画像投影装置
【課題】投影した画像の歪みを抑制すること。
【解決手段】投影光１２の出射方向に対して斜めに画像を投影する投影部と、前記画像の画像データを保持し、前記画像データをピクセルデータ毎にリード信号に同期させ出力するフレームメモリ３０と、出力された前記ピクセルデータに応じレーザ光を出射するレーザ出射部２５と、前記レーザ光を走査し投影光として出射するＭＥＭＳミラー２０と、前記リード信号の間隔を前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より短くする制御部３２と、を具備する画像投影装置。
【解決手段】投影光１２の出射方向に対して斜めに画像を投影する投影部と、前記画像の画像データを保持し、前記画像データをピクセルデータ毎にリード信号に同期させ出力するフレームメモリ３０と、出力された前記ピクセルデータに応じレーザ光を出射するレーザ出射部２５と、前記レーザ光を走査し投影光として出射するＭＥＭＳミラー２０と、前記リード信号の間隔を前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より短くする制御部３２と、を具備する画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置に関し、例えばＭＥＭＳミラーを用いた画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型の画像投影装置が用いられている。例えば、プロジェクタ機能を有する携帯電話端末等が用いられている。このような画像投影装置においては、レーザ光を走査することにより投影光とし画像を投影する。また、投影光の出射方向に対して斜めに画像を投影する画像投影装置がある。例えば、特許文献１には、画像投影装置を設置した平面に画像を投影する画像投影装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７０１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
投影光の出射方向に対して斜めに画像を投影する画像投影装置において、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを用いレーザ光を走査し、投影光とすることを考える。この場合、ＭＥＭＳミラーの揺動範囲を短時間で変更できない。このため、投影した画像が歪んでしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、投影した画像の歪みを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、投影光の出射方向に対して斜めに画像を投影する投影部と、前記画像の画像データを保持し、前記画像データをピクセルデータ毎にリード信号に同期させ出力するフレームメモリと、出力された前記ピクセルデータに応じレーザ光を出射するレーザ出射部と、前記レーザ光を走査し投影光として出射するＭＥＭＳミラーと、前記リード信号の間隔を前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より短くする制御部と、を具備することを特徴とする画像投影装置である。本発明によれば、投影した画像の歪みを抑制することができる。
【０００７】
上記構成において、前記制御部は、前記ＭＥＭＳミラーの水平方向の揺動のうち、折り返し付近では前記リード信号を出力せず、前記リード信号を出力しない期間を、前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より長くする構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記制御部は、前記リード信号の間隔を同じ水平走査線のうち中央を端より長くする構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記制御部は、同じ水平走査線のうち中央と端との前記リード信号の間隔差を、前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より小さくする構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記制御部は、前記ＭＥＭＳミラーの水平同期信号に基づき、前記リード信号を生成する構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記制御部は、ＶＣＯを含み、前記リード信号を前記ＶＣＯを用い生成する構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記制御部は、制御信号およびＥＮ信号の波形のデータを記憶する記憶部と、前記ＭＥＭＳミラーの水平同期信号に同期し、前記制御信号およびＥＮ信号の波形のデータに基づき前記制御信号および前記ＥＮ信号を生成する波形生成部と、前記制御信号に基づき出力する発振信号の周波数を変化させるＶＣＯと、前記ＥＮ信号が活性を示す場合、前記発振信号をリード信号として出力し、前記ＥＮ信号が非活性を示す場合、前記発振信号を出力しないミキサと、を備える構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記フレームメモリは、前記水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し、互い違いの方向で出力する構成とすることができる。
【００１４】
上記構成において、前記フレームメモリは、前記水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し直交方向で出力する構成とすることができる。
【００１５】
前記構成において、前記画像投影装置は、平面上に設置され、前記平面に前記画像を投影する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、投影した画像の歪みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る画像投影装置の側面図、図１（ｂ）は、上面図である。
【図２】図２は、実施例１に係る画像投影装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、実施例１において画像を投影する走査線を示す模式図である。
【図４】図４は、範囲５０内の角度に対する走査線を示す模式図である。
【図５】図５は、範囲５０内の角度に対する走査角速度を示す模式図である。
【図６】図６は、時間に対する読み出されるピクセルデータを示す概念図である。
【図７】図７は、時間に対するリード信号を示す模式図である。
【図８】図８は、リード信号生成回路の模式図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ時間に対する制御信号およびＥＮ信号を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、実施例１のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、実施例２のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、実施例３のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。
【図１３】図１３は、実施例３の時間に対する制御信号を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例４の画像投影装置の平面図である。
【図１５】図１５（ａ）から図１５（ｄ）は、実施例４のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１（ａ）は、実施例１に係る画像投影装置の側面図、図１（ｂ）は、上面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、平面１６上に画像投影装置１０が置かれている。画像投影装置１０は、例えば携帯電話端末、カメラ、携帯用ナビゲーション装置、パーソナルコンピュータ、ゲーム機または単独の画像投影装置でもよい。画像投影装置１０の前面に投影部１８が設けられている。投影部１８から投影光１２が出射される。投影光１２は平面１６に照射され画像１４が投影される。画像投影装置１０が置かれた平面１６に画像１４を投影するスクリーンとして用いる。このように、投影部１８は、投影光１２の出射方向に対して斜めに画像１４を投影する。例えば、平面１６は壁であり、画像投影装置１０を壁に設置してもよい。また、平面１６は、ホワイトボード等でもよい。さらに、手首に画像投影装置１０を載せ、掌に画像を投影することもできる。
【００２０】
図２は、実施例１に係る画像投影装置の機能ブロック図である。図２に示すように、画像投影装置１０は、主に、投影部１８、ＭＥＭＳミラー２０、ＭＥＭＳ駆動部２２、レーザ出射部２５、フレームメモリ３０、制御部３２および画像処理部３６を備えている。
【００２１】
画像処理部３６は、入力された画像データを画像処理する。画像データは、例えば動画データでもよく静止画データでよい。画像処理部３６は、ホワイトバランス、色空間変換、γ変換部および色補正等を行なってもよい。また、画像処理部３６は、圧縮された画像データを復号化してもよい。画像処理部３６は、クロック信号に同期し、ピクセルデータ毎にフレームメモリ３０に画像データを保持させる。画像データが動画の場合は、画像処理部３６は、フレームメモリ３０にフレーム毎に画像データを保持させる。フレームメモリ３０は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）であり、画像データを一時保持する。フレームメモリ３０は、画像データをピクセルデータ毎にリード信号に同期させレーザ出射部２５のＬＤ駆動部２８に出力する。
【００２２】
レーザ出射部２５は、光学系２４、レーザダイオード（ＬＤ）２６ａ〜２６ｃ、ＬＤ駆動部２８を備えており、フレームメモリ３０から入力されたピクセルデータに応じレーザ光を出射する。ＬＤ駆動部２８は、画像データをピクセルデータ毎にＲＧＢの各アナログ信号にＤＡ変換する。ＬＤ駆動部２８は、ＲＧＢの各アナログ信号を、対応するＬＤ２６ａ〜２６ｃに出力する。ＬＤ２６ａ〜２６ｃは、ＲＧＢの各アナログ信号に基づきそれぞれ赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光を出射する。赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光は、光学系２４を介し光軸が合ったレーザ光としてＭＥＭＳミラー２０に照射される。ＬＤ駆動部２８は、次のピクセルデータが入力されるまで、ＬＤ２６ａ〜２６ｃに同じ強度のレーザ光を出射させる。ＬＤ駆動部２８からＬＤ２６ａ〜２６ｃに出力されるＲＧＢの各アナログ変調信号は、強度変調であってもよく、ＰＷＭ（Power Width Modulation）であってもよい。また、これらの組み合わせであってもよい。
【００２３】
ＭＥＭＳ駆動部２２は、発振器２３の発振信号を水平同期信号として、ＭＥＭＳミラー２０を水平に揺動させる。これにより、ＭＥＭＳミラー２０は、レーザ光を走査し投影光１２として出射する。ＭＥＭＳミラー２０の発振器２３は、例えば水晶発振器またはＰＬＬ（Phase Locked Loop）である。ＭＥＭＳミラー２０は、水平方向の揺動より長い周期で垂直方向に揺動する。制御部３２は、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）３４を有し、水平同期信号Ｈｓに基づきリード信号を生成し、フレームメモリ３０に出力する。１フレームの画像データをフレームメモリ３０から出力させると、制御部３２は、ＭＥＭＳ駆動部２２にリセット信号を出力する。ＭＥＭＳ駆動部２２は、リセット信号を受信すると、垂直方向の揺動を折り返す。
【００２４】
以上により、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動周期の１／２が１本のＭＥＭＳ走査線に対応する期間となる。ＭＥＭＳミラー２０の垂直方向の揺動周期の１／２が１フレームに対応する期間となる。なお、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動は、画像１４の水平走査線に対応した揺動であり、物理的に水平方向の揺動でなくともよい。同様に、垂直方向の揺動は画像の垂直方向に対応した揺動であり、物理的に垂直方向の揺動でなくともよい。
【００２５】
画像処理部３６、フレームメモリ３０、制御部３２等はＦＧＰＡ（Field Programmable Gate Array）またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を用い実現することができる。
【００２６】
図３は、実施例１において画像を投影する走査線を示す模式図である。図３は、上面から見た図に相当する。図３を参照して、範囲５０は、画像投影装置１０の投影部１８から出射される投影光１２の範囲を示している。ＭＥＭＳミラー２０の揺動範囲は高速に変更できないため、範囲５０の角度は一定である。範囲５０は、中心線から左右に角度θの範囲である。また、ＭＥＭＳミラー２０の揺動周期は、高速に変更できないため、揺動周期は一定である。ＭＥＭＳミラー２０が走査する走査線をＭＥＭＳ走査線とする。ＭＥＭＳ走査線は、水平走査線５２と仮走査線５１とを含んでいる。水平走査線５２は画像１４内のＭＥＭＳ走査線を示している。投影光１２を構成するレーザ光は、ＭＥＭＳミラー２０により水平走査線５２のように走査される。一方、ＭＥＭＳミラー２０は画像１４外の範囲も揺動する。画像１４外では、レーザ光は投影部１８から出射されない。例えば、レーザ出射部２５がレーザ光を出射しない。仮走査線５１は、レーザ光は走査されていないもののＭＥＭＳミラー２０が揺動していることを示している。
【００２７】
範囲５０内の左上から走査が始まるとして説明する。まず、画像１４の最も上の走査領域Ｈ１のＭＥＭＳ走査線においては、画像１４外では投影部１８からレーザ光は出射されず、仮走査線５１のようにＭＥＭＳミラー２０が走査される。画像１４内ではレーザ光が投影部１８から出射され、水平走査線５２が走査される。画像１４外では仮走査線５１が走査される。範囲５０の右端で折り返し、垂直に一行下に下がり画像１４外では仮走査線５１が走査される。このようにして、仮走査線５１と水平走査線５２とが走査される。
【００２８】
図４は、範囲５０内の角度に対する走査線を示す模式図である。図４においては、画像１４の上の（投影部１８から最も遠い）走査領域Ｈ１、中間の走査領域Ｈｍおよび画像１４の下の（投影部１８に最も近い）走査領域Ｈｎを示している。実線は、画像１４内の水平走査線５２を示し、破線は画像１４外の仮走査線５１を示している。図４に示すように、走査領域Ｈ１では、範囲５０内の水平走査線５２の範囲の割合が小さい。走査領域Ｈｎでは、範囲５０内の水平走査線５２の割合が大きくなる（図４の例では１００％）。ＭＥＭＳミラー２０の揺動周期は一定であり、水平走査線５２当りのピクセル数は、走査領域Ｈ１〜Ｈｎで一定である。このため、投影部１８から遠い走査領域Ｈ１においては、近い走査領域Ｈｎに比べ、フレームメモリ３０からピクセルデータを読み出す時間間隔を短くすることになる。
【００２９】
図５は、範囲５０内の角度に対する走査角速度を示す模式図である。図５に示すように、ＭＥＭＳミラー２０は、範囲５０の中心に比べ折り返し位置で走査角速度が遅くなる。ＭＥＭＳミラー２０の揺動周期が一定であること、および折り返し位置で角速度が遅くなることは、ＭＥＭＳミラー２０において、機械的にミラーを揺動させるという構造的な制約による。
【００３０】
図６は、時間に対する読み出されるピクセルデータを示す概念図である。横軸は時間を示している。ＭＥＭＳミラー２０の揺動周期Ｔのとき、ＭＥＭＳ走査線１本の期間は１／２×Ｔに相当する。水平走査線５２内の１区画の期間５４は１ピクセルデータに対応する。なお、図６では、１水平走査線５２あたりのピクセルデータ数を簡略化して１０ピクセルデータとしている。時間０において、図３の範囲５０の左端からＭＥＭＳミラー２０の走査が開始されるとすると、ＭＥＭＳ走査線は、時間１／４×Ｔにおいて、範囲５０の中心を通過し、時間１／２×Ｔにおいて、範囲５０の右端に到達する。時間Ｔ１と時間Ｔ２との間において、ピクセルデータがフレームメモリ３０から読み出される。
【００３１】
一方、走査領域Ｈｎにおいては、時間０から時間１／２×Ｔの間において、ピクセルデータがフレームメモリ３０から読み出される。走査領域Ｈ１に対し走査領域Ｈｎにおいては、１ピクセルデータ当りの読み出し時間間隔が長くなる。例えば、Ｈ１の水平走査線５２の中心付近の時間間隔Ｔ１ｃよりＨｎの水平走査線５２の中心付近の時間間隔Ｔｎｃが長い。同様に、Ｈ１の水平走査線５２の端付近の時間間隔Ｔ１ｅよりＨｎの水平走査線５２の端付近の時間間隔Ｔｎｅが長い。さらに、図５において説明したように、ＭＥＭＳミラー２０の角速度の変調に起因し、水平走査線５２の中心付近に比べ端付近の１ピクセルデータ当りの読み出し時間間隔が長くなる。例えば、Ｈ１の水平走査線５２の中心付近の時間間隔Ｔ１ｃより端付近の時間間隔Ｔ１ｅが長い。Ｈｎの水平走査線５２の中心付近の時間間隔Ｔｎｃより端付近の時間間隔Ｔｎｅが長い。
【００３２】
図７は、時間に対するリード信号を示す模式図である。図７は、走査領域Ｈ１およびＨｎにおいて、図６に示すような時間間隔でピクセルデータをフレームメモリ３０から読み出すためのタイミングをフレームメモリ３０に与えるリード信号を示している。例えば、リード信号のピークにおいて、フレームメモリ３０はピクセルデータの出力を開始する。走査領域Ｈ１においては、ピクセルデータを読み出さない期間（Ｔ１より前およびＴ２より後）において、リード信号は振動しておらずピークを有さない。この期間においては、レーザ出射部２５は、レーザ光を出射しない。リード信号は、Ｈ１に対しＨｎの周期が長い。例えば、時間間隔Ｔ１ｃおよびＴ１ｅより時間間隔ＴｎｃおよびＴｎｅがそれぞれ長い。また、リード信号は、水平走査線５２の中心付近に対応する時間より端付近に対応する時間における周期が長い。例えば、時間間隔Ｔ１ｃおよびＴｎｃより時間間隔Ｔ１ｅおよびＴｎｅがそれぞれ長い。
【００３３】
図８は、リード信号生成回路の模式図である。リード信号生成回路６０は制御部３２に含まれている。図８に示すように、リード信号生成回路６０は、ＶＣＯ３４、ミキサ６２、メモリ６４（記憶部）および波形生成部６６を備える。メモリ６４は、例えば不揮発性メモリであり、制御信号およびＥＮ信号の波形のデータを記憶している。波形生成部６６は、メモリ６４に記憶された制御信号およびＥＮ信号の波形のデータに基づき、水平同期信号に同期し、それぞれ制御信号ＶｃおよびＥＮ信号を生成する。ＶＣＯ３４には制御信号Ｖｃが入力する。ＶＣＯ３４は、制御信号Ｖｃに基づき出力する発振信号の周波数を変化させる。ミキサ６２により発振信号とＥＮ信号とがミキシングされる。ミキサ６２は、ＥＮ信号が活性を示す（例えばハイレベル）の場合、発振信号をリード信号として出力し、ＥＮ信号が非活性を示す場合（例えばローレベル）の場合、発振信号を出力しない。例えば、ミキサ６２は、リード信号として一定信号を出力する。
【００３４】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ時間に対する制御信号およびＥＮ信号を示す図である。時間０から時間１／２×ｎＴの期間５８は、１フレームの画像データをフレームメモリ３０から読み出す期間に相当する。期間５６ａ〜５６ｎはそれぞれ１本のＭＥＭＳ走査線のデータをフレームメモリ３０から読み出す期間に相当する。期間５６ａは、走査領域Ｈ１のデータを読み出す期間であり、期間５６ｎは、走査領域Ｈｎのデータを読み出す期間である。なお、期間５６ａから５６ｎは、ＭＥＭＳ駆動部２２が出力するリセット信号に同期して決定される。すなわち、期間５６ａから５６ｎは、それぞれＭＥＭＳミラー２０が揺動する周期の１／２に同期する。
【００３５】
図９（ａ）に示すように、制御信号Ｖｃは、時間０から時間１／２×ｎＴにかけて減少する。これにより、ＶＣＯ３４が出力する発振信号は、走査領域Ｈ１からＨｎにかけて発振周波数が低くなる（すなわち、周期が長くなる）。さらに、制御信号Ｖｃは、期間５６ａ〜５６ｎのそれぞれの中心で高く、両端で低くなる。これにより、ＶＣＯ３４が出力する発振信号は、走査領域Ｈ１からＨｎ内のそれぞれの中心付近で発振周波数が高くなり、両端付近で低くなる（すなわち、中心付近で周期が短くなり周期が長くなる）。
【００３６】
図９（ｂ）に示すように、ＥＮ信号は、期間５６ａにおいて、時間０から時間Ｔ１、および時間Ｔ１から１／２×ＴまでＥＮ信号はローレベルである（時間Ｔ１およびＴ２については図７を参照）。時間Ｔ１から時間Ｔ２までＥＮ信号はハイレベルである。ＥＮ信号のハイレベルの期間ＴＨは、時間とともに徐々に長くなり、期間５６ｎにおいては、期間内全てがハイレベルである。制御信号とＥＮ信号は、時間１／２×ｎＴからｎＴの期間においては、時間０から１／２×ｎＴ期間を反転した信号となる。
【００３７】
図８のリード信号生成回路３３に図９（ａ）の制御信号Ｖｃおよび図９（ｂ）のＥＮ信号を入力することにより、図７のようなリード信号が生成される。制御信号ＶｃおよびＥＮ信号の波形は、投影光１２と投影される平面との角度によって異なる。そこで、メモリ６４は、様々な角度に対応する制御信号ＶｃおよびＥＮ信号の波形を記憶している。
【００３８】
図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、実施例１のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。図１０（ａ）および図１０（ｃ）は、フレームメモリ３０に画像データを書き込む場合であり、図１０（ｂ）および図１０（ｄ）は、フレームメモリ３０から画像データを読み出す場合である。フレームメモリ３０の左に示した数字は、画像データ内の水平データ（水平走査線に対応するデータ）を書き込みまたは読み出す順番を示している。矢印は水平データの書き込みまたは読み出しする方向を示している。
【００３９】
図１０（ａ）に示すように、画像処理部３６が画像データをフレームメモリ３０に書き込む際に、上から順に水平データを同じ左から右方向に書き込む。図１０（ｂ）に示すように、制御部３２が画像データをフレームメモリ３０から読み出させる際に、上から順に水平データを互い違いに読み出させている。画像データの１フレームの最初の水平走査線においてＭＥＭＳミラー２０が左から右に動くときには、図１０（ｂ）の一番上の水平データのように、制御部３２は左から右に画像データを１水平走査線分読み出させる。次の水平走査線では、ＭＥＭＳミラー２０は右から左に動く。このときには、２番目の水平データのように、制御部３２は右から左に画像データを１水平走査線分読み出させる。このように、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動に対応し、制御部３２はフレームメモリ３０から画像データを読み出させることができる。
【００４０】
図１０（ｃ）を参照し、フレームメモリ３０からの１フレームの画像データの読み出しが終了すると、図１０（ａ）と同様に、画像処理部３６はフレームメモリ３０に画像データを書き込む。ＭＥＭＳミラー２０は垂直方向にも揺動しているため、図１０（ｄ）に示すように、次のフレームにおいて制御部３２が画像データを読み出させるときは、下から上に水平走査線のデータを互い違いに読み出させる。
【００４１】
ＭＥＭＳミラー２０を用い、レーザ光を投影光１２として出射し、投影部１８が投影光１２の出射方向に対して斜めに画像１４を投影する場合、図３のように、ＭＥＭＳミラー２０の揺動範囲５０が一定なため、画像１４が歪んでしまう。実施例１によれば、図７のように、制御部３２は、リード信号の間隔を投影部１８から遠いＨ１の水平走査線を近いＨｎの水平走査線より短くする。これにより、図３のように画像１４を矩形に投影することができる。リード信号の間隔は、Ｈ１の水平走査線からＨｎの水平走査線に行くにしたがい徐々に短いことが好ましい。
【００４２】
また、図７のように、制御部３２は、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動のうち、折り返し付近ではリード信号を出力せず、リード信号を出力しない期間を、投影部１８から遠いＨ１水平走査線を近いＨｎの水平走査線より長くする。これにより、図３のように、画像１４の範囲外において、画像が投影されない。リード信号を出力しない期間は、Ｈ１からＨｎに行くにしたがい徐々に長くすることが好ましい。
【００４３】
さらに、図７のように、制御部３２は、リード信号の間隔を同じ水平走査線のうち中央を端より長くする。これにより、図５のように、ＭＥＭＳミラー２０が揺動範囲５０の中央より端において角速度が遅い場合も、画像１４内のピクセルの間隔を一定にできる。リード信号の間隔は、同じ水平走査線のうち中央から端に行くにしたがい徐々に長くすることが好ましい。
【００４４】
さらに、図６のように、Ｈ１の水平走査線は、ＭＥＭＳミラー２０の揺動範囲５０の一部であるため、Ｈ１の水平走査線の中央と端との角速度の差はＨｎの水平走査線より小さい。よって、図７のように、制御部３２は、同じ水平走査線のうち中央と端とのリード信号の間隔差を、投影部１８から遠いＨ１の水平走査線を近いＨｎの水平走査線より小さくすることが好ましい。例えば、Ｔ１ｅ−Ｔ１ｃをＴｎｅ−Ｔｎｃより小さくする。または、（Ｔ１ｅ−Ｔ１ｃ）／（Ｔ１ｅ＋Ｔ１ｃ）を（Ｔｎｅ−Ｔｎｃ）／（Ｔｎｅ＋Ｔｎｃ）より小さくする。また、同じ水平走査線のうち中央と端とのリード信号の間隔差は、Ｈ１からＨｎに行くにしたがい徐々に小さくすることが好ましい。
【００４５】
図８のように、制御部３２はＭＥＭＳミラー２０の水平同期信号Ｈｓに基づきリード信号を生成する。これにより、ＭＥＭＳミラー２０とフレームメモリ３０からのピクセルデータの読み出しを同期させることができる。なお、リード信号をＭＥＭＳミラー２０の水平同期信号Ｈｓと同期させると、フレームメモリ３０への画像データの読み出しと書き込みの同期がとれないことがある。例えば、実施例１においては、水平同期信号Ｈｓとは独立したクロック信号を用いフレームメモリ３０に画像データを書きこんでいる。フレームメモリ３０への画像データの読み出しと書き込みのタイミングがずれた場合は、１フレーム分の画像データを飛ばしたり、１フレーム分の画像データを２回用いるなどして読み出しと書き込みのタイミングを補正することができる。
【００４６】
さらに、図８のように、制御部３２は、ＶＣＯ３４を含み、リード信号をＶＣＯ３４を用い生成する。リード信号の波形をメモリに直接記憶させようとすると、膨大なデータ量となる。また、波形の生成を高速に行なうことになる。これに対し、制御信号Ｖｃの波形をメモリ６４に記憶させ、制御信号Ｖｃを制御電圧としてＶＣＯ３４に印加することによりリード信号を生成する。これにより、リード信号を簡単に生成することができる。
【００４７】
さらに、図８のように、制御部３２は、メモリ６４、波形生成部６６、ＶＣＯ３４およびミキサ６２を用いてリード信号を生成する。これにより、これにより、リード信号を簡単に生成することができる。
【００４８】
図１（ａ）に示すように、画像投影装置１０が、平面１６上に設置され、平面１６に画像１４を投影する場合、特に画像１４が歪みやすい。よって、この場合に制御部３２が上記説明したリード信号を生成することが好ましい。
【００４９】
レーザ出射部２５から出射されるレーザ光の光強度が同じであっても、１ピクセルデータを投影する期間が変わると、画像１４内のピクセルの輝度が変化してしまう。そこで、リード信号の間隔が長い場合、レーザ出射部２５は、レーザ光の強度を小さくし、リード信号の間隔が短い場合、レーザ出射部２５は、レーザ光の強度を大きくすることができる。例えば、レーザ出射部２５は、投影部１８から遠いＨ１の水平走査線を近いＨｎの水平走査線よりレーザ光の強度を大きくすることができる。各水平走査線におけるレーザ光の強度は、例えば画像処理部３６内のルックアップテーブル等の記憶部に予め設定しておくことができる。
【実施例２】
【００５０】
実施例２は、フレームメモリ３０への画像データの書き込み読み出し方法が異なる例である。図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、実施例２のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。図１１（ａ）および図１１（ｃ）は、フレームメモリに画像データを書き込む場合であり、図１１（ｂ）および図１１（ｄ）は、フレームメモリから画像データを読み出す場合である。フレームメモリ３０の左の数字および矢印は、図１０（ａ）から１０（ｄ）と同じ意味であり説明を省略する。また、画像投影装置の構成等は実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５１】
図１１（ａ）に示すように、画像処理部３６が画像データをフレームメモリ３０に書き込む際に、上から順に水平データを互い違いに書き込む。図１１（ｂ）に示すように、制御部３２が画像データをフレームメモリ３０から読み出させる際に、上から順に水平データを左から右方向に同じ方向に読み出させる。図１１（ｃ）に示すように、画像処理部３６が次のフレームにおいて画像データをフレームメモリ３０に書き込む際は、図１１（ａ）と同様に、画像データを書き込む。図１１（ｄ）に示すように、制御部３２が次のフレームの画像データをフレームメモリ３０から読み出させる際に、下から順に水平データを左から右方向に同じ方向に読み出させる。このように、画像処理部３６がフレームメモリ３０に画像データを書き込む際は、水平走査線毎に互い違いにデータを書き込む。制御部３２がフレームメモリ３０から画像データを読み出させる際には、水平走査線毎に同じ方向にデータを読み出させる。以上によっても、実施例１の画像投影装置と同様に画像を投影することができる。
【００５２】
実施例１の図１０（ａ）から図１０（ｄ）および実施例２の図１１（ａ）から図１１（ｄ）のように、フレームメモリ３０は、水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し、互い違いの方向で出力することができる。これにより、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動に対応し、フレームメモリ３０は水平データを出力することができる。
【実施例３】
【００５３】
実施例３は、フレームメモリ３０への画像データの書き込み読み出し方法が異なる例である。図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、実施例３のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。図１２（ａ）および図１２（ｃ）は、フレームメモリに画像データを書き込む場合であり、図１２（ｂ）および図１２（ｄ）は、フレームメモリから画像データを読み出す場合である。フレームメモリ３０の左の数字および矢印は、図１０（ａ）から１０（ｄ）と同じ意味であり説明を省略する。また、画像投影装置の構成等は実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５４】
図１２（ａ）から図１２（ｃ）の処理は、実施例１の図１０（ａ）から図１０（ｃ）と同じであり、説明を省略する。図１２（ｄ）に示すように、制御部３２が次のフレームを読み出させる際において、一番上の水平データから下に向かい互い違いに画像データを読み出させる。
【００５５】
図１３は、実施例３の時間に対する制御信号を示す図である。図１３のように、１フレームの処理終了後、ＭＥＭＳミラー２０を一番上の水平走査線位置まで移動させる。その後、前のフレームと同じ制御信号を用いる。実施例３のように、ＭＥＭＳミラー２０は上下に揺動させず、１フレーム終了後に一番上の水平走査線位置に移動させることもできる。これにより、図１２（ｄ）のように、次のフレームの画像データの読み出しを図１２（ｂ）と同様に行なうことができる。
【実施例４】
【００５６】
実施例４は、画像投影装置を縦置きする場合の例である。図１４は、実施例４の画像投影装置の平面図である。図１４に示すように、画像投影装置１０を立てて用いる場合がある。この場合、ＭＥＭＳミラー２０の動作が実施例１と同様にし、図１（ｂ）の場合と同じ画像１４を投影するためには、画像データの水平と垂直とを入れ替えることになる。
【００５７】
図１５（ａ）から図１５（ｄ）は、実施例４のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。図１５（ａ）および図１５（ｃ）は、フレームメモリ３０に画像データを書き込む場合であり、図１５（ｂ）および図１５（ｄ）は、フレームメモリ３０から画像データを読み出す場合である。図１５（ａ）および図１５（ｃ）において、フレームメモリ３０の左に示した数字は、画像データ内のデータを書き込む順番を示している。図１５（ｂ）および図１５（ｄ）において、フレームメモリ３０の下に示した数字は、画像データ内の水平走査線のデータを読み出す順番を示している。矢印はデータの書き込みまたは読み出しする方向を示している。画像投影装置の構成等は実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５８】
図１５（ａ）および図１５（ｃ）に示すように、画像処理部３６が画像データを書き込む処理は、実施例１の図１０（ａ）および図１０（ｃ）と同じであり、説明を省略する。図１５（ｂ）に示すように、制御部３２が画像データを読み出させる際は、水平データを垂直方向に左から右に互い違いに読み出させる。図１５（ｄ）に示すように、制御部３２が次のフレームの画像データを読み出させる際は、水平データを垂直方向に右から左に互い違いに読み出させる。
【００５９】
以上のように、フレームメモリ３０は、水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し直交方向で出力することができる。これにより、図１４のように、画像投影装置１０を立てて画像１４を投影することができる。同様に、画像投影装置１０を斜めに配置した場合も、フレームメモリ３０内の斜め方向のデータを水平走査線に対応するデータとして出力することにより画像１４を投影することができる。
【００６０】
以上、発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例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・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 画像投影装置
１２ 投影光
１４ 画像
２０ ＭＥＭＳミラー
２５ レーザ出射部
３０ フレームメモリ
３２ 制御部
３４ ＶＣＯ
６０ リード信号生成回路
６２ ミキサ
６４ メモリ
６６ 波形生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置に関し、例えばＭＥＭＳミラーを用いた画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型の画像投影装置が用いられている。例えば、プロジェクタ機能を有する携帯電話端末等が用いられている。このような画像投影装置においては、レーザ光を走査することにより投影光とし画像を投影する。また、投影光の出射方向に対して斜めに画像を投影する画像投影装置がある。例えば、特許文献１には、画像投影装置を設置した平面に画像を投影する画像投影装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７０１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
投影光の出射方向に対して斜めに画像を投影する画像投影装置において、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを用いレーザ光を走査し、投影光とすることを考える。この場合、ＭＥＭＳミラーの揺動範囲を短時間で変更できない。このため、投影した画像が歪んでしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、投影した画像の歪みを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、投影光の出射方向に対して斜めに画像を投影する投影部と、前記画像の画像データを保持し、前記画像データをピクセルデータ毎にリード信号に同期させ出力するフレームメモリと、出力された前記ピクセルデータに応じレーザ光を出射するレーザ出射部と、前記レーザ光を走査し投影光として出射するＭＥＭＳミラーと、前記リード信号の間隔を前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より短くする制御部と、を具備することを特徴とする画像投影装置である。本発明によれば、投影した画像の歪みを抑制することができる。
【０００７】
上記構成において、前記制御部は、前記ＭＥＭＳミラーの水平方向の揺動のうち、折り返し付近では前記リード信号を出力せず、前記リード信号を出力しない期間を、前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より長くする構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記制御部は、前記リード信号の間隔を同じ水平走査線のうち中央を端より長くする構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記制御部は、同じ水平走査線のうち中央と端との前記リード信号の間隔差を、前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より小さくする構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記制御部は、前記ＭＥＭＳミラーの水平同期信号に基づき、前記リード信号を生成する構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記制御部は、ＶＣＯを含み、前記リード信号を前記ＶＣＯを用い生成する構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記制御部は、制御信号およびＥＮ信号の波形のデータを記憶する記憶部と、前記ＭＥＭＳミラーの水平同期信号に同期し、前記制御信号およびＥＮ信号の波形のデータに基づき前記制御信号および前記ＥＮ信号を生成する波形生成部と、前記制御信号に基づき出力する発振信号の周波数を変化させるＶＣＯと、前記ＥＮ信号が活性を示す場合、前記発振信号をリード信号として出力し、前記ＥＮ信号が非活性を示す場合、前記発振信号を出力しないミキサと、を備える構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記フレームメモリは、前記水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し、互い違いの方向で出力する構成とすることができる。
【００１４】
上記構成において、前記フレームメモリは、前記水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し直交方向で出力する構成とすることができる。
【００１５】
前記構成において、前記画像投影装置は、平面上に設置され、前記平面に前記画像を投影する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、投影した画像の歪みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る画像投影装置の側面図、図１（ｂ）は、上面図である。
【図２】図２は、実施例１に係る画像投影装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、実施例１において画像を投影する走査線を示す模式図である。
【図４】図４は、範囲５０内の角度に対する走査線を示す模式図である。
【図５】図５は、範囲５０内の角度に対する走査角速度を示す模式図である。
【図６】図６は、時間に対する読み出されるピクセルデータを示す概念図である。
【図７】図７は、時間に対するリード信号を示す模式図である。
【図８】図８は、リード信号生成回路の模式図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ時間に対する制御信号およびＥＮ信号を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、実施例１のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、実施例２のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、実施例３のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。
【図１３】図１３は、実施例３の時間に対する制御信号を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例４の画像投影装置の平面図である。
【図１５】図１５（ａ）から図１５（ｄ）は、実施例４のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１（ａ）は、実施例１に係る画像投影装置の側面図、図１（ｂ）は、上面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、平面１６上に画像投影装置１０が置かれている。画像投影装置１０は、例えば携帯電話端末、カメラ、携帯用ナビゲーション装置、パーソナルコンピュータ、ゲーム機または単独の画像投影装置でもよい。画像投影装置１０の前面に投影部１８が設けられている。投影部１８から投影光１２が出射される。投影光１２は平面１６に照射され画像１４が投影される。画像投影装置１０が置かれた平面１６に画像１４を投影するスクリーンとして用いる。このように、投影部１８は、投影光１２の出射方向に対して斜めに画像１４を投影する。例えば、平面１６は壁であり、画像投影装置１０を壁に設置してもよい。また、平面１６は、ホワイトボード等でもよい。さらに、手首に画像投影装置１０を載せ、掌に画像を投影することもできる。
【００２０】
図２は、実施例１に係る画像投影装置の機能ブロック図である。図２に示すように、画像投影装置１０は、主に、投影部１８、ＭＥＭＳミラー２０、ＭＥＭＳ駆動部２２、レーザ出射部２５、フレームメモリ３０、制御部３２および画像処理部３６を備えている。
【００２１】
画像処理部３６は、入力された画像データを画像処理する。画像データは、例えば動画データでもよく静止画データでよい。画像処理部３６は、ホワイトバランス、色空間変換、γ変換部および色補正等を行なってもよい。また、画像処理部３６は、圧縮された画像データを復号化してもよい。画像処理部３６は、クロック信号に同期し、ピクセルデータ毎にフレームメモリ３０に画像データを保持させる。画像データが動画の場合は、画像処理部３６は、フレームメモリ３０にフレーム毎に画像データを保持させる。フレームメモリ３０は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）であり、画像データを一時保持する。フレームメモリ３０は、画像データをピクセルデータ毎にリード信号に同期させレーザ出射部２５のＬＤ駆動部２８に出力する。
【００２２】
レーザ出射部２５は、光学系２４、レーザダイオード（ＬＤ）２６ａ〜２６ｃ、ＬＤ駆動部２８を備えており、フレームメモリ３０から入力されたピクセルデータに応じレーザ光を出射する。ＬＤ駆動部２８は、画像データをピクセルデータ毎にＲＧＢの各アナログ信号にＤＡ変換する。ＬＤ駆動部２８は、ＲＧＢの各アナログ信号を、対応するＬＤ２６ａ〜２６ｃに出力する。ＬＤ２６ａ〜２６ｃは、ＲＧＢの各アナログ信号に基づきそれぞれ赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光を出射する。赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光は、光学系２４を介し光軸が合ったレーザ光としてＭＥＭＳミラー２０に照射される。ＬＤ駆動部２８は、次のピクセルデータが入力されるまで、ＬＤ２６ａ〜２６ｃに同じ強度のレーザ光を出射させる。ＬＤ駆動部２８からＬＤ２６ａ〜２６ｃに出力されるＲＧＢの各アナログ変調信号は、強度変調であってもよく、ＰＷＭ（Power Width Modulation）であってもよい。また、これらの組み合わせであってもよい。
【００２３】
ＭＥＭＳ駆動部２２は、発振器２３の発振信号を水平同期信号として、ＭＥＭＳミラー２０を水平に揺動させる。これにより、ＭＥＭＳミラー２０は、レーザ光を走査し投影光１２として出射する。ＭＥＭＳミラー２０の発振器２３は、例えば水晶発振器またはＰＬＬ（Phase Locked Loop）である。ＭＥＭＳミラー２０は、水平方向の揺動より長い周期で垂直方向に揺動する。制御部３２は、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）３４を有し、水平同期信号Ｈｓに基づきリード信号を生成し、フレームメモリ３０に出力する。１フレームの画像データをフレームメモリ３０から出力させると、制御部３２は、ＭＥＭＳ駆動部２２にリセット信号を出力する。ＭＥＭＳ駆動部２２は、リセット信号を受信すると、垂直方向の揺動を折り返す。
【００２４】
以上により、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動周期の１／２が１本のＭＥＭＳ走査線に対応する期間となる。ＭＥＭＳミラー２０の垂直方向の揺動周期の１／２が１フレームに対応する期間となる。なお、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動は、画像１４の水平走査線に対応した揺動であり、物理的に水平方向の揺動でなくともよい。同様に、垂直方向の揺動は画像の垂直方向に対応した揺動であり、物理的に垂直方向の揺動でなくともよい。
【００２５】
画像処理部３６、フレームメモリ３０、制御部３２等はＦＧＰＡ（Field Programmable Gate Array）またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を用い実現することができる。
【００２６】
図３は、実施例１において画像を投影する走査線を示す模式図である。図３は、上面から見た図に相当する。図３を参照して、範囲５０は、画像投影装置１０の投影部１８から出射される投影光１２の範囲を示している。ＭＥＭＳミラー２０の揺動範囲は高速に変更できないため、範囲５０の角度は一定である。範囲５０は、中心線から左右に角度θの範囲である。また、ＭＥＭＳミラー２０の揺動周期は、高速に変更できないため、揺動周期は一定である。ＭＥＭＳミラー２０が走査する走査線をＭＥＭＳ走査線とする。ＭＥＭＳ走査線は、水平走査線５２と仮走査線５１とを含んでいる。水平走査線５２は画像１４内のＭＥＭＳ走査線を示している。投影光１２を構成するレーザ光は、ＭＥＭＳミラー２０により水平走査線５２のように走査される。一方、ＭＥＭＳミラー２０は画像１４外の範囲も揺動する。画像１４外では、レーザ光は投影部１８から出射されない。例えば、レーザ出射部２５がレーザ光を出射しない。仮走査線５１は、レーザ光は走査されていないもののＭＥＭＳミラー２０が揺動していることを示している。
【００２７】
範囲５０内の左上から走査が始まるとして説明する。まず、画像１４の最も上の走査領域Ｈ１のＭＥＭＳ走査線においては、画像１４外では投影部１８からレーザ光は出射されず、仮走査線５１のようにＭＥＭＳミラー２０が走査される。画像１４内ではレーザ光が投影部１８から出射され、水平走査線５２が走査される。画像１４外では仮走査線５１が走査される。範囲５０の右端で折り返し、垂直に一行下に下がり画像１４外では仮走査線５１が走査される。このようにして、仮走査線５１と水平走査線５２とが走査される。
【００２８】
図４は、範囲５０内の角度に対する走査線を示す模式図である。図４においては、画像１４の上の（投影部１８から最も遠い）走査領域Ｈ１、中間の走査領域Ｈｍおよび画像１４の下の（投影部１８に最も近い）走査領域Ｈｎを示している。実線は、画像１４内の水平走査線５２を示し、破線は画像１４外の仮走査線５１を示している。図４に示すように、走査領域Ｈ１では、範囲５０内の水平走査線５２の範囲の割合が小さい。走査領域Ｈｎでは、範囲５０内の水平走査線５２の割合が大きくなる（図４の例では１００％）。ＭＥＭＳミラー２０の揺動周期は一定であり、水平走査線５２当りのピクセル数は、走査領域Ｈ１〜Ｈｎで一定である。このため、投影部１８から遠い走査領域Ｈ１においては、近い走査領域Ｈｎに比べ、フレームメモリ３０からピクセルデータを読み出す時間間隔を短くすることになる。
【００２９】
図５は、範囲５０内の角度に対する走査角速度を示す模式図である。図５に示すように、ＭＥＭＳミラー２０は、範囲５０の中心に比べ折り返し位置で走査角速度が遅くなる。ＭＥＭＳミラー２０の揺動周期が一定であること、および折り返し位置で角速度が遅くなることは、ＭＥＭＳミラー２０において、機械的にミラーを揺動させるという構造的な制約による。
【００３０】
図６は、時間に対する読み出されるピクセルデータを示す概念図である。横軸は時間を示している。ＭＥＭＳミラー２０の揺動周期Ｔのとき、ＭＥＭＳ走査線１本の期間は１／２×Ｔに相当する。水平走査線５２内の１区画の期間５４は１ピクセルデータに対応する。なお、図６では、１水平走査線５２あたりのピクセルデータ数を簡略化して１０ピクセルデータとしている。時間０において、図３の範囲５０の左端からＭＥＭＳミラー２０の走査が開始されるとすると、ＭＥＭＳ走査線は、時間１／４×Ｔにおいて、範囲５０の中心を通過し、時間１／２×Ｔにおいて、範囲５０の右端に到達する。時間Ｔ１と時間Ｔ２との間において、ピクセルデータがフレームメモリ３０から読み出される。
【００３１】
一方、走査領域Ｈｎにおいては、時間０から時間１／２×Ｔの間において、ピクセルデータがフレームメモリ３０から読み出される。走査領域Ｈ１に対し走査領域Ｈｎにおいては、１ピクセルデータ当りの読み出し時間間隔が長くなる。例えば、Ｈ１の水平走査線５２の中心付近の時間間隔Ｔ１ｃよりＨｎの水平走査線５２の中心付近の時間間隔Ｔｎｃが長い。同様に、Ｈ１の水平走査線５２の端付近の時間間隔Ｔ１ｅよりＨｎの水平走査線５２の端付近の時間間隔Ｔｎｅが長い。さらに、図５において説明したように、ＭＥＭＳミラー２０の角速度の変調に起因し、水平走査線５２の中心付近に比べ端付近の１ピクセルデータ当りの読み出し時間間隔が長くなる。例えば、Ｈ１の水平走査線５２の中心付近の時間間隔Ｔ１ｃより端付近の時間間隔Ｔ１ｅが長い。Ｈｎの水平走査線５２の中心付近の時間間隔Ｔｎｃより端付近の時間間隔Ｔｎｅが長い。
【００３２】
図７は、時間に対するリード信号を示す模式図である。図７は、走査領域Ｈ１およびＨｎにおいて、図６に示すような時間間隔でピクセルデータをフレームメモリ３０から読み出すためのタイミングをフレームメモリ３０に与えるリード信号を示している。例えば、リード信号のピークにおいて、フレームメモリ３０はピクセルデータの出力を開始する。走査領域Ｈ１においては、ピクセルデータを読み出さない期間（Ｔ１より前およびＴ２より後）において、リード信号は振動しておらずピークを有さない。この期間においては、レーザ出射部２５は、レーザ光を出射しない。リード信号は、Ｈ１に対しＨｎの周期が長い。例えば、時間間隔Ｔ１ｃおよびＴ１ｅより時間間隔ＴｎｃおよびＴｎｅがそれぞれ長い。また、リード信号は、水平走査線５２の中心付近に対応する時間より端付近に対応する時間における周期が長い。例えば、時間間隔Ｔ１ｃおよびＴｎｃより時間間隔Ｔ１ｅおよびＴｎｅがそれぞれ長い。
【００３３】
図８は、リード信号生成回路の模式図である。リード信号生成回路６０は制御部３２に含まれている。図８に示すように、リード信号生成回路６０は、ＶＣＯ３４、ミキサ６２、メモリ６４（記憶部）および波形生成部６６を備える。メモリ６４は、例えば不揮発性メモリであり、制御信号およびＥＮ信号の波形のデータを記憶している。波形生成部６６は、メモリ６４に記憶された制御信号およびＥＮ信号の波形のデータに基づき、水平同期信号に同期し、それぞれ制御信号ＶｃおよびＥＮ信号を生成する。ＶＣＯ３４には制御信号Ｖｃが入力する。ＶＣＯ３４は、制御信号Ｖｃに基づき出力する発振信号の周波数を変化させる。ミキサ６２により発振信号とＥＮ信号とがミキシングされる。ミキサ６２は、ＥＮ信号が活性を示す（例えばハイレベル）の場合、発振信号をリード信号として出力し、ＥＮ信号が非活性を示す場合（例えばローレベル）の場合、発振信号を出力しない。例えば、ミキサ６２は、リード信号として一定信号を出力する。
【００３４】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ時間に対する制御信号およびＥＮ信号を示す図である。時間０から時間１／２×ｎＴの期間５８は、１フレームの画像データをフレームメモリ３０から読み出す期間に相当する。期間５６ａ〜５６ｎはそれぞれ１本のＭＥＭＳ走査線のデータをフレームメモリ３０から読み出す期間に相当する。期間５６ａは、走査領域Ｈ１のデータを読み出す期間であり、期間５６ｎは、走査領域Ｈｎのデータを読み出す期間である。なお、期間５６ａから５６ｎは、ＭＥＭＳ駆動部２２が出力するリセット信号に同期して決定される。すなわち、期間５６ａから５６ｎは、それぞれＭＥＭＳミラー２０が揺動する周期の１／２に同期する。
【００３５】
図９（ａ）に示すように、制御信号Ｖｃは、時間０から時間１／２×ｎＴにかけて減少する。これにより、ＶＣＯ３４が出力する発振信号は、走査領域Ｈ１からＨｎにかけて発振周波数が低くなる（すなわち、周期が長くなる）。さらに、制御信号Ｖｃは、期間５６ａ〜５６ｎのそれぞれの中心で高く、両端で低くなる。これにより、ＶＣＯ３４が出力する発振信号は、走査領域Ｈ１からＨｎ内のそれぞれの中心付近で発振周波数が高くなり、両端付近で低くなる（すなわち、中心付近で周期が短くなり周期が長くなる）。
【００３６】
図９（ｂ）に示すように、ＥＮ信号は、期間５６ａにおいて、時間０から時間Ｔ１、および時間Ｔ１から１／２×ＴまでＥＮ信号はローレベルである（時間Ｔ１およびＴ２については図７を参照）。時間Ｔ１から時間Ｔ２までＥＮ信号はハイレベルである。ＥＮ信号のハイレベルの期間ＴＨは、時間とともに徐々に長くなり、期間５６ｎにおいては、期間内全てがハイレベルである。制御信号とＥＮ信号は、時間１／２×ｎＴからｎＴの期間においては、時間０から１／２×ｎＴ期間を反転した信号となる。
【００３７】
図８のリード信号生成回路３３に図９（ａ）の制御信号Ｖｃおよび図９（ｂ）のＥＮ信号を入力することにより、図７のようなリード信号が生成される。制御信号ＶｃおよびＥＮ信号の波形は、投影光１２と投影される平面との角度によって異なる。そこで、メモリ６４は、様々な角度に対応する制御信号ＶｃおよびＥＮ信号の波形を記憶している。
【００３８】
図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、実施例１のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。図１０（ａ）および図１０（ｃ）は、フレームメモリ３０に画像データを書き込む場合であり、図１０（ｂ）および図１０（ｄ）は、フレームメモリ３０から画像データを読み出す場合である。フレームメモリ３０の左に示した数字は、画像データ内の水平データ（水平走査線に対応するデータ）を書き込みまたは読み出す順番を示している。矢印は水平データの書き込みまたは読み出しする方向を示している。
【００３９】
図１０（ａ）に示すように、画像処理部３６が画像データをフレームメモリ３０に書き込む際に、上から順に水平データを同じ左から右方向に書き込む。図１０（ｂ）に示すように、制御部３２が画像データをフレームメモリ３０から読み出させる際に、上から順に水平データを互い違いに読み出させている。画像データの１フレームの最初の水平走査線においてＭＥＭＳミラー２０が左から右に動くときには、図１０（ｂ）の一番上の水平データのように、制御部３２は左から右に画像データを１水平走査線分読み出させる。次の水平走査線では、ＭＥＭＳミラー２０は右から左に動く。このときには、２番目の水平データのように、制御部３２は右から左に画像データを１水平走査線分読み出させる。このように、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動に対応し、制御部３２はフレームメモリ３０から画像データを読み出させることができる。
【００４０】
図１０（ｃ）を参照し、フレームメモリ３０からの１フレームの画像データの読み出しが終了すると、図１０（ａ）と同様に、画像処理部３６はフレームメモリ３０に画像データを書き込む。ＭＥＭＳミラー２０は垂直方向にも揺動しているため、図１０（ｄ）に示すように、次のフレームにおいて制御部３２が画像データを読み出させるときは、下から上に水平走査線のデータを互い違いに読み出させる。
【００４１】
ＭＥＭＳミラー２０を用い、レーザ光を投影光１２として出射し、投影部１８が投影光１２の出射方向に対して斜めに画像１４を投影する場合、図３のように、ＭＥＭＳミラー２０の揺動範囲５０が一定なため、画像１４が歪んでしまう。実施例１によれば、図７のように、制御部３２は、リード信号の間隔を投影部１８から遠いＨ１の水平走査線を近いＨｎの水平走査線より短くする。これにより、図３のように画像１４を矩形に投影することができる。リード信号の間隔は、Ｈ１の水平走査線からＨｎの水平走査線に行くにしたがい徐々に短いことが好ましい。
【００４２】
また、図７のように、制御部３２は、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動のうち、折り返し付近ではリード信号を出力せず、リード信号を出力しない期間を、投影部１８から遠いＨ１水平走査線を近いＨｎの水平走査線より長くする。これにより、図３のように、画像１４の範囲外において、画像が投影されない。リード信号を出力しない期間は、Ｈ１からＨｎに行くにしたがい徐々に長くすることが好ましい。
【００４３】
さらに、図７のように、制御部３２は、リード信号の間隔を同じ水平走査線のうち中央を端より長くする。これにより、図５のように、ＭＥＭＳミラー２０が揺動範囲５０の中央より端において角速度が遅い場合も、画像１４内のピクセルの間隔を一定にできる。リード信号の間隔は、同じ水平走査線のうち中央から端に行くにしたがい徐々に長くすることが好ましい。
【００４４】
さらに、図６のように、Ｈ１の水平走査線は、ＭＥＭＳミラー２０の揺動範囲５０の一部であるため、Ｈ１の水平走査線の中央と端との角速度の差はＨｎの水平走査線より小さい。よって、図７のように、制御部３２は、同じ水平走査線のうち中央と端とのリード信号の間隔差を、投影部１８から遠いＨ１の水平走査線を近いＨｎの水平走査線より小さくすることが好ましい。例えば、Ｔ１ｅ−Ｔ１ｃをＴｎｅ−Ｔｎｃより小さくする。または、（Ｔ１ｅ−Ｔ１ｃ）／（Ｔ１ｅ＋Ｔ１ｃ）を（Ｔｎｅ−Ｔｎｃ）／（Ｔｎｅ＋Ｔｎｃ）より小さくする。また、同じ水平走査線のうち中央と端とのリード信号の間隔差は、Ｈ１からＨｎに行くにしたがい徐々に小さくすることが好ましい。
【００４５】
図８のように、制御部３２はＭＥＭＳミラー２０の水平同期信号Ｈｓに基づきリード信号を生成する。これにより、ＭＥＭＳミラー２０とフレームメモリ３０からのピクセルデータの読み出しを同期させることができる。なお、リード信号をＭＥＭＳミラー２０の水平同期信号Ｈｓと同期させると、フレームメモリ３０への画像データの読み出しと書き込みの同期がとれないことがある。例えば、実施例１においては、水平同期信号Ｈｓとは独立したクロック信号を用いフレームメモリ３０に画像データを書きこんでいる。フレームメモリ３０への画像データの読み出しと書き込みのタイミングがずれた場合は、１フレーム分の画像データを飛ばしたり、１フレーム分の画像データを２回用いるなどして読み出しと書き込みのタイミングを補正することができる。
【００４６】
さらに、図８のように、制御部３２は、ＶＣＯ３４を含み、リード信号をＶＣＯ３４を用い生成する。リード信号の波形をメモリに直接記憶させようとすると、膨大なデータ量となる。また、波形の生成を高速に行なうことになる。これに対し、制御信号Ｖｃの波形をメモリ６４に記憶させ、制御信号Ｖｃを制御電圧としてＶＣＯ３４に印加することによりリード信号を生成する。これにより、リード信号を簡単に生成することができる。
【００４７】
さらに、図８のように、制御部３２は、メモリ６４、波形生成部６６、ＶＣＯ３４およびミキサ６２を用いてリード信号を生成する。これにより、これにより、リード信号を簡単に生成することができる。
【００４８】
図１（ａ）に示すように、画像投影装置１０が、平面１６上に設置され、平面１６に画像１４を投影する場合、特に画像１４が歪みやすい。よって、この場合に制御部３２が上記説明したリード信号を生成することが好ましい。
【００４９】
レーザ出射部２５から出射されるレーザ光の光強度が同じであっても、１ピクセルデータを投影する期間が変わると、画像１４内のピクセルの輝度が変化してしまう。そこで、リード信号の間隔が長い場合、レーザ出射部２５は、レーザ光の強度を小さくし、リード信号の間隔が短い場合、レーザ出射部２５は、レーザ光の強度を大きくすることができる。例えば、レーザ出射部２５は、投影部１８から遠いＨ１の水平走査線を近いＨｎの水平走査線よりレーザ光の強度を大きくすることができる。各水平走査線におけるレーザ光の強度は、例えば画像処理部３６内のルックアップテーブル等の記憶部に予め設定しておくことができる。
【実施例２】
【００５０】
実施例２は、フレームメモリ３０への画像データの書き込み読み出し方法が異なる例である。図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、実施例２のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。図１１（ａ）および図１１（ｃ）は、フレームメモリに画像データを書き込む場合であり、図１１（ｂ）および図１１（ｄ）は、フレームメモリから画像データを読み出す場合である。フレームメモリ３０の左の数字および矢印は、図１０（ａ）から１０（ｄ）と同じ意味であり説明を省略する。また、画像投影装置の構成等は実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５１】
図１１（ａ）に示すように、画像処理部３６が画像データをフレームメモリ３０に書き込む際に、上から順に水平データを互い違いに書き込む。図１１（ｂ）に示すように、制御部３２が画像データをフレームメモリ３０から読み出させる際に、上から順に水平データを左から右方向に同じ方向に読み出させる。図１１（ｃ）に示すように、画像処理部３６が次のフレームにおいて画像データをフレームメモリ３０に書き込む際は、図１１（ａ）と同様に、画像データを書き込む。図１１（ｄ）に示すように、制御部３２が次のフレームの画像データをフレームメモリ３０から読み出させる際に、下から順に水平データを左から右方向に同じ方向に読み出させる。このように、画像処理部３６がフレームメモリ３０に画像データを書き込む際は、水平走査線毎に互い違いにデータを書き込む。制御部３２がフレームメモリ３０から画像データを読み出させる際には、水平走査線毎に同じ方向にデータを読み出させる。以上によっても、実施例１の画像投影装置と同様に画像を投影することができる。
【００５２】
実施例１の図１０（ａ）から図１０（ｄ）および実施例２の図１１（ａ）から図１１（ｄ）のように、フレームメモリ３０は、水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し、互い違いの方向で出力することができる。これにより、ＭＥＭＳミラー２０の水平方向の揺動に対応し、フレームメモリ３０は水平データを出力することができる。
【実施例３】
【００５３】
実施例３は、フレームメモリ３０への画像データの書き込み読み出し方法が異なる例である。図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、実施例３のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。図１２（ａ）および図１２（ｃ）は、フレームメモリに画像データを書き込む場合であり、図１２（ｂ）および図１２（ｄ）は、フレームメモリから画像データを読み出す場合である。フレームメモリ３０の左の数字および矢印は、図１０（ａ）から１０（ｄ）と同じ意味であり説明を省略する。また、画像投影装置の構成等は実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５４】
図１２（ａ）から図１２（ｃ）の処理は、実施例１の図１０（ａ）から図１０（ｃ）と同じであり、説明を省略する。図１２（ｄ）に示すように、制御部３２が次のフレームを読み出させる際において、一番上の水平データから下に向かい互い違いに画像データを読み出させる。
【００５５】
図１３は、実施例３の時間に対する制御信号を示す図である。図１３のように、１フレームの処理終了後、ＭＥＭＳミラー２０を一番上の水平走査線位置まで移動させる。その後、前のフレームと同じ制御信号を用いる。実施例３のように、ＭＥＭＳミラー２０は上下に揺動させず、１フレーム終了後に一番上の水平走査線位置に移動させることもできる。これにより、図１２（ｄ）のように、次のフレームの画像データの読み出しを図１２（ｂ）と同様に行なうことができる。
【実施例４】
【００５６】
実施例４は、画像投影装置を縦置きする場合の例である。図１４は、実施例４の画像投影装置の平面図である。図１４に示すように、画像投影装置１０を立てて用いる場合がある。この場合、ＭＥＭＳミラー２０の動作が実施例１と同様にし、図１（ｂ）の場合と同じ画像１４を投影するためには、画像データの水平と垂直とを入れ替えることになる。
【００５７】
図１５（ａ）から図１５（ｄ）は、実施例４のフレームメモリ内の画像データの書き込みおよび読み出しを示す模式図である。図１５（ａ）および図１５（ｃ）は、フレームメモリ３０に画像データを書き込む場合であり、図１５（ｂ）および図１５（ｄ）は、フレームメモリ３０から画像データを読み出す場合である。図１５（ａ）および図１５（ｃ）において、フレームメモリ３０の左に示した数字は、画像データ内のデータを書き込む順番を示している。図１５（ｂ）および図１５（ｄ）において、フレームメモリ３０の下に示した数字は、画像データ内の水平走査線のデータを読み出す順番を示している。矢印はデータの書き込みまたは読み出しする方向を示している。画像投影装置の構成等は実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５８】
図１５（ａ）および図１５（ｃ）に示すように、画像処理部３６が画像データを書き込む処理は、実施例１の図１０（ａ）および図１０（ｃ）と同じであり、説明を省略する。図１５（ｂ）に示すように、制御部３２が画像データを読み出させる際は、水平データを垂直方向に左から右に互い違いに読み出させる。図１５（ｄ）に示すように、制御部３２が次のフレームの画像データを読み出させる際は、水平データを垂直方向に右から左に互い違いに読み出させる。
【００５９】
以上のように、フレームメモリ３０は、水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し直交方向で出力することができる。これにより、図１４のように、画像投影装置１０を立てて画像１４を投影することができる。同様に、画像投影装置１０を斜めに配置した場合も、フレームメモリ３０内の斜め方向のデータを水平走査線に対応するデータとして出力することにより画像１４を投影することができる。
【００６０】
以上、発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例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・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 画像投影装置
１２ 投影光
１４ 画像
２０ ＭＥＭＳミラー
２５ レーザ出射部
３０ フレームメモリ
３２ 制御部
３４ ＶＣＯ
６０ リード信号生成回路
６２ ミキサ
６４ メモリ
６６ 波形生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光の出射方向に対して斜めに画像を投影する投影部と、
前記画像の画像データを保持し、前記画像データをピクセルデータ毎にリード信号に同期させ出力するフレームメモリと、
出力された前記ピクセルデータに応じレーザ光を出射するレーザ出射部と、
前記レーザ光を走査し投影光として出射するＭＥＭＳミラーと、
前記リード信号の間隔を前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より短くする制御部と、
を具備することを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ＭＥＭＳミラーの水平方向の揺動のうち、折り返し付近では前記リード信号を出力せず、前記リード信号を出力しない期間を、前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より長くすることを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記リード信号の間隔を同じ水平走査線のうち中央を端より長くすることを特徴とする請求項１または２記載の画像等投影装置。
【請求項４】
前記制御部は、同じ水平走査線のうち中央と端との前記リード信号の間隔差を、前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より小さくすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の画像等投影装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ＭＥＭＳミラーの水平同期信号に基づき、前記リード信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記制御部は、ＶＣＯを含み、前記リード信号を前記ＶＣＯを用い生成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記制御部は、
制御信号およびＥＮ信号の波形のデータを記憶する記憶部と、
前記ＭＥＭＳミラーの水平同期信号に同期し、前記制御信号およびＥＮ信号の波形のデータに基づき前記制御信号および前記ＥＮ信号を生成する波形生成部と、
前記制御信号に基づき出力する発振信号の周波数を変化させるＶＣＯと、
前記ＥＮ信号が活性を示す場合、前記発振信号をリード信号として出力し、前記ＥＮ信号が非活性を示す場合、前記発振信号を出力しないミキサと、
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項８】
前記フレームメモリは、前記水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し、互い違いの方向で出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項９】
前記フレームメモリは、前記水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し直交方向で出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項１０】
前記画像投影装置は、平面上に設置され、前記平面に前記画像を投影することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項１】
投影光の出射方向に対して斜めに画像を投影する投影部と、
前記画像の画像データを保持し、前記画像データをピクセルデータ毎にリード信号に同期させ出力するフレームメモリと、
出力された前記ピクセルデータに応じレーザ光を出射するレーザ出射部と、
前記レーザ光を走査し投影光として出射するＭＥＭＳミラーと、
前記リード信号の間隔を前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より短くする制御部と、
を具備することを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ＭＥＭＳミラーの水平方向の揺動のうち、折り返し付近では前記リード信号を出力せず、前記リード信号を出力しない期間を、前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より長くすることを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記リード信号の間隔を同じ水平走査線のうち中央を端より長くすることを特徴とする請求項１または２記載の画像等投影装置。
【請求項４】
前記制御部は、同じ水平走査線のうち中央と端との前記リード信号の間隔差を、前記投影部から遠い水平走査線を近い水平走査線より小さくすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の画像等投影装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ＭＥＭＳミラーの水平同期信号に基づき、前記リード信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記制御部は、ＶＣＯを含み、前記リード信号を前記ＶＣＯを用い生成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記制御部は、
制御信号およびＥＮ信号の波形のデータを記憶する記憶部と、
前記ＭＥＭＳミラーの水平同期信号に同期し、前記制御信号およびＥＮ信号の波形のデータに基づき前記制御信号および前記ＥＮ信号を生成する波形生成部と、
前記制御信号に基づき出力する発振信号の周波数を変化させるＶＣＯと、
前記ＥＮ信号が活性を示す場合、前記発振信号をリード信号として出力し、前記ＥＮ信号が非活性を示す場合、前記発振信号を出力しないミキサと、
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項８】
前記フレームメモリは、前記水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し、互い違いの方向で出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項９】
前記フレームメモリは、前記水平走査線に対応するデータを書き込まれた方向に対し直交方向で出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の画像投影装置。
【請求項１０】
前記画像投影装置は、平面上に設置され、前記平面に前記画像を投影することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の画像投影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−１０５１０８（Ｐ２０１３−１０５１０８Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０１６４（Ｐ２０１１−２５０１６４）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（５０６４２３０５１）株式会社ＱＤレーザ (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（５０６４２３０５１）株式会社ＱＤレーザ (26)
【Ｆターム（参考）】
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