JP2006259503A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】
安全性を確保しつつ、信号の欠落等による解像度の低下を抑えた画像を形成できるプロジェクタを提供する。
【解決手段】
解像度変換部２での変換信号Ｓ１の作成において、画像信号Ｓ０から間引かれたことで欠落した信号を、データ比較部４において補間信号Ｓ２として復元することにより、図３に示す投影領域ＤＤ上において、外部からの画像信号Ｓ０には存在し、本来画素領域ＰＰＬ間に存在すべきである画素を、当該画素領域ＰＰＬ間に存在する照射点ＳＰによって復元することができる。
【選択図】
図２

Description

本発明は、レーザ光を利用し、離れた位置から像光をスクリーンに投射するプロジェクタに関する。

プロジェクタは、種々の画像供給装置（例えばコンピュータ等）からの画像信号に応じて画像をスクリーン等に投射して表示する画像表示装置である。プロジェクタの画像形成方法としては、主に透過型の液晶パネルや反射型の液晶パネル、あるいは、デジタルマイクロミラーデバイスを用いたもの等が一般的に知られている。

また、上記とは異なる新たな方式として、光源光にレーザ光を用い、レーザ光を二次元方向に走査させることにより画像を表示するレーザプロジェクタが知られている（特許文献１）。
特開２００４−３４１２１１号公報

しかしながら、上述した一般的なタイプのプロジェクタは、いずれも解像度がプロジェクタごとに決まっており、これに伴い、当該プロジェクタの解像度を示す表示画素の画素数も一定である一方、各画像供給装置からの画像信号による画像は、画像供給装置ごとに固有の画素数を有する。このため、画像供給装置からの画像とこれに対応するプロジェクタとで画素数が異なる場合、投射を行うにあたって、当該プロジェクタの解像度に合わせて画像供給装置からの画像信号に関して、解像度変換が必要となることがある。

当該解像度変換にあたって、例えば、元の画像が有する画素数よりプロジェクタの画素数が小さい場合、元の画像の画像信号から信号を間引く等の処理が行われる。つまり、この過程において、欠落する信号が発生してしまう。

また、新方式としてのレーザプロジェクタは、光源にレーザ光を用いているために安全上の理由から出力に制限がある。特に、フロントプロジェクタ等での使用においては出力の制限が厳しい。

そこで、本発明は、安全性を確保しつつ、信号の欠落等による解像度の低下を抑えた画像を形成できるプロジェクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、照明光を形成する光源装置と、照明光によって照明される被照明対象である光変調装置と、光変調装置を経た像光を投射光としてスクリーンに投射する投射光学系と、変調された状態のレーザ光を射出するレーザ光源と、レーザ光源からの前記レーザ光を走査させる光走査部と、光変調装置の解像度に応じて、例えば外部から与えられた画像信号を変換した変換信号を作成するとともに、画像信号に基づいて補間信号を作成する制御装置と、変換信号に応じて光変調装置を駆動する第１駆動装置と、補間信号に応じて、レーザ光源と光走査部とを駆動する第２駆動装置とを備える。

上記プロジェクタにおいては、変換信号と補間信号とを作成し、変換信号に応じて第１駆動装置により光変調装置を、補間信号に応じて第２駆動装置によりレーザ光源等をそれぞれ駆動させることにより、例えば、一定範囲で補間を行う解像度補完が行われ、解像度の低下を抑えることができる。

また、本発明の具体的な態様として、制御装置が、補間信号により、画像信号から変換信号への変換において欠落した信号を補間する。この場合、欠落した信号を補間信号によって補うことで解像度補完が行われるので、信号の欠落による解像度の低下を抑えることができる。

また、本発明の具体的な態様として、制御装置が、第１及び第２駆動装置を制御することにより、投射光とレーザ光とをスクリーン上の投影領域で重畳させ、第２駆動装置を介してレーザ光源及び光走査部を動作させることにより、投射光によって投影領域に形成される投射画素間の境界を補填する位置に前記レーザ光を入射させる。ここで、「投影領域」とは、スクリーン上に形成される一領域であり、特に投射光とレーザ光とによる画像が投影されるべき範囲を意味し、「境界を補填する」とは、当該境界の全部又は一部について埋め合わせを行うことを意味する。この場合、投射光による投影画像とレーザ光による投影画像とを投影領域上で重ね合わせて１つの画像とすることができ、かつ、当該補填によって、当該境界による網目状の暗部から生じる目障り感を解消することができる。特に、上記補間信号によって解像度補完を行う場合、当該補間信号に対応するレーザ光により、境界を補填することができる。

また、本発明の具体的な態様として、投影領域の表示状態を検出する検出手段をさらに備える。この場合、検出手段の検出結果に基づいて投射光とレーザ光とをスクリーン上の投影領域において重畳させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、制御装置が、検出手段の検出結果に基づき光走査部によるレーザ光の照射領域を調整する。ここで、「レーザ光の照射領域」とは、レーザ光が走査されることによってスクリーン上を照射する領域を意味する。この場合、制御装置による制御のもと、検出手段の検出結果に基づいて光走査部によりレーザ光の照射領域を調整するので、投射光とレーザ光とをスクリーン上の投影領域において確実に重畳させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、光変調装置を経た像光が、複数色の色光を含み、レーザ光が、複数色に対応する色レーザ光を含む。この場合、安全性を確保しつつ解像度の低下を抑えたカラー画像を形成できる。

また、本発明の具体的な態様として、第２駆動装置が、画像信号に応じるとともに、光変調装置に連動して変調され、走査されたレーザ光を射出させる。この場合、投射光とレーザ光とにより、投射光による投影画像とレーザ光による投影画像とを連関させ、両者を合わせた画像を統一的な画像として表示させることができる。

図１は、本実施形態に係るプロジェクタについて説明するための平面図である。本実施形態におけるプロジェクタ１００は、第１プロジェクタ部分１００Ａと、第２プロジェクタ部分１００Ｂと、検出手段である撮影カメラ６０と、制御装置９０とを備える。第１プロジェクタ部分１００Ａは、光源装置１０と、光変調装置である液晶ライトバルブ３０と、投射光学系である投射レンズ５０と、第１駆動装置９１とを備える。第２プロジェクタ部分１００Ｂは、レーザ光源７０と、光走査部８０と、第２駆動装置９２とを備える。

第１プロジェクタ部分１００Ａにおいて、光源装置１０は、光源１１と、集光レンズアレイ１２と、ロッドインテグレータ１３とを備える。このうち、光源１１は、基板上に発光素子である複数のＬＥＤを適当な２次元的配列で取り付けたものである。集光レンズアレイ１２は、光源１１の各ＬＥＤの正面にビーム整形用のレンズエレメントを個別に配置したレンズ群である。ロッドインテグレータ１３は、光均一化手段であり、光の入射端である入射ポートＩＰと、射出端である射出ポートＯＰとを備える。ここで、光源１１を構成する異なる複数のＬＥＤは、例えば、青色光、緑色光、赤色光の三つの光源光を一つのＬＥＤパッケージとして内蔵するものが考えられる。この場合、例えば、液晶ライトバルブ３０がカラーフィルタ（不図示）を備えることにより、カラー画像を投影させることが可能となる。

液晶ライトバルブ３０は、入射偏光フィルタ３２と、液晶パネル３３と、射出偏光フィルタ３４とを備える。入射偏光フィルタ３２は、射出ポートＯＰに対向配置され、入射する照明光の偏光方向を調整する。液晶パネル３３は、第１駆動装置９１から入力される駆動信号Ｄ１に対応して、照明光の偏光状態を調整することにより、入射した照明光を画素単位で変調する。射出偏光フィルタ３４は、射出される照明光から所定の偏光方向の成分を変調光として取り出し、これによって像光が形成される。

投射レンズ５０は、形成された像光を所望の拡大率で投射光としてスクリーンＳＲへ投射するための投射光学系である。

第１駆動装置９１は、制御装置９０から入力される電気的信号である変換信号Ｓ１（詳しくは図２で後述する）を駆動信号Ｄ１に変換し、当該信号に応じて液晶パネル３３に表示動作を行わせる。

第２プロジェクタ部分１００Ｂにおいて、レーザ光源７０は、開口部７１と、色レーザ光源７２ｒ、７２ｇ、７２ｂと、ダイクロイックミラー７３ｇ、７３ｂとを備える。色レーザ光源７２ｒ、７２ｇ、７２ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色の各色レーザ光を射出する。各色レーザ光は、第２駆動装置９２から入力される駆動信号Ｄ２に対応して変調された状態で射出される。ダイクロイックミラー７３ｇ、７３ｂは、それぞれ、緑色レーザ光と青色レーザ光とを反射する特性を有し、各色レーザ光を合成する。開口部７１は、当該合成によって得られたレーザ光をレーザ光ＬＬとして射出する。

光走査部８０は、ミラー８１と、アクチュエータ８２とを備える。ミラー８１は、レーザ光源７０からのレーザ光ＬＬを反射することで光路方向を変える。アクチュエータ８２は、第２駆動装置９２からの駆動信号Ｄ２′に従ってミラー８１を回転運動等させる。これにより、ミラー８１は、レーザ光ＬＬをスクリーンＳＲ上で二次元方向に走査させる。光走査部８０としては、例えば、２軸のガルバノミラーや半導体基板上に薄膜作製プロセスによりアクチュエータが一体的に形成されたＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）素子等を用いることができる。

第２駆動装置９２は、制御装置９０から入力される電気的信号である補間信号Ｓ２（詳しくは図２で後述する）を駆動信号Ｄ２、Ｄ２′に変換し、駆動信号Ｄ２、Ｄ２′及び後述する制御装置９０からの制御信号ＣＳに応じてレーザ光源７０と光走査部８０とを同期して動作させる。

撮影カメラ６０は、スクリーンＳＲ上における投射光ＰＬが映し出す投射画像の投影領域ＤＤの位置・形状を撮影し、撮影によって得られた画像情報から画像データを検出するとともに、さらに距離測定機能を有することで距離データも併せて検出する検出手段である。撮影カメラ６０で検出された各データは、制御装置９０に入力される。

制御装置９０は、プロジェクタ１００の動作を統括的に制御するための制御手段であり、外部からの入力画像信号等を適当に加工して、変換信号Ｓ１及び補間信号Ｓ２に変換し（詳しくは図２で後述する）、変換信号Ｓ１及び補間信号Ｓ２を電気的信号としてそれぞれ第１及び第２駆動装置９１、９２に振り分けて出力する。また、制御装置９０は、撮影カメラ６０によって検出された投射光ＰＬが映し出す投射画像の投影領域ＤＤに関する画像データ及び距離データを受信する。さらに、制御装置９０は、これらの各データを基に、後述するレーザ光ＬＬの照射領域を投射光ＰＬの投影領域ＤＤに一致させるとともに、レーザ光ＬＬの照射を投射光ＰＬの投影に同期させるための制御信号ＣＳを割り出し、制御信号ＣＳを補間信号Ｓ２と併せて第２駆動装置９２に出力する。第２駆動装置９２は、補間信号Ｓ２を変換した駆動信号Ｄ２、Ｄ２′とともに制御信号ＣＳにも基づいてレーザ光源７０や光走査部８０等の駆動制御を行う。これにより、投射光ＰＬに応じてレーザ光ＬＬの強度、投射位置、照射タイミング等の調整を行い、第１プロジェクタ部分１００Ａと第２プロジェクタ部分１００Ｂとによる画像を互いに連関・整合させて投影する。

以下、光路の順を追って本実施形態におけるプロジェクタ１００の機能を説明する。まず、第１プロジェクタ部分１００Ａにおいて、光源１１から射出された光源光は、集光レンズアレイ１２を経た後、ロッドインテグレータ１３の入射ポートＩＰに入射する。この際、光源光は、集光レンズアレイ１２を構成する各レンズエレメントによってそれぞれ適宜発散するとともに所定位置に集まる楕円或いは矩形断面のビーム形状の照明光ＥＬとなる。つまり、光源１１からの光源光は、ロッドインテグレータ１３に設けた矩形の入射ポートＩＰに全体として集められ、照明光ＥＬとした入射ポートＩＰに重畳した状態でそれぞれ漏れなく入射する。ロッドインテグレータ１３を経た照明光ＥＬは、射出ポートＯＰから射出される。

次に、液晶ライトバルブ３０において、ロッドインテグレータ１３から射出された照明光ＥＬは、射出ポートＯＰに対向配置された偏光フィルタ３２により、偏光方向が調整される。このように偏光方向が調整された照明光ＥＬは、液晶パネル３３において、第１駆動装置９１からの駆動信号Ｄ１に応じて、画素単位でそれぞれ偏光状態が調整され、さらに、射出偏光フィルタ３４によって所定の偏光方向の成分が変調光として取り出され、これによる像光が射出される。

射出された像光は、投射レンズ５０から投射光ＰＬとしてスクリーンＳＲに投射され、スクリーンＳＲ上の投影領域ＤＤに所定の拡大率のカラーの投射画像が表示される。以上のようにして、第１プロジェクタ部分１００Ａによって画像が投影される。

尚、本実施形態では、光源として複数のＬＥＤを用い、特に、青色光、緑色光、赤色光の三つの光源光を一つのＬＥＤパッケージとして内蔵するものとしたが、本発明に用いる光源はこれに限られない。例えば、この他にも、白色のＬＥＤチップを備える場合なども考えられる。

ここで、撮影カメラ６０は、投射光ＰＬによって映し出される投射画像の投影領域ＤＤの位置・形状を撮影し、これによる画像情報から画像データを検出し、また、距離測定機能により距離データを検出する。検出された各データは、制御装置９０に入力される。制御装置９０は、入力された各データに基づいて制御信号ＣＳを作成し、制御信号ＣＳにより第２駆動装置９２を介してレーザ光源７０や光走査部８０の駆動制御を行うことにより、後述するレーザ光ＬＬの照射領域が投影領域ＤＤに一致するように調整する。尚、本投影の前に、予備的な投射光ＰＬの投射をし、これを用いて事前に撮影カメラ６０による画像データ及び距離データの検出を行えば、本投影時にはレーザ光ＬＬの照射領域と投影領域ＤＤとが一致した状態となっている。

次に、第２プロジェクタ部分１００Ｂにおいて、まず、レーザ光源７０の色レーザ光源７２ｒ、７２ｇ、７２ｂにより、第２駆動装置９２から入力される駆動信号Ｄ２、Ｄ２′に対応して赤色、緑色、青色の各色レーザ光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢがそれぞれ変調した状態で射出される。射出された各色レーザ光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢについて、ダイクロイックミラー７３ｇは、赤色レーザ光ＲＲを透過する一方、緑色レーザ光ＧＧを反射する性質を有することで、赤色レーザ光ＲＲと緑色レーザ光ＧＧとを合成する。さらに、ダイクロイックミラー７３ｂは、赤色レーザ光ＲＲと緑色レーザ光ＧＧとの合成光を透過する一方、青色レーザ光ＢＢを反射する性質を有することで、当該合成光と青色レーザ光ＢＢとを合成する。以上、各色レーザ光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢの合成により、カラーのレーザ光ＬＬが形成され、このようなレーザ光ＬＬが、開口部７１より射出される。

次に、開口部７１から射出されたレーザ光ＬＬは、光走査部８０のミラー８１により反射される。この際、上述したように、アクチュエータ８２が、第２駆動装置９２からの駆動信号Ｄ２′に従ってミラー８１を回転運動等させる。これにより、ミラー８１は、レーザ光ＬＬを投影領域ＤＤ上で走査させる。以上のようにして、第２プロジェクタ部分１００Ｂによって画像が投影される。

この際、制御装置９０により、第１及び第２駆動装置９１、９２を介して投射光ＰＬとレーザ光ＬＬとが同期するように、レーザ光ＬＬは、強度、投射位置、照射タイミング等の調整が行われている。以下、当該調整について各信号と投射光ＰＬ及びレーザ光ＬＬとの関係から説明する。

まず、上述したように、制御装置９０は、外部からの入力画像信号等を変換信号Ｓ１及び補間信号Ｓ２に変換し、変換信号Ｓ１及び補間信号Ｓ２を電気的信号としてそれぞれ第１及び第２駆動装置９１、９２に振り分けて出力する。次に、制御装置９０は、撮影カメラ６０による画像データ及び距離データから射光ＰＬの投影領域ＤＤの位置及び形状を把握する。これらに基づいて、制御装置９０は、レーザ光ＬＬの照射領域が投射光ＰＬの投影領域ＤＤに一致し、かつ、投射光ＰＬによる投影とレーザ光ＬＬによる投影とが同期するようにレーザ光ＬＬを制御するための制御信号ＣＳを割り出す。従って、制御信号ＣＳは、より具体的には、レーザ光ＬＬの投射位置、照射タイミングを制御するための信号である。

投射光ＰＬを形成するための信号処理については、まず、制御装置９０からの変換信号Ｓ１を第１駆動装置９１により変換することで駆動信号Ｄ１を得る。次に、駆動信号Ｄ１の入力を受けた液晶パネル３３によって照明光ＥＬが駆動信号Ｄ１に応じて変調され、投射光ＰＬが形成される。

一方、レーザ光ＬＬを形成するための信号処理については、まず、制御装置９０からの補間信号Ｓ２をもとに第２駆動装置９２により駆動信号Ｄ２、Ｄ２′を得る。駆動信号Ｄ２、Ｄ２′は、投影すべきレーザ光の強度分布等に関する情報を含むものとなっている。また、制御装置９０からの制御信号ＣＳをもとに第２駆動装置９２によりレーザ光源７０及び光走査部８０用の制御信号ＣＳを得る。この制御信号ＣＳは、第２プロジェクタ部分１００Ｂが投影すべき画像が第１プロジェクタ部分１００Ａによる画像と互いに連関し、併せて統一した画像となるように投影すべきレーザ光の投射位置、照射タイミングを制御するための情報を含むものとなっている。以上の駆動信号Ｄ２、Ｄ２′及び制御信号ＣＳの入力を受けたレーザ光源７０及び光走査部８０により、走査や照射タイミング等の制御されたレーザ光ＬＬが形成される。

以上により、投射光ＰＬとレーザ光ＬＬとが投影領域ＤＤにおいて重畳される際、両者によるそれぞれの画像は、合わせて統一的な画像として表示させるものとなっている。

図２は、制御装置９０の要部を説明するためのブロック図であり、制御装置９０における第１及び第２駆動装置９１、９２へ出力する変換信号Ｓ１及び補間信号Ｓ２の形成を説明するためのものである。制御装置９０は、画像データ入力部１と、解像度変換部２と、第１送信出力部３と、データ比較部４と、第２送信出力部５と、データ処理装置６とを備える。

画像データ入力部１は、外部から入力された入力画像信号等を、形成すべき画像の情報源である画像信号Ｓ０として受信し、画像信号Ｓ０を解像度変換部２及びデータ比較部４へ出力する。

解像度変換部２は、画像データ入力部１から入力された画像信号Ｓ０の解像度を認識し、図１の液晶パネル３３が有する解像度に合わせて当該画像信号の解像度変換を行い、これにより電気的信号である変換信号Ｓ１を作成し、変換信号Ｓ１を第１送信出力部３及びデータ比較部４へ出力する。第１送信出力部３は、解像度変換部２からの変換信号Ｓ１を受け取り、次段での処理に適した形で第１駆動装置９１へ出力する。

データ比較部４は、画像データ入力部１から入力された画像信号Ｓ０と、解像度変換部２での処理により作成された変換信号Ｓ１とを比較し、これらの各信号Ｓ０、Ｓ１に基づいて、当該解像度変換により欠落等した分の信号を補間することで解像度補完する補間信号Ｓ２を作成し、補間信号Ｓ２を第２送信出力部５へ出力する。第２送信出力部５は、データ比較部４で作成された補間信号Ｓ２を受け取り、次段での処理に適した形で第２駆動装置９２へ出力する。

データ処理装置６は、画像データ入力部１と、解像度変換部２と、データ比較部４とに電気的に接続されており、本制御装置９０における信号形成を統括する。ここでは、例えば、解像度変換部２での当該解像度変換の換算式を検出し、これに基づいて、データ比較部４で作成される補間信号Ｓ２が、解像度補完として最適なものとなるようなデータ処理を決定し、データ比較部４に伝達する。尚、当該データ処理は、例えば、画像信号Ｓ０の解像度と液晶パネル３３が有する解像度（即ち変換信号Ｓ１の解像度）との関係から一義的に決定する場合も考えられる。

以上により、変換信号Ｓ１と補間信号Ｓ２とは、補間信号Ｓ２が変換信号Ｓ１の最適な解像度補完を行うものとして、それぞれ第１及び第２駆動装置９１、９２に出力される。第１及び第２駆動装置９１、９２は、それぞれ出力された各信号を駆動信号に変換し、当該信号に応じて、図１を用いて説明したように、液晶パネル３３や、レーザ光源７０及び光走査部８０を駆動させる。

尚、データ処理装置６における解像度補完のためのデータ処理については、画像信号Ｓ０及び変換信号Ｓ１の解像度の関係から一義的に決定される場合のみではなく、さらに、必要に応じて、変換信号Ｓ１及び補間信号Ｓ２と、画像データ入力部１で認識された画像信号Ｓ０とを比較し、補間信号Ｓ２が解像度補完として最適であるかを判定するためのフィードバックを行うものであってもよい。

図３は、本実施形態におけるプロジェクタ１００による画像形成についての一実施例を説明するための図であり、図１の投影領域ＤＤにおける投影画像を模式的に示している。画素領域ＰＰＬは、投射光ＰＬによって投影される各投射画素が占める領域であり、マトリックス状に配列されている。画素領域ＰＰＬ全体が投射光ＰＬによる投影画像の領域となっている。ここで、各画素領域ＰＰＬ間には、図１の液晶パネル３３内に存在する遮光部等が原因となって生じる画素境界ＢＤが存在する。この画素境界ＢＤは、Ｘ及びＹ方向について延びており、全体として網目状の領域を形成している。

一方、図中一筆書き状の実線は、レーザ光ＬＬの走査の軌跡を示しており、当該実線上に黒の点で示した複数の照射点ＳＰは、それぞれレーザ光ＬＬの照射による一画素を模式的に示している。尚、照射点ＳＰについて詳しくは後述する。以下、レーザ光ＬＬの動作について説明する。

レーザ光ＬＬは、まず、投影領域ＤＤの左端から最上段に位置する各画素領域ＰＰＬに重畳するように投影領域ＤＤ上Ｘ方向正の向きに走査される。次に、投影領域ＤＤの右端に達したレーザ光ＬＬは、Ｙ方向負の向きにシフトし、最上段に位置する各画素領域ＰＰＬと２段目に位置する各画素領域ＰＰＬとの間の画素境界ＢＤをＸ方向負の向きに走査される。再び、投影領域ＤＤの右端に達したレーザ光ＬＬは、Ｙ方向負の向きにシフトし、２段目に位置する各画素領域ＰＰＬに重畳するように投影領域ＤＤ上Ｘ方向正の向きに走査される。以下この動作を繰り返すことによってレーザ光ＬＬは投影領域ＤＤ全体に亘って走査される。

さらに、ここでは、一実施例として、図２の画像信号Ｓ０の解像度が、１６００×１２００ピクセルであるのに対し、変換信号Ｓ１の解像度（即ち図１の液晶パネル３３が有する解像度）が８００×６００ピクセルであるものとする。つまり、図３において、画素領域ＰＰＬは、横一列で８００個、縦一列で６００個の投影画素として並んでいるものとする。一方、図２の画像信号Ｓ０は、横一列で１６００個分、縦一列で１２００個分の情報を有していることになる。

つまり、ここで図２に戻ってみると、解像度変換部２において、１６００×１２００ピクセルから８００×６００ピクセルへの解像度変換を行う必要があることになる。ここでは、説明の簡単のために、当該解像度変換の具体的な処理内容は、縦横ともに１つおきに画素を間引くことによって１６００×１２００ピクセルの画像から８００×６００ピクセルの画像に変換するものとする。これにより得られた変換信号Ｓ１は第１送信出力部３から電気的信号として第１駆動装置９１へ出力され、変換信号Ｓ１に基づいて、投射光ＰＬにより、各画素領域ＰＰＬに投射画素が形成される。また、変換信号Ｓ１は、データ比較部４にも入力される。

ここで、当該解像度変換により、元の画像信号Ｓ０が有する情報のうち３／４が失われ、解像度の低下が生じていることになる。これについて解像度補完を行うために、図２のデータ比較部４において、画像データ入力部１からの画像信号Ｓ０と、解像度変換部２からの変換信号Ｓ１との比較が行われる。この際、データ処理装置６により、解像度変換部２での当該解像度変換の換算式が検出される。つまり、本実施例の場合、解像度変換部２において、当該解像度変換は、１６００×１２００ピクセルの画像から８００×６００ピクセルの画像への変換であり、１つおきに画素が間引いているものであることが確認される。以上を基に、データ比較部４において、欠落した分の信号を補間するデータ処理をすることで、解像度補完を行うための第２駆動装置９２への補間信号Ｓ２が作成される。以下、本実施例における解像度補完の方法について説明する。

図３において、レーザ光ＬＬの軌跡を示す一筆書き状の実線上にある照射点ＳＰは、レーザ光ＬＬの照射によって形成される画像の一画素に対応している。つまり、図２のデータ比較部４で作成される補間信号Ｓ２が有する一画素についての情報と、１つの照射点ＳＰとが一対一に対応している。尚、この際におけるレーザ光ＬＬの照射位置は、駆動装置９１を介した制御装置９０からの制御信号ＣＳにより的確に制御することができる。

ここでは、図３から分かるように、特に、各画素領域ＰＰＬの領域間の画素境界ＢＤ毎に照射点ＳＰを１つ設けている。これにより、Ｘ方向に関して、まず、最上段の横一列において、画素領域ＰＰＬと照射点ＳＰとを交互に並ばせ、同数存在させることができる。つまり、この場合、画素領域ＰＰＬと照射点ＳＰとの合計で横一列が１６００個の画素を有することになる。次に、最上段の画素領域ＰＰＬの列と２段目の画素領域ＰＰＬの列との間の画素境界ＢＤにおいて、最上段の画素領域ＰＰＬ及び照射点ＳＰに一対一に対応する照射点ＳＰを設ける。これにより、当該画素境界ＢＤにも、照射点ＳＰのみで横一列が１６００個の画素を設けることができる。

２段目以降についても同様に繰り返すことにより、最終的に、横の列については、それぞれの列がいずれも１６００個の画素を有することになる。一方、縦の列については、それぞれの列がいずれも１２００個の画素を有することになる。以上により、画素領域ＰＰＬと照射点ＳＰとを合わせた解像度は、１６００×１２００ピクセルとなる。

これに対し、本実施例での解像度変換部２による解像度変換は、縦横ともに１つおきに画素を間引いたものである。従って、図２の解像度変換部２での変換信号Ｓ１の作成において、画像信号Ｓ０から間引かれたことで欠落した信号を、データ比較部４においてそのまま補間信号Ｓ２として復元すればよい。これにより、図３に示す投影領域ＤＤ上において、基の画像情報である外部からの画像信号Ｓ０には存在し、本来画素領域ＰＰＬ間に存在すべきである画素を、当該画素領域ＰＰＬ間に存在する照射点ＳＰによって復元することができる。従って、低下した解像度が補完されることになり、解像度の低下を抑えられた画像の形成が可能となる。尚、この場合、間引かれたことで欠落した信号を、データ比較部４においてそのまま補間信号Ｓ２として復元しているので、データ処理装置６において解像度補完として最適であるかを判定するためのフィードバックを行う必要はない。

また、例えば、当該解像度変換に関して、換算式に相当する処理を、「１６００×１２００ピクセルの画像から８００×６００ピクセルの画像への変換」においては、常に「主走査及び副走査方向に関して１つおきに画素を間引く」ものとしておき、データ処理装置６では、当該解像度のみを検出し、検出結果から、対応するデータ処理を「欠落した分の信号をそのまま補間信号Ｓ２として復元することで補間する」と決定するものとすることができる。また、画像信号Ｓ０の解像度が１６００×１２００ピクセル以外であっても、同様に、画像信号Ｓ０の解像度毎に、解像度変換部２での解像度変換の換算式と、これに応じるデータ処理装置６でのデータ処理とを定めておけば、画像信号Ｓ０がどのような解像度を有する場合であっても当該データ処理を一義的に決定できる。

また、画像信号Ｓ０の解像度によって、解像度変換の換算式とこれに応じるデータ処理装置６でのデータ処理とを予め定める場合において、制御装置９０における信号の形成は、以下のようにして行う場合も考えられる。

本プロジェクタ１００では、第１プロジェクタ部分１００Ａと第２プロジェクタ部分１００Ｂとによって１６００×１２００ピクセルの画像を投射できるのであるから、まず、このピクセル数に合わせて、画像信号Ｓ０の解像度変換を行う。尚、当該解像度変換は、画像信号Ｓ０の解像度毎に定まっているものとする。

次に、１６００×１２００ピクセルに解像度変換された画像信号Ｓ０を２×２ピクセルの４画素ブロックに分割し、各ブロックにおいて、左上の画像を第１プロジェクタ部分１００Ａに割り当て、左下、右上及び右下の画像を第２プロジェクタ部分１００Ｂに割り当てるように変換信号Ｓ１及び補間信号Ｓ２をそれぞれ作成する。以上により、制御装置９０において各信号Ｓ１、Ｓ２が形成される。

ここで、図４は、図３の投影領域ＤＤの左上部を破線で区切った一区画を示しており、２×２の４画素で１つの単位ブロックＵＢを形成している。この場合、変換信号Ｓ１及び補間信号Ｓ２の作成方法から、解像度変換された画像信号Ｓ０の各４画素ブロックは、それぞれ各単位ブロックＵＢ内の画素領域ＰＰＬ及び照射点ＳＰに対応するものとなる。

尚、本実施例のように、画像信号Ｓ０の解像度が元々１６００×１２００ピクセルであれば当該解像度変換は不要としてもよい。不要とした場合、最終的に得られる画像は、「主走査及び副走査方向に関して１つおきに画素を間引く」場合と同じものになる。

ところで、図２の解像度変換部２における解像度変換の際、画像信号Ｓ０の解像度が例えば１２００×９００ピクセルであり、図１の液晶パネル３３の解像度が８００×６００である場合、横方向についての解像度変換は、１２００ピクセルから８００ピクセルへの変換であるから、圧縮される画素数は半分未満であり、当該解像度変換の方法によって、画素領域ＰＰＬの中には、信号の欠落等がなくそのままの情報を保存している画素領域ＰＰＬが存在する可能性もある。このような場合であっても、例えば、当該画素領域ＰＰＬの周りに存在する画素境界ＢＤに適切なレーザ光ＬＬを照射することで当該画素境界ＢＤの光量不足を補填することも可能である。適切なレーザ光ＬＬとしては、例えば、当該画素境界ＢＤに隣接する左右（あるいは上下）いずれかの画素領域ＰＰＬに投影されている投影色に合わせた配分で各色レーザ光を合成したものでもよいし、該当する左右（あるいは上下）の画素領域ＰＰＬの中間色のものとしてもよい。

また、本実施例での照射点ＳＰの位置から分かるように、レーザ光ＬＬの照射は、画素境界ＢＤにおいて行われている。これにより、レーザ光ＬＬを用いない場合には暗く見える画素境界ＢＤに、レーザ光ＬＬを集中的に照射することで画素境界ＢＤの光量不足が補填され、このような光量不足によって生じていた目障り感といった視覚上の問題を解消することもできる。また、レーザ光ＬＬが、画素領域ＰＰＬをほとんど照射せず画素境界ＢＤに集中して照射するものとしているので、レーザ光ＬＬの総出力量を安全のための基準となる制限値以下に保つことができる。

尚、図３において、画素領域ＰＰＬが配列されている方向とレーザ光ＬＬの走査方向とは平行であり、一致したものとなっているが、これは説明の便宜上のための例示であり、必ずしも、完全に一致している必要はない。例えば、図３において、横方向に関する画素領域ＰＰＬの配列がＸ方向である一方、レーザ光ＬＬの走査方向がＸ方向に対して多少ずれたものであってもレーザ光ＬＬの照射タイミング等を適宜補正することで、全体として統一された画像を形成することは可能である。

尚、本実施形態では、所謂単板方式のプロジェクタシステムによる投影画像にレーザ直描方式のレーザプロジェクタシステムを付加する方式となっているが、本発明は、単板式のプロジェクタシステム以外のものであっても適用可能である。例えば、同じく液晶タイプのものである３板式のプロジェクタシステムにおいても、液晶パネル内のブラックマトリックスといった遮光部等により、本実施形態の画素境界ＢＤと同様、投影画像上に網目状の暗部が生じる。３板式のプロジェクタシステムにも、本発明による方式でレーザ光を照射すれば、解像度の低下を抑えられた画像の形成が可能となる。また、これ以外にも、反射型の液晶パネル、あるいは、デジタルマイクロミラーデバイスを用いたもの等いずれのタイプにおいても、本発明による方式でレーザ光を照射すれば、解像度の低下を抑えられた画像の形成が可能となる。

さらに、本実施形態では、図１の投影領域ＤＤの決定において、まず投射光ＰＬを映し出し、これによるスクリーンＳＲ上の領域を基準としてレーザ光ＬＬの照射領域を合わせているが、投影領域ＤＤの設定方法はこれに限らない。例えば、投射光ＰＬの代わりに投射光ＰＬが映し出すべき領域を予め表示するマーカを用いてもよい。当該マーカを基準としてレーザ光ＬＬの照射領域を合わせることで同等の機能が果たされる。

マーカとしては、例えば、当該領域の四隅を示すものであってもよいし、格子状のものであってもよい。あるいは、点と線とによるものであってもよい。この場合、併せて台形補正等を行うことも可能である。また、可視光外領域波長の光を用いる、あるいは、スクリーン上の投影領域外の部分を用いることも可能である。この場合、必要に応じて、本投影中であっても随時第１及び第２プロジェクタ部分１００Ａ、１００Ｂ相互の画像領域を合わせるための調整が可能となる。

また、投影領域ＤＤの設定順序も変更可能である。つまり、本実施形態とは逆に、まず、レーザ光ＬＬを照射し、これによる照射領域を基準とし、投射光ＰＬの投影領域をこれに合わせるものであってもよい。この場合、例えば、図１の投射レンズ５０にあおりをつけること等により投射光ＰＬの光路や投影状態を調整すればよい。

尚、図１において、光走査部８０は、一枚構成のミラーとなっているが、光走査部８０は複数枚のミラーを備える構成であっても構わない。例えば、互いに直交する２つの軸を２枚のミラーがそれぞれ有し、一方の軸が図３におけるＸ方向の走査を制御し、他方がＹ方向の走査を制御する構成であってもよい。

本実施形態に係るプロジェクタについて説明するための平面図である。 制御装置における信号形成を説明するためのブロック図である。 本実施形態に係るプロジェクタによる画像形成について説明するための図である。 本実施形態に係る投影領域を区切った一区画を示す図である。

符号の説明

１００…プロジェクタ、 １０…光源装置、 ３０…液晶ライトバルブ、 ５０…投射レンズ、 ６０…撮影カメラ、 ７０…レーザ光源、 ８０…光走査部、 ９０…制御装置、 ９１…第１駆動装置、 ９２…第２駆動装置、 ＤＤ…投影領域、 ＰＰＬ…画素領域、 ＢＤ…投射画素境界、 ＰＬ…投射光、 ＬＬ…レーザ光、 ＳＰ…照射点、 １…画像データ入力部、 ２…解像度変換部、 ３…第１送信出力部、 ４…データ比較部、 ５…第２送信出力部、 ６…データ処理装置

Claims (7)

1. 照明光を形成する光源装置と、
   前記照明光によって照明される被照明対象である光変調装置と、
   前記光変調装置を経た像光を投射光としてスクリーンに投射する投射光学系と、
   変調された状態のレーザ光を射出するレーザ光源と、
   前記レーザ光源からの前記レーザ光を走査させる光走査部と、
   前記光変調装置の解像度に応じて、与えられた画像信号を変換した変換信号を作成するとともに、前記画像信号に基づいて補間信号を作成する制御装置と、
   前記変換信号に応じて前記光変調装置を駆動する第１駆動装置と、
   前記補間信号に応じて、前記レーザ光源と前記光走査部とを駆動する第２駆動装置と
   を備えるプロジェクタ。
2. 前記制御装置は、前記補間信号により、前記画像信号から前記変換信号への変換において欠落した信号を補間することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記制御装置は、前記第１及び第２駆動装置を制御することにより、前記投射光と前記レーザ光とを前記スクリーン上の投影領域で重畳させ、前記第２駆動装置を介して前記レーザ光源及び前記光走査部を動作させることにより、前記投射光によって前記投影領域に形成される投射画素間の境界を補填する位置に前記レーザ光を入射させることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
4. 前記投影領域の表示状態を検出する検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
5. 前記制御装置は、前記検出手段の検出結果に基づき前記光走査部による前記レーザ光の照射領域を調整することを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
6. 前記光変調装置を経た前記像光は、複数色の色光を含み、前記レーザ光は、前記複数色に対応する色レーザ光を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項記載のプロジェクタ。
7. 前記第２駆動装置は、前記画像信号に応じるとともに、前記光変調装置に連動して変調され、走査された前記レーザ光を射出させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項記載のプロジェクタ。

Images