JP2017504047A - 走査レーザ近接検出 - Google Patents

Abstract

走査レーザプロジェクタ（１００）が、光検出器（１５２）で赤外光を検出する近接検出器を用いて、プロジェクタの視界内の障害物を検出する。光検出器が追加の赤外光源（１６４）でテストされる。追加の赤外光源は、前記光検出器を妨害する局所障害物を検出できる近接検出器としても使用することができる。

Description

一般に、レーザ飛行時間（ＴＯＦ：ｌａｓｅｒ ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）距離測定システムは、対象で反射したレーザ光パルスの往復時間を測定する。

レーザＴＯＦシステムは、障害物がレーザ光路に存在するか否かを判定するために、走査レーザプロジェクタ内に採用することができる。障害物が存在する場合、レーザ光源をオフにして、障害物への損傷を回避してもよい。

本発明の各種実施形態に係る走査レーザ投射システムを示す。 本発明の各種実施形態に係る図１の走査レーザ投射システムを示す図であり、視界に障害物が存在する。 本発明の各種実施形態に係る図１の走査レーザ投射システムを示す図であり、局所障害物が光検出器を遮断している。 本発明の各種実施形態に係るモバイル装置のブロック図である。 本発明の各種実施形態に係るモバイル装置を示す。 本発明の各種実施形態に係る、光検出器をテストするモバイル装置を示す。 本発明の各種実施形態に係る、局所障害物を検出するモバイル装置を示す。 本発明の各種実施形態に係るゲーム機を示す。 本発明の各種実施形態に係る方法のフロー図である。

以下の詳細な説明では、発明を実施することのできる具体的な実施形態を例示のために示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が発明を実施できるように十分詳細に説明される。本発明の各種実施形態は異なるが、必ずしも相互に矛盾しないと理解すべきである。例えば、一実施形態に関して本明細書で記載される具体的な特徴、構造、または特性は、本発明の範囲を逸脱することなく他の実施形態において実行することができる。加えて、開示する各実施形態内の個々の構成要素の位置または構成は、本発明の範囲を逸脱することなく変更することができると理解すべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的に捉えるべきではなく、本発明の範囲は、請求項の等価物の全範囲とともに、適切に解釈された添付の請求項によってのみ定義される。図中、全図面にわたって類似の符号は同一または類似の機能を指す。

近接検出器を用いて、クラス２レーザ分類の高輝度レーザプロジェクタを可能にする。本発明のいくつかの実施形態では、走査レーザプロジェクタは、可視光と不可視光の両方を含む変調光線を走査する。赤外（ＩＲ：ｉｎｆｒａｒｅｄ）レーザ光線が赤色、緑色、青色レーザ光線に沿って走査され、不可視（ＩＲ：ｉｎｖｉｓｉｂｌｅ）オーバーレイで可視画像を投射する。ＩＲレーザ光が物体に入射された場合、その光の一部はプロジェクタに向かって反射される。「ＴＯＦ光検出器（ＴＯＦ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ」と称される第１の光検出器を使用して、この光を感知し、ＩＲ光信号の飛行時間を算出して、プロジェクタと感知した物体との間の距離を判定することができる。

現行のレーザ規制を前提とすると、単一障害点はシステム内で検討されるべきである。本発明の各種実施形態は、近接検出機能の送信回路と受信回路の両方をテストする回路およびシステムを含む。例えば、本明細書で「光源光検出器（ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）」と称される追加の光検出器を光源近傍に含めて、レーザ光源が機能しているか否か（送信回路）を判定することができる。また、例えば、第２のＩＲ光源をＴＯＦ光検出器近傍に配置して、ＴＯＦ光検出器に部分的に方向付けることができる。この第２のＩＲ光源を使用して、ＴＯＦ光検出器（受信回路）の機能をテストすることができる。

定期的に、追加のＩＲ光源は、短期間（たとえば、垂直フライバック（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｆｌｙｂａｃｋ）中）パルス出力することができる。パルス出力の際、ＴＯＦ光検出器はＩＲ光を検出し、光電流信号を生成して、該信号をシステム回路および論理によって処理することができる。追加のＩＲ光源は定期的にパルス出力して、プロジェクタの視界内に信号を生成する物体が存在しない状態で、ＴＯＦ光検出器が動作していることを確認する。

ＴＯＦ光検出器のテストに加えて、追加のＩＲ光源を使用して、ＴＯＦ光検出器が反射ＩＲレーザ光を受信するのを妨害する局所障害物を検出することができる。たとえば、指がＴＯＦ光検出器上に置かれるが、ＩＲレーザ光を投射するために使用される主走査光線を妨害しない場合、近接検出システムは、プロジェクタの視界内の他の物体を検出できず、検出範囲内に物体が存在しないことを報告するだけである。本発明の各種実施形態は、追加のＩＲ光源と、局所近接検出器であるＴＯＦ光検出器を使用して、これらの局所障害物を検出する。

図１は、本発明の各種実施形態に係る走査レーザ投射システムを示す。走査レーザプロジェクタ１００は、画像処理要素１０２、ＴＯＦ算出制御要素１９０、赤色レーザ光源１１０、緑色レーザ光源１２０、青色レーザ光源１３０、赤外レーザ光源１６４を示す。レーザ光源からの変調光は、ミラー１０３、１０５、１０７、１４２を用いて結合されて、変調光線１０９を形成する。走査レーザプロジェクタ１００は、折畳みミラー１５０と、走査ミラー１１６を有する走査プラットフォーム１１４も含む。走査レーザプロジェクタ１００はレーザ光源光検出器（ＰＤ：ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）１１１、１２１、１３１、１６５も含む。

動作時、画像処理要素１０２は、二次元補間アルゴリズムを用いて１０１で映像コンテンツを処理して、走査位置毎に適切な空間画像コンテンツを判定する。次に、このコンテンツは、赤色、緑色、青色レーザ光源のそれぞれについて、指示された電流にマッピングされるため、レーザからの出力強度が入力画像コンテンツに一致する。いくつかの実施形態では、このプロセスは、１５０ＭＨｚ超の出力画素速度で実行される。

レーザ光源光検出器１１１、１２１、１３１、１６５を使用して、レーザ光源１１０、１２０、１３０、１６４の動作がテストされ、確認され、較正される。例えば、いくつかの実施形態では、レーザ光源光検出器１１１、１２１、１３１、１６５は、対応するレーザ光源が光を生成しているか否かを検出するように配置される。いくつかの実施形態では、レーザ光源光検出器は、画像処理要素１０２などの制御回路に接続される（図示せず）。これにより、レーザ光源制御のための閉ループ動作が提供され、レーザ光源をテストし較正することができる。いくつかの実施形態では、レーザ光源光検出器は図１に示すモノクローム光線を検出するように配置され、他の実施形態では、レーザ光源光検出器は変調レーザ光線１０９などのカラー光線の光を検出するように配置される。レーザ光源光検出器１１１、１２１、１３１、１６５の配置は本発明を限定するものではない。

次いで、変調レーザ光線１０９が、超高速ジンバルを搭載した二次元二軸レーザ走査ミラー１１６に向けられる。いくつかの実施形態では、この二軸走査ミラーは微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）プロセスを用いてシリコンから製造される。いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳ装置は電磁的始動を利用して、ＭＥＭＳダイを含む小型アセンブリ、永久磁石のサブアセンブリ、電気インタフェースを用いて達成されるが、各種実施形態はこれに限定されない。例えば、いくつかの実施形態は、静電または圧電始動を採用する。任意の種類のミラーの始動は、本発明の範囲を逸脱することなく採用することができる。

走査ミラー駆動回路（図示せず）は、走査ミラー１１６の角度動作を制御する１つ以上の駆動信号を供給して、プロジェクタの視界１２８にわたって出力光線１２４にラスタ走査１２６を実行させる。いくつかの実施形態では、ラスタ走査１２６は、横軸の正弦波成分と縦軸の鋸刃状成分を組み合わせることによって形成される。これらの実施形態では、制御された出力光線１２４は、正弦波パターンで前後左右に掃引し、鋸刃パターンで垂直に（上から下）掃引し、フライバック（下から上）中はディスプレイが空白になる。図１は、光線が垂直に上から下に掃引するが、下から上にフライバックを示さないときの正弦波パターンを示す。他の実施形態では、垂直掃引が三角波で制御されるため、フライバックが存在しない。さらに別の実施形態では、垂直掃引が正弦波状である。本発明の各種実施形態は、垂直および水平掃引または結果として生じるラスタパターンを制御するのに使用される波形によって限定されない。

走査レーザプロジェクタ１００は、上述したような変調レーザ光線の走査を使用して映像を投射する。また、走査レーザプロジェクタ１００は、プロジェクタの視界１２８内の障害物を検出する近接検出機能を提供する。近接検出は、障害物が検出されるとき、１つ以上の光源を動作不能にする安全回路の一部であってもよい。近接検出は、障害物が検出されるとき、光源出力を低減させる安全回路の一部であってもよい。例えば、障害物が検出されるとき、光源出力はクラス２出力レベル未満に低減することができる。動作不能にする、オフにする、あるいは光源出力を低減することで、障害物を損傷から守ることができる。例えば、障害物が人間の目である場合、動作不能にする、オフにする、あるいは光源出力を低減することで、目の損傷が防止される。近接検出は、走査レーザプロジェクタ１００内の要素の組み合わせによって提供される。例えば、ＩＲレーザ光源１６４、ＴＯＦ光検出器（ＰＤ）１５２、ＴＯＦ算出制御要素１９０を共に使用して、走査レーザプロジェクタの視界内の障害物を検出すると共に、プロジェクタへの近接を判定することができる。

いくつかの実施形態では、光源１６４は、赤外光などの非可視光を供給する。これらの実施形態では、ＴＯＦＰＤ１５２は、同波長の非可視光を検出することができる。例えば、いくつかの実施形態では、光源１６４は、約８０８ナノメートル（ｎｍ）の波長の光を生成する赤外レーザダイオードであってもよく、ＴＯＦＰＤ１５２は同波長の光を検出するフォトダイオードである。

動作時、ＴＯＦ算出制御要素１９０は、近接検出を実行すべきとき、ＩＲレーザ光を発するようにＩＲレーザ光源１６４に指示する。いくつかの実施形態では、これはラスタ走査１２６（たとえば、非フライバック時間）中に実行され、他の実施形態では、フライバック時間中に実行される。ＴＯＦＰＤ１５２は反射ＩＲ光を検出し、ＴＯＦ算出制御要素は反射ＩＲ光の往復飛行時間を判定する。飛行時間が閾値未満である場合、物体が検出されており、走査プロジェクタ１００は、動作不能にする、オフにする、あるいは赤色、緑色、青色レーザ光源の出力を低減する、などの適切な動作を実行することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＯＦ算出制御要素１９０は、ノード１６５で画像処理要素１０２に第１の安全信号を供給する。ノード１６５での確定された安全信号の受信に応答して、画像処理要素１０２は、発光を停止する、あるいは発光の出力を低減するように可視光源に指示する。この近接動作の１例を図２に示す。

ＴＯＦ算出制御要素１９０は、飛行時間算出を用いて近接検出を実行する第１の安全回路である。物体がプロジェクタに近すぎることが飛行時間算出によって検出されると、光源が動作不能にされる、あるいは光源出力が低減される。

走査レーザプロジェクタ１００は追加の赤外光源１５４も含む。いくつかの実施形態では、ＩＲ光源１５４は、干渉光を生成しない発光ダイオード（ＬＥＤ）である。これらの実施形態では、ＩＲＬＥＤによって生成される非干渉ＩＲ光の一部が光検出器によって検出される。これは、ＴＯＦ光検出器の機能をテストするために利用することができる。いくつかの実施形態では、ＩＲ１５４はフライバック時間中に駆動され、他の実施形態では、ＩＲ１５４は非フライバック時間中（たとえば、ラスタ走査中）に駆動される。

いくつかの実施形態では、ＩＲ光源１５４はＴＯＦ光検出器１５２の機能をテストするために使用され、ＴＯＦ光検出器１５２を遮断する局所障害物を検出するためにも使用される。ＰＤテストおよび障害物検出要素１５６は、ＩＲ光源１５４とＴＯＦ光検出器１５２に接続される。いくつかの実施形態では、要素１５６は、ＩＲ光源１５４を駆動し、ＴＯＦ光検出器１５２から信号を受信するように機能する。光検出器から受信する信号は、光検出器の機能テストが合格であると解釈することができる、あるいは、局所障害物の示唆と解釈することができる。いくつかの実施形態では、要素１５６は、受信信号振幅に基づき、その２つを区別する。図３、６、７を参照して、実施例を以下に説明する。

ＰＤテストおよび障害物検出要素１５６は、受信信号の強度を用いて、近接検出を実行する第２の安全回路である。物体がプロジェクタに近すぎることが受信信号の強度に基づき検出されると、光源が動作不能にされる、あるいは光源出力が低減される。例えば、要素１５６は、ノード１５７で画像処理要素１０２に安全信号を供給することができる。ノード１５７での安全信号に応答して、画像処理要素１０２は、オフにする、あるいは出力をクラス２レベル未満に低減するように可視光源に指示することができる。

図１に示す各種要素は、上述の機能を実行することができる任意の回路を含んでいてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、画像処理要素１０２は、乗算器、シフター、加算器など、補間を実行することのできるデジタル回路を含む。また、例えば、いくつかの実施形態では、画像処理要素１０２は、ハードウェア回路を含み、指示を実行するプロセッサも含むことができる。さらに別の例では、ＴＯＦ算出制御要素１９０とＰＤテストおよび障害物検出要素１５６は、信号の検出および測定を実行することのできるデジタルおよびアナログ回路を含んでよい。また、例えば、いくつかの実施形態では、これらの要素はハードウェア回路を含み、指示を実行するプロセッサをさらに含んでいてもよい。

図２は、本発明の各種実施形態に係る図１の走査レーザ投射システムを示し、障害物が視界内にある。プロジェクタの視界内の障害物は、人間の頭として示される。ＩＲ光源１６４からのＩＲレーザ光は障害物１５１に反射され、反射はＴＯＦ光検出器１５２で受信される。ＴＯＦ算出制御要素１９０は、障害物が近すぎると判定し、可視光源を駆動しないように画像処理要素１０２に指示する。したがって、図２の例では、可視光源がオフにされ、ＩＲ光源はオンのままである。障害物がプロジェクタの視界で検出されなくなったら、可視光源は再度オンにすることができる。

いくつかの実施形態では、ＴＯＦ算出制御要素１９０が、障害物が近すぎると判定するとき、画像処理要素１０２は、可視光源の出力を低減するように指示される。例えば、いくつかの実施形態では、可視光源の出力は、クラス２レベル未満まで低減される。

図３は、本発明の各種実施形態に係る、図１の走査レーザ投射システムを示し、局所障害物がＴＯＦ光検出器を妨害している。障害物１５３は、反射光路を提供する任意の局所障害物であってもよい。例えば、障害物１５３は、ＩＲ光源１５４によって生成されるＩＲ光をＴＯＦ光検出器１５２に反射させる。ＰＤテストおよび障害物検出要素１５６は、受信信号振幅に基づき、局所障害物が存在すると判定し、可視光源をオフにするように画像処理要素１０２に指示する。いくつかの実施形態では、ＩＲ光源１６４もオフにされる。障害物１５３が検出されなくなったら、可視光源と非可視光源を再度オンにすることができる。

いくつかの実施形態では、ＰＤテストおよび障害物検出要素１５６が、局所障害物が存在すると判定するとき、画像処理要素１０２は可視光源の出力を低減するように指示される。例えば、いくつかの実施形態では、可視光源の出力は、クラス２レベル未満まで低減される。

図４は、本発明の各種実施形態に係るモバイル装置のブロック図である。図４に示すように、モバイル装置４００は、無線インタフェース４１０、プロセッサ４２０、メモリ４３０、走査プロジェクタ１００を含む。走査プロジェクタ１００は、プロジェクタの視界１２８にラスタ画像を描く。走査プロジェクタ１００は、前の図面を参照して上述したように、赤外レーザ光源、追加の赤外光源、ＴＯＦ光検出器、１つ以上の安全回路を含む。走査プロジェクタ１００は、本明細書に記載される任意の投射装置であってもよい。

走査プロジェクタ１００は、画像源から画像データを受信することができる。例えば、いくつかの実施形態では、走査プロジェクタ１００は、静止画像を保持するメモリを含む、他の実施形態では、走査プロジェクタ１００は、ビデオ画像を含むメモリを含む。さらに他の実施形態では、走査プロジェクタ１００は、コネクタ、無線インタフェース４１０、有線インタフェースなどの外部源から受信した画像を表示する。

無線インタフェース４１０は、任意の無線送信および／または受信機能を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、無線インタフェース４１０は、無線ネットワークを通じて通信することのできるネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）を含む。また、例えば、いくつかの実施形態では、無線インタフェース４１０は、携帯電話機能を含んでいてもよい。さらに他の実施形態では、無線インタフェース４１０は、全地球側位システム（ＧＰＳ）受信機を含んでもよい。当業者であれば、無線インタフェース４１０が、本発明の範囲を逸脱することなく、任意の種類の無線通信機能を含むことができると理解するであろう。

プロセッサ４２０は、モバイル装置４００の各種要素と通信することのできる任意の種類のプロセッサであってもよい。例えば、プロセッサ４２０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）供給業者から入手可能な内蔵プロセッサであってもよいし、あるいは市販のマイクロプロセッサであってもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ４２０は、走査プロジェクタ１００に画像または映像データを供給する。画像または映像データは、無線インタフェース４１０から検索してもよいし、あるいは、無線インタフェース４１０から検索したデータから取得してもよい。例えば、プロセッサ４２０を通じて、走査プロジェクタ１００は、無線インタフェース４１０から直接受信する画像または映像を表示することができる。さらに、例えば、プロセッサ４２０は、無線インタフェース４１０から受信した画像および／または映像に追加するオーバーレイを設けることができる。また、無線インタフェース４１０から受信したデータに基づき、記憶した画像を変更することができる（たとえば、無線インタフェース４１０が位置座標を提供するＧＰＳ実施形態では、マップディスプレイを変更する）。

図５は、本発明の各種実施形態に係るモバイル装置を示す。モバイル装置５００は、通信機能を有する、あるいは有していない携帯用投射装置であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、モバイル装置５００は、他の機能をほとんど、または全く有していない携帯プロジェクタであってもよい。また、例えば、いくつかの実施形態では、モバイル装置５００は、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ：ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、または全地球側位システム（ＧＰＳ）受信機などを含む、通信に利用可能な装置であってもよい。さらに、モバイル装置５００は、無線（たとえば、ＷｉＭａｘ）またはセルラー接続を介して、より大きなネットワークに接続することができる。あるいは、未規制スペクトル（たとえば、ＷｉＦｉ）接続を介して、データメッセージまたは映像コンテンツを受信することができる。

モバイル装置５００は、視界１２８で、光で画像を生成する走査プロジェクタ１００を含む。モバイル装置５００は他の種類の回路も多数含むが、明瞭化のために図５では意図的に省略する。

モバイル装置５００は、ディスプレイ５１０、キーパッド５２０、音声ポート５０２、制御ボタン５０４、カードスロット５０６、音声／映像（Ａ／Ｖ）ポート５０８を含む。これらの構成要素は必須ではない。例えば、モバイル装置５００は、ディスプレイ５１０、キーパッド５２０、音声ポート５０２、制御ボタン５０４、カードスロット５０６、またはＡ／Ｖポート５０８のいずれも持たずに走査プロジェクタ１００のみを含んでいてもよい。いくつかの実施形態は、これらの要素のサブセットを含む。例えば、付属プロジェクタ製品は、走査プロジェクタ１００、制御ボタン５０４、Ａ／Ｖポート５０８を含むことができる。

ディスプレイ５１０は、任意の種類のディスプレイであってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ディスプレイ５１０は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面を含む。ディスプレイ５１０は常に、視界１２８で投射される同一のコンテンツまたは別のコンテンツを表示することができる。例えば、付属プロジェクタ製品は同一コンテンツを常に表示することができ、一方、携帯電話の実施形態は、視界１２８で、１種類のコンテンツを投射しながら、ディスプレイ５１０で異なるコンテンツを表示することができる。キーパッド５２０は、電話のキーパッドまたはその他任意の種類のキーパッドであってもよい。

Ａ／Ｖポート５０８は、映像および／または音声信号を受信および／または送信する。例えば、Ａ／Ｖポート５０８は、高解像度マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ（登録商標））ポートなど、デジタル音声および映像データを搬送するのに適したケーブルを収容するデジタルポートであってもよい。さらに、Ａ／Ｖポート５０８は、複合入力を受信するＲＣＡジャックを含んでいてもよい。さらに、Ａ／Ｖポート５０８は、アナログ映像信号を受信するＶＧＡコネクタを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、モバイル装置５００は、Ａ／Ｖポート５０８を通じて外部信号源につなげる、Ａ／Ｖポート５０８を通じて受信したコンテンツを投射することができる。他の実施形態では、モバイル装置５００はコンテンツの発信元であってもよく、Ａ／Ｖポート５０８を使用して別の装置にコンテンツが送信される。

音声ポート５０２は音声信号を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、モバイル装置５００は、音声および映像を保存し、再生することができるメディアプレーヤである。これらの実施形態では、映像は視界１２８で投射することができ、音声は音声ポート５０２で出力することができる。他の実施形態では、モバイル装置５００は、Ａ／Ｖポート５０８で音声および映像を受信する付属プロジェクタであってもよい。これらの実施形態では、モバイル装置５００は視界１２８で映像コンテンツを投射し、音声ポート５０２で音声コンテンツを出力することができる。

モバイル装置５００はカードスロット５０６も含む。いくつかの実施形態では、カードスロット５０６に挿入されるメモリカードは、音声ポート５０２で出力される音声、および／または視界１２８で投射される映像データの源を提供することができる。カードスロット５０６は、マルチメディアカード（ＭＭＣ）、セキュアデジタル（ＳＤ）メモリカード、マイクロＳＤカードなどの、任意の種類のソリッドステートメモリ装置を受け入れることができる。上記のリストは、例示であり、網羅することを意図していない。

図６は、本発明の各種実施形態に係る、光検出器をテストするモバイル装置を示す。図６はモバイル装置５００（図５）の上面図である。ＰＤ１５２およびＩＲ１５４が示される。いくつかの実施形態では、ＩＲ１５４およびＰＤ１５２は、２つの装置間の縁部接続を制御し、連続化し、較正するように配置される。図６に示すように、局所障害物が存在しないとき、ＰＤ１５２で受信される信号は既知の大きさを有する。これにより、動作を確認する光検出器のテストが可能になる。

図７は、本発明の各種実施形態に係る、局所障害物を検出するモバイル装置を示す。図７は、図６のモバイル装置と、人の指の形状をした局所障害物１５３とを示す。ユーザはモバイル装置５００を持っているとき光検出器の邪魔になることがあるので、これは現実的なシナリオである。ユーザがこのように光検出器を妨害すると、本発明の各種実施形態が局所障害物を検出し、適切な措置をとる。図７に示すように、受信した信号の大きさは、障害物が存在するときに大きくなる。第２の安全回路（ＰＤテストおよび障害物検出要素１５６、図１）は、受信した信号振幅に基づき、局所障害物が存在するか否かを判定することができる。

いくつかの実施形態では、ＩＲ１５４は、ＰＤ１５２の動作を確認する際、および局所障害物を検出する際、様々な信号強度で駆動される。例えば、ＩＲ１５４は、障害物検出時よりも動作確認時に、低い振幅信号で駆動してもよい。本発明の範囲を逸脱することなく、信号強度と閾値の任意の組み合わせを使用して、ＩＲ１５４を駆動して、ＰＤ１５２の動作を確認する、あるいは局所障害物を検出することができる。

図６および７には具体的に示していないが、障害検出範囲はＴＯＦ近接検出システムの送信回路と受信回路の両方に拡大される。例えば、レーザ光源光検出器（１１１、１２１、１３１、１５６、図１）を使用して、送信回路（光生成回路）が機能していることをテストすることができ、図６および７を参照して説明する動作を利用して、受信回路（ＰＤ１５２および関連要素）が機能していることをテストすることができる。

図８は、本発明の各種実施形態に係るゲーム機を示す。ゲーム機８００では、１人または複数のユーザが、ゲーム環境を観察し、交流することができる。ゲームは、投射装置１００を含む装置であるゲーム機８００の動き、位置、または配向に基づき誘導される。手動ボタン、フットペダル、または口頭コマンドなどのその他の制御インタフェースも、ゲーム環境での誘導、またはゲーム環境との対話に貢献することができる。例えば、いくつかの実施形態では、トリガ８４２により、１人のユーザまたは複数のユーザが、一般的に「一人称シューターゲーム（ｆｉｒｓｔ ｐｅｒｓｏｎ ｓｈｏｏｔｅｒ ｇａｍｅ）」と称される一人称視点のビデオゲーム環境にいるという錯覚が生じる。投射される表示は、ユーザの移動と組み合わせてゲームアプリケーションによって制御することができるため、ゲーム機８００はユーザにとって非常に現実的な、または「没入型（ｉｍｍｅｒｓｉｖｅ）」の環境を生成する。

また、３Ｄ地震予知、宇宙遊泳計画、ジャングル林冠探検、自動車安全指示、医学教育などの活動のために、その他多くの一人称視点シミュレーションをゲーム機８００によって生成することができる。触覚インタフェース８４４は、反動、振動、揺動、鳴動などの様々な出力信号を提供することができる。触覚インタフェース８４４は、タッチ式ディスプレイ画面、またはペンを必要とするディスプレイ画面などのタッチ式入力機能を含んでいてもよい。追加の触覚インタフェース、たとえば、運動感知プローブ用の入力および／または出力機能も、本発明の各種実施形態に含まれる。

ゲーム機８００は、内蔵音声スピーカ、遠隔スピーカ、またはヘッドフォンなどの音声出力装置も含んでよい。これらの種類の音声出力装置は、有線または無線技術を用いてゲーム機８００に接続することができる。例えば、無線ヘッドフォン８４６は、ブルートゥース（登録商標）接続を介して音声効果をユーザに提供するが、任意の種類の類似の無線技術と自由に置き換えることができる。いくつかの実施形態では、無線ヘッドフォン８４６は、複数のユーザ、インストラクター、または観察者が通信することのできるマイクロフォン８４５またはバイノーラルマイクロフォン８４７を含むことができる。バイノーラルマイクロフォン８４７は通常、ユーザの頭の影によって変化する音声を捕捉するマイクロフォンを各イヤピースに含む。この特徴は、両耳での聴取と、他のシミュレーション参加者による音声局所化のために使用することができる。

ゲーム機８００は、距離、周囲輝度、運動、位置、配向などを測定する任意数のセンサ８１０を含むことができる。例えば、ゲーム機８００は、デジタルコンパスで絶対的方位を検出し、ｘ−ｙ−ｚジャイロスコープまたは加速度計で相対運動を検出することができる。いくつかの実施形態では、ゲーム機８００は、本機の相対配向、あるいはその迅速な加速または減速を検出する第２の加速度計またはジャイロスコープも含む。他の実施形態では、ゲーム機８００は、ユーザが地球空間で移動するときの絶対的位置を検出する全地球測位衛星（ＧＰＳ）センサを含むことができる。

ゲーム機８００はバッテリ８４１および／または診断灯８４３を含んでいてもよい。例えば、バッテリ８４１は充電式バッテリであってもよく、診断灯８４３はバッテリの現在の充電度を示すことができる。別の例では、バッテリ８４１は脱着式バッテリクリップであってもよく、ゲーム機８００は、放電バッテリを充電バッテリと交換する間、装置を継続的に使用できるように、追加のバッテリ、電気コンデンサ、または超コンデンサを備えてもよい。他の実施形態では、診断灯８４３は、本装置に含まれる、あるいは本装置に接続される電子部品の状態に関して、ユーザまたは保守技術者に知らせることができる。例えば、診断灯８４３は、受信した無線信号の強度、あるいはメモリカードの有無を示すことができる。診断灯８４３は、有機発光ダイオードまたは液晶ディスプレイ画面などの任意の小型画面と交換することもできる。このような灯または画面は、ゲーム機用の外殻が半透明または透明である場合、ゲーム機８００の外面に、あるいは外面の下に置くことができる。

ゲーム機８００の他の要素は、ゲーム機から取り除く、取り外す、あるいは分離することができる。例えば、投射装置１００は、ゲームハウジング８４０から脱着または分離可能である。いくつかの実施形態では、投射装置１００の副要素はゲームハウジング８４０から脱着または分離可能であり、それでも機能することができる。

図９は、本発明の各種実施形態に係る方法のフロー図である。いくつかの実施形態では、方法９００またはその一部は、前の図面に示す実施形態である１つ以上の安全回路によって実行される。さらに、いくつかの実施形態では、方法９００またはその一部は、前の画面で示される実施形態である走査レーザプロジェクタによって実行される。他の実施形態では、方法９００は、一連の回路または電子システムによって実行される。方法９００は、該方法を実行する特定の種類の装置によって制限されない。方法９００の各種動作は、提示する順序で実行してもよいし、あるいは異なる順序で実行してもよい。さらに、いくつかの実施形態では、図９に挙げられる動作は方法９００から省略される。

方法９００は、走査ミラーが赤外レーザ光と可視レーザ光で照射されるブロック９１０から開始される。いくつかの実施形態では、これは、図１に示す各種光源からレーザ光で照らされる走査ミラー１１６（図１）に対応する。９２０で、変調レーザ光が視界で走査されて、画像を描く。これはプロジェクタの視界１２８（図１）で示されるが、この視界に関して説明する。９３０で、方法９００は、光検出器で受信した変調赤外レーザ光の反射に基づき、障害物が視界に存在するか否かを判定する。いくつかの実施形態では、これは、反射赤外光パルスの往復飛行時間を測定するＴＯＦ算出制御要素１９０（図１）に対応する。

９４０で、障害物が視界で検出されると、可視レーザ光源がオフにされる、あるいは、レーザ光源から出力される可視レーザ光が低減される。いくつかの実施形態では、プロジェクタの特定の至近距離内で検出されたときのみ、光が低減される、あるいは、レーザ光源がオフに切断される。９５０で、赤外発光ダイオードは、フライバック期間に駆動されて、光検出器をテストする、および／または局所障害物を検出する。いくつかの実施形態では、ＩＲＬＥＤがフライバック期間に駆動されて光検出器をテストし、非フライバック期間に駆動されて局所障害物を検出する。

９６０で、信号が光検出器で受信され、受信信号の振幅を閾値と比較して、局所障害物が存在するか否かを判定する。局所障害物と、関連する受信信号振幅の例とを図６および７を参照して上述した。

各種発明の実施形態は、ＴＯＦ近接検出および局所障害物検出を実行する際、赤外光を用いて説明したが、本発明はそのように限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、近接検出と局所障害物検出は可視光を利用する。これらの実施形態では、赤色、緑色、および／または青色光源のうちの１つ以上を利用することができ、ＰＤ１５２が対応する色の光を検出する。さらに、いくつかの実施形態では、近接検出と局所障害物検出のいずれかを任意の時間に実行することができる。例えば、一方または両方を、本発明の範囲を逸脱することなく、ラスタ走査またはフライバック時間中に実行することができる。

本発明を特定の実施形態と併せて説明したが、当業者が容易に理解できるように本発明の範囲を逸脱することなく変更および変形を加えることができると理解すべきである。このような変更および変形は、発明の範囲および添付の請求項に含まれるとみなされる。

Claims (15)

1. ラスタパターンで変調光線を反射する走査ミラーと、
   前記変調光線の一部として赤外光を生成する赤外レーザ光源と、
   前記変調光線の反射を検出する光検出器と、
   前記変調光線が障害物に反射しているか否かを判定する安全回路と、
   赤外光を生成して、前記光検出器をテストする赤外発光ダイオードと、
   を備える走査レーザプロジェクタ。
2. 前記変調光線の一部として可視レーザ光を生成する少なくとも１つの可視レーザ光源をさらに備え、前記変調光線が障害物で反射するとき、少なくとも１つの可視レーザ光源によって生成される前記可視レーザ光が低減される、請求項１に記載の走査レーザプロジェクタ。
3. 前記変調光線が障害物に反射するとき、前記少なくとも１つの可視レーザ光源がオフにされる、請求項２に記載の走査レーザプロジェクタ。
4. 前記赤外発光ダイオードと前記光検出器とに接続される第２の安全回路をさらに備え、前記第２の安全回路が、前記光検出器を妨害する局所障害物を検出する、請求項１に記載の走査レーザプロジェクタ。
5. 前記赤外発光ダイオードが、フライバック期間中に赤外光を生成する、請求項１に記載の走査レーザプロジェクタ。
6. 前記赤外発光ダイオードがフライバック期間に駆動されて前記光検出器をテストし、非フライバック期間に駆動されて局所障害物を検出する、請求項１に記載の走査レーザプロジェクタ。
7. 前記変調光線の一部として可視レーザ光を生成する少なくとも１つの可視レーザ光源をさらに備え、局所障害物が検出されるとき、前記少なくとも１つの可視レーザ光源と前記赤外レーザ光源がオフにされる、請求項６に記載の走査レーザプロジェクタ。
8. 前記少なくとも１つの可視レーザ光源が、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、青色レーザ光源のうち少なくとも１つを含む、請求項７に記載の走査レーザプロジェクタ。
9. 変調赤外レーザ光および可視レーザ光で走査ミラーを照射する工程と、
   視界内で前記変調レーザ光を走査して画像を描く工程と、
   光検出器で受信した前記変調赤外レーザ光の反射に基づき、障害物が前記視界に存在するか否かを判定する工程と、
   障害物が視界に存在するとき、前記可視レーザ光を低減する工程と、
   赤外発光ダイオードを駆動して、前記光検出器をテストする工程と、
   を含む方法。
10. 前記赤外発光ダイオードを駆動する工程が、フライバック期間中に前記赤外発光ダイオードを駆動することを含み、前記方法が、前記フライバック期間中に受信した赤外光の振幅を比較して、局所障害物が存在するか否かを判定することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 局所障害物が存在するとき、全レーザ光源をオフにすることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 局所障害物が存在するとき、全可視レーザ光源をオフにすることをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
13. 前記障害物が視界に存在するか否かを判定する工程が、前記光検出器で受信した前記変調赤外レーザ光の反射の飛行時間を測定することを含む、請求項９に記載の方法。
14. 前記赤外発光ダイオードを駆動する工程が、フライバック期間中に前記赤外発光ダイオードを駆動することを含み、前記方法が、前記フライバック期間中に受信した赤外光の振幅を比較して、局所障害物が存在するか否かを判定することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 映像情報を受信することのできる無線機と、
    前記映像情報を表示する走査レーザプロジェクタと、を備えるモバイル装置であって、
    前記走査レーザプロジェクタが、
    ラスタパターンで変調光線を反射する走査ミラーと、
    前記変調光線の一部として赤外光を生成する赤外レーザ光源と、
    前記変調光線の反射を検出する光検出器と、
    前記変調光線が障害物に反射しているか否かを判定する第１の安全回路と、
    赤外光を生成して、前記光検出器をテストする赤外発光ダイオードと、
    前記光検出器と前記赤外発光ダイオードとに接続されて、局所障害物が前記光検出器を妨害しているか否かを判定する第２の安全回路と、
    を備えるモバイル装置。

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