JP2015080218A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】外部障害物の位置検出を容易に実行可能で、かつ外部障害物の識別精度の高いプロジェクタを提供する。【解決手段】プロジェクタ１００は、レーザ光を出力する光源と、レーザ光を走査する走査手段（スキャナミラー３７２）と、走査手段により走査されるレーザ光を、第１方向と第２方向に分割するビームスプリッタ３８３と、第１方向の投影面に対して照射されるレーザ光の領域にある外部障害物により反射されたレーザ光を検出する受光センサ４００と、走査手段による走査位置と、受光センサ４００の受光タイミングにより、外部障害物の位置を算出する算出手段（算出プログラム３４４ｅ）と、を備え、第１方向のレーザ光は、ビームスプリッタ３８３で分割された第１レーザ光と、ビームスプリッタ３８３を介さない第２レーザ光とが、照射される。【選択図】図２

Description

本発明はプロジェクタに関する。

従来、レーザ光によって外部より入力された画像を投影するプロジェクタとして、レーザプロジェクタが知られている。このプロジェクタは、総じて離れた位置に画像を投影して使用されるため、使用者が投影された画像から所望のポイントを指示するためには、使用者の位置から画像の位置まで到達する指し棒や、当該画像にレーザ照射を行うレーザポインタなどを用いる必要があった。また、当該プロジェクタに接続された他の情報機器から画像を入力する場合には、当該情報機器が有するタッチパネルやマウスなどの入力装置を介して、使用者が所望するポイントを指示していた。

ところが、プロジェクタが設置される環境によっては、上記指し棒やレーザポインタ等の指示装置、或いはタッチパネルやマウスなどの入力装置を用いて所望するポイントを指示することが、使用者にとって負担となる場合は往々にして存在する。

ここで、例えば、拡散光を放射する光源の少なくとも２次元平面上の位置を測定する位置測定装置において、互いに交差する複数の平面上に設けられた受光平面領域における光源からの拡散光の受光量をそれぞれ出力する複数の測定ユニットと、測定ユニット中の２つの受光平面領域あるいは２つの受光平面領域群の中心軸を中心にして４５度の角度の直線上に光源を配置したとき、２つの受光平面領域あるいは２つの受光平面領域群における受光量がほぼ同じとなるように受光量のゲイン調整をする調整手段と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の発明は、直交する方向に配置された２つの受光素子から検出されるＸ，Ｙ方向それぞれの光量から、計算部による所定の導出式を経て上記光源の平面位置を導出するものであり、上記調整手段で２つの受光素子のゲインを調整してＸ，Ｙ方向それぞれの光量のバラツキを抑えることで、より精確な光源の平面位置の算出を行うことが出来る。
したがって、プロジェクタに上記特許文献１に記載の位置測定装置を備えることで、指示位置を投影することができれば、指し棒やレーザポインタ等の指示装置、或いはタッチパネルやマウスなどの入力装置を用いて所望するポイントを指示する必要がない。

特開２００２−０１４７６３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明によると、受光した光量を基礎として計算部による複雑な演算処理を介して座標値を導出する必要があるため、位置検出に係るＣＰＵ等の処理負担が懸念される。
また、上記特許文献１記載の発明によっては、ポイントを指示するための外部障害物（例えば、指示棒の先端や指先等）の識別精度自体が問題となる。つまり、光強度の減衰率やＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ）比が外部障害物の存在する位置によって変動するため、外部障害物の識別精度が当該位置によってバラついたものとなり、外部障害物を誤って識別するおそれがある。

本発明の課題は、外部障害物の位置検出を容易に実行可能で、かつ外部障害物の識別精度の高いプロジェクタを提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、プロジェクタにおいて、レーザ光を出力する光源と、前記レーザ光を走査する走査手段と、前記走査手段により走査される前記レーザ光を、第１方向と第２方向に分割するビームスプリッタと、前記第１方向の投影面に対して照射されるレーザ光の領域にある外部障害物により反射された前記レーザ光を検出する受光センサと、前記走査手段による走査位置と、前記受光センサの受光タイミングにより、前記外部障害物の位置を算出する算出手段と、を備え、前記第１方向のレーザ光は、前記ビームスプリッタで分割された第１レーザ光と、前記ビームスプリッタを介さない第２レーザ光とが、照射されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプロジェクタにおいて、前記走査手段による走査は、水平同期信号及び画素クロック信号に基づいてい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に記載のプロジェクタにおいて、前記第２レーザ光は、前記第１レーザ光と少なくとも一部が隣接するように照射され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プロジェクタにおいて、前記第１レーザ光は、前記第１方向の投影面に対して、多角形の形となるように照射されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のプロジェクタにおいて、前記外部障害物が前記第２レーザ光の照射領域にある場合に、前記外部障害物が前記第１レーザ光の照射領域に入らないように、前記第２レーザ光を前記多角形の一辺と少なくとも一部が隣接するように照射することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載のプロジェクタにおいて、前記第２レーザ光は、前記光源から一番距離の遠い前記多角形の一辺と少なくとも一部が隣接するように照射されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載のプロジェクタにおいて、前記受光センサの受光量を増幅する増幅手段と、前記算出された位置に基づいて増幅量を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のプロジェクタにおいて、前記決定手段は、前記算出された位置と前記受光センサとの距離に基づいて、前記増幅手段における増幅量を決定することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のプロジェクタにおいて、前記増幅量は、前記算出された位置と前記受光センサの距離が大きくなるにつれて、増幅量を大きくすることを特徴とする。

本発明によれば、決定手段により、受光センサにて受光される反射光の反射位置が特定され、その特定された反射位置で反射され、受光センサで受光される反射光の強度の増幅量が決定されるように構成されているので、反射位置に応じて反射光の光強度の減衰率等の影響を考慮して、増幅量を調整することが可能となるため、反射位置による外部障害物の識別精度のバラつきを抑えることができる。また、算出手段により、判断手段で外部障害物と判断されたタイミングと、水平同期信号及び画素クロック信号に基づいて、外部障害物の位置情報が容易に算出できるので、外部障害物の位置検出のための特別な構成を必要としない。また上記位置情報の算出は、受光センサで受光される反射光の光量に基づいて行われるものではないため、複雑な演算も要しない。
したがって、本発明は、外部障害物の位置検出を容易に実行可能で、かつ外部障害物の識別精度の高いプロジェクタであるといえる。

本発明に係るプロジェクタが設置された状態を例示する外観図である。 本発明に係るプロジェクタの要部構成を例示するブロック図である。 本発明に係るレーザ光の投影面を説明するための図である。 本発明に係る同期信号（水平同期信号及び画素クロック信号）を説明するための図である。 本発明に係る投影部の構成と、投影部によりレーザ光が投影された状態を説明するための図である。 本発明に係る受光センサにて受光される反射光の投影面上の強度分布、及び各位置でのアナログ／デジタルゲインを例示する図であり、（Ａ）はＹ方向の強度分布を、（Ｂ）はＸ方向の強度分布を、それぞれ示している。 本発明に係るゲインデータを例示する図である。 本発明に係る別のゲインデータを説明するための図であり、（Ａ）は投影面上のエリア区分を示し、（Ｂ）は別のゲインデータを例示したものである。 ある走査線上における増幅された反射光の強度分布を例示する図である。 本発明に係るプロジェクタによるゲイン調整処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、発明の範囲は図示例に限定されない。
また、以下の説明では、図１におけるプロジェクタ１００の左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。

プロジェクタ１００は、例えば、図１に示すように、テーブル１２０上に設置され、スクリーン１３０に向けて出射されたレーザ光（第２のレーザ光）が、投影部３８０によりプレゼンテーション等に用いる表示用の画像１３２Ａとして投影されるレーザプロジェクタである。
また、プロジェクタ１００は、テーブル１２０の上面に対して、プロジェクタ１００の使用者が参照し得るように、投影部３８０により分離されたレーザ光（第１のレーザ光）が、画像１３２Ａと同様の画像１２２Ａを投影する（画像１２２Ａの大きさは、総じて画像１３２Ａの大きさよりも小さい）。ここで、この画像１２２Ａには、使用者が棒やペン等の外部障害物１０を操作することで画像１３２Ａの編集等を行うための画像１２２Ｆも含まれている。そして、上記外部障害物１０からの反射光が受光センサ４００により検出されて外部障害物１０が識別されるように構成されている。

次いで、プロジェクタ１００は、例えば、図２に示すように、フロントエンド用のＦＰＧＡ３１０（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）と、レーザ出射部３５０と、投影部３８０と、操作パネル３３０と、バックエンドブロック３４０と、ビデオＲＡＭ３４５と、受光センサ４００と、増幅部４１０と、変換部４２０と、記憶部３４４と、を含んで構成される。

ＦＰＧＡ３１０は、例えば、タイミングコントローラ３１１と、データコントローラ３１２と、ビットデータ変換器３１３と、データ／階調変換器３１４と、を含むプログラミングが可能なＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）であり、バックエンドブロック３４０とともに、一時的にビデオＲＡＭ３４５に記憶される画像信号の表示制御を行う。

タイミングコントローラ３１１は、バックエンドブロック３４０に含まれるＣＰＵ３４１から送られる指令に基づいてデータコントローラ３１２を介してビデオＲＡＭ３４５に一時的に記憶されている画像信号を読み出す。そして、タイミングコントローラ３１１では、当該画像信号に含まれる同期信号（水平同期信号（ＨSYNC）、画素クロック信号（PCLK）等を含む）を取得する。さらに、タイミングコントローラ３１１は、当該同期信号に基づいて、後述のレーザ出射部３５０，駆動モータ３７４の出射／駆動のタイミングをコントロールする命令を生成し、当該命令をビットデータ変換器３１３，駆動ドライバ３７３にそれぞれ送信する。

データコントローラ３１２は、ビデオＲＡＭ３４５より読み出した画像信号をビットデータ変換器３１３に送出する。
ビットデータ変換器３１３は、タイミングコントローラ３１１からの命令に基づいて、データコントローラ３１２から送出された画像信号を、レーザ光によって投影するための形式に適合したデータに変換し、変換した画像信号をデータ／階調変換器３１４に送出する。

データ／階調変換器３１４は、ビットデータ変換器３１３から出力されたデータを、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の３色として表示するための色の階調に変換し、変換後のそれぞれのデータを、レーザ出射部３５０に送出する。

レーザ出射部３５０は、例えば、ＬＤ３６１，３６２（レーザ光源）と、レーザ制御回路３５１と、偏光ビームスプリッタ３６３と、レーザ検出器３７０と、レンズ３７１と、スキャナミラー３７２（走査部）と、駆動ドライバ３７３と、駆動モータ３７４と、ハーフミラー３７５と、ミラー検出器３７６と、調整部３７７と、を含んで構成される。

ＬＤ３６１（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）は、緑色のレーザ光を出射するダイオードであり、ＬＤ３６２は、赤色及び青色のレーザ光を出射するダイオードであり、それぞれがレーザ制御回路３５１により制御される。
なお、本実施の形態に係るＬＤ３６２は、赤色のレーザ光を出射するＬＤと青色のレーザ光を出射するＬＤとが一体として構成されているが、別個に構成されているものでもよい。

レーザ制御回路３５１は、データ／階調変換器３１４から送られる信号に基づいてＬＤ３６１，３６２の出射量／タイミング等を制御する。また、レーザ制御回路３５１は、後述のレーザ検出器３７０にて検出されるレーザ光の出力量よりレーザ光の出射状態を検知し、当該出射状態に基づいてＬＤ３６１，３６２の出射制御を行う。

偏光ビームスプリッタ３６３は、ＬＤ３６１から出射されるレーザ光の光路上に配置され、入射されたレーザ光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する光学部材である。そして、偏光ビームスプリッタ３６３は、ＬＤ３６１から出射された緑色のレーザ光の一部をレンズ３７１に向けて透過させ、残りをレーザ検出器３７０に向けて反射させる。一方で、偏光ビームスプリッタ３６３は、ＬＤ３６２から出射された赤色及び青色のレーザ光の一部をレーザ検出器３７０に向けて透過させ、残りをレンズ３７１に向けて反射させる。

レーザ検出器３７０は、例えば、レーザ光の出力量を検出するセンサであり、ＬＤ３６２から出射されるレーザ光の光路上に配置されている。
レンズ３７１は、偏光ビームスプリッタ３６３を透過したレーザ光を集光する。

スキャナミラー３７２は、例えば、後述の駆動モータ３７４により駆動力が付与されることにより２軸方向に独立して回動可能なガルバノミラーであり、当該回動によりミラー傾斜角を調整することで、入射された光の反射方向を調整することができる。
そのため、例えば、図３のテーブル１２０上に形成されるレーザ光（第１のレーザ光）の投影面１２３に示されるように、レンズ３７１を透過したレーザ光の反射方向をスキャナミラー３７２により順次調整することで、レーザ光の走査が可能となる。
ここで、図３は、投影面１２３において、スキャナミラー３７２によるレーザ光の走査位置が、タイミングコントローラ３１１にて取得される画素クロック信号及び水平同期信号に応じて、Ｐ（１）、Ｐ（２）、・・・、Ｐ（ｋ）、Ｐ（ｋ＋１）、・・・、Ｐ（２ｋ）、・・・、と変化していくことを示している。また、上記画素クロック信号（PCLK）及び水平同期信号（ＨSYNC）は、例えば、それぞれが図４に示されるようなパルス波形を示す信号であり、時間ΔＴ１が１画素を描画する時間、時間ΔＴ２が１走査線を切換えるまでの時間を示すものである。
つまり、画素クロック信号の時間ΔＴ１の間に、スキャナミラー３７２がＸ方向に傾斜し、図３に示すレーザ光の走査位置がＸ方向にずれる（例えば、Ｐ（１）からＰ（２）へと変化する）。そして、上記Ｘ方向への走査が繰り返され、走査位置が投影面１２３のＸ方向端部（例えば、Ｐ（ｋ））に到達したタイミングで、水平同期信号の時間ΔＴ２が経過して水平同期信号が検出される。スキャナミラー３７２は、上記時間ΔＴ２の間に、Ｙ方向に傾斜し、図３に示すレーザ光の走査位置がＹ方向にずれる（例えば、Ｐ（ｋ）からＰ（ｋ＋１）へと変化する）。
したがって、スキャナミラー３７２が画素クロック信号及び水平同期信号に基づいて上記走査を繰り返し、投影面１２３全体に亘って走査が終了した時点で１フレーム分の画像投影が完了する。

駆動ドライバ３７３は、例えば、タイミングコントローラ３１１より送信される命令に応じて、駆動モータ３７４に駆動周波数に対応するパルス信号を与えることで、スキャナミラー３７２によるレーザ光の走査を制御する。
駆動モータ３７４は、例えば、スキャナミラー３７２の２軸各々に接続された２つのパルスモータであり、それぞれが後述の駆動ドライバ３７３より指示される駆動周波数（共振周波数）に基づいて駆動し、スキャナミラー３７２を所定角回動させるように構成されている。

ハーフミラー３７５は、スキャナミラー３７２にて反射したレーザ光の一部を投影部３８０に向けて透過させるとともに、残りをミラー検出器３７６に向けて反射させる。
ミラー検出器３７６は、例えば、ハーフミラー３７５にて反射したレーザ光を受光し、スキャナミラー３７２の２軸方向の傾斜角（触れ角）を検出する傾斜角検出器である。このミラー検出器３７６にて検出された傾斜角はアナログ電気信号として調整部３７７に入力される。
調整部３７７は、例えば、図示は省略するが、四則算用の演算器、コンパレータ、アナログ信号増幅用のアンプ、Ａ／D変換器、等を含んで構成され、ミラー検出器３７６より
入力されるスキャナミラー３７２の傾斜角に関するアナログ電気信号について、増幅、四則算、比較等を介して所望の値に調整し、デジタル信号に変換してＣＰＵ３４１に送信するように構成されている。
つまり、スキャナミラー３７２は、設置環境（例えば、温度，湿度，気圧等）によって共振周波数が変動し、レーザ光の走査位置にずれが生じるおそれがあるため、ミラー検出器３７６及び調整部３７７によりスキャナミラー３７２の傾斜角を検出してＣＰＵ３４１に送信し、ＣＰＵ３４１及びタイミングコントローラ３１１が駆動ドライバ３７３による駆動周波数を逐次調整出来る様に構成されている。

投影部３８０は、例えば、図５に示すように、コリメートレンズ３８１と、空間光変調器３８２と、ビームスプリッタ３８３と、拡大レンズ３８４，３８５と、を含んで構成され、レーザ出射部３５０から出射される（スキャナミラー３７２にて走査される）レーザ光をスクリーン１３０及びテーブル１２０上に投影させる。

コリメートレンズ３８１は、スキャナミラー３７２にて走査されるレーザ光を平行光化する。
空間光変調器３８２は、例えば、所定の偏光方向の光のみを透過させるライトバルブ等であり、コリメートレンズ３８１を透過して平行光化されたレーザ光の透過率を画像信号に応じて変調し、ビームスプリッタ３８３に向けて出射する。

ビームスプリッタ３８３は、空間光変調器３８２から出射されるレーザ光の一部のみが入射されるように配置され、入射されたレーザ光を、テーブル１２０方向（第１の方向）へ透過する第１のレーザ光と、スクリーン１３０方向（第２の方向）へ反射する第２のレーザ光に分離する。
したがって、ビームスプリッタ３８３が配置された光路上を通過するレーザ光のうち一部は、ビームスプリッタ３８３を透過してテーブル１２０方向へ投影され、残りの一部は、ビームスプリッタ３８３にて反射（屈折）してスクリーン１３０方向へ投影される。その一方で、ビームスプリッタ３８３が配置されていない光路上を通過するレーザ光は、ビームスプリッタ３８３にて反射（屈折）することなくテーブル１２０方向にのみ投影される。
つまり、ＣＰＵ３４１は、プレゼンテーション用の画像１３２Ａを表示するためのレーザ光が、ビームスプリッタ３８３の配置された光路上を通過するように、画像１３２Ａの編集等を行うための専用画像１２２Ｆを表示するためのレーザ光が、ビームスプリッタ３８３の配置されていない光路上を通過するように、ＦＰＧＡ３１０やレーザ出射部３５０を制御することで、スクリーン１３０上に画像１３２Ａ、テーブル１２０上に画像１２２Ａ、をそれぞれ投影することが可能となる。
なお、専用画像１２２Ｆは、たとえば、現在投影中の画像１３２Ａに対応するコメントなどを入れたものであってもよい。これによって、画像１３２Ａの表示中に使用者のみが専用画像１２２Ｆを参照することが可能になる。つまり、使用者が、画像１３２Ａの表示中に話すべきコメントなどを覚えていなくても、スムーズにプレゼンテーションを進めることが可能になる。

拡大レンズ３８４は、ビームスプリッタ３８３のスクリーン１３０方向の下流側に配置され、ビームスプリッタ３８３にて反射したレーザ光を拡大する。拡大レンズ３８５は、ビームスプリッタ３８３のテーブル１２０方向の下流側に配置され、ビームスプリッタ３８３を透過したレーザ光、及び、ビームスプリッタ３８３が配置されていない光路上を通過するレーザ光、を拡大する。
そして、上記拡大レンズ３８４，３８５により拡大されたレーザ光は、図示しないミラーやレンズを介してスクリーン１３０，テーブル１２０に照射される。

操作パネル３３０は、例えば、プロジェクタ１００の筐体部表面あるいは側面に設けられ、操作内容を表示するためのディスプレイ装置（図示省略）と、使用者がプロジェクタ１００に対する入力操作を実行するためのボタンやスイッチ（図示省略）と、を含んで構成される。そして、操作パネル３３０は、使用者による操作が実行されると、当該操作に応じた信号をＣＰＵ３４１に送信する。

バックエンドブロック３４０は、例えば、ＣＰＵ３４１と、ビデオＩ／Ｆ３４２と、外部Ｉ／Ｆ３４３と、を含んで構成されるプロジェクタ１００のバックエンド部分である。

ＣＰＵ３４１は、記憶部３４４に記憶された各種処理プログラムを読み出し、当該プログラムを実行して各部に出力信号を送信することにより、プロジェクタ１００の動作全般を統括制御する。
また、ＣＰＵ３４１は、操作パネル３３０から送信される信号に基づいて、ビデオＩ／Ｆ３４２、外部Ｉ／Ｆ３４３を介してプロジェクタ１００に入力された画像信号に基づく映像の投影を制御する。つまり、ＣＰＵ３４１は、ＦＰＧＡ３１０のタイミングコントローラ３１１と相互に通信を行い、ビデオＲＡＭ３４５に一時的に保持されている画像信号に基づく映像の表示を制御する。

ビデオＩ／Ｆ３４２は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の画像出力装置１５０と接続し、画像出力装置１５０から出力される画像信号を入力するためのインターフェースである。

外部Ｉ／Ｆ３４３は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）フラッシュメモリやＳＤメモリカード等のメモリカード１５１を装着可能な外部記憶メディア用のインターフェースであり、メモリカード１５１に記憶された画像信号を読み出してプロジェクタ１００に入力することができる。

ビデオＲＡＭ３４５は、ビデオＩ／Ｆ３４２や外部Ｉ／Ｆ３４３を介して入力された画像信号を一時的に記憶している。そして、当該画像信号は、ＦＰＧＡ３１０による表示制御がなされる際に、タイミングコントローラ３１１（データコントローラ３１２）から読み出されるように構成されている。

受光センサ４００は、例えば、図示は省略するが、フォトダイオード等の受光素子やレンズ等を含んで構成され、投影面１２３からの反射光を受光し、当該反射光の強度（例えば、入射した光に応じてフォトダイオード中に流れる電流量）を検出するセンサである。そして、検出された反射光の強度はアナログ光強度信号として増幅部４１０に送信される。
また、受光センサ４００は、スキャナミラー３７２が走査を行う度（１画素を描画する度）に、つまり、図４に示されるＰＣＬＫの時間ΔＴ１が経過するタイミングで、反射光を受光する（センシングする）ように構成されている。

増幅部４１０は、例えば、入力されたアナログ光強度信号を任意のゲインで増幅するアナログ信号用の可変ゲインアンプである。より具体的には、増幅部４１０は、受光センサ４００より反射光の強度に応じたアナログ光強度信号が入力されると、後述のゲイン調整プログラム３４４ｂの実行によりＣＰＵ３４１から送信される信号に基づいてゲインを変更し、当該変更されたゲインにより、入力されたアナログ光強度信号を増幅することができる。

変換部４２０は、例えば、Ａ／Ｄ変換、フィルタリング、入力データの圧縮／伸長などの信号処理が可能なＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等であり、入力されたアナログ光強度信号をデジタル光強度信号に変換する。したがって、変換部４２０は、増幅部４１０にて増幅された反射光の強度に応じたアナログ光強度信号をデジタル光強度信号に変換し、当該変換されたデジタル光強度信号をＣＰＵ３４１に送信する。

記憶部３４４は、例えば、不揮発性のメモリであり、ＣＰＵ３４１により実行されるプログラムや当該プログラムの実行に必要な各種データ等の格納エリア等を備えている。当該格納エリアには、例えば、増幅プログラム３４４ａ（増幅手段、デジタル増幅手段）、ゲイン調整プログラム３４４ｂ（決定手段）、ゲインデータ３４４ｃ、判断プログラム３４４ｄ（判断手段）、算出プログラム３４４ｅ（算出手段）、更新プログラム３４４ｆ（更新手段）、等が格納されている。

増幅プログラム３４４ａは、変換部４２０にてデジタル信号に変換された反射光の強度に応じたデジタル光強度信号を、後述のゲイン調整プログラム３４４ｂの実行により決定されたデジタルゲインで増幅する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。

ゲイン調整プログラム３４４ｂは、受光センサ４００にて受光される反射光の強度に応じたアナログ／デジタル光強度信号の増幅量（ゲイン）を決定する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。

具体的には、ＣＰＵ３４１がゲイン調整プログラム３４４ｂを実行すると、まずは、受光センサ４００にて受光される反射光の反射位置を特定する。
つまり、上述のように受光センサ４００は、スキャナミラー３７２が走査を行う度に受光を行うため、受光センサ４００がセンシングを開始してから上記反射光を受光するまでの経過時間と、図４に示されるＰＣＬＫの時間ΔＴ１及びＨＳＹＮＣの時間ΔＴ２と、の関係より、当該経過時間におけるスキャナミラー３７２の走査位置を算出することで、受光センサ４００が上記反射光を受光した位置（反射位置）を特定することが出来る。

次いで、ＣＰＵ３４１は、当該特定した反射位置のＸ座標及びＹ座標より、図６（Ａ）（Ｂ）に従って当該反射光の強度の増幅量を決定する。
ここで、図６（Ａ）（Ｂ）の実線は、それぞれ、投影面１２３上の各々の反射位置において、同程度の強度で反射した反射光が受光センサ４００により受光されたときの、各Ｙ座標，Ｘ座標における強度を模式的に示した線（つまり、各反射位置における受光センサ４００の受光感度の分布）である。なお、図６（Ａ）（Ｂ）における点Ｙ０，Ｙ１，Ｘ０，Ｘ１は、図３の投影面１２３の端点のＹ，Ｘ座標に対応しており、点Ｘ２は、上記Ｘ０とＸ１の中点であり、受光センサ４００のＸ座標を示すものである。

まず、図６（Ａ）の実線で示すように、図３におけるセンシング位置と受光センサ４００とのＹ方向距離が増加するにつれて（センシング位置が受光センサ４００から遠ざかるにつれて）、光強度の減衰率が高くなるため反射光の強度（受光感度）は低下していく。
そのため、例えば、図６（Ａ）の点線で示されるように、反射位置と受光センサ４００とのＹ方向距離が所定量増加するごとに増幅部４１０のアナログゲインをより大きな値に定めることで、受光感度をＹ方向位置に依らず所定値以上に保つことができる。さらに、図６（Ａ）の破線で示されるようなデジタルゲインで、上記アナログゲインで増幅された反射光の強度を増幅することにより、図６（Ａ）の一点鎖線で示されるように、反射光の強度は、傾斜直線的な変化が補正されてＹ軸に平行な直線に帰着する。つまり、増幅プログラム３４４ａのデジタルゲインを図６（Ａ）の破線で示されるような値に決定することで、受光感度をＹ方向位置に依らない均一のものにすることができる。

一方、図６（Ｂ）の実線で示すように、図３におけるセンシング位置が、受光センサ４００からのＸ方向距離が最も近い位置からＸ方向に遠ざかるにつれて（つまり、反射位置のＸ座標がＸ２からＸ０やＸ１へと変化するにつれて）、光強度の減衰率が高くなるため反射光の強度（受光感度）は低下していく。そこで、例えば、図６（Ｂ）の破線で示されるように、図６（Ｂ）の実線のピーク値の半値を通る軸に対して対称な曲線で表されるデジタルゲインを増幅プログラム３４４ａのデジタルゲインとして決定することで、受光感度をＸ方向位置に依らない均一のものにすることができる。

したがって、例えば、図７に示すように、各々の反射位置での受光感度を均一化するために、投影面１２３上の位置ごとにアナログ／デジタルゲインを定めておき、ゲインデータ３４４ｃとして予め記憶部３４４に記憶しておく。そして、ＣＰＵ３４１がゲイン調整プログラム３４４ｂを実行し、受光センサ４００により受光された反射光の反射位置を特定すると、当該反射位置に対応するアナログゲインやデジタルゲインをゲインデータ３４４ｃより抽出することで、各々の反射位置での受光感度を均一化することができる。

また、ゲインデータ３４４ｃは、例えば、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、反射位置に基づいて、投影面１２３を予め複数に区分したエリア毎（例えば、エリアＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，・・・等）にアナログ／デジタルゲインを記憶したものであってもよい。つまり、上述のように、各々の反射位置ごとにアナログ／デジタルゲインを定め、当該ゲインに基づく増幅を増幅部４１０及び増幅プログラム３４４ａの実行により行った場合、受光感度の均一化は精確に実現され得るが、受光センサ４００にて反射光が受光される度に（反射位置ごとに）ゲインを変更する必要が生じるため、ＣＰＵ３４１の処理負担が懸念される。そのため、各々の反射位置での受光感度が所定値以上となるように、投影面１２３をエリアで区分し、アナログ／デジタルゲインをそれぞれのエリアに適した値に設定しておくことにより、反射位置ごとにゲインを変更する必要がないためＣＰＵ３４１の処理負担増加が抑えられ、かつ、各々の反射位置での受光感度を確保することが可能となる。

判断プログラム３４４ｄは、増幅部４１０及び増幅プログラム３４４ａの実行により増幅された反射光の強度が所定の閾値を超えた場合に、外部障害物１０と判断する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。
具体的には、例えば、受光センサ４００にて検出され、ゲイン調整プログラム３４４ｂの実行により決定された増幅量に基づいて増幅部４１０及び増幅プログラム３４４ａの実行により増幅された、投影面１２３のある走査線（例えば、図３の外部障害物１０を通過する走査線Ｌ）上における各々の反射位置での反射光の強度が図９のような分布を取ったとする（図９における各点が各々の反射位置に対応する）。この場合、ＣＰＵ３４１は判断プログラム３４４ｄを実行し、予め定められた反射光の強度の閾値と各々の反射位置での反射光の強度との比較を、受光センサ４００にて反射光の強度が検出される度に行い、最初に閾値を超えたタイミング（つまり、図９における点Ｑ１の強度が受光センサ４００にて検出されたタイミング）で外部障害物１０と判断する。

算出プログラム３４４ｅは、判断プログラム３４４ｄの実行により外部障害物１０と判断されたタイミングと、水平同期信号及び画素クロック信号とに基づいて、外部障害物１０の位置情報を算出する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。
具体的には、例えば、ＣＰＵ３４１が算出プログラム３４４ｅを実行すると、判断プログラム３４４ｄの実行による、受光センサ４００にて検出される反射光の強度が最初に閾値を超えたタイミングに基づいて、受光センサ４００がセンシングを開始してから上記タイミングまでの経過時間と、図４に示されるＰＣＬＫの時間ΔＴ１及びＨＳＹＮＣの時間ΔＴ２と、の関係より、当該経過時間におけるスキャナミラー３７２の走査位置を算出することで、外部障害物１０の位置（位置情報）を特定することが出来る。

更新プログラム３４４ｆは、増幅部４１０及び増幅プログラム３４４ａの実行により増幅された反射光の強度のピーク値に基づいて、所定の期間毎（例えば、数フレーム分の画像信号を投影する毎）に、ゲイン調整プログラム３４４ｂの実行により決定されるゲインを更新する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ３４１が更新プログラム３４４ｆを実行すると、例えば、図９に示されるような、判断プログラム３４４ｄの実行により外部障害物１０であると判断された位置の含まれる走査線（例えば、図９における点Ｑ１の含まれる図３の走査線Ｌ）上の各反射位置における反射光の強度を取得する。そして、ＣＰＵ３４１は、当該強度のピーク値（例えば、図９における点Ｑ２の強度）を抽出し、当該ピーク値と予め記憶部３４４に記憶された強度のピーク値（目標値）との差分量に基づいて新たなアナログ／デジタルゲインを算出し、当該算出した値に基づいて、ゲインデータ３４４ｃのゲインを更新する。なお、記憶部３４４に記憶された強度のピーク値は、ＣＰＵ３４１が更新プログラム３４４ｆを実行した後に、上記抽出されたピーク値により更新される。
つまり、ゲインデータ３４４ｃのゲインを固定値とせず、変更前のゲイン（により増幅された反射光の強度のピーク値）を反映させて、所定期間毎に新たなゲインを定めることにより、受光センサ４００による受光感度をより好適なものに改善していくことができる。

「ゲイン調整処理」
次に、図１０のフローチャートを参照しながら、本実施形態のプロジェクタ１００において行われるゲイン調整処理の流れについて説明する。

まず、スキャナミラー３７２が投影面１２３上の走査を行い、受光センサ４００がセンシングを行う（ステップＳ１）。
次いで、ＣＰＵ３４１は、ゲイン調整プログラム３４４ｂを実行することにより、ステップＳ１にて受光センサ４００が受光した位置（反射位置）を特定してゲインデータ３４４ｃを参照し、当該位置における増幅部４１０のアナログゲイン及び増幅プログラム３４４ａのデジタルゲインの調整を行う（ステップＳ２）。

次いで、ステップＳ２にて調整されたアナログ／デジタルゲインに基づいて、増幅部４１０が、受光センサ４００により検出された反射光のアナログ光強度信号を増幅し、ＣＰＵ３４１が、増幅プログラム３４４ａを実行し、変換部４２０を介してアナログ光強度信号がデジタル変換されたデジタル光強度信号を増幅し、反射光の強度を検出する（ステップＳ３）。

次いで、ＣＰＵ３４１は、判断プログラム３４４ｄを実行し、ステップＳ３にて検出された反射光の強度が閾値を越えるか否かを判断する（ステップＳ４）。

そして、ＣＰＵ３４１は、ステップＳ４にて閾値を越えると判断（外部障害物１０であると判断）した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、算出プログラム３４４ｅを実行し、外部障害物１０の位置情報を算出する（ステップＳ５）。

一方で、ＣＰＵ３４１は、ステップＳ４にて閾値を越えていないと判断した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、スキャナミラー３７２により投影面１２３上の全ての位置での走査が終了したか否か（受光センサ４００により全ての反射位置での反射光が受光されたか否か）を判断する（ステップＳ６）。
そして、ＣＰＵ３４１は、ステップＳ６にて走査が終了したと判断した場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、ステップＳ７の処理を実行し、走査が終了していないと判断した場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。

次いで、ＣＰＵ３４１は、ゲインデータ３４４ｃのゲインを更新するタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ７）。
そして、ＣＰＵ３４１は、ステップＳ７にて更新するタイミングであると判断した場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、更新プログラム３４４ｆを実行してゲインデータ３４４ｃのゲインを更新し（ステップＳ８）、本処理を終了する。
一方で、ＣＰＵ３４１は、ステップＳ７にて更新するタイミングではないと判断した場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、ゲインデータ３４４ｃのゲインを更新することなく本処理を終了する。

以上により、本発明に係るプロジェクタ１００は、入力される画像信号に応じてレーザ光を供給するＬＤ３６１，３６２と、ＬＤ３６１，３６２より供給されるレーザ光を走査するスキャナミラー３７２と、スキャナミラー３７２により走査されるレーザ光を第１の方向と第２の方向とに分割して出力するビームスプリッタ３８３と、ビームスプリッタ３８３により第１の方向に出力される第１のレーザ光の反射光を受光する受光センサ４００と、画像信号の水平同期信号及び画素クロック信号に基づいて受光センサ４００にて受光される反射光の反射位置を特定して、その特定された反射位置で反射され、受光センサ４００にて受光される反射光の強度のゲインを決定するゲイン調整プログラム３４４ｂと、ゲイン調整プログラム３４４ｂにより決定されたゲインにより、受光センサ４００にて受光される反射光の強度を増幅する増幅部４１０及び増幅プログラム３４４ａと、増幅部４１０及び増幅プログラム３４４ａにより増幅された反射光の強度が所定の閾値を超えた場合に、外部障害物１０と判断する判断プログラム３４４ｄと、判断プログラム３４４ｄにより外部障害物１０として判断されたタイミングと、画像信号の水平同期信号及び画素クロック信号とに基づいて、当該外部障害物１０の位置情報を算出する算出プログラム３４４ｅと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、ＣＰＵ３４１のゲイン調整プログラム３４４ｂの実行により、受光センサ４００にて受光される反射光の反射位置が特定され、その特定された反射位置で反射され、受光センサ４００で受光される反射光の強度のゲインが決定されるように構成されているので、反射位置に応じて反射光の光強度の減衰率等の影響を考慮して、ゲインを調整することが可能となり、反射位置による外部障害物１０の識別精度のバラつきを抑えることができる。また、ＣＰＵ３４１の算出プログラム３４４ｅの実行により、判断プログラム３４４ｄの実行で外部障害物１０と判断されたタイミングと、水平同期信号及び画素クロック信号に基づいて、外部障害物１０の位置情報が容易に算出できるので、外部障害物１０の位置検出のための特別な構成を必要としない。また上記位置情報の算出は、受光センサ４００で受光される反射光の光量に基づいて行われるものではないため、複雑な演算も要しない。
したがって、本発明は、外部障害物の位置検出を容易に実行可能で、かつ外部障害物の識別精度の高いプロジェクタであるといえる。

また、ＣＰＵ３４１が、ゲイン調整プログラム３４４ｂを実行すると、反射位置と受光センサ４００との距離に基づいてゲインを決定する。
つまり、各々の反射位置に対応するアナログ／デジタルゲインを、反射位置と受光センサ４００との距離に基づいてアナログ／デジタルゲインを定めたゲインデータ３４４ｃより抽出することで、各々の反射位置での受光感度を均一化することができる。

また、ゲイン調整プログラム３４４ｂは、特定された反射位置が、予め区分された複数のエリアのうち、どのエリアに属するか判断し、エリア毎にゲインを決定するものであってもよい。
つまり、ゲインデータ３４４ｃを、各々の反射位置での受光感度が所定値以上となるように、投影面１２３をエリアで区分し、アナログ／デジタルゲインをそれぞれのエリアに適した値に設定しておくことにより、反射位置ごとにゲインを変更する必要がないためＣＰＵ３４１の処理負担増加が抑えられ、かつ、各々の反射位置での受光感度を確保することが可能となる。

また、プロジェクタ１００は、受光センサ４００にて受光された反射光の強度のアナログ光強度信号を増幅部４１０にて増幅し、そのアナログ光強度信号がＡ／Ｄ変換されたデジタル光強度信号をＣＰＵ３４１の増幅プログラム３４４ａの実行により増幅する。
つまり、受光センサ４００にて受光される反射光の強度を増幅部４１０にて所定値以上まで増幅した上で、ＣＰＵ３４１の増幅プログラム３４４ａの実行により、きめ細かな増幅調整を行うことができる。

また、プロジェクタ１００は、ＣＰＵ３４１の更新プログラム３４４ｆの実行により、所定の期間毎に、ゲイン調整プログラム３４４ｂの実行により決定されるゲインを更新することができる。
つまり、ゲインデータ３４４ｃのゲインを固定値とせず、変更前のゲインにより増幅された反射光の強度のピーク値を反映させて、所定期間毎に新たなゲインを定めることにより、受光センサ４００による受光感度をより好適なものに改善していくことができる。

なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、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、上記実施形態において、増幅部４１０によるアナログ光強度信号の増幅と、増幅プログラム３４４ａの実行によるデジタル光強度信号の増幅と、の双方を介して受光センサ４００にて検出される反射光の強度を増幅するように構成されているが、アナログ光強度信号又はデジタル光強度信号の何れか一方のみを増幅するように構成したものであってもよい。
また、受光センサ４００にて検出される反射光の強度のデジタル光強度信号は、増幅プログラム３４４ａの実行により増幅されることとしたが、例えば、変換部４２０の後段（つまり、図２における変換部４２０とＣＰＵ３４１の間）にデジタルアンプ等を設けたものであっても勿論よい。
さらに、上記実施形態において、スキャナミラー３７２としてガルバノミラーを例示しているが、レーザ光を２軸方向に独立して制御可能な2次元のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーを用いてもよい。

１００ プロジェクタ
３６１，３６２ ＬＤ（レーザ光源）
３７２ スキャナミラー（走査部）
３８３ ビームスプリッタ
４００ 受光センサ
４１０ 増幅部（増幅手段、アナログ増幅手段）
３４１ ＣＰＵ（決定手段、増幅手段、デジタル増幅手段、判断手段、算出手段、更新手段）
３４４ 記憶部
３４４ａ 増幅プログラム（増幅手段、デジタル増幅手段）
３４４ｂ ゲイン調整プログラム（決定手段）
３４４ｄ 判断プログラム（判断手段）
３４４ｅ 算出プログラム（算出手段）
３４４ｆ 更新プログラム（更新手段）

Claims (9)

1. レーザ光を出力する光源と、
   前記レーザ光を走査する走査手段と、
   前記走査手段により走査される前記レーザ光を、第１方向と第２方向に分割するビームスプリッタと、
   前記第１方向の投影面に対して照射されるレーザ光の領域にある外部障害物により反射された前記レーザ光を検出する受光センサと、
   前記走査手段による走査位置と、前記受光センサの受光タイミングにより、前記外部障害物の位置を算出する算出手段と、
   を備え、
   前記第１方向のレーザ光は、前記ビームスプリッタで分割された第１レーザ光と、前記ビームスプリッタを介さない第２レーザ光とが、照射されることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記走査手段による走査は、水平同期信号及び画素クロック信号に基づいていることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記第２レーザ光は、前記第１レーザ光と少なくとも一部が隣接するように照射されることを特徴とする請求項１又は２記載のプロジェクタ。
4. 前記第１レーザ光は、前記第１方向の投影面に対して、多角形の形となるように照射されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプロジェクタ。
5. 前記外部障害物が前記第２レーザ光の照射領域にある場合に、前記外部障害物が前記第１レーザ光の照射領域に入らないように、前記第２レーザ光を前記多角形の一辺と少なくとも一部が隣接するように照射することを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
6. 前記第２レーザ光は、前記光源から一番距離の遠い前記多角形の一辺と少なくとも一部が隣接するように照射されることを特徴とする請求項４又は５記載のプロジェクタ。
7. 前記受光センサの受光量を増幅する増幅手段と、
   前記算出された位置に基づいて増幅量を決定する決定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のプロジェクタ。
8. 前記決定手段は、
   前記算出された位置と前記受光センサとの距離に基づいて、前記増幅手段における増幅量を決定することを特徴とする請求項７記載のプロジェクタ。
9. 前記増幅量は、前記算出された位置と前記受光センサの距離が大きくなるにつれて、増幅量を大きくすることを特徴とする請求項８記載のプロジェクタ。

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