(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射された光を画像信号に基づいて変調する光変調部と、
周期的な主画像信号を含む前記画像信号を前記光変調部に出力して表示制御する表示制御部と、
前記光変調部で変調された光を投影する投影部と、
前記投影部から投影された光に基づく画像を撮像する撮像部と、を含み、
前記表示制御部は、時間積分すると白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を投影させる補正用画像信号を、前記周期的な主画像信号の間に挿入し、
前記投影部は、所定の周波数で投影される主画像の非投影期間中に前記撮像部にて撮像された被投影物体自体の色または輝度を相殺し、時間積分すると被投影物体の面内が均一な白またはグレーとして視認される補正用画像を投影することを特徴とする、プロジェクタ。
【請求項２】
前記補正用画像は、一つ又は二つ以上の均一画像であることを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記撮像部で撮像された前記補正用画像に基づいて前記主画像信号を補正する補正部をさらに備え、
前記補正部は、主画像の色を補正することを特徴とする、請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
光源と、
前記光源から出射された光を画像信号に基づいて変調する光変調部と、
周期的な主画像信号を含む前記画像信号を前記光変調部に出力して表示制御する表示制御部と、
前記光変調部で変調された光を投影する投影部と、
前記投影部から投影された光に基づく画像を撮像する撮像部と、を含み、
前記表示制御部は、時間積分すると白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を投影させる補正用画像信号を、前記周期的な主画像信号の間に挿入し、
前記補正用画像は、輝度が反転している少なくとも二つ以上のパターン画像であり、
前記パターン画像の少なくとも一つは、２次元コードであることを特徴とする、プロジェクタ。
【請求項５】
前記撮像部で撮像された前記２次元コードから情報を取り出す解析部をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記撮像部は、前記補正用画像の投影タイミングと同期して当該補正用画像のみを撮像することを特徴とする、請求項１ないし５の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記補正用画像は、時間積分すると画像面内の色または輝度の差を相殺する少なくとも二つ以上の画像であることを特徴とする、請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記投影部は、前記補正用画像を白色光で投影することを特徴とする、請求項１ないし７の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記投影部は、少なくとも赤色画像、緑色画像および青色画像を含む前記補正用画像を投影することを特徴とする、請求項１ないし７の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記投影部は、少なくとも、補色の関係にある二つの画像を含む補正用画像を投影することを特徴とする、請求項１ないし７の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記撮像部で撮像された前記補正用画像に基づいて前記主画像信号を補正する補正部をさらに備え、
前記補正部は、主画像の歪みを補正することを特徴とする、請求項１ないし請求項１０の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記光源がＬＥＤであることを特徴とする、請求項１ないし請求項１１の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
前記光源がレーザであることを特徴とする、請求項１ないし請求項１１の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１４】
前記投影部は、前記光変調部で変調された光を投影する投影レンズを含み、
前記撮像部は、前記投影レンズを撮像レンズとして共用していることを特徴とする、請求項１ないし請求項１３の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１５】
前記投影部は、偏光に応じて光を分離する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタと前記投影レンズとの間に設けられ、当該投影レンズを往復通過する光の往路と復路との位相差をπ／２にする１／４波長板とを含むことを特徴とする、請求項１４に記載のプロジェクタ。
【請求項１６】
前記主画像の駆動周波数が１８０Ｈｚ以上であることを特徴とする、請求項１ないし請求項１５の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１７】
前記光変調部は、光を空間的に変調する空間変調素子であることを特徴とする、請求項１ないし請求項１６の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１８】
前記空間変調素子が反射型の単板液晶表示素子であることを特徴とする、請求項１７に記載のプロジェクタ。
【請求項１９】
前記空間変調素子が角度を変えることのできる多数のマイクロミラーであることを特徴とする、請求項１７に記載のプロジェクタ。
【請求項２０】
前記光変調部は、光を二次元的に走査する走査部と、前記光源から走査部に入射する光の強度を変調できる強度変調部と、からなることを特徴とする、請求項１ないし請求項１３の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項２１】
前記撮像部により異なるフレームで撮像された複数の前記補正用画像に基づいて被投影物体の変化を予測演算する演算処理部をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし請求項２０の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項２２】
前記補正用画像を投影するタイミングを示す同期信号を送受信する信号送受信部をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項２１の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項２３】
前記補正用画像信号を前記周期的な主画像信号の間に挿入するか否かを切り替える切替部をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項２２の何れか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項２４】
前記プロジェクタの動きを検知するモーションセンサをさらに含み、
前記切替部は、前記モーションセンサが動きを検知したときは前記補正用画像信号を挿入する一方、前記モーションセンサが動きを検知しないときは前記補正用画像信号を挿入しないことを特徴とする、請求項２３記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を被投影物体に投影するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタは携帯性のよい小型のものが求められ、ポケットにいれて持ち運ぶことが可能なポケットサイズのプロジェクタも研究開発されている。このような小型化に伴い、光源として、ランプに換えてＬＥＤ（Light Emitting Diode）やレーザを用いることにより、光源、空間変調素子及び投影光学系から構成されるプロジェクタの光学系の小型化も検討されている。
【０００３】
ポケットサイズの小型プロジェクタは、常に携帯することが可能であり、従来のような据え置き型のプロジェクタとは、使用方法が大きく異なる。このような小型プロジェクタは、携帯性が高く、ユーザはプロジェクタを手に持ったまま、近くにある壁や物体に投影して映像を視聴することができる。このようなポケットサイズの小型プロジェクタは、歩行中等の移動中でさえ、利用することが可能となる。このため、ポケットサイズの小型プロジェクタでは、スクリーンとなる被投影物体が時々刻々変化することが想定される。
【０００４】
この場合、被投影物体となるスクリーンは、平面形状とは限らず、また白色であるとも限らない。このような場合においても高画質の画像を提示するには、被投影物体の表面形状や色に応じて、投影する画像を補正することが好ましい。
【０００５】
このため、ポケットサイズの小型プロジェクタでは、高画質の映像を提示するためには、スクリーンとなる対象の形状や色に関する情報を得て、これらの情報に基づいて投影する画像を補正する補正機能を有することが必須となる。
【０００６】
ここで、従来の投影画像の補正方法では、プロジェクタを机上等に固定した後、画像を映す前にスクリーン等の被投影物体に補正用画像であるテストパターン画像を投影する。そして、当該テストパターン画像を撮像し被投影物体の形状を認識することで、画像補正を行っている。
【０００７】
また、一般的に投影する画像は長方形であるため、投影された画像の４隅を検出し、投影画像が台形に歪んでいるか等を判別し、この判別結果に基づいて台形歪みの補正等がなされているプロジェクタもある。
【０００８】
上記の従来の投影画像の補正方法は、据え置き型のプロジェクタを前提とするものであり、一旦投影画像の補正を行うと、基本的にプロジェクタやスクリーンの相対位置を変化させることなく、一定の投影画像の補正を行うものである。しかしながら、携帯性が高い小型プロジェクタのように、時々刻々スクリーンとなる被投影物体が変化する場合は、投影画像も被投影物体の変化に合わせて時々刻々補正する必要がある。このため、プロジェクタやスクリーンの相対位置が固定であることを前提とした従来の投影画像の補正方法では、適切に補正することはできない。
【０００９】
すなわち、投影された画像の４隅を検出する台形補正の方式を用いた場合、画像が投影された状態で時々刻々画像を補正することが可能である。しかしながら、このような画像の４隅を検出する方法は、基本的に平面のスクリーンに画像を投影することを前提とするものであり、投影されている画像の内側の歪み等を検出することはできない。携帯性の高いポケットサイズのプロジェクタの場合、前述の通り、投影する対象は、壁のような平面に限らない。そのため、曲面への投影や凹凸を有する３次元形状の物体に投影する場合も想定され、従来の補正方法では対応できない。
【００１０】
しかしながら、特許文献１では、テストパターン画像を重畳した２種類の画像である画像Ａと画像Ｂとを表示することなので、ユーザは、二つのテストパターン画像が重畳された画像を見ることになる。これは、本来観察したい画像にテストパターン画像が重なっているため、画質の大幅な劣化が避けられない。さらに、テストパターン画像を検出するためには、撮像装置で撮像した画像から、画像Ａと画像Ｂとの演算により、テストパターンを抜き出す演算処理機能が必要となり、処理が複雑になるという課題があった。
【００１１】
そこで、時々刻々スクリーンの対象となる投影物体が変化する小型プロジェクタの投影画像の補正方法として、例えば、特許文献１に示す補正方法が提案されている。この特許文献１の補正方法は、画像信号にテストパターンを重畳させ、画像の観察と同時にテストパターン画像の検出をするものである。ここで、単純に、テストパターン画像を重畳するだけでは、画像信号によってはテストパターンの抽出が困難となる。このため、特許文献１では、画像信号によってはテストパターンの抽出が困難となるため、白の背景は全てグレーにしておき、テストパターン画像を重畳した二つの画像を投影・撮影し、二つの画像を演算することにより、テストパターン画像を強調して抽出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−９４５９９号公報
【特許文献２】特開２００３―２９２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１の補正方法では、テストパターン画像を重畳した２種類の画像（画像Ａ、画像Ｂ）を表示することになるため、観察者は、テストパターンが重畳された映像を見ることになる。すなわち、本来観察したい映像の上にテストパターン画像が形成されることとなるため、画質の大幅な劣化を招いてしまう。さらに、テストパターンの検出には、撮像装置で得た画像Ａと画像Ｂとを演算してテストパターンを抜き出す演算処理機能を要するため、投影画像の補正のための処理が複雑化するといった問題があった。
【００１４】
本発明は、簡単な構成で、主画像の画質の劣化を抑えつつ、時々刻々変化する被投影物体に合わせて、補正用画像を挿入することができるプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の一局面に係るプロジェクタは、光源と、前記光源から出射された光を画像信号に基づいて変調する光変調部と、周期的な主画像信号を含む前記画像信号を前記光変調部に出力して表示制御する表示制御部と、前記光変調部で変調された光を投影する投影部と、前記投影部から投影された光に基づく画像を撮像する撮像部と、を含み、前記表示制御部は、時間積分すると白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を投影させる補正用画像信号を、前記周期的な主画像信号の間に挿入することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成により、周期的な主画像の信号の間に、主画像以外を時間積分すると白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を挿入するため、主画像を観察するユーザには補正用画像が認識されない。このため、主画像の画質の劣化を抑えて補正用画像を挿入することができる。
【００１７】
本発明のさらに他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を示す説明図である。
【図２】図２Ａは、本発明の一実施の形態に係る各色の主画像信号の挿入タイミング、補正用画像信号の挿入タイミング、及び補正用画像を撮像するタイミングの一例を示す説明図である。図２Ｂは、図２Ａの主画像及び補正用画像の一例を示す説明図である。
【図３】図２Ａ及び図２Ｂに示す各パターン画像及びこれらのパターン画像が重畳した画像を示す説明図である。
【図４】図４Ａは、本発明の一実施の形態に係る各色の主画像信号の挿入タイミング、補正用画像信号の挿入タイミング、及び補正用画像を撮像するタイミングの一例を示す説明図である。図４Ｂは、図４Ａの主画像及び補正用画像の一例を示す説明図である。
【図５】図５Ａは、白色のレーザ光のパターン画像を投影している様子を示す説明図である。図５Ｂは、単色のレーザ光のパターン画像を投影している様子を示す説明図である。
【図６】図６Ａは、本発明の一実施の形態に係る各色の主画像信号の挿入タイミング、補正用画像信号の挿入タイミング、及び補正用画像を撮像するタイミングの一例を示す説明図である。図６Ｂは、図６Ａの主画像及び補正用画像の一例を示す説明図である。
【図７】図７Ａは、平面状の被投影物体にパターン画像を投影している様子を示す説明図である。図７Ｂは、撮像したパターン画像を示す説明図である。
【図８】図８Ａは、本発明の他の実施の形態に係る各色の主画像信号の挿入タイミング、補正用画像信号の挿入タイミング、及び補正用画像を撮像するタイミングの一例を示す説明図である。図８Ｂは、図８Ａの主画像及び補正用画像の一例を示す説明図である。
【図９】反射率が部分的に異なる被投影物体に均一画像を投影している様子を示す説明図である。
【図１０】図１０Ａは、本発明の他の実施の形態に係る各色の主画像信号の挿入タイミング、補正用画像信号の挿入タイミング、及び補正用画像を撮像するタイミングの一例を示す説明図である。図１０Ｂは、図１０Ａの主画像及び補正用画像の一例を示す説明図である。
【図１１】レーザ光源の色再現範囲とＬＥＤとの色再現範囲の比較を示す説明図である。
【図１２】図１２Ａは、投影する補正用画像が二次元コードの画像である場合を示す説明図である。図１２Ｂは、投影する補正用画像が二次元コードの画像である場合を示す説明図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態に係る複数のプロジェクタが同期信号を送受信している様子を示す説明図である。
【図１４】投影光学系の投射レンズが撮像光学系の撮像レンズを兼ねる構成を示す説明図である。
【図１５】図１５Ａは、図１４に示す構成に一例として、ハーフミラーを用いた場合を示す説明図である。図１５Ｂは、図１４に示す構成に一例として、偏光ビームスプリッタを用いた場合を示す説明図である。
【図１６】反射型ＬＣＯＳと偏光ビームスプリッタとを用いた光学系を示す説明図である。
【図１７】走査型の投影方式を説明するための説明図である。
【図１８】走査されるパターン画像と、撮像されるパターン画像を示す説明図である。
【図１９】走査されるパターン画像と、撮像されるパターン画像を示す説明図である。
【図２０】図２０Ａは、プロジェクタと被投影物体との相対角度と、撮像されるパターン画像を示す説明図である。図２０Ｂは、図２０Ａとは異なるプロジェクタと被投影物体との相対角度と、撮像されるパターン画像を示す説明図である。
【図２１】本発明の他の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を示す説明図である。
【図２２】図２２Ａは、本発明の一実施の形態に係るプロジェクタの適応例を示す説明図である。図２２Ｂは、本発明の一実施の形態に係るプロジェクタの適応例を示す説明図である。
【図２３】本発明の一実施の形態に係る走査型画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図２４】図２３の走査型画像表示装置が備える光検出器の概略構成を示す模式図である。
【図２５】図２５Ａは、図２４の光検出器の検出信号の一例を示す説明図である。図２５Ｂは、図２４の光検出器の検出信号の他の例を示す説明図である。
【図２６】図２６Ａは、被投影面上の走査線と走査線上の波長毎の反射光量を示す説明図である。図２６Ｂは、被投影面上の走査線と走査線上の波長毎の反射光量を示す説明図である。
【図２７】図２７Ａは、被投影面上の走査線と走査線上の波長毎の反射光量を示す説明図である。図２７Ｂは、被投影面上の走査線と走査線上の波長毎の反射光量を示す説明図である。
【図２８】本発明の一実施の形態に係る走査型画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図２９】本発明の他の実施の形態に係る走査型画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図３０】本発明の他の実施の形態に係る走査型画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図３１】図３０の走査型画像表示装置が備える光検出器兼光源出力検出器を示す上面図である。
【図３２】本発明の他の実施の形態に係る走査型画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るプロジェクタについて、図１ないし図７を参照し以下に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ２２の概略構成を示している。
【００２２】
本プロジェクタ２２は、図１に示すように、各色のレーザ光源１Ｒ、レーザ光源１Ｇ、レーザ光源１Ｂ、コリメータレンズ４、レンチキュラーレンズ５、空間変調素子６、投影レンズ７、及びダイクロミラー１２を備えている。レーザ光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからは、赤、青、緑のレーザ光が順次出射される。緑色レーザ光は、コリメートレンズ４にて略平行光となった後、ミラー１７にて反射され、ダイクロイックミラー１２を透過する。青色レーザ光は、コリメートレンズ４にて略平行光となった後、ダイクロイックミラー１２にて緑色レーザ光と合波される。赤色レーザ光は、コリメートレンズ４にて略平行光となった後、ダイクロイックミラー１２にて、緑色レーザ光及び青色レーザ光と合波される。
【００２３】
合波されたレーザ光は、レンチキュラーレンズ５にて拡散光となり、空間変調素子６に入射する。空間変調素子６は、入射された光を、周期的な主画像信号に基づいて変調する。投影レンズ（投影部）７は、空間変調素子６で変調された光をスクリーン（不図示）に投影する。さらに、撮像素子４０は、投影レンズ７から投影された光により表示される像を撮像する。撮像素子４０にて撮像された画像は画像補正コントローラ４１で処理される。画像補正コントローラ（表示制御部・補正部）４１は、周期的な主画像信号を含む画像信号を空間変調素子６に出力して表示制御する。
【００２４】
次に、補正用画像信号の挿入のタイミングと、撮像素子４０が撮影するタイミングとを図２Ａ及び図２Ｂを参照し説明する。
【００２５】
図２Ａ及び図２Ｂは、画像補正コントローラ４１の制御によるＲＧＢ各色の主画像信号の挿入タイミングと、補正用画像信号の挿入タイミング、及び撮像素子４０でパターン画像を撮像するタイミングを示している。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施の形態に係る撮像素子（撮像部）４０は、補正用画像としてのパターン画像Ａ及びパターン画像Ｂを投影する各タイミングと同期して補正用画像を撮像する。
【００２７】
本実施の形態に係るプロジェクタ２２は、画像表示方式として時分割方式を用い、各色のレーザ光を高速に切り換えている。すなわち、各色のレーザ光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、一定時間ごとに点灯し、この点灯タイミングに合わせて主画像を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像が、順次周期的に投影される。この時、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の画像の駆動周波数は少なくとも６０Ｈｚ以上であり、好ましくは１８０Ｈｚ以上である。駆動周波数が６０Ｈｚ以下の場合、カラーブレーキングノイズと呼ばれる色残像ノイズが著しく発生し、画質の大幅な劣化を招く。一方、駆動周波数が１８０Ｈｚ以上の駆動周波数であれば、カラーブレーキングノイズはユーザにほとんど認識されない。
【００２８】
図２Ａの構成では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色からなる一組の主画像が投影された後、次のＲ、Ｇ、Ｂからなる一組の主画像が投影されるまでの間にパターン画像Ａが挿入され、当該Ｒ、Ｇ、Ｂの一組の主画像が投影された後、さらに次のＲ、Ｇ、Ｂからなる一組の主画像が投影されるまでの間にパターン画像Ｂが挿入される。以後、同様に、順次投影される1組の主画像間に、パターン画像Ａとパターン画像Ｂとが交互に挿入される。
【００２９】
すなわち、図１に示す画像補正コントローラ（表示制御部）４１の制御により、主画像以外を時間積分すると、白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を投影させる補正用画像信号が、周期的な主画像信号の間に挿入される。
【００３０】
パターン画像Ａ及びパターン画像Ｂは、レーザ光源１Ｒ、レーザ光源１Ｇ、レーザ光源１Ｂが、同時に点灯し表示される。すなわち、本実施の形態の各パターン画像Ａ及びＢは、単色の光によってつくられるパターン画像ではなく、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光が重ねられた光によってつくられるパターン画像となっている。さらに、その重ねられた光が白色光となるように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のレーザ光源１Ｒ、レーザ光源１Ｇ、レーザ光源１Ｂのレーザ出力パワー比が設定されている。白色光は、一般的に黒体輻射温度を用いて表現されている。例えば、黒体輻射温度９０００Ｋに相当する白色光をつくるため、プロジェクタ２２の投射レンズ７から出射する赤色レーザ光（波長６４０ｎｍ）、緑色レーザ光（波長５３２ｎｍ）、青色レーザ光（波長４４８ｎｍ）の出力パワー比が、赤：緑：青で、１：０．８３：０．７８となる。これにより、パターン画像Ａとパターン画像Ｂに含まれる光を白色光のみとすることができる。
【００３１】
図３は、図２Ａ及び図２Ｂに示すパターン画像Ａ、パターン画像Ｂ、及びパターン画像Ａとパターン画像Ｂとを重畳した画像を示している。パターン画像Ａとパターン画像Ｂとは、白色光でつくられている。このため、それらを重畳した画像は、白色光のみを有する画像となる。また、パターン画像Ａは格子部分が白である。一方、パターン画像Ｂは、格子部分が黒色となっている。このため、パターン画像Ａとパターン画像Ｂとを重畳すると、均一なグレー画像（光は白色光のみ）となる。ユーザは、パターン画像Ａとパターン画像Ｂとが重畳した画像を認識するため、主画像にグレー画像が挿入されているように認識する。
【００３２】
上記の構成によれば、ユーザが格子模様のパターン画像Ａとパターン画像Ｂとを直接認識することはなく、パターン画像Ａとパターン画像Ｂとが重畳された均一なグレー画像を認識することとなるため、主画像における画質の劣化を抑えることができる。また、補正用画像として、格子模様のパターン画像を用いることにより、スクリーンとなる被投影物体表面の凹凸を容易に知ることができる。
【００３３】
なお、より高画質の主画像を観察したい場合は、画像のコントラストに応じて、パターン画像の輝度を調整する機能を有することが好ましい。プロジェクタ２２は、撮像素子４０で撮像された画像を用いて、投影画像のコントラストを求め、当該コントラストに応じてパターン画像の輝度を調整している。画像のコントラストが高い場合、ユーザは、弱い光でも画像を認識することができる。このため、パターン画像の輝度は、低く設定することが好ましい。これにより、補正用画像を投影させる補正用画像信号が、周期的な主画像信号の間に挿入されても、補正用画像を投影させる光が弱いため、主画像が白くなることを防ぎ、劣化の少ない画像を提供することができる。また、レーザ光源に投入するパワーも小さくなるため、低消費電力のプロジェクタを実現することができる。
【００３４】
図４Ａ及び図４Ｂに示す構成では、パターン画像Ａとパターン画像Ｂの各パターン画像として、順次投影される一組の（Ｒ）画像、（Ｇ）画像、及び（Ｂ）画像を用いている。補正用画像を投影させるＲ、Ｇ、Ｂの各色の補正用画像信号は、主画像を構成する（Ｒ）画像、（Ｇ）画像、（Ｂ）画像を順次投影させるＲ、Ｇ、Ｂの各色の主画像信号の後に、それぞれ順次挿入される。
【００３５】
図４Ａの構成でも、各補正用画像信号の挿入タイミングは、図１に示す画像補正コントローラ（表示制御部）４１の制御により、主画像以外を時間積分すると、白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を投影させるように、周期的な主画像信号の間に挿入される。
【００３６】
また、撮像素子４０が補正用画像としてのパターン画像Ａ及びパターン画像Ｂを撮像するタイミングは、これらのパターン画像を投影する各タイミングと同期している。
【００３７】
上記の構成により、補正用画像Ａ及びＢを撮像するとき、スクリーンとなる被投影物体表面の反射率の影響を低減できるため、これらの補正用画像Ａ及びＢを精度よく撮像することができる。
【００３８】
なお、空間変調素子６は、３６０Ｈｚ以上で変調可能であることが好ましい。この場合、主画像のＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像を６０Ｈｚ以上で変調して投影することができるため、主画像のちらつきを抑えることができる。
【００３９】
本実施の形態のパターン画像を用いて、被投影物体表面の形状を把握する用法について、図５Ａ及び図５Ｂを参照し以下に説明する。
【００４０】
図５Ａ及び図５Ｂは、部分的に反射率が異なる被投影物体に、白色光でつくられるパターン画像が投影される場合と、単色光でつくられるパターン画像が投影される場合とを比較している。図５Ａは白色光のパターン画像を投影している様子を示す図であり、図５Ｂは赤色（単色光）のレーザ光のパターン画像を投影している様子を示す図である。スクリーンとなる被投影物体表面の反射率が、入射光の波長によって部分的に異なる場合、赤色レーザ光、緑色レーザ光レーザ、青色レーザ光が重なっている白色光（図５Ａ）よりも、Ｒ、Ｇ、又はＢの各色のレーザ光（単色光）の方が被投影物体から反射するパターン画像の明暗の差が大きくなり、パターン画像の歪みを容易に知ることができる。
【００４１】
部分的に反射率の異なる被投影物体８１は、点線で囲まれた領域８２における緑色レーザ光の反射率が、他の領域に比べて小さくなっている。プロジェクタ（不図示）から投影された格子模様のパターン画像は、白色光の場合、図５Ａに示すように、格子模様のパターン画像の領域８３は明線となるが、領域８２内にある領域８４における緑色レーザ光の反射率が低いため、領域８３と比較して暗線となる。
【００４２】
一方、赤色のパターン画像を投影している図５Ｂにおいて、領域８２における赤色レーザの反射率は、他の領域と同じである。したがって、赤色のパターン画像を投影した場合、領域８５と領域８６とは同じ輝度の明線となる。この結果、パターン画像を撮像した際、白色光の場合よりも格子模様のパターン画像の明線の輝度が均一となり、パターン画像の状態を容易に認識することが可能となる。このような構成とすることで、パターン画像を用いた画像処理を容易にすることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態に係る撮像素子４０として、カラー画像の撮像部を備えないものを用いてもよい。この場合、撮像されたパターン画像の輝度の明暗のみを利用して、画像補正を行えばよい。このように、撮像素子として、カラー画像の撮像機能を備えないものを用いることで、プロジェクタの低コスト化を実現することができる。
【００４４】
図６Ａの構成では、パターン画像Ａを構成する（Ｒ）画像、（Ｇ）画像、（Ｂ）画像を順次投影させる各補正用画像信号を、主画像を構成する（Ｒ）画像、（Ｇ）画像、（Ｂ）画像を順次投影させる各色主画像信号の後に、それぞれ挿入させている。一方、パターン画像Ｂを投影させるＲ、Ｇ、Ｂの各色の補正用画像信号は、主画像を構成する（Ｒ）画像、（Ｇ）画像、（Ｂ）画像を順次投影させる各主画像信号の後に、同時に挿入される。これにより、空間変調素子６の変調回数を少なくすることができるため、プロジェクタの低消費電力化を実現することができる。
【００４５】
次に、本実施の形態に係るプロジェクタ２２を用いた画像補正処理について説明する。プロジェクタ２２は、投影レンズ７と撮像素子４０の撮像レンズとが離れているため、投影と撮像に視差を有している。このため、投影レンズ７から被投影物体に投影されたパターン画像と、撮像素子４０が撮像するパターン画像とは、その視差の分だけ異なる画像となる。
【００４６】
図７Ａ及び図７Ｂは、パターン画像の投影と、撮像とを示す図である。図７Ａは、投影レンズ７と平面状の被投影物体とが正対した状態で、パターン画像を投影する様子を示している。図７Ｂは、図７Ａに示す投影されたパターン画像を撮像素子４０が撮像した画像を示している。投影レンズ７は、平面状の被投影物体（不図示）にパターン画像５６を投影している。この場合、撮像素子４０は、投影レンズ７との視差により、図７Ｂに示すような歪んだパターン画像５７を撮像する。
【００４７】
このように、投影レンズ７と撮像素子４０とは視差を有しているため、投影レンズ７と被投影物体表面の相対角度や、被投影物体表面の凹凸によって、撮像されるパターン画像が変化する。本実施の形態に係るプロジェクタ２２は、上記の構成により、撮像されたパターン画像を、例えばパターン画像５７と比較することにより、投影レンズ７と被投影物体との相対角度や、被投影物体表面の凹凸を認識できるように構成されている。本実施の形態に係るプロジェクタ２２によれば、例えば、撮像するパターン画像がパターン画像５７になるように、主画像を歪ませることによって、画像を補正することができる。このような構成とすることにより、投影レンズ７と被投影物体との相対角度が変化した場合や、凹凸のある被投影物体表面の場合でも、歪みの少ない高画質の主画像を提供することができる。
【００４８】
なお、スクリーンとなる被投影物体自体の色または輝度を相殺し、時間積分すると被投影物体の面内が均一な白またはグレーとして視認される補正用画像を時々刻々と生成し、当該補正用画像を周期的な主画像の間に挿入してもよい。すなわち、所定の周波数で投影される主画像の非投影期間中に撮像素子４０にて撮像された被投影物体自体の色または輝度を相殺し、時間積分すると被投影物体の面内が均一な白またはグレーとして視認される補正用画像を投影させる補正用画像信号を生成し、前記補正用画像信号を、前記周期的な主画像信号の間に挿入してもよい。
【００４９】
この場合、プロジェクタ２２と被投影物体との相対位置が時々刻々と変化した場合であっても、所定の周波数で投影される主画像の非投影期間中のタイミングで、撮像素子４０にて被投影物体自体が時々刻々と撮像される。そして、被投影物体自体の色または輝度を相殺し、時間積分すると被投影物体の面内が均一な白またはグレーとして視認される補正用画像を時々刻々と生成し、当該補正用画像を周期的な主画像の間に挿入する。これにより、補正用画像を、実質的に主画像の色補正または輝度補正としても利用できるため、より高画質な主画像を投影するプロジェクタを実現できる。
【００５０】
なお、パターン画像は格子模様に限らず、市松模様や同心円模様などでもよい。また、複数種類のパターン画像を組み合わせて利用してもよいことは、言うまでもない。
【００５１】
なお、空間変調素子に多数のマイクロミラーから構成されるＤＭＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ:米Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの登録商標）を用いてもよい。ＤＭＤは駆動周波数が７２０Ｈｚ程度と高いため、カラーブレーキングをより低減することが可能となる。
【００５２】
なお、光源にレーザを使用する場合、プロジェクタ２２の空間変調素子６は小さく、かつ、投射レンズ７の焦点距離が短く、絞り値が大きいことが好ましい。例えば、空間変調素子６の画素ピッチが５μｍ、投射レンズ７の焦点距離が６ｍｍ、投射レンズ７の絞り値が２、プロジェクタ２２と被投影物体間距離が５００ｍｍの場合、許容錯乱円を１画素とすると、被写界深度は１４２ｍｍとなる。投射レンズ７の被写界深度は、焦点距離が短いほど、絞りを絞り込むほど、深くなる値である。被写体深度が深ければ、被投影物体に凹凸がある場合でも、ぼやけの小さいパターン画像を撮像することできる。そのため、画像補正の精度を上げることができ、高画質な主画像を提供することができる。また、投射レンズ７のサイズは、プロジェクタ２２の絞り値と画角が同じ場合、空間変調素子６のサイズに比例して大きくなる。そのため、空間変調素子６のサイズが小さければ、投射レンズ７のサイズを小さくすることができ、小型のプロジェクタ２２を実現することができる。また、光源にレーザを使用しているため、空間変調素子６が小さくとも、照明光の絞り値を大きくできる。なぜならば、レーザは理想的な点光源に近いため、エタンデュ（光源の面積と光の広がり立体角の積）が小さく、集光することや略平行光にすることが容易だからである。光源にレーザを使用すれば、照明光の絞り値を大きくできるため、投射レンズ７の設計が容易になり、低コストのプロジェクタ２２を実現することができる。
【００５３】
本実施の形態のように、本発明の光源としては、レーザ光源を用いることが好ましい。
【００５４】
レーザ光源を用いた場合、光源のＯＮ／ＯＦＦによって時分割の画像表示方式が実現でき、低コストのプロジェクタを実現できる。また、光源自体が小さいため、小型のプロジェクタを実現できる。さらに、レーザ光源はスペクトル幅が小さいため、色再現性に優れており、被投影物体に対する主画像の色補正が容易となる。
【００５５】
なお、プロジェクタ２２の光源として、ＬＥＤを用いてもよい。ＬＥＤの場合、レーザよりも単価が安いため、レーザを光源に用いたものに比べ低コストのプロジェクタ２２を実現することができる。
【００５６】
光源として、ＬＥＤを用いた場合、光源のＯＮ／ＯＦＦによって時分割の画像表示方式が実現できるため、ランプ光源の場合に必要であるカラーホイールを取り除くことができ、低コストのプロジェクタを実現できる。また、光源自体が小さいため、小型のプロジェクタを実現することができる。
【００５７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るプロジェクタについて図８ないし図１１を参照し以下に説明する。
【００５８】
本実施の形態に係るプロジェクタ９０の基本構成は、図１に示す実施の形態１に係るプロジェクタ２２を同様であるため、同一符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施の形態では、補正用画像として、実施の形態１の格子模様のパターン画像に換えて、均一画像を用いている。
【００６０】
図８は、本実施の形態の補正用画像としての均一画像Ａを投影するタイミングと、撮像素子４０が均一画像Ａを撮像するタイミングとを示している。
【００６１】
均一画像Ａは、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光が重ねられた光によってつくられる輝度が一様な画像である。そして、これらの各色のレーザ光を重ねると白色光が得られるように赤色レーザ光源１Ｒ、緑色レーザ光源１Ｇ、青色レーザ光源１Ｂのレーザ出力パワー比が設定されている。白色光は一般的に黒体輻射温度を用いて表現されている。レーザ出力パワー比の設定方法については、実施の形態１と同様の方法を用いることができるため、ここでの説明は省略する。
【００６２】
本実施の形態でも、図１に示す画像補正コントローラ（表示制御部）４１の制御により、主画像以外を時間積分すると、白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を投影させる補正用画像信号が、周期的な主画像信号の間に挿入される。
【００６３】
均一画像Ａは単一の白色光の画像であるため、一組のＲ、Ｇ、Ｂからなる主画像と、次の一組のＲ、Ｇ、Ｂからなる主画像との間に均一画像Ａが投影されても、ユーザは主画像の色合いの変化を感じることはない。さらに、投影された均一画像Ａを撮像して、色と輝度の明暗を知ることでスクリーンとなる被投影物体表面の、入射光の波長に応じた反射率がわかる。
【００６４】
このように、補正用画像として、パターン画像を用いた場合、スクリーンとなる被投影物体の反射率を容易に知ることができる。
【００６５】
図９は、被投影物体に反射率の異なる部分があり、均一画像５４を投影している状態を示す図である。領域５５は、波長５３２ｎｍ前後のレーザ光の反射率が低い領域である。つまり、領域５５は、緑色のレーザ光の反射率が低い領域である。投影された均一画像５４を撮像すると、領域５５は緑色とは補色の関係である紫色になる。このため、撮像した画像から反射率を特定できる。その反射率を用いて、画像補正コントローラ４１（図１）は、画像の色補正を行い、領域５５に投影する主画像の緑色成分を大きくする。このような構成にすることにより、被投影物体表面の反射率の違いによる画質の劣化を抑えた、高画質の主画像が得られる。
【００６６】
なお、被投影物体表面の明るさに応じて、主画像の明るさを補正してもよい。この場合、撮像された均一画像Ａの輝度分布より、被投影物体表面からユーザの目に返ってくる光量の分布を知ることができる。撮像された均一画像の輝度分布に応じて、主画像の補正を行う。例えば、撮像された均一画像の輝度が低い領域は、ユーザの目に返ってくる光量が少ないため、ユーザに暗い領域として認識される。画像補正コントローラ４１は、その領域に投射する主画像の明るさを高めるように、画像補正を行う。これにより、ユーザは、被投影物体表面の光の反射方向や、光の散乱度合いが、領域によって変化している場合でも、均一な明るさの主画像を観察することが可能となる。
【００６７】
なお、空間変調素子６として、高速に変調可能な空間変調素子を用いた場合、均一画像Ａは、時分割で各色の画像が投影される構成としてもよい。図１０Ａは、均一画像Ａが、時分割方式で順次投影される赤色画像、緑色画像、及び青色画像からなる場合を示している。図１０Ａに示すように、主画像を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色の主画像信号が投影された後に、均一画像Ａを形成するＲ、Ｇ、Ｂの各色の補正用画像信号が挿入される。
【００６８】
本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、撮像素子４０は、補正用画像の投影タイミングと同期して当該補正用画像のみを撮像する。
【００６９】
また、本実施の形態に係る撮像素子４０も実施の形態１の場合と同様に、カラー画像を撮像する機能を有さなくてもよい。この場合、撮像された均一画像Ａの輝度の明暗のみを利用して、入射する光の波長に応じた反射率を特定すればよい。このように、撮像素子として、カラー画像の撮像機能を備えないものを用いることで、プロジェクタの低コスト化を実現することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態に係る光源としては、例えば、半導体レーザ等のスペクトル幅の小さいレーザを用いることが好ましい。半導体レーザはスペクトル幅が小さいため、色再現範囲がランプやＬＥＤに比べて広いからである。図１１は、レーザ光源とＬＥＤの色再現範囲を示す図である。図１１は色座標ｘと色座標ｙで表した色度図であり、領域８５は可視領域である。色座標９１Ｒは赤レーザ光の色座標であり、色座標９１Ｇは緑レーザ光の色座標であり、色座標９１Ｂは青レーザ光の色座標である。色座標９２Ｒは赤ＬＥＤ光の色座標であり、色座標９２Ｇは緑ＬＥＤ光の色座標であり、色座標９２Ｂは青ＬＥＤ光の色座標である。領域８６は、光源に赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、及び青色レーザ光源を使用した場合の色再現範囲領域であり、領域８７は、光源に赤ＬＥＤ、緑ＬＥＤ、及び青ＬＥＤを使用した場合の色再現範囲領域である。例えば、主画像信号が有している画像の色座標が、図１１の色座標８９であり、被投影物体表面の反射率の特性から、撮像された画像の色は色座標８８であるとする。この時、主画像が有している色座標８９と、撮像される画像の色座標８８とを同一にするには、緑の光を強める必要がある。緑色レーザ光の色座標９１Ｇが、緑ＬＥＤ光の色座標９２Ｇよりも、色座標８８から離れているため、緑色レーザ光は、緑色ＬＥＤ光よりも、低パワーで、色座標８８を色座標８９に変化させることができる。このような構成にすることにより、主画像の色補正をより低消費電力で行えるようになる。また、広い色再現範囲を有するプロジェクタを実現することができる。
【００７１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るプロジェクタについて図１２及び図１３を参照し、以下に説明する。
【００７２】
本実施の形態に係る各プロジェクタは、図１に示す実施の形態１に係るプロジェクタ２２と同様の基本構成を有している。したがって、実施の形態１と同様のものについては、同一符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００７３】
本実施の形態でも、図１に示す画像補正コントローラ（表示制御部）４１の制御により、主画像以外を時間積分すると、白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を投影させる補正用画像信号が、周期的な主画像信号の間に挿入されるのであるが、当該補正用画像が二次元コード画像であって、各種の情報を含ませることができる。すなわち、本実施の形態では、補正用画像として、二次元コード画像Ａと二次元コード画像Ｂからなるパターン画像を用いている点が前述の各実施の形態と異なっている。
【００７４】
図１２Ａは、補正用画像及び情報画像としての二次元コード画像Ａを示している。図１２Ｂは、当該二次元コードＡの輝度を反転させた補正用画像としての二次元コード画像Ｂを示している。これらの二次元コード画像Ａと二次元コード画像Ｂとを時間積分すると、白またはグレーの均一画面として視認されるので、ユーザは二次元コードを認識することはなく、主画像を観察することができる。
【００７５】
本実施の形態に係る撮像素子４０は、二次元コード画像Ａを投影する各タイミングと同期して撮像する。これにより、主画像信号が投影される間に挿入される二次元コードＡを取得し、二次元コード画像Ａに含まれる情報を得ることができる。このように、情報を有する二次元コード画像Ａを用いれば、照明光に時間的に変調をかけて情報を送信する方法に比べて、より多くの情報を伝えることが可能となる。
【００７６】
本実施の形態では、画像補正コントローラ４１（図１）が、撮像素子４０で撮像された２次元コードから情報を取り出す解析部としての機能を有している。
【００７７】
撮像素子４０は、図２Ａの構成と同様に、二次元コード画像Ａ及び二次元コード画像Ｂを投影する各タイミングと同期して撮像する構成としてもよい。この場合、二次元コード画像Ａで情報の取得および主画像の補正を行い、二次元コード画像Ｂで主画像の補正を行うことができる。または、二次元コード画像Ａで情報の取得のみを行い、二次元コード画像Ｂで主画像の補正を行うことも可能である。
【００７８】
また、二次元画像Ａの各補正用画像信号は、図４Ａと同様に、主画像を構成する（Ｒ）画像、（Ｇ）画像、（Ｂ）画像を順次投影させる各主画像信号の後に、順次挿入してもよいし、図２Ａと同様に、主画像を構成する（Ｒ）画像、（Ｇ）画像、（Ｂ）画像を順次投影させる各主画像信号の後に、同時に挿入してもよい。
【００７９】
さらに、例えば、二次元コード画像Ａ及び二次元コード画像Ｂを主画像間に挿入して投影させた後、格子模様のパターン画像Ａとパターン画像Ｂを主画像間に挿入して投影させる等、二次元コード画像Ａ及び二次元コード画像Ｂは、他の補正用画像と組み合わせて用いてもよい。これにより、二次元コードによって、ユーザに情報を伝達すると共に、被投影物表面の色や形状等を補正するのに適した補正用画像（格子模様のパターン画像や均一画像等）を投影しながら、時々刻々変化する被投影物表面に合わせた適切な主画像の補正を行うことができる。
【００８０】
また、二次元コードおよびその他の補正用画像を共に主画像間に挿入する場合、二次元コードの挿入周波数をその他の補正用画像の挿入周波数よりも低くしてもよい。なぜならば、情報の伝達を主とする二次元コードは、数秒間隔で挿入しても十分に情報伝達機能を発揮できるからであり、時々刻々と変化する被投影物表面に追従して主画像の補正を行うために挿入されるその他の補正用画像ほどの挿入頻度を必要としないからである。なお、二次元コードを上記のよう二次元コード画像Ａ及び二次元コード画像Ｂで構成する場合、ユーザに二次元コードとして視認されないように、当該二つの二次元コード画像Ａ、Ｂのペアは時間的に近接して主画像間に挿入されるべきことは言うまでもない。
【００８１】
本実施の形態に係るプロジェクタは、さらに、同期信号発生装置、同期信号送信装置、及び同期信号受信装置を備える構成としてもよい。図１３は、複数のユーザが本実施の形態に係るプロジェクタを使っている状態を示している。
【００８２】
複数の人がプロジェクタを使用する場合、主画像を互いに写し合うことが考えられる。また、投影されている画像が、個人でつくられたものであって、誰が何時何処で取り込んだ画像なのかの情報が求められる場合もある。
【００８３】
本実施の形態では、複数のプロジェクタ２５及び２６は、二次元コード画像を投影するタイミングを示す同期信号２７を送受信する信号送受信部２９Ｘ及２９Ｙを備えており、二次元コード画像を投影するタイミングを、同期信号２７を用いて同期させている。
【００８４】
プロジェクタ２５を使用するユーザＸは、プロジェクタ２６を使用するユーザＹが投影している画像２８に、自己のプロジェクタ２５を向けると、プロジェクタ２５の信号送受信部２９Ｘは、ユーザＹのプロジェクタ２６の信号送受信部２９Ｙから同期信号２７を受信し、二次元コードの補正用画像のみを撮像することが可能となる。そのため、ユーザＸ及びユーザＹは、互いに他のユーザが投影する画像に関するデータ等を取得することができる。
【００８５】
したがって、複数台のプロジェクタを使用する際に、各々のプロジェクタの補正用画像を投影するタイミングを同期させることができ、画像を投影している他のプロジェクタの補正用画像のみを撮像して取得することが可能となる。
【００８６】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係るプロジェクタについて、図１４を参照し以下に説明する。
【００８７】
本実施の形態に係るプロジェクタは、実施の形態１に係るプロジェクタ２２の投影光学系及び撮像光学系に加え、投影レンズ７を駆動するレンズアクチュエータ（不図示）を備えている。そして、本プロジェクタは、図１４に示すように、ハーフミラー１５と、投影レンズと撮像レンズとの両方を兼ねる投影撮像レンズ１６とを備えている。空間変調素子６０から出力される１画素分の光６６は、ハーフミラー１５を通過し、投影レンズと撮像レンズとの両方を兼ねる投影撮像レンズ１６にて、凹凸のある被投影物体表面６２に投影される。図１４中、参照符号６３は、空間変調素子６０が投影撮像レンズ１６によって結像する結像面を示している。空間変調素子６０から出力される１画素分の光６６は、被投影物体表面６２に結像される。一方、被投影物体表面６２から反射された光は、撮像素子６１に結像される。
【００８８】
被投影物体表面６２は、凹凸を有している。このため、結像面６３と一致しない面に形成される像は、ボケてしまう。投影撮像レンズ１６をレンズアクチュエータ（不図示）によって光軸方向（図１４の矢印の方向）に変位させると、結像面は矢印方向に変化する。そこで、本実施の形態では、画像補正コントローラ４１（図１）が、投影撮像レンズ１６の変位量と、その時に結像している画素とから、被投影物体表面６２の凹凸を認識し、被投影物体表面６２の凹凸に応じた画像処理を行うように構成している。例えば、被投影物体表面６２の凸部面が、投影撮像レンズ１６の結像面になるよう、投影撮像レンズ１６を移動させる。さらに、被投影物体表面６２の凹部面の、画素のボケに応じて、凸部に投影する主画像の解像度を低下させる。これにより、被投影物体の凹凸によらず、均一な解像度の画像を提供することができる。本実施の形態では、投影レンズが撮像レンズを兼ねる構成としているため、小型化及び低コスト化を実現することができ、小型で低消費電力のプロジェクタを提供することができる。
【００８９】
本実施の形態に係る上記の構成において、ハーフミラー１５に換えて図１５Ｂに示す偏光ビームスプリッタ７２を用いてもよい。
【００９０】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、それぞれハーフミラー１５を使用した場合と、偏光ビームスプリッタ７２を使用した場合の概略構成を示している。図１５Ａは、ハーフミラー１５を使った場合の構成図であり、図１５Ｂは偏光ビームスプリッタ７２を使用した場合の構成図である。
【００９１】
ハーフミラー１５は、例えば５０％光を透過し、５０％光を反射する半透過ミラーである。そのため、当該ハーフミラー１５を通過あるいは反射するたびに光強度は５０％低下する。図１５Ａにおいて、空間変調素子６０から出射した光１０１は、ハーフミラー１５を５０％透過し、光１０２となる。さらに、光１０２は、投射撮像レンズ１６によって、スクリーンへ投影される。そして、スクリーンから反射した光１０３は、投影撮像レンズ１６を通り、ハーフミラー１５によって５０％反射し、光１０４になって撮像素子７５に撮像される。一方、図１５Ｂに示す偏光ビームスプリッタ７２を用いた構成は、１／４波長板７６を備えている。この場合、空間変調素子として、光の偏光を制御する液晶表示素子８を用いることが好ましい。１／４波長板７６は、位相差を９０度生じさせるものであり、直線偏光に対し、遅相軸を４５度に設定すると円偏光の光を得ることができる。液晶表示素子８は偏光を制御することによって、光を変調するものである。偏光ビームスプリッタ７２は偏光に応じて、透過と反射とを分けるものであり、偏光ビームスプリッタ７２と液晶表示素子８との偏光を透過する方向に合わせることで、光の強度を低下させることなく、偏光ビームスプリッタ７２を透過することが可能となる。
【００９２】
液晶表示素子８から出射した直線偏光の光１０５は偏光ビームスプリッタ７２を透過し、１／４波長板７６にて円偏光の光１０６になり、投射撮像レンズ１６によってスクリーンへ投影される。スクリーンから反射された円偏光の光１０７は、投射撮像レンズ１６を通り、１／４波長板７６で直線偏光の光１０８となる。直線偏光の光１０８は、直線偏光の光１０５に対して、偏光方向が直交しているため、偏光ビームスプリッタ７２で反射され撮像素子７５に撮像される。
【００９３】
図１５Ａのハーフミラー１５を使う構成に比べ、図１５Ｂの液晶表示素子８と、偏光ビームスプリッタ７２と、１／４波長板７６を使う構成の方が、投影する画像の光利用効率と、撮像する画像の光利用効率とを高くすることができる。投影する画像の光利用効率が高いため、低消費電力のプロジェクタを提供することができる。また、撮像する画像の光利用効率が高いため、撮像素子の露光時間が短く、精細な画像を撮像することができる。
【００９４】
すなわち、上記の構成により、光学系が小型化できるため、プロジェクタの小型化が実現できる。さらに、偏光を効率よく利用することができるため、光利用効率を高くすることができ、低消費電力のプロジェクタが実現できる。
【００９５】
また、プロジェクタの低消費電力化を実現したい場合は、空間変調素子に反射型ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）７１を用いてもよい。反射型ＬＣＯＳ７１は、透過型の液晶表示素子に比べて、光利用効率を高くすることができる。なぜならば、透過型の液晶表示素子は、ブラックマトリックスと呼ばれるマトリックス状の配線が液晶表示素子の光透過領域に含まれるため、開口率が低くなってしまう。一方、反射型ＬＣＯＳの場合、表示面である反射面の裏に配線を作成できるため、開口率を高くできるからである。図１６は反射型ＬＣＯＳ７１を使用する場合の構成例を示す図である。反射型ＬＣＯＳ７１はその構成上、偏光ビームスプリッタ７２を使用するため、偏光ビームスプリッタ７２を新たに用意する必要がない。光源７０から出た直線偏光の光７３を偏光ビームスプリッタ７２が反射し、反射型ＬＣＯＳ７１が任意の画素の偏光方向を９０度まわして反射する。偏光が９０度まわった反射光７４は偏光ビームスプリッタ７２を通過し、１／４波長板７６で円偏光になり、スクリーンへ画像を投影する。さらに、撮像素子７５を図１６に示す位置に配置することで、スクリーンから反射した光は１／４波長板７６で直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ７２で反射し、撮像素子７５へ入射する。このような構成とすることで、光利用効率の高い、低消費電力のプロジェクタを提供することができる。
【００９６】
また、空間変調素子に反射型ＬＣＯＳ７１を用いる場合、光源７０には例えば半導体レーザ等の、単一偏光の光を出射する光源を用いることが好ましい。反射型ＬＣＯＳ７１は画像信号に応じて、光の偏光方向を制御することにより、光を変調する。そのため、反射型ＬＣＯＳ７１に入射する光は偏光が揃った直線偏光である必要がある。一般的にランダムな偏光を持つ光の場合、投影光学系は、偏光方向を揃えるために偏光フィルタを透過させ、適当な偏光成分以外はカットする構成となる。レーザ光は偏光が揃っている直線偏光を出射できるため、偏光を揃える偏光フィルタが不要になり、光利用効率を高くすることが可能となる。
【００９７】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５に係るプロジェクタについて図１７ないし図１９を参照し以下に説明する。
【００９８】
本実施の形態に係るプロジェクタは、走査型の投影方式を用いている点において前述の各実施の形態と異なっている。他の構成については、実施の形態１に係るプロジェクタ２２と同様の構成を有している。
【００９９】
図１７は走査型の投影方式を模式的に示している。図１７に示すように、本実施の形態に係るプロジェクタは、レーザ光源１、コリメートレンズ４、第１の走査ミラー４２、第２の走査ミラー４３、及び画像制御部４４を備えている。レーザ光源１から出射したビームは、コリメートレンズ４にて略平行光になり、第１の走査ミラー４２と第２の走査ミラー４３によって、スクリーン１１０に投影される。画像制御部４４は、主画像の信号に応じて、レーザ光源１のパワーを各画素で変調する。略平行光を走査するスピードは、人間の目の時間分解能よりも十分に早いため、ユーザは、投影された光を二次元の画像として認識する。
【０１００】
このような走査型の投影方式は、略平行光のビームを走査するため、スクリーン１１０が凹凸を有する場合でも、ぼやけの小さいパターン画像を投影することができる。そのため、画像補正の精度を上げることができ、高画質な主画像を提供することができる。
【０１０１】
なお、撮像部１１１は、走査部と同期しており、撮像素子４０のシャッタースピードは、パターン画像全体を撮像できるシャッタースピードよりも短くてもよい。図１８は、走査されたパターン画像の一部を撮像した様子を示している。図１８中、点線は走査される補正用のパターン画像１１２、実線は撮像されたパターン画像１１３を示している。図１８に示すように、パターン画像１１２は縞模様であり、撮像部１１１は縞模様の一本を撮像する。図１９はスクリーンとなる被投影物体に凹凸がある場合を示す図である。スクリーンとなる被投影物体（不図示）に凹凸があるとき、例えば、図１９の点線は走査されるパターン画像１１４であり、実線は撮像されるパターン画像１１５である。撮像されたパターン画像１１５は、走査されるパターン画像１１４の縞模様の一本のみであるため、図１９のように、撮像されたパターン画像１１５の縞模様が不連続になっている場合でも、スクリーンとなる被投影物体の凹凸を容易に知ることができる。そのため、精度よく主画像の補正を行うことが可能となり、高画質な主画像を提供することが可能となる。
【０１０２】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係るプロジェクタについて、図２０Ａ及び図２０Ｂを参照し以下に説明する。
【０１０３】
本実施の形態に係るプロジェクタ１２０は、図１に示す実施の形態１に係るプロジェクタ２２と同様の基本構成を有している。したがって、実施の形態１と同様のものについては、同一符号を用いて詳細な説明を省略する。
【０１０４】
本実施の形態に係るプロジェクタは、予測制御を含む画像補正の機能を備えている点で、前述の各実施の形態のプロジェクタと異なっている。撮像されたパターン画像のフレームデータを用いて、投影する主画像の画像補正を行う。より具体的には、例えば１つ前のパターン画像と、二つ前のパターン画像との差分より、被投影物体がどのように変化していくのかを予想して、画像補正を行う。
【０１０５】
図２０Ａ及び図２０Ｂは、平面状の被投影物体１２１と、プロジェクタ１２０との相対角度が変化に応じて補正用画像としてのパターン画像が変化する様子を示している。図２０Ａは、プロジェクタ１２０と被投影物体１２１との相対角度が角度１２２（θ１）をなす状態で撮像されるパターン画像１２３を示している。図２０Ｂは、プロジェクタ１２０と被投影物体１２１との相対角度が角度１３２（θ２）をなす状態で撮像されるパターン画像１３３を示している。図２０Ａに示す状態から、プロジェクタ１２０を、図中矢印方向に回転すると、プロジェクタ１２０と被投影物体１２１との相対角度１２２は、１２２（θ１）から角度１３２（θ２）に広がる。相対角度が、１２２（θ１）から角度１３２（θ２）に広がると、投影するパターン画像の歪みが大きくなるため、撮像されるパターン画像はパターン画像１３３となる。このように、プロジェクタ１２０と被投影物体１２１との相対角度が大きくなれば、台形の歪がより大きくなっていくことがわかる。撮像されたパターン画像１２３と、パターン画像１３３とから、相対角度１２２と相対角度１３２とを求めることができる。例えば相対角度１２２がθ１であり、相対角度１３２がθ２であるならば、θ３を次式で求める。
【０１０６】
θ３＝θ２＋（θ２−θ１）
図２０Ｂの次の状態の相対角度が、θ３の状態であると予測して、次に表示する主画像の補正を行う。このような構成にすることにより、撮像されたパターン画像の変化を用いて、主画像の補正をより早く行うことができる。そのため、プロジェクタと被投影物体の相対角度や相対位置が時々刻々変化する時にも、より高画質の画像を提供することができる。
【０１０７】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７に係るプロジェクタについて説明する。
【０１０８】
本実施の形態７に係るプロジェクタ７７の構成を、図２１を参照し以下に説明する。
【０１０９】
本プロジェクタ７７は、補正用画像信号を前記周期的な主画像信号の間に挿入させるか否かを切り替えるための切替情報入力部４７と、プロジェクタを検知するモーションセンサ３７とを備え、切替情報入力部４７またはモーションセンサ３７の出力に基づいて画像補正コントローラ４１（切替部）が補正用画像信号の挿入の有無を切り替える点で、図１に示すプロジェクタ２２と異なっている。
【０１１０】
例えば、プロジェクタ７７を机の上に置いて使用するなど、スクリーン（不図示）とプロジェクタ７７とが固定されている状態では、時々刻々主画像の補正を行う必要がない。一方、補正用画像を挿入することは、主画像を観察するユーザにとっては、グレー画像を挿入することと等価なことであるため、主画像のコントラストは僅かに低下してしまう。
【０１１１】
このため、上記のように、スクリーンとプロジェクタ７７との相対的位置関係が固定されており、時々刻々と主画像の補正を行う必要がない場合などには、切替情報入力部４７をＯＦＦにし、補正用画像信号を前記周期的な主画像信号の間に挿入しない。切替情報入力部４７は、例えば、プロジェクタ７７の筐体に設けられたスイッチであってもよいし、外部からの制御を可能にするリモートコントローラであってもよい。
【０１１２】
上記の構成により、必要なときのみ補正用画像を挿入して高画質化を図れる低消費電力のプロジェクタを実現できる。
【０１１３】
切替部として機能する画像補正コントローラ４１は、所定期間、連続して補正用画像を挿入し、当該期間中に撮像された各補正用画像の比較結果に基づいて、補正用画像の挿入の必要性を判別する機能を備える構成であってもよい。すなわち、所定期間に撮像された補正用画像に変化がない場合、スクリーンとプロジェクタ７７との相対的位置関係が変化してないと判断し、次の補正用画像を挿入するまでの間隔を長く設定する。一方、所定期間中に撮像された補正用画像が変化している場合、スクリーンとプロジェクタ７７との相対的位置関係が変化していると判断し、補正用画像を挿入するまでの間隔を短くする。本実施の形態の構成によれば、ユーザがプロジェクタ７７を操作することなく、自動で補正用画像の挿入を判断することが可能である。
【０１１４】
本プロジェクタ７７は、プロジェクタ７７の動きを検知するモーションセンサ３７を備えており、切替部として機能する画像補正コントローラ４１は、モーションセンサ３７が動きを検知したときは前記補正用画像信号を挿入する一方、モーションセンサ３７が動きを検知しないときは前記補正用画像信号を挿入しないように制御している。
【０１１５】
本プロジェクタ７７は、上記の構成により、モーションセンサ３７による動きの検知結果に応じて補正用画像の挿入の有無を自動化することができるため、画像補正が必要かどうか精度よく判定でき、効率よく補正用画像の挿入ができる。
【０１１６】
モーションセンサ３７としては、例えば、角速度センサを用いることができる。プロジェクタ７７を手にもって投影しているときは、手の振動などにより角速度が発生する。このため、モーションセンサ３７として角速度センサを備えた場合、角速度センサから角速度を検出すると、プロジェクタ７７が動いていると判断し、補正用画像信号を挿入し、時々刻々主画像の補正を開始する構成とすればよい。
【０１１７】
プロジェクタ７７が、光学式の手ぶれ補正のための角速度センサを備えている場合、当該角速度センサを、モーションセンサ４７として利用してもよい。本モーションセンサ４７としては、角速度センサに限らず、加速度センサ、地磁気センサ等、プロジェクタ７７の動きを検知することができるセンサを用いることができる。
【０１１８】
（実施の形態８）
図２２Ａ及び図２２Ｂは、本発明の実施の形態８に係るプロジェクタの使用例を示す図である。本実施の形態に係るプロジェクタ２２は撮像素子を備えているため、投影素子だけではなく、撮像素子としても利用可能である。
【０１１９】
本プロジェクタ２２は、図２２Ａに示すように、被投影物体にパターン画像５１を投影して、被投影物体の形状を把握するだけでなく、撮像した画像において被投影物体中に存在する３次元形状の物体５０と２次元（平面）的な背景８０とを切り分ける機能を具備している。パターン画像５１を照射しながら被投影物体を撮像することによって被投影物体の形状を記憶する一方、パターン画像５１を投影していないタイミングで被投影物体のみも撮像する。パターン画像５１を照射しながら撮像した被投影物体より、被投影物体の形状が解析できるため、被投影物体中に存在する３次元形状の物体５０と、２次元的な背景５１とを切り分けることが可能であり、物体５０のみを切り出して記憶することが可能となる。そのため、撮像した画像から背景５１を取り除き、物体５０のみを自動的に切り出す処理（トリミング処理）が可能となる。
【０１２０】
プロジェクタ２２は、例えば、図２２Ｂに示すように、背切り出された物体の画像５２を、景部部分２４が取り除かれた状態で別のスクリーンに投影することができる。また、背切り出された物体の画像５２を、他の画像と合成して投影するといったことも可能である。
【０１２１】
（実施の形態９）
近年、３原色のレーザ光源を用いた画像表示装置が盛んに開発されている。その理由はレーザの単色性を利用することで色再現性の良い映像が得られる、また電気光変換効率が高く、光利用効率を高くできる半導体レーザを用いることで小型で低消費電力の機器が実現できるというメリットがあるからである。なかでも画像信号に従って強度変調したレーザ光を走査して、画像を形成するタイプの走査型画像表示装置は、より一層の小型化と低消費電力化が可能で携帯性に優れた画像表示装置を実現できる。このような携帯性に優れた画像表示装置の使用環境に鑑み、画像表示装置と映像表示対象物との位置関係を補正できる走査型画像表示装置が特許文献２に示されている。特許文献２によれば、計測用のレーザ光を映像表示対象物に照射し、反射光の光検出器への入射角度を計測することで三角測量の原理により走査型画像表示装置と映像表示対象物との距離や映像表示対象物の形状を測定して、表示する画像を補正することが可能である。
【０１２２】
しかしながら、従来の走査型画像表示装置に於いては、走査型画像表示装置と映像表示対象物との距離や映像表示対象物の形状に応じて表示画像を補正しなければならないという課題認識はあるが、携帯性に優れた画像表示装置の使用環境を鑑みた場合、さらに映像表示対象物の色ムラや模様、素材の差などに起因する映像の劣化を補正する必要性があるという課題には全く触れられていない。即ち、従来プロジェクタと組み合わせて用いられていた専用のスクリーンなどではなく、種々の反射率を有する散乱面（以下被投影面と称する）に映像を表示するような場合や、また、走査型画像表示装置を手に持って動作させるような場合は被投影面が時々刻々移動するような場合が十分に想定されうる。このような状況下では被投影面の分光反射率に基づいて投射する映像を調整する必要がある。つまり、被投影面に色ムラや模様があったり、また材質の異なる部材からなる被投影面であったり、被投影面の一部が欠けていたりするような場合、色ムラや模様を相殺するように画像補正したり、部材毎の反射率で光量を補正した画像を投射したり、被投影面の欠けている部分には映像を投射しないようにすることで良好な映像表示が可能となる。しかしながら、従来の走査型の画像表示装置ではこのような分光反射率をもとにした補正はできていないという課題があった。
【０１２３】
本実施の形態は、上記課題に鑑み、走査型画像表示装置で種々の被投影面に映像を表示する場合に被投影面の分光反射率を測定し、被投影面の分光反射率に基づいて表示する映像を補正する機能を有する小型の走査型画像表示装置及び画像補正方法を提供することを目的とする。
【０１２４】
図２３は、本発明の実施の形態９に係る走査型画像表示装置２００の概略構成を示している。
【０１２５】
図２３に示すように、走査型画像表示装置２００は、各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ、レーザ光源２０３Ｇ、駆動回路２０４、制御部２０５、空間変調素子２０６、ダイクロイックミラー２０７〜２０９、走査部２１０、光検出器２１３、補正部２１４及び記憶部２１５を備えている。各色のレーザ光源２０１Ｒ、２０２Ｂ、２０３Ｇからは、赤、青、緑のレーザ光が出射される。レーザ光源２０１Ｒ及びレーザ光源２０２Ｂは、半導体レーザである。レーザ光源２０３Ｇは半導体レーザ励起で赤外レーザ光を出射する固体レーザと第二高調波発生素子とを組み合わせた、いわゆる第２高調波（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：ＳＨＧ）の緑色のレーザ光源である。各色のレーザ光源２０１Ｒ、２０２Ｂ、２０３Ｇは、駆動回路２０４により駆動される。レーザ光源２０３Ｇから出射される緑色レーザ光は、その光路に設けられた空間変調素子２０６でその強度が変調される。
【０１２６】
空間変調素子２０６としては、音響光学素子や電気光学素子などを用いることができる。
【０１２７】
ダイクロイックミラー２０７〜２０９は、特定波長の光を反射する機能と、当該特定波長以外の光を透過する機能とを有し、波長の異なるＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光の光軸を合致させる。走査部２１０は、レーザ光２１１を被投影面２１２に対して走査する。走査部２１０としては、例えば、圧電駆動型や、静電駆動型のマイクロミラーを用いることができる。被投影面２１２で反射散乱されたレーザ光は、光検出器２１３により受光される。制御部２０５は、映像信号に基づいて、駆動回路２０４、走査部２１０及び変調器２０６を制御する。光検出器２１３の出力は制御部２０５に入力され、走査部２１０の走査角を指定する値と共に記憶部２１５に記録される。補正部２１４は、光検出器２１３の出力または記憶部２１５に記録された値、および走査部２１０の走査角度毎の分光反射率に基づいて、画像補正を行い、制御部２０５に補正された画像信号を入力する。
【０１２８】
図２４は、光検出器２１３の概略構成図を示している。図２４に示すように、光検出器２１３は、回路基板２２１と、該回路基板２２１上に形成された検出部２２２ａ、２２２ｂ及び２２２ｃとを有している。検出部２２２ａ、２２２ｂ及び２２２ｃは、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を透過するカラーフィルタが装着されている。被投影面２１２から反射散乱されたレーザ光は光検出器２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃに入射し、レーザ光の波長に応じてカラーフィルタを透過し、レーザ波長毎の受光量を検出することができる。
【０１２９】
回路基板２２１は、レーザ波長毎の受光量を電気信号として制御部２０５に送る。回路基板２２１は白色光が光検出器２１３に入射した時に赤、緑、青の光量信号が同一になるように予め調整されている。光検出器２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃは個別の光検出器を３個設けても良いし、１つの光検出器を領域分割して用いることも可能である。
【０１３０】
図２５Ａ及び図２５Ｂは、カラーフィルタを用いない場合の光検出器２１３の検出信号の例を示している。各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ及びレーザ光源２０３Ｇは、それぞれ単独に短時間発光するカラーシーケンシャルモードで動作するものとする。この時、レーザの発光強度を時間軸に沿って描くと図２５Ａのようになる。レーザの発光タイミングに同期して光検出器の出力を短時間取り出すようにすれば、図２５Ｂのように、各レーザ光源の反射散乱光の強度を測定することが可能である。この場合、カラーフィルタが不要になり、また回路も１チャネルで良いので、光検出器２１３の構成を簡素化することができる。
【０１３１】
図２３を用いて本実施の形態の走査型画像表示装置の動作について説明する。まず、制御部２０５は、画像入力部（不図示）からの画像信号を受けて、駆動回路２０４、変調器２０６、走査部２１０を制御する。駆動回路２０４は各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ及びレーザ光源２０３Ｇを駆動し、半導体レーザであるところのレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂを直接変調する。ＳＨＧグリーンレーザ光であるところのレーザ光源２０３Ｇは高速に直接変調できないので、変調器２０６で変調する。画像信号により適切に強度が変調されたＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光はダイクロイックミラー２０７〜２０９により一つのビームに合成される。そして、制御部２０５によって画像信号に応じて駆動される走査部２１０によってレーザ光２１１として走査されて被投影面２１２に画像を形成する。投影面２１２で反射散乱されたレーザ光は光検出器２１３によりレーザ光２１１の波長毎に検出される。ここで、レーザ光２１１を波長毎に分離する機能については、図２４に示したカラーフィルタ付の光検出器２１３で実現してもよい。また、図２５Ａ及び図２５Ｂに示した波長毎に時間差を持たせる発光方式によっても構わない。光検出器２１３によって検出されたレーザ光の波長毎の強度は制御部２０５に送られる。制御部２０５は、走査部２１０の走査角を示す値、即ち２軸のミラーの駆動量や或いは走査角検出部（不図示）の信号、と光検出器２１３の信号とを組にして記憶部２１５に記録する。記憶部２１５には走査角毎の分光反射率が記録されるので、被投影面２１２の分光反射率分布が得られることとなり、この情報をもとに補正部２１４は、画像入力部（不図示）から制御部２０５に入力される画像信号を補正する。
【０１３２】
本実施の形態に係る画像を補正するための工程を図２６Ａ、図２６Ｂ、図２７Ａ及び図２７Ｂを用いて説明する。
【０１３３】
図２６Ａ及び図２６Ｂは、被投影面２１２上の走査線と走査線上の波長毎の反射光量を示す図である。図２６Ａ及び図２６Ｂに示す被投影面２１２は、反射率の異なる二つの被投影面２１２ａ及び２１２ｂから構成されている。２３１はレーザ光２１１の走査軌跡である走査線であり、走査線２３１が集まって走査領域２３２を形成する。領域２３３、２３４及び２３５は、被投影面２１２上で周囲と反射率の分光特性が異なっている領域であり、例えば、色ムラや色のついた模様である。また、被投影面２１２は走査領域２３２に対して右上が欠けた状態になっている。説明の便宜上、走査領域２３２には全面白色の画像を表示するものとする。この時、被投影面２１２の分光反射率が波長に依らないとすれば、光検出器２１３には白色光が入射するので、赤、緑、青の光量信号は同一になる。
【０１３４】
図２６Ａにおいて走査線２３１ａに対する光検出器２１３の信号は図２６Ｂに示すようになる。赤、緑、青の光量信号は被投影面２１２のある場所では同一強度で検出され、走査線２３１ａが被投影面２１２の欠落部にかかったところから赤、緑、青全ての信号が検出されなくなる。従って、所定の閾値を決めておいて３色の光量信号が閾値以下になった時には被投影面２１２が欠落していると判断することができる。閾値を設けるのは周囲の背景光が光検出器に入ることがあり、光量信号が０にならないこともあるからである。このようにして被投影面２１２の欠落部を検知できれば、欠落部にはレーザ光を照射しないようにすることで、電力を削減することができるので携帯機器の省電力化に有益である。
【０１３５】
図２７Ａも被投影面２１２上の走査線と走査線上の波長毎の反射光量を示す図である。図２７Ａに於いて走査線２３１ｂに対する光検出器２１３の信号は図２７Ｂに示すようになる。赤、緑、青の信号は被投影面２１２のある場所では同一強度で検出され、走査線２３１ｂが被投影面２１２の領域２３３にかかったところから赤、緑、青の光量信号が同一でなくなる。領域２３３での反射光量の比率は赤の光量信号が高いので、領域２３３は赤色成分の高い色ムラがあると判断することができる。したがって、領域２３３をレーザ光が走査する時には緑、青の光量を強くして色ムラを補正することができる。もしくは赤の光量を下げて色ムラを補正しても良い。赤の光量を下げる場合は、周囲の領域と明暗の差が生じるが、消費電力は下げられるので、携帯機器の省電力化に有益である。走査線２３１ｂに対する光検出器２１３の信号を被投影面２１２ａでの検出位置２４１ｂと被投影面２１２ｂでの検出位置２４１ｃで比較すると、検出位置２４１ｂでの赤、緑、青の光量比と検出位置２４１ｃでの赤、緑、青の光量比は等しくなっているので、検出位置２４１ｂと検出位置２４１ｃとでは色の差はないが、明暗の差があると判断することができる。このようにして、走査領域２３２内で赤、緑、青の光量比を比較することで、色ムラや明暗の差を検出することができるので、上述したように、各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ及びレーザ光源２０３Ｇの光量を補正することにより、被投影面の色ムラや明暗の差に影響されない高画質の画像を表示することができる。なお、本発明の実施例においては説明の簡略化のために白色光を被投影面に照射するものとしたが、白色光に限らず通常の表示画像から分光反射率分布を得ることも可能である。その場合には、表示する画像情報から３原色のレーザ光の出力比が予め判っているので、光検出器で計測された３原色のレーザ光の光量比と比較することで分光反射率分布が判る。さらに光検出器で計測された３原色のレーザ光の総光量を比較することにより、反射率分布も知ることができる。
【０１３６】
本実施の形態では、複数のレーザ光源を備えた構成について説明したが、単一のレーザ光源を用いても良く、この場合、カラーフィルタは不要になることは言うまでもない。
【０１３７】
（実施の形態１０）
図２８は、本実施の形態１０の走査型画像表示装置の概略構成を示している。
【０１３８】
図２８に示すように、本走査型画像表示装置は、位置安定性検出部２５１を備えている点で、図２３に示す走査型画像表示装置と異なっている。位置安定性検出部２５１は、走査型画像表示装置の姿勢の変化や位置の変化を検出して制御部に検出信号を送る。位置安定性検出部２５１は具体的には加速度センサや地磁気センサ、ジャイロなど加速度や角加速度、傾きなどを検出できるものであれば良い。
【０１３９】
本実施の形態の走査型画像表示装置は、位置安定性検出部２５１を備えることで、姿勢変化や位置変化を検出することができる。姿勢変化や位置変化の量が大きい時には表示されている画像の位置も大きく動いているので、画像補正を行わなくとも観察者にとっては画質は気にならないから画像補正を停止しても良い。一方、姿勢変化や位置変化がなくなると表示画像の位置も固定されるので、画像補正を行うことで高画質な表示画像が得られる。この時、位置安定性検出部２５１の検出信号から姿勢変化や位置変化がなくなったと制御部２０５が判断した時に、観察者が気にならないほど短時間だけ白色光を照射して画像補正用のデータを取得することができる。姿勢変化や位置変化の量が少ない時には画像補正を行っても行わなくても構わない。分光反射率分布計測に伴う電力の削減と表示画像の高画質化のバランスを取るために、画像補正のための分光反射率分布の計測頻度を姿勢変化や位置変化の頻度に応じて変化させてもよい。即ち、姿勢・位置の変化がなければ、分光反射率分布は初期に一度だけ計測すればよいし、姿勢・位置の頻度が多ければ、分光反射率分布の計測も多くすればよい。このように、位置安定性検出部２５１を設けることで、表示画像の位置変化を検出できるようになるので、位置変化の有無によって画像補正をするしないという切り換えが可能になり、表示画像の位置が大きく動くような画像補正が無用な場合に、画像補正を停止して電力を削減できるという効果が得られる。
【０１４０】
（実施の形態１１）
図２９は、本発明の実施の形態１１に係る走査型画像表示装置の概略構成を示している。図２９中、図２８に示す実施の形態１０に係る走査型画像表示装置と同様のものについては、同一符号を用いて詳細な説明を省略する。
【０１４１】
本走査型画像表示装置は、図２９に示すように、Ｒ、Ｇ及びＢの各色のレーザ光に対応した偏光ビームスプリッタ２６１、各色のレーザ光源の光出力を検出する光源出力検出器２６２、ピンホール２６４、直角プリズム２６６および光検出器２６７を備えている。光源出力検出器２６２は、光検出器２６７と同様、フォトダイオードなどで構成される。一対の光源出力検出器２６２と光検出器２６７とは、同一の基板上に設けても良い。また、同一のフォトダイオードを領域分割して、一方を光源出力検出器２６２として用い、他方を光検出器２６７として用いることも可能である。領域分割する場合には低コストになるという効果がある。本走査型画像表示装置は、さらに、４分の１波長板２６３、２６５を備えている。４分の１波長板２６３、２６５は、透過するレーザ光の偏光状態を直線偏光から円偏光に変換する。図２９中、２６４はピンホールであり、２６６は直角プリズムである。
【０１４２】
以下、図２９を用いて本走査型画像表示装置の動作について説明する。
【０１４３】
レーザ光源２０１から出射するレーザ光は直線偏光であり、偏光ビームスプリッタ２６１を透過する偏光面から僅かに偏光面を回転させている。このため、偏光ビームスプリッタ２６１に入射したレーザ光は大部分が透過するが、一部は反射されて光源出力検出器２６２に入射してその光量が検出されることとなる。偏光ビームスプリッタ２６１を透過したレーザ光が４分の１波長板２６３を透過すると偏光状態が円偏光になり、その後、ダイクロイックミラー２０９で反射され、ピンホール２６４を通過して走査部２１０によって被投影面２１２上で走査される。
【０１４４】
被投影面２１２で反射散乱されたレーザ光の一部は走査部２１０で反射され、ピンホール２６４及びダイクロイックミラー２０９を往路と逆順に戻り、４分の１波長板２６３を透過する。この時レーザ光の偏光状態は円偏光から直線偏光に戻るが、元の直線偏光の偏光面とは直交する偏光面の直線偏光になっている。
【０１４５】
そのため、戻ってきたレーザ光は偏光ビームスプリッタ２６１で反射され、４分の１波長板２６５を透過し、直角プリズム２６６で２回反射されて再度４分の１波長板２６５を透過する。４分の１波長板２６５を透過して偏光ビームスプリッタ２６１に入射するレーザ光は偏光面が更に９０度回転しているので、偏光ビームスプリッタ２６１を透過して光検出器２６７に入射する。
【０１４６】
各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ及びレーザ光源２０３Ｇについて光源出力検出器２６２で検出された各色のレーザ光の光量と光検出器２６７で検出された被投影面２１２から戻ってきたレーザ光の光量とを比較することで、被投影面２１２の反射、散乱の分光的なデータが得られるので、元の画像信号と比較して補正を行うことで被投影面２１２の色ムラや反射・散乱率の差に影響されない高画質の画像を表示できる。
【０１４７】
本実施の形態では、光源出力検出器２６２を設けたことにより、各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ及びレーザ光源２０３Ｇからの出力を検出できる。この結果、各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ及びレーザ光源２０３Ｇの出力に変動があっても、被投影面２１２の色ムラや反射・散乱率を高精度に検出することができる。また、走査部２１０を経由して戻ってくるレーザ光の光量を光検出器２６７で検出することにより、被投影面２１２のレーザ光が照射されている部分の色ムラや反射・散乱率を精度良く検出することが可能となる。
【０１４８】
また、ピンホール２６４を設けたことで、投影部２１２のレーザ光が照射されている部分以外からの光を遮光できるので、レーザ光が照射されている部分の色ムラや反射・散乱率を更に高精度に検出することができる。
【０１４９】
なお、レーザ光の拡がり角はビーム径及び波長によってその下限が決まるが、例えば、波長６３０ｎｍの赤色レーザ光であってビーム直径が１ｍｍとすれば、拡がり角の下限値は０．８ｍｒａｄとなる。実際には下限値の２から３倍の拡がり角になることも多々あるので、２．４ｍｒａｄ程度まで広がる可能性があると考えておけばよい。
【０１５０】
したがって、走査部から戻ってくる本来のレーザ光の一部がピンホール２６４を通過せずに遮られることなく、当該レーザ光の全部がピンホール２６４を通過するようにするには、走査部２１０でのレーザ光の直径をＤ（ｍ）、走査部２１０とピンホール２６４との距離をＬ（ｍ）としたときに、ピンホール２６４の直径（ｍ）を
Ｄ＋Ｌ×０．００２４
以上とすればよい。さらに、隣接する走査箇所からの戻り光までを含めても画質の劣化は判別しがたいので、ピンホール２６４の直径（ｍ）は
Ｄ＋Ｌ×０．００７２
以下とすれば良いことがわかる。
【０１５１】
（実施の形態１２）
図３０は、本発明の実施の形態１２に係る走査型画像表示装置の概略構成を示している。図３０中、図２９に示す実施の形態１１に係る走査型画像表示装置と同様のものについては、同一符号を用いて詳細な説明を省略する。
【０１５２】
図３０に示すように、走査型画像表示装置は、各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ、レーザ光源２０３Ｇ、駆動回路２０４、制御部２０５、空間変調素子２０６、ダイクロイックミラー２０７〜２０９、走査部２１０、補正部２１４、記憶部２１５、位置安定性検出部２５１及びピンホール２６４を備えている。
【０１５３】
実施の形態９と同様に、レーザ光源２０１Ｒおよびレーザ光源２０２Ｂは、駆動回路２０４により、直接、出力レーザ強度が変調される。レーザ光源２０３Ｇから出射される緑色レーザ光は、駆動回路２０４により、その光路に設けられた空間変調素子２０６でその強度が変調される。
【０１５４】
査型画像表示装置２００は、さらに、偏光ホログラムと回折格子からなる光分岐素子２７１、光検出器兼光源出力検出器２７２、４分の１波長板２７３、２７４、ミラー２７５を備えている。
【０１５５】
光分岐素子２７１は、入射するレーザ光の偏光方向によって回折・透過を切り換えるとともにレーザ光の波長によって回折を行う光学素子である。本実施の形態に係る光分岐素子２７１は、偏光面が図３０紙面に平行な場合に、当該紙面に垂直方向に回折するように設けられている。
【０１５６】
図３１は、光検出器兼光源出力検出器２７２を示す上面図である。検出器兼光源出力検出器２７２は、光源出力検出部２７２ａ、２７２ｂ及び２７２ｃと、光検出部２７２ｄ、２７２ｅ、２７２ｆとを備えている。光検出器兼光源出力検出器２７２は、フォトダイオードを領域分割して形成される。図３０において、各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ、レーザ光源２０３Ｇ、から出射したレーザ光は、実施の形態１１と同様に一部が偏光ビームスプリッタ２６１で反射され、さらに光分岐素子２７１で波長の違いによって回折され、図３１に示す光源出力検出部２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃに入射する。
【０１５７】
本実施の形態では、レーザ光の波長の一番長いものは２７２ｃに入射し、一番波長が短いものは２７２ａに入射する。すなわち、青色レーザ光、緑色レーザ光、赤色レーザ光が、この順にそれぞれ光源出力検出部２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃに入射する。
【０１５８】
次に、被投影面２１２から戻ってきたレーザ光は４分の１波長板２７３、偏光ビームスプリッタ２６１、４分の１波長板２７４、ミラー２７５、偏光ビームスプリッタ２６１の順に通過して光分岐素子２７１に入射する。光分岐素子２７１に入射したレーザ光の偏光面は図３０の紙面に平行なので、偏光ホログラムにより、当該紙面に垂直な方向に回折されたのち、さらに波長の違いによって回折されることとなり、図３１に示す光源出力検出器兼光検出器２７２の光検出部２７２ｄ、２７２ｅ、２７２ｆに入射される。光源出力検出部で検出された光量と光検出部で検出された光量の比較から被投影面２１２の反射、散乱の分光的なデータが得られるので、元の画像信号と比較して補正を行うことで被投影面２１２の色ムラや反射・散乱率の差に影響されない高画質の画像を表示できる。
【０１５９】
本実施の形態の構成では、各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ及びレーザ光源２０３Ｇの光源出力検出器と光検出器を集積したことにより、小型で低コストになるという効果が得られる。
【０１６０】
（実施の形態１３）
図３２は本発明の実施の形態１３に係る走査型画像表示装置の構成を示す図である。図３２中、図３０に示す実施の形態１２に係る走査型画像表示装置と同様のものについては、同一符号を用いて詳細な説明を省略する。
【０１６１】
図３２に於いて２８１は乗算器であり、入力信号をかけ算して出力する。２８２はローパスフィルタであり、入力信号の交流成分を除去して、直流成分を出力する。本実施の形態１３においては制御部２０５は映像信号に加えて、例えば１００ＭＨｚの変調信号と共に駆動回路４を制御する。各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ、レーザ光源２０３Ｇは、映像信号による変調に加えて１００ＭＨｚで変調される。光検出器兼光源出力検出器２７２の光検出部２７２ｄ、２７２ｅ、２７２ｆで検出された信号は乗算器２８１に入力される。乗算器２８１には制御部２０５からの１００ＭＨｚの変調信号も入力されているので、乗算器２８１は光検出器２７２ｄ、２７２ｅ、２７２ｆで検出された信号のうち１００ＭＨｚで変調されている成分だけを直流成分として出力し、ノイズ成分は交流成分として出力する。乗算器２８１の後段のローパスフィルタ２８２は直流成分だけを取りだして出力するので、制御部２０５にはノイズ成分が除去された検出信号が入力されることとなる。本実施の形態においては、各色のレーザ光源２０１Ｒ、レーザ光源２０２Ｂ、レーザ光源２０３Ｇの出力を変調し、光検出部で検出した検出信号を変調信号で同期検出することでノイズの少ない検出信号が得られるので、高精度な補正が可能となった。
【０１６２】
以上のように、本発明の一局面に係るプロジェクタは、光源と、前記光源から出射された光を画像信号に基づいて変調する光変調部と、周期的な主画像信号を含む前記画像信号を前記光変調部に出力して表示制御する表示制御部と、前記光変調部で変調された光を投影する投影部と、前記投影部から投影された光に基づく画像を撮像する撮像部と、を含み、前記表示制御部は、時間積分すると白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を投影させる補正用画像信号を、前記周期的な主画像信号の間に挿入することを特徴としている。
【０１６３】
上記の構成により、周期的な主画像の信号の間に、主画像以外を時間積分すると白またはグレーの均一画面として視認される補正用画像を挿入するため、主画像を観察するユーザには補正用画像が認識されない。そのため、主画像の画質の劣化を抑えて補正用画像を挿入することができる。そして、この補正用画像を撮像部で撮像して画像補正に用いれば、簡単な構成で、主画像の画質の劣化を抑えつつ、時々刻々変化する被投影物体に合わせて、画像を補正することができるプロジェクタを実現できる。
【０１６４】
前記撮像部は、前記補正用画像の投影タイミングと同期して当該補正用画像のみを撮像することが好ましい。
【０１６５】
上記の構成により、所定の駆動周波数で周期的に投影される主画像は撮像されず、周期的な主画像間に当該主画像とは独立して挿入された補正用画像のみがタイミングよく撮像される。これにより、主画像と補正用画像との分離処理や、補正用画像の主画像からの抽出処理等の極めてリアルタイム性が要求される画像処理は一切不要となる。
【０１６６】
前記補正用画像は、時間積分すると画像面内の色または輝度の差を相殺する少なくとも二つ以上の画像であることが好ましい。
【０１６７】
このように、補正用画像は、時間積分すると画像面内の色または輝度の差を相殺する少なくとも二つ以上の画像の組み合わせとすることができる。したがって、各補正用画像は、様々な色、輝度、画像パターンの組み合わせとして、高い自由度をもって構成できる。
【０１６８】
前記投影部は、前記補正用画像を白色光で投影されることが好ましい。
【０１６９】
上記の構成により、補正用画像の変調周波数を小さくすることができ、低コストでかつ、低消費電力のプロジェクタを実現することができる。
【０１７０】
前記投影部は、少なくとも赤色画像、緑色画像および青色画像を含む前記補正用画像を投影することが好ましい。
【０１７１】
上記の構成により、補正用画像を撮像するとき、スクリーンとなる被投影物体表面の反射率の影響を低減できるため、補正用画像を精度よく撮像することができる。
【０１７２】
前記投影部は、少なくとも、補色の関係にある二つの画像を含む補正用画像を投影することが好ましい。
【０１７３】
上記の構成により、補正用画像の変調周波数を小さくすることができ、低コストでかつ、低消費電力のプロジェクタを実現することができる。
【０１７４】
前記投影部は、所定の周波数で投影される主画像の非投影期間中に前記撮像部にて撮像された被投影物体自体の色または輝度を相殺し、時間積分すると被投影物体の面内が均一な白またはグレーとして視認される補正用画像を投影することが好ましい。
【０１７５】
上記の構成によれば、補正用画像を、実質的に主画像の色補正または輝度補正としても利用できるため、より高画質な主画像を投影するプロジェクタを実現できる。
【０１７６】
前記補正用画像は、輝度が反転している少なくとも二つ以上のパターン画像であることが好ましい。
【０１７７】
上記の構成により、ユーザに認識されることなく、パターン画像を主画像に挿入することができる。
【０１７８】
前記パターン画像の少なくとも一つが格子模様であることが好ましい。
【０１７９】
上記の構成により、スクリーンとなる被投影物体表面の凹凸を容易に知ることができる。
【０１８０】
上記の構成において、前記撮像部で撮像された前記補正用画像に基づいて前記主画像信号を補正する補正部をさらに備え、前記補正部は、主画像の歪みを補正することが好ましい。
【０１８１】
この場合、撮像したパターン画像に応じた歪み画像補正と、パターン画像がユーザに視認されることのない状態での主画像の投影とを同時にできるため、高画質なプロジェクタを実現できる。
【０１８２】
前記パターン画像の少なくとも一つは、２次元コードであることが好ましい。
【０１８３】
上記の構成により、主画像の画質を劣化させることなく、且つ、ユーザに認識されることなく２次元コードを主画像に挿入することができる。
【０１８４】
上記の構成において、前記撮像部で撮像された前記２次元コードから情報を取り出す解析部をさらに含むことが好ましい。
【０１８５】
上記の構成により、主画像に挿入された２次元コードから情報を得ることができる。
【０１８６】
前記補正用画像は、一つ又は二つ以上の均一画像であることが好ましい。
【０１８７】
上記の構成により、スクリーンとなる被投影物体の反射率を容易に知ることができる。
【０１８８】
上記の構成において、前記撮像部で撮像された前記補正用画像に基づいて前記主画像信号を補正する補正部をさらに備え、前記補正部は、主画像の色を補正することが好ましい。
【０１８９】
上記の構成により、撮像した均一画像に応じた色補正と、パターン画像がユーザに視認されることのない状態での主画像の投影とを同時にできるため、高画質なプロジェクタを実現できる。
【０１９０】
前記光源として、ＬＥＤを用いることが好ましい。
【０１９１】
この場合、前記光源のＯＮ／ＯＦＦによって時分割の画像表示方式が実現できるため、ランプ光源の場合に必要であるカラーホイールを取り除くことができ、低コストのプロジェクタを実現できる。また、光源自体が小さいため、小型のプロジェクタを実現することができる。
【０１９２】
前記光源として、レーザ光源を用いることが好ましい。
【０１９３】
この場合、前記光源のＯＮ／ＯＦＦによって時分割の画像表示方式が実現でき、低コストのプロジェクタを実現できる。また、光源自体が小さいため、小型のプロジェクタを実現できる。さらに、レーザ光源はスペクトル幅が小さいため、色再現性に優れており、被投影物体に対する主画像の色補正が容易となる。
【０１９４】
上記の構成において、前記投影部は、前記光変調部で変調された光を投影する投影レンズを含み、前記撮像部は、前記投影レンズを撮像レンズとして共用していることが好ましい。
【０１９５】
この場合、投影レンズと撮像レンズを一つのレンズで共用でき、小型で低コストのプロジェクタが実現できる。
【０１９６】
前記投影部は、偏光に応じて光を分離する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタと前記投影レンズとの間に設けられ、当該投影レンズを往復通過する光の往路と復路との位相差をπ／２にする１／４波長板とを含むことが好ましい。
【０１９７】
上記の構成により、光学系が小型化できるため、プロジェクタの小型化が実現できる。さらに、偏光を効率よく利用することができるため、光利用効率を高くすることができ、低消費電力のプロジェクタが実現できる。
【０１９８】
前記光変調部は、光を空間的に変調する空間変調素子であることが好ましい。
【０１９９】
上記の構成により、光源のパワーを高くすることが容易となるため、高輝度のプロジェクタが実現できる。
【０２００】
前記空間変調素子として、反射型の単板液晶表示素子を用いることが好ましい。
【０２０１】
この場合、光利用効率を高くすることができ、低消費電力のプロジェクタが実現できる。
【０２０２】
前記空間変調素子として、角度を変えることのできる多数のマイクロミラーを用いることが好ましい。
【０２０３】
この場合、時分割方式の駆動周波数を高くできるため、カラーブレーキングがより低減された画像を得ることが可能となる。また、主画像に挿入された補正用画像をユーザが認識することを、より抑えることができ、高画質な主画像の観察が可能となる。
【０２０４】
前記光変調部は、光を二次元的に走査する走査部と、前記光源から走査部に入射する光の強度を変調できる強度変調部とからなることが好ましい。
【０２０５】
上記の構成により、被投影物体表面に凹凸がある場合でも、ぼやけの小さい画像を投影することができる。
【０２０６】
前記主画像の駆動周波数が１８０Ｈｚ以上であることが好ましい。
【０２０７】
このように、１８０Ｈｚ以上の駆動周波数があれば、時分割で挿入された補正用画像の認識をより低減できるため、高画質な主画像の観察が可能となる。
【０２０８】
上記の構成において、前記撮像部により異なるフレームで撮像された複数の前記補正用画像に基づいて被投影物体の変化を予測演算する演算処理部をさらに備えることが好ましい。
【０２０９】
上記の構成により、プロジェクタと被投影物体の相対角度の変化や、被投影物体の形状の変化を予測して、主画像の補正を行うことができ、高画質な主画像の観察が可能となる。
【０２１０】
上記の構成において、前記補正用画像を投影するタイミングを示す同期信号を送受信する信号送受信部をさらに含むことが好ましい。
【０２１１】
上記の構成により、複数台のプロジェクタを使用する際に、各々のプロジェクタの補正用画像を投影するタイミングを同期させることができ、画像を投影している他のプロジェクタの補正用画像のみを撮像して取得することが可能となる。
【０２１２】
上記の構成において、前記補正用画像信号を前記周期的な主画像信号の間に挿入するか否かを切り替える切替部をさらに含むことが好ましい。
【０２１３】
上記の構成によれば、補正用画像信号の挿入の有無を切り替えることができる。よって、スクリーンとプロジェクタとの相対的位置関係が固定されており、時々刻々と主画像の補正を行う必要がない場合などには、補正用画像の挿入を中止することができる。これにより、必要なときのみ補正用画像を挿入して高画質化を図れる低消費電力のプロジェクタを実現できる。
【０２１４】
上記の構成において、前記プロジェクタの動きを検知するモーションセンサをさらに含み、前記切替部は、前記モーションセンサが動きを検知したときは前記補正用画像信号を挿入する一方、前記モーションセンサが動きを検知しないときは前記補正用画像信号を挿入しないことが好ましい。
【０２１５】
上記の構成によれば、モーションセンサによる動きの検知結果に応じて補正用画像の挿入の有無を自動化することができるため、画像補正が必要かどうか精度よく判定でき、効率よく補正用画像の挿入ができる。
【０２１６】
本発明の他の局面に係るプロジェクタは、光源と、前記光源から出射された光を画像信号に基づいて変調する光変調部と、周期的な主画像信号を含む前記画像信号を前記光変調部に出力して表示制御する表示制御部と、前記光変調部で変調された光を被投影物体に投影する投影部と、前記被投影物体を撮像する撮像部と、所定の周波数で投影される主画像の非投影期間中に前記撮像部にて撮像された被投影物体自体の色または輝度を相殺し、時間積分すると被投影物体の面内が均一な白またはグレーとして視認される補正用画像を投影させる補正用画像信号を生成する画像生成部とを含み、前記表示制御部は、前記補正用画像信号を、前記周期的な主画像信号の間に挿入することを特徴としている。
【０２１７】
上記の構成によれば、プロジェクタと被投影物体との相対位置が時々刻々と変化した場合であっても、所定の周波数で投影される主画像の非投影期間中のタイミングで、前記撮像部にて被投影物体自体が時々刻々と撮像される。そして、被投影物体自体の色または輝度を相殺し、時間積分すると被投影物体の面内が均一な白またはグレーとして視認される補正用画像を時々刻々と生成し、当該補正用画像を周期的な主画像の間に挿入する。これにより、補正用画像を、実質的に主画像の色補正または輝度補正としても利用できるため、より高画質な主画像を投影するプロジェクタを実現できる。
【０２１８】
本発明の他の局面に係る走査型画像表示装置は、レーザ光源と、画像信号に応じて前記レーザ光源を駆動する駆動回路と、前記レーザ光源から出射したレーザ光を被投影面で走査する走査部と、前記画像信号に応じて前記走査部を制御する制御部と、前記被投影面で反射散乱したレーザ光の反射散乱光量を検出する光検出器と、前記光検出器の出力信号と前記画像信号に基づいて前記レーザ光源の強度を補正する補正部とを含む構成からなる。
【０２１９】
上記の構成によれば、被投影面での前記レーザ光源の波長に対応する反射率に応じた画像補正が可能となる。
【０２２０】
また、前記レーザ光源は、互いに異なる波長の光を出射する複数のレーザ光源であってもよい。
【０２２１】
上記の構成によれば、被投影面での前記複数のレーザ光源の各波長に対応する分光反射率に応じた画像補正が可能となる。
【０２２２】
また、前記補正部は、前記光検出器で検出された前記レーザ光源毎の反射散乱光量と前記走査部の走査角とをマッピングして記憶する記憶部を含む構成としても良い。
【０２２３】
上記の構成によれば、投影面全体の分光反射率分布に応じた画像補正が可能となる。
【０２２４】
また、前記光検出器は、前記複数のレーザ光源の各波長を選択的に透過するフィルタを含む構成としても良い。
【０２２５】
上記の構成によれば、前記レーザ光源の波長に対する精密な分光反射率が測定できる。
【０２２６】
また、前記複数のレーザ光源を時分割でパルス駆動すると共に、当該レーザ光源の駆動タイミングに同期して前記光検出器が当該レーザ光源毎の反射散乱光量を検出する構成としても良い。
【０２２７】
上記の構成によれば、波長選択フィルタを用いることなくレーザ光源毎の反射散乱光量を検出することができるので、光検出器の構成を簡略化できる。
【０２２８】
また、前記光検出器は、前記被投影面での反射散乱後に前記走査部を経由して入射したレーザ光を検出する構成としても良い。
【０２２９】
上記の構成によれば、レーザ光を走査している部分から入射した反射散乱光を精度良く検出することが可能になる。
【０２３０】
また、前記走査型画像表示装置が、前記走査部と前記光検出器との間に設けられたピンホールをさらに含む構成としても良い。
【０２３１】
上記の構成によれば、レーザ光を走査している部分以外からの反射散乱光を遮光できるので、より高精度にレーザ光の反射散乱光を検出することが出来る。
【０２３２】
また、前記走査部でのレーザ光の直径をＤ、前記走査部と前記ピンホールとの距離をＬとした場合に、ピンホールの直径を（Ｄ＋Ｌ×０．００２４）以上、（Ｄ＋Ｌ×０．００７２）以下とする構成としても良い。
【０２３３】
上記の構成によれば、検出対象のレーザ光の反射散乱光については確実にピンホールを通過するようにできると共に、隣接する走査箇所からの戻り光については遮光できるので、より高い精度でレーザ光の反射散乱光を検出することが可能となる。
【０２３４】
また、前記走査型画像表示装置が、前記光検出器と同一基板上に設けられ、前記レーザ光源の出力を検出する光源出力検出器をさらに含む構成としても良い。
【０２３５】
上記の構成によれば、光検出器と光源出力検出器とが同一基板上に集積されているので、走査型画像表示装置の小型化が可能となる。さらに、前記光検出器と前記光源出力検出器とを同じ基板上で領域分割して用いることにより、低コスト化を図ることができる。
【０２３６】
また、前記走査型画像表示装置が、当該装置の位置の変化を検出する位置安定性検出部をさらに含む構成としても良い。
【０２３７】
上記の構成によれば、走査型画像表示装置の動き（位置の変化）に応じた画像補正が可能となる。
【０２３８】
また、前記レーザ光源は、赤、緑、青の三色のレーザ光源である構成としても良い。
【０２３９】
上記の構成によれば、フルカラーの画像を表示させることができる。
【０２４０】
また、前記赤、緑、青の三色のレーザ光源を検出する光源出力検出器と前記光検出器とが同一基板上に設けられている構成としても良い。
【０２４１】
上記の構成によれば、フルカラー対応の走査型画像表示装置の小型化を図ることができる。
【０２４２】
また、前記走査型画像表示装置が、前記レーザ光の強度を変調する音響光学素子または電気光学素子を備えた構成としても良い。
【０２４３】
上記の構成によれば、レーザ光の高速な外部変調が可能となり、半導体レーザ励起の固体レーザを光源として用いることが可能となる。
【０２４４】
また、前記レーザ光源の出力を変調信号に基づいて変調し、前記光検出器からの出力を前記変調信号に基づいて同期検出する構成としても良い。
【０２４５】
上記の構成によれば、信号対ノイズ比の大きな良好な検出信号が得られ、より高精度な補正処理が可能となる。
【０２４６】
また、本発明の他の局面に係る画像補正方法は、レーザ光を画像信号に応じて変調し、走査部により投影面で走査する工程と、前記投影面で反射散乱されたレーザ光の光量を各波長毎に計測する工程と、前記検出された波長毎の光量と前記走査部の走査角とをマッピングする工程と、前記マッピングされた情報に基づいて前記レーザ光の強度を制御し、画像を補正する工程とを備えた構成からなる。
【０２４７】
上記の方法によれば、投影面全体の前記レーザ光源の波長に対応する分光反射率分布に応じた画像補正が可能となる。
【０２４８】
また、白色画像を投影する工程を含む構成としても良い。このような構成とすることにより、投影面の分光反射率が容易に測定できる。また、前記検出された波長毎の光量が全波長で所定の値以下の場合に前記レーザ光を出力しないようにしてもよい。このようにすることで、投影面が存在しないか、もしくは投影面の反射率が極端に低いような領域にはレーザ光の発振を停止して消費電力を少なくできる。また、前記検出された波長毎の光量比に基づいて前記レーザ光の出力強度を制御するようにしてもよい。このようにすることで、投影面の色ムラに応じて画像を補正することが可能となる。また、前記検出された波長毎の光量及び光量比に基づいて前記レーザ光の出力強度を制御するようにしてもよい。このようにすることで、投影面の平均的な反射率ムラに応じて画像を補正することが可能となる。
【０２４９】
なお、発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０２５０】
本発明のプロジェクタは、携帯可能な小型の画像表示装置として、また携帯機器に内蔵された画像表示装置として利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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