的红外半导体激光器的输出光进行波长变换，通过该波长变换取出100mW的绿色光(波长530nm)，向空间放射未被红外光变换的400mW的弱光。再有，在向外部射出未被波长变换元件变换的光时，如果使用散射体使该光散射，则能够实现能够把不需要的激光安全地向外部发射的图像投射装置。

然后，该第一实施形态的图像投射装置101具有在激光P1、P2、P3的光路上配置的手抖动修正光学系统110、具有两个振动回转仪(未图示)的、检测手抖动的量的手抖动检测机构(手抖动检测部)70、对应于手抖动量而驱动该手抖动修正光学系统110的、与上述手抖动修正光学系统110一起构成手抖动修正部的光学驱动机构110a、使用CCD23的摄像装置60、在激光P1、P2、P3的光路上配置的棱镜24。这里，该棱镜24具有偏振光特性，使来自激光光源的直线偏振光的激光不是反射而是透过，把从装置外部通过透镜系统6b以及手抖动修正光学系统110取入的光的一部分向CCD23反射。另外，在本第一实施形态中，上述激光投射单元50、透镜系统6a、6b、液晶单元7、手抖动修正光学系统110、棱镜24构成投射激光的投射光学系统。

下面说明动作。

从这样构成的图像投射装置101向屏幕10投射载有图像信息的激光P1、P2、P3时，在屏幕上形成图像。

另外，在该第一实施形态中，因为通过手抖动修正光学系统110进行手抖动修正，所以屏幕10上的图像几乎不受手抖动的影响。另外，因为屏幕反射的激光由棱镜24向CCD23分支，所以能够或观察或摄影屏幕10上的图像。

下面使用图2说明本第一实施形态的图像投射装置101的手抖动修正的结构。在图2中，给和图1相同的构成要素赋予相同的符号。

手抖动由手持的图像投射装置101的微小振动引起。因此，如果图像投射装置101与手抖动的量吻合地移动手抖动修正光学系统110，则在屏幕10上显现的图像就不动。

在本第一实施形态中，手抖动修正光学系统110做成凸透镜。此外，手抖动修正光学系统110不限于凸透镜，只要具有通过它的移动等能改变通过该光学系统的光的行进方向的功能即可，例如也可以是凹透镜。另外，形状不限于透镜形状，只要是具有折射率分布的形状，平板形状的也可以。

使用图3具体说明使用手抖动修正光学系统110的手抖动修正。

图3(a)表示图像投射装置101的激光投射单元50的光轴A与屏幕10的中央C一致的状态。

如图3(b)所示，在由于手抖动，激光投射单元50的光轴A在比屏幕10的中央向上的方向偏离的情况下，在与该光轴A垂直的面内使作为手抖动修正光学系统110的凸透镜向上方平行移动。由此，来自激光投射单元50的激光P通过手抖动修正光学系统110折射，能够修正由于手抖动产生的图像投射位置的偏离，亦即投射的图像的中心离开屏幕10的中央C的偏离。另外，如图3(c)所示，在由于手抖动而激光投射单元50的光轴在比屏幕10的中央C向下的方向偏离的情况下，在与该光轴A垂直的面内使作为手抖动修正光学系统110的凸透镜向下方平行移动。由此，来自激光投射单元50的激光P通过手抖动修正光学系统110折射，能够修正由于手抖动产生的图像投射位置的偏离。此外，实际上，因为在垂直方向和水平方向两个方向上产生手抖动，所以，使手抖动修正光学系统110在垂直光轴A的面内上下左右平行移动，修正由于手抖动引起的图像的投射位置的偏离。

另外，在该第一实施形态中，检测手抖动的手抖动检测机构70，使用检测上下振动的振动回转仪和检测左右振动的振动回转仪的两个振动回转仪。

然后，如手抖动检测机构70检测出手抖动，则向手抖动修正光学系统110输出表示该手抖动的量的信号。于是，光学系统驱动机构110a对应于检测出的手抖动的量，在与激光投射单元50的光轴A垂直的面内平行移动手抖动修正光学系统110。由此，在抵消由于手抖动引起的激光投射单元50的光轴的偏离的方向上折射来自激光投射单元50的激光，修正投射的图像的手抖动。

从手抖动的检测到手抖动修正光学系统110的平行移动为止的应答时间，仅为1/200秒。该手抖动修正的效果，远高于可以视为人连续动作的帧周期，即一秒内切换60帧的图像的速度，所以能够完全消除手抖动的影响。此外，手抖动修正是在屏幕10上投射图像期间经常作用的功能。

下面说明使用具有本发明的摄像装置的图像投射装置的投射以及摄影。

上述的使手抖动修正光学系统平行移动的光学移动方式的手抖动修正机构，因为能够用高速·高精度进行手抖动修正，所以能够把该图像投射装置的摄像装置作为摄像机采用。因此，这样的图像投射装置，通过切换图像的投射和摄影，在处理运动图像的图像处理的领域也能够发挥高的性能。

下面说明激光投射部分的动作。

该激光的投射和现有方式同样进行。

简单地说，从激光器1射出的激光P1，由反射镜4a以及5a反射，通过透镜系统6a投射到液晶单元7上。从蓝色激光器2以及绿色激光器3射出的激光P2、P3分别由反射镜4b、4c反射，进而由5b、5c反射以使与上述来自红色激光器1的激光P1光轴一致，由透镜系统6a投射到液晶单元7上。在上述液晶单元7中，对于三色的激光P1～P3的调制，按每一种颜色分时进行。然后，被调制的激光P1～P3分别由透镜系统6b放大，投射到屏幕10上。

通过人在屏幕前面即激光投射侧观察屏幕10的反射光、散射光，从而能够看到上述那样在屏幕10上投射的图像。

在该实施形态中，从光输出功率500mW的红外半导体激光中取出100mW的绿色光(波长530nm)，总计的消费电力为5W。因为未用红外光变换的400mW的弱的光向空间放射，所以不对在图像投射装置内部的温度产生起作用，能够把装置温度抑制得低。亦即，在通常的图像投射装置中，未被变换的红外光成为杂散光，或者由红外截止滤光片吸收，引起装置内部的温度上升，但是在本发明的图像投射装置中，如上所述，因为把未被变换的红外光向空间放射，所以能够防止装置内部的温度上升，在手持投射图像投射装置时发挥威力。

如上所述，通过使在半导体激光器中绿色为100mW、蓝色为100mW、红色为150mW构成图像投射装置，能够得到在横模以及功率稳定的色再现性良好、而且对比度良好的图像。

另外，因为棱镜24具有偏振光特性，所以直线偏振光的激光100％通过。因此，不产生由于棱镜24引起的光量损失。

此外，在该实施形态中，已经说明了蓝色激光器以及绿色激光器由波长变换元件以及红外半导体激光器组成，来自该红外半导体激光器的红外激光的一部分向空间放射的情况，但是在蓝色激光器以及绿色激光器内也可以使用半导体激光器。

另外，作为激光光源，不限于半导体激光器，也可以使用LED光源。

在这样的第一实施形态中，具有照射激光P1、P2、P3的激光投射单元50、和在激光投射单元50的光轴A上配置的、由凸透镜组成的手抖动修正光学系统110，为了修正由于手抖动引起的图像的投射位置的偏离而在与光轴A垂直的面内上下左右平行移动作为手抖动修正光学系统110的凸透镜，所以能够对于屏幕10上的图像几乎不受手抖动的影响。另外，因为能够瞬时修正这样的手抖动，所以即使像在交通工具中那样不稳定的场所中，也能像支在三角架上那样防止投射图像的紊乱使之稳定，能够捕捉到细腻的肌肤的质感。当然，也能大幅度地减轻由于图像的闪烁引起的眼的疲劳。

另外，在本第一实施形态中，因为具有CCD23，所以可以实现能够兼用作为投射装置的功能和作为摄像机的功能的图像投射装置。因此能够进行图像的投影和摄影两方，通过同时进行图像的投射和摄影，或进行切换，从而能够展宽用途，打开游戏等新世界。具有这样的图像投射功能和图像摄影功能的小型装置可用于便携电话等。

另外，因为作为RGB的发生光源使用短波长激光光源，所以发光效率以及传输效率良好，能够大幅度减低消费电力。因此，能够抑制热的发生，它也是能够手持投射装置的一个原因。

此外，在上述第一实施形态中，表示了通过平行移动手抖动修正光学系统进行手抖动修正的情况，在手抖动修正光学系统是由折射率与空气不同的玻璃等构成的平板状部件的场合，手抖动的修正可以通过倾斜手抖动修正光学系统而进行。

(第二实施形态)

图4表示本发明的第二实施形态的图像投射装置的结构图。

本第二实施形态的图像投射装置102，和上述第一实施形态同样，具有激光投射单元50、液晶面板7、透镜系统6a、6b、棱镜24、手抖动修正光学系统120、光学系统驱动机构120a、和摄像装置60。

然后，该第二实施形态的图像投射装置102具有在构成摄像装置60的CCD23的前面配置的快门22和从通过摄像装置60摄影的图像中检测手抖动的手抖动检测机构80。

此外，在这里，激光投射单元50、液晶面板7、透镜系统6a、6b、棱镜24、以及摄像装置60和第一实施形态的相同。

下面使用图5说明本第二实施形态的图像投射装置102的手抖动修正的结构。图5中给和图4相同的构成要素赋予相同的符号。

在本第二实施形态中，手抖动修正光学系统120具有两块玻璃板121、122、用于密封在该两个玻璃板之间的空间的特殊薄膜制的波纹罩(蛇腹)123、在该两个玻璃板之间的密封空间内填充的、透明性高的高折射液体124，实质上起和顶角可变的棱镜相同的作用。

图7(a)是用于说明手抖动修正光学系统120及其驱动机构的 120a的图。

构成上述手抖动修正光学系统120的两块玻璃板121、122通过可变形的支承部件125支承。亦即支承部件125的一端固定在一个玻璃板121的中心部分，支承部件125的另一端固定在另一个玻璃板122的中心部分。在上述支承部件125中使用其折射率和上述高折射液体实质相同的物质。

然后，一个玻璃板121对于装置框架固定，在另一个玻璃板122的下部的两角部分上可旋转地安装有与执行器131以及132连接的连接棒133、134的一端。这里，上述执行器131、132、连接棒133、134构成驱动手抖动修正光学系统120的驱动机构120a。

下面说明效果。

该第二实施形态的图像投射装置的、投射图像的基本动作和第一实施形态同样，下面主要关于手抖动检测、手抖动修正、使用快门的摄影进行说明。

首先说明手抖动检测。

在该第二实施形态中，手抖动的检测由手抖动检测机构80根据摄像装置60的输出而进行。亦即，手抖动检测通过从使用摄像装置60摄影的画面的四角的图像的运动求手抖动量而进行。然后从检测到的手抖动量，计算手抖动修正光学部件的两个玻璃板所成的角度的最佳修正值，根据该运算的修正值通过电磁执行器131、132，把该两个玻璃板所成的角度进行控制，修正光轴的偏离。这一方式，因为手抖动频率为约数十Hz为止能够进行手抖动修正，所以能够实现稳定、小而轻的图像投射装置。

此外，这里说明了从用摄像装置摄影的画面的四角的图像的运动进行手抖动的检测的情况，但是检测在手抖动的检测中使用的图像的方法不限于此，其他的图像检测方法也有效。

下面使用图6详细叙述使用手抖动修正光学系统120的手抖动修正。

图6(a)表示图像投射装置102的激光投射单元50的光轴A和屏幕10的中央C一致的状态。

如图6(b)所示，在由于手抖动，图像投射装置102的激光投射单元50的光轴在比屏幕10的中央向上的方向偏离的情况下，使构成手抖动修正光学系统120的两块玻璃板所成的角度，其下端侧的间隔比上端侧的间隔变窄那样变化。由此，来自激光投射单元50的激光P通过手抖动修正光学系统120折射，能够修正图像的投射位置的偏离，即投射的图像的中心离开屏幕10的中央C的偏离。

另外，通过手抖动，图像投射装置102的激光投射单元50的光轴A如图6(c)所示，在比屏幕10的中央向下的方向偏离的情况下，使构成手抖动修正光学系统120的两块玻璃板所成的角度，其上端侧的间隔比下端侧的间隔变窄那样变化。由此，来自激光投射单元50的激光P通过手抖动修正光学系统120折射，能够修正由于手抖动引起的图像投射位置的偏离。

另外，在产生水平方向的偏离的情况下，手抖动修正光学系统120，和在产生垂直方向的手抖动的情况下相同，使两块玻璃板成的角度变化，通过来自激光投射单元50的激光P的折射修正图像投射位置的偏离。

此外，在该第二实施形态中，将手抖动修正光学系统120做成把两块玻璃板的中央通过可变形的支承部件支承的结构，但是手抖动修正光学系统只要是使吸收由于手抖动引起的投射位置的偏离那样折射来自激光投射单元的射出光都可以。

例如，如图7(b)所示，手抖动修正光学系统也可以是由面对的两块玻璃板141、142、支承一个玻璃板141的支承棒141a、支承另一个玻璃板142的支承棒142a、像密封两个玻璃板之间的空间那样在该玻璃板上安装的特殊薄膜制的波纹罩143、在该两个玻璃板之间的密封空间内填充的透明性高的高折射液体144和可旋转地支承该两个支承棒的支承部件145组成的顶角可变棱镜140。

在这种情况下，作为使该两个玻璃板所成的角度变化的机构，可以使用驱动玻璃板的支承棒141a、142a的一个执行器146。

另外，本第二实施形态的图像投射装置102具有使投射光学系统的焦点自动对准屏幕的自动聚焦功能，下面说明该自动聚焦功能。

投射光学系统的透镜的自动聚焦使用内部聚焦的图像检测方式。该检测方式的基本原理利用的是如果焦点对准则高频分量增加这一点。这种方式因为可以以轻重量、低成本实现，所以工业价值高。这以外的检测方式，例如，输出红外线、从物体反射的红外线的入射角度检测距离、使焦点对准的红外线方式，发射超声波、从击中物体到返回来的应答时间检测距离、使焦点对准的超声波方式，或者把用CCD摄影的图像的对比度变换为电信号、解析其波形使焦点对准的相位检测方式等均可。

下面说明快门22的动作。

快门22，通过改变其开闭定时，切换本图像投射装置102的投射功能和摄像机功能中的哪一个优先。

在优先摄像机功能的情况下，在与从激光光源射出激光的定时吻合地关闭快门，在从激光光源不射出激光的定时打开快门。由此，例如在屏幕10上，在原来存在的图像上重合那样投射图像的状态下，能够仅摄影原来存在的图像。

在优先投射功能的情况下，在与从激光光源射出激光的定时吻合地打开快门，在与从激光光源不射出激光的定时吻合地关闭快门。由此，例如即使在明亮的房间内，也能够强调投射的图像进行检测，能够根据检测到的图像有效地进行手抖动的修正。

在这样的本第二实施形态中，因为使用通过摄像装置摄影的图像进行手抖动检测，所以不需要振动回转仪等进行手抖动检测的设备。

另外，在本第二实施形态中，在向屏幕上投射激光的光学系统的光路上配置使来自屏幕的光朝向摄像装置的CCD23折射的棱镜24，进而，在CCD23的前面配置快门22，所以通过改变快门的开闭定时，能够同时进行投射和摄影，或者优先投射或者摄影中任何一个。这扩展了图像投射装置的用途，由此，例如考虑在游戏等用途中打开新的世界。

另外，在本第二实施形态中，图像投射装置通过梯形修正所投射的图像，能够更正确地进行通过摄像装置对投射位置的检测。

此外，在上述第二实施形态中，示出手抖动检测根据通过摄像装置60摄影的图像的运动进行的情况，但是在手抖动检测中，也可以使用由上述摄像装置对在屏幕等的投射区域上成为记号的部分进行摄影后的图像。

例如，如果在屏幕10上附加有具有对比度的标记等的记号，则通过摄像装置能够容易地进行投射位置的检测。在这种场合，没有检测误操作，在进行自动聚焦时特别有效，由此能够在投射后立即得到清晰的图像。这里，所谓标记，是在投射区域上成为记号的具有对比度的，不需要预先在屏幕上形成，在成为屏幕的投射区域上的伤、灰尘、污水等均可。

另外，在上述各实施形态中，说明了投射的图像是运动图像的情况，但是投射的图像也可以是静止图像。

(第三实施形态)

图8表示本发明的第三实施形态的图像投射装置的概略结构图。在图8中，给和图1相同的构成要素赋予相同的符号。

本第三实施形态的图像投射装置103，其基本结构和上述第一实施形态的结构相同，但是代替上述第一实施形态的棱镜24使用反射镜26。该反射镜26设置成在手抖动修正光学系统110和液晶单元7之间的光路上的位置、和该光路以外的位置之间可移动，在位于该光路上时，使来自屏幕的光朝向CCD23反射。亦即，该反射镜26进行投射和摄影的切换。

下面说明投射和摄影的切换。

在投射图像时，如图8(a)所示，反射镜26从手抖动修正光学系统110和液晶单元7之间退避。在这种情况下，来自激光投射单元50的激光由液晶单元7调制，通过手抖动修正光学系统110以及投射透镜6b投射到屏幕10上。由此，在屏幕上形成图像。

另一方面，在想摄影图像的情况下，如图8(b)所示，把反射镜26配置在手抖动修正光学系统110和液晶单元7之间的光路上。由此可以使来自屏幕10的反射光的100％的光量入射CCD23，即使在暗的场所也能摄影。

在该第三实施形态中，和第一实施形态同样，手抖动的修正通过在激光P的光路上配置的手抖动修正光学系统110进行，另外，此时的手抖动检测通过振动回转仪进行。

在这样的第三实施形态中，因为在投射图像的图像投射装置中具有在从激光投射单元射出的激光的光路上的位置和该光路以外的位置之间设置的、在位于该光路上时使来自屏幕的光朝向CCD23反射的反射镜26，所以能够通过反射镜26的移动切换投射和摄影。例如，在投射时，来自激光投射单元50的光能够原样不变投射在屏幕上。另外在摄影时，能使来自图像投射装置的外部的光通过反射镜26在CCD23的方向上能够100％到达，能够防止光量损失，即使在暗的地方也能摄影。

(第四实施形态)

图9表示本发明的第四实施形态的图像投射装置的结构图。

本实施形态的图像投射装置104作为红、蓝、绿三色的短波长激光光源具有直线偏振光的激光器1、2、3，投射图像的屏幕10a反射从所述激光器发生的红、蓝、绿三色的激光P1、P2、P3。该屏幕10a在光入射面的前面上粘贴吸收体膜13。

另外，图像投射装置104具有反射镜5a、5b、5c、4、手抖动修正光学系统110、水平偏转装置15和垂直偏转装置14。

进而，图像投射装置104具有棱镜24a、24b、24c、波长滤光器25a、25b、25c、光检测器27a、27b、27c、和调制器28a、28b、28c。

这里，水平偏转装置15是激光在水平方向上扫描屏幕10a上那样偏转激光的装置，垂直偏转装置14是激光在垂直方向上扫描屏幕10a上那样偏转激光的装置。另外，手抖动修正光学系统110和第一实施形态的手抖动修正光学系统相同，通过执行器使在与来自反射镜4的激光的光轴垂直的面内上下左右平行移动，修正由于手抖动引起的图像的投射位置的偏离。

另外，上述各调制器28a、28b、28c调制来自各短波长激光光源1、2、3的激光的强度，棱镜24a、24b、24c配置在上述各调制器28a、28b、28c的光射出侧，各自具有偏振光特性，使来自激光光源的直线偏振光的激光100％通过。波长滤光器25a、25b、25c安装在棱镜24a、24b、24c内，波长滤光器25a只让红色激光透过，波长滤光器25b只让蓝色激光透过，波长滤光器25c只让绿色激光透过。光检测器27a、27b、27c检测用棱镜24a、24b、24c分支的外部光。

另外，图像投射装置104具有根据各光检测器的输出而形成摄影投射区域后的图像的图像形成单元90。

下面说明动作。

对于从各激光器1～3射出的激光P1～P3，分别通过调制器28a、28b、28c调制强度，通过棱镜24a、24b、24c以及波长滤光器25a、25b、25c入射反射镜5a、5b、5c。使用这些反射镜，把从激光器1、2、3射出的激光P1、P2、P3反射以使各自的光轴一致，进而用反射镜4反射，通过手抖动修正光学系统110入射到水平偏转装置15及垂直偏转装置14。

使用垂直偏转装置14对激光进行偏转以在垂直方向上扫描屏幕10a，使用水平偏转装置15对激光进行偏转以在水平方向上扫描屏幕10a。由此，在屏幕10a上形成投射图像。

另外，这样，对于通过水平偏转装置15以及垂直偏转装置14扫描屏幕10a上的激光，用屏幕10a反射，该反射的激光，由棱镜24a、24b、24c分支，通过光检测器27a、27b、27c检测。

亦即，由屏幕10a反射的激光，通过水平偏转装置15、垂直偏转装置14、手抖动修正光学系统110、反射镜4、5a、5b、5c返回到波长滤光器，通过各波长滤光器25a、25b、25c的红、蓝、绿的光通过棱镜24a、24b、24c朝向光检测器27a、27b、27c反射。

然后，在图像投射装置104中，图像形成单元90根据各光检测器的输出而形成摄影投射区域的图像。由此，能够观察或者记录投射区域的图像。

另外，和第一实施形态相同，对应于检测出的手抖动量而使手抖动修正光学系统110移动以使由反射镜4反射的激光的光轴在屏幕的上下左右方向上变化从而进行手抖动修正。

另外，手抖动检测和第一实施形态同样使用两个振动回转仪进行。

在这样的第四实施形态中，通过把图像投射装置做成扫描方式，不需要液晶单元那样的2维图像器件，有利于小型化、减轻重量。在小型化的情况下，手抖动的影响变得显著，但是该手抖动通过具备本实施形态那样的手抖动修正光学系统110而被消除，变得能够无抖动地投射图像，其小型化效果大。

此外，在本第四实施形态中，说明了使用垂直偏转装置14以及水平偏转装置15以扫描方式投射图像的情况，但是如果使用将它们一体化的部件的话，则可以实现更加小型的图像投射装置。

另外，在本第四实施形态中，作为短波长激光光源使用三原色的激光，但是关于蓝色激光，也可以使用例如两个波长450nm的激光和波长480nm的激光、合计4个波长的激光。另外，使用光源的激光的波长的个数在其以上和在其以下均可。例如，也可以构成仅使用一个短波长激光光源的单色投射装置。

另外，在上述各实施形态中，作为图像投射装置的光源，使用半导体激光器，但是，也可以是发光二极管(LED)。

另外，在上述第四实施形态中，手抖动的检测和第一实施形态相同，使用两个振动回转仪进行，但是也可以根据对通过图像形成单元90形成的图像、即屏幕上的投射图像进行摄影而进行。在这种情况下，不需要振动回转仪等进行手抖动检测的机构。

进而，在上述第四实施形态中，希望摄影激光的投射范围外的区域而检测投射位置。其原因在于，因为作为激光的投射区域的屏幕通常是白色的，有时通过摄像装置检测投射位置难。因此，通过把投射范围外的区域的、预先制作的标记、或者成为本来在该区域内的伤或者灰尘等有对比度的记号的部分作为位置检测的基准，能够容易地检测出投射位置。

以下使用图10简单说明把激光的投射范围外的区域的标记作为位置检测的基准而使用的图像投射装置。

在图10中，104a是把激光的投射范围外的区域的标记作为位置检测的基准使用的图像投射装置，和第四实施形态的图像投射装置104相同，具有激光器1～3、反射镜4、5a～5c、手抖动修正光学系统110、水平偏转装置15、垂直偏转装置14、棱镜24a～24c、波长滤光器25a～25c、光检测器27a～27c、调制器28a～28c。

然后，该图像投射装置104a进而具有反射镜5a、5e、波长滤光器25d、光检测器27d、棱镜24d。

这里，反射镜5a、5e把绿色激光器3的、红外激光中波长未被变换的红外激光P0和激光P1～P3若干光轴偏离那样向反射镜4反射。波长滤光器25d仅使由屏幕10a反射的红外激光P0透过，棱镜24d把透过该波长滤光器25d的红外激光P0的反射光朝向光检测器27d反射，光检测器27d检测红外激光P0的反射光。

再有，该图像投射装置104a具有，根据光检测器27a～27c的输出而形成摄影投射区域后的图像，同时，根据光检测器27d的输出而形成摄影投射区域后的投射位置检测用图像，检测投射位置的图像形成单元90a；和与第一实施形态同样根据该投射位置驱动手抖动修正光学系统110的光学系统驱动机构110b。

在这样构成的图像投射装置104a中，红外激光P0扫描和三色激光P1～P3若干偏离的区域，从而在图像形成单元90a中形成投射范围周围的、预先制作的标记或者本来在该区域中的伤或灰尘等具有对比度的记号的部分的图像。

然后，在图像形成单元90a中，根据成为该记号的部分的图像而检测投射位置，向光学系统驱动机构110b输出手抖动量。

于是，光学系统驱动机构110b对应于手抖动量在与用反射镜4反射的激光P1～P3的光轴垂直的面内上下左右平行移动手抖动修正光学系统110，以修正由于手抖动引起的图像的投射位置的偏离。

本发明的图像投射装置，因为通过光学修正方式，对应手抖动使投射光学系统的光射出方向变化，瞬时修正手抖动，所以是能够手持进行图像投射的划时代的装置，在实现可携带的小型的图像投射装置或者可投射图像的便携电话等方面有用。

Claims

1.一种图像投射装置，用于投射图像，其特征在于，具有：

利用产生成为红、蓝、绿的直线偏振光的三色激光的短波长激光光源来投射图像的投射光学系统；和

经由所述投射光学系统取入外部光的摄像装置，

所述投射光学系统，利用在其光轴上配置的具有偏振光特性的棱镜，无光量损失地投射所述三色激光，而且利用所述具有偏振光特性的棱镜，使所取入的所述外部光的一部分进入摄像装置。

2.根据权利要求1所述的图像投射装置，其特征在于，

一个短波长激光光源由射出红外激光的红外半导体激光器、和对从该红外半导体激光器射出的红外激光进行波长变换而输出的波长变换元件组成，

将从所述红外半导体激光器射出的红外激光的、未被波长变换的一部分光向外部空间放射。

3.根据权利要求2所述的图像投射装置，其特征在于，

在投射来自所述短波长激光光源的激光时，由所述摄像装置检测所述激光的投射位置。

4.根据权利要求3所述的图像投射装置，其特征在于，

投射所述图像的投射光学系统通过自动聚焦功能来对准被投射的所述图像的焦点。

5.根据权利要求4所述的图像投射装置，其特征在于，

投射所述图像的投射光学系统在投射所述图像时，梯形地修正被投射的图像。