JP6978659B2 - 画像投影装置および補償方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像投影装置および補償方法に関する。

従来、レーザ光を二次元走査することにより、画像をスクリーンに投影する画像投影装置（いわゆる、レーザプロジェクタ）が知られている。このような画像投影装置の中には、レーザ光を反射するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを駆動して、その反射方向を順次変化させることにより、レーザ光を二次元走査するようになされたものがある。

このような画像投影装置では、ＭＥＭＳミラーを水平駆動する際には、比較的高速な共振駆動を用いることが一般的である。但し、共振駆動を用いた場合、駆動信号とＭＥＭＳミラーの変位との間には位相差が生じることとなる。このような位相差が生じた場合、スクリーンに映し出される投影画像には、水平走査方向の位相ずれが生じることとなる。そこで、従来、このような水平走査方向の位相ずれを解消することができるようにした技術が考案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００２−３６５５６８号公報

ここで、ＭＥＭＳミラーを用いた画像投影装置においては、水平走査方向の位相ずれのみならず、温度や気圧等の影響により、ＭＥＭＳミラーの振れ角変動が生じる場合がある。ＭＥＭＳミラーの振れ角変動が生じてしまうと、スクリーンに映し出される投影画像には、サイズ変動が生じることとなる。しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術では、水平走査方向の位相ずれを検出および補償することができても、振れ角変動を検出および補償することができない。このようなことから、従来、レーザ光の照射位置の精度を高めることができないという問題があった。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、レーザ光の照射位置の精度を高めることができるようにすることを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の画像投影装置（１）は、レーザ光を照射する光照射手段（２１）と、
前記レーザ光を反射して光走査することにより、描画領域（５０Ａ）に画像を投影する光走査手段（３１０）と、
前記描画領域（５０Ａ）外に配置された光検出手段（６０）と、
前記レーザ光が第１の方向に水平走査されているときに前記光検出手段（６０）によって検出された第１のピクセルの所望値からのずれと、前記レーザ光が第２の方向に水平走査されているときに前記光検出手段（６０）によって検出された第２のピクセルの所望値からのずれとに応じて、前記レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、前記光走査手段（３１０）の振れ角変動とをそれぞれ検出する検出部（４０４）と、
前記検出部（４０４）によって検出された、前記レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、前記光走査手段（３１０）の振れ角変動とをそれぞれ補償する補償部（４０５）と
を備えることを特徴とする。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、レーザ光の照射位置の精度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る画像投影装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る画像投影装置の具体的な構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る光走査部の具体的な構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る補償回路の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る補償回路の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る補償回路に記憶されている判定テーブルの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る補償回路による補償方法の具体例（第１例）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る補償回路による補償方法の具体例（第２例）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る補償回路による補償方法の具体例（第３例）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る補償回路による補償方法の具体例（第４例）を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスクリーンの構成例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。

（画像投影装置１の概略構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る画像投影装置１の概略構成を示す図である。図１（ａ）は、画像投影装置１の外観（前面）を示す図である。図１（ｂ）は、画像投影装置１の内部構成を示すＡ−Ａ断面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態の画像投影装置１は、その筐体１００の前面（図中Ｘ軸正方向の面）にスクリーン５０が設けられている。スクリーン５０は、本発明の「投影面」の一例である。また、図１（ｂ）に示すように、画像投影装置１は、筐体１００の内部に、ＬＤモジュール２１、光走査部３０、および光学系４０が設けられている。図１（ｂ）に示す例では、光学系４０は、反射ミラー４１、反射ミラー４２、反射ミラー４３、および凹面ミラー４４を有して構成されている。

このように構成された画像投影装置１は、ＬＤモジュール２１から出射されたレーザ光を、光走査部３０および光学系４０で反射させつつ、スクリーン５０に照射して光走査することにより、スクリーン５０に画像を投影することができるようになっている。この光走査は、光走査部３０のＭＥＭＳミラー３１０（図２および図３参照）を駆動して、レーザ光の反射方向を順次変更することにより実現される。

画像投影装置１としては、例えば、車載用のヘッドアップディスプレイが挙げられる。この場合、例えば、画像投影装置１は、車両の運転席前方のダッシュボード内に埋設される。そして、画像投影装置１は、スクリーン５０に投影された各種情報（例えば、速度計、経路案内等）の表示画像を、車両のフロントウインドウに表示させることにより、この表示画像をドライバに視認させることが可能である。

（画像投影装置１の具体的な構成）
図２は、本発明の一実施形態に係る画像投影装置１の具体的な構成を示す図である。図２に示すように、画像投影装置１は、回路部１０、光源部２０、光走査部３０、光学系４０、スクリーン５０、光センサ６０、および温度センサ７０を備えている。なお、図２の補償回路１７、光センサ６０、および温度センサ７０については、画像投影装置１のさらなる構成として後述する。

回路部１０は、光源部２０、および光走査部３０を制御する。回路部１０は、システムコントローラ１１、バッファ回路１３、ミラー駆動回路１４、レーザ駆動回路１５、および補償回路１７を備える。光源部２０は、ＬＤモジュール２１および減光フィルタ２２を備える。ＬＤモジュール２１は、本発明の「光照射手段」の一例であり、レーザ２１１Ｒ、レーザ２１１Ｇ、およびレーザ２１１Ｂを有する。光走査部３０は、ＭＥＭＳミラー３１０を備える。なお、光走査部３０の具体的な構成については、図３を用いて後述する。

システムコントローラ１１は、ミラー駆動回路１４に角度制御信号を供給することができる。ミラー駆動回路１４は、システムコントローラ１１からの角度制御信号に基づいて、圧電アクチュエータ３３１，３３２，３４１，３４２（図３参照）に駆動信号を供給することにより、ＭＥＭＳミラー３１０を水平駆動および垂直駆動することができる。

また、システムコントローラ１１は、ディジタルの映像信号をレーザ駆動回路１５に供給することができる。レーザ駆動回路１５は、システムコントローラ１１からの映像信号に基づいて、光源部２０のレーザ２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂに駆動電流を供給することにより、レーザ２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂからレーザ光を出射させることができる。

レーザ２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂは、システムコントローラ１１から供給された駆動電流に基づいて、レーザ光を出射する。レーザ２１１Ｒは、例えば、赤色半導体レーザであり、波長λＲ（例えば、６４０ｎｍ）の光を出射する。レーザ２１１Ｇは、例えば、緑色半導体レーザであり、波長λＧ（例えば、５３０ｎｍ）の光を出射する。レーザ２１１Ｇは、例えば、青色半導体レーザであり、波長λＢ（例えば、４４５ｎｍ）の光を出射する。レーザ２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂから出射された各波長の光は、ダイクロイックミラー等により合成され、減光フィルタ２２により所定の光量に減光されて、光走査部３０のＭＥＭＳミラー３１０に入射される。

ＭＥＭＳミラー３１０に入射されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー３１０が水平駆動および垂直駆動することによってその反射方向が変更されつつ、さらに光学系４０によって繰り返し反射された後、スクリーン５０に照射される（図１参照）。これにより、スクリーン５０においてレーザ光の光走査がなされ、スクリーン５０に画像が投影されるようになる。

（光走査部３０の具体的な構成）
図３は、本発明の一実施形態に係る光走査部３０の具体的な構成を示す図である。図３に示すように、光走査部３０は、ＭＥＭＳミラー３１０、トーションバー３２１、トーションバー３２２、圧電アクチュエータ３３１、圧電アクチュエータ３３２、圧電アクチュエータ３４１、圧電アクチュエータ３４２、変位センサ３５１、変位センサ３５２、および変位センサ３５３を備える。

ＭＥＭＳミラー３１０は、本発明の「光走査手段」の一例である。ＭＥＭＳミラー３１０は、両側が一対のトーションバー３２１，３２２によって、回動可能に軸支されている。トーションバー３２１，３２２が配置されている方向（図中Ｚ軸方向）と直交する方向（図中Ｙ軸方向）には、ＭＥＭＳミラー３１０を間に挟むように一対の圧電アクチュエータ３３１，３３２が配置されている。圧電アクチュエータ３３１，３３２は、板状の弾性体と圧電素子とが積層構造をなしており、圧電素子が駆動電圧を受けて屈曲変形することにより、ＭＥＭＳミラー３１０を水平方向（図中Ｙ軸方向）に回動（水平駆動）させることができる。光走査部３０は、共振駆動を用いてＭＥＭＳミラー３１０を水平駆動させることにより、レーザ光の高速な水平走査が可能となっている。

圧電アクチュエータ３３１，３３２の外側には、圧電アクチュエータ３４１，３４２が配置されている。圧電アクチュエータ３４１，３４２は、板状の弾性体と圧電素子とが積層構造をなしており、圧電素子が駆動電圧を受けて屈曲変形することにより、ＭＥＭＳミラー３１０を垂直方向（図中Ｚ軸方向）に回動（垂直駆動）させることができる。なお、ＭＥＭＳミラー３１０の垂直駆動には、非共振駆動（例えば、のこぎり波駆動）が用いられる。

変位センサ３５１は、ＭＥＭＳミラー３１０の水平方向の傾きを検出するセンサである。変位センサ３５２及び３５３は、ＭＥＭＳミラー３１０の垂直方向の傾きを検出するセンサである。これら複数の変位センサ３５１，３５２，３５３の検出信号は、例えば、バッファ回路１３（図２参照）を介してシステムコントローラ１１にフィードバックされる。変位センサ３５１の検出信号は、例えば、レーザ光の打ち出しタイミングを決定する際に使用されてもよい。また、変位センサ３５２、３５３の検出信号は、例えば、ＭＥＭＳミラー３１０の垂直方向の振れ角が所望の範囲となるように制御する際や、その他の投影画像を補正する際に使用されても良い。

（画像投影装置１のさらなる構成）
図１に示すように、本実施形態の画像投影装置１は、さらなる構成として、補償回路１７、光センサ６０、および温度センサ７０を備えている。光センサ６０は、本発明の「光検出手段」の一例である。光センサ６０は、スクリーン５０上に設けられており、レーザ光の水平走査の往路および復路のそれぞれにおいて、当該光センサ６０に照射されたレーザ光を検出することができる。光センサ６０としては、例えば、フォトダイオード等を用いることができる。

画像投影装置１は、レーザ光の水平走査の往路において光センサ６０によって検出されたピクセル（以下、「第１のピクセル」と示す）を特定することができる。また、画像投影装置１は、レーザ光の水平走査の復路において光センサ６０によって検出されたピクセル（以下、「第２のピクセル」と示す）を特定することができる。さらに、画像投影装置１は、補償回路１７の制御により、第１のピクセルの所望値からのずれと第２のピクセルの所望値からのずれとに基づいて、レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動とをそれぞれ検出および補償することができる。この点につき、以下に具体的に説明する。なお、温度センサ７０は、画像投影装置１の周囲の気温を検出するセンサである。温度センサ７０は、補償回路１７による処理結果の変動要因に気温を含める場合に使用される。また、光センサ６０に例えばフォトダイオードを用いた場合、レーザ光がフォトダイオードを通過してから検出信号を出力するまでの時間（反応時間）に遅延が発生する。反応時間の遅延は、フォトダイオード周辺の温度によって変化するため、温度センサ７０によってフォトダイオード周辺の温度を検出して、反応時間の遅延を補正するようにしてもよい。この場合、温度センサ７０はフォトダイオードの近傍に設置するのが好ましい。

（補償回路１７の機能構成）
図４は、本発明の一実施形態に係る補償回路１７の機能構成を示すブロック図である。図４の例において、補償回路１７は、取得部４０１、平均化部４０２、算出部４０３、検出部４０４、補償部４０５、所望値記憶部４１０、および判定テーブル記憶部４１１を備えている。

所望値記憶部４１０は、水平走査の往路において光センサ６０によって検出されるべき第１のピクセルのピクセルカウント値（以下、「第１のピクセルカウント値」と示す）の所望値と、水平走査の復路において光センサ６０によって検出されるべき第２のピクセルのピクセルカウント値（以下、「第２のピクセルカウント値」と示す）の所望値とを、それぞれ記憶する。特に、本実施形態では、所望値記憶部４１０は、第１のピクセルカウント値と第２のピクセルカウント値との和の所望値と、第１のピクセルカウント値と第２のピクセルカウント値との差の所望値とを記憶するようにしている。これらの所望値には、レーザ光の水平走査方向の位相ずれ、および、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動のいずれも生じていないときに、光センサ６０によって検出されるべきピクセルカウント値に基づく値が設定される。

判定テーブル記憶部４１１は、第１のピクセルカウント値および第２のピクセルカウント値に基づいて、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが生じているか否か、および、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が生じているか否かを、それぞれ判定するための判定テーブルを記憶する。なお、判定テーブルの詳細については、図６を用いて後述する。

取得部４０１は、光センサ６０の検出結果を取得する。具体的には、取得部４０１は、水平走査の往路において光センサ６０によって検出された第１のピクセルのピクセルカウント値（第１のピクセルカウント値）と、水平走査の復路において光センサ６０によって検出された第２のピクセルのピクセルカウント値（第２のピクセルカウント値）とを、システムコントローラ１１から、光センサ６０の検出結果として取得する。

このため、システムコントローラ１１は、何番目のピクセルのレーザ光がスクリーン５０に照射されたときに、光センサ６０による検出がなされたかにより、第１のピクセルカウント値と、第２のピクセルカウント値とを、それぞれ特定する特定部としての機能を有している。なお、この機能は、補償回路１７が有していてもよい。また、光センサ６０が水平方向に連続する複数のピクセルを検出し得る場合、システムコントローラ１１は、例えば、光センサ６０が最初に検出したピクセルを、第１のピクセルまたは第２のピクセルとして特定するようにしてもよい。

本実施形態では、取得部４０１は、第１のピクセルカウント値と、第２のピクセルカウント値とを繰り返し（所定件数）取得するようにしている。例えば、光センサ６０が設けられている描画領域外の領域においては、１フレームごとに、基準光による水平走査が行われる。このため、光センサ６０は、１フレームごとに、第１のピクセルおよび第２のピクセルを検出する。これに応じて、取得部４０１は、１フレームごとに、第１のピクセルカウント値と、第２のピクセルカウント値とを取得する。

平均化部４０２は、取得部４０１によって取得された所定件数の第１のピクセルカウント値の平均値と、取得部４０１によって複数回取得された所定件数の第２のピクセルカウント値の平均値とを、それぞれ算出する。

算出部４０３は、第１のピクセルカウント値と第２のピクセルカウント値との和および差をそれぞれ算出する。特に、本実施形態では、算出部４０３は、平均化部４０２によって平均化処理が行われることに伴い、第１のピクセルカウント値の平均値と第２のピクセルカウント値の平均値との和および差をそれぞれ算出する。

検出部４０４は、光センサ６０によって検出された第１のピクセルの所望値からのずれと、光センサ６０によって検出された第２のピクセルの所望値からのずれとに応じて、レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動とをそれぞれ検出する。

特に、本実施形態では、検出部４０４は、平均化部４０２によって平均化処理が行われることに伴い、算出部４０３によって算出された上記和の所望値からのずれと、算出部４０３によって算出された上記差の所望値からのずれとに応じて、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが生じているか否か、および、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が生じているか否かを、それぞれ検出する。

補償部４０５は、検出部４０４によってレーザ光の水平走査方向の位相ずれが生じていることが検出された場合、この位相ずれの量（すなわち、所望値からのピクセルのずれ量）に応じて、この位相ずれを補償する。例えば、補償部４０５は、システムコントローラ１１からレーザ光の照射開始タイミングを受け取り、この照射開始タイミングに対し、位相ずれ量に応じた変更を加えて、この照射開始タイミングをシステムコントローラ１１へ返す。または、補償部４０５は、位相ずれ量に応じて、レーザ光の照射開始タイミングを変更するように、システムコントローラ１１へ指示するようにしてもよい。これにより、ＬＤモジュール２１から出射されるレーザ光の出射開始タイミングが変更され、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが補償されることとなる。

また、補償部４０５は、検出部４０４によってＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が生じていることが検出された場合、この振れ角変動の量（すなわち、所望値からのピクセルのずれ量）に応じて、この振れ角変動を補償する。例えば、補償部４０５は、システムコントローラ１１からＭＥＭＳミラー３１０の水平振れ角ゲインを受け取り、この水平振れ角ゲインに対し、振れ角変動量に応じた変更を加えて、この水平振れ角ゲインをシステムコントローラ１１へ返す。または、補償部４０５は、振れ角変動量に応じて、ＭＥＭＳミラー３１０の水平振れ角ゲインを変更するように、システムコントローラ１１へ指示するようにしてもよい。これにより、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角が変更され、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が補償されることとなる。

なお、所望値記憶部４１０は、温度センサ７０によって検出される気温毎に、所望値（または所望値の補正値）を記憶するようにしてもよい。この場合、検出部４０４は、温度センサ７０によって検出された気温に対応する所望値を用いて、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが生じているか否か、および、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が生じているか否かを、それぞれ検出するようにしてもよい。これにより、気温の影響による、光センサ６０からのパルスの出力タイミングの変化を、所望値により相殺することが可能となる。

また、画像投影装置１において、水平走査の往路および復路のそれぞれについて、レーザ光の照射開始タイミングを設定可能に構成されている場合、補償部４０５は、レーザ光の水平走査方向の位相ずれ量に応じて、水平走査の往路および復路のそれぞれのレーザ光の照射開始タイミングを補償するようにしてもよい。

ここで、補償回路１７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の構成部を備えて構成されている。すなわち、上記した補償回路１７の各機能は、補償回路１７が備える各構成部によって実現される。例えば、所望値記憶部４１０および判定テーブル記憶部４１１は、補償回路１７が備えるＲＯＭ等によって実現される。また、取得部４０１、平均化部４０２、算出部４０３、検出部４０４、および補償部４０５は、補償回路１７において、ＲＯＭ等に記録されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。このプログラムは、予め補償回路１７に導入された状態で補償回路１７とともに提供されてもよく、補償回路１７とは別に外部から提供されて補償回路１７に導入されるようにしてもよい。後者の場合、このプログラムは、外部記憶媒体（例えば、ＵＳＢメモリ、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ等）によって提供されてもよく、ネットワーク（例えば、インターネット等）上のサーバからダウンロードすることによって提供されるようにしてもよい。なお、補償回路１７の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、補償回路１７は、物理的に複数の回路によって構成されてもよい。

（補償回路１７の処理手順）
図５は、本発明の一実施形態に係る補償回路１７の処理手順を示すフローチャートである。図５に示す処理は、例えば、画像投影装置１が画像の投影を開始してから、画像の投影を終了するまでの間（例えば、画像投影装置１の電源がＯＮに切り替えられてからＯＦＦに切り替えられるまでの間）、補償回路１７によって実行される。

まず、取得部４０１が、光センサ６０の検出結果を、システムコントローラ１１から取得する（ステップＳ５０１：取得工程）。ここで取得される光センサ６０の検出結果とは、水平走査の往路において光センサ６０によって検出された第１のピクセルのピクセルカウント値（第１のピクセルカウント値）と、水平走査の復路において光センサ６０によって検出された第２のピクセルのピクセルカウント値（第２のピクセルカウント値）とである。

次に、平均化部４０２が、取得部４０１によって光センサ６０の検出結果（すなわち、第１のピクセルカウント値および第２のピクセルカウント値）が所定件数取得されたか否かを判断する（ステップＳ５０２：判断工程）。ステップＳ５０２において、光センサ６０の検出結果が所定件数取得されていないと判断された場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、補償回路１７は、処理をステップＳ５０１へ戻す。

一方、ステップＳ５０２において、光センサ６０の検出結果が所定件数取得されたと判断された場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、平均化部４０２が、平均化処理を行う（ステップＳ５０３：平均化工程）。具体的には、平均化部４０２は、所定件数の第１のピクセルカウント値の平均値と、所定件数の第２のピクセルカウント値の平均値とを、それぞれ算出する。そして、算出部４０３が、第１のピクセルカウント値の平均値と、第２のピクセルカウント値の平均値との、和および差をそれぞれ算出する（ステップＳ５０４：算出工程）。

さらに、検出部４０４が、ステップＳ５０４で算出された和および差と、所望値記憶部４１０に記憶されている所望値と、判定テーブル記憶部４１１に記憶されている判定テーブルとに基づいて、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが生じているか否か、および、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が生じているか否かを、それぞれ検出する（ステップＳ５０５：検出工程）。

その後、補償部４０５が、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が検出されたか否かを判断する（ステップＳ５０６）。ステップＳ５０６において、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が検出されたと判断された場合（ステップＳ５０６：Ｙｅｓ）、補償部４０５が、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動を補償して（ステップＳ５０７：補償工程）、補償回路１７は、ステップＳ５０８へ処理を進める。一方、ステップＳ５０６において、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が検出されていないと判断された場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）、補償回路１７は、ステップＳ５０８へ処理を進める。

ステップＳ５０８では、補償部４０５が、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが検出されたか否かを判断する。ステップＳ５０８において、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが検出されたと判断された場合（ステップＳ５０８：Ｙｅｓ）、補償部４０５が、レーザ光の水平走査方向の位相ずれを補償して（ステップＳ５０９：補償工程）、補償回路１７は、ステップＳ５１０へ処理を進める。一方、ステップＳ５０８において、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが検出されていないと判断された場合（ステップＳ５０８：Ｎｏ）、補償回路１７は、ステップＳ５１０へ処理を進める。

ステップＳ５１０では、補償回路１７が、画像投影装置１の電源がＯＦＦに切り替えられたか否かを判断する。ステップＳ５１０において、画像投影装置１の電源がＯＦＦに切り替えられていないと判断された場合（ステップＳ５１０：Ｎｏ）、補償回路１７は、ステップＳ５０１へ処理を戻す。一方、ステップＳ５１０において、画像投影装置１の電源がＯＦＦに切り替えられたと判断された場合（ステップＳ５１０：Ｙｅｓ）、補償回路１７は、図５に示す一連の処理を終了する。

なお、上記手順では、振れ角変動および位相ずれの双方が検出された場合、先に振れ角変動の補償を行うようにしているが、これに限らない。但し、振れ角を調整すると、位相ずれ量も変化してしまうため、先に振れ角変動の補償を行うほうが好ましい。

（判定テーブルの一例）
図６は、本発明の一実施形態に係る補償回路１７に記憶されている判定テーブルの一例を示す図である。図６に示す判定テーブル６００は、判定テーブル記憶部４１１に記憶されている判定テーブルの一例である。

図６に示すように、判定テーブル６００には、条件として、「和」および「差」を含んでいる。「和」には、水平走査の往路で検出された第１のピクセルカウント値と、水平走査の復路で検出された第２のピクセルカウント値との和が、所望値からずれているか否かを表す、「○」または「×」が設定されている。「差」には、第１のピクセルカウント値と、第２のピクセルカウント値との差が、所望値からずれているか否かを表す、「○」または「×」が設定されている。上述の「和」および「差」は、所望値と一致する場合を「○」、所望値からずれて一致しない場合を「×」で表わす。また、判定テーブル６００は、判定値として、「振れ角変動」および「位相ずれ」を含んでいる。「振れ角変動」には、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動が生じているか否かを表す「あり」または「なし」が設定されている。「位相ずれ」には、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが生じているか否かを表す「あり」または「なし」が設定されている。

例えば、図６の例において、「和」および「差」が両方とも「○」の場合には、「振れ角変動」および「位相ずれ」の各々に「なし」が設定されている。また、図６の例において、「和」が「○」であり、「差」が「×」の場合には、「振れ角変動」に「なし」が設定されており、「位相ずれ」に「あり」が設定されている。また、図６の例において、「和」が「×」であり、「差」が「○」の場合には、「振れ角変動」に「あり」が設定されており、「位相ずれ」に「なし」が設定されている。また、図６の例において、「和」および「差」が両方とも「×」の場合には、「振れ角変動」および「位相ずれ」の各々に「あり」が設定されている。

この判定テーブル６００は、検出部４０４によって、振れ角変動および位相ずれが生じているか否かを判断する際に用いられる。これにより、検出部４０４は、往路のピクセルカウント値と復路のピクセルカウント値との和と、往路のピクセルカウント値と復路のピクセルカウント値との差とから、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動、および、レーザ光の水平走査方向の位相ずれが生じているか否かを容易に判断することができる。

（補償方法の具体例）
図７〜図１０は、本発明の一実施形態に係る補償回路１７による補償方法の具体例（第１例〜第４例）を示す図である。なお、以下に説明する各具体例において、第１のピクセルカウント値の所望値は「５０４」であるとする。また、第２のピクセルカウント値の所望値は「５０４」であるとする。すなわち、振れ角変動および位相ずれのいずれも生じていない場合において、水平走査の往路および復路のいずれにおいても、光センサ６０によって左から５０４番目のピクセルが検出されるように、光センサ６０が配置されている。これに応じて、和の所望値として「１００８」が、差の所望値として「０」が、所望値記憶部４１０に記憶されていることとする。また、図６と同様の判定テーブルが、判定テーブル記憶部４１１に記憶されていることとする。また、各具体例において、第１のピクセルカウント値および第２のピクセルカウント値は、平均化部４０２によって算出された平均値であるとする。

図７に示す第１例は、振れ角変動および位相ずれのいずれも生じていないケースである。この第１例では、水平走査の往路において、光センサ６０によって検出される第１のピクセルカウント値は「５０４」である。また、水平走査の復路において、光センサ６０によって検出される第２のピクセルカウント値は「５０４」である。この場合、算出部４０３は、両者の和として「１００８」を算出する。また、算出部４０３は、両者の差として「０」を算出する。すなわち、算出部４０３によって算出された和および差は、いずれも所望値記憶部４１０に記憶されている所望値と同じである。この場合、検出部４０４は、図６に示す判定テーブル６００に基づいて、「振れ角変動および位相ずれのいずれも生じていない」と判定する。よって、補償部４０５による補償は行われない。

図８に示す第２例は、１ピクセル分の位相ずれのみが生じているケースである。この第２例では、水平走査の往路において、光センサ６０によって検出される第１のピクセルカウント値は「５０３」である。また、水平走査の復路において、光センサ６０によって検出される第２のピクセルカウント値は「５０５」である。この場合、算出部４０３は、両者の和として「１００８」を算出する。また、算出部４０３は、両者の差として「−２」を算出する。すなわち、算出部４０３によって算出された和は、所望値記憶部４１０に記憶されている所望値と同じであるが、算出部４０３によって算出された差は、所望値記憶部４１０に記憶されている所望値と異なる。この場合、検出部４０４は、図６に示す判定テーブル６００に基づいて、「振れ角変動は生じていないが、位相ずれが生じている」と判定する。よって、補償部４０５による、１ピクセル分の位相ずれの補償のみが行われる。

図９に示す第３例は、１ピクセル分の振れ角変動のみが生じているケースである。この第１例では、水平走査の往路において、光センサ６０によって検出される第１のピクセルカウント値は「５０３」である。また、水平走査の復路において、光センサ６０によって検出される第２のピクセルカウント値は「５０３」である。この場合、算出部４０３は、両者の和として「１００６」を算出する。また、算出部４０３は、両者の差として「０」を算出する。すなわち、算出部４０３によって算出された和は、所望値記憶部４１０に記憶されている所望値と異なるが、算出部４０３によって算出された差は、所望値記憶部４１０に記憶されている所望値と同じである。この場合、検出部４０４は、図６に示す判定テーブル６００に基づいて、「振れ角変動は生じているが、位相ずれは生じていない」と判定する。よって、補償部４０５による、１ピクセル分の振れ角変動の補償のみが行われる。

図１０に示す第４例は、１ピクセル分の位相ずれと、１ピクセル分の振れ角変動とが生じているケースである。この第１例では、水平走査の往路において、光センサ６０によって検出される第１のピクセルカウント値は「５０２」である。また、水平走査の復路において、光センサ６０によって検出される第２のピクセルカウント値は「５０４」である。この場合、算出部４０３は、両者の和として「１００６」を算出する。また、算出部４０３は、両者の差として「−２」を算出する。すなわち、算出部４０３によって算出された和および差は、いずれも所望値記憶部４１０に記憶されている所望値と異なる。この場合、検出部４０４は、図６に示す判定テーブル６００に基づいて、「振れ角変動および位相ずれの双方が生じている」と判定する。よって、補償部４０５による、１ピクセル分の位相ずれの補償、および１ピクセル分の振れ角変動の補償の双方が行われる。

（スクリーン５０の構成例）
図１１は、本発明の一実施形態に係るスクリーン５０の構成例を示す図である。図１１に示す例では、スクリーン５０の描画領域５０Ａ外（いわゆる、ブランキングエリア）の上部（水平走査可能な領域）に、１台の光センサ６０が配置されている。この光センサ６０が配置されている領域に対しては、システムコントローラ１１からの制御により、ＬＤモジュール２１から出射された基準光による水平走査がなされる。光センサ６０は、基準光が照射されている間、Ｈｉｇｈ電位またはＬｏｗ電位のパルスを出力する。なお、基準光としては、光量一定制御に使用する基準光をそのまま使用するようにしてもよい。

本実施形態の画像投影装置１は、この１台の光センサ６０により、基準光による水平走査の往路（本発明の「第１の方向の水平走査」に相当、図中右矢印）における第１のピクセルと、基準光による水平走査の復路（本発明の「第２の方向の水平走査」に相当、図中左矢印）における第２のピクセルとをそれぞれ検出することができるようになっている。このため、本実施形態の画像投影装置１は、第１のピクセルおよび第２のピクセルの検出を、比較的低コストで実現することが可能である。

特に、本実施形態の画像投影装置１は、描画領域５０Ａ外に光センサ６０が配置されているため、描画領域５０Ａにフレーム画像を描画してから、次のフレーム画像を描画するまでの間に、第１のピクセルおよび第２のピクセルをそれぞれ検出することができる。すなわち、本実施形態の画像投影装置１は、当該画像投影装置１が通常使用されている状態において、検出部４０４による検出処理および補償部４０５による補償処理を、繰り返し行うことができるようになっている。したがって、ユーザは、手作業で調整を行う必要はなく、調整の必要性を意識する必要もない。

さらに、図１１に示す例では、光センサ６０は、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動の影響を殆ど受けない振れ角の中心（スクリーン５０の中心線）ＣＬ上の位置から、水平方向に外れた位置に配置されている。また、振れ角の端部ＥＬにおいては、光走査の速度が遅くなるため変動量が小さくなり検出ができない可能性がある。このため、図１１に示すように、光センサ６０を、振れ角の端部ＥＬより中心ＣＬ側に配置するのがよい。より好ましくは、光センサ６０を、振れ角中心ＣＬと端部ＥＬの中間に配置するのがよい。これにより、本実施形態の画像投影装置１は、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動を、十分に検出することができるようになっている。

（まとめ）
以上説明したように、本実施形態の画像投影装置１は、レーザ光による水平走査の往路において検出された第１のピクセルの所望値からのずれと、レーザ光による水平走査の復路において検出された第２のピクセルの所望値からのずれとに応じて、レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、ＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動とを、それぞれ検出および補償することができる。このため、本実施形態の画像投影装置１によれば、レーザ光の照射位置の精度を高めることができる。

特に、本実施形態の画像投影装置１は、１台の光センサ６０により、第１のピクセルおよび第２のピクセルの双方を検出することができるようにしている。また、温度毎および気圧毎の設定テーブル等を用いることなく、温度や気圧の影響によるＭＥＭＳミラー３１０の振れ角変動を検出および補償することができるようにしている。このため、本実施形態の画像投影装置１によれば、上記位相ずれおよび上記振れ角変動の検出および補償を、比較的低コストで実現することができる。

また、本実施形態の画像投影装置１は、第１のピクセルカウント値と第２のピクセルカウント値との和および差を算出し、和および差のそれぞれについて所望値からのずれが生じているか否かにより、上記位相ずれおよび上記振れ角変動のそれぞれを検出するようにしている。このため、本実施形態の画像投影装置１によれば、少なくとも和および差のそれぞれの所望値を予め設定しておけばよく、比較的簡単な構成で、上記位相ずれおよび上記振れ角変動のそれぞれを検出することができる。

なお、上記実施形態において、補償回路１７が備える機能（図４参照）の一部または全部を、別の回路（例えば、システムコントローラ１１）に設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、本発明を圧電式のＭＥＭＳミラーを用いた画像投影装置に適用する例を説明したが、これに限らず、本発明は、他の駆動方式（例えば、電磁式、静電式等）のＭＥＭＳミラーを用いた画像投影装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、光センサ６０をスクリーン５０の上部のブランキングエリアに配置するようにしているが、光センサ６０をスクリーン５０の下部のブランキングエリアに配置するようにしてもよい。また、光センサ６０をスクリーン５０の上部および下部の双方に配置するようにしてもよい。また、光センサ６０はスクリーン５０上に配置するようにしているが、スクリーン５０の外側に配置するようにしてもよい。この場合、スクリーン５０のブランキングエリアに照射されるレーザ光を光学部品等で反射してスクリーン５０の外側に導光し、スクリーン５０の外側に配置した光センサ６０によって検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、第１のピクセルカウント値と第２のピクセルカウント値との和および差に基づいて、上記位相ずれおよび上記振れ角変動のそれぞれを検出するようにしているが、本発明はこれに限らない。例えば、上記和および差を求めることなく、第１のピクセルカウント値の所望値からのずれ（第１のずれ）と、第２のピクセルカウント値の所望値からのずれ（第２のずれ）とをそれぞれ算出して、これらの第１のずれおよび第２のずれに基づいて、上記位相ずれおよび上記振れ角変動のそれぞれを検出するようにしてもよい。この場合、第１のずれおよび第２のずれがいずれも「０」である場合が、上記実施形態における、上記和の所望値からのずれが「０」であり、且つ、上記差の所望値からのずれ「０」である場合に相当する。

また、上記実施形態において、所定件数の第１のピクセルカウント値および第２のピクセルカウント値の平均化を行う場合には、特定の波長のレーザ光（すなわち、赤色光、青色光、緑色光のいずれか）が照射されたときに光センサ６０によって検出されたピクセルを、第１のピクセルおよび第２のピクセルとして用いるようにしてもよい。これにより、波長の変動によってレーザ光の照射範囲が変動するような場合であっても、このような照射範囲の変動の影響を受けることなく、一定の照射範囲で所定件数の第１のピクセルおよび第２のピクセルを検出することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

１ 画像投影装置
１１ システムコントローラ
１７ 補償回路
２１ ＬＤモジュール（光照射手段）
５０ スクリーン（投影面）
５０Ａ 描画領域
６０ 光センサ（光検出手段）
７０ 温度センサ
３１０ ＭＥＭＳミラー（光走査手段）
４０１ 取得部
４０２ 平均化部
４０３ 算出部
４０４ 検出部
４０５ 補償部
４１０ 所望値記憶部
４１１ 判定テーブル記憶部

Claims (10)

1. レーザ光を照射する光照射手段と、
   前記レーザ光を反射して光走査することにより、描画領域に画像を投影する光走査手段と、
   前記描画領域外において、前記レーザ光が往路である第１の方向に水平走査されているときの第１のピクセルと、前記レーザ光が復路である第２の方向に水平走査されているときの第２のピクセルとのそれぞれを検出可能な所定の位置に設けられた光検出手段と、
   前記光検出手段によって検出された前記第１のピクセルの所望値からのずれと、前記光検出手段によって検出された前記第２のピクセルの所望値からのずれとに応じて、前記レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、前記光走査手段の振れ角変動とをそれぞれ検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された、前記レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、前記光走査手段の振れ角変動とをそれぞれ補償する補償部と、
   前記光検出手段によって検出された前記第１のピクセルが水平走査方向において何番目のピクセルであるかを表す前記第１のピクセルのピクセルカウント値と、前記光検出手段によって検出された前記第２のピクセルが水平走査方向において何番目のピクセルであるかを表す前記第２のピクセルのピクセルカウント値との、和および差を算出する算出部と
   を備え、
   前記検出部は、前記算出部によって算出された前記和の所望値からのずれと、前記算出部によって算出された前記差の所望値からのずれとに応じて、前記レーザ光の水平走査方向の位相ずれが生じているか否か、および、前記光走査手段の振れ角変動が生じているか否かを、それぞれ検出する
   ことを特徴とする画像投影装置。
2. 前記光検出手段によって検出された所定件数の前記第１のピクセルのピクセルカウント値の平均値と、前記光検出手段によって検出された所定件数の前記第２のピクセルのピクセルカウント値の平均値とを算出する平均化部をさらに備え、
   前記算出部は、前記第１のピクセルのピクセルカウント値の平均値と、前記第２のピクセルのピクセルカウント値の平均値との、和および差を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
3. 前記平均化部は、特定の波長の前記レーザ光が水平走査されているときに前記光検出手段によって検出されたピクセルを、前記第１のピクセルおよび前記第２のピクセルとして用いる
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像投影装置。
4. 前記光検出手段は、１台の光センサにより、前記第１のピクセルおよび前記第２のピクセルをそれぞれ検出する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像投影装置。
5. 前記描画領域と前記描画領域外の領域とを含む投影面を有し、
   前記光検出手段は、前記投影面上における前記描画領域外の領域に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像投影装置。
6. 前記画像投影装置が通常使用されている状態において、前記検出部による処理と、前記補償部による処理とを、繰り返し実行する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像投影装置。
7. 前記光検出手段は、前記光走査手段の水平走査方向の振れ角の中心以外の位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像投影装置。
8. 前記光検出手段は、前記光走査手段の水平走査方向の振れ角の端部以外の位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像投影装置。
9. 温度センサをさらに備え、
   前記検出部は、前記温度センサによって検出された温度に応じた前記所望値を用いて、前記レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、前記光走査手段の振れ角変動とをそれぞれ検出する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像投影装置。
10. レーザ光を照射する光照射手段と、
    前記レーザ光を反射して光走査することにより、描画領域に画像を投影する光走査手段と、
    前記描画領域外において、前記レーザ光が往路である第１の方向に水平走査されているときの第１のピクセルと、前記レーザ光が復路である第２の方向に水平走査されているときの第２のピクセルとのそれぞれを検出可能な所定の位置に設けられた光検出手段と
    を備えた画像投影装置における、前記レーザ光の照射位置を補償する補償方法であって、
    前記光検出手段によって検出された前記第１のピクセルの所望値からのずれと、前記光検出手段によって検出された前記第２のピクセルの所望値からのずれとに応じて、前記レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、前記光走査手段の振れ角変動とをそれぞれ検出する検出工程と、
    前記検出工程にて検出された、前記レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、前記光走査手段の振れ角変動とをそれぞれ補償する補償工程と、
    前記光検出手段によって検出された前記第１のピクセルが水平走査方向において何番目のピクセルであるかを表す前記第１のピクセルのピクセルカウント値と、前記光検出手段によって検出された前記第２のピクセルが水平走査方向において何番目のピクセルであるかを表す前記第２のピクセルのピクセルカウント値との、和および差を算出する算出工程と
    を含み、
    前記検出部工程では、前記算出工程にて算出された前記和の所望値からのずれと、前記算出工程にて算出された前記差の所望値からのずれとに応じて、前記レーザ光の水平走査方向の位相ずれが生じているか否か、および、前記光走査手段の振れ角変動が生じているか否かを、それぞれ検出する
    ことを特徴とする補償方法。

Images