JP5929894B2 - プロジェクタおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ビームでスクリーンを走査することで画像を表示するプロジェクタに関する。

近年、光ビームで蛍光スクリーンを走査することで画像を表示する走査型プロジェクタが注目されている。このような走査型プロジェクタでは、蛍光スクリーンを走査する走査手段として、ガルバノミラーや共振走査素子が使用されることが多い。共振走査素子は、高速な走査を行うことができるという利点があるが、その一方で、周囲の温度などによって走査速度や走査振幅が変化しやすいため、スクリーン上の適切な入射位置に光ビームを入射することは容易ではない。

これに対して、スクリーン上の光ビームの入射位置を調整することが可能な走査ビーム表示システムが特許文献１に記載されている。

特許文献１の走査ビーム表示システムで使用される蛍光スクリーンでは、複数のカラーストライプが周期的に配置され、各カラーストライプの間には、光ビームを反射するサーボ基準マークが配置される。

走査ビーム表示システムは、複数の光パルスからなる光ビームを光源から出射させ、その光ビームで、上記の蛍光スクリーンをカラーストライプと直交する方向に走査し、各カラーストライプの蛍光体を励起することで画像を表示する。

また、走査ビーム表示システムは、光源の発光開始タイミングを走査ごとに変化させることで、スクリーンにおける光パルスの入射位置を走査ごとに変化させる。光パルスの入射位置が変化すると、サーボ基準マークに入射される光の光量が変化するので、サーボ基準マークからのフィードバック光の振幅も変化する。走査ビーム表示システムは、このフィードバック光の振幅の変化を検出し、その検出結果に応じて、光源の発光開始タイミングを調整することで、光パルスがカラーストライプに入射するように、光パルスの入射位置を調整する。

特表２００９−５３９１２０号公報

特許文献１の走査ビーム表示システムにおいて、光パルスの入射位置を調整するためには、各カラーストライプの間にサーボ基準マークが配置された特別な蛍光スクリーンを使用する必要がある。

本発明の目的は、特別なスクリーンを使用しなくても、光パルスの入射位置を調整することが可能なプロジェクタおよびその制御方法を提供することである。

本発明によるプロジェクタは、入射光に応じた可視光を発生させる周期的に配置されたカラーストライプと各カラーストライプの間に配置された光ビームを遮光するブラックストライプを有するスクリーンと、
前記光ビームを出射する光源と、
前記スクリーンにおける前記カラーストライプが配置された領域を、各カラーストライプと交差する方向に前記光ビームで走査して、前記スクリーンに画像を表示する投射部と、
各カラーストライプからの各可視光をフィードバック光として検出する検出部と、
前記検出部による各フィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、前記光源の発光開始タイミングを調整して、各カラーストライプ内に光パルスが入射されるように前記光ビームを前記光源から出射させる制御部と、を有する。

本発明によるプロジェクタの制御方法は、入射光に応じた可視光を発生させる周期的に配置されたカラーストライプと各カラーストライプの間に配置された光ビームを遮光するブラックストライプを有するスクリーンと、前記光ビームを出射する光源と、前記スクリーンにおける前記カラーストライプが配置された領域を各カラーストライプと交差する方向に前記光ビームで走査して前記スクリーンに画像を表示する投射部と、を有するプロジェクタの制御方法において、
各カラーストライプからの各可視光をフィードバック光として検出し、
各フィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、前記光源の発光開始タイミングを調整して、各カラーストライプ内に光パルスが入射されるように前記光ビームを前記光源から出射させる。

本発明によれば、特別な蛍光スクリーンを使用しなくても、光パルスの入射位置を調整することが可能になる。

本発明の第１の実施形態のプロジェクタの構成を示す図である。 スクリーンの一部の具体的な構成を示す図である。 プロジェクタの動作の一例を説明するためのフローチャートである。 カラーストライプの幅期間を説明するための図である。 スクリーンを走査する様子を示す図である。 スクリーン上の光パルスの投射領域の一例を説明するための説明図である。 ＬＤ発光部の発光開始タイミングを調整する調整処理の原理を説明するための図である。 ＬＤ発光部の発光開始タイミングを調整する調整処理の原理を説明するための図である。 ＬＤ発光部の発光開始タイミングを調整する調整処理の原理を説明するための図である。 ＬＤ発光部の発光開始タイミングを調整する調整処理を説明するためのフローチャートである。 スクリーン上の光パルスの投射領域の他の例を説明するための説明図である。 スクリーン上の光パルスの投射領域の他の例を説明するための説明図である。 スクリーン上の光パルスの投射領域の他の例を説明するための説明図である。 ＬＤ発光部の書き始めタイミングを説明するための図である。 ＬＤ発光部の書き始めタイミングを説明するための図である。 マルチプロジェクタシステムの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。

図１は、本発明の第１の実施形態のプロジェクタの構成を示す図である。図１に示すプロジェクタ１は、光ビームであるレーザ光でスクリーンの背面を走査することで画像を表示する走査型リアプロジェクタであり、スクリーン１０と、レーザ出射部１１とを備える。

スクリーン１０では、入射光に応じた可視光を発生させるカラーストライプが面内方向に周期的に配置されている。より具体的には、各カラーストライプは、入射光の光強度に応じた光強度の可視光を発生させる。

図２は、スクリーン１０の一部の具体的な構成を示す図である。図２に示すように、スクリーン１０では、カラーストライプ２１が周期的に配置され、各カラーストライプの間にはブラックストライプ２２が配置されている。

カラーストライプ２１は、蛍光体で形成された領域であり、入射光に応じて蛍光を発生してスクリーンの前面に出射する。なお、蛍光の波長は、可視光領域にあるものとする。

また、図２では、カラーストライプ２１として、蛍光の波長がそれぞれ異なる３つのサブカラーストライプであるカラーストライプ２１Ａ、２１Ｂおよび２１Ｃとが、この順番で特定の方向に並んでいる。例えば、カラーストライプ２１Ａは、赤色の蛍光を発生させ、カラーストライプ２１Ｂは、緑色の蛍光を発生させ、カラーストライプ２１Ｃは、青色の蛍光を発生させる。また、各カラーストライプ２１は、投射部１３による走査の水平走査方向がカラーストライプ２１の長手方向と交差するように、略水平方向に並んでいるものとする。

なお、スクリーン１０に照射されるレーザ光が可視光線（波長：３８０ｎｍ〜７３０ｎｍ程度）の場合、カラーストライプ２１は、蛍光体の代わりに光拡散材で形成されてもよい。この場合、カラーストライプ２１は、レーザ光を拡散させることで、表示用の可視光を発生させ、スクリーン１０の前面に出射する。

ブラックストライプ２２は、例えば、レーザ光を吸収させることにより、レーザ光をスクリーン１０の前面に透過させないように遮光する領域である。

図１の説明に戻る。レーザ出射部１１は、スクリーン１０の背面を、そのスクリーン１０におけるカラーストライプ２１が配置された領域を、各カラーストライプの長手方向と交差する方向にレーザ光で走査することで、スクリーン１０に画像を表示する。

レーザ出射部１１は、ＬＤ発光部１２と、投射部１３と、ＰＤ受光部１４と、ＬＤ出射信号生成部１５と、ＬＤ発光タイミング補正部１６とを備える。

ＬＤ発光部１２は、レーザ光を出射する光源であり、ＬＤ（半導体レーザーダイオード）素子で構成される。

投射部１３は、ＬＤ発光部１２から出射されたレーザ光で、スクリーン１０の背面におけるカラーストライプ２１が配置された領域を走査することで、スクリーン１０に画像を表示する。

投射部１３は、スクリーン１０を、少なくとも、各カラーストライプの長手方向と交差する方向である水平走査方向に走査すればよく、画像の垂直方向の描画はガルバノミラーや１次元ＳＬＭ（spatial light modulator：空間光変調器）などで行われてもよい。また、レーザ光でスクリーン１０を水平走査するための走査素子としては、高速に走査できる共振走査素子が望ましい。

ＰＤ受光部１４は、スクリーン１０の各カラーストライプ２１で発生した各蛍光をフィードバック光として検出し、そのフィードバック光の光強度を示すＰＤ検出信号をＬＤ発光タイミング補正部１６に出力する検出部である。なお、ＰＤ受光部１４は、ＡＰＤ（avalanche photodiode：アバランシェフォトダイオード）などのＰＤ（photodiode：フォトダイオード）で構成することができる。

ＬＤ出射信号生成部１５およびＬＤ発光タイミング補正部１６は、制御部１７を構成する。制御部１７は、ＰＤ受光部１４からのＰＤ検出信号に応じて、ＰＤ受光部１４による各フィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間を求める。そして、制御部１７は、各フィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを調整して、各カラーストライプ２１内に光パルスが入射されるように、レーザ光として複数の光パルスをＬＤ発光部１２から出射させる。

ＬＤ出射信号生成部１５は、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミング、発光期間および発光強度を調整するとともに、投射部１３を駆動して、レーザ光によるスクリーン１０の走査を投射部１３に実行させる駆動部である。

より具体的には、ＬＤ出射信号生成部１５は、ＬＤ発光部１２の発光間隔および発光期間を示す制御情報を保持する。ＬＤ出射信号生成部１５は、その制御情報に応じたＬＤ出射信号をＬＤ発光部１２に入力することで、ＬＤ発光部１２を発光させて、ＬＤ発光部１２からレーザ光として複数の光パルスを出射させる。また、ＬＤ出射信号生成部１５は、入力映像信号の同期信号に応じて、投射部１３による走査の基準信号を生成し、その基準信号に応じた走査駆動信号を投射部１３に入力することで、投射部１３を駆動する。

ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＬＤ出射信号生成部１５を介して、ＬＤ発光部１２および投射部１３を駆動して、入力映像信号に応じた映像の表示時における、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングおよび発光期間と、投射部１３の走査振幅および走査周波数とを較正するキャリブレーション処理を行う。なお、本実施形態では、ＬＤ出射信号生成部１５の制御情報は、このキャリブレーション処理によって生成されるものとするが、スクリーン１０や投射部１３の仕様から算出された値がＬＤ出射信号生成部１５に予め設定されていてもよい。

また、入力映像信号に応じた映像の表示時には、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＰＤ受光部１４による各フィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、ＬＤ出射信号生成部１５が保持している制御信号が示す発光間隔を補正する補正部として機能する。これにより、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが調整され、ＬＤ発光部１２から出射される各光パルスのスクリーン１０における入射位置が調整される。

次にプロジェクタ１の動作について説明する。

図３は、プロジェクタ１の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

プロジェクタ１が起動されると、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、キャリブレーション処理を実行する。例えば、プロジェクタ１は電源投入用のスイッチ（不図示）を備えており、そのスイッチがオンになると、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、プロジェクタ１が起動したと判断して、キャリブレーション処理を実行する。

キャリブレーション処理では、先ず、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、投射部１３の走査振幅を調整して、ＬＤ出射信号生成部１５に設定する（ステップＳ３１）。これにより、スクリーン１０における走査領域が決定され、表示画像の大きさが決定される。

続いて、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、投射部１３の水平走査周波数と入力映像信号の水平同期信号とを同期させる位相合わせをＬＤ出射信号生成部１５に行わせる（ステップＳ３２）。

その後、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＬＤ出射信号生成部１５を介して、ＬＤ発光部１２および投射部１３を駆動して、スクリーン１０に対する所定の走査を実行し、その所定の走査時におけるＰＤ検出信号に基づいて、映像表示時におけるＬＤ発光部１２の発光開始タイミングおよび発光期間を求める。

より具体的には、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、先ず、ＬＤ出射信号生成部１５を介して、所定の光強度の連続光をＬＤ発光部１２から出射させるとともに、ステップＳ３１および３２で設定された走査振幅および走査周波数で投射部１３を駆動して、ＬＤ発光部１２から出射された連続光でスクリーン１０を少なくとも１画像分走査させる。

続いて、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＰＤ受光部１４からのＰＤ検出信号に基づいて、各カラーストライプ２１の幅期間と各ブラックストライプ２２の幅期間とを算出し、それらの幅に基づいて、各カラーストライプ２１に光パルスが入射されるような、発光開始タイミングおよび発光期間を求める。

図４は、カラーストライプの幅期間とブラックストライプの幅期間とを説明するための図である。なお、図４では、連続光を示す連続光ＬＤ出射信号５１に応じた連続光がＬＤ発光部１２から出射されているとする。図４で示したように、連続光のスクリーン１０における投射領域５２がカラーストライプ２１に掛かっている間、カラーストライプ２１からの蛍光がフィードバック光としてＰＤ受光部１４にて検出され、連続光がブラックストライプに掛かるとＰＤ受光部によるフィードバック光の検出が終了することになる。連続光がカラーストライプ２１に掛かってＰＤ検出されている期間をカラーストライプ２１の幅期間５４、連続光がブラックストライプ２２に掛かってＰＤ検出されない期間をブラックストライプ２２の幅期間５５とする。

なお、例えば、発光開始タイミングは、各カラーストライプの幅期間５４と各ブラックストライプの幅期間５５とを加算した期間ごとに求められる。また、発光期間は、カラーストライプの幅期間よりも短い期間である。

図３の説明に戻る。ＬＤ発光タイミング補正部１６は、発光開始タイミングおよび発光期間を求めると、その発光開始タイミングおよび発光期間を示す制御情報をＬＤ出射信号生成部１５に設定して、キャリブレーション処理を終了する（ステップＳ３３）。

そして、ＬＤ出射信号生成部１５は、ステップＳ３１〜Ｓ３３で設定された設定値と入力映像信号とに応じて、ＬＤ発光部１２および投射部１３を駆動して、レーザ光によるスクリーン１０の走査を投射部１３に実行させ、入力映像信号に応じた映像をスクリーン１０に表示する（ステップＳ３４）。

以下、ステップＳ３４におけるプロジェクタ１の動作についてより詳細に説明する。

ステップＳ３４では、ＬＤ出射信号生成部１５は、ステップＳ３１およびＳ３２で設定された走査振幅および走査周波数に応じた走査駆動信号を生成するとともに、入力映像信号の輝度値に応じた発光強度を求め、その発光強度と、ステップＳ３３で設定された発光開始タイミングおよび発光期間とを示すＬＤ出射信号を生成する。

ＬＤ出射信号は、各カラーストライプ２１に入射する光パルスのそれぞれに対応する複数のパルス信号から構成される。各パルス信号では、例えば、立ち上がりタイミングが発光開始タイミング、パルス幅が発光期間、振幅が発光強度を示す。なお、各パルス信号の立ち上がりタイミングの間隔がＬＤ発光部１２の発光間隔となる。

そして、ＬＤ出射信号生成部１５は、走査駆動信号を投射部１３に入力するとともに、ＬＤ出射信号をＬＤ発光部１２およびＬＤ発光タイミング補正部１６に入力する。ＬＤ発光部１２は、ＬＤ出射信号に応じたレーザ光を出射し、投射部１３は、走査駆動信号に応じて駆動して、ＬＤ発光部１２からのレーザ光でスクリーン１０の背面を走査して、スクリーン１０に映像を表示する。

図５は、入力映像信号に応じたレーザ光でスクリーン１０を走査する様子を示す図である。

図５で示す例では、画像の描画開始位置は表示領域４１の左上とされている。投射部１３は、レーザ光をスクリーン１０の１水平走査ごとに折り返しながら、表示画像を一行ずつ形成していく。これにより、スクリーン１０に投射されたレーザ光は、スクリーン１０上をカラーストライプ２１の長手方向と交差する方向に移動する。スクリーン１０上のレーザ光の入射位置は、軌跡４２のように、表示領域内を左端から右端へ移動し、右端に達すると、そこで折り返され、左端へ移動する。そして、レーザ光の入射位置は、左端で折り返され、再度右端へと移動する。このような走査が上側から下側に向かって連続して行われる。

このとき、カラーストライプ２１に入射された光パルスによって蛍光が生じる。蛍光の一部はスクリーン１０の前面に拡散されて出射され映像を形成し、また、蛍光の一部は、レーザ出射部１１側に戻され、ＰＤ受光部１４にてフィードバック光として検出される。ＰＤ受光部１４は、その検出したフィードバック光の光強度を示すＰＤ検出信号をＬＤ発光タイミング補正部１６に出力する。

ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＬＤ出射信号生成部１５からのＬＤ出射信号と、ＰＤ受光部からのＰＤ検出信号に基づいて、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングの調整を行い、スクリーン１０における各光パルスの入射位置を補正する。

以下、発光開始タイミングの補正についてより詳細に説明する。

映像表示時では、ＬＤ発光部１２の発光強度は入力映像信号の輝度値に応じて変化するので、投射部１３の走査素子が受ける光強度が変化する。このため、投射部１３の走査素子の温度などが変化して、走査素子の走査周波数などの特性が変化する。走査素子の特性が変化すると、発光開始タイミングが同じでも、スクリーン１０におけるレーザ光の入射位置が変化してしまうことがある。このため、キャリブレーション処理によりＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが、各光パルスの投射領域がカラーストライプ２１に収まるような適正な値に設定されても、映像表示時には、その適正な値からずれてしまうことがある。

例えば、図６の投射状態（ａ）で示すように、キャリブレーション処理により、発光開始タイミングが適正な値に設定され、各光パルスの投射領域がカラーストライプ２１に収まっていたとする。このとき、映像表示時に走査素子の温度が変化して、走査素子の走査速度が遅くなった場合、図６の投射状態（ｂ）で示すように、光パルスは、カラーストライプ２１からはみ出てしまうことがある。

このため、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、各光パルスの投射領域がカラーストライプ２１に収まるように、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを調整する。

ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを調整する調整処理では、例えば、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＰＤ検出信号に基づいて、フィードバック光ごとに、そのフィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間を求める。そして、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、そのフィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、ＬＤ出射信号生成部１５が保持している制御信号が示す発光期間を補正して、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを補正する。このとき、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＬＤ発光部１２の発光が終了されてから次の発光開始タイミングまでの時間よりも短い時間内に制御情報を補正することで、ＬＤ発光部１２の次の発光開始タイミングを補正することが望ましい。

図７〜図９は、上記の調整処理の原理を説明するための図である。なお、図７〜図９では、ＬＤ出射信号内のパルス信号６１に応じた光パルスがＬＤ発光部１２から出射されているとする。また、パルス信号６１の立ち上がりタイミングがＬＤ発光部１２の発光開始タイミング６２であり、パルス信号６１のパルス幅がＬＤ発光部１２の発光期間６３である。

図７で示したように、パルス信号６１に応じた光パルスのスクリーン１０における投射領域６４がカラーストライプ２１内に収まっている場合、光パルスがスクリーン１０に照射されると直ぐにカラーストライプ２１からの蛍光がフィードバック光としてＰＤ受光部１４にて検出され、光パルスの出射が停止されると直ぐにＰＤ受光部１４によるフィードバック光の検出が終了することになる。このため、ＰＤ受光部１４からは、立ち上がり時間と立ち下がり時間とがパルス信号６１と略一致しているＰＤ検出信号６５が出力される。

ここで、ＰＤ検出信号６５の値が閾値６６以上となる期間を、ＰＤ受光部１４によるフィードバック光の検出期間６７とすると、検出期間６７は、ＬＤ発光部１２の発光期間６３と略一致する。したがって、ＰＤ受光部１４の検出期間６７がＬＤ発光部１２の発光期間６３と略一致した場合、次の発光開始タイミングを補正する必要はない。

一方、図８および図９で示したように、光パルスのスクリーン１０における投射領域６４がカラーストライプ２１からはみ出ると、ＰＤ受光部１４によるフィードバック光の検出期間はＬＤ発光部１２の発光期間６３よりも顕著に短くなる。

より具体的には、図８で示したように、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミング６２が早すぎて、光パルスの投射領域６４がカラーストライプ２１の前のブラックストライプ２２に係っている場合、光パルスの投射領域６４がブラックストライプ２２からカラーストライプ２１内に移動するまでフィードバック光の検出が行われない。このため、ＰＤ受光部１４からは、立ち上がりタイミングがパルス信号６１よりも遅く、立ち下がりタイミングがパルス信号６１と略一致しているＰＤ検出信号７１が出力される。

ここで、ＰＤ検出信号７１の値が閾値６６以上となる期間を、ＰＤ受光部１４によるフィードバック光の検出期間７２、ＰＤ検出信号７１の値が閾値６６以上となったタイミングを、ＰＤ受光部１４によるフィードバック光の検出開始タイミング７３とすると、検出期間７２はＬＤ発光部１２の発光期間６３よりも顕著に短くなり、検出開始タイミング７３はＬＤ発光部１２の発光開始タイミング６２よりも顕著に遅くなる。したがって、検出期間７２が発光期間６３よりも顕著に短く、かつ、検出開始タイミング７３が発光開始タイミング６２よりも顕著に遅い場合、ＬＤ発光部１２の次の発光開始タイミングを遅くする必要がある。

また、図９で示したように、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミング６２が遅すぎて、光パルスの投射領域６４がカラーストライプ２１の後のブラックストライプ２２にかかっている場合、光パルスの投射領域６４がカラーストライプ２１から外れるとフィードバック光の検出が停止される。このため、ＰＤ受光部１４からは、立ち上がりタイミングはパルス信号６１と略一致するが、立ち下がりタイミングがパルス信号６１よりも早いＰＤ検出信号８１が出力される。

ここで、ＰＤ検出信号８１の値が閾値６６以上となる期間を、ＰＤ受光部１４によるフィードバック光の検出期間８２、ＰＤ検出信号８１が閾値６６以上となったタイミングを、ＰＤ受光部１４によるフィードバック光の検出開始タイミング８３とすると、検出期間８２はＬＤ発光部１２の発光期間６３よりも顕著に短くなるが、検出開始タイミング８３はＬＤ発光部１２の発光開始タイミング６２と略一致する。したがって、検出期間８２が発光期間６３よりも顕著に短く、かつ、検出開始タイミング８３が発光開始タイミング６２と略一致する場合、ＬＤ発光部１２の次の発光開始タイミングを早くする必要がある。

図１０は、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを調整する調整処理を説明するためのフローチャートである。なお、ＬＤ出射信号生成部１５は、パルス信号をＬＤ発光部１２およびＬＤ発光タイミング補正部１６に入力するとともに、走査駆動信号を投射部１３に入力して、スクリーン１０に映像を表示しているものとする。

先ず、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＰＤ受光部１４からＰＤ検出信号を受け付け、ＬＤ出射信号生成部１５からＬＤ出射信号を受け付ける。ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＰＤ検出信号の値が閾値以上となる期間を、ＰＤ受光部１４の検出期間として求め、その検出期間が所定期間以上か否かを判断する（ステップＳ９１）。所定期間は、ＬＤ発光部１２の発光期間と同じ期間、または、ＬＤ発光部１２の発光期間よりも少し短い期間であり、ＬＤ発光タイミング補正部１６に予め設定されている。

検出期間が所定期間以上の場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、光パルスの投射領域がカラーストライプ２１に収まっているため、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを補正する必要がないと判断し、０を示す補正信号を生成してＬＤ出射信号生成部１５に出力する（ステップＳ９２）。

一方、検出期間が所定期間未満の場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、光パルスの投射領域がカラーストライプ２１からはみ出ているため、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを補正する必要があると判断して、ＰＤ受光部１４の検出開始タイミングに基づいて、ＬＤ発光部１２の次の発光開始タイミングを補正する処理を行う。

より具体的には、先ず、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＰＤ検出信号の値が閾値以上になったタイミングをＰＤ受光部１４の検出開始タイミングとし、ＬＤ出射信号の立ち上がりタイミングをＬＤ発光部１２の発光開始タイミングとし、各タイミングの差分が所定値以上か否かを判断して、発光開始タイミングが早すぎるのか、それとも遅すぎるのかを判断する（ステップＳ９３）。

検出開始タイミングと発光開始タイミングとの差分が所定値未満の場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、各タイミングが略一致しているので、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが遅すぎると判断して、発光開始タイミングを早くするための第１の補正値を求める。そして、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、第１の補正値を示す補正信号を生成してＬＤ出射信号生成部１５に出力する（ステップＳ９４）。

第１の補正値は、負の値を有し、その大きさ（絶対値）である第１の補正量αは、

である。ここで、ＮはＬＤ発光部１２の発光期間、Ｑ（ｉ，ｊ）はｉ行目のｊ番目に光パルスが入射されるカラーストライプ２１の幅期間、Ｖ（ｉ，ｊ）は、ｉ行目のｊ番目のカラーストライプ２１からのフィードバック光に対応する検出期間を示す。なお、Ｑ（ｉ，ｊ）は全てのカラーストライプで同じ値としてもよい。

また、検出開始タイミングと発光開始タイミングとの差分が所定値以上の場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、各タイミングが顕著に異なっているので、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが早すぎると判断して、発光開始タイミングを遅くするための第２の補正値を求める。そして、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、第２の補正値を示す補正信号を生成してＬＤ出射信号生成部１５に出力する（ステップＳ９５）。第２の補正値は、正の値を有し、その大きさである第２の補正量は、第１の補正量αと同じ値である。

ＬＤ出射信号生成部１５は、補正信号を受け付けると、その補正信号にて示される補正値を、制御情報が示す発光間隔に加算して、発光開始タイミングを補正する（ステップＳ９６）。これにより、検出開始タイミングと発光開始タイミングとの差分が所定値未満の場合、補正信号にて示される補正値が負の値なので、発光間隔が短くなり、その結果、発光開始タイミングが早くなる。一方、検出開始タイミングと発光開始タイミングとの差分が所定値以上の場合、補正信号にて示される補正値が正の値なので、発光間隔が長くなり、その結果、発光開始タイミングが遅くなる。

その後、ＬＤ出射信号生成部１５は、その補正された発光開始タイミングを示すＬＤ出射信号をＬＤ発光部１２およびＬＤ発光タイミング補正部１６に入力して、映像表示を継続し、ＬＤ発光タイミング補正部１６にてステップＳ９１の処理が再び実行される。

以上説明したように本実施形態によれば、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングは、カラーストライプからの可視光であるフィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて調整される。このため、カラーストライプの間にサーボ基準マークを有する特別なスクリーンを使用しなくても、スクリーンにおける光パルスの入射位置を調整することが可能になる。

また、フィードバック光ごとに、当該フィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、発光開始タイミングが調整されるので、発光開始タイミングの細やかな調整が可能になる。

次に本発明の第２の実施形態について説明する。

本実施形態では、補正値が第１の実施形態と比べて異なる。

ＰＤ受光部１４によるフィードバック光の検出開始タイミングとＬＤ発光部１２の発光開始タイミングとの差分が所定値未満の場合、つまり、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが遅すぎる場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、第１の補正値の大きさである第１の補正量α１を

と求める。この場合、図１１で示されたように、光パルスの投射領域１０１を、カラーストライプ２１内に収めつつ、前のピクセル側に寄せることができる。このため、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが遅れがちのときでも、光パルスの投射領域がカラーストライプ２１内に収まっている期間を長くすることが可能になる。

一方、ＰＤ受光部１４によるフィードバック光の検出開始タイミングとＬＤ発光部１２の発光開始タイミングとの差分が所定値以上の場合、つまり、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが早すぎる場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、第２の補正値の大きさである第２の補正量α２を

と求める。この場合、図１２で示されたように、光パルスの投射領域１０１を、カラーストライプ２１内に収めつつ、次のピクセル側に寄せることができる。このため、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが進みがちなときでも、光パルスの投射領域がカラーストライプ２１内に収まっている期間を長くすることが可能になる。

以上説明したように本実施形態では、発光開始タイミングが遅すぎる場合には、光パルスの投射領域をカラーストライプ２１内の前のピクセル側に寄せることができ、発光開始タイミングが早すぎる場合には、光パルスの投射領域をカラーストライプ２１内の後のピクセル側に寄せることができる。このため、光パルスの投射領域がカラーストライプ２１内に収まっている期間を長くすることが可能になり、発光開始タイミングの調整を行う頻度を低減することが可能になる。

なお、第１の補正量が数１から求められ、第２の補正量が数３から求められてもよいし、第１の補正量が数２から求められ、第２の補正量が数３から求められてもよい。

次に本発明の第３の実施形態について説明する。

図５を用いて説明したように、投射部１３は一水平走査ごとにレーザ光を折り返すため、レーザ光が折り返される直前のフィードバック光の検出期間および検出開始タイミングに基づいて調整される発光開始タイミングで出射された光パルスは、レーザ光が折り返された後にカラーストライプ２１に入射される。

このため、水平走査方向の最後のカラーストライプ２１に入射する光パルスの発光開始タイミングが早い場合、図１３（ａ）で示すように、次にカラーストライプ２１に入射する発光開始タイミングは遅れていることになる。したがって、最後のカラーストライプ２１に入射する光パルスの発光開始タイミングが早い場合に、次にカラーストライプ２１に入射する発光開始タイミングが遅くなると、発光タイミングが適正な値よりさらに遅れることになる。

同様に、水平走査方向の最後のカラーストライプ２１に入射する光パルスの発光開始タイミングが遅い場合、図１３（ｂ）で示すように、次にカラーストライプ２１に入射する光パルスの発光開始タイミングは早くなっていることになる。したがって、最後のカラーストライプ２１に入射する光パルスの発光開始タイミングが遅い場合に、次にカラーストライプ２１に入射する発光開始タイミングが早くなると、発光タイミングが適正な値よりさらに早くなることになる。

したがって、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、直近の発光開始タイミングがレーザ光を折り返す直前の発光タイミングの場合、発光開始タイミングと検出開始タイミングとの差分が所定値以上であると、次の発光開始タイミングを第１の補正量分だけ早め、上記の差分が所定値未満であると、次の発光開始タイミングを第２の補正量分だけ遅らせる。なお、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、直近の発光開始タイミングがレーザ光を折り返す直前の発光開始タイミングである場合、第１および第２の実施形態と同様に、上記の差分が所定値以上であると、次の発光開始タイミングを第１の補正量分だけ遅らせ、上記の差分が所定値未満であると、次の発光開始タイミングを第２の補正量分だけ早める。

例えば、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、１水平走査当たりのＬＤ発光部１２の発光回数を保持し、その発光回数に基づいて、直近の発光開始タイミングがレーザ光を折り返す直前の発光開始タイミングか否かを判断する。

そして、直近の発光開始タイミングがレーザ光を折り返す直前の発光開始タイミングでない場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、第１の実施形態と同様な方法で補正値を求めて補正信号を出力する。一方、直近の発光開始タイミングがレーザ光を折り返す直前の発光開始タイミングである場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、第１の実施形態または第２の実施形態と同様な方法で補正値を求め、その補正値の符号を反転させる。そして、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、その符号を反転させた補正値を示す補正信号を出力する。

以上説明したように本実施形態によれば、レーザ光が折り返される場合でも、スクリーン１０におけるレーザ光の投射領域を適切な位置に調整することが可能になる。

次に本発明の第４の実施形態について説明する。

本実施形態では、ＬＤ出射信号生成部１５は、投射部１３による水平走査方向の走査におけるＬＤ発光部１２の最初の発光開始タイミングである書き始めタイミングを、投射部１３による水平走査の基準信号である水平走査基準信号が示す走査開始タイミングに応じて調整する。

図１４および図１５は、ＬＤ発光部１２の書き始めタイミングを説明するための図である。図１４および図１５において、ＲＣＬＫはプロジェクタ１のクロック信号、ＨＳＤ０およびＨＳＤＰＩは入力映像信号の水平同期信号、ＨＳＣＡＮは水平走査駆動信号、ＨＤ＿ＩＮＴは水平走査基準信号を示す。

水平同期信号ＨＳＤ０は、水平方向の第１の向きの走査における、投射部１３に含まれる水平走査素子の角度の基準値を決定するパルス信号であり、水平同期信号ＨＳＤＰＩは、水平方向の第２の向きの走査における、投射部１３に含まれる水平走査素子の角度の基準値を決定するパルス信号である。なお、第１の向きおよび第２の向きは、互いに逆向きである。また、水平同期信号ＨＳＤ０およびＨＳＤＰＩのパルス幅は、クロック信号ＲＣＬＫのｋｎ周期分の長さを有する。なお、ｋｎは、正の整数である。

水平走査駆動信号ＨＳＣＡＮは、水平同期信号ＨＳＤ０の立ち上がりタイミングから水平同期信号ＨＳＤＰＩの立ち上がりタイミングまでを半周期とする正弦波信号である。なお、水平走査駆動信号ＨＳＣＡＮの値が水平走査素子の速度を示す。

水平走査基準信号ＨＤ＿ＩＮＴは、水平方向の走査の開始タイミングを決定するためのパルス信号である。水平走査基準信号ＨＤ＿ＩＮＴの立ち上がりタイミングは、水平方向の第１の向きの走査では、水平同期信号ＨＳＤ０の立ち上がりタイミングから第１の所定時間ｔφＨＳＤ０後の時刻であり、水平方向の第２の向きの走査では、水平同期信号ＨＳＤＰＩの立ち上がりタイミングから第２の所定時間ｔφＨＳＤＰＩ後のタイミングである。なお、水平走査基準信号ＨＤ＿ＩＮＴのパルス幅は、クロック信号ＲＣＬＫのｋｎ周期分の長さを有する。また、所定時間ｔφＨＳＤ０およびｔφＨＳＤＰＩはキャリブレーションによって決定される。

ＬＤ発光タイミング補正部１６は、キャリブレーション処理によって、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングおよび発光期間に加えて、走査開始タイミングから書き始めタイミングまでの時間である基準時間をさらに示す制御情報を、ＬＤ出射信号生成部１５に設定する。

そして、ＬＤ出射信号生成部１５は、図１５に示すように、書き始めタイミングでは、水平走査基準信号ＨＤ＿ＩＮＴの立ち上がりタイミングである走査開始タイミングから、制御情報が示す基準時間が経過したタイミングを、発光タイミングとして示すＬＤ出射信号を生成してＬＤ発光部１２に出力することで、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを調整する。なお、図１５では、書き始めタイミングは、１画素目における赤色の蛍光を発生させるカラーストライプ２１Ａに対応している。

また、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、直近の発光開始タイミングがレーザ光を折り返す直前の発光開始タイミングである場合、ＰＤ受光部１４による検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、ＬＤ出射信号生成部１５が保持している制御情報が示す基準時間を補正して、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを補正する。

本実施形態によれば、水平走査基準信号が示す走査開始タイミングからの基準時間が補正されることで、水平走査方向の走査におけるＬＤ発光部１２の最初の発光開始タイミングが、ＬＤ発光部１２の発光間隔を補正する場合に比べて、発光開始タイミングの誤差を低減することが可能になる。

次に本発明の第５の実施形態について説明する。

本実施形態では、発光開始タイミングが早すぎるのか、それとも遅すぎるのかを判断する判断方法の他の例を説明する。

第１の実施形態では、ステップＳ９３で説明したように、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＰＤ受光部１４の検出開始タイミングとＬＤ発光部１２の発光開始タイミングとに基づいて、発光開始タイミングが早すぎるのか、それとも遅すぎるのかを判断していた。本実施形態では、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＰＤ受光部１４の検出終了タイミングとＬＤ発光部１２の発光終了タイミングとに基づいて、発光開始タイミングが早すぎるのか、それとも遅すぎるのかを判断する。

より具体的には、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＰＤ検出信号の値が閾値未満になったタイミングをＰＤ受光部１４の検出終了タイミングとし、ＬＤ出射信号の立ち下がりタイミングをＬＤ発光部１２の発光終了タイミングとし、各タイミングの差分が所定値以上か否かを判断して、発光開始タイミングが早すぎるのか、それとも遅すぎるのかを判断する。

検出終了タイミングと発光終了タイミングとの差分が所定値以上の場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが遅すぎると判断して、発光開始タイミングを第１の補正値分だけ早める。一方、検出終了タイミングと発光終了タイミングとの差分が所定値未満の場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングが早すぎると判断して、第２の補正値だけ遅らせる。なお、第１の補正値および第２の補正値は、第１の実施形態で示した値でもよいし、第２の実施形態で示した値でもよい。

本実施形態でも、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを適切に補正することができる。

また、本実施形態で説明した判断方法を第３の実施形態に適用してもよい。この場合、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、直近の発光開始タイミングがレーザ光を折り返す直前の発光タイミングの場合、発光開始タイミングと検出開始タイミングとの差分が所定値未満であると、次の発光開始タイミングを第１の補正量分だけ早め、上記の差分が所定値以上であると、次の発光開始タイミングを第２の補正量分だけ遅らせる。

以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

例えば、光源はＬＤ素子で構成されていたが、固体レーザ素子やガスレーザ素子で構成されてもよい。

また、ＬＤ発光部１２の発光開始タイミングを調整する調整処理では、ＬＤ発光タイミング補正部１６は、ＬＤ出射信号およびＰＤ検出信号に基づいて、ＬＤ発光部１２の次の発光タイミングを補正していたが、ＬＤ発光部１２の所定回数後の発光タイミングを補正してもよい。

また、各実施形態では、カラーストライプ２１の長手方向が垂直方向を向いており、レーザ出射部１１は、スクリーン１０を水平方向に走査することで、レーザ光の入射位置をカラーストライプ２１の長手方向と交差する方向に移動させている。しかしながら、カラーストライプの長手方向や走査方向は、この例に限定されるものではなく、走査方向がカラーストライプ２１の長手方向と交差すれば、任意の方向でよい。

また、プロジェクタ１は、図１６で示すような、マルチプロジェクタシステムのプロジェクタ１−１〜１−９に適用されてもよい。ここで、マルチプロジェクタシステムは、プロジェクタ１−１〜１−９のそれぞれの投射画像をスクリーン上に並んで表示して、大きな表示画像を形成させるものである。なお、マルチプロジェクタシステムのプロジェクタの数は、図１６では９個だけだが、実際には複数あればよい。

プロジェクタ１がマルチプロジェクタシステムに適用された場合、プロジェクタ１には、フィードバック光の生成のためなどの特別なマークを表示領域以外の箇所に設ける必要がないため、各投射画像の境界に継ぎ目のないシームレスなマルチプロジェクタシステムを構成することができる。

この出願は、２０１１年２月２４日に出願された日本出願特願２０１１−３８３１９号公報を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (14)

1. 入射光に応じた可視光を発生させる周期的に配置されたカラーストライプと各カラーストライプの間に配置された光ビームを遮光するブラックストライプを有するスクリーンと、
   前記光ビームを出射する光源と、
   前記スクリーンにおける前記カラーストライプが配置された領域を、各カラーストライプと交差する方向に前記光ビームで走査して、前記スクリーンに画像を表示する投射部と、
   各カラーストライプからの各可視光をフィードバック光として検出する検出部と、
   前記検出部による各フィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、前記光源の発光開始タイミングを調整して、各カラーストライプ内に光パルスが入射されるように前記光ビームを前記光源から出射させる制御部と、を有するプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記制御部は、
   前記光源の発光間隔を示す制御情報を保持し、当該制御情報に応じて前記光源を発光させて、前記光源から各光パルスを出射させる駆動部と、
   前記検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、前記制御情報が示す発光間隔を補正して、前記発光開始タイミングを調整する補正部と、を有する、プロジェクタ。
3. 請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
   前記補正部は、前記フィードバック光ごとに、当該フィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、前記発光開始タイミングを調整する、プロジェクタ。
4. 請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
   前記補正部は、前記フィードバック光の検出期間が所定期間未満の場合、当該フィードバック光の検出開始タイミングに基づいて、前記発光開始タイミングを調整する、プロジェクタ。
5. 請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
   前記補正部は、前記検出期間が前記所定期間未満の場合、前記フィードバック光の検出開始タイミングと前記光源の直近の発光開始タイミングとの差分が所定値未満であると、前記光源の次の発光開始タイミングを第１の補正量分だけ早め、前記差分が前記所定値以上であると、前記次の発光開始タイミングを第２の補正量分だけ遅らせる、プロジェクタ。
6. 請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
   前記投射部は、前記スクリーンの一走査ごとに前記光ビームを折り返し、
   前記補正部は、前記直近の発光開始タイミングが前記光ビームを折り返す直前の発光開始タイミングでない場合、前記差分が前記所定値以上であると、前記次の発光開始タイミングを第１の補正量分だけ早め、前記差分が前記所定値未満であると、前記次の発光開始タイミングを第２の補正量分だけ遅らせ、前記直近の発光開始タイミングが前記光ビームを折り返す直前の発光タイミングである場合、前記差分が前記所定値以上であると、前記次の発光開始タイミングを第１の補正量分だけ遅らせ、前記差分が前記所定値未満であると、前記次の発光開始タイミングを第２の補正量分だけ早める、プロジェクタ。
7. 請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
   前記補正部は、前記検出期間が前記所定期間未満の場合、前記フィードバック光の検出終了タイミングと前記光源の直近の発光終了タイミングとの差分が所定値以上であると、前記光源の次の発光開始タイミングを第１の補正量分だけ早め、前記差分が前記所定値未満であると、前記次の発光開始タイミングを第２の補正量分だけ遅らせる、プロジェクタ。
8. 請求項７に記載のプロジェクタにおいて、
   前記投射部は、前記スクリーンの一走査ごとに前記光ビームを折り返し、
   前記補正部は、前記直近の発光開始タイミングが前記光ビームを折り返す直前の発光開始タイミングでない場合、前記差分が前記所定値未満であると、前記次の発光開始タイミングを第１の補正量分だけ早め、前記差分が前記所定値以上であると、前記次の発光開始タイミングを第２の補正量分だけ遅らせ、前記直近の発光開始タイミングが前記光ビームを折り返す直前の発光タイミングである場合、前記差分が前記所定値未満であると、前記次の発光開始タイミングを第１の補正量分だけ遅らせ、前記差分が前記所定値以上であると、前記次の発光開始タイミングを第２の補正量分だけ早める、プロジェクタ。
9. 請求項５ないし８のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
   前記補正部は、前記光源の発光期間をＮ、前記カラーストライプの幅期間をＱ、前記検出期間をＶとしたとき、前記第１の補正量α１を
   

   

   と求める、プロジェクタ。
10. 請求項５ないし８のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
    前記補正部は、前記光源の発光期間をＮ、前記検出期間をＶとすると、前記第１の補正量α１を
    

    

    と求める、プロジェクタ。
11. 請求項５ないし１０のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
    前記補正部は、前記光源の発光期間をＮ、前記カラーストライプの幅期間をＱ、前記検出期間をＶとしたとき、前記第２の補正量α２を
    

    

    と求める、プロジェクタ。
12. 請求項５ないし１０のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
    前記補正部は、前記カラーストライプの幅期間をＱ、前記検出期間をＶとしたとき、前記第２の補正量α２を
    

    

    と求める、プロジェクタ。
13. 請求項２ないし１２のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
    前記制御情報は、前記投射部による走査の基準信号が示す走査開始タイミングから、当該走査における前記光源の最初の発光開始タイミングまでの基準時間をさらに示し、
    前記補正部は、前記光源の直近の発光開始タイミングが前記走査における前記光源の最後の発光開始タイミングの場合、前記制御情報が示す基準時間を補正して、前記発光開始タイミングを調整する、プロジェクタ。
14. 入射光に応じた可視光を発生させる周期的に配置されたカラーストライプと各カラーストライプの間に配置された光ビームを遮光するブラックストライプを有するスクリーンと、前記光ビームを出射する光源と、前記スクリーンにおける前記カラーストライプが配置された領域を各カラーストライプと交差する方向に前記光ビームで走査して前記スクリーンに画像を表示する投射部と、を有するプロジェクタの制御方法において、
    各カラーストライプからの各可視光をフィードバック光として検出し、
    各フィードバック光の検出開始タイミングおよび検出期間に基づいて、前記光源の発光開始タイミングを調整して、各カラーストライプ内に光パルスが入射されるように前記光ビームを前記光源から出射させる、プロジェクタの制御方法。

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