本發(fā)明涉及能夠?qū)M深方向的不同位置同時并行地進行投射的投影儀。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的投影儀中，由于使用對平面的顯示元件上的圖像進行放大投影的投影光學系統(tǒng)，因而焦點對準的面大致為平面，僅能夠進行使該面前后移動的調(diào)整。即，無法變更焦點位置以同時并行地對具有不同進深的被投射區(qū)域進行投射，從而并不存在例如如下的投影儀：能夠在聚焦的狀態(tài)下向曲面屏幕進行投射、或者能夠?qū)?yīng)于這種曲面屏幕的形狀變更。

另外，雖然并非涉及投影儀的技術(shù)，然而作為攝像裝置存在如下技術(shù)：取得與射入2維傳感器的光的入射方向有關(guān)的信息，能夠同時拍攝位于進深方向上的不同距離處的被攝體(參照專利文獻1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利第7936392號

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明就是鑒于上述背景技術(shù)而完成的，其目的在于提供一種能夠?qū)哂羞M深的被投射區(qū)域進行投射的投影儀。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明的投影儀具有：光射出調(diào)整機構(gòu)，其能夠針對在發(fā)光部中從多個位置分別射出的成分光，按照每個該成分光，調(diào)整所利用的射出角度；以及光控制部，其與位于經(jīng)過光射出調(diào)整機構(gòu)后的成分光所照射的被照射區(qū)域內(nèi)、且包含進深方向的不同位置的投影區(qū)域?qū)?yīng)地，控制從光射出調(diào)整機構(gòu)射出的成分光的射出位置和射出角度。

上述投影儀中，利用光控制部的控制，對從光射出調(diào)整機構(gòu)射出的構(gòu)成圖像光的各成分光的射出位置和射出角度分別進行調(diào)整。由此，例如針對具有進深的投影區(qū)域、即在進深方向上的不同距離處具有區(qū)域的投影區(qū)域，能夠通過改變焦點位置來進行圖像投射。

本發(fā)明的具體方式或方面中，該投影儀還具有將經(jīng)過光射出調(diào)整機構(gòu)后的成分光投射到投影區(qū)域上的投影光學系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個方面中，光射出調(diào)整機構(gòu)具有光選擇部，該光選擇部按照從發(fā)光部射出的每個成分光，限制光的透過來選擇處于要利用的射出角度的成分。這種情況下，利用光選擇部，能夠調(diào)整各成分光的射出角度。

本發(fā)明的另一個方面中，光選擇部是對光的截止和透過進行切換的面板型部件，光控制部對面板型部件中的光的截止和透過的切換進行控制，使其選擇從發(fā)光部射出的成分光中的、處于規(guī)定的射出角度的成分。這種情況下，通過控制光的截止和透過的切換來限制光的透過，增加各成分光的射出角度的選擇類型。

本發(fā)明的另一個方面中，在光射出調(diào)整機構(gòu)中，發(fā)光部包括呈面狀地具有延展的發(fā)光源，所射出的成分光向具有2維或3維的延展的投影區(qū)域被同時照射。這種情況下，利用呈面狀地具有延展的發(fā)光部，能夠在無需例如光掃描那樣的動作的情況下，對投影區(qū)域以平面或空間方式同時進行圖像投射。

本發(fā)明的另一個方面中，發(fā)光部具有從呈面狀地配置的多個發(fā)光點分別射出成分光的多個自發(fā)光型元件。這種情況下，能夠利用多個自發(fā)光型元件來形成圖像。

本發(fā)明的另一個方面中，自發(fā)光型元件產(chǎn)生相干光。這種情況下，能夠容易且準確地進行成分光的射出角度的調(diào)整，從而高效率地利用光。

本發(fā)明的另一個方面中，光射出調(diào)整機構(gòu)具有多個透鏡部，該多個透鏡部分別與發(fā)光部中的多個發(fā)光點對應(yīng)地設(shè)置，對從各發(fā)光點發(fā)出的光的射出角度分別進行調(diào)整。這種情況下，能夠通過多個透鏡部按照每個成分光調(diào)整射出角度。

本發(fā)明的另一個方面中，發(fā)光部具有：照明光學系統(tǒng)，其基于由光源部產(chǎn)生的光源光而形成照明光；以及光調(diào)制部，其對來自照明光學系統(tǒng)的照明光進行調(diào)制。這種情況下，能夠由光調(diào)制部將來自照明光學系統(tǒng)的照明光作為來自多個位置的圖像光的成分光而射出。

本發(fā)明的另一個方面中，光射出調(diào)整機構(gòu)具有對光的截止和透過進行切換的面板型部件，作為從由發(fā)光部射出的成分光中選擇處于射出角度的成分的光選擇部，面板型部件構(gòu)成為使得多個像素對應(yīng)于構(gòu)成光調(diào)制部的各像素。這種情況下，通過對與構(gòu)成光調(diào)制部的像素中的1個像素對應(yīng)的面板型部件側(cè)的多個像素進行切換來選擇光的截止和透過，對于從光調(diào)制部側(cè)的1個像素射出的成分光，能夠在該成分光具有角度分布的情況下選擇期望的射出角度的成分。

本發(fā)明的另一個方面中，光射出調(diào)整機構(gòu)在發(fā)光部中根據(jù)各色的光而分別形成每個顏色的成分光，并按照該各色的每個成分光，調(diào)整所利用的角度成分，還具有將經(jīng)過光射出調(diào)整機構(gòu)后的各色的成分光合成的合成光學系統(tǒng)。這種情況下，能夠進行彩色圖像的投射。

附圖說明

圖1是說明第1實施方式的投影儀的圖。

圖2是說明投影儀的構(gòu)造的圖。

圖3的(A)是表示發(fā)光部的構(gòu)造的一例的圖，圖3的(B)是表示發(fā)光部的構(gòu)造的另一例的圖。

圖4的(A)是表示投影儀的投射的一例的圖，圖4的(B)是表示投影儀的投射的另一例的圖。

圖5的(A)是表示投影儀對2個區(qū)域的圖像投射的一例的圖，圖5的(B)是示意性表示圖5的(A)中的2個區(qū)域的主視圖。

圖6是用于說明圖5的圖像投射的動作的流程圖。

圖7是表示投影儀對非平面的投射的一例的圖。

圖8的(A)是表示投影儀對立體區(qū)域的投射的一例的立體圖，圖8的(B)是圖8的(A)的側(cè)視圖。

圖9是說明第2實施方式的投影儀的圖。

圖10的(A)是示意性表示投影儀的構(gòu)造的一部分的圖，圖10的(B)是說明變形例的投影儀的構(gòu)造的圖。

圖11的(A)是說明一個變形例的投影儀的射出角度調(diào)整的圖，圖11的(B)是表示另一個變形例的投影儀的圖。

圖12是說明第3實施方式的投影儀的圖。

圖13是用于說明另一個變形例的投影儀的圖。

具體實施方式

[第1實施方式]

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的第1實施方式的投影儀2具有：投射圖像光的光學系統(tǒng)部分50；攝像部70，其用于對投影區(qū)域PD進行拍攝，取得與距離有關(guān)的信息，該投影區(qū)域PD位于利用光學系統(tǒng)部分50的圖像光投射中的可投射的被照射區(qū)域內(nèi)；以及對光學系統(tǒng)部分50的動作進行控制的電路裝置80。

光學系統(tǒng)部分50具有光射出調(diào)整機構(gòu)100和投影光學系統(tǒng)40。其中，光射出調(diào)整機構(gòu)100具有發(fā)光部10和光選擇部20。

如圖2所示，在光學系統(tǒng)部分50內(nèi)，光射出調(diào)整機構(gòu)100中的發(fā)光部10具有在與垂直于光軸OA的XY面平行的射出面SA的面內(nèi)呈矩陣狀地配置有多個的自發(fā)光型元件10a。呈面狀配置的多個自發(fā)光型元件10a成為多個發(fā)光點，分別射出應(yīng)形成圖像光的各成分光IL，由此發(fā)光部10成為產(chǎn)生呈面狀具有延展的光的發(fā)光源。

光射出調(diào)整機構(gòu)100中的光選擇部20是能夠?qū)脑诎l(fā)光部10中配置于多個位置的各個自發(fā)光型元件10a分別射出的成分光IL進行取舍選擇的部件。即，光選擇部20是確定成分光IL的截止和透過的部件，換言之，光選擇部20可以說是限制從各個自發(fā)光型元件10a射出的成分光IL的透過的部件。

這里，如圖所示，構(gòu)成發(fā)光部10的多個自發(fā)光型元件10a能夠向彼此不同的方向或角度分別射出成分光IL。由此，能夠使從位于不同位置的自發(fā)光型元件10a分別射出的成分光IL在投影區(qū)域PD上的同一點(位置)重疊。通過使成分光IL重疊，即使各成分光IL的光量較小，也能夠進行亮度滿足需要的圖像投影。此外，通過增加在同一點會聚的光的根數(shù)，能夠提升光量。其中，若為了提升光量而將較多的成分會聚于一點，則在投影區(qū)域PD上構(gòu)成的圖像的像素數(shù)會減少，因此實際情況下，根據(jù)所求出的光量和分辨率的平衡來設(shè)定期望的數(shù)值。

圖3的(A)和3(B)是分別示出如上述那樣使成分光IL向彼此不同的方向或角度射出的多個自發(fā)光型元件10a的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖3的(A)的一例示出各個自發(fā)光型元件10a由激光發(fā)光元件構(gòu)成。這種情況下，由發(fā)出激光作為成分光IL的激光發(fā)光元件LD構(gòu)成各個自發(fā)光型元件10a，通過在激光發(fā)光元件LD的前方設(shè)置具備適當角度的反射鏡(圖示省略)，能夠向期望的角度或方向射出作為成分光IL的激光。這樣，各個自發(fā)光型元件10a產(chǎn)生激光即相干光，從而能夠容易且準確地進行對成分光IL的射出角度的調(diào)整，能夠高效率地使用光。

此外，圖3的(B)的一例示出各個自發(fā)光型元件10a由LED光源構(gòu)成。這種情況下，由LED封裝構(gòu)成各個自發(fā)光型元件10a，該LED封裝對發(fā)出LED光作為成分光IL的LED發(fā)光元件LE蓋上具備透鏡功能的蓋部件(透鏡部件)CP來進行了保護，蓋部件CP通過使成分光IL折射而能夠?qū)Τ煞止釯L的射出角度或方向適當進行調(diào)整。

如上所述，多個自發(fā)光型元件10a能夠向彼此不同的方向分別射出成分光IL。另外，圖3的(A)和圖3的(B)是關(guān)于自發(fā)光型元件10a的例示，還能夠通過除此之外的構(gòu)造構(gòu)成自發(fā)光型元件10a。例如，可以取代上述圖3的(B)的LED而采用使用高壓水銀燈等作為照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。另外，在所射出的成分光IL的射出角度存在分布、即存在延展的情況下，能夠?qū)唧w情況將后述的光選擇部20的透光部QA和遮光部QB的寬度(大小和范圍)以及位置進行調(diào)整。由此，能夠?qū)?yīng)使用的成分光的射出角度限制為期望的狀態(tài)。

返回圖2，對光選擇部20具體進行說明。光選擇部20構(gòu)成為，將與如上述那樣射出成分光IL的發(fā)光部10的各個自發(fā)光型元件10a對應(yīng)地設(shè)置的多個縫狀或格子狀的透光部QA與遮光部QB交替配置。即，光選擇部20在透光部QA使應(yīng)使用的成分光IL透過，而利用遮光部QB截止其他的成分，以限制光的透過。關(guān)于透光部QA和遮光部QB，更具體而言，例如可以構(gòu)成為在柵格狀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的位置被固定地確定。例如可以使用視差擋板等結(jié)構(gòu)。此外，通過使光選擇部20例如構(gòu)成為對光的截止和透過進行切換的面板型部件，使其具備光閥的功能，還能夠?qū)崿F(xiàn)透光部QA和遮光部QB的位置可變的結(jié)構(gòu)。通過光的截止和透過的切換進行可變控制，增加各成分光的射出角度的選擇類型。此外，透光部QA和遮光部QB的寬度(大小和范圍)可采用各種方式，例如可以依據(jù)各個自發(fā)光型元件10a的尺寸和排列，但也可以按照小于(細于)各個自發(fā)光型元件10a的間距進行排列。如上所述，光選擇部20通過具有透光部QA和遮光部QB，能夠僅使成分光IL中的位于應(yīng)使用的射出角度的成分通過而排除其他的成分。此外，光選擇部20可以限制各成分光IL的角度的延展而具備指向性。例如可以采用柱狀透鏡等結(jié)構(gòu)。換言之，光選擇部20是根據(jù)射出角度確定是否將成分光IL用作圖像光的部件。

如上所述，光射出調(diào)整機構(gòu)100利用發(fā)光部10和光選擇部20，能夠?qū)?gòu)成圖像光的各成分光IL的發(fā)光位置和所使用的射出角度進行調(diào)整。即，光射出調(diào)整機構(gòu)100是基于電路裝置80的控制而設(shè)定光源側(cè)的圖像光的射出狀態(tài)的光設(shè)定部。另外，在將光選擇部20設(shè)為能夠進行可變控制的結(jié)構(gòu)的情況下，利用電路裝置80的控制，對發(fā)光部10的發(fā)光位置和光選擇部20透光部QA的位置關(guān)系進行調(diào)整以提升利用效率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)進一步的光量提升。

投影光學系統(tǒng)40是將如上述那樣經(jīng)過光射出調(diào)整機構(gòu)100后的成分光IL、即在光選擇部20中通過而將各成分光IL的整體作為圖像光投射在投影區(qū)域PD上的投射透鏡。經(jīng)過投影光學系統(tǒng)40后的各成分光IL中的某個成分如圖所示那樣，在投影區(qū)域PD上與其他的成分光IL彼此重疊。例如圖中實線所示，自發(fā)光型元件10a的在圖示中從上方起第4個自發(fā)光型元件a4(10a)和與之相鄰的第5個自發(fā)光型元件a5(10a)以彼此不同的角度射出，而在投影區(qū)域PD上最終到達相同位置PA1。即，來自自發(fā)光型元件a4的成分光ILa(IL)和來自自發(fā)光型元件a5的成分光ILb(IL)在投影區(qū)域PD上的位置PA1處重疊而作為投影圖像形成了1個投影像素。同樣地，圖中虛線所示的成分光IL彼此在投影區(qū)域PD上的位置PA2處重疊而形成了1個投影像素，而圖中單點劃線所示的成分光IL彼此在位置PA3處形成了1個投影像素。這樣，來自在發(fā)光部10中配置為面狀的多個自發(fā)光型元件10a的成分光IL同時向投影區(qū)域PD射出，從而能夠在投影區(qū)域PD的面區(qū)域上形成圖像。另外，投影光學系統(tǒng)40還具備如下功能：例如在各成分子IL的光線束具有角度的延展的情況下使它們收斂并投射于投影區(qū)域PD上。

攝像部70例如通過能夠測定距離圖像的相機構(gòu)成，其拍攝被投射來自上述光學系統(tǒng)部分50的圖像光的被照射區(qū)域內(nèi)的投影區(qū)域PD，測定投影區(qū)域PD與投影儀2的距離和投影區(qū)域PD的形狀、即投影儀2與投影區(qū)域PD上的各小區(qū)域以及各點之間的距離等。即，投影儀2通過具有攝像部70，能夠取得投影區(qū)域PD相對于投影儀2的深度信息(與Z方向有關(guān)的信息)以及與投影區(qū)域PD上的各個小區(qū)域(各點)的方位有關(guān)的信息。另外，在圖2的情況下，投影區(qū)域PD為垂直于光軸OA的平面。這種情況下，只要能夠取得光軸OA上的投影區(qū)域PD的距離信息(深度信息)即可。

電路裝置80具有圖像處理部81、發(fā)光驅(qū)動部82和主控制部88，是控制包括光學系統(tǒng)部分50的動作控制在內(nèi)的、投影儀2的動作整體的裝置。主控制部88統(tǒng)一控制整體的動作。此外，圖像處理部81進行應(yīng)投射的圖像信息的處理，并且特別在本實施方式中，取得從攝像部70取得的投影區(qū)域PD的形狀等距離信息，并根據(jù)該距離信息進行圖像處理。發(fā)光驅(qū)動部82根據(jù)來自主控制部88和圖像處理部81的指示，進行構(gòu)成光射出調(diào)整機構(gòu)100的發(fā)光部10和光選擇部20的動作控制。即，進行構(gòu)成發(fā)光部10的各個自發(fā)光型元件10a的點亮時機和點亮光量的控制、以及光選擇部20的多個縫隙狀的透光部QA與遮光部QB的配置切換的驅(qū)動動作。如上所述，電路裝置80關(guān)于投影儀2的各種動作控制中的光射出調(diào)整機構(gòu)100的動作控制，作為對成分光IL的射出位置和射出角度進行控制的光控制部發(fā)揮功能。

在利用以上的投影儀2的圖像投射的情況下，利用電路裝置80對具備成分光IL的選擇功能的光射出調(diào)整機構(gòu)100進行控制，從而能夠適當變更圖像形成位置。由此，例如圖4的(A)的情況和圖4的(B)的情況所示，針對位于不同距離處的投影區(qū)域PD，不論投影光學系統(tǒng)40的對焦功能如何都能夠形成焦點對準的圖像。換言之，能夠根據(jù)投影區(qū)域PD的形狀等變更焦點位置。圖4的(A)和圖4的(B)中，圖4的(A)示出了將投影區(qū)域PD配置為垂直于光軸OA的平面且位于與投影儀2之間的距離在進深方向(Z方向)上較遠的位置的情況。與此相對，圖4的(B)示出了將投影區(qū)域PD配置為垂直于光軸OA的平面且位于與投影儀2之間的距離在進深方向(Z方向)上較近的位置的情況。另外，這里，如僅進行圖4的(A)的情況下的投射或僅進行圖4的(B)的情況下的投射那樣，對單獨的平面進行投射的情況下，可認為是向固定的進深方向的投射，而在處理圖4的(A)的情況下的投射和圖4的(B)的情況下的投射這雙方，或如參照圖5等后述那樣處理位于2個以上的不同位置的投影區(qū)域的情況下，可認為位于進深方向不同的位置。

以下，對圖4所示情況下的利用投影儀2的圖像投射的動作的一例進行說明。首先，作為在圖4的(A)和圖4的(B)中共同的前提，由電路裝置80對光射出調(diào)整結(jié)構(gòu)100進行了控制，使得取得來自攝像部70的有關(guān)投影區(qū)域PD的距離信息，并射出與根據(jù)該距離信息進行了校正的圖像信息對應(yīng)的光線。具體例如在圖4的(A)所示的情況下的投射中，在投影區(qū)域PD上的投影位置中的例如位于下方側(cè)的位置PA1處接收實線所示的成分光IL所對應(yīng)的光線。即，利用電路裝置80對光射出調(diào)整機構(gòu)100的控制，使得構(gòu)成發(fā)光部10的自發(fā)光型元件10a中的自發(fā)光型元件a4和自發(fā)光型元件a5對應(yīng)于位置PA1上的圖像(像素)。同樣地，電路裝置80對光射出調(diào)整機構(gòu)100進行了控制，使得來自其他的自發(fā)光型元件10a的成分光IL(圖中虛線)對應(yīng)于投影區(qū)域PD上的投影位置中的位于中央側(cè)的位置PA2，并使得來自另外其他的自發(fā)光型元件10a的成分光IL(圖中單點劃線)對應(yīng)于投影區(qū)域PD上的投影位置中的位于上方側(cè)的位置PA3。以上為了簡化說明，對3個位置PA1～PA3進行了說明，同樣地，通過將各成分光整體作為圖像光呈面狀地照射到作為2維平面的投影區(qū)域PD整體，對投影區(qū)域PD的整體進行圖像投射，從而形成投影圖像。此外，關(guān)于重疊的自發(fā)光型元件10a的數(shù)量，在圖示中使來自2個發(fā)光點的成分光IL重疊于1處投影區(qū)域PD上的1個位置，然而不限于此，例如也可以將來自3個以上的發(fā)光點的成分光IL重疊于投影區(qū)域PD上的1個位置。重疊的程度可根據(jù)發(fā)光點的數(shù)量(自發(fā)光型元件10a的數(shù)量)與所要求的分辨率之間的關(guān)系等而適當變更。

接著，對圖4的(B)所示情況下的圖像投射的動作進行說明。另外，圖4的(B)中的作為投影區(qū)域PD的被投射位置而代表性示出的3個位置PB1～PB3對應(yīng)于圖4的(A)中的3個位置PA1～PA3。換言之，如果位置PA1～PA3處的圖像狀態(tài)與位置PB1～PB3處的圖像狀態(tài)一致，則表示圖4的(A)的投影區(qū)域PD中的投影圖像與圖4的(B)的投影區(qū)域PD中的投影圖像一致。圖4的(B)所示情況下的投射與上述圖4的(A)的情況同樣，由電路裝置80對光射出調(diào)整機構(gòu)100進行控制，從而在投影區(qū)域PD上形成圖像。但是，在圖4的(B)的情況下，與從攝像部70取得的有關(guān)投影區(qū)域PD的距離信息不同于圖4的(A)的情況(位置比圖4的(A)的情況近)。因此，電路裝置80對光射出調(diào)整機構(gòu)100進行了控制，使得投影區(qū)域PD上的各位置與光射出調(diào)整機構(gòu)100中的對應(yīng)的自發(fā)光型元件10a之間的關(guān)系不同于圖4的(A)所示的情況。在圖4的(B)所示的情況下，例如使來自圖示中從上方起第2個自發(fā)光型元件a2(10a)的成分光IL(圖中實線)和來自從上方起第7個自發(fā)光型元件a7(10a)的成分光IL(圖中實線)對應(yīng)于投影區(qū)域PD上的投影位置中的位于下方側(cè)的位置PB1。同樣地，使來自其他的自發(fā)光型元件10a的成分光IL(圖中虛線)對應(yīng)于投影區(qū)域PD上的投影位置中的位于中央側(cè)的位置PB2，而如單點劃線所示，使來自另外其他的自發(fā)光型元件10a的成分光IL(圖中單點劃線)對應(yīng)于投影區(qū)域PD上的投影位置中的位于上方側(cè)的位置PB3。

如上所述，本實施方式的投影儀2如圖4的(A)和圖4的(B)所示情況那樣，即使處于被照射區(qū)域內(nèi)的投影區(qū)域PD的位置改變，也與其對應(yīng)地控制圖像光，使得選擇位于能夠應(yīng)對的射出位置和射出角度的成分光IL，從而能夠在不使用投影光學系統(tǒng)40的對焦功能的情況下形成為使相同圖像對準焦點的狀態(tài)。換言之，能夠根據(jù)投影區(qū)域PD的位置使從投影儀2射出的圖像光的焦點位置獨立于對焦功能而根據(jù)投影區(qū)域PD發(fā)生變更。

圖5的(A)和圖5的(B)是表示使用投影儀2對分割區(qū)域進行圖像投射的一例的圖。具體而言，在圖5的(A)和圖5的(B)所示的情況下，投影區(qū)域PD被分割為包括彼此不同的進深方向的位置的第1區(qū)域PD1和第2區(qū)域PD2這2個區(qū)域(分割區(qū)域)。這里，進深方向上的位置較遠的一側(cè)成為第1區(qū)域PD1，較近一側(cè)成為第2區(qū)域PD2。其中，第1區(qū)域PD1和第2區(qū)域PD2都為與垂直于光軸OA的XY面平行的平面。即使針對這種分割區(qū)域，投影儀2也控制光射出調(diào)整機構(gòu)100的動作，使得根據(jù)從攝像部70取得的第1區(qū)域PD1和第2區(qū)域PD2的距離信息，將各個自發(fā)光型元件10a的投射范圍分配為第1區(qū)域PD1用的投射范圍和第2區(qū)域PD2用的投射范圍，從而能夠在第1區(qū)域PD1和第2區(qū)域PD2這雙方形成圖像。另外，這種情況下，來自在發(fā)光部10中配置為面狀的多個自發(fā)光型元件10a的成分光IL被同時射出，從而在由多個分割區(qū)域構(gòu)成的投影區(qū)域PD的面區(qū)域整體上形成圖像。

這里，在圖5的(B)中，將投影儀2可在包括第1區(qū)域PD1的面內(nèi)進行投射的范圍設(shè)為可投影區(qū)域PP1，將包括第2區(qū)域PD2的面內(nèi)的可投射范圍設(shè)為可投影區(qū)域PP2。即，可投影區(qū)域PP1是假想的圖像光的被照射區(qū)域，表示假設(shè)發(fā)光部10的所有的自發(fā)光型元件10a在僅向包括第1區(qū)域PD1的平面內(nèi)投射的情況下可照射的范圍。同樣地，可投影區(qū)域PP2表示假設(shè)發(fā)光部10的所有的自發(fā)光型元件10a在僅向包括第2區(qū)域PD2的平面內(nèi)投射的情況下可照射的范圍。換言之，如果僅對可投影區(qū)域PP1中的第1區(qū)域PD1進行照射，則按照在發(fā)光部10的自發(fā)光型元件10a中，僅使用射出會聚在第1區(qū)域PD1的射出位置和射出角度的成分光IL的自發(fā)光型元件10a的方式，選擇自發(fā)光型元件10a等即可。同樣地，如果僅對可投影區(qū)域PP2中的第2區(qū)域PD2進行照射，則以在自發(fā)光型元件10a中，僅使用射出會聚在第2區(qū)域PD2的射出位置和射出角度的成分光IL的自發(fā)光型元件10a的方式，選擇自發(fā)光型元件10a等即可。即，在電路裝置80中，適當?shù)剡M行光射出調(diào)整機構(gòu)100對光的分配控制即可。

如上所述，本實施方式中，電路裝置80進行從光射出調(diào)整機構(gòu)100向第1區(qū)域PD1射出的成分光IL和向第2區(qū)域PD2射出的成分光IL的分配控制，從而進行上述的圖像形成。即，投影儀2能夠?qū)Χ鄠€投影面同時進行投影。

以下，參照圖6的流程圖，對圖5所示的向2個分割區(qū)域進行投射的情況下的圖像投射處理的一例進行說明。首先，在電路裝置80中，在主控制部88的控制下進行來自外部的距離圖像數(shù)據(jù)的獲取(步驟S11)。

接著，主控制部88使攝像部70進行動作，拍攝投影區(qū)域PD而取得與距離有關(guān)的信息，獲取與投影區(qū)域PD的位置、即第1區(qū)域PD1和第2區(qū)域PD2的位置有關(guān)的信息(步驟S12)。更具體而言，主控制部88使內(nèi)置于圖像處理部81的距離圖像生成部81a(參照圖2)進行動作，根據(jù)從攝像部70取得的信息，針對作為投影區(qū)域PD的各分割區(qū)域的第1區(qū)域PD1和第2區(qū)域PD2，分別提取與和投影儀2之間的距離和方位有關(guān)的數(shù)據(jù)。

接著，主控制部88基于在步驟S12中取得的與距離和方位有關(guān)的數(shù)據(jù)，進行射出可會聚在各區(qū)域PD1、PD2的成分光IL的自發(fā)光型元件10a的提取，從而分配向第1區(qū)域PD1投射的成分光IL1和向第2區(qū)域PD2投射的成分光IL2(參照圖5的(A))，進行各個自發(fā)光型元件10a的分配處理(步驟S13)。

接著，主控制部88根據(jù)在步驟S11中取得的圖像數(shù)據(jù)、和步驟S13中的自發(fā)光型元件10a的分配，進行圖像數(shù)據(jù)的校正處理(步驟S14)。即，確定各圖像數(shù)據(jù)、與射出形成與該圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的投影圖像的成分光的各個自發(fā)光型元件10a之間的對應(yīng)關(guān)系。

最后，主控制部88將基于步驟S14中的對應(yīng)關(guān)系的圖像信號發(fā)送給發(fā)光驅(qū)動部82(步驟S15)，并根據(jù)來自發(fā)光驅(qū)動部82的驅(qū)動信號開始圖像投射的動作。

另外，上述的說明中，對第1區(qū)域PD1和第2區(qū)域PD2的雙方同時進行圖像投射，然而例如也可以通過時分方式來進行對第1區(qū)域PD1的投射和對第2區(qū)域PD2的投射。例如，在進行如下控制、即將多個自發(fā)光型元件10a中的某個自發(fā)光型元件10a兼用于對第1區(qū)域PD1的投射和對第2區(qū)域PD2的投射這雙方的情況下，通過時分地切換投射，能夠達成目的。

此外，以上的示例對投影區(qū)域PD被分為2個區(qū)域的情況進行了說明，而在被分為3個以上的區(qū)域的情況下，也能夠同樣進行圖像投射。進而，以上將各區(qū)域形成為平面上，然而也可以在并非平面而具有曲率的面上形成圖像。

進而，如果考慮到將多個微小的曲面接合起來以形成具有2維或3維延展的投影區(qū)域PD，則還能夠使對應(yīng)于微小的各曲面的自發(fā)光型元件10a同時進行照射。這種情況下，例如圖7所示，能夠?qū)哂辛Ⅲw的曲面形狀的投影區(qū)域PD進行圖像投射。

此外，換言之，還可以認為投影儀2能夠?qū)δ硞€空間任意地確定位置并進行投射。圖8的(A)和圖8的(B)是表示向立體區(qū)域的投射狀態(tài)的一例的圖。即，在投影儀2中將光射出調(diào)整機構(gòu)100可投影圖像光的空間的(立體的)區(qū)域(被照射區(qū)域)設(shè)為可投影區(qū)域PX的情況下，投影區(qū)域PD可以在可投影區(qū)域PX內(nèi)自由設(shè)定。另外，圖示的情況作為一例，示出了投影區(qū)域PD為半球狀的情況。

如上所述，本實施方式的投影儀2具有：光射出調(diào)整機構(gòu)100，其能夠針對從在發(fā)光部10中配置于多個位置的自發(fā)光型元件10a分別射出的成分光IL，調(diào)整(設(shè)定)每個該成分光IL所利用的射出角度；以及作為光控制部的電路裝置80，其與經(jīng)過光射出調(diào)整機構(gòu)100后的成分光IL所照射的投影區(qū)域PD對應(yīng)地，控制從光射出調(diào)整機構(gòu)100射出的成分光IL的射出位置和射出角度。由此，在電路裝置80的控制下，由光射出調(diào)整機構(gòu)100將構(gòu)成圖像光的各成分光從多個位置以彼此不同的角度分別射出，從而在被照射區(qū)域即投影區(qū)域具有進深、即在進深方向上的不同距離處具有區(qū)域的情況下，能夠?qū)υ撏队皡^(qū)域同時并行地進行投射。換言之，能夠同時并行地對不同的進深空間進行投射。

此外，上述投影儀2中，能夠在任意的位置處形成影像，因此在例如投影映射等向立體物的投影時，能夠使用1臺投影儀2實現(xiàn)以往需要多臺投影儀的效果。此外，上述投影儀2能夠根據(jù)位置來改變光線的會聚密度，因此能夠?qū)崿F(xiàn)僅使得存在影像的部分變得尤其明亮等應(yīng)用。例如僅使得存在影像的一部分變亮，能夠進行金屬光澤感等表現(xiàn)。進而，不需要焦點調(diào)整機構(gòu)而能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低，能夠提升對立體物等的投影映射時的對焦感。

[第2實施方式]

以下，對第2實施方式的投影儀進行說明。第2實施方式的投影儀對第1實施方式的投影儀實施了變形，未特別說明的部分具有與第1實施方式的投影儀同樣的構(gòu)造。

如圖9所示，第2實施方式的投影儀202是單板式的投影儀，作為光射出調(diào)整機構(gòu)200，具有：光源裝置21，其包括產(chǎn)生光源光的光源部、和從光源部形成照明光的照明光學系統(tǒng)；光調(diào)制部25，其被從光源裝置21射出的照明光照明；以及光選擇部220，其選擇構(gòu)成從光調(diào)制部25射出的各色的圖像光的成分光。進而，投影儀202具有投影光學系統(tǒng)40，該投影光學系統(tǒng)40將被光選擇部220選擇了成分光后的圖像光向投影區(qū)域PD投射。

另外，以上的投影儀202中，光源裝置21具有光源燈21a、凹透鏡21b、一對透鏡陣列21d、21e、偏振轉(zhuǎn)換部件21g和重疊透鏡21i。其中，作為產(chǎn)生光源光的光源部的光源燈21a具有例如作為高壓水銀燈等的燈主體22a、以及回收光源光并使其向前方射出的凹面鏡22b。凹透鏡21b具有使來自光源燈21a的光源光變得平行的作用，而例如在凹面鏡22b為拋物面反射鏡的情況下則可以省略。構(gòu)成照明光學系統(tǒng)的一對透鏡陣列21d、21e由配置為矩陣狀的多個要素透鏡構(gòu)成，利用這些要素透鏡將穿過了凹透鏡21b的來自光源燈21a的光源光分割并使它們分別會聚、發(fā)散。偏振轉(zhuǎn)換部件21g的具體情況省略說明，而其具有組裝有PBS和反射鏡的棱鏡陣列、以及呈條紋狀貼附于在該棱鏡陣列設(shè)置的射出面上的波長板陣列。重疊透鏡21i使經(jīng)過了偏振轉(zhuǎn)換部件21g的照明光作為整體而適當收斂，從而能夠?qū)υO(shè)置為光調(diào)制部25的液晶光閥進行重疊照明。即，經(jīng)過兩個透鏡陣列21d、21e和重疊透鏡21i后的照明光對設(shè)置于光調(diào)制部25的液晶面板26均勻地進行重疊照明。

光調(diào)制部25如上所述是液晶光閥。更具體而言，光調(diào)制部25具有作為液晶元件的液晶面板26、光入射側(cè)偏振片25e和光射出側(cè)偏振片25h，是以構(gòu)成像素的單位對所入射的照明光的強度的空間分布進行調(diào)制的非發(fā)光型的光調(diào)制裝置。另外，在光調(diào)制部25的前段設(shè)置有對所入射的照明光進行調(diào)整的場透鏡23f。

光選擇部220配置于構(gòu)成上述光調(diào)制部25的液晶光閥的后段。該光選擇部220是對光的截止和透過進行切換的面板型部件，例如通過液晶面板構(gòu)成。即，光選擇部220由用于以像素單位對從光調(diào)制部25射出的光選擇射出角度的切換面板構(gòu)成。

即，本實施方式中，通過構(gòu)成光調(diào)制部25的液晶光閥和光選擇部220構(gòu)成所謂的雙重光閥，從而能夠?qū)Ω鞒煞止獾纳涑鑫恢煤蜕涑鼋嵌冗M行調(diào)整。即，光調(diào)制部25作為第1光閥，確定作為呈面狀發(fā)光的發(fā)光部的發(fā)光點的位置，而光選擇部220作為第2光閥，確定從第1光閥產(chǎn)生的光的射出角度，它們實現(xiàn)了作為光射出調(diào)整機構(gòu)200的本質(zhì)的功能。

以下，參照圖10的(A)，對本實施方式的利用投影儀202的圖像投射的動作具體進行說明。另外，圖10的(A)示意性示出圖9所示的構(gòu)造中的光射出調(diào)整機構(gòu)200及其周邊的構(gòu)造。如圖所示，在光調(diào)制部25中以像素單位從照明光進行調(diào)制，在電路裝置(圖示省略)的控制下，從構(gòu)成光調(diào)制部25的液晶面板26(第1光閥)的各像素的位置分別射出成分光IL。即，構(gòu)成作為第1光閥的液晶面板26的多個像素是所謂的呈面狀配置的多個發(fā)光點。從光調(diào)制部25射出的各成分光IL在光選擇部220(第2光閥)中被調(diào)整射出角度。即，在以某種程度擴散的角度而從構(gòu)成光調(diào)制部25的液晶面板26的各像素射出的成分光IL中，僅以期望的角度射出的成分光IL被選擇，并經(jīng)過投影光學系統(tǒng)40而向投影區(qū)域PD投射。另外，圖示的例子中，投影區(qū)域PD由2個分割區(qū)域PD1、PD2構(gòu)成，各成分光IL中的一部分成分向分割區(qū)域PD1投射，而其他的成分向分割區(qū)域PD2投射。即，通過光調(diào)制部25的射出位置和在光選擇部220中確定的射出角度，進行了各成分光IL的分配。

本實施方式的情況下，在光射出調(diào)整機構(gòu)200中，也將構(gòu)成圖像光的各成分光從多個位置以彼此不同的角度分別射出，從而即使在被照射區(qū)域即投影區(qū)域具有進深、即在進深方向上的不同距離處具有區(qū)域的情況下，也能夠?qū)υ撏队皡^(qū)域同時并行地進行投射。

此外，如圖10的(B)所示的一個變形例那樣，可以在構(gòu)成光選擇部220的切換面板的前后配置一對微透鏡陣列MLa、MLb，從而獲取更多的光。

圖11的(A)示出將本實施方式的雙重光閥構(gòu)造局部放大的一例。構(gòu)成上述光調(diào)制部25側(cè)的光閥(第1光閥)的像素數(shù)與構(gòu)成光選擇部220側(cè)的光閥(第2光閥)的像素數(shù)可以為相同數(shù)量而1對1對應(yīng)，但也可以如圖11的(A)所示，構(gòu)成為使得第2光閥的像素數(shù)多于第1光閥的像素數(shù)(使得第2光閥側(cè)變得更細)。即，可以構(gòu)成為使光選擇部220側(cè)的多個像素P2(圖示的情況下為4×4的16個)對應(yīng)于光調(diào)制部25側(cè)的1個像素P1。由此，能夠?qū)墓庹{(diào)制部25側(cè)按照每個像素而以角度具有延展的狀態(tài)射出的圖像光的成分選擇所需的射出角度。

另外，上述結(jié)構(gòu)還能夠應(yīng)用于上述那樣的以第1光閥的各像素作為發(fā)光點的結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)。例如圖11的(B)所示，在發(fā)光部使用作為自發(fā)光型的光源且以具備延展的狀態(tài)產(chǎn)生光的光源元件PQ的情況下，將使多個像素P2對應(yīng)于各光源元件PQ的光閥用作光選擇部220，由此也能夠限制從光源元件PQ射出的光的射出角度。

[第3實施方式]

以下，對第3實施方式的投影儀進行說明。第2實施方式的投影儀對第2實施方式的投影儀實施了變形，未特別說明的部分具有與第2實施方式的投影儀同樣的構(gòu)造。

如圖12所示，第3實施方式的投影儀302中，作為光射出調(diào)整機構(gòu)300的發(fā)光部，具有：光源裝置21；色分離光學系統(tǒng)23，其將來自光源裝置21的光源光分離為藍綠紅3色的色光；以及光調(diào)制部325，其被從色分離光學系統(tǒng)23射出的各色的照明光照明，而作為發(fā)光部以外的光射出調(diào)整機構(gòu)300的構(gòu)成要素，具有光選擇部320，該光選擇部320對構(gòu)成從光調(diào)制部325射出的各色的圖像光的成分光進行選擇。進而，投影儀302具有：作為合成棱鏡(合成光學系統(tǒng))的十字分色棱鏡27，其對被光選擇部320選擇了成分光的各色的圖像光進行合成；以及投影光學系統(tǒng)40，其將穿過了十字分色棱鏡27的圖像光投射到投影區(qū)域PD。

另外，以上的投影儀302與第2實施方式的投影儀202(參照圖9)同樣地，光源裝置21具有光源燈21a、凹透鏡21b、一對透鏡陣列21d、21e、偏振轉(zhuǎn)換部件21g和重疊透鏡21i，光源燈21a具有燈主體22a和凹面鏡22b。另外，重疊透鏡21i使經(jīng)過了偏振轉(zhuǎn)換部件21g的照明光作為整體適當收斂，從而能夠?qū)υO(shè)置于光調(diào)制部325的各色的液晶光閥25a、25b、25c進行重疊照明。即，經(jīng)過了兩透鏡陣列21d、21e和重疊透鏡21i的照明光在以下將具體描述的色分離光學系統(tǒng)23中穿過，對設(shè)置于光調(diào)制部325的各色的液晶面板26a、26b、26c均勻地進行重疊照明。

色分離光學系統(tǒng)23具有第1和第2分色鏡23a、23b、場透鏡23f、23g、23h和反射鏡23j、23m、23n、23o，與光源裝置21一起構(gòu)成照明裝置。這里，第1分色鏡23a使藍綠紅3色中的例如藍(B)色透過，而反射綠(G)和紅(R)色。此外，第2分色鏡23b使射入的綠紅2色中的例如綠(G)色反射，而使紅(R)色透過。由此，構(gòu)成光源光的B光、G光和R光分別被引導至第1、第2和第3光路OP1、OP2、OP3，分別射入不同的照明對象。

光調(diào)制部325對應(yīng)于上述各色用的3個光路OP1、OP2、OP3而具有3個液晶光閥25a、25b、25c。

配置于第1光路OP1上的B色用的液晶光閥25a具有被B光照明的液晶面板26a、配置于液晶面板26a的入射側(cè)的光入射側(cè)偏振片25e、以及配置于液晶面板26a的射出側(cè)的光射出側(cè)偏振片25h。

配置于第2光路OP2的G色用的液晶光閥25b具有被G光照明的液晶面板26b、配置于液晶面板26b的入射側(cè)的光入射側(cè)偏振片25f、以及配置于液晶面板26b的射出側(cè)的光射出側(cè)偏振片25i。

配置于第3光路OP3的R色用的液晶光閥25c具有被R光照明的液晶面板26c、配置于液晶面板26c的入射側(cè)的光入射側(cè)偏振片25g、以及配置于液晶面板26c的射出側(cè)的光射出側(cè)偏振片25j。

光選擇部320具有3個切換面板320a、320b、320c，該3個切換面板320a、320b、320c分別配置于上述構(gòu)成光調(diào)制部325的3個液晶光閥25a、25b、25c的后段。

配置于液晶光閥25a的后段的切換面板320a以像素單位對從液晶光閥25a射出的B光選擇射出角度。配置于液晶光閥25b的后段的切換面板320b以像素單位對從液晶光閥25b射出的G光選擇射出角度。配置于液晶光閥25c的后段的切換面板320c以像素單位對從液晶光閥25c射出的R光選擇射出角度，即進行角度成分的調(diào)整。

十字分色棱鏡27相當于光合成光學系統(tǒng)，形成有呈X字狀交叉的一對分色鏡27a、27b，一個第1分色鏡27a反射B光，而另一個第2分色鏡27b反射R光。由此，從十字分色棱鏡27射出將B光、G光和R光合成后的彩色的像光。

投影光學系統(tǒng)40作為投影光學系統(tǒng)，將被十字分色棱鏡27合成的彩色的像光以期望的倍率投射在投影區(qū)域PD上。即，投射出與輸入到各液晶面板26a～26c的驅(qū)動信號或圖像信號對應(yīng)的期望倍率的彩色動態(tài)圖像或彩色靜態(tài)圖像。

在本實施方式的情況下，光射出調(diào)整機構(gòu)300也將構(gòu)成圖像光的各成分光從多個位置以彼此不同的角度分別射出，從而即使在被照射區(qū)域即投影區(qū)域具有進深、即在進深方向上的不同距離處具有區(qū)域的情況下，也能夠?qū)υ撏队皡^(qū)域同時并行地進行投射。

本發(fā)明不限于上述實施方式或?qū)嵤├?，可以在不脫離其主旨的范圍內(nèi)通過各種方式實施。

例如，關(guān)于光射出調(diào)整機構(gòu)，除上述之外，例如圖13所示，還可以使用如下的光射出調(diào)整機構(gòu)，其采用由面發(fā)光激光器等構(gòu)成的發(fā)光部410、和由排列了多個微鏡MM的數(shù)字微鏡器件構(gòu)成的光選擇部420，通過作為數(shù)字微鏡器件的光選擇部420以規(guī)定的射出角度投射由發(fā)光部410呈面狀地彼此平行射出的成分光IL。這種情況下，例如使面發(fā)光激光的射出時機與數(shù)字微鏡器件的旋轉(zhuǎn)速度同步。此外，數(shù)字微鏡器件可以僅通過啟用和關(guān)閉的切換，用作光選擇部。

此外，上述內(nèi)容中以各發(fā)光部的光源點和面板的像素為單位說明了光的照射，然而面狀的發(fā)光部也可以通過組合若干部分面光源而構(gòu)成。即，在發(fā)光部的結(jié)構(gòu)中，例如可以將若干從多個(多數(shù))位置呈面狀地產(chǎn)生光而形成圖像光的框狀的小光源部組合起來構(gòu)成1個發(fā)光部。這種情況下，例如可以通過使某個框狀的小光源部照射投影區(qū)域PD的某一個區(qū)域，并將所有的框狀的小光源部組合起來，調(diào)整為對投影區(qū)域PD的整體進行照射。此外，從不同的框狀的小光源部分別射出的成分光可以對投影區(qū)域PD的一部分或全部重疊進行照射。此外，還可以根據(jù)來自攝像部70的距離圖像，控制為在1個框狀的小光源部中進行圖像校正。

此外，例如在圖3的(A)所示的激光發(fā)光元件中，可以設(shè)置可變型的反射鏡，從而調(diào)整射出角度。

此外，關(guān)于發(fā)光部的發(fā)光點的數(shù)量、即自發(fā)光型元件的個數(shù)以及構(gòu)成第1光閥的像素的像素數(shù)，可以應(yīng)用各種數(shù)量，然而發(fā)光點的個數(shù)越多，則上述的射出角度的選擇時的自由度越增加。換言之，越增多光源側(cè)或圖像形成側(cè)的像素數(shù)，則越能夠提升對于與被照射區(qū)域的進深方向有關(guān)的信息的對應(yīng)度，即使投影區(qū)域PD的范圍為復雜的立體形狀也易于應(yīng)對。此外，還能夠增加重疊的成分光IL的數(shù)量，即使得圖像變得明亮。

此外，發(fā)光部例如將自發(fā)光型元件排列于平面上，但也可以構(gòu)成為排列于曲面上。此外，可以通過使自發(fā)光型元件的排列根據(jù)投影區(qū)域的形狀而發(fā)生變化，對各成分光的射出位置和射出角度進行調(diào)整。

此外，作為用于光選擇部的面板，不限于透過型的液晶面板，還可以使用反射型的液晶面板。

此外，可以使發(fā)光部具備像素偏移(e-Shift)功能，從而能夠虛擬地增加像素數(shù)。

此外，投影光學系統(tǒng)40可以是變焦透鏡，還能進行縮小投影，還能夠改變景深。通過調(diào)整投影光學系統(tǒng)40的景深，能夠增大深度方向的顯示范圍。進而，通過使投影光學系統(tǒng)40的對焦狀態(tài)可變，還能夠使投影儀2的3維投射空間沿著光軸OA方向移動。

標號說明

2：投影儀；10：發(fā)光部；10a、a2、a4、a5、a7：自發(fā)光型元件；20、220、320：光選擇部；21：光源裝置(光源部、照明光學系統(tǒng))；23：色分離光學系統(tǒng)；25：光調(diào)制部；25a、25b、25c：液晶光閥；26、26a、26b、26c：液晶面板；27：十字分色棱鏡；27a、27b：分色鏡；40：投影光學系統(tǒng)；50：光學系統(tǒng)部分；70：攝像部；80：電路裝置(光控制部)；81：圖像處理部；81a：距離圖像生成部；82：發(fā)光驅(qū)動部；88：主控制部；100、200、300：光射出調(diào)整機構(gòu)；202：投影儀；302：投影儀；320a、320b、320c：切換面板；CP：蓋部件(透鏡部)；IL：成分光；ILa：成分光；ILb：成分光；LD：激光發(fā)光元件；LE：發(fā)光元件；LL1、LL2：透鏡；MLa、MLb：微透鏡陣列；OA：光軸；OP1、OP2、OP3：光路；PA1-PA3：位置；PB1-PB3：位置；PD：投影區(qū)域；PD1、PD2：分割區(qū)域；PP1：可投影區(qū)域；PP2：可投影區(qū)域；PQ：光源元件；PX：可投影區(qū)域；QA：透光部；QB：遮光部；SA：射出面。