JP5644061B2

JP5644061B2 - プロジェクタ

Info

Publication number: JP5644061B2
Application number: JP2009092773A
Authority: JP
Inventors: 宏西垣; 敦也平野; 篤彦近岡; 謙西岡
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: JP2010243807A

Description

本発明はプロジェクタに関する。

従来、レーザ光によって外部より入力された画像を投影するプロジェクタとして、レーザプロジェクタが知られている。そして、このプロジェクタは、総じて離れた位置に画像を投影して使用されるため、使用者が投影された画像から所望のポイントを指示するためには、使用者の位置から画像の位置まで到達する指し棒や、当該画像にレーザ照射を行うレーザポインタなどを用いる必要があった。また、当該プロジェクタに接続された他の情報機器から画像を入力する場合には、当該情報機器が有するタッチパネルやマウスなどの入力装置を介して、使用者が所望するポイントを指示していた。

また、例えば、画像を表示するためのプロジェクタと、ディスプレイ領域を撮像するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラによる撮像信号と基準値とを比較して、ディスプレイ領域に含まれるプレゼンターの指示画像の影の領域、または実像領域におけるポインティング位置を検出する処理部と、を含んだプレゼンテーションシステムにおいて、上記基準値を分割エリアごとに最適な値に設定できるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の発明によると、プレゼンターがディスプレイ領域で指し棒等を介して指示したポインティング位置を上記影の領域として検出することができる。

特開平１１−３４５０８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、指し棒等の外部障害物によりスクリーン（ディスプレイ領域）に投影された画像を直接指示しなければならず、プロジェクタの設置環境によってはポイントを直接指示することが使用者にとって負担となる場合がある。
また、上記特許文献１に記載の発明では、外部障害物の位置検出において、ＣＣＤカメラのような高価な部品を使用しているので、コストがかかるという問題がある。
更に、上記特許文献１に記載の発明によると、基準値を分割エリアごとに最適な値に設定することによって、外部障害物の位置検出の精度を高めることが可能となるが、当該設定値はシステム起動時に設定された後、ユーザによって再設定の指示がなされない限り固定値となるため、プロジェクタの使用環境／条件次第で突然に検出精度が低下するというおそれがある。
本発明の課題は、簡易な構成で外部障害物の位置検出を行い、かつ、使用環境／条件に左右されることなく、当該位置検出の精度を維持できるプロジェクタを提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、レーザ光を照射し、被投射面に画像を表示するためのプロジェクタであって、前記レーザ光を出力するレーザ光源と、前記レーザ光を走査する走査手段と、前記走査手段により走査される前記レーザ光を、第１方向と第２方向とに分割して出力するビームスプリッタと、前記走査手段により走査され、前記第１方向の前記被投射面の上方の外部障害物により反射された前記レーザ光を検出する受光センサと、前記走査の水平同期信号及び画素クロック信号に基づいて、前記受光センサの受光タイミングにより前記外部障害物の位置を算出する算出手段と、前記受光センサの強度に基づいて前記外部障害物を認識する判断手段と、前記外部障害物を認識するための閾値を算出する閾値算出手段と、前記閾値算出手段により算出された前記閾値をフレーム単位で更新する更新手段と、を備え、前記第１方向の前記被投射面に画像を表示するためのレーザ光と、前記外部障害物によって反射されて検出されるためのレーザ光とが、同一のレーザ光源によるものであることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタにおいて、前記閾値算出手段は、１フレーム毎に、閾値を算出することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のプロジェクタにおいて、前記閾値算出手段は、前記受光センサが受光した前記レーザ光の光強度において前記閾値をこえたピーク値と、前記閾値以下の前記光強度の平均値から算出されたベース値とを用いて、新たな閾値を設定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のプロジェクタにおいて、前記新たな閾値は、前記ピーク値と前記ベース値の中間値に設定することを特徴とする。

本発明によれば、ビームスプリッタにより走査部で走査されるレーザ光が第１の方向と第２の方向とに分割して出力されるので、分割された一方のレーザ光を使用者の近辺に投影することにより、使用者の所望するポイントを容易に指示することができる。
また、位置情報算出手段により、前記判断手段により外部障害物と判断されたタイミングと、水平同期信号及び画素クロック信号に基づいて、外部障害物の位置情報が算出できるので、外部障害物の位置検出のための特別な構成を要しない。
さらに、閾値算出手段により、特定手段により特定されたピーク値と、反射光の強度のベース値と、に基づいて新たな閾値が算出され、更新手段により、記憶部に記憶された閾値を、上記算出された閾値に更新することができる。つまり、プロジェクタの使用環境／条件が変動しても、それに応じて判断手段の判断基準となる閾値が逐次更新されるため、位置検出の精度を維持できる。
よって、本発明は、簡易な構成で外部障害物の位置検出を行い、かつ、使用環境／条件に左右されることなく、当該位置検出の精度を維持できるプロジェクタであるといえる。

本発明に係るプロジェクタが設置された状態を例示する外観図である。本発明に係るプロジェクタの要部構成を例示するブロック図である。本発明に係るレーザ光の投影面を説明するための図である。本発明に係る同期信号（水平同期信号及び画素クロック信号）を説明するための図である。本発明に係る投影部の構成と、投影部によりレーザ光が投影された状態を説明するための図である。本発明に係るある走査線上で検出される反射光の強度分布を例示する図である。本発明に係るある走査線上で検出される反射光の強度分布と次フレームにおける強度分布を例示する図である。本発明に係るプロジェクタによる閾値更新処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、発明の範囲は図示例に限定されない。
また、以下の説明では、図１におけるプロジェクタ１００の左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。

プロジェクタ１００は、例えば、図１に示すように、テーブル１２０上に設置され、スクリーン１３０に向けて出射されたレーザ光（第２のレーザ光）が、投影部３８０によりプレゼンテーション等に用いる表示用の画像１３２Ａとして投影されるレーザプロジェクタである。
また、プロジェクタ１００は、テーブル１２０の上面に対して、プロジェクタ１００の使用者が参照し得るように、投影部３８０により分離されたレーザ光（第１のレーザ光）が、画像１３２Ａと同様の画像１２２Ａを投影する（画像１２２Ａの大きさは、総じて画像１３２Ａの大きさよりも小さい）。ここで、この画像１２２Ａには、使用者が棒やペン等の外部障害物１０を操作することで画像１３２Ａの編集等を行うための画像１２２Ｆも含まれている。そして、上記外部障害物１０からの反射光が受光センサ４００により検出されて外部障害物１０が識別されるように構成されている。

次いで、プロジェクタ１００は、例えば、図２に示すように、フロントエンド用のＦＰＧＡ３１０（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）と、レーザ出射部３５０と、投影部３８０と、操作パネル３３０と、バックエンドブロック３４０と、ビデオＲＡＭ３４５と、受光センサ４００と、増幅部４１０と、変換部４２０と、記憶部３４４と、を含んで構成される。

ＦＰＧＡ３１０は、例えば、タイミングコントローラ３１１と、データコントローラ３１２と、ビットデータ変換器３１３と、データ／階調変換器３１４と、を含むプログラミングが可能なＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）であり、バックエンドブロック３４０とともに、一時的にビデオＲＡＭ３４５に記憶される画像信号の表示制御を行う。

タイミングコントローラ３１１は、バックエンドブロック３４０に含まれるＣＰＵ３４１から送られる指令に基づいてデータコントローラ３１２を介してビデオＲＡＭ３４５に一時的に記憶されている画像信号を読み出す。そして、タイミングコントローラ３１１では、当該画像信号に含まれる同期信号（水平同期信号（ＨSYNC）、画素クロック信号（PCLK）等を含む）を取得する。さらに、タイミングコントローラ３１１は、当該同期信号に基づいて、後述のレーザ出射部３５０，駆動モータ３７４の出射／駆動のタイミングをコントロールする命令を生成し、当該命令をビットデータ変換器３１３，駆動ドライバ３７３にそれぞれ送信する。

データコントローラ３１２は、ビデオＲＡＭ３４５より読み出した画像信号をビットデータ変換器３１３に送出する。
ビットデータ変換器３１３は、タイミングコントローラ３１１からの命令に基づいて、データコントローラ３１２から送出された画像信号を、レーザ光によって投影するための形式に適合したデータに変換した後、当該画像信号をデータ／階調変換器３１４に送出する。

データ／階調変換器３１４は、ビットデータ変換器３１３から出力されたデータを、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の３色として表示するための色の階調に変換し、変換後のそれぞれのデータを、レーザ出射部３５０に送出する。

レーザ出射部３５０は、例えば、レーザ制御回路３５１と、ＬＤ３６１，３６２（レーザ光源）と、偏光ビームスプリッタ３６３と、レーザ検出器３７０と、レンズ３７１と、スキャナミラー３７２（走査部）と、駆動ドライバ３７３と、駆動モータ３７４と、ハーフミラー３７５と、ミラー検出器３７６と、調整部３７７と、を含んで構成される。

ＬＤ３６１（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）は、緑色のレーザ光を出射するダイオードであり、ＬＤ３６２は、赤色及び青色のレーザ光を出射するダイオードであり、それぞれがレーザ制御回路３５１により制御される。
なお、本実施の形態に係るＬＤ３６２は、赤色のレーザ光を出射するＬＤと青色のレーザ光を出射するＬＤとが一体として構成されているが、別個に構成されているものでもよい。

レーザ制御回路３５１は、データ／階調変換器３１４から送られる信号に基づいてＬＤ３６１，３６２の出射量／タイミング等を制御する。また、レーザ制御回路３５１は、後述のレーザ検出器３７０にて検出されるレーザ光の出力量よりレーザ光の出射状態を検知し、当該出射状態に基づいてＬＤ３６１，３６２の出射制御を行う。

偏光ビームスプリッタ３６３は、ＬＤ３６１から出射されるレーザ光の光路上に配置され、入射されたレーザ光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する光学部材である。そして、偏光ビームスプリッタ３６３は、ＬＤ３６１から出射された緑色のレーザ光の一部をレンズ３７１に向けて透過させ、残りをレーザ検出器３７０に向けて反射させる。一方で、偏光ビームスプリッタ３６３は、ＬＤ３６２から出射された赤色及び青色のレーザ光の一部をレーザ検出器３７０に向けて透過させ、残りをレンズ３７１に向けて反射させる。

レーザ検出器３７０は、例えば、レーザ光の出力量を検出するセンサであり、ＬＤ３６２から出射されるレーザ光の光路上に配置されている。
レンズ３７１は、偏光ビームスプリッタ３６３を透過したレーザ光を集光する。

スキャナミラー３７２は、例えば、後述の駆動モータ３７４により駆動力が付与されることにより２軸方向に独立して回動可能なガルバノミラーであり、当該回動によりミラー傾斜角を調整することで、入射された光の反射方向を調整することができる。
そのため、例えば、図３のテーブル１２０上に形成されるレーザ光（第１のレーザ光）の投影面１２３に示されるように、レンズ３７１を透過したレーザ光の反射方向をスキャナミラー３７２により順次調整することで、レーザ光の走査が可能となる。
ここで、図３は、投影面１２３において、スキャナミラー３７２によるレーザ光の走査位置が、タイミングコントローラ３１１にて取得される画素クロック信号及び水平同期信号に応じて、Ｐ（１）、Ｐ（２）、・・・、Ｐ（ｋ）、Ｐ（ｋ＋１）、・・・、Ｐ（２ｋ）、・・・、と変化していくことを示している。また、上記画素クロック信号（PCLK）及び水平同期信号（ＨSYNC）は、例えば、それぞれが図４に示されるようなパルス波形を示す信号であり、時間ΔＴ１が１画素を描画する時間、時間ΔＴ２が１走査線を切換えるまでの時間を示すものである。
つまり、画素クロック信号の時間ΔＴ１の間に、スキャナミラー３７２がＸ方向に傾斜し、図３に示すレーザ光の走査位置がＸ方向にずれる（例えば、Ｐ（１）からＰ（２）へと変化する）。そして、上記Ｘ方向への走査が繰り返され、走査位置が投影面１２３のＸ方向端部（例えば、Ｐ（ｋ））に到達したタイミングで、水平同期信号の時間ΔＴ２が経過して水平同期信号が検出される。スキャナミラー３７２は、上記時間ΔＴ２の間に、Ｙ方向に傾斜し、図３に示すレーザ光の走査位置がＹ方向にずれる（例えば、Ｐ（ｋ）からＰ（ｋ＋１）へと変化する）。
したがって、スキャナミラー３７２が画素クロック信号及び水平同期信号に基づいて上記走査を繰り返し、投影面１２３全体に亘って走査が終了した時点で１フレーム分の画像投影が完了する。

駆動ドライバ３７３は、例えば、タイミングコントローラ３１１より送信される命令に応じて、駆動モータ３７４に駆動周波数に対応するパルス信号を与えることで、スキャナミラー３７２によるレーザ光の走査を制御する。
駆動モータ３７４は、例えば、スキャナミラー３７２の２軸各々に接続された２つのパルスモータであり、それぞれが後述の駆動ドライバ３７３より指示される駆動周波数（共振周波数）に基づいて駆動し、スキャナミラー３７２を所定角回動させるように構成されている。

ハーフミラー３７５は、スキャナミラー３７２にて反射したレーザ光の一部を投影部３８０に向けて透過させるとともに、残りをミラー検出器３７６に向けて反射させる。
ミラー検出器３７６は、例えば、ハーフミラー３７５にて反射したレーザ光を受光し、スキャナミラー３７２の２軸方向の傾斜角（触れ角）を検出する傾斜角検出器である。このミラー検出器３７６にて検出された傾斜角はアナログ電気信号として調整部３７７に入力される。
調整部３７７は、例えば、図示は省略するが、四則算用の演算器、コンパレータ、アナログ信号増幅用のアンプ、Ａ／D変換器、等を含んで構成され、ミラー検出器３７６より入力されるスキャナミラー３７２の傾斜角に関するアナログ電気信号について、増幅、四則算、比較等を介して所望の値に調整し、デジタル信号に変換してＣＰＵ３４１に送信するように構成されている。
つまり、スキャナミラー３７２は、設置環境（例えば、温度，湿度，気圧等）によって共振周波数が変動し、レーザ光の走査位置にずれが生じるおそれがあるため、ミラー検出器３７６及び調整部３７７によりスキャナミラー３７２の傾斜角を検出してＣＰＵ３４１に送信し、ＣＰＵ３４１及びタイミングコントローラ３１１が駆動ドライバ３７３による駆動周波数を逐次調整出来る様に構成されている。

投影部３８０は、例えば、図５に示すように、コリメートレンズ３８１と、空間光変調器３８２と、ビームスプリッタ３８３と、拡大レンズ３８４，３８５と、を含んで構成され、レーザ出射部３５０から出射され、スキャナミラー３７２にて走査されるレーザ光をスクリーン１３０及びテーブル１２０上に投影させる。

コリメートレンズ３８１は、スキャナミラー３７２にて走査されるレーザ光を平行光化する。
空間光変調器３８２は、例えば、所定の偏光方向の光のみを透過させるライトバルブ等であり、コリメートレンズ３８１を透過して平行光化されたレーザ光の透過率を画像信号に応じて変調し、ビームスプリッタ３８３に向けて出射する。

ビームスプリッタ３８３は、空間光変調器３８２から出射されるレーザ光の一部のみが入射されるように配置され、入射されたレーザ光を、テーブル１２０方向（第１の方向）へ透過する第１のレーザ光と、スクリーン１３０方向（第２の方向）へ反射する第２のレーザ光に分離する。
したがって、ビームスプリッタ３８３が配置された光路上を通過するレーザ光は、ビームスプリッタ３８３を透過してテーブル１２０方向へ投影され、かつ、ビームスプリッタ３８３にて反射（屈折）してスクリーン１３０方向へ投影される。その一方で、ビームスプリッタ３８３が配置されていない光路上を通過するレーザ光は、ビームスプリッタ３８３にて反射（屈折）することなくテーブル１２０方向にのみ投影される。
つまり、ＣＰＵ３４１は、プレゼンテーション用の画像１３２Ａを表示するためのレーザ光が、ビームスプリッタ３８３の配置された光路上を通過するように、画像１３２Ａの編集等を行うための専用画像１２２Ｆを表示するためのレーザ光が、ビームスプリッタ３８３の配置されていない光路上を通過するように、ＦＰＧＡ３１０やレーザ出射部３５０を制御することで、スクリーン１３０上に画像１３２Ａ、テーブル１２０上に画像１２２Ａ、をそれぞれ投影することが可能となる。
なお、専用画像１２２Ｆは、たとえば、現在投影中の画像１３２Ａに対応するコメントなどを入れたものであってもよい。これによって、画像１３２Ａの表示中に使用者のみが専用画像１２２Ｆを参照することが可能になる。つまり、使用者が、画像１３２Ａの表示中に話すべきコメントなどを覚えていなくても、スムーズにプレゼンテーションを進めることが可能になる。

拡大レンズ３８４は、ビームスプリッタ３８３のスクリーン１３０方向の下流側に配置され、ビームスプリッタ３８３にて反射したレーザ光を拡大する。拡大レンズ３８５は、ビームスプリッタ３８３のテーブル１２０方向の下流側に配置され、ビームスプリッタ３８３を透過したレーザ光、及び、ビームスプリッタ３８３が配置されていない光路上を通過するレーザ光、を拡大する。
そして、上記拡大レンズ３８４，３８５により拡大されたレーザ光は、図示しないミラーやレンズを介してスクリーン１３０，テーブル１２０に照射される。

操作パネル３３０は、例えば、プロジェクタ１００の筐体部表面あるいは側面に設けられ、操作内容を表示するためのディスプレイ装置（図示省略）と、使用者がプロジェクタ１００に対する入力操作を実行するためのボタンやスイッチ（図示省略）と、を含んで構成される。そして、操作パネル３３０は、使用者による操作が実行されると、当該操作に応じた信号をＣＰＵ３４１に送信する。

バックエンドブロック３４０は、例えば、ＣＰＵ３４１と、ビデオＩ／Ｆ３４２と、外部Ｉ／Ｆ３４３と、を含んで構成されるプロジェクタ１００のバックエンド部分である。

ＣＰＵ３４１は、記憶部３４４に記憶された各種処理プログラムを読み出し、当該プログラムを実行して各部に出力信号を送信することにより、プロジェクタ１００の動作全般を統括制御する。
また、ＣＰＵ３４１は、操作パネル３３０から送信される信号に基づいて、ビデオＩ／Ｆ３４２、外部Ｉ／Ｆ３４３を介してプロジェクタ１００に入力された画像信号に基づく映像の投影を制御する。つまり、ＣＰＵ３４１は、ＦＰＧＡ３１０のタイミングコントローラ３１１と相互に通信を行い、ビデオＲＡＭ３４５に一時的に保持されている画像信号に基づく映像の表示を制御する。

ビデオＩ／Ｆ３４２は、例えば、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）等の画像出力装置１５０と接続し、画像出力装置１５０から出力される画像信号を入力するためのインターフェースである。

外部Ｉ／Ｆ３４３は、例えば、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）フラッシュメモリやＳＤメモリカード等のメモリカード１５１を装着可能な外部記憶メディア用のインターフェースであり、メモリカード１５１に記憶された画像信号を読み出してプロジェクタ１００に入力することができる。

ビデオＲＡＭ３４５は、ビデオＩ／Ｆ３４２や外部Ｉ／Ｆ３４３を介して入力された画像信号を一時的に記憶している。そして、当該画像信号は、ＦＰＧＡ３１０による表示制御がなされる際に、タイミングコントローラ３１１により生成されるタイミングでデータコントローラ３１２により読み出されるように構成されている。

受光センサ４００は、例えば、図示は省略するが、フォトダイオード等の受光素子やレンズ等を含んで構成され、投影面１２３から反射光を受光して、当該受光した反射光の受光量（例えば、入射した光に応じてフォトダイオード中に流れる電流量）を検出するセンサである。そして、検出された反射光の受光量はアナログ信号として増幅部４１０に送信される。
また、受光センサ４００は、スキャナミラー３７２が走査を行う度（１画素を描画する度）に、つまり、図４に示されるＰＣＬＫの時間ΔＴ１が経過するタイミングで、反射光を受光する（センシングする）ように構成されている。

増幅部４１０は、例えば、入力されたアナログ信号を増幅するアナログ信号用のアンプである。したがって、増幅部４１０は、受光センサ４００にて反射光の受光量に応じたアナログ信号を予め定められたゲインで増幅し、変換部４２０に送信する。

変換部４２０は、例えば、Ａ／Ｄ変換、フィルタリング、入力データの圧縮／伸長などの信号処理が可能なＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）等であり、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。したがって、変換部４２０は、増幅部４１０にて増幅された反射光の受光量に応じたアナログ信号をデジタル信号に変換し、当該変換されたデジタル信号をＣＰＵ３４１に送信する。

記憶部３４４は、例えば、不揮発性のメモリであり、ＣＰＵ３４１により実行されるプログラムや当該プログラムの実行に必要な各種データ等の格納エリアを備えている。当該格納エリアには、例えば、閾値データ３４４ａ、強度算出プログラム３４４ｂ（強度算出手段）、判断プログラム３４４ｃ（判断手段）、位置情報算出プログラム３４４ｄ（位置情報算出手段）、特定プログラム３４４ｅ（特定手段）、閾値算出プログラム３４４ｆ（閾値算出手段）、更新プログラム３４４ｇ（更新手段）、ベース値算出プログラム３４４ｈ（ベース値算出手段）、オフセットプログラム３４４ｉ（オフセット手段）、等が格納されている。

閾値データ３４４ａは、後述の判断プログラム３４４ｃの実行時に使用される、外部障害物１０の存在の有無を判断するための反射光の強度の閾値のデータである。当該閾値データ３４４ａは、初期状態で予め定められた数値が記憶されており、後述の更新プログラム３４４ｇの実行により逐次更新されるように構成されている。

強度算出プログラム３４４ｂは、受光センサ４００により受光されたレーザ光（第１のレーザ光）の反射光の強度を算出する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ３４１が強度算出プログラム３４４ｂを実行すると、受光センサ４００により検出され、増幅部４１０及び変換部４２０を介して入力される、反射光の受光量に応じたデジタル信号に基づいて、例えば、光束の時間積分等の演算処理を行うことで取得される光量を、各々の反射位置における反射光の強度として算出する。

判断プログラム３４４ｃは、強度算出プログラム３４４ｂにより算出される強度が閾値データ３４４ａの閾値を越えた場合に外部障害物１０であると判断する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ３４１が強度算出プログラム３４４ｂを実行し、例えば、投影面１２３のある走査線（例えば、図３の外部障害物１０を通過する走査線Ｌ）上における各々の位置での、受光センサ４００より受光された反射光の強度が図６のような分布を取るものとする（図６における各点が各々の反射位置に対応する）。
この場合、ＣＰＵ３４１は判断プログラム３４４ｄを実行し、各々の反射位置での反射光の強度と閾値データ３４４ａの閾値との比較を、受光センサ４００にて反射光が受光される度に行い、最初に閾値を超えたタイミング（つまり、図６における点Ｑ１に相当する反射光が受光センサ４００にて検出されたタイミング）で外部障害物１０と判断する。

位置情報算出プログラム３４４ｄは、判断プログラム３４４ｃの実行により外部障害物１０であると判断されたタイミングと、画像信号の水平同期信号及び画素クロック信号に基づいて外部障害物１０の位置情報を算出する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ３４１が位置情報算出プログラム３４４ｄを実行すると、判断プログラム３４４ｃの実行により外部障害物１０であると判断したタイミングに基づいて、受光センサ４００がセンシングを開始してから上記判断を行うまでの経過時間を計数する。そして、上述のように受光センサ４００は、スキャナミラー３７２が走査を行う度に反射光の受光を行うため、当該経過時間と、図４に示されるＰＣＬＫの時間ΔＴ１及びＨＳＹＮＣの時間ΔＴ２と、の関係より、当該経過時間におけるスキャナミラー３７２の走査位置を特定することで、受光センサ４００が外部障害物１０からの反射光を受光した位置（位置情報）を算出することが出来る。

特定プログラム３４４ｅは、判断プログラム３４４ｃの実行により外部障害物１０であると判断された直後に、強度算出プログラム３４４ｂの実行により算出された反射光の強度のピーク値を特定する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ３４１が判断プログラム３４４ｃを実行し、外部障害物１０が存在すると判断した場合、特定プログラム３４４ｅを実行し、各々の反射位置での反射光の強度が閾値を超えた時点から閾値を下回る時点まで（つまり、図６における点Ｑ１から点Ｑ２まで）、強度算出プログラム３４４ｂの実行により強度が算出される度に当該強度を記憶しておき、その記憶した強度からピーク値（つまり、図６における点Ｑ４の値）を特定する。

ベース値算出プログラム３４４ｈは、所定の走査期間内に、判断プログラム３４４ｃの実行により外部障害物１０であると判断されない場合の、強度算出プログラム３４４ｂの実行により算出される強度の平均よりベース値を算出する機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ３４１がベース値算出プログラム３４４ｈを実行すると、例えば、受光センサ４００がセンシングを開始してから、判断プログラム３４４ｃの実行により外部障害物１０が存在すると判断されるまで（つまり、図６における点Ｑ１に相当する反射光が受光センサ４００にて検出されるまで）の期間内に、強度算出プログラム３４４ｂの実行により各々の反射位置にて算出される強度を記憶しておき、当該記憶した強度の平均値をベース値として算出する。なお、当該ベース値は、初期状態では予め設定された値を有しており、ベース値算出プログラム３４４ｈの実行により新たなベース値が算出される都度、その算出された値に更新される。

閾値算出プログラム３４４ｆは、特定プログラム３４４ｅの実行により特定されたピーク値と、ベース値算出プログラム３４４ｈの実行により算出された反射光の強度のベース値と、に基づいて新たな閾値を算出する機能をＣＰＵ３４１に実現させるプログラムである。ここで、新たな閾値は、例えば、ピーク値とベース値との中間値等の値である。また、ＣＰＵ３４１は、例えば、１フレーム毎に、閾値算出プログラム３４４ｆを実行して新たな閾値を算出する。

更新プログラム３４４ｇは、閾値データ３４４ａの閾値を、閾値算出プログラム３４４ｆの実行により算出された新たな閾値に更新する機能をＣＰＵ３４１に実現させるプログラムである。
ここで、例えば、図７に示されるように、投影面１２３のある走査線上における強度分布Ａ１が、次フレームにて強度分布Ａ１と同一走査線上の強度分布Ａ２のように変化したものとする。
この場合、次フレームにおける判断プログラム３４４ｃの実行時に、もとの閾値を基準とした場合は点Ｑ５にて外部障害物１０であると判断されていたものが、新たな閾値の基では、点Ｑ６にて外部障害物１０であると判断されるようになる。つまり、前フレームにおける反射光の強度検出の結果を反映させた外部障害物１０の検出が可能となる。
したがって、プロジェクタ１００に入力される画像信号の変化や当該画像信号に基づく画像を投影する環境／条件の変化等により、受光センサ４００にて受光される反射光の受光量にばらつきが生じたとしても、上記のように環境／条件の変化等に応じて逐次閾値が更新されることにより、外部障害物１０の検出精度を維持することができる。

オフセットプログラム３４４ｉは、投影面１２３上にレーザ光（第１のレーザ光）が出力されていない状態での反射光の強度のベース値を算出し、強度算出プログラム３４４ｂの実行により算出される強度を、そのベース値により所定のタイミングでオフセットする機能をＣＰＵ３４１に実行させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ３４１がオフセットプログラム３４４ｉを実行すると、例えば、投影部３８０からレーザ光が出力されていない状態で、数走査線分等の反射光の強度を受光センサ４００及び強度算出プログラム３４４ｂの実行等を介して取得し、当該取得した強度の平均からベース値を算出する。そして、ＣＰＵ３４１は、スキャナミラー３７２による走査が数走査線分又は１フレーム分終了したタイミング等で、強度算出プログラム３４４ｂの実行により算出される強度を、そのベース値により補正する。
つまり、このような所定のタイミングで、反射光の強度のオフセットを実行することにより、投影面１２３上に生じる乱反射の影響等を好適に排除することが出来る。

「閾値更新処理」
次に、図８のフローチャートを参照しながら、本実施形態のプロジェクタ１００において行われるゲイン調整処理の流れについて説明する。

まず、スキャナミラー３７２が投影面１２３上の走査を行い、受光センサ４００がセンシングを行う（ステップＳ１）。
次いで、ＣＰＵ３４１は、強度算出プログラム３４４ｂを実行することにより、ステップＳ１にて受光センサ４００が受光する反射光の強度を算出する（ステップＳ２）。

次いで、ＣＰＵ３４１は、判断プログラム３４４ｃを実行し、ステップＳ２にて算出される強度と閾値データ３４４ａの閾値とを対比して、外部障害物１０であるか否かを判断する（ステップＳ３）。

次いで、ＣＰＵ３４１は、外部障害物１０でないと判断した場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、スキャナミラー３７２による走査が1フレーム分終了しているか否かを判断する（ステップ；Ｓ４）。
そして、ＣＰＵ３４１は、1フレーム分終了していると判断した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。
一方で、ＣＰＵ３４１は、1フレーム分終了していないと判断した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。

次いで、ＣＰＵ３４１は、ステップＳ３にて外部障害物１０であると判断した場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、位置情報算出プログラム３４４ｄを実行し、外部障害物１０の位置情報を算出する（ステップＳ５）。

次いで、ＣＰＵ３４１は、特定プログラム３４４ｅ及びベース値算出プログラム３４４ｈを実行し、反射光の強度のピーク値及びベース値を取得する（ステップＳ６）。
次いで、ＣＰＵ３４１は、閾値算出プログラム３４４ｆを実行し、ステップＳ６にて取得した反射光の強度のピーク値及びベース値に基づいて、新たな閾値を算出する（ステップＳ７）。
次いで、ＣＰＵ３４１は、更新プログラム３４４ｇを実行し、閾値データ３４４ａの閾値を、ステップＳ７にて算出された新たな閾値に更新する（ステップＳ８）。

次いで、ＣＰＵ３４１は、強度算出プログラム３４４ｂの実行により算出される強度のオフセットを行うタイミングであるか否かを判断し（ステップＳ９）、オフセットするタイミングであると判断した場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、オフセットプログラム３４４ｉを実行してオフセットを行う（ステップＳ１０）。
一方で、ＣＰＵ３４１は、オフセットするタイミングでないと判断した場合（ステップＳ９；Ｎｏ）、オフセットすることなく本処理を終了する。

以上により、本発明に係るプロジェクタ１００は、入力される画像信号に応じてレーザ光を供給するＬＤ３６１，３６２と、ＬＤ３６１，３６２より供給されるレーザ光を走査するスキャナミラー３７２と、スキャナミラー３７２により走査されるレーザ光を第１の方向と第２の方向とに分割して出力するビームスプリッタ３８３と、ビームスプリッタ３８３により第１の方向に出力される第１のレーザ光の反射光を受光する受光センサ４００と、第１のレーザ光の反射光の強度の閾値を閾値データ３４４ａとして記憶する記憶部３４４と、受光センサ４００により受光された第１のレーザ光の反射光の強度を算出する強度算出プログラム３４４ｂと、強度算出プログラム３４４ｂにより算出される強度が記憶部３４４に記憶された閾値を越えた場合に外部障害物１０であると判断する判断プログラム３４４ｃと、判断プログラム３４４ｃにより外部障害物１０と判断されたタイミングと、画像信号の水平同期信号及び画素クロック信号に基づいて当該外部障害物１０の位置情報を算出する位置情報算出プログラム３４４ｄと、判断プログラム３４４ｃにより外部障害物１０であると判断された直後に、強度算出プログラム３４４ｂにより算出された反射光の強度のピーク値を特定する特定プログラム３４４ｅと、特定プログラム３４４ｅにより特定されたピーク値と、反射光の強度のベース値と、に基づいて新たな閾値を算出する閾値算出プログラム３４４ｆと、記憶部３４４に記憶された閾値を、閾値算出プログラム３４４ｆにより算出された閾値に更新する更新プログラム３４４ｇと、を備える。
つまり、プロジェクタ１００によれば、ビームスプリッタ３８３によりスキャナミラー３７２で走査されるレーザ光が第１の方向と第２の方向とに分割して出力されるので、分割された一方のレーザ光を使用者の近辺に投影する（例えば、テーブル１２０上に投影する）ことにより、使用者の所望するポイントを容易に指示することができる。
また、ＣＰＵ３４１が位置情報算出プログラム３４４ｄを実行することにより、判断プログラム３４４ｃを実行することで外部障害物１０と判断したタイミングと、水平同期信号及び画素クロック信号に基づいて、外部障害物１０の位置情報が算出できるので、外部障害物１０の位置検出のための特別な構成を要しない。
さらに、ＣＰＵ３４１は、閾値算出プログラム３４４ｆを実行することにより、特定プログラム３４４ｅの実行により特定されたピーク値と、反射光の強度のベース値と、に基づいて新たな閾値が算出され、更新プログラム３４４ｇの実行により、記憶部３４４に記憶された閾値を、上記算出された閾値に更新することができる。つまり、プロジェクタ１００の使用環境／条件が変動しても、それに応じて判断プログラム３４４ｃを実行する際の判断基準となる閾値が逐次更新されるため、位置検出の精度を維持できる。
よって、本発明は、簡易な構成で外部障害物の位置検出を行い、かつ、使用環境／条件に左右されることなく、当該位置検出の精度を維持できるプロジェクタであるといえる。

また、ＣＰＵ３４１は閾値算出プログラム３４４ｆを実行することにより、１フレーム毎に閾値を算出する。
つまり、プロジェクタ１００の置かれる環境／条件のフレーム毎の変化に応じて閾値が更新されることになるので、外部障害物１０の検出精度を、上記環境／条件に左右されることなく維持することができる。

また、プロジェクタ１００は、所定の走査期間内に、ＣＰＵ３４１の判断プログラム３４４ｃの実行により外部障害物１０であると判断されない場合の、ＣＰＵ３４１の強度算出プログラム３４４ｂの実行により算出される強度の平均より上記ベース値を算出するベース値算出プログラム３４４を備える。
つまり、ＣＰＵ３４１が閾値算出プログラム３４４ｆを実行することにより閾値を算出する際のベース値を固定値とせず、上記強度の平均から算出することにより、プロジェクタ１００の置かれる環境／条件を一層反映した閾値を算出することが可能となる。

また、プロジェクタ１００は、投影面１２３上にレーザ光（第１のレーザ光）が出力されていない状態での反射光の強度のベース値を算出し、ＣＰＵ３４１の強度算出プログラム３４４ｂの実行により算出される強度を、そのベース値により所定のタイミングでオフセットするオフセットプログラム３４４ｉを備える。
つまり、所定のタイミングで、ＣＰＵ３４１がオフセットプログラム３４４ｉを実行することにより、反射光の強度のオフセットをすることで、投影面１２３上に生じる乱反射の影響等を好適に排除することが出来る。

なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態において、ＣＰＵ３４１が判断プログラム３４４ｃを実行する際の外部障害物１０と判断するタイミングは、最初に閾値を超えたタイミングに限られるものではない。例えば、各々の反射位置での反射光の強度が閾値を超えた時点から閾値を下回る時点まで（つまり、図６における点Ｑ１から点Ｑ２まで）のタイミングを記憶しておき、反射光の強度が閾値を超える範囲における中間地点（つまり、図６における点Ｑ１から点Ｑ３までの中間地点である点Ｑ４）を抽出し、当該中間地点におけるタイミングで外部障害物１０であると判断するものであってもよい。
さらに、上記実施形態において、スキャナミラー３７２としてガルバノミラーを例示しているが、レーザ光を２軸方向に独立して制御可能な2次元のＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）ミラーを用いてもよい。

１００プロジェクタ
３６１，３６２ＬＤ（レーザ光源）
３７２スキャナミラー（走査部）
３８３ビームスプリッタ
４００受光センサ
３４１ＣＰＵ（強度算出手段、判断手段、位置情報算出手段、特定手段、閾値算出手段、更新手段、ベース値算出手段、オフセット手段）
３４４記憶部
３４４ａ閾値データ３４４ａ
３４４ｂ強度算出プログラム（強度算出手段）
３４４ｃ判断プログラム（判断手段）
３４４ｄ位置情報算出プログラム（位置情報算出手段）
３４４ｅ特定プログラム（特定手段）
３４４ｆ閾値算出プログラム（閾値算出手段）
３４４ｇ更新プログラム（更新手段）
３４４ｈベース値算出プログラム（ベース値算出手段）
３４４ｉオフセットプログラム（オフセット手段）

Claims

レーザ光を照射し、被投射面に画像を表示するためのプロジェクタであって、
前記レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光を走査する走査手段と、
前記走査手段により走査される前記レーザ光を、第１方向と第２方向とに分割して出力するビームスプリッタと、
前記走査手段により走査され、前記第１方向の前記被投射面の上方の外部障害物により反射された前記レーザ光を検出する受光センサと、
前記走査の水平同期信号及び画素クロック信号に基づいて、前記受光センサの受光タイミングにより前記外部障害物の位置を算出する算出手段と、
前記受光センサの強度に基づいて前記外部障害物を認識する判断手段と、
前記外部障害物を認識するための閾値を算出する閾値算出手段と、
前記閾値算出手段により算出された前記閾値をフレーム単位で更新する更新手段と、
を備え、
前記第１方向の前記被投射面に画像を表示するためのレーザ光と、前記外部障害物によって反射されて検出されるためのレーザ光とが、同一のレーザ光源によるものであることを特徴とするプロジェクタ。
前記閾値算出手段は、１フレーム毎に、閾値を算出することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
前記閾値算出手段は、前記受光センサが受光した前記レーザ光の光強度において前記閾値をこえたピーク値と、前記閾値以下の前記光強度の平均値から算出されたベース値とを用いて、新たな閾値を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
前記新たな閾値は、前記ピーク値と前記ベース値の中間値に設定することを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。