JP2018054752A - 映像投射システム - Google Patents

Abstract

【課題】容易に映像投射装置による投射範囲を移動させることができる映像投射システムを提供する。【解決手段】映像投射システム１は、第２のアクチュエータ１４０のグループαの圧電カンチレバー１４０Ｂ，１４０Ｄに第１周期で電圧が変動する第１駆動電圧を印加すると共に、グループβの圧電カンチレバー１４０Ａ，１４０Ｃに第１駆動電圧と周波数及び位相が等しく、振幅が異なる第２駆動電圧を印加する第１投射位置変更処理と、グループαの圧電カンチレバー１４０Ｂ，１４０Ｄとグループβの圧電カンチレバー１４０Ａ，１４０Ｃの何れか一方にのみ第２周期で電圧が変動する第３駆動電圧を印加する第２投射位置変更処理とのうちの、少なくとも何れか一方を実行する垂直投射位置制御部を備えている。【選択図】図１１Ａ

Description

本発明は、複数台の映像投射装置で構成される映像投射システムに関する。

近年、複数台の映像投射装置を用いて１つの映像を形成するシステムが開発され、従来のマルチモニターディスプレイシステムの置き換えとして、あるいは、建物等の外壁をスクリーンとしたプロジェクションマッピングとして、様々な演出のために用いられている。複数台の映像投射装置を用いた投影方法としては、投射された複数の映像の重畳投影により部分的に映像の解像度を変更する方法が知られている。

例えば、下記の特許文献１は、全体投影用プロジェクタと局所投影用プロジェクタの２台を用いて映像の重畳部を作り、部分的に解像度を変更することができる投影方法を採用している（段落０００５，図１）。複数のプロジェクタによって前方に映像を投射する技術は、車両用前照灯にも適用されている。

特開２００４−０７０２５７号公報

しかしながら、各プロジェクタの投射範囲は固定的であり、各投射範囲を簡単に移動できるようにはなっていない。このため、最高輝度点が画面中央からずれた等の理由で投射範囲を移動させる場合には、映像投射装置に設けられた移動機構によって移動させる必要があった。しかし、このような移動機構を有していることは、装置を小型化する観点からは不利である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、容易に映像投射装置による投射範囲を移動させることができる映像投射システムを提供することを目的とする。

本発明の映像投射システムは、第１投射範囲に第１サブ映像を投射する第１映像投射装置と、前記第１投射範囲内の第２投射範囲に第２サブ映像を投射するラスタースキャン方式の第２映像投射装置と、前記第１サブ映像と前記第２サブ映像を組み合わせて、１つの合成映像を生成する合成映像生成部と、を備えた映像投射システムであって、前記第２映像投射装置は、入射光を反射するミラー部と、前記ミラー部を第１軸線周りに回動させる第１駆動部と、前記ミラー部を前記第１軸線と直交する第２軸線周りに回動させる第２駆動部とを有し、前記第１軸線周りの回動角である第１回動角は、前記第２サブ映像における前記ミラー部による反射光の水平方向の投射位置を規定し、前記第２軸線周りの回動角である第２回動角は、前記第２サブ映像における前記ミラー部による反射光の垂直方向の投射位置を規定し、前記第２駆動部は、前記回動角の可変範囲において、所定の基準角度から前記第２回動角が増加する向きに前記ミラー部を回動させる第１駆動素子と、前記基準角度から前記第２回動角が減少する向きに前記ミラー部を回動させる第２駆動素子とを有し、前記第１駆動素子及び前記第２駆動素子は、印加される電圧のレベルに応じて前記ミラー部の前記基準角度からの回動量が変化する電圧駆動素子であって、前記第１駆動素子に第１周期で電圧が変動する第１駆動電圧を印加すると共に、前記第２駆動素子に前記第１駆動電圧と周波数及び位相が等しく、振幅が異なる第２駆動電圧を印加する第１投射位置変更処理と、前記第１駆動素子と前記第２駆動素子との何れか一方にのみ第２周期で電圧が変動する第３駆動電圧を印加する第２投射位置変更処理とのうちの、少なくとも何れか一方を実行する垂直投射位置制御部を備えていることを特徴とする。

本発明の映像投射システムでは、第２映像投射装置（後述する第２映像投射装置１０Ｂに限られない）の第１駆動部がミラー部を第１軸線周りに回動させ、第２駆動部がミラー部を第２軸線周りに回動させる。そして、ミラー部の回動により入射光を反射させて、第２サブ映像を投射する。特に、第２軸線周りの第２回動角は、第２サブ映像における反射光の垂直方向の投射位置を規定する。そして、第１映像投射装置による第１サブ映像と第２サブ映像とを組み合せて、１つの合成映像を生成する。

第２駆動部は第１駆動素子と第２駆動素子とからなり、印加される電圧のレベルに応じて、第１駆動素子はミラー部を基準角度から増加する向きに回動させ、第２駆動部はミラー部を基準角度から減少する向きに回動させる。そして、両駆動素子によるミラー部の回動角により、第２サブ映像における反射光の垂直方向の投射位置が変化する。

第１投射位置変更処理では、第１駆動素子に印加する第１駆動電圧と第２駆動素子に印加する第２駆動電圧とで、周波数と位相が等しく、振幅が異なっているため、両駆動素子によるミラー部の基準角度からの回動量に差が生じて、反射光の垂直方向の投射位置が変化する。

また、第２投射位置変更処理では、第１駆動素子と第２駆動素子との何れか一方にのみ第３駆動電圧を印加する（例えば、他方は電圧ゼロにする）ことにより、ミラー部が基準角度から増加又は減少の一方向に回動する。これによっても、反射光の垂直方向の投射位置が変化する。垂直投射位置制御部は、少なくとも第１投射位置変更処理又は第２投射位置変更処理を実行するので、容易に投射位置（垂直方向）を移動させることができる。

本発明の映像投射システムにおいて、前記垂直投射位置制御部は、前記第２投射位置変更処理において、前記第３駆動電圧に一定電圧を重畳する垂直オフセット処理を実行することが好ましい。

この構成によれば、第３駆動電圧に対して垂直オフセット処理を実行すると、一方の駆動素子の駆動電圧は常に一定値以上となり、基準角度からの回動量が増加する。これにより、投射位置をさらに移動させることができる。

また、本発明の映像投射システムにおいて、前記第２駆動部は、前記第２軸線上に複数の圧電カンチレバーを隣り合うように並べて配置し、隣り合う圧電カンチレバーに対し折り返すように一端部を機械的に連結してなるミアンダ構造になっていることが好ましい。

この構成によれば、第２駆動部はミアンダ構造の複数の圧電カンチレバーで構成されているので、電圧を印加したとき、圧電カンチレバーが第２軸線周りに屈曲変形する。第１駆動素子と第２駆動素子とは、互いに逆方向に屈曲して非共振の駆動となるので、ミラー部を大きく回動させることができる。

実施形態の映像投射システムの概要図。 実施形態の映像投射システムの映像投射装置の概要図。 実施形態の映像投射装置の映像信号処理部の説明図。 実施形態の映像投射装置に用いられるＭＥＭＳの斜視図。 半導体光源と、ＭＥＭＳミラーと、映像投射装置から投射された映像投射範囲との関係を示す図。 時間経過に対する、副走査方向に回動するＭＥＭＳミラー及び半導体光源の駆動信号の波形変化を示す図。 時間経過に対する、主走査方向に回動するＭＥＭＳミラー及び半導体光源の駆動信号の波形変化を示す図。 図６Ａ及び図６Ｂに示された、ＭＥＭＳミラー及び半導体光源の駆動信号に基づく投射映像の描画範囲と、走査軌跡との関係を示す図。 各映像投射装置の投射角度範囲と最大輝度との関係を示す図。 入力映像の輝度分布と第１映像投射装置〜第４映像投射装置の映像投射範囲との関係を示す図。 第２のアクチュエータの駆動信号（通常時）を説明する図。 駆動信号（通常時）に対応する映像投射範囲を説明する図。 第２のアクチュエータの駆動信号（振幅７：３）を説明する図。 第２のアクチュエータの駆動信号（片側駆動）を説明する図。 第２のアクチュエータの駆動信号（ＤＣオフセット）を説明する図。 駆動信号（振幅７：３）に対応する映像投射範囲を説明する図。 駆動信号（片側駆動）に対応する映像投射範囲を説明する図。 駆動信号（ＤＣオフセット）に対応する映像投射範囲を説明する図。 第２のアクチュエータの駆動信号の振幅と、ＤＣオフセットの関係を示す図。

図１に示されるように、本実施形態の映像投射システム１は、複数の映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄ（以下、映像投射装置１０という場合がある。）と、入力映像を表す映像信号が入力されて、映像投射範囲の輝度分布を表す個別映像信号、及び後述するオフセット信号を、各映像投射装置１０に出力する映像信号分配部２０とを備える。以下では、本実施形態の映像投射システムを、４台の映像投射装置を備える映像投射システムを用いて説明するが、装置数は４台に限定されず、２台以上であればよい。

初めに、本実施形態の映像信号分配部２０（本発明の「合成映像生成部」に相当）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ並びにＩ／Ｏ回路及びＡ／Ｄ回路等の電子回路等により構成され（図示省略）、映像ソースから得られた映像信号により表現される入力映像の輝度分布から各映像投射装置１０に与える映像投射範囲の輝度分布を抽出する。そして、映像信号分配部２０は、抽出された映像投射範囲の輝度分布を表す個別映像信号を各映像投射装置１０に出力する。

また、映像信号分配部２０は、入力映像の輝度分布の最高輝度点の位置を特定し、各映像投射装置１０の映像投射範囲の中心を最高輝度点の位置に設定可能なオフセット信号を個別映像信号と共に各映像投射装置１０に出力する。

オフセット信号とは、後述するＭＥＭＳミラー１０６の振れ角の制限に由来する映像投射可能な範囲を有する映像投射装置に対して、映像投射範囲を描画範囲のうちの所望の範囲にオフセットする（位置付ける）信号である。具体的には、オフセット信号は、映像が投射される画面全体の中心を基準位置として、基準位置から水平方向及び垂直方向に移動させる変位量を示す信号である。

詳細は後述するが、各映像投射装置１０では、オフセット信号に応じて各映像投射装置１０が投射する映像を垂直方向に移動できるようになっている。また、投射映像の左右方向への移動は、各映像投射装置１０にステッピングモータ等を用いた移動機構を設けることにより実施される。

図２に示されるように、本実施形態の各映像投射装置１０は、ＭＥＭＳミラー１０６、半導体光源１１２、ＭＥＭＳミラー１０６及び半導体光源１１２に信号を出力する制御部３０とから構成され、後述するラスタースキャンを行う装置である。

各映像投射装置１０の制御部３０は、パーソナルコンピュータ、カメラシステム等の映像ソースから出力された映像信号に基づいて生成された個別映像信号が入力される個別映像信号入力部１０２と、受信した個別映像信号を処理するために所定ビット毎に書き込み・読み出しが行われる個別映像信号蓄積部１０４と、ＭＥＭＳミラー１０６に対して交流波の駆動信号を出力するＭＥＭＳ駆動部１０８と、駆動信号に応じてＭＥＭＳミラー１０６が回動軸線周りを回動したとき、ＭＥＭＳミラー１０６の振れ角に応じた電圧を出力するセンサからの信号が入力されるセンサ信号入力部１１０と、ＭＥＭＥＳミラー１０６に光を照射するＬＥＤや半導体レーザ等の半導体光源１１２に対して画素データを出力する光源駆動部１１４と、個別映像信号を処理して各映像投射装置１０の制御を行う個別映像信号処理部１１６とから構成される。

ここでは、説明の便宜のため、ＭＥＭＳミラー１０６を駆動する交流波の駆動信号として正弦波形状の駆動信号を用いて説明するが、正弦波形状の駆動信号に対して９０°位相が遅れた余弦波形状の信号等を用いてもよい。

個別映像信号入力部１０２は、映像信号を処理するために、入力された個別映像信号を個別映像信号処理部１１６に出力する。個別映像信号入力部１０２としては、ＶＧＡ（アナログＲＧＢ）、ＤＶＩ、ＨＤＭＩ（登録商標）、Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐｏｒｔ等の映像信号レシーバを用いることができる。

個別映像信号蓄積部１０４では、個別映像信号入力部１０２から出力された個別映像信号を処理するために信号の書き込み・読み出しが行われる。個別映像信号蓄積部１０４としては、ＳＤＲＡＭ等を用いることができる。本実施形態の映像投射システムでは、映像信号は高速信号として生成されるため、ＤＤＲ２-ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ３-ＳＤＲＡＭが好適である。

ＭＥＭＳ駆動部１０８は、ＭＥＭＳミラー１０６に対する駆動信号を出力するために、個別映像信号処理部１１６からのデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバーターと、その出力信号をＭＥＭＳミラー１０６の駆動電圧レベルまで増幅するオペアンプから構成される。

センサ信号入力部１１０は、駆動信号に応じてＭＥＭＳミラー１０６が回動軸線周りに回動し、走査方向に回動したときのＭＥＭＳミラー１０６の振れ角に応じた電圧を出力するセンサからの信号が入力される信号入力部である。センサ信号入力部１１０は、受信したアナログ信号を個別映像信号処理部１１６に出力されるデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバーターと、Ａ／Ｄコンバーターに対する適切な入力レベルを確保するオペアンプとから構成される。

光源駆動部１１４は、個別映像信号処理部１１６から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する高速Ｄ／Ａコンバーターと、ＲＧＢ各色の半導体光源１１２を駆動できるだけの電流容量を持つドライバトランジスタ等とから構成される。

個別映像信号処理部１１６は、個別映像信号を処理して各映像投射装置１０の制御を行う。個別映像信号処理部１１６は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、マイクロプロセッサ、又はこれらのハイブリッドデバイス（EPP（Extensible Processing Platform）やＳｏＣ（System on Chip））等を用いることができる。

また、図３に示されるように、個別映像信号処理部１１６は、個別映像信号を個別映像信号入力部１０２から個別映像信号蓄積部１０４に出力するインターフェースとしての入力映像処理部１２０と、個別映像信号蓄積部１０４から出力された信号等に基づいて、ＭＥＭＳ駆動部１０８へ送出するＭＥＭＳミラー１０６の駆動信号及び光源駆動部１１４に送出する画素データ抽出の基礎となる信号等を生成する駆動信号生成部１２２と、センサ信号入力部１１０及び駆動信号生成部１２２から出力された信号に基づいて、共振周波数追従制御を行い、画素データ抽出部１２６に信号を送出する駆動信号演算処理部１２４と、駆動信号生成部１２２及び駆動信号演算処理部１２４から出力された信号に基づいて、光源駆動部１１４に送出する画素データを抽出する画素データ抽出部１２６と、これらの各信号処理の制御パラメータに対する制御を行うと共に、スイッチ、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）等の図示しない外部制御手段とのインターフェースとしての機能を果たす総合制御部１２８とから構成される。

また、図４に示されるように、本実施形態のＭＥＭＳミラー１０６を備えるＭＥＭＳ１３０は、反射面を有するＭＥＭＳミラー１０６を一対のトーションバー１３１Ａ，１３１Ｂにより支持する第１支持部１３２と、ＭＥＭＳミラー１０６を第１支持部１３２に対して一対のトーションバー１３１Ａ，１３１Ｂ、すなわち、主走査方向（Ｙ軸周り）に回動させる第１のアクチュエータ１３４，１３６（本発明の「第１駆動部」に相当）と、第１支持部１３２を支持する第２支持部１３８と、第１支持部１３２を第２支持部１３８に対して副走査方向（Ｘ軸周り）に回動させる第２のアクチュエータ１４０，１４２（本発明の「第２駆動部」に相当）を備え、２次元走査が可能な２軸型光偏向器である。

ＭＥＭＳ１３０を備える各映像投射装置１０は、後述する映像投射範囲のうち描画範囲のみが２次元走査に応じて光が投射されるように、半導体光源１１２が点灯されるので、光の利用効率の向上を図ることができる。

また、ＭＥＭＳミラー１０６のＸ軸周りの回動角は、反射光による垂直方向の投射範囲を規定し、Ｙ軸周りの回動角は、反射光による水平方向の投射範囲を規定している。なお、Ｘ軸は本発明の「第２軸線」に相当し、Ｙ軸は本発明の「第１軸線」に相当する。

ＭＥＭＳ１３０のアクチュエータとしては、圧電方式、静電方式、電磁形式のアクチュエータを用いることができる。本実施形態では、第１のアクチュエータ１３４，１３６として、圧電アクチュエータを採用している。また、第２のアクチュエータ１４０，１４２は、隣り合う４つの圧電カンチレバーが端部で折り返されて、機械的に連結されたミアンダ構造になっている。圧電カンチレバー１４０Ａ〜１４０Ｄ，１４２Ａ〜１４２Ｄは、支持体と、下部電極と、圧電体と、上部電極とから構成された積層体を含む。

映像信号に基づく映像の投射は、水平方向の高速走査、垂直方向の低速走査によって実行される。そのため、ＭＥＭＳミラー１０６は、高速動作に対応した第１のアクチュエータ１３４，１３６の共振駆動により主走査方向に回動し、低速動作に対応した第２のアクチュエータ１４０，１４２の非共振駆動により副走査方向に回動する。

ここで、圧電カンチレバー１４０Ａ〜１４０Ｄ，１４２Ａ〜１４２Ｄは、それぞれ電気的に分離された２系統の駆動素子となっている。図４に示されるように、ＭＥＭＳ１３０の外枠側からＭＥＭＳミラー１０６に向かって、奇数番目の圧電カンチレバーをグループα（本発明の「第２駆動素子」に相当）と呼び、偶数番目の圧電カンチレバーをグループβ（本発明の「第１駆動素子」に相当）と呼ぶ。

本実施形態の圧電カンチレバーはユニモルフ型アクチュエータであって、各グループの圧電カンチレバーは、同じ駆動信号が印加されると同一方向に伸縮する。詳細は後述するが、本実施形態では各グループで周波数（周期）及び位相が等しいが、電圧の大小関係が反転している駆動信号を印加するので、グループαとグループβの伸縮は、互いに逆方向である。

各グループの圧電カンチレバーに別々の駆動信号を与えることにより、第２のアクチュエータ１４０，１４２が非共振で駆動し、ＭＥＭＳミラー１０６はＸ軸周りに回動する。

ＭＥＭＳミラー１０６のＹ軸周りの回動については、第１のアクチュエータ１３４，１３６による共振駆動のため、上述の手法は適用できないが、非共振駆動のアクチュエータを用いれば、同様の駆動制御をすることができる。

ＭＥＭＳミラー１０６の回動状態を検出するために、第１支持部１３２には、トーションバー１３１Ａ，１３１Ｂと隣接する位置にセンサ１４４が、また、第２のアクチュエータ１４０，１４２の近傍にセンサ１４６が設けられている。位置センサとしては、圧電効果を用いたセンサやピエゾ抵抗効果を用いたセンサを採用することができる。

圧電効果を用いたセンサは、ＭＥＭＳミラー１０６の振れ角の変位量に対して微分値を返す速度センサとして動作する。また、ピエゾ抵抗効果を用いたセンサは、ＭＥＭＳミラー１０６の振れ角の変位量に比例した値を返す位置センサとして動作する。

なお、同一の製造プロセスでアクチュエータ及びセンサの積層構造を形成できるという点では、圧電効果を用いたアクチュエータ及びセンサを用いることが好ましい。

また、センサ１４４，１４６はそれぞれ、少なくとも１つ設ける必要があるが、ＭＥＭＳミラー１０６の主走査方向及び副走査方向の回動安定性及び差動信号のノイズキャンセリング効果の向上のために、図４に示されるように、Ｙ軸及びＸ軸を中心として線対称に２つ設けることが好ましい。

次に、図５〜図７を参照して、主に半導体光源１１２と、ＭＥＭＳ１３０のＭＥＭＳミラー１０６とを用いたラスタースキャンについて説明する。

図５に示されるように、半導体光源１１２からＭＥＭＳミラー１０６に入射して反射された光は、映像投射範囲に映像（走査軌跡）を描画する。映像の描画に関して、副走査方向に回動するＭＥＭＳミラー１０６により、図５の映像投射範囲において垂直方向の走査が実行される。本実施形態の副走査方向に回動するＭＥＭＳミラー１０６の駆動信号の波形は、図６Ａに示される鋸波形状とするのが好ましい。

副走査方向に回動するＭＥＭＳミラー１０６は低速駆動されるので、共振駆動のアクチュエータと非共振駆動のアクチュエータの何れも用いることができるが、非共振駆動のアクチュエータに好適な鋸波形状の駆動信号を用いて有効描画時間を長く確保することにより、映像投射範囲の明るさの向上を図ることができる。

具体的には、鋸波形状の駆動信号には、時間経過に対する駆動信号の波形の傾きが緩やかな区間と、急峻な区間とが交互に現れる（図６Ａ参照）。そして、鋸波形状の駆動信号の傾きが緩やかな区間で半導体光源１１２を点灯して描画を行い（描画区間）、傾きが急峻な区間で半導体光源１１２を消灯する非描画区間（垂直帰線区間）を設ける。

鋸波形状の駆動信号の傾きが変化する頂点付近では、副走査方向の回動するＭＥＭＳミラー１０６は非常に低速な駆動状態になるため、当該頂点付近の区間に対応する描画部分は描画範囲の他の部分と比較すると特に明るく見える。そのため、当該頂点付近の区間では、半導体光源１１２を消灯することにより、描画範囲で表される画面全体の明るさの均一性を実現し得る。

一方、主走査方向に回動するＭＥＭＳミラー１０６により、図５の映像投射範囲において水平方向の走査が実行される。本実施形態の主走査方向に回動するＭＥＭＳミラー１０６の駆動信号の波形は、図６Ｂに示される交流波、例えば、正弦波形状とするのが好ましい。主走査方向に回動するＭＥＭＳミラー１０６は高速駆動されるので、共振駆動のアクチュエータを用いることが好ましく、また、正弦波形状の駆動信号は、共振駆動のアクチュエータに適しているためである。

具体的には、正弦波形状の駆動信号には、時間経過に対する駆動信号の波形の頂点付近の区間と、それ以外の区間とが交互に現れる（図６Ｂ参照）。そのため、図５に示されるように、往復走査、すなわち、右方向走査及び左方向走査の両方で描画を行うことが、有効描画時間の確保の点から好適である。片側走査、例えば、右方向走査（左方向走査）のみで描画を行い、左方向走査（右方向走査）においては非描画区間（水平帰線区間）を設ける方式と比較して、往復走査、すなわち、右方向走査と左方向走査の両方で描画を行い、有効描画時間を長く確保することができる。

さらに、正弦波形状の駆動信号の頂点付近（水平折返区間）では、主走査方向に回動するＭＥＭＳミラー１０６は非常に低速な駆動状態になるため、当該頂点付近の区間に対応する描画部分は描画範囲の他の部分と比較すると特に明るく見える。描画範囲で表される画面全体の明るさの均一性を実現し得るため、図６Ｂに示されるように、経過時間に対して隣り合う当該頂点付近の区間（水平折返区間）の間の区間で半導体光源１１２を点灯して図５の水平方向の走査軌跡の１ライン分の描画を行い、水平折返区間で半導体光源１１２を消灯して非描画区間を設ける。

上述したラスタースキャンを実施することにより、図７に示されるように、被走査面での走査軌跡全体から水平方向及び垂直方向において、図５の映像投射範囲の周縁領域が切り取られた描画範囲が得られる。

次に、映像信号分配部２０による分配処理による映像について説明する。映像信号分配部２０の分配処理では、画面内に１点存在する最高輝度点を中心に、水平方向、垂直方向の輝度が共に単調減少する分布を持った映像信号を処理する。

図８は、本実施形態の映像投射システム１の映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄにより、ＭＥＭＳミラー１０６の水平方向及び垂直方向の振れ角で表された投射角度範囲（映像投射可能な範囲）と、相対輝度で表された最大輝度との関係を例示した図である。

図８に示されるように、本実施形態では、映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄの投射角度範囲と最大輝度は、相対輝度の上限値である最大輝度が大きい映像投射装置の順に、映像投射可能な範囲である投射角度範囲が狭くなるように設定されている。なお、映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄの画素ピッチは、制御し易さの観点から同一に設定されているが、これに限定されず、映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄの画素ピッチを異なる値に設定してもよい。映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄの画素ピッチが異なる値に設定された場合、映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて解像度のスケーリングを行う。

次に、図９に、映像信号分配部２０により行われる一連の映像分配処理の結果を示す。第１映像投射装置１０Ａは、最大輝度が最も低く、投射角度範囲が最も広い第１の映像投射範囲の投射を担当する。また、第２〜第４映像投射装置１０Ｂ〜１０Ｄは、それぞれ第２〜第４の映像投射範囲の投射を担当する。そして、第１〜第４映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄに出力される個別映像信号で表現される輝度分布の映像（サブ映像）を結合して、最終的な映像（合成映像）が生成される。

第１〜第４映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄから投射される映像は、中央部が最も明るく（最高輝度点）、周辺部にいくにつれて徐々に暗くなる輝度分布となる。輝度分布は、必ずしも上下・左右が対称である必要はなく、部分的に非投射範囲があってもよい。

なお、各映像投射範囲は排他的である必要はなく、むしろ積極的に重ね合わせることで、仮に第１〜第４映像投射装置１０Ａ〜１０Ｄの何れかに外部から振動が加わった場合等にも、分配による映像の継ぎ目が目立たなくなるという利点が生じる。

次に、図１０Ａ、図１０Ｂを参照して、ＭＥＭＳ１３０を構成する第２のアクチュエータ１４０，１４２（図４参照）の駆動信号と、映像投射範囲の関係を説明する。以下では、第４映像投射装置１０ＤのＭＥＭＳ１３０を構成する第２のアクチュエータ１４０を例に説明する。

通常時は、第２のアクチュエータ１４０のグループαに属する圧電カンチレバー１４０Ｂ，１４０Ｄと、グループβに属する圧電カンチレバー１４０Ａ，１４０Ｃとに対して、それぞれ周波数（周期）及び位相が同一で、電圧の大小関係が反転した駆動信号を印加している。

図１０Ａでは、グループαの圧電カンチレバー１４０Ｂ，１４０Ｄの駆動信号（本発明の「第２駆動電圧」に相当）を破線で示し、グループβの圧電カンチレバー１４０Ａ，１４０Ｃの駆動信号（本発明の「第１駆動電圧」に相当）を実線で示した。このように、グループαの駆動信号の振幅と、グループβの駆動信号の振幅とが等しい場合、映像投射範囲は垂直方向に移動しない。

第４の映像投射範囲は、図１０Ｂに示されるように、最大領域（第１の映像投射範囲）の垂直方向中心線を基準として上下対称の位置に現れる。また、グループαの駆動電圧の振幅及びグループβの駆動電圧の振幅と、第４の映像投射範囲の垂直方向の高さＨは比例関係にある。

グループα、グループβの駆動信号の山から谷までの値（駆動電圧）をそれぞれＶ_PPα，Ｖ_PPβとし、グループα、グループβの各アクチュエータの感度をそれぞれＫ_α、Ｋ_βとすると、高さＨは、
Ｖ_Ｈ＝Ｋ_α・Ｖ_PPα＋Ｋ_β・Ｖ_PPβ・・・（式１）
で与えられる電圧Ｖ_Ｈ相当の高さとなる。

なお、図１０Ｂの第４の映像投射範囲の高さＨのうち、上半分はグループβの駆動電圧により規定され（式１の右辺第２項）、下半分はグループαの駆動電圧により規定される（式１の右辺第１項）。

次に、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図１２Ｃを参照して、第４の映像投射範囲を垂直方向に移動させる場合の駆動信号と、そのときの映像投射範囲を説明する。

まず、図１１Ａを参照して、グループαの駆動電圧の振幅と、グループβの駆動電圧の振幅を７：３とした例（本発明の「第１投射位置変更処理」に相当）を説明する。

グループαの駆動電圧の振幅とグループβの駆動電圧の振幅とが、通常時（図１０Ａ参照）の駆動電圧の振幅のそれぞれ０．７倍、０．３倍である場合、（式１）からＶ_Ｈ１＝Ｋ_α・０．７Ｖ_PPα＋Ｋ_β・０．３Ｖ_PPβとなるので、高さＨ１は、図１０Ｂの高さＨより小さくなる。もちろん、Ｖ_Ｈが一定となるようにＶ_PPαとＶ_PPβを決定することで、映像投射範囲の高さをＨに保つことができる。

また、グループα、グループβの駆動信号の山から谷までの値の半分をそれぞれＶ_midα，Ｖ_midβとしたとき、第４の映像投射範囲の移動量Ｌは、
Ｖ_Ｌ＝Ｋ_α・Ｖ_midα−Ｋ_β・Ｖ_midβ・・・（式２）
で与えられる電圧Ｖ_Ｌ相当の量となる。

以上のように、グループαの駆動電圧とグループβの駆動電圧の振幅を異ならせることにより、映像投射範囲を最大領域の垂直方向中心線に対して上下方向に移動させることができる。

次に、図１１Ｂを参照して、グループαの駆動電圧を０とし、グループβの駆動電圧の振幅を通常時（図１０Ａ参照）の２倍にした例（本発明の「第２投射位置変更処理」に相当）を説明する。

グループβの駆動電圧の振幅は、図１０Ａの駆動電圧の振幅の２倍となっているので（本発明の「第３駆動電圧」に相当）、図１２Ｂに示すように、映像投射範囲の上半分の高さＨ２は、図１０Ｂの同じ部分（垂直方向中心線の上側）の高さの２倍となる。

一方、グループαの駆動電圧は０（ｖ）になっているので、映像投射範囲の下半分の高さは０となり、第４の映像投射範囲は、その下端が最大領域の垂直方向中心線に接するようになる（実線の領域）。すなわち、実質的に、図１０Ｂの第４の映像投射範囲が上方に移動したことになる。

図１１Ｂとは逆に、グループαの駆動電圧の振幅を通常時の２倍とし、グループβの駆動電圧を０とした場合、第４の映像投射範囲は、高さがＨ２’で、その上端が最大領域の垂直方向中心線に接するようになる（破線の領域）。なお、グループαの駆動電圧の振幅とグループβの駆動電圧の振幅を共に通常時の２倍とした場合、第４の映像投射範囲は、実線の領域（高さＨ２）と破線の領域（高さＨ２’）を合わせた領域となる。

次に、図１１Ｃを参照して、グループαのアクチュエータの駆動電圧を０とし、グループβの駆動電圧の振幅を通常時の２倍にして、さらに駆動信号に対してＤＣオフセットを実行した例（本発明の「垂直オフセット処理」に相当）を説明する。

このとき、第４の映像投射範囲は、図１２Ｂと理由と同じで最大領域の垂直方向中心線の上側に現れる。さらに、図１２Ｃに示されるように、グループβの駆動信号をＤＣオフセットした分、第４の映像投射範囲の下端が垂直方向中心線から離れた位置まで上方に移動する。すなわち、ＤＣオフセット量の増減に伴い、第４の映像投射範囲の垂直方向位置が変化する。

以上のように、グループαの駆動電圧の振幅とグループβの駆動電圧の振幅を異ならせることで、映像投射範囲の高さ及び垂直方向の位置を変更することができる。また、グループαの駆動電圧の振幅とグループβの駆動電圧の振幅の何れか一方０とすれば、最大領域の垂直方向中心線に接する映像投射範囲とすることができる。さらに、駆動信号に対してＤＣオフセット処理を実行すれば、映像投射範囲が垂直方向中心線に対して移動する。

最後に、図１３に、グループα、グループβの各アクチュエータに印加する駆動信号の振幅と、ＤＣオフセットの関係図を示す。図１０Ａ、図１０Ｂに示した通常時では、第４の映像投射範囲の中心が最大領域の垂直方向中心線上に位置し、グループαとグループβの駆動電圧の振幅は同一で（図中の（ａ））、ＤＣオフセットは０である（図中の（ａ’））。

ここから、映像投射範囲を上方（＋方向）へ移動させたい場合には、グループαの駆動電圧の振幅を小さくし、グループβの駆動電圧の振幅を大きくする。なお、映像投射範囲の垂直方向の高さが変わらないようにするには、各グループの駆動電圧の和（Ｖ_Ｈ）が一定となるように変化させる必要がある。

グループαの駆動電圧の振幅を小さくしていくと、やがて０になるが（図中の（ｂ））、それ以上、映像投射範囲を上方に移動させるには、グループβの駆動信号をＤＣオフセットすればよい（図中の（ｃ））。

逆に、映像投射範囲を下方（−方向）に移動させたい場合には、グループαの駆動電圧の振幅を大きくし、グループβの駆動電圧の振幅を小さくする。グループβの駆動電圧の振幅を小さくしていくと、やがて０になるが（図中の（ｄ））、それ以上、映像投射範囲を下方に移動させるには、グループαの駆動信号をＤＣオフセットすればよい（図中の（ｅ））。

上記の実施形態は、本発明の一例であり、これ以外にも様々な変形例が考えられる。映像投射範囲のオフセットは、第４の映像投射範囲を例に説明したが、第２、第３の映像投射範囲に対しても同様の方法で移動が可能である。

１…映像投射システム、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…映像投射装置、２０…映像信号分配部（合成映像生成部）、３０…制御部、１０６…ＭＥＭＳミラー、１１２…半導体光源、１３０…ＭＥＭＳ（光偏向器）、１３１Ａ，１３１Ｂ…トーションバー、１３４，１３６…第１のアクチュエータ、１４０，１４２…第２のアクチュエータ、１４４，１４６…センサ。

Claims (3)

1. 第１投射範囲に第１サブ映像を投射する第１映像投射装置と、
   前記第１投射範囲内の第２投射範囲に第２サブ映像を投射するラスタースキャン方式の第２映像投射装置と、
   前記第１サブ映像と前記第２サブ映像を組み合わせて、１つの合成映像を生成する合成映像生成部と、を備えた映像投射システムであって、
   前記第２映像投射装置は、入射光を反射するミラー部と、前記ミラー部を第１軸線周りに回動させる第１駆動部と、前記ミラー部を前記第１軸線と直交する第２軸線周りに回動させる第２駆動部とを有し、前記第１軸線周りの回動角である第１回動角は、前記第２サブ映像における前記ミラー部による反射光の水平方向の投射位置を規定し、前記第２軸線周りの回動角である第２回動角は、前記第２サブ映像における前記ミラー部による反射光の垂直方向の投射位置を規定し、
   前記第２駆動部は、前記回動角の可変範囲において、所定の基準角度から前記第２回動角が増加する向きに前記ミラー部を回動させる第１駆動素子と、前記基準角度から前記第２回動角が減少する向きに前記ミラー部を回動させる第２駆動素子とを有し、前記第１駆動素子及び前記第２駆動素子は、印加される電圧のレベルに応じて前記ミラー部の前記基準角度からの回動量が変化する電圧駆動素子であって、
   前記第１駆動素子に第１周期で電圧が変動する第１駆動電圧を印加すると共に、前記第２駆動素子に前記第１駆動電圧と周波数及び位相が等しく、振幅が異なる第２駆動電圧を印加する第１投射位置変更処理と、前記第１駆動素子と前記第２駆動素子との何れか一方にのみ第２周期で電圧が変動する第３駆動電圧を印加する第２投射位置変更処理とのうちの、少なくとも何れか一方を実行する垂直投射位置制御部を備えていることを特徴とする映像投射システム。
2. 請求項１に記載の映像投射システムにおいて、
   前記垂直投射位置制御部は、前記第２投射位置変更処理において、前記第３駆動電圧に一定電圧を重畳する垂直オフセット処理を実行することを特徴とする映像投射システム。
3. 請求項１又は２に記載の映像投射システムにおいて、
   前記第２駆動部は、前記第２軸線上に複数の圧電カンチレバーを隣り合うように並べて配置し、隣り合う圧電カンチレバーに対し折り返すように一端部を機械的に連結してなるミアンダ構造になっていることを特徴とする映像投射システム。