JP2009175428A - レーザプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】画素の表示周期を複数の区間に分割するとともに、画素を複数の領域に分割することにより階調表現を行うレーザプロジェクタにおいて、各画素内の輝度の均一化を図り、画質を向上させる。
【解決手段】レーザプロジェクタ１００において、記憶手段は所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶し、決定手段は、記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定し、信号出力手段は、各画素の表示期間をｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、強度が昇順又は降順に配列される順序以外の所定の順序で光源に対して順次出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光源からの光の強度によって階調表示を行うレーザプロジェクタに関する。

従来、画像表示装置としてレーザを光源とするプロジェクタが開発されており、かかるプロジェクタとして、表示階調に応じた電流をレーザ媒体に加算して光の強度を制御することで、階調表示を行うものが知られている。ところが、レーザの電流−光出力特性は非線形であるため、電流に対応する正確な輝度を表示できず、輝度にばらつきが生じて、精度の良い階調表示を行うことができないという問題があった。

そこで、例えば、特許文献１には、同じく画像表示装置である液晶表示装置として、画像の１表示周期を、時間幅が全て等しい８個の区間に等分割して、区間ｋ（０≦ｋ≦７）での光源の輝度を１／２^ｋに比例して増幅又は減衰させるようにし、各区間において液晶パネル等の二次元光変調手段をＯＦＦ又はＯＮとさせることにより線形な２５６階調表示を実現する高階調度表示技術が開示されている。
特開２００１−１７５２１６号公報

また、上述のような画素の表示周期の時分割に加え、更に、画素の１表示領域を複数の領域に分割し、分割した領域の各々にレーザ光を照射するレーザプロジェクタが知られている。ところが、時分割及び領域分割を行うこのようなレーザプロジェクタでは、通常、各画素において、左端の領域に最高輝度のレーザ光を照射し、右側にかけて順に低い輝度のレーザ光を照射していくため、画素全体として、左側の輝度が高く、右側の輝度が低いグラディエーションの表示となってしまい、画素内の輝度が均一でなく、画質が低下するという問題があった。

本発明の課題は、一画素の表示期間を複数の区間に分割するとともに、画素を複数の領域に分割することにより階調表現を行うレーザプロジェクタにおいて、各画素内の輝度の均一化を図り、画質を向上させることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、個々に最大輝度が設定されたｎ個（ｎは２以上の整数）の区分階調の組み合わせにより、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタにおいて、
前記所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する決定手段と、
各画素の表示期間を前記ｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、強度が昇順又は降順に配列される順序以外の所定の順序で、光源に対して順次出力する信号出力手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、個々に最大輝度が設定されたｎ個（ｎは２以上の整数）の区分階調の組み合わせにより、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタにおいて、
前記所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する決定手段と、
各画素の表示期間を前記ｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、強度がランダムに配列される順序で、光源に対して順次出力する信号出力手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のレーザプロジェクタにおいて、前記信号出力手段は、前記区間を表示区間と非表示区間に分割し、当該表示区間においてのみ、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号を出力することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザプロジェクタにおいて、前記個々の区分階調の強度は、それぞれ異なる値の２の階乗値であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、個々に最大輝度が設定されたｎ個（ｎは２以上の整数）の区分階調の組み合わせにより、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタにおいて、
前記所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する決定手段と、
各画素の表示期間をｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、強度が昇順又は降順に配列される順序以外の所定の順序で、光源に対して順次出力する信号出力手段と、
を備え、
前記個々の区分階調の強度は、それぞれ異なる値の２の階乗値であり、
前記信号出力手段は、前記区間を表示区間と非表示区間に分割し、当該表示区間においてのみ、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号を出力することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、個々に最大輝度が設定されたｎ個（ｎは３以上の整数）の区分階調の組み合わせにより、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタにおいて、
前記所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する決定手段と、
各画素の表示期間を前記ｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、光源に対して順次出力する信号出力手段と、
を備え、
前記個々の区分階調において、複数の強度の区分信号を設定可能であり、各画素の輝度値に対応して各区分階調の区分信号の強度が設定されることを特徴とする。

本発明によれば、個々に最大輝度が設定されたｎ個（ｎは２以上の整数）の区分階調の組み合わせにより、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタにおいて、記憶手段により、所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とが対応づけて記憶され、決定手段により、記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号が決定され、信号出力手段により、各画素の表示期間をｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々が、強度が昇順又は降順に配列される順序以外の所定の順序で、光源に対して順次出力される。
即ち、ｎ個の各区間において出力される各区分階調の区分信号が、強度の高い順又は低い順で出力されないため、各画素における輝度の偏りを防止して、各画素内の輝度がより均一となる。したがって、画素の表示周期を複数の区間に分割するとともに、画素を複数の領域に分割することにより階調表現を行うレーザプロジェクタにおいて、各画素内の輝度の均一化を図り、画質を向上させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、発明の範囲は図示例に限定されない。

（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１のレーザプロジェクタについて説明する。
実施形態１では、例えば、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタとして、２５６（所定数）階調で画像を表示するレーザプロジェクタ１００を例に挙げて説明する。
また、本レーザプロジェクタ１００では、ｎ＝８とし、２５６階調を、個々に最大輝度が設定された８個（ｎ個）の区分階調に分割するとともに、各画素の表示期間を８個（ｎ個）の区間に分割することとする。なお、以下の説明では、８個の区分階調を「区分階調１〜８」と称し、最大輝度が最も低い区分階調を「区分階調１」とし、最大輝度が最も高い区分階調を「区分階調８」とする。さらに、８個の区間を「区間Ａ〜Ｈ」とする。
そして、分割された８個の区間Ａ〜Ｈの各々において、８個の区分階調１〜８のそれぞれに対応する区分信号を出力して、これらの区分階調の組み合わせにより、２５６階調を表現する。
なお、本発明のレーザプロジェクタにおいて表現可能な階調数、階調の分割数及び画素の表示期間の分割数は任意である。

図１は、実施形態１におけるレーザプロジェクタ１００の要部構成を示すブロック図である。
図１に示すように、実施形態１のレーザプロジェクタ１００は、３つのレーザ光源（光源）１ａ、１ｂ、１ｃ、スイッチ部２、ハーフミラー３、スキャナミラー４、モータ５及びモータ６、駆動部７、表示部８、位置検出用レーザ９、位置検出器１０、制御部１１等を備えて構成される。

レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃは、例えば、半導体レーザ等であり、それぞれＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色信号を発光する。
スイッチ部２は、予め設定された強度の区分信号を出力する８つのスイッチＳＷ１〜８を備えて成り、画素の１表示期間を分割した各区間Ａ〜Ｈのそれぞれにおいて、レーザ階調コントローラ１１３（後述）からの制御に応じて、各スイッチＳＷ１〜８をオン／オフして、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに対して区分信号を出力する。
ハーフミラー３は、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃからのレーザ光を合波して、スキャナミラー４に出力する。
位置検出器１０は、スキャナミラー４の回転角を検出して、位置検出信号を位置検出コントローラ１１４に出力する。
スキャナミラー４は、水平方向及び垂直方向の２軸に走査可能なガルバノミラー等であり、駆動部７により駆動されるモータ５及びモータ６により、水平方向及び垂直方向に高速駆動される。レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃから入射されるレーザ光は、スキャナミラー４により、表示部８上に走査される。

制御部１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、画像メモリ１１２、レーザ階調コントローラ１１３、位置検出コントローラ１１４、駆動周波数コントローラ１１５、記憶手段としての階調メモリ１１６、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１７等を備えて構成される。

ＣＰＵ１１１は、レーザプロジェクタ１００の各部から入力される入力信号に応じて、ＲＯＭ１１７に格納された各種プログラムを実行するとともに、実行にかかるプログラムに基づいて各部に出力信号を出力することにより、レーザプロジェクタ１００の動作全般を統括制御する。

レーザ階調コントローラ１１３は、画像メモリ１１２から読み出した画像信号と、階調メモリ１１６から読み出した区分信号の値とに基づいて、画素毎に、ＲＧＢの各色に対応する区分階調１〜８の区分信号を生成し、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに出力する。
位置検出コントローラ１１４は、位置検出器１０からフィードバックされる位置検出信号に基づいて、スキャナミラー４を制御するための制御信号を駆動部７に出力することにより、スキャナミラー４の位置制御を行う。
駆動周波数コントローラ１１５は、スキャナミラー４を駆動するための駆動周波数を出力する。

階調メモリ１１６は、２５６階調の各々の輝度値と、２５６の輝度値の各々を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号の値とを対応づけて記憶している。

ＲＯＭ１１７は、プログラム格納エリアを有しており、具体的には、決定プログラム１１７ａ及び信号出力プログラム１１７ｂ等を格納している。

決定プログラム１１７ａは、例えば、ＣＰＵ１１１に、階調メモリ１１６を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する機能を実現させるためのプログラムである。
ＣＰＵ１１１は、かかる決定プログラム１１７ａを実行することにより、決定手段として機能する。

信号出力プログラム１１７ｂは、例えば、ＣＰＵ１１１に、各画素の表示期間を８個（ｎ個）の区間に分割し、当該区間の各々において、決定プログラム１１７ａにより決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、強度が昇順又は降順に配列される順序以外の所定の順序で、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに対して順次出力する機能を実現させるためのプログラムである。
ＣＰＵ１１１は、かかる信号出力プログラム１１７ｂを実行することにより、信号出力手段として機能する。

具体的には、ＣＰＵ１１１は、画像メモリ１１２から画像信号を読み出して、各画素の輝度値を取得する。そして、取得した輝度値に対応する区分階調１〜８の各区分信号を、階調メモリ１１６に基づいて決定する。
さらに、画素の１表示期間を分割した区間Ａ〜Ｈの各々において、レーザ階調コントローラ１１３に、出力する区分信号に対応するスイッチＳＷ１〜８をオン／オフさせ、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに対して各区分信号を出力させる。

ここで、実施形態１のレーザプロジェクタ１００では、８個の各区間Ａ〜Ｈにおいて出力される各区分階調の強度が、それぞれ異なる値の２の階乗値とされており、具体的には、２^０（＝１）^、２^１（＝２）、２^２（＝４）、２^３（＝８）、２^４（＝１６）、２^５（＝３２）、２^６（＝６４）、２^７（＝１２８）である。
さらに、実施形態１のレーザプロジェクタ１００では、各区間Ａ〜Ｈにおいて出力される個々の区分階調の区分信号が、その強度が昇順に配列される順序（即ち、１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８）、又は、降順に配列される順序（即ち、１２８、６４、３２、１６、８、４、２、１）の２つの順序を除く所定の順序で、順に出力される。
一例として、図３に示すように、各区間Ａ〜Ｈにおいて、区分階調８（輝度値１２８）→区分階調１（輝度値１）→区分階調６（輝度値３２）→区分階調３（輝度値４）→区分階調４（輝度値８）→区分階調５（輝度値１６）→区分階調２（輝度値２）→区分階調７（輝度値６４）の順で、各区分階調に対応する区分信号を出力することとする。

即ち、スイッチ部２において、スイッチＳＷ８は輝度値１２８の区分信号を出力し、スイッチＳＷ７は輝度値１の区分信号を出力し、スイッチＳＷ６は輝度値３２の区分信号を出力し、スイッチＳＷ５は輝度値４の区分信号を出力し、スイッチＳＷ４は輝度値８の区分信号を出力し、スイッチＳＷ３は輝度値１６の区分信号を出力し、スイッチＳＷ２は輝度値２の区分信号を出力し、スイッチＳＷ１は、輝度値６４の区分信号を出力するように構成されており、区間Ａ〜Ｈにおいて、スイッチＳＷ８から順にスイッチＳＷ１〜８をオン／オフすることにより、各区分信号を出力する。

そして、例えば、輝度値２５５の画素を走査する場合には、区間ＡにおいてＳＷ８をオンとして区分階調８（輝度値１２８）の区分信号を出力し、区間ＢにおいてＳＷ７をオンとして区分階調１（輝度値１）の区分信号を出力し、区間ＣにおいてＳＷ６をオンとして区分階調６（輝度値３２）の区分信号を出力し、区間ＤにおいてＳＷ５をオンとして区分階調３（輝度値４）の区分信号を出力し、区間ＥにおいてＳＷ４をオンとして区分階調４（輝度値８）の区分信号を出力し、区間ＦにおいてＳＷ３をオンとして区分階調５（輝度値１６）の区分信号を出力し、区間ＧにおいてＳＷ２をオンとして区分階調２（輝度値２）の区分信号を出力し、区間ＨにおいてＳＷ１をオンとして区分階調７（輝度値６４）の区分信号を出力し、各区間においてその他のスイッチをオフとすることにより輝度値２５５の画素を走査する。
また、例えば、輝度値１９２の画素を走査する場合には、区間ＡにおいてＳＷ８をオンとして区分階調８（輝度値１２８）の区分信号を出力し、区間Ｂ〜区間Ｇにおいて区分信号を出力せず、区間ＨにおいてＳＷ１をオンとして区分階調７（輝度値６４）の区分信号を出力し、各区間においてその他のスイッチをオフとすることにより輝度値１９２の画素を走査する。
また、例えば、輝度値１２９の画素を走査する場合には、ＣＰＵ１１１は、区間ＡにおいてＳＷ８をオンとして区分階調８（輝度値１２８）の区分信号を出力し、区間ＢにおいてＳＷ７をオンとして区分階調１（輝度値１）の区分信号を出力し、区間Ｃ〜区間Ｈにおいて区分信号を出力せず、各区間においてその他のスイッチをオフとすることにより輝度値１２９の画素を走査する。
また、例えば、輝度値３の画素を走査する場合には、区間Ａにおいて区分信号を出力せず、区間ＢにおいてＳＷ７をオンとして区分階調１（輝度値１）の区分信号を出力し、区間Ｃ〜区間Ｆにおいて区分信号を出力せず、区間ＧにおいてＳＷ２をオンとして区分階調２（輝度値２）の区分信号を出力し、区間Ｈにおいて区分信号を出力せず、各区間においてその他のスイッチをオフとすることにより輝度値３の画素を走査する。

なお、各区間において出力される各区分階調の強度の順序は任意であるが、画素内における輝度の均一化を図るために、輝度の高い区分信号と輝度の低い区分信号（強度の差が大きい区分信号同士）が隣り合う順序であることが望ましい。
また、上述のように、区間Ａ〜Ｈにおいて、スイッチＳＷ８から順にスイッチＳＷ１〜８をオン／オフするように構成されていなくともよく、昇順又は降順以外の所定の順序でスイッチＳＷ１〜８をオン／オフすることにより、上述の順序（即ち、区分信号の強度が降順又は昇順に配列される順序以外の所定の順序）で区分信号を出力するように構成しても良い。

以上説明した実施形態１におけるレーザプロジェクタ１００によれば、階調メモリ１１６により、所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とが対応づけて記憶され、決定プログラム１１７ａの実行により、階調メモリ１１６を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号が決定され、信号出力プログラム１１７ｂの実行により、各画素の表示期間がｎ個の区間に分割され、当該区間の各々において、決定プログラム１１７ａにより決定された個々の区分階調の区分信号の各々が、強度が昇順又は降順に配列される順序以外の所定の順序で、光源に対して順次出力される。また、個々の区分階調の強度は、それぞれ異なる値の２の階乗値である。
即ち、ｎ個の各区間において出力される各区分階調の区分信号が、強度の高い順又は低い順で出力されないため、各画素における輝度の偏りを防止して、各画素内の輝度がより均一となる。したがって、画素の表示周期を複数の区間に分割するとともに、画素を複数の領域に分割することにより階調表現を行うレーザプロジェクタ１００において、各画素内の輝度の均一化を図り、画質を向上させることができる。

また、各画素の表示期間を時分割せずに１画素全体に光を走査して各画素を描画する場合、各階調のそれぞれに対応する電流値の信号が必要となり、電流生成回路の精度が要求される。また、レーザの電流−光出力特性の非線形性を加味する必要があり制御が複雑となる。一方、本レーザプロジェクタ１００では、画素の表示期間を分割した各区間に出力する各区分階調に対応する区分信号を生成すれば良く、レーザの電流−光出力特性を加味した制御を行う必要が無いため、電流生成回路の構成及び制御が容易となる。すなわち、本レーザプロジェクタ１００において、画素の表示期間を８つの区間Ａ〜Ｈに分割して、８つの区間Ａ〜Ｈの各々において、それぞれ異なる２の階乗値（２^０〜２^７）の区分信号を順次出力することとすれば、８つの階調の区分信号を生成するだけで足りることとなり、簡易な構成で２５６階調を表現することができる。

（変形例１）
次に、変形例１のレーザプロジェクタについて説明する。
変形例１のレーザプロジェクタでは、８個に分割された区間Ａ〜Ｈのうち、一又は複数の任意の区間を表示区間と非表示区間に分割し、表示区間においてのみ区分信号を出力する。

例えば、当該変形例１のレーザプロジェクタでは、実施形態１のレーザプロジェクタ１００と同様に、各区間Ａ〜Ｈにおいて、個々の区分階調の区分信号が、その強度が昇順又は降順に配列される順序以外の所定の順序（即ち、輝度値１２８→輝度値１→輝度値３２→輝度値４→輝度値８→輝度値１６→輝度値２→輝度値６４）で出力されている。そして、例えば、図４に示すように、出力される区分信号の輝度値が最も高い区間Ａが、表示区間と非表示区間とに分割され、図５に示すように、区間Ａにおける表示区間の間だけ区分信号が出力される。この非表示区間の長さは、予め予測されたオーバーシュートの量に応じて設定されており、オーバーシュートを補完することができる。
なお、オーバーシュートが発生し得る他の区間を、表示区間と非表示区間とに分割しても良い。

変形例１のレーザプロジェクタによれば、区間が表示区間と非表示区間に分割され、当該表示区間においてのみ、決定プログラム１１７ａの実行により決定された個々の区分階調の区分信号が出力される。そのため、各画素の走査時に発生し得るオーバーシュートによる悪影響を防止することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２のレーザプロジェクタについて説明する。
実施形態２では、実施形態１と同様に、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタとして、２５６（所定数）階調で画像を表示するレーザプロジェクタ２００について説明する。また、本レーザプロジェクタ２００では、ｎ＝８とし、２５６階調を、個々に最大輝度が設定された８個（ｎ個）の区分階調に分割するとともに、各画素の表示期間を８個（ｎ個）の区間に分割することとする。なお、以下の説明において、実施形態１と重複する構成については、同一符号を付して説明を省略する。

図６は、実施形態２におけるレーザプロジェクタ２００の要部構成を示すブロック図である。
図６に示すように、実施形態２のレーザプロジェクタ２００は、３つのレーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃ、スイッチ部２１、ハーフミラー３、スキャナミラー４、モータ５及びモータ６、駆動部７、表示部８、位置検出用レーザ９、位置検出器１０、制御部２２等を備えて構成される。

スイッチ部２１は、予め設定された強度の区分信号を出力する８つのスイッチＳＷ１〜８を備えて成り、画素の１表示期間を分割した各区間Ａ〜Ｈのそれぞれにおいて、レーザ階調コントローラ１１３からの制御に応じて、各スイッチＳＷ１〜８をオン／オフして、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに対して区分信号を出力する。本実施形態２のスイッチ部２１において、スイッチＳＷ８は輝度値１２８の区分信号を出力し、スイッチＳＷ７は輝度値６４の区分信号を出力し、スイッチＳＷ６は輝度値３２の区分信号を出力し、スイッチＳＷ５は輝度値１６の区分信号を出力し、スイッチＳＷ４は輝度値８の区分信号を出力し、スイッチＳＷ３は輝度値４の区分信号を出力し、スイッチＳＷ２は輝度値２の区分信号を出力し、スイッチＳＷ１は、輝度値１の区分信号を出力するように構成されている。

制御部２２は、例えば、ＣＰＵ２２１、画像メモリ１１２、レーザ階調コントローラ１１３、位置検出コントローラ１１４、駆動周波数コントローラ１１５、記憶手段としての階調メモリ２２２、乱数発生部２２３、ＲＯＭ２２４等を備えて構成される。

ＣＰＵ２２１は、レーザプロジェクタ２００の各部から入力される入力信号に応じて、ＲＯＭ２２４に格納された各種プログラムを実行するとともに、実行にかかるプログラムに基づいて各部に出力信号を出力することにより、レーザプロジェクタ２００の動作全般を統括制御する。

階調メモリ２２２は、２５６階調の各々の輝度値と、２５６の輝度値の各々を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号の値とを対応づけて記憶している。

乱数発生部２２３は、例えば、ソフトフェア処理或いはハードウェア処理により乱数を発生する機能を有しており、後述する信号出力プログラム２２４ａの実行において、制御部２２からの制御に基づいて１〜８の数値をランダムな順序で発生する。

ＲＯＭ２２４は、プログラム格納エリアを有しており、具体的には、決定プログラム１１７ａ及び信号出力プログラム２２４ａ等を格納している。

信号出力プログラム２２４ａは、例えば、ＣＰＵ２２１に、各画素の表示期間を８個（ｎ個）の区間に分割し、当該区間の各々において、決定プログラム１１７ａにより決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、強度がランダムに配列される順序で、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに対して順次出力する機能を実現させるためのプログラムである。
ＣＰＵ２２１は、かかる信号出力プログラム２２４ａを実行することにより、信号出力手段として機能する。

具体的には、ＣＰＵ２２１は、画像メモリ１１２から画像信号を読み出して、各画素の輝度値を取得する。そして、取得した輝度値に対応する区分階調１〜８の各区分信号を、階調メモリ２２２に基づいて決定する。
そして、画素の１表示期間を分割した区間Ａ〜Ｈの各々において、レーザ階調コントローラ１１３に、出力する区分信号に対応するスイッチＳＷ１〜８を、画素毎に異なるランダムな順序でオン／オフさせ、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに各区分信号を出力させる。

ここで、実施形態２のレーザプロジェクタ２００では、８個の各区間Ａ〜Ｈにおいて出力される各区分階調の強度が、それぞれ異なる値の２の階乗値とされており、具体的には、２^０（＝１）^、２^１（＝２）、２^２（＝４）、２^３（＝８）、２^４（＝１６）、２^５（＝３２）、２^６（＝６４）、２^７（＝１２８）である。
さらに、実施形態２のレーザプロジェクタ２００では、各区間Ａ〜Ｈにおいて出力される個々の区分階調の区分信号が、その強度がランダムに配列される順序で順に出力される。
具体的には、ＣＰＵ２２１は、各画素の走査時に、乱数発生部２２３に対して、１〜８の数値をランダムな順序で発生させるための制御信号を出力する。そして、乱数発生部２２３からランダムな順序で発生された１〜８の数値データを取得すると、この数値の順序と同じ順序で区分階調１〜８の区分信号が出力されるように、スイッチ部２１のスイッチＳＷ１〜８をオン／オフする。

例えば、乱数発生部２２３から１〜８の数値が「３→６→７→１→４→８→２→５」の順序で出力されると、ＣＰＵ２２１は、図７に示すように、各区間Ａ〜Ｈにおいて、区分階調３（輝度値４）→区分階調６（輝度値３２）→区分階調７（輝度値６４）→区分階調１（輝度値１）→区分階調４（輝度値８）→区分階調８（輝度値１２８）→区分階調２（輝度値２）→区分階調５（輝度値１６）の順に、各区分階調１〜８に対応する区分信号を出力する。
また、例えば、乱数発生部２２３から１〜８の数値が「７→６→３→４→５→１→８→２」の順序で出力されると、ＣＰＵ２２１は、図８に示すように、各区間Ａ〜Ｈにおいて、区分階調７（輝度値６４）→区分階調６（輝度値３２）→区分階調３（輝度値４）→区分階調４（輝度値８）→区分階調５（輝度値１６）→区分階調１（輝度値１）→区分階調８（輝度値１２８）→区分階調２（輝度値２）の順に、各区分階調１〜８に対応する区分信号を出力する。
上述の処理は、１画素を走査する度に行われ、画素毎に、区分信号の強度が異なる順序で順次出力されることとなる。

そして、例えば、輝度値１２９の画素の走査に際して、乱数発生部２２３から１〜８の数値を「３→６→７→１→４→８→２→５」の順序で取得した場合、ＣＰＵ２２１は、区間Ａ〜Ｃにおいて区分信号を出力せず、区間ＤにおいてスイッチＳＷ１をオンとして区分階調１（輝度値１）の区分信号を出力し、区間Ｅにおいて区分信号を出力せず、区間ＦにおいてスイッチＳＷ８をオンとして区分階調８（輝度値１２８）の区分信号を出力し、区間Ｇ、Ｈにおいて区分信号を出力せず、各区間においてその他のスイッチをオフとすることにより輝度値１２９の画素を走査する。
また、同じく輝度値１２９の画素の走査に際して、乱数発生部２２３から１〜８の数値を「７→６→３→４→５→１→８→２」の順序で取得した場合、ＣＰＵ２２１は、区間Ａ〜Ｅにおいて区分信号を出力せず、区間ＦにおいてスイッチＳＷ１をオンとして区分階調１（輝度値１）の区分信号を出力し、区間ＧにおいてスイッチＳＷ８をオンとして区分階調８（輝度値１２８）の区分信号を出力し、区間Ｈにおいて区分信号を出力せず、各区間においてその他のスイッチをオフとすることにより輝度値１２９の画素を走査する。

以上説明した実施形態２におけるレーザプロジェクタ２００によれば、階調メモリ２２２により、所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とが対応づけて記憶され、決定プログラム１１７ａの実行により、階調メモリ２２２を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号が決定され、信号出力プログラム２２４ａの実行により、各画素の表示期間がｎ個の区間に分割され、当該区間の各々において、決定プログラム１１７ａにより決定された個々の区分階調の区分信号の各々が、強度がランダムに配列される順序で、光源に対して順次出力される。また、個々の区分階調の強度は、それぞれ異なる値の２の階乗値である。
即ち、ｎ個の各区間において出力される各区分階調の区分信号が、ランダムな順序で出力されるため、各画素における輝度の偏りを防止して、各画素内の輝度がより均一となる。したがって、画素の表示周期を複数の区間に分割するとともに、画素を複数の領域に分割することにより階調表現を行うレーザプロジェクタ２００において、各画素内の輝度の均一化を図り、画質を向上させることができる。

また、各画素の表示期間を時分割せずに１画素全体に光を走査して各画素を描画する場合、各階調のそれぞれに対応する電流値の信号が必要となり、電流生成回路の精度が要求される。また、レーザの電流−光出力特性の非線形性を加味する必要があり制御が複雑となる。一方、本レーザプロジェクタ２００では、画素の表示期間を分割した各区間に出力する各区分階調に対応する区分信号を生成すれば良く、レーザの電流−光出力特性の非線形性を加味した制御を行う必要が無いため、電流生成回路の構成及び制御が容易となる。例えば、２５６階調を表現する場合、従来は２５６階調分の電流値の信号を生成する必要があったが、本レーザプロジェクタ２００において、画素の表示期間を８つの区間Ａ〜Ｈに分割して、８つの区間Ａ〜Ｈの各々において、それぞれ異なる２の階乗値（２^０〜２^７）の区分信号を順次出力することとすれば、８つの階調の区分信号を生成するだけで足りることとなり、簡易な構成で２５６階調を表現することができる。

（変形例２）
次に、変形例２のレーザプロジェクタについて説明する。
変形例１のレーザプロジェクタでは、８個に分割された区間Ａ〜Ｈのうち、任意の区間を表示区間と非表示区間に分割し、表示区間においてのみ区分信号を出力する。

例えば、変形例２のレーザプロジェクタでは、実施形態２のレーザプロジェクタ２００と同様に、各区間Ａ〜Ｈにおいて、個々の区分階調の区分信号が、その強度がランダムに配列される順序（即ち、例えば、輝度値４→輝度値３２→輝度値６４→輝度値１→輝度値８→輝度値１２８→輝度値２→輝度値１６）で出力されている。そして、例えば、出力される区分信号の輝度値が最も高い区間Ｆが、表示区間と非表示区間とに分割され、図９に示すように、区間Ｆにおける表示区間の間だけ区分信号が出力される。この非表示区間の長さは、予め予測されたオーバーシュートの量に応じて設定されており、オーバーシュートを補完することができる。
なお、オーバーシュートが発生し得る他の区間を、表示区間と非表示区間とに分割することができる。

変形例２のレーザプロジェクタによれば、区間が表示区間と非表示区間に分割され、当該表示区間においてのみ、決定プログラム１１７ａの実行により決定された個々の区分階調の区分信号が出力される。そのため、各画素の走査時に発生し得るオーバーシュートによる悪影響を防止することができる。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３のレーザプロジェクタについて説明する。
実施形態３では、実施形態１及び２と同様に、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタとして、２５６（所定数）階調で画像を表示するレーザプロジェクタ３００について説明する。また、本レーザプロジェクタ３００では、ｎ＝５とし、２５６階調を、個々に最大輝度が設定された５個（ｎ個）の区分階調に分割するとともに、各画素の表示期間を５個（ｎ個）の区間に分割することとする。なお、以下の説明では、５個の区分階調を「区分階調１〜５」と称し、５個の区間を「区間Ａ〜Ｅ」とする。
そして、分割された５個の区間Ａ〜Ｅの各々において、５個の区分階調１〜５のそれぞれに対応する区分信号を出力して、これらの区分階調の組み合わせにより、２５６階調を表現する。
なお、以下の説明において、実施形態１又は実施形態２と重複する構成については、同一符号を付して説明を省略する。

図１０は、実施形態３におけるレーザプロジェクタ３００の要部構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、実施形態３のレーザプロジェクタ３００は、３つのレーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃ、スイッチ部３１、ハーフミラー３、スキャナミラー４、モータ５及びモータ６、駆動部７、表示部８、位置検出用レーザ９、位置検出器１０、制御部３２等を備えて構成される。

スイッチ部３１は、例えば、図１１に示すように、区分信号を出力するための５つのスイッチＳＷ１〜５及び複数のサブスイッチを備えて成り、画素の１表示期間を分割した各区間Ａ〜Ｈのそれぞれにおいて、レーザ階調コントローラ１１３からの制御に応じて、各スイッチＳＷ１〜５及びサブスイッチをオン／オフして、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに対して区分信号を出力する。

制御部３２は、例えば、ＣＰＵ３２１、画像メモリ１１２、レーザ階調コントローラ１１３、位置検出コントローラ１１４、駆動周波数コントローラ１１５、記憶手段としての階調メモリ３２２、ＲＯＭ３２３等を備えて構成される。

ＣＰＵ３２１は、レーザプロジェクタ３００の各部から入力される入力信号に応じて、ＲＯＭ３２３に格納された各種プログラムを実行するとともに、実行にかかるプログラムに基づいて各部に出力信号を出力することにより、レーザプロジェクタ３００の動作全般を統括制御する。

階調メモリ３２２は、例えば、図１２に示すように、２５６階調の各々の輝度値と、２５６の輝度値の各々を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶している。
例えば、図１２の階調メモリ３２２では、輝度値１２８には、「１６、８、０、５２、５２」の５つの値の区分信号が対応付けられている。また、輝度値２５４には、「５２、５２、４８、５０、４２」の５つの値の区分信号が対応付けられている。

ＲＯＭ３２３は、プログラム格納エリアを有しており、具体的には、決定プログラム３２３ａ及び信号出力プログラム３２３ｂ等を格納している。

決定プログラム３２３ａは、例えば、ＣＰＵ３２１に、階調メモリ３２２を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する機能を実現させるためのプログラムである。
ＣＰＵ３２１は、かかる決定プログラム３２３ａを実行することにより、決定手段として機能する。

信号出力プログラム３２３ｂは、例えば、ＣＰＵ３２１に、各画素の表示期間を５個（ｎ個）の区間に分割し、当該区間の各々において、決定プログラム３２３ａにより決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに対して順次出力する機能を実現させるためのプログラムである。
ＣＰＵ３２１は、かかる信号出力プログラム３２３ｂを実行することにより、信号出力手段として機能する。

具体的には、ＣＰＵ３２１は、画像メモリ１１２から画像信号を読み出して、各画素の輝度値を取得する。そして、取得した輝度値に対応する区分階調１〜５の各区分信号を、階調メモリ３２２に基づいて決定する。
さらに、画素の１表示期間を分割した区間Ａ〜Ｅの各々において、レーザ階調コントローラ１１３に、出力する区分信号に対応するスイッチＳＷ及びサブスイッチをオン／オフさせ、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃに各区分信号を出力させる。

ここで、実施形態３のレーザプロジェクタ３００では、区分階調１〜５の各々において、複数の強度の区分信号を設定可能であり、各画素の輝度値に対応して各区分階調１〜５の区分信号の強度を設定するように構成されている。
即ち、スイッチ部３１では、各スイッチＳＷ１〜５に対して、サブスイッチの制御を組み合わせることにより、各スイッチＳＷ１〜５から複数の強度の区分信号を出力可能に構成されており、各画素の１表示期間内における各区間Ａ〜Ｅにおいて、その都度設定した強度の出力信号を出力する。
具体的には、例えば、区間Ａにおいて、輝度値８、１６、３２、３６、４４、４８、５０、５２の強度の中から出力する区分信号の強度を設定し、区間Ｂにおいて、輝度値４、８、１６、３２、３６、４４、４８、５０、５２の中から出力する区分信号の強度を設定し、区間Ｃにおいて、輝度値４、４８、５２の中から出力する区分信号の強度を設定し、区間Ｄにおいて、輝度値２、４、５０、５２の中から出力する区分信号の強度を設定し、区間Ｅにおいて、輝度値１、２、３、４、５０、５１、５２の中から出力する区分信号の強度を設定する。なお、各区間において出力可能な区分信号の強度は、階調の分割数や各区分階調に割り当てられた区分信号の強度等に応じて任意の値を設定することができる。
そして、例えば、輝度値１２８の画素を走査する場合には、区間ＡにおいてスイッチＳＷ１から出力させる区分信号を輝度値「１６」に設定してオンとし、区間ＢにおいてスイッチＳＷ２から出力させる区分信号を輝度値「８」に設定してオンとし、区間Ｃにおいて区分信号を出力せず、区間Ｄにおいて、スイッチＳＷ４から出力させる区分信号を輝度値「５２」に設定してオンとし、区間Ｅにおいて、スイッチＳＷ５から出力させる区分信号を輝度値「５２」に設定してオンとし、各区間においてその他のスイッチをオフとすることにより輝度値１２８の画素を走査する。

なお、各区間において出力する各区分信号（区分階調）の最大輝度をより平均化した値とすれば、画素内における輝度がより一層均一化されることとなり、画質が向上する。

以上説明した実施形態３におけるレーザプロジェクタ３００によれば、階調メモリ３２２により、所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とが対応づけて記憶され、決定プログラム３２３ａの実行により、階調メモリ３２２を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号が決定され、信号出力プログラム３２３ｂの実行により、各画素の表示期間がｎ個の区間に分割され、当該区間の各々において、決定プログラム３２３ａにより決定された個々の区分階調の区分信号の各々が、光源に対して順次出力され、個々の区分階調において、複数の強度の区分信号を設定可能であり、各画素の輝度値に対応して各区分階調の区分信号の強度が設定される。
即ち、ｎ個の各区間において、その都度設定された値の区分階調の区分信号が出力されるため、区分信号の強度が昇順又は降順に配列された順序で出力される場合と比較して、各画素における輝度の偏りを防止して、各画素内の輝度がより均一となる。したがって、画素の表示周期を複数の区間に分割するとともに、画素を複数の領域に分割することにより階調表現を行うレーザプロジェクタ３００において、各画素内の輝度の均一化を図り、画質を向上させることができる。

また、本レーザプロジェクタ３００において、各区間において出力される各区分階調の最大輝度をより平均化した値とすれば、画素内における輝度をより一層均一化することができ、画質を更に向上させることができる。また、高精度な電流生成回路を用いることなく、本レーザプロジェクタ３００を構成することができる。

なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られること無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態では、画素の表示期間を等間隔の区間に分割する場合について説明したが、区間を異なる時間幅の区間に分割しても良い。また、区間の時間幅と各区間における区分信号の強度とを組み合わせることにより階調表現を行っても良い。

実施形態１におけるレーザプロジェクタの要部構成を例示するブロック図である。 スイッチ部を例示する図である。 実施形態１のレーザプロジェクタにおける画素の１表示期間において、レーザ光源に出力される出力信号を概略的に例示する図である。 変形例１のレーザプロジェクタにおいて、表示区間及び非表示区間に分割された各区間を概略的に例示する図である。 変形例１のレーザプロジェクタにおける画素の１表示期間において、レーザ光源に出力される出力信号を概略的に例示する図である。 実施形態２におけるレーザプロジェクタの要部構成を例示するブロック図である。 実施形態２のレーザプロジェクタにおける画素の１表示期間において、レーザ光源に出力される出力信号を概略的に例示する図である。 実施形態２のレーザプロジェクタにおける画素の１表示期間において、レーザ光源に出力される出力信号を概略的に例示する図である。 変形例２のレーザプロジェクタにおける画素の１表示期間において、レーザ光源に出力される出力信号を概略的に例示する図である。 実施形態３におけるレーザプロジェクタの要部構成を例示するブロック図である。 実施形態３のレーザプロジェクタに備わるスイッチ部を例示する図である。 実施形態３のレーザプロジェクタに備わる階調メモリを例示する図である。

符号の説明

１００ レーザプロジェクタ
１ａ、１ｂ、１ｃ レーザ光源（光源）
１１１ ＣＰＵ（決定手段、信号出力手段）
１１６ 階調メモリ（記憶手段）
１１７ａ 決定プログラム（決定手段）
１１７ｂ 信号出力プログラム（信号出力手段）
２００ レーザプロジェクタ
２２１ ＣＰＵ（決定手段、信号出力手段）
２２２ 階調メモリ（記憶手段）
２２４ａ 信号出力プログラム（信号出力手段）
３００ レーザプロジェクタ
３２１ ＣＰＵ（決定手段、信号出力手段）
３２３ａ 決定プログラム（決定手段）
３２３ｂ 信号出力プログラム（信号出力手段）

Claims (6)

1. 個々に最大輝度が設定されたｎ個（ｎは２以上の整数）の区分階調の組み合わせにより、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタにおいて、
   前記所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する決定手段と、
   各画素の表示期間を前記ｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、強度が昇順又は降順に配列される順序以外の所定の順序で、光源に対して順次出力する信号出力手段と、
   を備えることを特徴とするレーザプロジェクタ。
2. 個々に最大輝度が設定されたｎ個（ｎは２以上の整数）の区分階調の組み合わせにより、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタにおいて、
   前記所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する決定手段と、
   各画素の表示期間を前記ｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、強度がランダムに配列される順序で、光源に対して順次出力する信号出力手段と、
   を備えることを特徴とするレーザプロジェクタ。
3. 前記信号出力手段は、前記区間を表示区間と非表示区間に分割し、当該表示区間においてのみ、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザプロジェクタ。
4. 前記個々の区分階調の強度は、それぞれ異なる値の２の階乗値であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザプロジェクタ。
5. 個々に最大輝度が設定されたｎ個（ｎは２以上の整数）の区分階調の組み合わせにより、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタにおいて、
   前記所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する決定手段と、
   各画素の表示期間をｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、強度が昇順又は降順に配列される順序以外の所定の順序で、光源に対して順次出力する信号出力手段と、
   を備え、
   前記個々の区分階調の強度は、それぞれ異なる値の２の階乗値であり、
   前記信号出力手段は、前記区間を表示区間と非表示区間に分割し、当該表示区間においてのみ、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号を出力することを特徴とするレーザプロジェクタ。
6. 個々に最大輝度が設定されたｎ個（ｎは３以上の整数）の区分階調の組み合わせにより、所定数の階調の画像を表示するレーザプロジェクタにおいて、
   前記所定数の階調の各々の輝度値と、当該輝度値を表現するために組み合わせられた、個々の区分階調の強度に対応する区分信号とを対応づけて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段を参照して、画像を構成する各画素の輝度値に対応する個々の区分階調の区分信号を決定する決定手段と、
   各画素の表示期間を前記ｎ個の区間に分割し、当該区間の各々において、前記決定手段により決定された個々の区分階調の区分信号の各々を、光源に対して順次出力する信号出力手段と、
   を備え、
   前記個々の区分階調において、複数の強度の区分信号を設定可能であり、各画素の輝度値に対応して各区分階調の区分信号の強度が設定されることを特徴とするレーザプロジェクタ。

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