JP2015146001A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投影装置における安全性を向上させ、デスペックル素子を設けることなくレーザのコヒーレンシーに起因するスペックルを低減し、投射対象の形状に応じた画像の表示を行うことができる投影装置を提供する。【解決手段】複数の色の光を出射するレーザ光源１０と、レーザ光源からの光を走査する走査手段２５と、レーザ光源の発光タイミングを制御する制御部４０とを各々備えたプロジェクタ１ａ，１ｂを複数有する投影装置であって、それぞれのプロジェクタ１ａ，１ｂは、赤外線を照射する赤外線光源（赤外線照射部３１）と、赤外線光源から照射された光を受光する受光手段（赤外線検知部３２）とを備え、それぞれの制御部４０は、それぞれの受光手段で受光された光に基づいて、それぞれのレーザ光源の発光タイミングを制御することを特徴とする。これにより、投射対象の形状に応じた画像の表示を行うことが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、投影装置に関し、特に赤外線光源と受光手段とを備え、複数のレーザプロジェクタを走査して投影面上に画像を投影する投影装置に関する。

近年、投影装置として携帯電話、ノートパソコン等の小型情報機器への接続が可能な小型のレーザプロジェクタが用いられている。このようなレーザプロジェクタは、光学系の小型化を図るため、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーが用いられることがある。このＭＥＭＳミラーに、半導体レーザ（以下、ＬＤとすることがある）の出射する複数のレーザ光を２次元的に走査することによって、スクリーン等の投影面上に所定の情報を表示するように構成されている。

特許文献１には、複数のプロジェクタから映像を投影した際に、映像補正部において、重なり検出部の検出結果に基づいて、重なり領域に可視光映像が投影されるように、可視光映像の縮小や投影位置の移動を行う技術が開示されている。
特許文献２には、プロジェクタにおいて、投射対象である仮面上に複数のマーカーを設け、マーカーを用いて仮面の方向や位置などを予測して映像作成を行う技術が開示されている。

特開２０１２−２５５８８４号公報（第４−６ページ、図１、図６） 特開２０００−３５２７６１号公報（第３−５ページ、図４−図７）

特許文献１に開示された技術は、重なり検出部の検出結果に基づいて、可視光映像の縮小や投影位置の移動を行っているが、映像の大きさや位置の移動を行っているのみであって、投射対象の形状等に応じた画像の表示を行っているわけではない。
特許文献２に開示された技術は、マーカーを用いて仮面の方向や位置などを予測して映像作成を行っており、前もって投射対象へマーカーを付けなければならなかった。

本発明の目的は、事前に投射対象物の形状を測定する必要がなく、表示する対象物が移動したり、立体物であったり、形状が変化した場合でも、距離や形状をリアルタイムで測定して、最適な表示を行うことができる投影装置を提供することである。

本発明に係る投影装置は、複数の色の光を出射するレーザ光源と、レーザ光源からの光を走査する走査手段と、レーザ光源の発光タイミングを制御する制御部とを各々備えたプロジェクタを複数有する投影装置であって、それぞれのプロジェクタは、赤外線を照射する赤外線光源と、赤外線光源からの照射された光を受光する受光手段とを備え、それぞれの制御部は、それぞれの受光手段で受光された光に基づいて、それぞれのレーザ光源の発光タイミングを制御することを特徴とする。

本発明に係る投影装置は、制御部が、各々のプロジェクタの発光タイミングの同期を取ることが好ましい。
本発明に係る投影装置は、レーザ光源から前記投影面までの距離を深度情報として検知
する検知部をさらに有し、制御部が深度情報に基づいて発光タイミングを制御することが好ましい。

本発明によれば、表示する対象物が移動したり、立体物であったりしても、距離や形状をリアルタイムで測定して、最適な表示を行うことができる投影装置を提供することができる。

本発明の実施形態の投影装置の投影の様子を示した模式図である。 レーザプロジェクタの構成を説明するための図である。 レーザプロジェクタに備えられているＭＥＭＳスキャナの概略図である。 フェルールとファイババンドルの説明図である。 ＳＨＧ素子を用いたレーザダイオードの構成を示した図である。 ２台のレーザプロジェクタを用いて、フレーム毎切り替えのときの画像取得タイミングチャートの例を示した図である。 同期回路方式を示した図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本実施形態の投影装置を用いて手のひら上に投影した様子を示した模式図である。本実施形態の投影装置は、それぞれ赤外線光源（赤外線照射部３１）と受光手段（赤外線検知部３２）とを備えたレーザプロジェクタ１を並列に配置し、それぞれのレーザプロジェクタ１から赤外光を投射対象である手のひらに投射している。第１のレーザプロジェクタ１ａはホスト側とされており、内部に図示しないタイミング制御手段を有している。また、第２のレーザプロジェクタ１ｂはスレーブ側とされており、ホスト側の第１のレーザプロジェクタ１ａから同期信号等を受信して制御される。

そして、第１のレーザプロジェクタ１ａの赤外線照射部３１ａから照射された赤外光は、手のひらで反射されて第１のレーザプロジェクタ１ａの赤外線検知部３２ａで受光され、逆に、第２のレーザプロジェクタ１ｂの赤外線照射部３１ｂから照射された赤外光は、手のひらで反射されて第２のレーザプロジェクタ１ｂの赤外線検知部３２ｂで受光される。この両赤外線検知部３２ａ，３２ｂで検知された赤外光によって、投射対象物である手のひらの、レーザプロジェクタ１からの距離、及び、投射面となる手のひらの形状を同時に取得して、その結果を制御系にフィードバックして、形状に応じた最適な表示が得られるようにレーザ光源１０からの発光を制御することで、投射対象物の距離や形状に応じた最適な表示を得ることが可能となる。

また、レーザプロジェクタ１ａ，１ｂと投射対象物との距離を取得する場合の赤外線照射部３１ａ，３１ｂと赤外線受光部３２ａ，３２ｂの照射と受光の組合せは、同一のレーザプロジェクタに配置されたものである必要は無く、あらかじめ各レーザプロジェクタ１ａ、１ｂ間の赤外線照射部３１ａ，３１ｂと赤外線受光部３２ａ，３２ｂの相対的な照射位置の関係や距離が事前にわかっていれば、問題はない。

たとえば、第１のレーザプロジェクタ１ａの赤外線照射部３１ａから照射され、手のひらで反射された赤外光を第２のレーザプロジェクタ１ｂの赤外線検知部３２ｂで受光する場合であっても、投射対象物である手のひらと、レーザプロジェクタ１との距離、及び、投射対象物の形状を同時に取得することが可能となる。逆に、第２のレーザプロジェクタ１ｂの赤外線照射部３１ｂから照射され、手のひらで反射された赤外光を第１のレーザプ
ロジェクタ１ａの赤外線検知部３２ａで受光した場合であっても同様に、投射対象物との距離、及び、投射対象物の形状を同時に取得することが可能である。

図２は、それぞれのレーザプロジェクタ１の構成を説明するための図である。レーザプロジェクタ１は、レーザ光源１０と、出射部２０と、検知部３０と、制御部４０とを主要な構成要素として有する。レーザプロジェクタ１は、レーザ光源１０から出射された各色のレーザ光を、フェルール２３により束ねられた複数本のファイバ２１からそれぞれ出力し、揺動するＭＥＭＳスキャナ２５を介して２次元状に走査して、投影面５０上に画像を投影する。

レーザ光源１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の各色レーザ光を出射するレーザダイオード（ＬＤ）１１、１２および１３を有する。レーザ光源１０は、各レーザダイオード（ＬＤ）１１、１２および１３の発光タイミングや発光強度などが、投影される画像の画像データ４０２、投射対象物の距離や形状に応じて制御部４０からの光源制御データ４０３により制御される。このときに、２台のレーザプロジェクタ１からのレーザ光源１０によって投影面５０上に画像を投影するため、１台あたりのレーザ光源１０の発光強度を低減することが可能となる。
出射部２０は、レーザ光源１０からの各色レーザ光を投影面５０に向けて出射する。出射部２０は、複数のファイバ２１と、フェルール２３と、投影レンズ２４と、ＭＥＭＳスキャナ２５と、ＭＥＭＳドライバ２６と、遮蔽部２９とを有する。

複数のファイバ２１には、レーザ光源１０からの各色レーザ光をそれぞれ伝送するファイバと、出射部２０でのレーザ光の発光点から投影面５０までの距離（以下、深度情報といい、符号４０４で表す）を検知するための赤外線を出力するファイバと、赤外線を出力するファイバから照射される赤外線の、投影面での反射光が入力される赤外線受光用ファイバが含まれる。以下では、レーザダイオード１１、１２および１３からのＲ、ＧおよびＢのレーザ光を伝送するファイバのことを、それぞれＲファイバ、Ｇファイバ、Ｂファイバという。これらのファイバをまとめて、ＲＧＢファイバともいう。また、深度情報４０４を検知するための赤外線を出力するファイバのことをＩＲファイバ、赤外線を出力するファイバから照射される赤外線の、投影面での反射光が入力される赤外線受光用ファイバのことをＰＤファイバという。レーザプロジェクタ１は、Ｒファイバ、Ｇファイバ、Ｂファイバ、ＩＲファイバを１本ずつ有し、ＰＤファイバを複数本有する。

フェルール２３は、固定具の一例であり、Ｒファイバ、Ｇファイバ、Ｂファイバ、ＩＲファイバ、およびＰＤファイバを、レーザ光源１０とは反対側の端部で束ねて固定する。ＲＧＢの各色レーザ光は、フェルール２３の端部にある各ファイバ２１の出射端面から出射され、赤外線は、ＩＲファイバの出射端面から出射される。
投影レンズ２４は、各ファイバ２１の出射端面から出射された各色レーザ光がＭＥＭＳスキャナ２５に照射されるように整形する。

走査手段であるＭＥＭＳスキャナ２５は、ＭＥＭＳドライバ２６により、例えば水平方向および垂直方向に高速に揺動される。水平方向には、ＭＥＭＳスキャナ２５は例えば約２０ＫＨｚで共振駆動され、その走査角は正弦波状に時間変化する。垂直方向には、ＭＥＭＳスキャナ２５は鋸波状の強制駆動により例えば６０Ｈｚで駆動され、その走査角は鋸波状に時間変化する。これにより、ＭＥＭＳスキャナ２５は、投影レンズ２４からの各色レーザ光を投影面５０上に２次元状に走査する。

ＭＥＭＳドライバ２６は、制御部４０によるＭＥＭＳ制御データ４０１に応じてＭＥＭＳスキャナ２５を駆動し、ＭＥＭＳスキャナ２５を水平方向および垂直方向に高速に揺動させる。この駆動方式は、静電方式や、電磁方式、ピエゾ方式などのどれを用いてもよい
。また、水平走査と垂直走査で異なる駆動方式を組み合わせてもよい。

遮蔽部２９は、矩形の開口を有する枠体であり、ＭＥＭＳスキャナ２５により走査されるレーザ光２８の走査領域の周囲を遮光する。遮蔽部２９の開口内を通過するレーザ光２８が投影面５０上に画像を表示する。

検知部３０は、深度情報４０４を検知する。検知部３０は、赤外線照射部３１と、赤外線検知部３２とを有する。赤外線照射部３１は、ＩＲファイバが対応し、赤外線検知部３２は、ＰＤファイバが対応する。検知部３０は、例えばタイムオブフライト（ＴＯＦ）方式を利用し、赤外線照射部３１が赤外線を照射してから赤外線検知部３２が反射光を受光するまでの光の飛行時間を計測することにより深度情報４０４を検知する。検知部３０は、その深度情報４０４を制御部４０に通知する。なお、本実施形態においては、検知部３０をレーザ光源１０とともに設けているが、赤外線検知部として近赤外カメラを用いる場合には、検知部をレーザ光源１０とは別に設けるようにすることも可能である。

制御部４０は、レーザプロジェクタ１の動作を制御する。制御部４０は、ＣＰＵ４１と、ＲＡＭ４２と、ＲＯＭ４３と、Ｉ／Ｏ４４とを有する。Ｉ／Ｏ４４は、レーザ光源１０、出射部２０および検知部３０の間でデータの受け渡しを行うためのインタフェースである。制御部４０は、画像データ４０２および検知部３０から取得した深度情報４０４に応じて、後述するようにレーザ光源１０の発光タイミングを制御する。また、制御部４０は、出射部２０を制御してレーザ光を投影面５０上に投影させる。また、図示していないが、レーザプロジェクタ１のうち、ホストとなるレーザプロジェクタ１には、内部にタイミング制御手段（図１を参照）を有し、スレーブとなるレーザプロジェクタ１に同期信号を送信する機能を有している。また、逆にスレーブとなるレーザプロジェクタ１には、制御部４０にホストとなるレーザプロジェクタ１からの同期信号を受信する機能を有している。

レーザプロジェクタ１のうち、ホストとなる第１のレーザプロジェクタ１ａ内のタイミング制御手段６０によって、スレーブとなる第２のレーザプロジェクタ１ｂに同期信号を送信することによって、第２のレーザプロジェクタ１ｂの走査位置や発光タイミングの制御を行っている。

図３は、各レーザプロジェクタ１に備えられているＭＥＭＳスキャナ２５の概略を示した図である。ＭＥＭＳスキャナ２５は、反射面となる微小ミラー２５１がトーションバー２５２，２５３で支持された構造を有する。微小ミラー２５１は、トーションバー２５３が捻れることにより、軸２５４を中心軸として水平方向（Ｘ方向）に揺動する。これにより、微小ミラー２５１の反射面の法線がＸ方向に変化するため、微小ミラー２５１に入射するレーザ光の反射角がＸ方向に変化する。また、微小ミラー２５１は、トーションバー２５２が捻れることにより、軸２５４に直交する軸２５５を中心軸として垂直方向（Ｙ方向）に揺動する。これにより、微小ミラー２５１の反射面の法線がＹ方向に変化するため、微小ミラー２５１に入射するレーザ光の反射角がＹ方向に変化する。このようにして、ＭＥＭＳスキャナ２５によりレーザ光は２次元状に走査される。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、フェルール２３とファイババンドルを説明するための図である。図４（Ａ）は、フェルール２３の破断斜視図である。図４（Ｂ）は、フェルール２３により固定されるファイババンドルの断面図である。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）に示した各ファイバ２１がどのファイバであるかを説明するための図である。

フェルール２３は、例えばジルコニアにより円筒形に構成される。フェルール２３は、図４（Ｃ）に示されているように、円筒形の貫通孔２３ａの中に、Ｒファイバ２１ｒ、Ｇ
ファイバ２１ｇ、Ｂファイバ２１ｂをそれぞれ１本ずつと、ＩＲファイバ１本、ＰＤファイバを３本の、計７本のファイバを固定する。

ＰＤファイバの本数は、受光の実効的な開口数を大きくし、受光量を増やす目的と、各ファイバを計７本として６方最密で束ねる目的で３本とした。しかし、受光量が十分であれば１本でも問題なく、余った２本のファイバを光学的な役割をもたないダミーファイバとして６方最密で束ねた構成としてもかまわない。

各ファイバ２１は、コア２１１と、コアの周囲を覆うクラッド２１２とを有する。コア２１１は、ファイバ２１の芯の中心に形成され、レーザ光を伝送する。クラッド２１２は、コア２１１の外周に形成され、コア２１１よりも屈折率が低い。ＲＧＢファイバのそれぞれには、図４（Ａ）に示した端部と反対側の端部（図示せず）に、レーザダイオード１１、１２及び１３が接続される。そして、図４（Ａ）に示したＲＧＢファイバのそれぞれの端部から、各色レーザ光が出射される。

これらの複数のファイバ２１は、中心となるＧファイバ２１ｇを取り囲むように、他の６本のファイバが同心円状に配置される。さらに、Ｒファイバ２１ｒ、Ｇファイバ２１ｇおよびＢファイバ２１ｂが、その同心円の直径上で図４（Ｃ）のＡ方向に並ぶように配置される。各ファイバ２１の直径は略等しく、隣接する２つのコア２１１間の距離も略等しくなる。フェルール２３は、こうした配置で束ねられたファイババンドルを固定する。なお、フェルール２３はレーザプロジェクタ１に対して固定されている。すなわち、レーザプロジェクタごと（装置ごと）に、各ファイバ２１の配置は固定されている。

このように、レーザプロジェクタ１では、ＲＧＢの各ファイバからの光を１本のファイバに結合するのではなく、ＲＧＢファイバを含む複数のファイバ２１を単に束ねてファイババンドルとし、フェルール２３で固定する。これにより、レーザプロジェクタ１では、融着されたファイバーコンバイナーで起こり得るファイバ相互間での影響に起因する損失を抑えて、レーザ光の利用効率を向上させる。

なお、フェルール２３は、ステンレス鋼など他の材質で構成してもよい。また、フェルール２３とは別の固定具を用いて上記のファイババンドルを固定してもよい。

次に、本発明の走査型投影表示装置に用いられるレーザ光源に関して説明する。
赤色レーザダイオード１１および青色レーザダイオード１３には直接発光型のレーザダイオードを使用し、緑色レーザダイオード１２には励起用半導体レーザとＳＨＧ素子を用いたＳＨＧレーザを使用しているが、３色とも直接発光型またはＳＨＧレーザを用いてもよい。

図５は、ＳＨＧ素子を用いた緑色を発光するレーザダイオード１２であって、特に高集積度に実装された構成の緑色レーザダイオードを示す断面図である。
緑色レーザ光源ダイオードは、Ｓｉプラットホーム７０上に励起用の近赤外ＬＤ７１と導波路タイプのＳＨＧ素子７３と光ファイバ７５を搭載し、Ｓｉプラットホームの下面に熱伝導性の良い金属材料からなるベース部７８を介して恒温ブロック７９、例えば、ペルチェ素子が固着されている。近赤外ＬＤ７１は幅広い発光スペクトルを有するＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｓｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ）タイプのＬＤであり、グレーティング素子と組み合わせて外部共振回路を形成し、特定の波長でレーザ発振させて用いる。なお、Ｓｉプラットホーム７０はベースとなるＳｉ基板に配線パターン、ランド、ロジックＬＳＩ、温度センサ等を形成することができる。更に、光配線、回路となる導波路も形成してもよい。

緑色レーザダイオード１２は、Ｓｉプラットホーム７０の上面にＬＤ７１とＳＨＧ素子７３がその各々の導波路７２、７４が光結合するように位置決め接合されている。そして、光ファイバ７５もそのコア７６とＳＨＧ素子７３の導波路７４と光結合するように位置決め接合されている。

ＬＤ７１とＳＨＧ素子７３は極めて近接して配置固着され、ＬＤ７１の導波路７２から出射する近赤外光は、ＳＨＧ素子７３の導波路７４に直接光結合により入射し、導波路７４内で緑色光に変換されてＳＨＧ素子７３より出力される。出力された緑色光はさらに光ファイバ７５のコア７６に導かれる。一方、変換されずに透過した近赤外光が光ファイバ４５に組み込んだＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）型の反射素子７７により反射して、ＬＤ７１とＦＢＧ反射素子７７で外部共振器を形成し、ここで選択的に反射された共振波長をＳＨＧ素子７３に入射して変換効率を高めて緑色変換光が出射する。

次に、本発明の原理について説明する。
ファイババンドル型等の多重化構造とされたレーザ光源１０及び出射部２０から、ＲＧＢ及び赤外線（ＮＩＲ）の任意のパターンを同じエリアに投射できるように調整されたレーザプロジェクタ１を複数台、投射面５０に対して設置する。レーザプロジェクタ１としては、ＭＥＭＳスキャナ２５を用いたものを用いるが、ＬＣＯＳを用いることも可能である。

各レーザプロジェクタ１はＭ−ＡｒｒａｙなどのＮＩＲの投射パターンをスクリーンや物体上に投射し、同一または他のレーザプロジェクタにおける検知部３０の赤外線検知部３２で取得して、検知部３０において３角測量でデプスデータを計算できる機能を有している。また、３角測量法の代わりにＩＲファイバからの出射パルスをＰＤファイバで受光する時間を計測するＴＯＦ法を用いる構成としてもよい。

はじめに、ホストとなるレーザプロジェクタ１である第１のレーザプロジェクタ１ａから投射面５０の投射位置に基準点を投射する。投射面５０としては、スクリーン対象物を用いることもできるし、本発明をバーチャルリモコンとして用いる場合には身近にある手のひらやテーブルトップを用いることもできる。また、投射面５０としては、固定した平面や立体物で説明をしているが、投射面５０の平面や立体物が移動するものであっても、後述するＮＩＲパターンの投影及び取得、計算によって、幾何補正データを取得することが可能である。

次に、投射面５０の投射位置に投射された基準点をスレーブとなるレーザプロジェクタ１である第２のレーザプロジェクタ１ｂに備えられたカメラで取得して、スレーブ側の基準点を設定する。この工程は、第１のレーザプロジェクタ１ａ及び第２のレーザプロジェクタ１ｂとがお互いの投射座標の位置関係を把握するために必要な工程である。
続いて、ホスト側の第１のレーザプロジェクタ１ａがＮＩＲパターンを投影し、その画像を検知部３０において取得、計算することによって、デプスセンシングをおこない、深度情報４０４に関する幾何補正データを取得する。
次に、スレーブ側の第２のレーザプロジェクタ１ｂがＮＩＲパターンを投影し、その画像を検知部３０において取得、計算することによって、デプスセンシングをおこない、深度情報４０４に関する幾何補正データを取得する。

ホスト側の第１のレーザプロジェクタ１ａにおいて幾何補正データによって幾何補正をおこなったグリッドパターンを投射面５０に投射する。
次に、スレーブ側の第２のレーザプロジェクタ１ｂにおいて、ホスト側で投射されたグリッドパターンを取得する。

次に、スレーブ側で取得したホスト側で投射されたグリッドパターンに重なるようにスレーブ側のグリッドパターンを補正する。
ホスト側とスレーブ側の双方の補正パターンにより補正したＲＧＢ画像を投射面５０に投射する。このとき、ホスト側の画像補正に用いるＮＩＲパターンおよびスレーブ側の画像補正に用いるＮＩＲパターンが混信しないようにホストとスレーブはＮＩＲパターンの投射タイミングをずらす必要がある。このとき、同期信号を基準に時分割多重法によりＮＩＲパターンを切り替えて、それぞれの画像補正を行う。

次に、２つのレーザプロジェクタ１ａ，１ｂからの時分割多重に基づく画像取得タイミングについてさらに詳しく説明する。図６は、２台のレーザプロジェクタ１ａ，１ｂを用いて、フレーム毎切り替えのときの画像取得タイミングチャートの例を示した図である。図６に示されているように、第１のフレーム８０における第１のレーザプロジェクタ１ａのＩＲファイバから照射されるＮＩＲパターンの投射タイミングに合わせて、第１の赤外線感知部（第１ＮＩＲカメラ）で情報を取得する。そして、次の第２のフレーム８１において第２のレーザプロジェクタのＩＲファイバから照射されるＮＩＲパターンの投射タイミングに合わせて、第２の赤外線感知部（第２ＮＩＲカメラ）で情報を取得し、第３のフレーム８２以降交互に繰り返される。

混信を防ぐために、第１のレーザプロジェクタの投射データは、たとえばＭＥＭＳ方式においては、垂直側の強制振動側で同期を取ることとしている。これは、ＭＥＭＳ方式においては、ＭＥＭＳの共振側の水平同期を２台のプロジェクタで完全に同期させることが難しいためである。そして、垂直ブランキング期間８３に合わせて、別のレーザプロジェクタのＩＲファイバによるＮＩＲパターン及び赤外線検知部（ＮＩＲカメラ）を切り替える。プロジェクタが３台以上の場合には、順次切り替えを行う。

また、通常はＮＩＲカメラをＭＥＭＳプロジェクタと同期させることは困難であるため、プロジェクタよりフレーム周波数の早いＮＩＲカメラで複数回サンプリングしたり、カメラは画像を撮り続け、画像をフレームバッファメモリに入れた後、プロジェクタの切り替えタイミングに合わせて、必要なデータをメモリから読み出すようにすることで対応する。

ＭＥＭＳの強制振動側の垂直同期信号で各プロジェクタを同期させる方法としては、ＭＥＭＳ駆動回路の構成によって次の２種類が考えられる。一つは、基準となる同期信号発生器を備え、各プロジェクタの垂直同期信号をそろえて、順番を指示する制御装置を独立させた同期回路方式であり、もう一つは、ホストとなるプロジェクタを定め、このホストとなるプロジェクタから垂直同期信号と順番を指示するＩＤとを、各プロジェクタに信号として送信する方式である。

前者の方式はプロジェクタの台数が多い場合に好適であり、図７は、本実施形態の投影装置３台を用いて手のひら上に同期回路方式で投影した様子を示した模式図である。投影装置は、それぞれ赤外線光源（赤外線照射部３１）と受光手段（赤外線検知部３２）とを備えたレーザプロジェクタ１を並列に配置し、それぞれのレーザプロジェクタ１から赤外光を投射対象である手のひらに投射しており、独立した光無線式垂直同期信号制御装置９０によって、各プロジェクタの垂直同期信号９１をそろえて、ＲＧＢ光および赤外光を投影する順番を指示している。

後者の方式はプロジェクタの台数が少ない場合に好適であり、図１はプロジェクタの台数が２台の場合を示している。図１のように、プロジェクタの台数が２台の場合には、一方がマスタ側、他方がスレーブ側として、マスタスレーブ方式として、ホスト側の垂直同期信号でスレーブ側の垂直同期を行う。３台を超えてつなぐ場合には、一つ前のスレーブ
側をホストとして順次つなぐこととする。このように順次台数を増やしていくことも可能ではあるが、台数が増えてくると同期信号に遅れが生じるおそれがあるため、全体で同期を取る同期回路方式とすることが望ましい。また、同期回路方式、マスタスレーブ方式のいずれの場合であっても、装置実装の自由度を考慮すると、ＲＦや光方式等の無線同期システムで構成することが好ましい。

本実施形態の変形例として、一方のレーザプロジェクタ１を、他方のレーザプロジェクタ１に対して、水平同期信号をたとえば一画素分ずらすように同じ画像・映像を分割投影することもできる。これにより、ＭＥＭＳの水平同期信号の周波数を上げることなく、レーザダイオードの駆動信号の周波数を上げることで、水平方向の解像度を向上することができる。ＭＥＭＳは、機械的振動によって水平方向の共振周波数が決まるため、設計の自由度に制約があり、一方レーザダイオードは、電気的制御が可能なため、レーザダイオードの駆動周波数を上げることで高解像度化できる。この際、フレームとして同期が取れていれば画素を一画素ではなく所定量ずらした状態で走査してもよい。

本実施形態や変形例では、２台または３台のレーザプロジェクタ１から投影面５０に投影を行っているが、さらに多くの台数のレーザプロジェクタ１を用いて投影面５０に投影を行うようにすることもできる。

本実施形態や変形例においては、複数台のレーザプロジェクタから投影面に投影を行っているため、投影面に対し異なるレーザで角度ダイバシティーを行うことができるため、レーザのコヒーレンシーに起因するスペックルを軽減することが可能となる。また、複数台のレーザプロジェクタからのレーザ光によって画像を形成しているため、所定の光量を得るための１台あたりのレーザプロジェクタの光量を低減することができるため、万が一目に入った時などの安全性を向上させることができる。

１ レーザプロジェクタ
１ａ 第１のレーザプロジェクタ
１ｂ 第２のレーザプロジェクタ
１０ レーザ光源
１１ 赤色レーザダイオード
１２ 緑色レーザダイオード
１３ 青色レーザダイオード
２０ 出射部
２１ ファイバ
２１１ コア
２１２ クラッド
２３ フェルール
２４ 投影レンズ
２５ ＭＥＭＳスキャナ
２５１ 微小ミラー
２５２ トーションバー
２５３ トーションバー
２５４ 軸
２５５ 軸
２６ ＭＥＭＳドライバ
２８ レーザ光
３０ 検知部
３１ 赤外線照射部
３２ 赤外線検知部
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４３ ＲＯＭ
４４ Ｉ／Ｏ
５０ 投影面
５１ 投射点
７０ Ｓｉプラットホーム
７１ 近赤外ＬＤ
７２ 導波路
７３ ＳＨＧ素子
７４ 導波路
７５ 光ファイバ
７６ コア
７７ ＦＢＧ反射素子
７８ ベース部
７９ 恒温ブロック

Claims (3)

1. 複数の色の光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源からの光を走査する走査手段と、前記レーザ光源の発光タイミングを制御する制御部とを備えたプロジェクタを、複数有する投影装置であって、
   前記プロジェクタは、赤外線を照射する赤外線光源と、前記赤外線光源から照射された光を受光する受光手段とを備え、
   前記制御部は、前記受光手段で受光された光に基づいて、前記レーザ光源の発光タイミングを制御することを特徴とする投影装置。
2. 前記制御部は、前記プロジェクタの発光タイミングの同期を取ることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
3. 前記受光手段で受光された光に基づいて、深度情報として検知する検知部をさらに有し、
   前記制御部が、前記深度情報に基づいて前記発光タイミングを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の投影装置。