JP2017097363A - 表示装置、投影装置、表示方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】環境光の影響を排除し、表示する画像に対応する付加機能を正確に動作させる。【解決手段】画像信号を入力する入出力部11と、入出力部11で入力される画像信号に基づいた画像を投影する投影系13〜17と、外部からの環境光の明るさを検出する照度センサ26及びＡ／Ｄ変換器27と、画像に特定の動作を行なわせるための制御信号を挿入して投影系13〜17で投影させ、照度センサ26及びＡ／Ｄ変換器27での検出結果から環境光の明るさが変化する周期性を判断し、その判断結果に応じ、投影系13〜17で投影させる画像中に制御信号を挿入させる周期を調整するＣＰＵ18とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、専用のポイントペンを用いたＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置などに好適な表示装置、投影装置、表示方法及びプログラムに関する。

スクリーンに投影された投影画像におけるレーザビーム等による指示位置を正確に検出するべく、色面順次方式のプロジェクタに、スクリーンを撮像するエリアセンサとエリアセンサに入力する光をレーザポインタが発するレーザビームと同色のＲ光のみとする光学フィルタ等からなるエリアセンサ部と、Ｒ，Ｇ，Ｂの投影タイミングを抽出するタイミング抽出部とを設け、説明画像の投影期間中にはＲ画像の投影タイミングが到来したら、その時点でスクリーンを撮像し、撮像した画像に基づきレーザビームにより指示された指示位置を検出する処理をＭＰＵに行なわせて、投影画像にレーザビームと同色の部分が存在していたとしても指示位置を検出可能とする技術が考えられている。（例えば、特許文献１）

特開２００４−１１０７９７号公報

上記特許文献に記載された技術を含め、汎用のレーザポインタ等の指示装置を用いてプロジェクタで指示位置を検出するためには、プロジェクタ側に投影画像を撮影するためのエリアセンサ部等の撮像部が必要であり、装置の構成が複雑でコストが増大するという不具合がある。

ところで近時、ＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタにおいて、専用のポイントペンを用いることでレーザポインタのように使用することが可能な環境が実現されている。この種の専用ポイントペンは、投影画像中のスポット状の極小範囲の照度を検出する受光センサ部とプロジェクタ本体との間で制御信号を送受する通信部とを備える。

しかるにこの専用ポイントペンは、投影される画像中の照度を測定することでポイント位置を算出するものとなっており、使用環境での照度変化、特に商用交流電源に応じて人間にはほぼ視認できない時間周期で点滅を繰返す蛍光灯を使用した環境で使用するような場合には、環境光の影響がノイズとなり、位置検出の精度が低下する要因となる。

このような不具合は、専用ポイントペンを用いる場合に限らず、他にも例えば立体画像投影において、画像信号に切換タイミングを重畳させるような時にも生じる。このような方法（ＤＬＰ（登録商標）−リンク方式（詳細は後述する））で立体画像を視認させる場合、立体画像投影時には、交互に投影する右目用画像と左目用画像との間に切換タイミングを示す、より輝度の高いタイミングパルスを投影し、ユーザが装着した液晶メガネ側でタイミングパルスの明るさを検出して右目用の液晶レンズと左目用の液晶レンズのシャッタ動作を制御する。

したがって、投影画像とは無関係に点滅を繰返す蛍光灯を使用した環境下では、画像切換用のタイミングパルスの検出を正確に行なうことが困難になり、右目用画像と左目用画像とを正しいタイミングで切り替えた立体画像の鑑賞が阻害される可能性がある。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、環境光の影響を排除し、表示する画像に対応する付加機能を正確に動作させることが可能な表示装置、投影装置、表示方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力された画像信
号に基づいた画像を表示する表示手段と、上記表示手段で表示される画像に照射される外
部からの環境光の明るさを検出する明るさ検出手段と、上記明るさ検出手段での検出結果
から環境光の明るさが変化する周期を判断する判断手段と、上記判断手段で判断した環境
光の明るさの周期の位相に同期して上記表示手段で表示させる画像中に制御信号を挿入さ
せる周期を調整する表示制御手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、環境光の影響を排除し、表示する画像に対応する付加機能を正確に動作させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る投影システムの接続構成を示す図。 同実施形態に係るデータプロジェクタ装置の機能構成を示すブロック図。 同実施形態に係るポイントペンの機能構成を示すブロック図。 同実施形態に係るポイント位置検出とポインタ表示に関する処理内容を示すタイミングチャート。 同実施形態に係るポイント位置検出用画像設定に関する処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る環境光の照度変化と投影フレームのフィールド周期の同期制御を説明するタイミングチャート。 同実施形態に係る３Ｄ画像投影時の環境を示す図。 同実施形態に係る３Ｄ画像投影時の画像フレームでの発光タイミングと３Ｄ液晶メガネの受光センサへの入力レベルとを示すタイミングチャート。

以下本発明をＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタにパーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」と略称する）を接続して投影システムを構築した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る投影システムの接続構成を例示する。同図で１がプロジェクタ、２がプロジェクタ１に投影する画像を提供するＰＣである。プロジェクタ１とＰＣ２はＶＧＡケーブルＶＣ及びＵＳＢケーブルＵＣで有線接続される。ＰＣ２からＶＧＡケーブルＶＣを介して画像信号が提供され、プロジェクタ１はこの画像信号に応じた投影画像ＰＩを随時スクリーンに投影する。

プロジェクタ１の筐体上面には環境光検出部１ａが設けられる。この環境光検出部１ａは、プロジェクタ１が設置された場所の明るさを検出する。

３はプロジェクタ１専用のポイントペンであり、プロジェクタ１とポイントペン３の間は例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術により無線接続される。プロジェクタ１が投影する投影画像ＰＩには、ＰＣ２から提供される画像に加えて、位置検出用の画像が時分割で含まれている。

ポイントペン３は、詳細は後述するが、内部にプロジェクタ１との通信系回路と、受光強度（照度）から位置座標を算出する演算回路を備え、プロジェクタ１からの照度測定の指示を受信し、ポイントペン３の受光部が向いた投影画像ＰＩ内のそのポイント位置の照度から位置座標を算出し、ポイント指示の座標情報（位置座標）としてプロジェクタ１に送信する。

プロジェクタ１では、受信したポイントペン３の座標情報に基づいて、投影画像ＰＩ中にポイントマークＰＴの画像を重畳させるような画像信号を生成して投影する。
したがって、ポイントペン３を把持するユーザは、あたかもポイントペン３から直接ポイントマークＰＴの形状をした光が出射しているような感覚でポイントペン３を操作することができる。

図２は上記プロジェクタ１の概略機能構成を示す図である。
入出力部１１は、例えばビデオ入力端子、ＲＧＢ入力端子、ＶＧＡ端子、ＰＣと接続するためのＵＳＢ端子などにより構成される。入出力部１１に入力された画像信号は、必要に応じてデジタル化された後に、システムバスＳＢを介して画像変換部１２に送られる。

画像変換部１２は、スケーラとも称され、入力される画像データを投影に適した所定のフォーマットの画像データに統一して投影処理部１３へ送る。この画像変換部１２は、作成する画像データに関し、入力される画像信号のフレームレートを変換するフレームレート変換も必要により実行可能であるものとする。

また画像変換部１２は、上記ポイントマークＰＴを含むＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じて画像データに重畳加工し、加工後の画像データを投影処理部１３へ送る。

投影処理部１３は、送られてきた画像データに応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば１００［フレーム／秒］または１２０［フレーム／秒］と、色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子であるマイクロミラー素子１４を表示するべく駆動する。

このマイクロミラー素子１４は、アレイ状に配列された複数、例えばＷＸＧＡ（Ｗｉｄｅ ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃ Ａｒｒａｙ）（横１２８０画素×縦８００画素）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作して画像を表示することで、その反射光により光像を形成する。

このときマイクロミラー素子１４で表示する画像には、上記入出力部１１で入力された画像信号に応じた画像に代えて、ポイントペン３のポイント位置検出用画像が時分割で適切な頻度で含まれる。詳しくは後述する。

一方で、光源部１５から時分割でＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の原色光を含む複数色の光が循環的に時分割で順次出射される。この光源部１５からの光が、ミラー１６で全反射して上記マイクロミラー素子１４に照射される。

そして、マイクロミラー素子１４での反射光で光源光の色に応じた光像が形成され、形成された光像が投影レンズ部１７を介して、投影対象となるここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

なお上記光源部１５は、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各原色光を発する３種類の半導体発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）を有するものとし、必要によりそれら３種類の半導体発光素子を同時に発光させることで混色としてＷ（白色）の光を出射し、投影レンズ部１７よりモノクロの画像を投影させることができるものとする。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ１８が制御する。このＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０と直接接続される。メインメモリ１９は、例えばＳＲＡＭで構成され、ＣＰＵ１８のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２０は、電気的に書換え可能な不揮発性メモリで構成され、ＣＰＵ１８が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。ＣＰＵ１８は、上記メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０を用いて、このプロジェクタ１内の制御動作を統括して実行する。

上記ＣＰＵ１８は、操作部２１からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。この操作部２１は、プロジェクタ１の本体に設けられるキー操作部と、このプロジェクタ１専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含み、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ１８へ直接出力する。

上記ＣＰＵ１８はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部２２、ポインタ通信部２３とも接続される。音声処理部２２は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部２４を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。
ポインタ通信部２３は、アンテナ２５を介して上記ポイントペン３と無線接続し、ポインタペン３への照度検出のための指示を送信してポイントペン３から送られてくる座標情報やポイントペン３に備えられる各種キーの操作信号等を受信して上記ＣＰＵ１８へ送出する。

さらにシステムバスＳＢには、Ａ／Ｄ変換器２７が接続される。このＡ／Ｄ変換器２７は、プロジェクタ１の筐体上面の上記環境光検出部１ａを構成する照度センサ２６の検出出力をデジタル化し、システムバスＳＢを介して上記メインメモリ１９へ送出する。

次に図３により上記ポイントペン３の機能構成を説明する。
ポイントペン３の先端に受光レンズ系３１が組込まれており、この受光レンズ系３１の合焦位置に受光素子として例えばフォトトランジスタ３２が配置される。フォトトランジスタ３２の出力信号はＡ／Ｄ変換部３３でデジタル化された後に保持部３４を介して座標算出部３５に送られる。

座標算出部３５は、保持部３４の内容から投影画像ＰＩにおけるポイントペン３のポイント位置を表す位置座標の算出とチェック等を行ない、その算出結果を、バスＢを介してＣＰＵ３６へ出力する。

ＣＰＵ３６は、上記Ａ／Ｄ変換部３３、保持部３４、及び座標算出部３５とこのポイントペン３全体に係る制御動作を司るもので、メインメモリ３７及びプログラムメモリ３８が直接接続される。メインメモリ３７は、ＣＰＵ３６のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ３８は、ＣＰＵ３６が実行する動作プログラムや各種定型データを記憶する。ＣＰＵ３６は、上記メインメモリ３７及びプログラムメモリ３８を用いて、このポイントペン３内の制御動作を実行する。

このＣＰＵ３６に対してさらに、クリックキー部３９からキー操作信号が入力される。クリックキー部３９は、例えばポイントペン３の軸方向に沿って配設された、２つのクリックキーそれぞれの操作信号をＣＰＵ３６に出力する。

ここでクリックキー部３９を構成する２つのクリックキーは、例えば図１に示すように、ポイントペン３の先端側に位置する、より操作面積が大きなクリックキー３ａ（マウスポインタの左クリックキーに相当する）と、そのキーに隣接して後方側に位置する、比較的小さなクリックキー３ｂ（マウスポインタの右クリックキーに相当する）とからなるものとする。

さらに上記ＣＰＵ３６は、バスＢを介してプロジェクタ通信部４０とも接続される。このプロジェクタ通信部４０は、アンテナ４１を介して上記プロジェクタ１と無線接続され、プロジェクタ１からの照度検出を指示する情報を受信し、その指定されたタイミングで取得した照度に基づき算出された座標情報、クリックキー部３９の操作信号をプロジェクタ１に送信する。

なお、上記ＰＣ２のハードウェア構成については、きわめて一般的な周知の技術であるのでその説明は省略するものとする。

次に上記実施形態の動作について説明する。
まず、プロジェクタ１本体側での投影画像タイミングと、ポイントペン３側での基本的な動作内容について図４に示すタイミングチャートにより説明する。

カラー画像１フレームは、そのほとんどを占める画像期間と、末尾タイミングに挿入されたポインタ座標検出用の座標期間とからなる。

画像期間は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３フィールドで構成される。プロジェクタ１本体側において、Ｒフィールドでは、光源部１５でフィールド期間中継続して赤色光を発すると同時に（Ｐ１１）、表示素子であるマイクロミラー素子１４において赤色成分の画像ＩＭｒを表示することで、赤色成分の光像を形成し、投影レンズ部１７を介して投影する（Ｐ１２）。

同様にＧフィールドでは、光源部１５でフィールド期間中継続して緑色光を発すると同時に（Ｐ１３）、マイクロミラー素子１４において緑色成分の画像ＩＭｇを表示することで、緑色成分の光像を形成し、投影レンズ部１７を介して投影する（Ｐ１４）。Ｂフィールドでは、光源部１５でフィールド期間中継続して青色光を発すると同時に（Ｐ１５）、マイクロミラー素子１４において青色成分の画像ＩＭｂを表示することで、青色成分の光像を形成し、投影レンズ部１７を介して投影する（Ｐ１６）。

一方の座標期間では、光源部１５で期間中継続してＲ，Ｇ，Ｂの各光源を同時点灯して混色としての白色光を発すると同時に（Ｐ１７）、マイクロミラー素子１４において計４枚のグラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４を順次時分割で表示することで、白色の座標位置検出用画像の光像を形成して投影レンズ部１７を介して投影し、併せてそれら各グラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４の投影にそれぞれ同期してポイントペン３に照度検出を指示する。

ここでは図を簡略化するために４枚のグラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４中、１枚目のＩＭｃ１と３枚目のＩＭｃ３の２枚のみを抜き出して示している。
グラデーション画像ＩＭｃ２は、グラデーション画像ＩＭｃ１の明暗パターンを反転した画像であるものとする。同様に、グラデーション画像ＩＭｃ４はグラデーション画像ＩＭｃ３の明暗パターンを反転した画像であるものとする。

いま、フレームナンバー：ｍ（ｍは自然数）とその前に位置するフレームナンバー：ｍ−１のカラー画像の投影タイミングを例にとって考える。
フレームナンバー：ｍ−１のカラー画像１フレーム投影時の座標期間において、まずその当初のタイミングｔ１１において、プロジェクタ１では上記グラデーション画像ＩＭｃ１の投影を開始すると共に、ポイントペン３に対して照度検出の指示を送出する。

この指示を受けたポイントペン３では、予め設定された調整時間Δｔ後に受光動作を実行し、その時点で受光レンズ系３１を介してフォトトランジスタ３２に受光している光量を取得する（Ｐ２１）。この受光量は、プロジェクタ１とポイントペン３との相対距離に応じても変化する、受光レンズ系３１の光軸が対向している投影画像ＰＩ中の座標位置に対応した照度となる。

このグラデーション画像ＩＭｃ１は、画像の垂直方向に沿ってグラデーションが変化する画像であるので、ポイントペン３が投影画像ＰＩをポイントしている位置のＹ座標に対応した照度を検出できる。

同様の動作を、続くグラデーション画像ＩＭｃ２〜ＩＭｃ４の投影に対しても実行し、プロジェクタ１からの指示に応じてポイントペン３で随時、グラデーション画像ＩＭｃ２に対するＹ座標に対応した照度、グラデーション画像ＩＭｃ３に対するＸ座標に対応した照度（Ｐ２３）、グラデーション画像ＩＭｃ４に対するＸ座標に対応した照度での受光動作を実行する。

ポイントペン３では、これら４枚分のグラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４に対する照度検出の後、続くフレームナンバー：ｍの画像期間の当初において、各照度情報から投影画像ＰＩ中のポイントしている座標位置を算出し（Ｐ２５）、プロジェクタ通信部４０、アンテナ４１を介してプロジェクタ１側へ送出する（Ｐ２６）。

これを受けたプロジェクタ１側では、次のフレームナンバー：ｍの画像期間において、受信した座標位置に応じて投影画像ＰＩ上にポイントマークＰＴを重畳するような投影動作を実行する。

次に図５によりプロジェクタ１側で実行される処理の内容について説明する。

図５は、電源のオン／オフ操作を含み、ＣＰＵ１８がプログラムメモリ２０に記憶された動作プログラムを読出してメインメモリ１９に展開して記憶させた上で実行する。

その処理当初にＣＰＵ１８は、電源がオフされた状態から、操作部２１で電源のオンを指示するべく電源キーが操作されるのを待機する（ステップＳ１０１）。

ここでプロジェクタ１のユーザにより電源キーが操作されると、ＣＰＵ１８は上記ステップＳ１０１でそれを判断し、光源部１５による発光を開始すると共に、例えば最後に電源がオフされた状態で記憶していた各種動作モードを再設定するなど、予め設定された内容に従った一連の電源オン処理を実行する（ステップＳ１０２）。

その後、さらに操作部２１でユーザによるキー操作があったか否かを判断する（ステップＳ０３）。ここで何らユーザのキー操作がないと判断した場合には、設定されている内容に従って入出力部１１に入力される画像信号に応じた画像をマイクロミラー素子１４で表示させ、光源部１５からの光を用いて光像を形成して投影レンズ部１７により投影させる投影動作を実行した上で（ステップＳ１０４）、再び上記ステップＳ０３からの処理に戻ることで、投影動作を続行しながらユーザのキー操作を待機する。

またユーザによるキー操作がなされた場合、ＣＰＵ１８は上記ステップＳ１０３でそれを判断し、次に操作されたのが設定メニューの選択のためのものであるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

ここで設定メニューの選択のためのキー操作ではないと判断した場合、ＣＰＵ１８は次いで操作されたのが電源キーであり、電源をオフするための操作であったか否かを判断する（ステップＳ１０６）。

電源キーが操作され、電源をオフするための操作であると判断した場合、ＣＰＵ１８はその時点で設定されている各種動作モードの記憶や光源部１５での消灯を含む一連の電源オフ処理を実行した後（ステップＳ１０７）、以上でこの図５の処理を終了し、次の電源オンに備える。

また上記ステップＳ１０６において操作されたのが電源キーではなく、電源をオフするための操作ではないと判断した場合、ＣＰＵ１８は操作されたキーに対応した処理（本実施形態に係る動作とは直接関係しないため、ここではその説明を省略する）を実行し（ステップＳ１０８）、再び上記ステップＳ１０３からの処理に戻る。

上記ステップＳ１０５で操作されたキーが設定メニューの選択のためのものであると判断した場合、ＣＰＵ１８は次いで操作されたのがポイントペン３を使用するモードへ変更するための指示であるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。

ここでポイントペン３を使用するモードへ変更するための指示ではないと判断した場合、ＣＰＵ１８は続けてＤＬＰ（登録商標）−リンク方式による３Ｄ（立体画像）の投影モードへの変更のための操作であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。

３Ｄ（立体画像）の投影モードへの変更のための操作ではないと判断した場合、ＣＰＵ１８は操作されたキーに対応した処理（本実施形態に係る動作とは直接関係しないため、ここではその説明を省略する）を実行し（ステップＳ１１１）、再び上記ステップＳ１０３からの処理に戻る。

上記ステップＳ１０９でポイントペン３を使用するモードへ変更するためのキー操作があったと判断した場合、及び上記ステップＳ１１０で３Ｄ（立体画像）への投影モードの変更のための操作であると判断された場合、ＣＰＵ１８は一旦光源部１５での発光動作を停止させた上で（ステップＳ１１２）、上記環境光検出部１ａを構成する照度センサ２６での環境光の照度検出を実行させる（ステップＳ１１３）。

ＣＰＵ１８は、この照度センサ２６の検出信号をＡ／Ｄ変換器２７でデジタル化した上で、まず平均的な照度レベルが所定以上であるか否かにより、このプロジェクタ１が設置されている環境が所定の照度以上か否か（室内が照明されているか否か）を判断する（ステップＳ１１４）。

ＣＰＵ１８は、照度センサ２６で検出した照度レベルが所定より低く、環境光の影響が低いか、あるいはさらなる周期性の判定等が不能であると判断した場合、上記ステップＳ１０３からの処理に戻り、通常の投影とキー操作に対応した動作を実行する。

また上記ステップＳ１１４において、照度センサ２６で検出した照度レベルが所定以上（このプロジェクタ１が設置されている室内が照明されている）と判断された場合、ＣＰＵ１８はさらに上記検出結果から一定の周期で照度が増減する周期性があるか否かを判断する（ステップＳ１１５）。

ここで照度に周期性がなく、例えば白熱灯のように時間的な変化のない、一様な照度が連続する照明下であると判断された場合、ＣＰＵ１８はそのまま上記ステップＳ１０３からの処理に戻り、通常の投影とキー操作に対応した動作を実行する。

また上記ステップＳ１１５において、照度センサ２６で検出した照度結果から一定の周期で照度が増減する周期性があると判断された場合、ＣＰＵ１８はその周期から環境光の周波数を算出し、算出した周波数が、上記画像変換部１２でフレームレート変換が可能な周波数範囲、例えば５０［Ｈｚ］〜１２０［Ｈｚ］の範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１１６）。

ここで環境光の周波数が、画像変換部１２でフレームレート変換が可能な周波数範囲を外れていると判断された場合、ＣＰＵ１８はそのまま上記ステップＳ１０３からの処理に戻り、通常の投影とキー操作に対応した動作を実行する。

また上記ステップＳ１１６において、環境光の周波数が画像変換部１２でフレームレート変換が可能な周波数範囲内であると判断された場合、次にＣＰＵ１８は環境光の周波数がマイクロミラー素子１４での駆動周波数と等しいか否かを判断する（ステップＳ１１７）。

ここで環境光の周波数がマイクロミラー素子１４での駆動周波数と等しくないと判断した場合、ＣＰＵ１８はあらためてマイクロミラー素子１４で表示する画像のフレームレートを環境光の周波数と一致するように設定する（ステップＳ１１８）。

この場合、環境光の周波数に対し、マイクロミラー素子１４での駆動周波数が整数倍となるようにしても良い。
例えば、環境光の周波数が６０［Ｈｚ］であった場合、マイクロミラー素子１４で表示する画像のフレームレートを６０［フレーム／秒］とするのではなく、その２倍の１２０［フレーム／秒］としても良い。

この際、マイクロミラー素子１４で表示する画像に関しては、２フレームで同一の画像を２回連続して表示するものとしても良いし、フレーム補間処理により時間的に連続した２つのフレーム画像から中間フレームの画像を生成するようにしても良い。

その後にＣＰＵ１８は、Ａ／Ｄ変換器２７を介して照度センサ２６から入力される環境光の位相と同期するようにマイクロミラー素子１４で表示させる画像表示の位相を調整する（ステップＳ１１９）。この調整は、具体的には最大で１フレーム分未満だけマイクロミラー素子１４で表示させる画像表示の駆動タイミングを遅延させることで実現する。

図６は、環境光の明るさの変化に同期させた、マイクロミラー素子１４で表示する画像のタイミングを示すものである。例えば、同図（Ａ）に示すように環境光が１０［ｍ秒］を１周期とする周波数が１００［Ｈｚ］である場合に、ＣＰＵ１８はそれに同期させてフレームレートを１００［フレーム／秒］とした画像をマイクロミラー素子１４で順次表示させる。

このときＣＰＵ１８は、環境光の照度が最も低くなるタイミングに同期させて、上記図４でも説明したカラー画像１フレーム中の座標期間とし、白色（Ｗ）光に合わせた計４枚のグラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４を順次時分割で表示する期間とすることが望ましい。

このように照度が最も低くなるタイミングに同期してグラデーション画像を投影して画面の照度を検出させることにより、環境光の影響を最も排除した条件で、より高い精度のポイント位置座標の測定を行なうための設定が実現できる。

その後、ＣＰＵ１８はそれまで停止していた光源部１５での発光を再び開始させることで投影動作を再開させ（ステップＳ１２０）、以上で一連の処理を終了して上記ステップＳ１０３からの処理に戻る。

ここでは、ポイントペン３を併用して投影画像中にポインタＰＴを重畳して投影させる場合のプロジェクタ１について説明したが、上記図５のステップＳ１１０で述べたように、他にも、例えばプロジェクタ１で立体画像の投影を行なう場合にも適用可能となる。

図７は、ＤＬＰ（登録商標）方式の本プロジェクタ１で立体画像を投影して鑑賞する場合の投影環境を示す図である。同図で示すように、プロジェクタ１からスクリーンＳＣに対して投影される画像を、３Ｄ液晶メガネＧＬを装着したユーザＵＳが鑑賞する。

３Ｄ液晶メガネＧＬは、中央のブリッジ部分前面側に受光センサが配設され、スクリーンＳＣに向けられた場合にスクリーンＳＣ面上の輝度の変化を検出する。この受光センサで受光する、投影画像中に重畳されている同期信号に同期して、左側と右側のレンズを交互に遮蔽／透過するよう制御することで、ユーザＵＳが立体画像を鑑賞することが可能となる。

なお、この３Ｄ液晶メガネＧＬの構成自体は、フレームシーケンシャル方式の既存の液晶シャッタ式メガネと基本的に同様の構成を有するものであるため、内部の回路構成及び動作等についての説明は省略する。

上記のような投影環境において、プロジェクタ１は、左目用及び右目用のカラー画像各１フレームを交互に投影するものとする。例えば、当該１フレームを同期用のフィールドと、Ｂ（青），Ｒ（赤），Ｇ（緑）の３フィールド、計４フィールドで構成するものとする。

図８は、３Ｄ画像１フレームを構成する２フレーム、すなわち右目用（Ｒ）画像１フレーム及び左目用（Ｌ）画像１フレームでの光源部１５での発光タイミングと上記３Ｄ液晶メガネＧＬの受光センサへの入力レベルとを示すタイミングチャートである。

右目用（Ｒ）画像フレームでは、同期フィールドの当初で消灯し、時間ｄ１だけ経過したタイミングから規定のパルス幅分だけＧ，Ｒ，Ｂの各色光を同時に出射させる。

したがって、Ｇ，Ｒ，Ｂの混色による白色光がマイクロミラー素子１４に照射され、この間にマイクロミラー素子１４では全面反射により照射された光をすべて投影レンズ部１７方向への反射光とする。そのためスクリーンＳＣでは、全面が白色となる高い輝度の画像が、ユーザＵＳに知覚されないごく短時間だけ投影される。

その後、再びこの同期用のフィールドが終了するまでの時間ｅ１の間、Ｇ，Ｒ，Ｂ光をいずれも停止させる。この消灯期間が、３Ｄ液晶メガネＧＬ側においては次に右目側のレンズの液晶シャッタを開として右目用画像を見せ、左目側のレンズの液晶シャッタを閉として左目用画像を見せないようにするための応答時間となる。

次のＢフィールドでは、Ｂ（青色）光のみを出射する。青色光によりマイクロミラー素子１４で右目用の青色の光像を形成し、投影レンズユニット１７によりスクリーンＳＣに対して投影する。

次のＲフィールドでは、Ｒ（赤色）光のみを出射する。赤色光によりマイクロミラー素子１４で右目用の赤色の光像を形成し、投影レンズユニット１７によりスクリーンＳＣに対して投影する。

次のＧフィールドでは、Ｇ（緑色）光のみを出射する。緑色光によりマイクロミラー素子１４で右目用の緑色の光像を形成し、投影レンズユニット１７によりスクリーンＳＣに対して投影する。

その後の左目用（Ｌ）画像フレームでは、同期フィールドの当初で消灯し、時間ｄ２だけ経過したタイミングから規定のパルス幅分だけＧ，Ｒ，Ｂの各色光を同時に出射させる。

したがって、Ｇ，Ｒ，Ｂの混色による白色光がマイクロミラー素子１４に照射され、この間にマイクロミラー素子１４では全面反射により照射された光をすべて投影レンズ部１７方向への反射光とする。そのため、スクリーンＳＣでは全面が白色となる高い輝度の画像が、ユーザＵＳに知覚されないごく短時間だけ投影される。

その後、再びこの同期用のフィールドが終了するまでの時間ｅ２の間、Ｇ，Ｒ，Ｂ光をいずれも停止させる。この消灯期間が、３Ｄ液晶メガネＧＬ側においては次に左目側のレンズの液晶シャッタを開として左目用画像を見せ、右目側のレンズの液晶シャッタを閉として右目用画像を見せないようにするための応答時間となる。

続くＢ，Ｒ，Ｇの各フィールドでは、それぞれＢ（青色）光のみ、Ｒ（赤色）光のみ、Ｇ（緑色）光のみを順次出射し、左目用の青色の光像、赤色の光像、緑色の光像を順次形成して、投影レンズユニット１７によりスクリーンＳＣに対して投影する。

フレーム当初の上記遅延時間ｄ２は、上記右目用（Ｒ）画像フレームで用いた同遅延時間ｄ１よりも大きな値が設定される。そのため、その遅延時間の差Δｄ（＝ｄ２−ｄ１）により、上記右目用（Ｒ）画像フレームで同期用のパルスが発光してから左目用（Ｌ）画像フレームで同期用のパルスが発光するまでの周期Ｔ１と、左目用（Ｌ）画像フレームで同期用のパルスが発光してから次の３Ｄ画像１フレームに属する右目用（Ｒ）画像フレームで同期用のパルスが発光するまでの周期Ｔ２とでは、周期Ｔ１の方が周期Ｔ２に比して２Δｄ分長くなる。

図８（Ｅ）は上記３Ｄ液晶メガネＧＬを画像投影中のスクリーンＳＣに向けた場合に受光センサに入射される光の強度を例示する。Ｂ，Ｒ，Ｇの各フィールドにおいては、それぞれ単色の半導体発光素子が発光して形成された光像に対する入射光量となっているため、その色成分の輝度の違いによりＢ＜Ｒ＜Ｇの順で入射光量が高くなる。

これに比して各フレーム当初の同期用フィールドにおける同期パルスでは、３色同時の発光による混色に対する光量となるため、容易に同期パルスのみを識別することが容易であり、且つそれら同期パルス間の周期Ｔを順次計測、比較することで、当該同期パルスに続いて投影されるのが右目用の画像であるのか、左目用の画像であるのかを容易に判断できる。

したがって本プロジェクタ１では、例えば上記図６（Ａ）で示したような環境光の明るさの変化に同期させて、環境光の照度が最も低くなるタイミングで上記同期用のフィールドとなるようにＣＰＵ１８がマイクロミラー素子１４で表示する画像の周期と位相を調整することで、環境光の影響を最も排除した条件で３Ｄ液晶メガネＧＬ側が同期パルスを識別できるように制御できる。

以上詳述した如く本実施形態によれば、環境光の影響を排除し、表示する画像に対応する、例えば画像中の位置座標の検出や左右画像の識別などの付加機能（特定の動作）を正確に動作させることが可能となる。

また上記実施形態では、上述したような付加機能を実行させるための制御信号を挿入させる周期を、マイクロミラー素子１４で表示する画像の表示周期と併せて調整するものとしたので、制御信号の挿入に関する調整を容易に実現できる。

さらに上記実施形態では示さなかったが、上述したような付加機能を実行させるための制御信号を挿入させる周期を、マイクロミラー素子１４で表示する画像の表示周期の逓倍としても良く、こうすることでＣＰＵ１８の調整に係る制御の負担を軽減できる。

また上記実施形態では、環境光の明るさの周期の位相に同期させて、上記付加機能を実行させるための制御信号を挿入するものとしたため、環境光の影響を一定にさせられるとともに、その影響を小さく抑えるようにすることもできる。

上記実施形態では、環境光が最も暗くなるタイミングに位相を同期させて制御信号を挿入する場合について説明したが、特に環境光が最も暗くなるタイミング以外のタイミングであっても、環境光の周期（周波数）に合致した調整を行なうことで、環境光の影響を一定にできるので、付加機能をある程度正確に動作させることが可能となる。

さらに上記実施形態では、画像の表示とは異なる特定の動作を行わせるための明暗パターンを含んだ制御信号として、位置検出用のグラデーション画像を挿入し、ポイントペン３でその明るさを検出する場合について説明した。

これにより、特にプロジェクタ１専用のポイントペン３を併用する場合の動作精度を高めて、投影画像中のより正確な位置にポイントマークを重畳して投影させることができる。

また上記実施形態では、画像の表示とは異なる特定の動作を行わせるための明暗パターンを含んだ制御信号として、立体画像を投影する際に、左右の各画像を識別するための同期パルスを挿入し、３Ｄ液晶メガネＧＬでその明るさを検出する場合についても説明した。

このように、特に立体画像投影時の３Ｄ液晶メガネＧＬを併用する場合の動作精度を高めて、左右の画像に対応した切換動作を確実に実行させることができる。

なお上記実施形態では、わかりやすくするために、ポイントペンの機能と、立体画像投影の機能を別々に動作させる場合について、説明したが、本発明は、両機能を併用して機能させる場合にも適用可能である。

また上記実施形態では、カラー画像を投影させる場合について説明したが、本発明はモノクロ画像を投影させる場合でも同様に適用可能である。

さらに上記実施形態は、画像をスクリーンに投影するプロジェクタに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、表示画面を直視するタイプの表示装置、例えばモノクロの液晶表示パネルの背面側にＲ，Ｇ，Ｂの発光色を時分割で発するバックライトを備えたフィールドシーケンシャル方式のカラー液晶表示装置（特開平０５−０１９２５７号公報等）などにも適用可能となる。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力された画像信号に基づいた画像を表示する表示手段と、上記表示手段で表示される画像に照射される外部からの環境光の明るさを検出する明るさ検出手段と、上記画像に特定の動作を行なわせるための制御信号を挿入して上記表示手段で表示させる第１の表示制御手段と、上記明るさ検出手段での検出結果から環境光の明るさが変化する周期性を判断する判断手段と、上記判断手段での判断結果に応じ、上記第１の表示制御手段により上記表示手段で表示させる画像中に上記制御信号を挿入させる周期を調整する第２の表示制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記第２の表示制御手段は、上記制御信号を挿入させる周期を上記表示手段での画像の表示周期と併せて調整することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記第２の表示制御手段は、上記制御信号を挿入させる周期を上記判断手段で判断した環境光の明るさの周期の逓倍に調整することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３いずれか記載の発明において、上記第２の表示制御手段は、上記判断手段で判断した環境光の明るさの周期の位相に同期して上記制御信号を挿入させることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項４記載の発明において、上記第２の表示制御手段は、上記判断手段で判断した環境光の明るさが暗くなるタイミングに同期して上記制御信号を挿入させることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至５いずれか記載の発明において、上記特定の動作は、上記画像中の座標位置を検出するための位置検出動作であり、上記第１の表示制御手段は、上記制御信号として位置検出用画像を挿入して上記表示手段で表示させることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、上記請求項１乃至６いずれか記載の発明において、上記特定の動作は、一対の立体画像を識別させるための立体画像識別動作であり、上記第１の表示制御手段は、上記制御信号として立体画像切換制御信号を挿入して上記表示手段で表示させることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、上記請求項１乃至７いずれか記載の発明において、上記表示手段は、光像を形成し外部に向けて投影する投影機構を備えることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、画像信号を入力する入力部、上記入力部で入力される画像信号に基づいた画像を表示する表示部、及び上記表示部で表示される画像に照射される外部からの環境光の明るさを検出する明るさ検出部を備えた装置での表示方法であって、上記画像に特定の動作を行なわせるための制御信号を挿入して上記表示部で表示させる第１の表示制御工程と、上記明るさ検出部での検出結果から環境光の明るさが変化する周期性を判断する判断工程と、上記判断工程での判断結果に応じ、上記第１の表示制御工程により上記表示部で表示させる画像中に上記制御信号を挿入させる周期を調整する第２の表示制御工程とを有したことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、画像信号を入力する入力部、上記入力部で入力される画像信号に基づいた画像を表示する表示部、及び上記表示部で表示される画像に照射される外部からの環境光の明るさを検出する明るさ検出部を備えた装置が内蔵したコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、上記画像に特定の動作を行なわせるための制御信号を挿入して上記表示部で表示させる第１の表示制御手段、上記明るさ検出部での検出結果から環境光の明るさが変化する周期性を判断する判断手段、及び上記判断手段での判断結果に応じ、上記第１の表示制御手段により上記表示部で表示させる画像中に上記制御信号を挿入させる周期を調整する第２の表示制御手段として機能させることを特徴とする。

１…プロジェクタ、１ａ…環境光検出部、２…ＰＣ、３…ポイントペン、１１…入出力部、１２…画像変換部、１３…投影処理部、１４…マイクロミラー素子、１５…光源部、１６…ミラー、１７…投影レンズ部、１８…ＣＰＵ、１９…メインメモリ、２０…プログラムメモリ、２１…操作部、２２…音声処理部、２３…ポインタ通信部、２４…スピーカ部、２５…アンテナ、２６…照度センサ、２７…Ａ／Ｄ変換器、３１…受光レンズ系、３２…フォトトランジスタ、３３…Ａ／Ｄ変換部、３４…保持部、３５…座標算出部、３６…ＣＰＵ、３７…メインメモリ、３８…プログラムメモリ、３９…クリックキー部、４０…プロジェクタ通信部、４１…アンテナ、Ｂ…バス、ＧＬ…３Ｄ液晶メガネ、ＰＩ…投影画像、ＰＴ…ポイントマーク、ＳＢ…システムバス、ＳＣ…スクリーン、ＶＣ…ＶＧＡケーブル、ＵＣ…ＵＳＢケーブル。

本発明の一態様は、画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力された画像信号に基づいた画像を表示する表示手段と、上記表示手段で表示される画像に照射される外部からの環境光の明るさを検出する明るさ検出手段と、上記画像中の座標位置を検出するための位置検出用画像を制御信号として挿入して上記表示させる第１の表示制御手段と、上記明るさ検出手段での検出結果から環境光の明るさが変化する周期を判断する判断手段と、上記判断手段で判断した判断結果に応じ、上記第１の制御制御手段により上記表示手段で表示させる画像中に上記制御信号を挿入させる周期を調整する第２の表示制御手段とを具備したことを特徴とする。

Claims (9)

1. 画像信号を入力する入力手段と、
   上記入力手段で入力された画像信号に基づいた画像を表示する表示手段と、
   上記表示手段で表示される画像に照射される外部からの環境光の明るさを検出する明る
   さ検出手段と、
   上記明るさ検出手段での検出結果から環境光の明るさが変化する周期を判断する判断手
   段と、
   上記判断手段で判断した環境光の明るさの周期の位相に同期して上記表示手段で表示さ
   せる画像中に制御信号を挿入させる周期を調整する表示制御手段と
   を具備したことを特徴とする表示装置。
2. 上記表示制御手段は、上記制御信号を挿入させる周期を上記表示手段での画像の表示周
   期と併せて調整することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 上記表示制御手段は、上記制御信号を挿入させる周期を上記判断手段で判断した環境光
   の明るさの周期の逓倍に調整することを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
4. 上記表示制御手段は、上記判断手段で判断した環境光の明るさが暗くなるタイミングに
   同期して上記制御信号を挿入させることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
5. 上記表示制御手段は、上記制御信号として位置検出用画像を挿入して上記表示手段で表
   示させる
   ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の表示装置。
6. 上記表示制御手段は、上記制御信号として立体画像切換制御信号を挿入して上記表示手
   段で表示させる
   ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の表示装置。
7. 上記表示手段は、光像を形成し外部に向けて投影する投影機構を備えることを特徴とす
   る請求項１乃至６いずれか記載の表示装置。
8. 画像信号を入力する入力部、上記入力部で入力される画像信号に基づいた画像を表示す
   る表示部、及び上記表示部で表示される画像に照射される外部からの環境光の明るさを検
   出する明るさ検出部を備えた装置での表示方法であって、
   上記明るさ検出部での検出結果から環境光の明るさが変化する周期を判断する判断工程
   と、
   上記判断工程で判断した環境光の明るさの周期の位相に同期して上記表示部で表示させ
   る画像中に制御信号を挿入させる周期を調整する表示制御工程と
   を有したことを特徴とする表示方法。
9. 画像信号を入力する入力部、上記入力部で入力される画像信号に基づいた画像を表示す
   る表示部、及び上記表示部で表示される画像に照射される外部からの環境光の明るさを検
   出する明るさ検出部を備えた装置が内蔵したコンピュータが実行するプログラムであって
   、
   上記コンピュータを、
   上記明るさ検出部での検出結果から環境光の明るさが変化する周期性を判断する判断手
   段、及び
   上記判断手段で判断した環境光の明るさの周期の位相に同期して上記表示部で表示させ
   る画像中に制御信号を挿入させる周期を調整する表示制御手段
   として機能させることを特徴とするプログラム。

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