JP2019040050A - プロジェクタ、プロジェクタの制御方法およびプロジェクタの制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタにおいて、簡易な構成でスペックルノイズを低減させること。
【解決手段】プロジェクタであって、光を発生する光源を備えた。プロジェクタであって、光源からの光を反射して２次元走査型ミラーへと誘導する光学系を備えた。プロジェクタであって、光学系により誘導された光をスクリーン上に投影する２次元走査型ミラーを備えた。プロジェクタであって、光学系を所定の周期および所定の振幅で駆動させる駆動手段を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロジェクタ、プロジェクタの制御方法およびプロジェクタの制御プログラムに関する。

上記技術分野において、特許文献１には、スペックルノイズの発生源の一つである、スクリーンを直接揺動してスペックルノイズを低減する技術が開示されている。

桑田宗晴、外６名、「揺動スクリーンを用いたレーザディスプレイのスペックル低減」、映像情報メディア学会誌 Vol.65 No.2_ pp.224〜228 (2011)65_224

しかしながら、上記文献に記載の技術では、物理的に大きな装置であるスクリーンを直接揺動させるため、スペックルノイズ低減のための装置が大型化し、簡易な構成でスペックルノイズを低減させることができなかった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクタは、
光を発生する光源と、
前記光源からの前記光を反射して２次元走査型ミラーへと誘導する光学系と、
前記光学系により誘導された前記光をスクリーン上に投影する前記２次元走査型ミラーと、
前記光学系を所定の周期および所定の振幅で駆動させる駆動手段と、
を備えた。

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクタの制御方法は、
光を発生する光源と、
前記光源からの前記光を反射して２次元走査型ミラーへと誘導する光学系と、
前記光学系により誘導された前記光をスクリーン上に投影する前記２次元走査型ミラーと、
前記光学系を所定の周期および所定の振幅で駆動させる駆動手段と、
を備えたプロジェクタの制御方法であって、
光源から光を発生させる発生ステップと、
発生させた前記光を前記スクリーン上に投影させる投影ステップと、
前記光学系を駆動させる駆動ステップと、
を含む。

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクタの制御プログラムは、
光を発生する光源と、
前記光源からの前記光を反射して２次元走査型ミラーへと誘導する光学系と、
前記光学系により誘導された前記光をスクリーン上に投影する前記２次元走査型ミラーと、
前記光学系を所定の周期および所定の振幅で駆動させる駆動手段と、
を備えたプロジェクタの制御方法であって、
光源から光を発生させる発生ステップと、
発生させた前記光を前記スクリーン上に投影させる投影ステップと、
前記光学系を駆動させる駆動ステップと、
をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、簡易な構成でスペックルノイズを低減させることができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの前提技術に係るプロジェクタによるスペックルノイズの発生を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタによるスペックルノイズの低減の概要について説明する図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの構成を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの駆動部の構成を説明する部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの他の駆動部の構成を説明する部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの駆動部による駆動パターンを説明する図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタによる処理手順を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの構成を説明する図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ１００について、図１を用いて説明する。プロジェクタ１００は、スクリーン上に映像を投影する装置である。

図１に示すように、プロジェクタ１００は、光源１０１と、光学系１０２と、２次元走査型ミラー１０３と、駆動部１０４と、を含む。

光源１０１は、光を発生する。光学系１０２は、光源１０１からの光を反射して２次元走査型ミラー１０３へと誘導する。２次元走査型ミラー１０３は、光学系１０２により誘導された光をスクリーン１１０上に投影する。駆動部１０４は、光学系１０２を所定の周期および所定の振幅で駆動させる。

本実施形態によれば、簡易な構成でスペックルノイズを低減させることができる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係るプロジェクターについて、図２Ａ乃至図４を用いて説明する。図２Ａは、本実施形態に係るプロジェクタの前提技術に係るプロジェクタによるスペックルノイズの発生を説明する図である。レーザ光源２０１からのレーザ光２１１が、スクリーン２０２に投影されると、レーザ光２１１の投影部分の拡大図（２２１）に示したように、スクリーン２０２の表面２２７には凹凸があるので、レーザ光２１１がスクリーン２０２の表面２２７で散乱される。そして、散乱されたレーザ光２１１が干渉し合うので、スクリーン２０２に投影された映像などを見る場合、この干渉光が人間の眼球２０４の水晶体２４１を通り、網膜２４２上で結像すると、映像がちらついて見える。これが、微細な斑点模様のスペックルノイズ２０３である。

図２Ｂは、本実施形態に係るプロジェクタによるスペックルノイズの低減の概要について説明する図である。

図２Ａに示した前提技術に係るプロジェクタでは、常に同じ位置に映像などを描画しているために、散乱光が干渉するので、これを防止するため、レーザ光源２０１からのレーザ光２１１がスクリーン２０２に投影される位置を僅かにずらす（移動させる）。これにより、散乱光の干渉パターンを変化させることができる。そして、複数の干渉パターンを生成することにより、干渉パターンが平均化され、その結果、スペックルノイズ２０３を低減させることができる。ここで、投影位置の移動量（ずらしの量）は、１画素分程度の微小な変位である。

図２Ｂを参照すると、１フレーム目２２１は、描画の基準位置２５０（Ｘ＝０、Ｙ＝０）を示している。２フレーム目２２２において、描画の基準位置２５０を１画素分−Ｙ方向へずらして描画する（Ｘ＝０，Ｙ＝−１）。３フレーム目２２３において、描画の基準位置２５０を１画素分＋Ｘ方向へずらして描画する（Ｘ＝１，Ｙ＝−１）。４フレーム目２２４において、描画の基準位置２５０を１画素分＋Ｙ方向へずらして描画する（Ｘ＝１，Ｙ＝０）。５フレーム目２２５において、描画の基準位置２５０を１画素分−Ｘ方向へずらして描画する（Ｘ＝０，Ｙ＝０）。６フレーム目２２６において、２フレーム目２２２から５フレーム目２２５までの４フレーム分を平均化することにより、スペックルノイズを低減（軽減）することができる。なお、１フレームは、１／６０秒とする。

図３Ａは、本実施形態に係るプロジェクタ３００の構成を説明する図である。プロジェクタ３００は、光源３０１、光線調整部３０２、ミラー３０３、ミラー３０４、２次元走査型ミラー３０５、駆動部３０６および駆動部３０７を有する。プロジェクタ３００は、スクリーン３１０上に映像を投影する。

光源３０１は、例えば、ＲＧＢＬＤ（ＲＧＢ Laser Diode）である。光源３０１は、さらに、Ｂ−ＬＤ３１１（青）、Ｇ−ＬＤ３１２（緑）およびＲ−ＬＤ３１３（赤）を有する。そして、光源３０１で発生した光線は、光線調整部３０２へ入射する。光線調整部３０２は、コリメータ３２１，３２２，３２３とミラー３２４，３２５，３２６とを含む。ミラー３２４，３２５，３２６は、例えば、ダイクロイックミラー（Dichroic Mirror）である。光線調整部３０２は、光源３０１から発生したレーザ光を平行光に変換し、ＲＧＢのレーザ光を合成する光学機器である。

光線調整部３０２へ入射した光線は、コリメータ３２１，３２２，３２３で平行光となり、ミラー３２４，３２５，３２６へ入射する。ミラー３２４，３２５，３２６で反射した光線は合成されて、光線調整部３０２から出射し、光線３１１としてミラー３０３に入射する。ミラー３０３に入射した光線３１１は、ミラー３０３で反射して、ミラー３０４へ入射する。ミラー３０４に入射した光は、ミラー３０４で反射して、２次元走査型ミラー３０５へ入射する。２次元走査型ミラー３０５へ入射した光は、２次元走査型ミラー３０５からスクリーン３１０上へ投影される。

ミラー３０３は、光源３０１からの光線３１１を反射するミラーである。ミラー３０３は、ミラー３０４へ向けて光線３１１を反射する。ミラー３０３は、例えば、ダイクロイックミラー（Dichroic Mirror）であるが、これには限定されない。

ミラー３０４は、ミラー３０３で反射された光線３１１を反射するミラーである。ミラー３０４は、２次元走査型ミラー３０５へ向けて光線３１１を反射する。ミラー３０４は、例えば、フォールドミラー（Fold Mirror）であるが、これには限定されない。なお、ミラー３０３，３０４は、これらのうち少なくとも一方が、ダイクロイックミラーまたはフォールドミラーであってもよく、また、両方がダイクロイックミラーまたはフォールドミラーであってもよい。

２次元走査型ミラー３０５は、ミラー３０４で反射された光線３１１をスクリーン３１０上に投影するミラーである。２次元走査型ミラー３０５は、例えば、２次元ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。２次元走査型ミラー３０５は、外部から入力した制御信号に基づいて駆動される駆動ミラーであり、水平方向（Ｘ方向）および垂直方向（Ｙ方向）に角度を変えてレーザ光を反射するように振動するデバイスである。また、２次元走査型ミラー３０５を用いる代わりに、例えば、１次元走査型ミラーを２個用いて２次元走査型ミラーを構成してもよい。

ミラー３０３には、駆動部３０６が設けられ、ミラー３０４には、駆動部３０７が設けられている。駆動部３０６，３０７は、ミラー３０３，３０４を駆動させて、振動させる。駆動部３０６，３０７により、ミラー３０３，３０４を駆動（振動）させると、光源３０１から発生した光線３１１が投影される位置が変動し、スクリーン３１０上で、同じ位置に映像が描写されることがない。なお、駆動部３０６，３０７による駆動量は、例えば、人間の目に見えない程度の駆動量であり、駆動部３０６，３０７による駆動周期も同様に、人間の目では感知できない程度の周期であるが、これらには限定されない。

駆動部３０６は、１フレームの描画の基準位置２５０（描画領域）を１画素分だけずらすようにミラー３０３を駆動（振動）させる。駆動の方向は、例えば、Ｘ方向であるが、Ｙ方向であってもよい。駆動部３０７も同様に、１フレームの描画の基準位置２５０（描画領域）を１画素分だけずらすようにミラー３０４を駆動させる。駆動の方向は、例えば、Ｙ方向であるが、Ｘ方向であってもよい。なお、駆動部３０６および駆動部３０７による駆動方向は、同じ方向であっても、相互に異なる方向であっても、相互に直交する方向であってもよく、これらには限定されない。また、駆動部３０６，３０７は、ミラー３０３，３０４のいずれか一方に設けてもよい。さらに、ミラー３０３，３０４の数は、２個には限定されず、３個以上であってもよい。ミラーの数が３個以上の場合、駆動部は、全てのミラーに設けても、一部のミラーに設けてもよい。

図３Ｂは、本実施形態に係るプロジェクタ３００の駆動部３０７の構成を説明する部分拡大図である。駆動部３０７は、圧電素子３７１、支点部材３７２およびベース部材３７３を有する。圧電素子３７１および支点部材３７２は、ベース部材３７３に取り付けられている。駆動部３０７は、例えば、ミラー３０４をＸ方向に駆動（振動）させる。

圧電素子３７１に電圧をかけると、圧電素子３７１が矢印３７４の方向へ伸縮し、ミラー３０４は、支点部材３７２を軸として動く。これにより、ミラー３０４が動くので、ミラー３０４で反射される光線３１１も動く。ミラー３０４を駆動させる（動かす、振動させる）量は、１フレームの描画の基準位置２５０を１画素分だけずらす量である。駆動部３０７は、例えば、Ｘ方向にミラー３０４を駆動させる。

図３Ｃは、本実施形態に係るプロジェクタ３００の他の駆動部３０６の構成を説明する部分拡大図である。駆動部３０６は、圧電素子３６１および支点部材３６２を有する。また、駆動部３０６は、不図示のベース部材を有している。圧電素子３６１および支点部材３６２は、ベース部材に取り付けられている。駆動部３０６は、例えば、ミラー３０３をＹ方向に駆動させる。

圧電素子３６１に電圧をかけると、圧電素子３６１が伸縮し、ミラー３０３が支点部材３６２を軸として動く。これにより、ミラー３０３が動くので、ミラー３０３で反射される光線３１１も動く。ミラー３０３を駆動させる（動かす、振動させる）量は、１フレームの描画の基準位置２５０を１画素分だけずらす量である。駆動部３０６は、例えば、Ｙ方向にミラー３０３を駆動させる。

図４は、本実施形態に係るプロジェクタ３００の駆動部３０６，３０７による駆動パターンを説明する図である。４０１に示したように、１フレーム描画した後、画面全体が１画素分Ｘ方向、Ｙ方向へオフセットするように光線３１１の位置をシフトする。また、駆動させる量（大きさ）は、１画素分の大きさには限定されず、所定の振幅（大きさ）であってもよい。

また、４０２は、タイミング、つまり、駆動部３０６，３０７がミラー３０３，３０４を駆動させるタイミング（所定の周期）を示し、駆動部３０６，３０７は、例えば、フレームごとに駆動させる（シフトさせる）。なお、駆動させるタイミングは、これには限定されない。４０３は、Ｘ方向への駆動およびＹ方向への駆動を示している。中立位置は、ミラー３０３，３０４を駆動させていない状態を示す。

図５は、本実施形態に係るプロジェクタ３００による処理手順を説明するフローチャートである。ステップＳ５０１において、プロジェクタ３００は、光源３０１から光線３１１を発生させる。ステップＳ５０３において、プロジェクタ３００は、発生させた光線３１１をスクリーン３１０上に投影させる。ステップＳ５０５において、プロジェクタ３００は、ミラー３０３，３０４を駆動させる。ステップＳ５０７において、プロジェクタ３００は、ミラー３０３，３０４の駆動を調整する。調整は、例えば、スクリーン３１０上に投影された映像のフィードバック映像などに基づいて、周期や振幅を変化させて行われるが、調整方法は、これには限定されない。ステップＳ５０９において、プロジェクタ３００は、駆動の調整が終了したか否かを判断する。終了していないと判断した場合（ステップＳ５０９のＮＯ）、プロジェクタ３００は、ステップＳ５０７へ戻り、調整を継続する。終了したと判断した場合（ステップＳ５０９のＹＥＳ）、プロジェクタ３００は、処理を終了する。

本実施形態によれば、光路上にある光学機器を駆動させるので、光学素子を増やすことなくスペックルノイズを低減させることができる。また、光路上にある光学機器を駆動させる機構を設けたので、簡易な構成でスペックルノイズを低減させることができる。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る情報処理装置について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係るプロジェクタ６００の構成を説明する図である。本実施形態に係るプロジェクタ６００は、上記第２実施形態と比べると、１次元走査型ミラーを２つ有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。なお、図６においては、光源は図示を省略した。

プロジェクタ６００は、１次元走査型ミラー６０１および１次元走査型ミラー６０２を有する。１次元走査型ミラー６０１は、ミラー３０４で反射された光線３１１をＸ方向に走査（スキャン）する。そして、１次元走査型ミラー６０１でＸ方向に走査された光線３１１は、次に、１次元走査型ミラー６０２においてＹ方向に走査される。１次元走査型ミラー６０２でＹ方向に走査された光線３１１は、スクリーン３１０に投影される。なお、１次元走査ミラー６０１および１次元走査ミラー６０２の走査方向は、逆であっても良い。

本実施形態によれば、光路上にある光学機器を駆動させるので、光学素子を増やすことなくスペックルノイズを低減させることができる。また、光路上にある光学機器を駆動させる機構を設けたので、簡易な構成でスペックルノイズを低減させることができる。さらに、１次元走査型ミラーを２つ用いるので、光学系の配置の自由度が向上する。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims (11)

1. 光を発生する光源と、
   前記光源からの前記光を反射して２次元走査型ミラーへと誘導する光学系と、
   前記光学系により誘導された前記光をスクリーン上に投影する前記２次元走査型ミラーと、
   前記光学系を所定の周期および所定の振幅で駆動させる駆動手段と、
   を備えたプロジェクタ。
2. 前記駆動手段は、前記光学系を所定の方向に駆動させる請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記駆動手段は、前記光学系を前記所定の方向に対して所定の角度を有する方向にさらに駆動させる請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記所定の角度を有する方向は、前記所定の方向に垂直な方向である請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記光学系は、少なくとも２つのミラーを含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
6. 前記駆動手段は、前記少なくとも２つのミラーのうち少なくとも一方に設けられている請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 前記少なくとも２つのミラーは、ダイクロイックミラーおよびフォールドミラーのうち少なくとも一方を含む請求項５または６に記載のプロジェクタ。
8. 前記光源は、レーザダイオードを含む請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
9. 前記２次元走査型ミラーは、１次元走査型ミラーを２つ含んで構成される請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
10. 光を発生する光源と、
    前記光源からの前記光を反射して２次元走査型ミラーへと誘導する光学系と、
    前記光学系により誘導された前記光をスクリーン上に投影する前記２次元走査型ミラーと、
    前記光学系を所定の周期および所定の振幅で駆動させる駆動手段と、
    を備えたプロジェクタの制御方法であって、
    光源から光を発生させる発生ステップと、
    発生させた前記光を前記スクリーン上に投影させる投影ステップと、
    前記光学系を駆動させる駆動ステップと、
    を含むプロジェクタの制御方法。
11. 光を発生する光源と、
    前記光源からの前記光を反射して２次元走査型ミラーへと誘導する光学系と、
    前記光学系により誘導された前記光をスクリーン上に投影する前記２次元走査型ミラーと、
    前記光学系を所定の周期および所定の振幅で駆動させる駆動手段と、
    を備えたプロジェクタの制御方法であって、
    光源から光を発生させる発生ステップと、
    発生させた前記光を前記スクリーン上に投影させる投影ステップと、
    前記光学系を駆動させる駆動ステップと、
    をコンピュータに実行させるプロジェクタの制御プログラム。