JP6194110B2 - 改善された安全性を有する画像を投射する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、改善された安全性を有する画像を投射する方法および装置に関する。排他的ではないが具体的には、本発明は、国際レーザクラス安全規格の下において、選択されたレーザクラスに対する規格内に投射装置が維持されるよう、予め定められた数の黒画素が、投射されるべき画像を定義する画素列に提供されるように、画素列を変更することを含む方法に関する。対応する投射装置もまた提供される。

多くの投射装置がＭＥＭＳミラーを備える。ＭＥＭＳミラーは、ディスプレイスクリーンへと光を反射するために使用され、ディスプレイスクリーンにわたって光を走査すべく１または複数の動揺軸周りに往復して、ディスプレイスクリーン上に画像を投射する。これらの投射装置は、通常、画像を投射するためにレーザ光を使用する。従って、これらの投射装置は、国際レーザクラス安全規格の対象となる。レーザクラス安全規格は、レーザが放出することのできる最大光強度（以降、"最大被ばく放出限界"と称される）に従って、それぞれのレーザがどれほど安全であるかを定義する。安全等級規格には安全クラス１−４が存在する。複数のクラス１レーザは、全てのレーザクラスの中でその最大被ばく放出限界が最も低いので、最も安全なクラスのレーザである。対照的に、クラス４が最も危険なレーザである。複数のクラス４レーザは、無制限な量の発光を提供することができる。言い換えると、複数のクラス４レーザに対しては最大被ばく放出限界が定義されていない。クラス１の上は複数のクラス２レーザであり、クラス２の上は複数のクラス３レーザである。複数のクラス２レーザは、クラス１よりも高い最大被ばく放出限界を有し、複数のクラス３レーザは、クラス２に対するものよりも高い最大被ばく放出限界を有する。複数のクラス４レーザは、クラス３に対する最大被ばく放出限界よりも高い光強度を放出することができる複数のレーザである。複数の投射装置は、投射される画像の複数の画素を定義する光を放出する複数のレーザを使用する。従って、複数の投射装置もまた、レーザクラス安全規格によって管理される。クラス１として分類される複数の投射装置は、それらの低い最大被ばく放出限界のために、ユーザにとって最大の安全性を提供する。それらの低い最大被ばく放出限界のため、これら複数の投射装置から放出されるレーザ光は、ユーザの目に損傷を与えないであろう。従って、安全性の複数の理由により、国際レーザクラス安全規格のもとにおいて、複数の投射装置はクラス１であることが最も好ましい。レーザクラスの最大被ばく放出限界値は、レーザをベースとするシステムに依存することに留意されたい。言い換えると、投射装置がクラス３レーザを備えていたとしても、投射装置内で発生し得る光損失に起因して、その投射装置からの最大発光が、クラス２に対する最大被ばく放出限界よりも大きくないこともあり得る。そのような場合、国際レーザクラス安全規格においては、この投射装置はクラス２として分類されるであろう。

現在利用可能なほとんどの投射装置は、投射装置から放出されるレーザ光が焦点を合わされている、またはコリメートされているので、クラス２またはそれ以上である。ＭＥＭＳミラーによって反射され、ディスプレイスクリーンにわたって走査されるレーザ光は、投射される画像の複数の画素を定義する。ＭＥＭＳミラーは、複数の往復におけるその方向を変化させるたびに、レーザ光をディスプレイスクリーンへと反射させ続ける。この点においては、ＭＥＭＳミラーがより遅い速度で往復しているか、または停止されているので、図７に示されるように、ディスプレイスクリーン上の連続する複数の画素間の距離は、より短くなるであろう。図７においては、ＭＥＭＳミラーがその往復の方向を変化させる際に、複数の画素５０ａおよび５０ｂがディスプレイスクリーンへと反射される。複数の画素５０ａと５０ｂとの間の距離がより短く、実際のところあまりにも短くて、複数の画素５０ａと５０ｂとが重なり合うか、あるいは少なくとも互いに非常に近いことが明らかである（このことは、ＭＥＭＳミラーがその往復の中央にある場合にディスプレイスクリーンへと反射される複数の画素５１ａと５１ｂとの間の距離が、より大きいこととは対照的である）。複数の画素５０ａと５０ｂとの間の短い距離のために、そして、複数の画素５０ａおよび５０ｂを定義した連続する複数の光パルスが短い時間間隔を有するために、１８μｓ（１８μｓとは、これより小さい場合には、２またはそれより多くのパルスが単一のパルスと同等であるとみなされるべきであると国際レーザクラス安全規格が考える時間である）の期間内において、および、人間の目の領域内において、複数の画素５０ａおよび５０ｂが表示されるディスプレイスクリーンの領域へと、より高濃度の光子が投射装置によって投射される。こうした、より高濃度の光子は、国際レーザクラス安全規格において、クラス１に対して設定された最大被ばく放出限界を超えるであろう。そのため投射装置は、国際レーザクラス安全規格においてクラス２（またはそれ以上）として分類されなくてはならない。

さらに、投射装置によって投射されるレーザ光は通常パルス状である。これは、ユーザの目に対して投射装置によって引き起こされる危険性をさらに増大させるであろう。国際レーザ分類システムにおいては、パルスレーザ光により露光されたユーザの目に対する増大したリスクに起因して、パルスレーザに対する被ばく放出限界は、連続レーザの被ばく放出限界よりも低い。もしもパルスレーザを使用する場合には、より容易に、与えられたクラスに対する最大被ばく放出限界を投射装置は超えてしまう。

上記の複数の不利益のうちのいくつかを取り除く、または軽減することが本発明の目的である。具体的には、本発明の複数の目的のうちの１つは、画像を投射する際に、投射装置が、選択されたクラスの最大被ばく放出限界を超えないことを保証するであろう、画像を投射する方法を提供することである。

本発明に従うと、この目的は、画像を定義する複数の画素をディスプレイスクリーン上に投射すべく、１または複数の動揺軸周りに往復して１または複数のレーザからの光をディスプレイスクリーンにわたって走査するＭＥＭＳミラーを有する投射装置を用いた、改善された安全性を有する画像の投射方法によって実現される。この方法は、次の複数の段階を備える。
（ａ）上記投射装置に対するレーザクラスを選択する段階。
（ｂ）上記選択されたレーザクラスについて、画像における予め定められた黒画素数に対し、最大被ばく放出限界と距離との間の関係を計算する段階。
（ｃ）上記選択されたレーザクラスについて、最大被ばく放出限界と距離との間の複数の関係を提供すべく、それぞれが上記画像における予め定められた異なる黒画素数に対するよう、段階（ｂ）を複数回繰り返す段階。それぞれの関係は、上記画像における予め定められた異なる黒画素数に対するものである。
（ｄ）ディスプレイスクリーンと上記投射装置との間の上記距離を決定する段階。
（ｅ）上記投射装置によって上記ディスプレイスクリーン上に投射されるべき画像に対する所望の最大被ばく放出限界を選択する段階。
（ｆ）段階（ｄ）において決定された上記距離において、段階（ｅ）において選択された上記所望の最大被ばく放出限界に等しい最大被ばく放出限界を含む一の関係を、最大被ばく放出限界と距離との間の上記複数の関係から選択する段階。
（ｇ）上記選択された一の関係に対して、上記画像における上記予め定められた黒画素数を特定する段階。
（ｈ）段階（ｇ）において特定された上記予め定められた黒画素数が上記画素列に提供されるように、上記投射装置によって投射されるべき上記画像を定義する画素列を変更する段階。

本発明の最も好ましい実施形態においては、この方法は、次の複数の段階を備える。
（ａ）上記投射装置に対するレーザクラスを選択する段階。
（ｂ）上記選択されたレーザクラスについて、画像における予め定められた黒画素数に対し、最大被ばく放出限界と距離との間の関係を計算する段階。
（ｂ２）上記選択されたレーザクラスについて、上記画像における上記予め定められた黒画素数に対し、光度限界（luminosity limit）と距離との間の関係を提供すべく、上記最大被ばく放出限界を光度限界に変換する段階。
（ｃ）上記選択されたレーザクラスについて、光度限界と距離との間の複数の関係を提供すべく、それぞれが上記画像における予め定められた異なる黒画素数に対するよう、段階（ｂ）および（ｂ２）を複数回繰り返す段階。それぞれの関係は、上記画像における予め定められた異なる黒画素数に対するものである。
（ｄ）ディスプレイスクリーンと上記投射装置との間の上記距離を決定する段階。
（ｅ）上記投射装置によって上記ディスプレイスクリーン上に投射されるべき画像に対する所望の光度を選択する段階。
（ｆ）段階（ｄ）において決定された上記距離において、段階（ｅ）において選択された上記所望の光度に等しい光度限界を含む一の関係を、光度限界と距離との間の上記複数の関係から選択する段階。
（ｇ）上記選択された一の関係に対して、上記画像における上記予め定められた黒画素数を特定する段階。
（ｈ）段階（ｇ）において特定された上記予め定められた黒画素数が上記画素列に提供されるように、上記投射装置によって投射されるべき上記画像を定義する画素列を変更する段階。

最も好ましい実施形態においては、この分野においてよく知られている複数の数式を用いて、複数の最大被ばく放出限界が等価な複数の光度限界に変換される。そしてその後、この方法を実行する場合に、複数の最大被ばく放出限界を用いるよりも、複数の光度限界が使用される。

ほとんどの場合において、光度限界は、投射装置内の光熱効果に起因して放出される光によって決定される。その他の複数の場合においては、光度限界は、投射装置内の光化学効果に起因して放出される光によって決定されてよい。

画素列は、好ましくは、投射されるべき画像を定義する複数の画素を含む。画像はビデオ画像または静止画像であってよい。好ましくは、画素列中の各画素は、光パルスによって定義されるであろう。最も好ましくは、各光パルスは変調された光パルスであろう。画素列は、ビデオストリームによって定義されてよい。

段階（ｄ）は、ディスプレイスクリーンと投射装置との間の距離を決定する、または人の頭との間の距離を決定する段階を含んでよい。

本方法は、与えられる画像の連続するまたは隣接する画素のそれぞれを考慮することによって画素列を形成し、そのような画素列をレーザドライバの入力へと提供する段階を含んでよい。典型的な規格の複数の画素列フォーマットはＲＧＢ、ＶＧＡ、ＨＤＭＩ（登録商標）、またはＭＩＰＩである。

好ましくは、本方法は、ディスプレイスクリーンと投射装置との間の距離を測定する段階、および、測定された距離において、そのクラスに対する光度限界を投射装置が超えないように、測定された距離に従って、投射されるべき画像を定義する画素列中に提供される黒画素数を動的に調整する段階を含むであろう。本方法は、人の頭と投射装置との間の距離を測定する段階、および、測定された距離において、そのクラスに対する光度限界を投射装置が超えないように、測定された距離に従って、投射されるべき画像を定義する画素列中に提供される黒画素数を動的に調整する段階を含んでよい。

画素列を変更する段階は、決定された数の黒画素が、投射される画像の対向する複数の辺または境界の周りに提供されるように、画素列を変更する段階を含んでよい。

本方法は、投射される画像の対向する複数の辺に複数の黒画素が現れるように、ＭＥＭＳミラーが動揺軸周りにその往復の方向を変えるに際に、画素列中に提供される複数の黒画素を投射装置中のＭＥＭＳミラーにおいて受け取る段階を含んでよい。投射される画像の複数の辺に複数の黒画素が現れるように、好ましくは複数の黒画素は、ＭＥＭＳミラーが動揺軸周りにその往復の方向を変える際に、投射装置中のＭＥＭＳミラーによってそれらが受け取られるような複数の位置において、画素列中に提供される。好ましくは複数の黒画素は、ＭＥＭＳミラーが動揺軸周りにその往復の方向を変える前、変える間、および変えた後に、投射装置のＭＥＭＳミラーによってそれらが受け取られるような複数の位置において、画素列中に提供される。

好ましくは、ＭＥＭＳミラーがその開始位置から−５０°または＋５０°の位置にある場合に、投射装置中のＭＥＭＳミラーによって複数の黒画素が受け取られるような複数の位置において、複数の黒画素が画素列中に提供される。ここで、開始位置は０°とみなされる。０°位置はまた、ＭＥＭＳミラーにとっての静止位置とみなされてもよい。好ましくは、±５０°の位置は、ＭＥＭＳミラーの往復位置のそれぞれ最大振幅である。従って、ＭＥＭＳミラーは、その開始位置（０°）から−５０°から＋５０°までの複数の位置の１０°以内に正確にあるときに、ＭＥＭＳミラーは、複数の黒画素のみをディスプレイスクリーンへと反射させるであろう。ＭＥＭＳミラーがその往復の最大振幅にあるであろう位置は２つあることに留意されるべきである。往復の第１の最大振幅は、ＭＥＭＳミラーがその開始位置（０°）から時計回りの方向に＋５０°の位置まで往復するときに到達されるであろう。往復の第２の最大振幅は、その後ＭＥＭＳミラーがその開始位置（０°）から反時計回りの方向に−５０°の位置まで往復するときに到達されるであろう。好ましくは、複数の黒画素は、ＭＥＭＳミラーがその往復位置の最大振幅にあるときに、投射装置中のＭＥＭＳミラーによってそれらが受け取られるような複数の位置において画素列中に提供される。

ＭＥＭＳミラーは、２つの動揺軸周りに往復するように構成されてよい。ここで本方法は、投射される画像の境界の周りに複数の黒画素が現れるように、２つの動揺軸のそれぞれの周りにＭＥＭＳミラーがその往復の方向を変える際に、画素列中に提供される複数の黒画素を受け取る段階を含む。好ましくは、２つの動揺軸周りに往復するようにＭＥＭＳミラーは構成される。投射される画像の境界の周りに複数の黒画素が現れるように、複数の黒画素は、２つの動揺軸のそれぞれの周りにＭＥＭＳミラーがその往復の方向を変える際に、投射装置のＭＥＭＳミラーによりそれらが受け取られるような複数の位置において、画素列中に提供される。好ましくは、２つの動揺軸周りに往復するようにＭＥＭＳミラーは構成される。ここで複数の黒画素は、２つの動揺軸のそれぞれの周りにＭＥＭＳミラーがその往復の方向を変える前、変える間、および変えた後に、投射装置のＭＥＭＳミラーによってそれらが受け取られるような複数の位置において、画素列中に提供される。

決定された数の黒画素が、投射されるべき画像を定義する画素列に提供されるように画素列を変更する段階は、画素列中の複数の画素を複数の黒画素に変換する段階を含んでよい。

画素列において複数の黒画素へと変換される画素の数は、好ましくは、決定された黒画素の数に等しい。

好ましくは、複数の黒画素へと変換される複数の画素は、投射されるべき画像の複数の辺に、またはその境界に配置された複数の画素である。

投射されるべき画像を定義する画素列に決定された数の黒画素が提供されるように画素列を変更する段階は、画素列中の複数の画素を圧縮する段階、および、その後、圧縮された画素列に対して複数の黒画素を追加する段階を含んでよい。好ましくは、圧縮された画素列に対して加えられる黒画素の数は、決定された黒画素の数に等しい。好ましくは、決定された黒画素の数に等しい数の画素により、画素列が圧縮される。

投射されるべき画像を定義する画素列に決定された数の黒画素が提供されるように画素列を変更する段階は、画素列に対して複数の黒画素を追加して、複数の画像定義画素および複数の追加された黒画素を含む変更された画素列を形成する段階、および、その後、ＭＥＭＳミラーの走査角度を増大する段階を含んでよい。

好ましくは、その１または複数の動揺軸周りのＭＥＭＳミラーの往復の振幅を増大することによって、走査角度が増大される。ＭＥＭＳミラーの走査角度は、黒画素の数を補償することを可能にする量だけ増大される。例えば、もしも１ｍにおいて画素が直径１ｍｍであり、且つ、もしも１つの黒画素が画像の２つの辺に加えられる場合、この画素を補償すべく、全光学走査角度（すなわち、角度において、ＭＥＭＳミラーの往復の機械的全振幅の２倍と等価）が増大される。ＭＥＭＳミラーの光学走査角度が増大される量は、α＝２×ｔｇ^−１（０．５／１０００）に従って計算されてよい。αは光学走査角度が増大される量であり、ｔｇ^−１は正接三角関数の逆数である。これにより、ＭＥＭＳミラーの全光学走査角度は（初期走査角度＋α）である。

別の選択肢は、（画素列中に提供される黒画素の数＋投射されるべきである、画素列中の黒画素以外の画素の数）／（投射される画素中の画素の総数）である比によってＭＥＭＳミラーの走査角度を増大することである。故に、ＭＥＭＳミラーの全走査角度は、（画素列中に提供される黒画素の数＋投射されるべきである、画素列中の黒画素以外の画素の数）／（投射される画素中の画素の総数）の比でＭＥＭＳミラーの初期走査角度を乗算したものに等しくなるであろう。投射されるべきである、画素列中の黒画素以外の画素の数は、画像定義画素と称される。

本方法は、ＭＥＭＳミラーの往復の速度を補償すべく、変更された画素列中の複数の画像定義画素のそれぞれの持続時間および／またはレーザ光パルス時間および／または持続時間を変更する段階をさらに含んでよい。複数の画像定義画素は、画素列中に提供された複数の黒画素以外の、画素列中の複数の画素である。複数のレーザ光パルスは、それぞれが複数の画像定義画素の１つを定義する、複数の光パルスである。レーザ光パルス時間は、レーザがパルスを発する時間である。レーザ光パルスの持続時間は、その時間にわたってレーザがパルスを発する時間の長さである。複数の画像定義画素の持続時間を変更することの目的は、ミラーの速度がどれほどであろうとも、全ての画素がディスプレイスクリーン上において同一のサイズで表示されることを保証することである。これは、投射されるべき画像の１つの画素をそれぞれ定義する複数の光パルスを提供する光源を、ＭＥＭＳミラーが高速で動いている場合には（すなわち、往復の振幅の中央付近においては）より速くパルス状にし、ＭＥＭＳミラーが低速で動いている場合には（すなわち、往復の最大振幅付近においては）より遅い速度で光源をパルス状にすることによって実現される。

もしもミラーの往復がサイン運動であるならば、ミラーの位置を時間の関数として計算することが可能である。そこから、以下の数式を用いて、変更された画素列中の複数の画像定義画素のそれぞれの持続時間を計算することができる。
Ｐｉｘｅｌ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ（ｔ）＝（Ｒｅｓ／２）×ｓｉｎ（２π×ｔ×Ｆｒ−π／２）
ここで、"Ｒｅｓ"は（予め定義された）画像の水平解像度であり、Ｆｒは（予め定義された）ＭＥＭＳミラーの共振周波数であり、"ｔ"は時間である。

ＭＥＭＳミラーの走査角度が増加されない実施形態においては、複数の画像定義画素の持続時間もまた変更される。画素列中に提供された複数の黒画素のために、複数の画像定義画素は、ＭＥＭＳミラーが異なる走査角度にあり、従って異なる走査速度にある場合に、ＭＥＭＳミラーによってディスプレイスクリーンへと偏向されるであろう。従って、第１の（また後続の）複数の画像定義画素の持続時間は、この事実を補償するように適合されなくてはならない。複数の画像定義画素のそれぞれの持続時間を決定すべく、以下の数式が使用される。
Ｐｉｘｅｌ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ（ｔ）＝（Ｒｅｓ／２＋Ｂｌａｃｋ＿ｐｘ）×ｓｉｎ（２π×ｔ×Ｆｒ−π／２）
ここで"Ｂｌａｃｋ＿ｐｘ"は、画素列中に提供されている黒画素の総数の半分である。

本方法は、複数の異なるレーザクラスに対して段階（ａ）−（ｃ）を繰り返す段階、画像を投射するための投射装置に対するレーザクラスを選択する段階、および、前の段階において選択されたレーザクラスに対して、光度限界と距離との間の複数の関係を選択する段階、および、本方法の段階（ｆ）および（ｇ）を実行する際に、選択された複数の関係を用いる段階をさらに含んでよい。

本方法は、与えられたレーザクラスに対して、投射装置内の光化学効果からの最大被ばく放出限界と投射装置からの距離との間の関係を決定する段階、および、投射装置とディスプレイスクリーンとの間の距離が１０ｃｍまたはそれよりも小さい場合に、もしも投射装置内での光化学効果からの最大被ばく放出限界が、投射装置内の光熱効果からの最大被ばく放出限界よりも大きい場合には、投射装置内の光化学効果からの最大被ばく放出限界が、投射装置内の光熱効果からの最大被ばく放出限界よりも小さいか、あるいはこれに等しくなるよう、予め定められた数の黒画素が画素列に提供されるように、投射されるべき画像を定義する画素列を変更する段階を含んでよい。

本方法は、与えられたレーザクラスに対して、投射装置のレーザ内での光化学効果からの光度限界と投射装置からの距離との間の関係を決定する段階を、さらに含んでよい。これは、好ましくは、選択されたレーザクラスに対して、光化学的最大被ばく放出限界と距離との間の関係を計算することにより成される。光化学的最大被ばく放出限界は、光化学的な逆効果（例えば、４００ｎｍから６００ｎｍまでの波長範囲にある放射線に露出することによる光網膜炎−光化学的な網膜の損傷）に対して複数の人を保護するためのものである。距離の関数として光化学的最大被ばく放出限界および光熱的最大被ばく放出限界を計算するための国際規格が、規格ＩＥＣ６０８２５−１および技術報告ＩＥＣ／ＴＲ６０８２５―１３より知られている。

その後、選択されたレーザクラスに対して、光度限界と距離との間の関係を提供すべく、光化学的最大被ばく放出限界は、上記に示されたのと同様に（すなわち、光熱的最大被ばく放出限界に対して上記にて成されたように）、好ましくは光度限界に変換される。本方法は、投射装置とディスプレイスクリーンとの間の距離が１０ｃｍまたはそれよりも小さい場合に、もしも投射装置内の光化学効果からの光度限界が、投射装置内の光熱効果からの光度限界よりも大きい場合には、投射装置内の光化学効果からの光度限界が、投射装置内の光熱効果からの光度限界よりも小さくなるよう、予め定められた数の黒画素が画素列に提供されるように、投射されるべき画像を定義する画素列を変更する段階をさらに含んでよい。

光化学効果については、４００ｎｍと６００ｎｍとの間に含まれる与えられたレーザ波長λに対する被ばく放出限界（ＡＥＬ）が、ＡＥＬ＝（３．９×１０^−３）×Ｃ３／（η×ｔ）ワット、によって与えられる。ここで、４００ｎｍ＜λ＜４５０ｎｍに対してはＣ３＝１であり、４５０ｎｍ＜λ＜６００ｎｍに対してはＣ３＝１０^{０．０２（λ−４５０）}である。クラス１に対する露出時間は１００秒なので、ｔ＝１００である。ηは、ユーザの目へと伝えられる、投射装置からのパワーの分率である。目は直径７ｍｍの丸い開口とみなす。

本方法は、投射装置の加速度を測定する段階、および、測定された加速度が閾値加速度を超える場合には、投射装置が予め定義された光度限界を超えないことを保証するような、予め定義された数の黒画素が、投射されるべき画像を定義する画素列に提供されるように画素列を変更する段階をさらに含んでよい。

本方法は、ディスプレイスクリーンにわたって光を走査すべく、ラスター走査、インターレース走査、非インターレース走査、双方向走査、リサジュー走査、単一湾曲走査または二重湾曲走査で、１または複数の動揺軸周りにＭＥＭＳミラーを往復させる段階を含んでよい。

本発明のさらなる態様に従うと、ソフトウェアモジュールを備えた、改善された安全性を有する投射装置が提供される。ここでソフトウェアモジュールは、上記の方法を実行するように構成されたソフトウェアを有する。

投射装置は、ディスプレイスクリーンと投射装置との間、または、投射装置の投射円錐中に存在する物体（例えば人の頭）と投射装置との間の距離を決定するための距離測定手段をさらに有してよい。最も好ましくは、投射装置は、ディスプレイスクリーンと投射装置との間の距離を測定するための手段と、投射装置が最大被ばく放出限界を超えないように、投射されるべき画像を定義する画素列中に提供される黒画素数を、測定された距離に従って動的に調整するための手段を備えるであろう。

投射装置は加速度計をさらに有してよい。ソフトウェアはさらに、加速度計によって測定された複数の加速度を受け取るよう構成され、加速度計によって測定された加速度が閾値加速度を超える場合には、投射装置が予め定義された光度限界を超えないことを保証するような、予め定義された数の黒画素が、投射されるべき画像を定義する画素列に提供されるように画素列を変更するよう構成される。

投射装置は、投射されるべき画像を定義する画素列に対して予め定義された数の黒画素が提供されるように画素列を変更するよう構成された距離測定システムとして、近接センサを備えてよい。これは、近接センサによって測定された、プロジェクタから投射面までの距離に応じて、投射装置が予め定義された最大被ばく放出限界を超えないことを保証する。

好ましくは、画素列中に提供されている"黒"画素は、色が完全に黒であろう。代替的実施形態においては、画素列中に提供されている"黒"画素は、完全に黒でなくてよい。これは、レーザ光出力がゼロではないことを意味するが、最初は、予め定義された最大被ばく放出限界を超えない程度に十分低い光強度よりも低い光強度を持った光を投射すべく調整されることができる。

例えば、画像の各辺でのいくつかの複数の黒画素を考慮すると、第１の極限の場合は多分完全な黒であり、他方は、第１の"全"出力画素に到達される点まで徐々にまたは着実により高くなる強度を有する。これにより、画像において切られる画素の数をより少なくすること、従って画像解像度の低下を抑えることが可能となるであろう。別の恩恵は、ミラーの湾曲運動を考慮すると、それらの画素は、ＭＥＭＳ湾曲運動（または速度）に起因した画像の輝度依存性とは反対となるであろう。従って、そのような説明された技術を用いることで、画像は、より均一な輝度を有するであろう。

本発明は、例として与えられ、複数の図によって示される実施形態の記載の助けにより、より良好に理解されるであろう。
本発明の好ましい実施形態に従った方法を実行する場合に含まれる複数の段階のフローチャートを示す。 与えられたレーザクラスについて、投射装置からの距離に対する投射装置の最大被ばく放出限界の間の関係を示す複数の曲線を有するグラフを示す。各曲線は、投射装置が、予め定められた異なる数の黒画素が提供された画素列により定義される画像を投射している場合に対応する。 本発明の好ましい実施形態に従った方法を実行する場合に含まれる複数の段階のフローチャートを示す。 与えられたレーザクラスについて、投射装置からの距離に対する投射装置からの光度限界の間の関係を示す複数の曲線を有するグラフを示す。各曲線は、投射装置が、予め定められた異なる数の黒画素が提供された画素列により定義される画像を投射している場合に対応する。 画素列が投射された際に、黒画素がどのように現れるかを示す。 画素列が投射された際に、黒画素がどのように現れるかを示す。 本発明の別の態様に従った投射装置を示す。 ＭＥＭＳミラーの往復の様々な段階における、既知の投射装置によって投射された複数の画素を示す。

本発明の方法は、ディスプレイスクリーン上に画像を投射すべく、ディスプレイスクリーンにわたって光を走査するために１または複数の動揺軸周りに往復するＭＥＭＳミラーを備えた投射装置において実行される。好ましくは、ＭＥＭＳミラーは、ラスター走査、インターレース走査、非インターレース走査、双方向走査、リサジュー走査、単一湾曲走査または二重湾曲走査によって、ディスプレイスクリーンにわたって光を走査すべく、上記の１または複数の動揺軸周りに往復する。好ましくは、ＭＥＭＳミラーは、単一の動揺軸または２つの直交する動揺軸周りに往復する。光は、好ましくは赤、緑、および青色レーザである１または複数のレーザによって提供される。１または複数のレーザは、複数の光パルスの形態で光を提供する。それぞれのパルスは、投射されるべき画像の１つの画素を定義する。

図１は、本発明の一実施形態に従った方法に関係する複数の段階を示すフローチャートである。本方法は、投射装置用のレーザクラスを選択する段階（段階（ａ））と、次に、選択されたレーザクラスについて、１つの画像における予め定められた黒画素数に対して、最大被ばく放出限界と距離の間の関係が、国際レーザ分類システムに提示される複数の式を用いて計算される段階（段階（ｂ））を有する方法を含む。最大被ばく放出限界は、特定のレーザクラス内において許容される最大被ばく放出レベルである。この例においては、最大被ばく放出限界は光熱的最大被ばく放出限界、すなわち光熱効果に起因した放射である。画像の"黒"部分の数の関数として、および距離の関数として、光熱的最大被ばく放出限界を計算するための国際規格は、ＩＥＣ規格６０８２５−１および技術報告ＩＥＣ／ＴＲ６０８２５−１３により知られている。

選択されたレーザクラスについて最大被ばく放出限界と距離との間の複数の関係を提供すべく、それぞれが画像における予め定められた異なる黒画素数に対するように、段階（ｂ）が複数回繰り返される。ここで、それぞれの関係は、画像における予め定められた異なる黒画素数に対するものである（段階（ｃ））。選択されたレーザクラスについて、それぞれの関係が画像における予め定められた異なる黒画素数に対するものである、最大被ばく放出限界と距離との間の複数の関係は、グラフ上の複数の曲線として、表として、１または複数の数学的関数として、あるいは、任意の他の適切な形で表されることができるであろう。例えば図２は、グラフ上の複数の曲線として表された複数の関係を示す。投射装置からの距離がｘ軸に沿って示され、投射装置に対する最大被ばく放出限界がｙ軸に沿って示されている。投射装置内の光熱効果からのより大きな最大被ばく放出限界が、ｙ軸に沿って示されている。

図２のグラフ中に示される複数の曲線のそれぞれは、クラス１の投射装置について、投射装置からの距離に対する、投射装置の最大被ばく放出限界の間の関係を示す。各曲線は、投射装置が、予め定められた異なる数の黒画素を有する画素列によって定義された、ある解像度の画像を投射している場合に対応する。例えば曲線１１は、投射装置が、８５個の黒画素を有する画素列によって定義された、ある解像度（例えばＷＶＧＡ解像度）の画像を投射している場合に対応する。曲線１２は、投射装置が、６３個の黒画素を有する画素列によって定義される画像を投射している場合に対応する、などである。もしも図２のグラフ中に示された複数の曲線のうちの１つに示される挙動に投射装置が従う場合は、この投射装置は、国際レーザクラス安全規格のクラス１に対して設定された複数の規格内にあるだろう。故に、この投射装置はクラス１投射装置として分類されるであろう。例えば、図２に示されるように、投射装置が国際レーザクラス安全規格においてクラス１であるためには、８５個の黒画素を含む画像を投射装置が投射している場合に、投射装置から１３５０ｍｍにおいて測定された、投射装置によって投射される光の最大被ばく放出限界は、０．１０２Ｗを超えてはならない。同様に、図２にまた示されるように、投射装置が国際レーザクラス安全規格においてクラス１であるためには、６３個の黒画素を含む画像を投射装置が投射している場合に、投射装置から７５０ｍｍにおいて測定された、投射装置によって投射される光の最大被ばく放出限界は、０．０５２Ｗを超えてはならない。

再び図１を参照すると、与えられたレーザクラスに対し、予め定められた異なる数の黒画素が画素列に提供された場合について、投射装置からの距離に対する投射装置の最大被ばく放出限界の間の関係が決定された後に、画像が投射されるべきディスプレイスクリーンと投射装置との間の距離が決定される（段階（ｄ））。本実施形態の変更形態においては、投射装置と、投射装置の投射円錐中に位置された人の頭との間の距離が、段階（ｄ）において測定される。

次にユーザは、投射装置によって上記ディスプレイスクリーン上に投射されるべき画像に対し、所望の最大被ばく放出限界を選択する（段階（ｅ））。

次の段階（段階（ｆ））においてユーザは、最大被ばく放出限界と距離との間の複数の関係のうちから、段階（ｄ）において決定された距離における、段階（ｅ）において選択された所望の最大被ばく放出限界に等しい最大被ばく放出限界を含む１つの関係を選択する。その後ユーザは、その選択された関係に対して、画像において予め定められた黒画素数を特定する（段階（ｇ））。例えば、図２中のグラフを参照すると、もしも投射装置が、画像が投射されるべきディスプレイスクリーンから１３５０ｍｍの距離に配置されており、投射されるその画像に対して０．１０２Ｗの所望の最大被ばく放出限界をユーザが選択する場合、ユーザは、距離１３５０ｍｍにおいて、どの曲線が所望の最大被ばく放出限界０．１０２Ｗに等しい光度限界を含むのかを、グラフから決定することができる。距離１３５０ｍｍにおいて０．１０２Ｗの最大被ばく放出限界を含む曲線は、（図２中に示されるように）画像において予め定められた黒画素数が８５である場合に対応する曲線であると特定される。従って、この投射装置がクラス１を維持するためには、投射装置によって投射されるべき画像の複数の画素を定義する画素列中に、８５個の黒画素が提供されるべきである。もしもユーザが、画素列中に８５個よりも少ない黒画素を提供するつもりである場合には、投射装置の最大被ばく放出限界は、クラス１に対して許されるものを超えるであろう。従って投射装置は、より危険であるとみなされ、国際レーザクラス安全規格に従ってクラス２、３、または４の投射装置として分類されるであろう。

同様に、もしも画像が投射されるべきディスプレイスクリーンから投射装置が距離７５０ｍｍに配置されており、投射される画像に対して０．０５２Ｗの所望の最大被ばく放出限界をユーザが選択する場合には、（図２中に示されるように）この投射装置がクラス１の投射装置を維持するため、すなわち、投射装置から７５０ｍｍにおいて、投射装置の最大被ばく放出限界が、国際レーザクラス安全規格のクラス１に対する最大被ばく放出限界を超えないようにするためには、画像の複数の画素を定義する画素列中に、６３個の黒画素が提供されるべきであることをユーザは決定することができる。

図２中のグラフは、国際レーザクラス安全規格のクラス１について、投射装置からの距離に対する投射装置の最大被ばく放出限界の間に要求される関係を表す複数の曲線を示すことが理解されるであろうが、国際レーザクラス安全規格における他の複数のクラスのうちの任意のものについて、要求される関係を表す複数の曲線を有するグラフが代替的に使用され得るであろうことが理解されよう。

画素列中に提供されるべき黒画素数がひとたび決定されたならば、段階（ｇ）において特定された予め定められた数の黒画素が画素列に提供されるように、投射装置によって投射されるべき画像を定義する画素列が変更される（段階ｈ）。予め定められた数の黒画素が提供されるように画素列が変更され得る多数の異なる手法がある。これら複数の異なる手法は、後で、より詳細に説明されるであろう。しかしながら最も好ましくは、画素列を変更する段階は、画素列が投射される場合に、画素列中に提供される複数の黒画素が、投射される画像の対向する複数の辺または投射される画像の境界の周りに投射されるように、画素列を変更する段階を含む。

図３は、本発明の最も好ましい実施形態に従った方法に関係する複数の段階を示すフローチャートである。本方法は、投射装置に対してレーザクラスを選択する第１段階を含む（段階（ａ））。この例においては、投射装置に対してレーザクラス１が選択される。

次に、選択されたレーザクラスについて、画像における予め定められた黒画素数に対して、最大被ばく放出限界と距離との間の関係が計算される（段階（ｂ））。これは、国際レーザ分類システムに提示される、既知の複数の表および式を用いて成される。最大被ばく放出限界は、特定のレーザクラス内において許容される最大被ばく放出レベルである。この場合、最大被ばく放出限界は、複数の熱的な逆効果に対して複数の人を保護するための、光熱的最大被ばく放出限界である。

画像の"黒"部分の数の関数として、および距離の関数として光熱的最大被ばく放出限界を計算するための国際規格は、技術報告ＩＥＣ／ＴＲ６０８２５−１３からの技術報告によって知られている。距離の関数として光化学的最大被ばく放出限界を計算するための国際規格は、技術報告ＩＥＣ／ＴＲ６０８２５−１３からの技術報告によって知られている。

その後、選択されたレーザクラスについて、画像における予め定められた黒画素数に対し、光度限界と距離との間の関係を提供すべく、最大被ばく放出限界が光度限界に変換される（段階（ｂ２））。最大被ばく放出限界と光度限界との間の変換は、次のように成される。最大被ばく放出限界（ＭＡＥＬ）はワットで表され、複数のレーザの最大光パワーに対応する。Ｄ６５の白点に対しては、２１．５％の青、３１％の緑、および４７．５％の赤が必要なことが知られている。よって、各レーザに対するパワー限界は、
Ｐｍａｘｂｌｕｅ＝ＭＡＥＬ×２１．５％
Ｐｍａｘｇｒｅｅｎ＝ＭＡＥＬ×３１％
Ｐｍａｘｒｅｄ＝ＭＡＥＬ×４７．５％
である。目の明所視感度は、
赤色レーザに対しては、１１５ｌｍ／Ｗ
緑色レーザに対しては、４５３ｌｍ／Ｗ
青色レーザに対しては、１９ｌｍ／Ｗ
であることが知られている。よって光度限界は、
光度限界＝Ｐｍａｘｂｌｕｅ×１９＋Ｐｍａｘｇｒｅｅｎ×４５３＋Ｐｍａｘｒｅｄ×１１５
として計算され得る。

選択されたレーザクラスについて光度限界と距離との間の複数の関係を提供すべく、それぞれが画像における予め定められた異なる黒画素数に対するように、段階（ｂ）および（ｂ２）が複数回繰り返される。ここで、それぞれの関係は、画像における予め定められた異なる黒画素数に対するものである（段階（ｃ））。

選択されたレーザクラスについて、それぞれの関係が画像における予め定められた異なる黒画素数に対するものである、光度限界と距離との間の複数の関係は、グラフ上の複数の曲線として、表として、１または複数の数学的関数として、あるいは、任意の他の適切な形で表されることができるであろう。例えば図４は、グラフ上の複数の曲線として表された複数の関係を示す。投射装置からの距離がｘ軸に沿って示され、投射装置に対する光度限界がｙ軸に沿って示されている。より具体的には、投射装置内の光熱効果からの光度限界が、ｙ軸に沿って示されている。光度限界は、特定のレーザクラス内で、投射装置から特定の距離において許容される最大光度レベルである。

図４のグラフ中に示される複数の曲線のそれぞれは、クラス１投射装置について、投射装置からの距離に対する投射装置の光度限界の間の関係を示す。各曲線は、投射装置が、予め定められた異なる数の黒画素を有する画素列によって定義された、ある解像度の画像を投射している場合に対応する。例えば曲線１１１は、投射装置が、８５個の黒画素を有する画素列によって定義された、ある解像度（例えばＷＶＧＡ解像度）の画像を投射している場合に対応する。曲線１１２は、投射装置が、２２個の黒画素を有する画素列によって定義される画像を投射している場合に対応する。もしも図４のグラフ中に示された１つの曲線に示される挙動に投射装置が従う場合は、この投射装置は、国際レーザクラス安全規格のクラス１に対して設定された複数の規格内にあるだろう。故に、この投射装置はクラス１投射装置として分類されるであろう。例えば、投射装置が国際レーザクラス安全規格においてクラス１であるためには、８５個の黒画素を含む画像を投射装置が投射している場合に、投射装置から７５０ｍｍにおいて測定された、投射装置によって投射される光の光強度は、１０ｌｍを超えてはならない。

再び図３を参照すると、与えられたレーザクラスに対し、予め定められた異なる数の黒画素が画素列に提供された場合について、投射装置からの距離に対する投射装置からの光度レベルの間の複数の関係が決定された後に、画像が投射されるべきディスプレイスクリーンと投射装置との間の距離が決定される（段階（ｄ））。

次にユーザは、投射装置によって上記ディスプレイスクリーン上に投射されるべき画像に対し、所望の光度を選択する（段階（ｅ））。その後、次の段階（段階（ｆ））においてユーザは、光度限界と距離との間の複数の関係のうちから、段階（ｄ）において決定された距離における、段階（ｅ）において選択された所望の光度に等しい光度限界を含む１つの関係を選択する。その後、次の段階（段階（ｇ））においてユーザは、その選択された関係に対して、画像において予め定められた黒画素数を特定する。例えば、図４中のグラフを参照すると、もしも投射装置が、画像が投射されるべきディスプレイスクリーンから１３５０ｍｍの距離に配置されており、投射されるその画像に対して２０Ｌｍの所望の光度をユーザが選択する場合、ユーザは、距離１３５０ｍｍにおいて、どの曲線が所望の光度２０Ｌｍに等しい光度限界を含むのかを、グラフから決定することができる。曲線１１１は距離１３５０ｍｍにおいて２０Ｌｍの光度限界を含むこと、および、曲線１１１は、（図４中に示されるように）画像において予め定められた黒画素数が８５である場合に対応することがグラフから特定される。従って、この投射装置がクラス１を維持するためには、投射装置によって投射されるべき画像の複数の画素を定義する画素列中に、８５個の黒画素が提供されるべきである。もしもユーザが、画素列中に８５個よりも少ない黒画素を提供するつもりである場合には、投射装置の光度限界は、クラス１に対して許されるものを超えるであろう。従って投射装置は、より危険であるとみなされ、国際レーザクラス安全規格に従ってクラス２、３、または４の投射装置として分類されるであろう。

同様に、もしも画像が投射されるべきディスプレイスクリーンから投射装置が距離７５０ｍｍに配置されており、投射される画像に対して１０Ｌｍの所望の光度をユーザが選択する場合には、（図４中に示されるように）この投射装置がクラス１の投射装置を維持するため、すなわち、投射装置から７５０ｍｍにおいて、投射装置の光度限界が、国際レーザクラス安全規格のクラス１に対する光度限界を超えないようにするためには、画像の複数の画素を定義する画素列中に、８５個の黒画素が提供されるべきであることをユーザは決定することができる。あるいは、図４中に示される別の例のように、もしも画像が投射されるべきディスプレイスクリーンから投射装置が距離１３５０ｍｍに配置されており、投射される画像に対して１０Ｌｍの所望の光度をユーザが選択する場合には、（図４中に示されるように）この投射装置がクラス１の投射装置を維持するため、すなわち、投射装置から７５０ｍｍにおいて、投射装置の光度限界が、国際レーザクラス安全規格のクラス１に対する光度限界を超えないようにするためには、画像の複数の画素を定義する画素列中に、２２個の黒画素が提供されるべきであることをユーザは決定することができる。

図４中のグラフは、国際レーザクラス安全規格のクラス１について、投射装置からの距離に対する投射装置の光度限界の間に要求される関係を表す複数の曲線を示すことが理解されるであろうが、国際レーザクラス安全規格における他の複数のクラスのうちの任意のものについて、要求される関係を表す複数の曲線を有するグラフが代替的に使用され得るであろうことが理解されよう。例えば、その代わりに、もしもユーザが自分の投射装置が国際レーザクラス安全規格においてクラス２であることを望む場合、国際レーザクラス安全規格のクラス２に対する複数の規格に対応して、図４と同様ではあるが、投射されるべき画像を定義する画素列中に提供された異なる黒画素数に対して、投射装置からの距離に対する光度限界の間に要求される関係を表す複数の曲線を有するグラフを、ユーザは使用するであろう。

画素列中に提供されるべき黒画素数がひとたび決定されたならば、段階（ｇ）において特定された予め定められた数の黒画素が画素列に提供されるように、本方法の次の段階（段階（ｈ））で、投射装置によって投射されるべき画像を定義する画素列を変更することとなる。好ましくは、投射装置内のレーザ源がレーザ光を放出していない時に黒画素が定義されることに留意されるべきである。従って、画素列中に１または複数の黒画素を提供すべく、投射装置内のレーザ源から光が放出されないような複数のセクションが画素列に提供されるべきである。

最も好ましくは、それぞれ図５ａおよび５ｂに示されるように、画素列を変更する段階は、画素列が投射される場合に、画素列中に提供される複数の黒画素が、投射される画像の対向する複数の辺または投射される画像の境界の周りに投射されるように、画素列を変更する段階を含む。画素列が投射された場合に、投射される画像の対向する複数の辺または境界の周りに複数の黒画素が現れることを保証すべく、画素列中に提供されている複数の黒画素は、ＭＥＭＳミラーが１つの動揺軸周りにその往復の方向を変えているときに（言い換えると、ＭＥＭＳミラーがその往復の最大振幅に到達するたびに）、ＭＥＭＳミラーに受け取られるべきである。

図５ａは、単一の動揺軸周りに往復するＭＥＭＳミラーを有する投射装置を用いて投射された場合、および、ＭＥＭＳミラーがこの単一の動揺軸周りにその往復の方向を変えているときに、投射装置のＭＥＭＳミラーによって複数の黒画素が受け取られるような複数の位置において、複数の黒画素が画素列中に提供される場合に、ディスプレイスクリーン上にて画素列がどのように現れるかを示す。図５ａに見られるように、複数の黒画素３０は、投射される画像３５の対向する複数の辺３２ａ、ｂにおいて、図５ａに示されるように複数の縦帯３１として現れるであろう。画素列中に提供されている複数の黒画素３０のために、投射装置は、ディスプレイスクリーンのどの領域に対して投射される光子も高濃度では投射しない。

投射される画像３５の対向する複数の辺３２ａ、ｂの複数の黒画素３０の複数の帯３１の厚さを増大させるべく、複数の黒画素３０は、好ましくは、ＭＥＭＳミラーが単一の動揺軸周りにその往復の方向を変える前、変える間、および変える後に、投射装置のＭＥＭＳミラーによってこれらが受け取られるような複数の位置において画素列中に提供される。好ましくは、複数の黒画素は、ＭＥＭＳミラーがその開始位置（０°）または静止位置（０°）から−４０°〜−５０°の間にある場合に投射装置のＭＥＭＳミラーによってそれらが受け取られる、および、ＭＥＭＳミラーがその開始位置または静止位置（０°）から＋４０°〜＋５０°の間にある場合に投射装置のＭＥＭＳミラーによってそれらが受け取られるような複数の位置において、画素列中に提供される。ここで、＋５０°および−５０°は、ＭＥＭＳミラーがその往復の最大振幅にある場合のＭＥＭＳミラーの複数の位置である。従って、ＭＥＭＳミラーがその開始位置（０°）から−４０°〜−５０°の間および＋４０°〜＋５０°の間にあるときに、ＭＥＭＳミラーは、複数の黒画素のみをディスプレイスクリーンへと反射するであろう。好ましくは、開始位置（０°）または静止位置（０°）は、ＭＥＭＳミラーが動作していない場合にＭＥＭＳミラーがある位置だろう。

代替的実施形態において投射装置のＭＥＭＳミラーは、２つの直交する動揺軸周りに往復するように構成される。この場合、好ましくは本方法は、図５ｂに示されるように、画素列が投射された場合に、投射される画像の境界の周りに複数の黒画素が現れるように、ＭＥＭＳミラーが２つの動揺軸のそれぞれの周りにその往復の方向を変えているときに（言い換えると、ＭＥＭＳミラーがそれぞれの動揺軸周りにその往復の最大振幅に到達するたびに）、画素列中に提供されている複数の黒画素を受け取る段階を有する。複数の黒画素３０は、投射される画像３８の対向する複数の辺３２ａ、ｂおよび上下３３ａ、ｂにおいて、縦および横の複数の帯３７ａ、ｂとして現れるであろう。

複数の黒画素３０の縦および横の複数の帯３７ａ、ｂの厚さを増大させるべく、複数の黒画素３０は、好ましくは、ＭＥＭＳミラーが２つの動揺軸のそれぞれの周りにその往復の方向を変える前、変える間、および変える後に、投射装置のＭＥＭＳミラーによってこれらが受け取られるような複数の位置において画素列中に提供される。

予め定められた数の黒画素が、投射されるべき画像を定義する画素列に提供されるように画素列を変更する段階は、多数の異なるやり方で実行され得る。

本方法の一実施形態において、予め定められた数の黒画素が、投射されるべき画像を定義する画素列に提供されるように画素列を変更する段階は、画素列中の複数の画素を複数の黒画素に変換する段階を含む。画素列において複数の黒画素へと変換される画素の数は、段階（ｈ）において特定された予め定められた黒画素数に等しい。複数の黒画素へと変換される複数の画素は、投射された場合に、画像の対向する複数の辺または境界に配置されることになっている、そうした複数の画素である。基本的には、この変換を実行すべく、投射されるべき画像の一部を定義する複数の画素が画素列から除去され、複数の黒画素によって置換される。画像の対向する複数の辺において画像の複数の部分を定義する複数の画素、または、画像の境界の周りにおいて画像の複数の部分を定義する複数の画素が、画素列から除去される。それぞれ図５ａおよびｂに示されるように、画素列が投射された場合に、投射される画像の対向する複数の辺または投射される画像の境界の周りに複数の黒画素が現れるように、複数の画素が除去されたのと同一の位置において、画素列中に複数の黒画素が提供される。

別の実施形態においては、投射されるべき画像を定義する画素列に予め定められた数の黒画素が提供されるように画素列を変更する段階は、画素列中の複数の画素を圧縮する段階、および、その後、圧縮された画素列に対して複数の黒画素を追加する段階を含む。好ましくは、予め定められた黒画素数に等しい画素数で画素列が圧縮される。圧縮された画素列に対してその後加えられる黒画素の数は、予め定められた黒画素数に等しい。従って、画素列が変更された後における画素列中の画素の数は、元々の画素列中にあった画素の数と同一であろう。

さらなる実施形態においては、投射されるべき画像を定義する画素列に予め定められた数の黒画素が提供されるように画素列を変更する段階は、複数の画像定義画素および複数の追加された黒画素を含む変更された画素列を形成すべく、画素列に対して上記予め定められた数の黒画素を追加する段階、および、その後ＭＥＭＳミラーの走査角度を増大する段階を含む。走査角度は、好ましくは、その１または複数の動揺軸周りのＭＥＭＳミラーの往復の振幅を増大することによって増大される。ＭＥＭＳミラーの走査角度は、（画素列中に提供された黒画素の数＋画像定義画素の数）／（投射されるべき画素列中の画素の総数）という比で増大される。言い換えると、画素列に対して加えられている黒画素の数に比例して、走査角度が増大される。複数の黒画素が画素列に対して加えられるので、変更された画素列中の画素の数は、元々の画素列中にあった画素の数よりも大きい。複数の追加画素を収容すべく増大されたＭＥＭＳミラーの走査角度によって、投射される画像が歪んで現れることを防止する。

変更された画素列における複数の画像定義画素のそれぞれの持続時間もまた、ＭＥＭＳミラーの往復の速度を補償すべく変更される。画素列に対して加えられている複数の黒画素に起因して、今や複数の画像定義画素は、それぞれ、ＭＥＭＳミラーの往復における異なる段階においてＭＥＭＳミラーに到達するであろう。画素列に対して黒画素が加えられていなかった場合と比べて、ＭＥＭＳミラーの往復の速度は、複数の画像定義画素のそれぞれがＭＥＭＳミラーに到達したときに、より速くなるであろう。複数の画像定義画素がＭＥＭＳミラーに到達するときのＭＥＭＳミラーの往復の速度の違いを補償すべく、複数の画像定義画素のそれぞれの持続時間が変更される。

ＭＥＭＳミラーの往復はサイン波である。従って、ＭＥＭＳミラーの位置を時間の関数として計算することができる。そこから、投射される画像の全体にわたって各画素のサイズが一定であることを保証すべく、全ての画像定義画素のサイズが、投射される画像の全体にわたって定数に等しいことを保証するような適切な持続時間を各画像定義画素が有するように、各画像定義画素の持続時間が変更される。画素持続時間は、画素の開始位置から終了位置まで動くためにＭＥＭＳミラーが要する時間に対応する。投射される画像の中心部分を定義する画像定義画素の持続時間は、その持続時間がより短くなるように変更され、投射される画像の境界を定義する画像定義画素の持続時間は、その持続時間がより長くなるように変更される。これは、投射される画像にわたって、複数の画素のサイズが一定であることを保証するであろう。画素列中の複数の画像定義画素のそれぞれの適切な持続時間は、次のように計算される。
Ｐｉｘｅｌ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ（ｔ）＝（Ｒｅｓ／２）×ｓｉｎ（２π×ｔ×Ｆｒ−π／２）
ここで"Ｒｅｓ"は（所望の画像品質に応じて予め定義された値である）画像の水平解像度であり、ＦｒはＭＥＭＳミラーの共振周波数であり、"ｔ"は時間である。

複数の画素のそれぞれの持続時間は、ソフトウェアによって変更される。例えばプログラム可能なマイクロコントローラまたはＦＰＧＡに組み込まれたソフトウェアは、予め定義された画素持続時間と協働する複数の信号を供給する。この協働は、信号のデューティサイクル、および／または信号の持続時間、および／または信号の振幅によるものであろう。その後この信号は、入力された信号パラメータに関連してレーザへと電流を供給するレーザドライバを制御するために使用される。例えば、もしも入力信号がある持続時間を有する場合には、同等な持続時間を有する電流を、レーザドライバがレーザに供給するであろう。ミラーの振動数および画像解像度のようなデータは、ＦＰＧＡのプログラム可能なマイクロコントローラ中に組み込まれることができる。

説明されたように、図４は、レーザクラス１について、投射装置からの距離に対する投射装置の光度限界の間の関係をそれぞれの曲線が表す複数の曲線を含むグラフを示す。グラフ中のそれぞれの曲線は、投射されるべき画像における、予め定められた異なる黒画素数に対するものである。本発明のさらなる実施形態においては、それぞれが図４中に示されたものと類似しているが、国際レーザクラス安全規格のその他の複数のレーザクラス（例えば、クラス２、３、および／または４）についての、投射装置からの距離に対する投射装置からの光度レベルの間の複数の関係を示す複数の曲線を含む複数のグラフもまた決定されようことが理解されるであろう。図４中のグラフに関して、当該分野において既知の複数の方法を用いて、これら複数のグラフは決定されることができるであろう。この場合本方法は、好ましくは、ユーザが投射装置用のレーザクラスを選択する段階、言い換えると、投射装置が、所望するどのクラスにあるべきかを選択する段階をさらに有するであろう。その後、その選択されたレーザクラスに対応するグラフを選択する。その後、選択されたグラフが使用されるであろう。そして、画素列中に提供されるべき黒画素数を決定すべく、選択されたレーザクラスに対する複数の要求をその投射が満たすように、上記の段階（ｇ）および（ｈ）を実行する場合に、選択されたグラフに表示された複数の曲線が使用されるであろう。

さらなる実施形態において本方法は、与えられたレーザクラスに対し、投射装置のレーザ内での光化学効果からの光度限界と投射装置からの距離との間の関係を決定する段階をさらに含んでよい。これは、好ましくは、選択されたレーザクラスに対して、光化学的最大被ばく放出限界と距離との間の関係を計算することにより成される。光化学的最大被ばく放出限界は、光化学的な逆効果（例えば、４００ｎｍから６００ｎｍまでの波長範囲にある放射線に露出することから来る光網膜炎−光化学的な網膜の損傷）に対して複数の人を保護するためのものである。距離の関数として光化学的最大被ばく放出限界および光熱的最大被ばく放出限界を計算するための国際規格が、規格ＩＥＣ６０８２５−１および技術報告ＩＥＣ／ＴＲ６０８２５―１３より知られている。

その後、選択されたレーザクラスについて、画像における予め定められた黒画素数に対して、光度限界と距離との間の関係を提供すべく、光化学的最大被ばく放出限界は、上記に示されたのと同様に（すなわち、光熱的最大被ばく放出限界に対して上記にて成されたように）、光度限界に変換される。

本実施形態は、投射装置とディスプレイスクリーンとの間の距離が１０ｃｍまたはそれよりも小さい場合に、もしも投射装置内の光化学効果からの光度限界が、投射装置内の光熱効果からの光度限界よりも大きい場合には、投射装置内の光化学効果からの光度限界が、投射装置内の光熱効果からの光度限界よりも小さくなるように、予め定められた数の黒画素が画素列に提供されるよう、投射されるべき画像を定義する画素列を変更する段階をさらに含む。

本発明のさらなる実施形態においては、投射装置の加速度が測定される。これは、投射装置に提供される加速度計を用いて成され得る。測定された加速度が閾値加速度を超える場合に、定義された安全閾値光度よりも小さな光度限界を投射装置が有することを保証するような、予め定められた数の黒画素が、投射されるべき画像を定義する画素列に提供されるように、画素列を変更する段階である。好ましくは、定義された安全閾値光度は、国際レーザクラス安全規格においては、クラス１基準に対して１．５ルーメンである。

図６は、本発明の別の態様に従った投射装置４０を示す。これは、改善された安全性で、画像３５をディスプレイスクリーン４１上に投射することができる。投射装置４０はソフトウェアモジュールを備える。ソフトウェアモジュール４２は、上記にて説明された複数の方法のうちの任意のものを実行するように構成されたソフトウェアを有する。投射装置４０は、ディスプレイスクリーン４１と投射装置４０との間の距離を決定するための距離測定手段４３を、レーザ測距器４３の形態でさらに有する。代替的実施形態においては、投射装置には近接センサがさらに提供される。または代替的に提供される。

この特定の例において投射装置は、投射装置４０の加速度を測定することのできる加速度計４４をさらに備える。ソフトウェアモジュール４２中のソフトウェアは、加速度計４４によって測定された複数の加速度を受け取り、加速度計によって測定された加速度が、閾値加速度よりも大きいかどうかを検出するようにさらに構成される。もしも加速度計によって測定された加速度が閾値加速度よりも大きいことをソフトウェアが検出した場合には、クラス１基準に対する光度限界よりも投射装置４０の光度限界が小さいかまたは等しいことを保証するような、予め定義された数の黒画素が画素列に提供されるよう、投射される画像３５を定義する画素列を変更するようにソフトウェアモジュール４２中のソフトウェアはさらに構成されている。予め定義された光度限界は、好ましくは、国際レーザクラス安全規格におけるクラス１基準についての、２２個の黒画素数に対する距離１０ｃｍにおける光度限界よりも小さい。

好ましくは、複数の黒画素はレーザ光強度ゼロによって定義されることに留意されたい。代替的実施形態において複数の黒画素は、ゼロではない光強度によって定義されてよい。例えば、システムが、設計されたクラス、例えばクラス１であることを維持しながら、ゼロから１．８ｍＷの間のゼロではない光強度によって黒画素が定義されてよい。

添付される複数の請求項にて定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、説明された本発明の複数の実施形態に対する様々な修正および変更が当業者には明らかであろう。特定の好ましい複数の実施形態に関連して発明が説明されて来たが、特許請求される発明が、そのような特定の実施形態に不当に限定されるべきでないことが理解されるべきである。

Claims (15)

1. 画像を定義する複数の画素をディスプレイスクリーン上に投射すべく、１または複数の動揺軸周りに往復して１または複数のレーザからの光をディスプレイスクリーンにわたって走査するＭＥＭＳミラーを有する投射装置を用いた、改善された安全性を有する画像の投射方法であって、
   （ａ）前記投射装置に対するレーザクラスを選択する段階と、
   （ｂ）前記選択されたレーザクラスについて、画像における予め定められた黒画素の数に対し、最大被ばく放出限界と距離との間の関係を計算する段階と、
   （ｃ）前記選択されたレーザクラスについて、最大被ばく放出限界と距離との間の複数の関係を提供すべく、それぞれが前記画像における予め定められた異なる黒画素の数に対するように段階（ｂ）を複数回繰り返す段階であって、それぞれの関係は、前記画像における予め定められた異なる黒画素の数に対するものである段階と、
   （ｄ）ディスプレイスクリーンと前記投射装置との間の前記距離を決定する段階と、
   （ｅ）前記投射装置によって前記ディスプレイスクリーン上に投射されるべき画像に対する所望の最大被ばく放出限界を選択する段階と、
   （ｆ）段階（ｄ）において決定された前記距離において、段階（ｅ）において選択された前記所望の最大被ばく放出限界に等しい最大被ばく放出限界を含む一の関係を、最大被ばく放出限界と距離との間の前記複数の関係から選択する段階と、
   （ｇ）前記選択された一の関係に対して、前記画像における前記予め定められた黒画素の数を特定する段階と、
   （ｈ）段階（ｇ）において特定された前記予め定められた黒画素の数が画素列に提供されるように、前記投射装置によって投射されるべき前記画像を定義する前記画素列を変更する段階と、
   を備える方法。
2. （ｂ２）前記選択されたレーザクラスについて、前記画像における前記予め定められた黒画素の数に対し、光度限界と距離との間の関係を提供すべく、前記最大被ばく放出限界を光度限界に変換する段階を備え、
   段階（ｃ）は、前記選択されたレーザクラスについて、光度限界と距離との間の複数の関係を提供すべく、それぞれが前記画像における予め定められた異なる黒画素の数に対するように段階（ｂ）および（ｂ２）を複数回繰り返す段階を有し、それぞれの関係は、前記画像における予め定められた異なる黒画素の数に対するものであり、
   段階（ｅ）は、前記投射装置によって前記ディスプレイスクリーン上に投射されるべき画像に対する所望の光度を選択する段階を有し、
   段階（ｆ）は、段階（ｄ）において決定された前記距離において、段階（ｅ）において選択された前記所望の光度に等しい光度限界を含む一の関係を、光度限界と距離との間の前記複数の関係から選択する段階を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記画素列を変更する段階は、前記ディスプレイスクリーン上に投射された場合に、前記予め定められた黒画素の数が、前記画像の対向する複数の辺または前記画像の境界の周りに提供されるように、前記画素列を変更する段階を有する、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記ディスプレイスクリーン上に投射された場合に複数の前記黒画素が前記画像の対向する複数の辺に現れるように、前記ＭＥＭＳミラーが一の動揺軸周りに自身の往復の方向を変えているときに、前記投射装置の前記ＭＥＭＳミラーにおいて、前記画素列中に提供される複数の前記黒画素のそれぞれを受け取る段階をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ＭＥＭＳミラーは、２つの動揺軸周りに往復し、前記方法は、前記ディスプレイスクリーン上に投射された前記画像の境界の周りに複数の前記黒画素が現れるように、前記ＭＥＭＳミラーが前記２つの動揺軸のそれぞれの周りに自身の往復の方向を変えているときに、前記投射装置の前記ＭＥＭＳミラーにおいて、前記画素列中に提供される複数の前記黒画素のそれぞれを受け取る段階を備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記予め定められた黒画素の数が前記画素列に提供されるように、前記投射装置によって投射されるべき前記画像を定義する前記画素列を変更する段階は、前記画素列中の複数の画素を複数の黒画素に変換する段階を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記予め定められた黒画素の数が前記画素列に提供されるように、前記投射装置によって投射されるべき前記画像を定義する前記画素列を変更する段階は、前記画素列中の複数の画素を圧縮する段階、および、その後、前記圧縮された画素列に対して複数の黒画素を追加する段階を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記予め定められた黒画素の数が前記画素列に提供されるように、前記投射装置によって投射されるべき前記画像を定義する前記画素列を変更する段階は、複数の画像定義画素および複数の追加された黒画素を有する変更された画素列を形成すべく、画素列に複数の黒画素を追加する段階と、その後、前記ＭＥＭＳミラーの走査角度を増大する段階と、を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記ＭＥＭＳミラーの往復の速度を補償すべく、前記変更された画素列中の前記複数の画像定義画素のそれぞれの持続時間を変更する段階をさらに備える、請求項８に記載の方法。
10. 前記方法は、異なる複数のレーザクラスに対して段階（ａ）から（ｃ）を繰り返す段階と、前記画像を投射するための前記投射装置に対してレーザクラスを選択する段階と、段階（ｆ）および（ｇ）を実行する場合に、前記選択された複数の関係を用いて、前の段階において選択された前記レーザクラスについて、前記最大被ばく放出限界より変換された光度限界と距離との間の前記複数の関係を選択する段階と、をさらに備える、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記方法は、
    与えられたレーザクラスについて、前記投射装置内の光化学効果による前記最大被ばく放出限界と前記投射装置からの前記距離との間の前記関係を決定する段階と、
    前記投射装置と前記ディスプレイスクリーンとの間の前記距離が１０ｃｍであるかまたは１０ｃｍよりも小さい場合、且つ、前記投射装置内の前記光化学効果による前記最大被ばく放出限界が、前記投射装置内の光熱効果による最大被ばく放出限界よりも大きい場合に、前記投射装置内の前記光化学効果による前記最大被ばく放出限界が、前記投射装置内の前記光熱効果による前記最大被ばく放出限界よりも小さいかまたは等しくなるよう、予め定められた黒画素の数が前記画素列に提供されるように、投射されるべき前記画像を定義する前記画素列を変更する段階と、
    をさらに備える、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記方法は、
    前記投射装置の加速度を測定する段階と、
    前記測定された加速度が閾値加速度を超える場合に、安全閾値光度よりも低く前記最大被ばく放出限界より変換された光度限界を前記投射装置が有することを保証する予め定義された数の黒画素が前記画素列に提供されるように前記画素列を変更する段階と、
    をさらに備える、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
13. ソフトウェアモジュールを備え、前記ソフトウェアモジュールは、請求項１に記載の方法を実行するためのソフトウェアを有する、改善された安全性を有する投射装置。
14. 前記ディスプレイスクリーンと前記投射装置との間の前記距離を測定する手段と、
    選択されたクラスについて、前記測定された距離において、前記投射装置が前記最大被ばく放出限界より変換された光度限界を超えないように、前記測定された距離に従って、投射されるべき前記画像を定義する前記画素列中に提供される前記黒画素の数を動的に調整する手段と、
    をさらに備える、請求項１３に記載の投射装置。
15. 加速度計をさらに備え、
    前記ソフトウェアはさらに、前記加速度計により測定された複数の加速度を受け取り、前記加速度計により測定された前記加速度が閾値加速度を超える場合に、安全閾値光度よりも低く前記最大被ばく放出限界より変換された光度限界を前記投射装置が有することを保証する予め定義された数の黒画素が、投射されるべき前記画像を定義する前記画素列に提供されるように前記画素列を変更する、請求項１３または請求項１４に記載の投射装置。