(57)【要約】【課題】投写面に映像を表示する投写光を投写する投写型映像表示装置において、投写面までの距離を計測し易くする。【解決手段】投写型映像表示装置（１）は、投写面（４００）に映像を表示する投写光を投写する。投写型映像表示装置は、光源部（２０）と、光偏向部（１５０）と、第１の受光部（１１２）と、第２の受光部（１２２）と、演算部（１３０，１６０）とを備える。光源部は、投写光を生成するための光を発光する。光偏向部は、光源部からの入射光の少なくとも一部を第１の光路（Ｌ１）に偏向して投写光を生成すると共に、第１の光路とは別の第２の光路（Ｌ２）に入射光の残部を偏向する。第１の受光部は、第１の光路を介して投写面に反射された光を受光する。第２の受光部は、光偏向部から第２の光路を通った光を受光する。演算部は、第１の受光部の受光結果と第２の受光部の受光結果とに基づいて、投写面までの距離を算出する。【選択図】図１
2019020439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投写面に映像を表示する投写光を投写する投写型映像表示装置であって、
前記投写光を生成するための光を発光する光源部と、
前記光源部からの入射光の少なくとも一部を第１の光路に偏向して前記投写光を生成すると共に、前記第１の光路とは別の第２の光路に前記入射光の残部を偏向する光偏向部と、
前記第１の光路を介して前記投写面に反射された光を受光する第１の受光部と、
前記光偏向部から前記第２の光路を通った光を受光する第２の受光部と、
前記第１の受光部の受光結果と前記第２の受光部の受光結果とに基づいて、前記投写面までの距離を算出する演算部と
を備える投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記光源部は、所定の波形で光を出力し、
前記演算部は、前記第１及び第２の受光部が前記所定の波形の光を受光したときの位相差に基づいて、前記距離を算出する
請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記所定の波形は、不均一なパルス間隔を有するパルス波形である
請求項２に記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記映像の１フレームの期間は、前記距離を計測するための所定期間を含み、
前記所定期間中に、所定の第１のパターン画像と、前記第１のパターン画像中の輝度を反転した輝度を有する第２のパターン画像とを投写する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
前記第１及び第２のパターン画像は、所定の単色を有し、
前記所定期間中に、前記単色に対する補色の画像を投写する
請求項４に記載の投写型映像表示装置。
【請求項６】
前記第１のパターン画像は、当該画像上の他の領域よりも高輝度の領域が局在したパターンを有し、
前記演算部は、前記第１のパターン画像に基づいて、前記投写面上で前記高輝度の領域に対応する位置までの距離を算出する
請求項４又は５に記載の投写型映像表示装置。
【請求項７】
前記第１のパターン画像において、前記高輝度の領域を移動させる
請求項６に記載の投写型映像表示装置。
【請求項８】
前記光源部は、複数色の光を時分割で発光し、
前記演算部は、前記第１及び第２の受光部が、前記複数色の光における前記距離を算出するための所定色の光を受光したときの受光結果に基づいて、前記距離を算出する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【請求項９】
前記光源部は、複数色の光を同時に発光し、
前記複数色の光において、前記距離を算出するための所定色の光を透過すると共に、前記所定色以外の色の光を遮断する光学フィルタが、前記第１及び第２の受光部にそれぞれ設けられた
請求項１〜７のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【請求項１０】
前記光源部は、
前記所定色の光を発光する光源と、
前記所定色の光に基づいて、前記所定色以外の光を発光する光波長変換部とを備える
請求項８又は９に記載の投写型映像表示装置。
【請求項１１】
前記演算部による距離の算出結果に基づいて、前記投写型映像表示装置の動作のオン／オフ、焦点位置、ズーム位置、虹彩の絞り位置、並びに前記投写面上の映像の位置及び形状のうちの少なくとも一つを制御する制御部をさらに備える
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【請求項１２】
前記光偏向部は、１つ又は複数のデジタルミラーデバイスを含む
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【請求項１３】
前記光源部は、複数の固体光源を含む
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、映画及び会議プレゼンテーション等において、大画面の映像を表示する装置として投写型映像表示装置が広く用いられている。投写型映像表示装置は、例えば略平面状で白色の投写面に、映像表示の投写光を投写することにより、周辺まで焦点が合った歪みのない映像を表示可能である。
【０００３】
また、近年では、投写型映像装置を用いたプロジェクションマッピングの技術が開発されている。例えば、既存の建物等、奥行きのある立体的な被写体を投写面として、被写体と同一の位置にのみ映像を投写することにより、立体感のある映像表現が可能となる。このように、エンターテインメント性をより向上させるような投写手法が開発されている。
【０００４】
投写型映像表示装置では、投写面の平面に対して同装置の光軸が垂直になっていない場合、即ち投写面の周辺距離と光軸上の距離とが等しくなく、互いの角度がずれている場合、投写面上で映像が歪むこととなる。これに対して、投写面上で映像が歪まず表示されるよう、逆に歪みを持たせる映像加工を投写前に行うことで、投写面上の映像の歪みを補正する手法が行われている。
【０００５】
上記のような歪み補正を目的として、投写面（平面）における光軸及び周辺の複数位置までの距離を測定する装置が知られている（例えば特許文献１）。当該装置によると、測定結果の複数の距離情報に基づいて、例えば三角測距法を利用して投写面の傾き角度を算出し、算出結果に基づき歪み補正を行うことができる。
【０００６】
特許文献１は、投写光の光強度をＡＭ変調する光変調部と、投写光が投写面で反射した反射光を、複数の受光点に配置された複数の受光素子で受光する受光部とを備えるプロジェクタを開示している。特許文献１のプロジェクタは、光変調部と複数の受光素子とから時間位相差を取得することにより、複数の測距点までの距離を計測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−４６３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本開示は、投写面に映像を表示する投写光を投写する投写型映像表示装置において、投写面までの距離を計測し易くすることができる投写型映像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る投写型映像表示装置は、投写面に映像を表示する投写光を投写する。投写型映像表示装置は、光源部と、光偏向部と、第１の受光部と、第２の受光部と、演算部とを備える。光源部は、投写光を生成するための光を発光する。光偏向部は、光源部からの入射光の少なくとも一部を第１の光路に偏向して投写光を生成すると共に、第１の光路とは別の第２の光路に入射光の残部を偏向する。第１の受光部は、第１の光路を介して投写面に反射された光を受光する。第２の受光部は、光偏向部から第２の光路を通った光を受光する。演算部は、第１の受光部の受光結果と第２の受光部の受光結果とに基づいて、投写面までの距離を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示に係る投写型映像表示装置によると、第１の光路を介して投写面に反射された光と、光偏向部から第２の光路を通った光とを用いて、投写面までの距離を計測し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る投写型映像表示装置１の構成を例示する図である。
【図２】図１のダイクロイックミラー２０６の分光透過率を例示するグラフである。
【図３】図１の蛍光体ホイール２５０の構成を例示する図である。
【図４】図１の色分離ホイール２７０の構成を例示する図である。
【図５】実施の形態１におけるパルス光発生動作を説明するための図である。
【図６】実施の形態１におけるＤＭＤ駆動動作を説明するための図である。
【図７】光源部２０の構成変更時の影響を説明するための図である。
【図８】投写型映像表示装置１による投写面の部分測距を説明するための図である。
【図９】投写型映像表示装置１による投写面の分割測距を説明するための図である。
【図１０】投写型映像表示装置１における測距結果の第１の応用例を説明するための図である。
【図１１】投写型映像表示装置１における測距結果の第２の応用例を説明するための図である。
【図１２】投写型映像表示装置１における測距結果の第３の応用例を説明するための図である。
【図１３】実施の形態２に係る投写型映像表示装置１Ａの構成を例示する図である。
【図１４】投写型映像表示装置１Ａにおけるフォーカス補正の一例を説明するための図である。
【図１５】投写型映像表示装置１Ａにおける光学ズームの一例を説明するための図である。
【図１６】実施の形態３に係る投写型映像表示装置１Ｂの構成を例示する図である。
【図１７】図１６の蛍光体ホイール２８０の構成を例示する図である。
【図１８】実施の形態３に係る投写型映像表示装置１Ｂの動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１３】
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１４】
（本開示に到った経緯）
本開示の具体的な実施の形態を詳述する前に、本開示に到った経緯について以下説明する。
【００１５】
特許文献１に開示された技術は、光変調部が光源の光を変調する駆動信号と、受光部が投写面からの反射光を受光して得られる光信号との間の時間位相差を演算することによって、測距を実施している。すなわち、光変調の駆動信号と受光部に遅延して入射する光信号とを比較している構成である。ここで、光は１秒間に約３０万ｋｍの距離を進むため、例えば被写体までの距離が３ｍと想定すると、往復６ｍに対応する光信号の遅延期間として、約２０ナノ秒の計測精度が必要となる。
【００１６】
これに対して、投写面に照射する光量を増加させるために、たとえば装置内の光源構成として高光出力の個体光源を複数、用いる場合が考えられる。しかし、この場合の投写光の光出力は、装置内の各光源の配置による光路長差、駆動回路及び光源の個体差による発光タイミングのばらつき、各々の光源の光出力差、並びにジッタ等の影響を受けてしまう。このため、駆動信号の駆動波形と受光部での光信号の波形とを一致させ難くなる。このことから、上記の影響を回避するために、各々の光源及び回路定数を調整する必要が生じてしまう。
【００１７】
また、従来、投写面の複数点の測距データを取得するために、受光部として、複数画素からなる距離画像センサを用いる構成が開示されている。このような構成では、測定点の増加に対して距離画像センサの画素数が増加する。このため、各々の１画素サイズが小さくなり、受光感度が低下してしまう。加えて、構成上、装置の映像と受光部の画像センサの位置との間には、視差（パララックス）が発生する。このため、例えば装置のレンズ交換、光学ズーム位置及びレンズシフト等の変更があった場合には、変更時の位置情報に応じて距離画像センサの読み出し位置を変更する必要があるなど、装置構成の複雑化を招来していた。
【００１８】
また、近年急速に普及しているプロジェクションマッピングでは、被写体なでの距離を検出し、距離に応じた映像制御を行うことが望まれている。たとえば、被写体が３ｃｍ前後の距離を移動した動きに合わせて映像制御を行う場合、光が６ｃｍの距離を進む時間を計測する必要がある。すなわち、約２００ピコ秒という高い計測精度が必要となる。さらに、プロジェクションマッピングにおいては、映像制御と投写動作とを位置誤差なく連動させる必要がある。このことから、レンズ交換時、光学ズーム位置及びレンズシフト等を変化させた場合に調整が不要で、さらに測距検出位置が投写映像に対して任意に設定できる装置が望まれていた。
【００１９】
そこで、本開示は、投写型映像表示装置におけるリアルタイムの測距を、既存の装置構成を大幅に変えることなく実現可能な投写型映像表示装置を提供する。本開示に係る投写型映像表示装置によると、光源数の増加による測距精度の低下を回避できる。加えて、本開示は、装置のレンズ交換、光学ズーム及びレンズシフト等の変更があった場合においても測距位置調整が不要であり、さらに測距検出位置が投写映像に対して任意に設定可能な投写型映像表示装置を提供する。
【００２０】
（実施の形態１）
以下、図１〜図１２を用いて実施の形態１を説明する。以下では、本開示に係る投写型映像表示装置の具体的な実施の形態として、デジタルマイクロミラーデバイス（以下「ＤＭＤ」と称する）を光偏向部の一例として備える投写型映像表示装置を説明する。
【００２１】
[１−１．構成]
本実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施の形態１に係る投写型映像表示装置１の構成を例示する図である。
【００２２】
本実施形態に係る投写型映像表示装置１は、図１に示すように、光源部２０と、ＤＭＤ１５０と、投写光学系３００とを備える。投写型映像表示装置１は、投写光学系３００に対向する種々の投写面４００に、映像を表示するための投写光を投写する。
【００２３】
光源部２０は、投写光を生成するための光を発光する（詳細は後述）。ＤＭＤ１５０は、映像上の画素毎のオンオフ制御等により、光源部２０からの入射光を空間変調して投写光学系３００に出射する（以下「ＤＭＤ−ＯＮ光」という場合がある）。投写光学系３００は、入射したＤＭＤ−ＯＮ光を投写型映像表示装置１の外部に、投写光として出射する。
【００２４】
ＤＭＤ１５０において、光源部２０からの入射光のうちのＤＭＤ−ＯＮ光として用いない光は、投写光学系３００に入射しない方向に偏向される（以下「ＤＭＤ−ＯＦＦ光」という場合がある）。本実施形態では、投写型映像表示装置１から投写面４００までの距離の計測（測距）において、ＤＭＤ−ＯＦＦ光を用いることにより、投写型映像表示装置１における測距を行い易くする。以下、投写型映像表示装置１の構成の詳細について説明する。
【００２５】
図１に例示する投写型映像表示装置１は、さらに、光偏向制御部１７０と、第１の受光部１１２と、第２の受光部１２２と、位相差検出部１３０と、距離算出部１６０と、制御部１００とを備える。上記の各部は電気的に接続される。
【００２６】
光偏向制御部１７０は、光偏向部の一例としてのＤＭＤ１５０を制御する制御回路である。光偏向制御部１７０は、制御部１００からの制御信号に基づき、ＤＭＤ１５０の変調信号を出力して、種々の光強度を有する映像光を時分割で生成させる。
【００２７】
ＤＭＤ１５０は、複数の可動式の微小ミラーで構成されるパネルを有する。各微小ミラーは、ＤＭＤ１５０のパネルにおいて基本的に１画素に相当する。ＤＭＤ１５０は、光偏向制御部１７０からの変調信号に基づいて微小ミラーをオンオフ制御して、パネル上に画像を形成する。ＤＭＤ１５０は、オンオフ制御において各微小ミラーの角度を変更することにより、反射光を投写光学系３００に向けるか否かを微小ミラー毎に切り替える。
【００２８】
具体的に、ＤＭＤ１５０は、オン状態の微小ミラーにおいて反射光を第１の光路Ｌ１に偏向して、ＤＭＤ−ＯＮ光を生成する。第１の光路Ｌ１は、投写光学系３００を通過して投写型映像表示装置１の外部に到る光路である。また、ＤＭＤ１５０は、オフ状態の微小ミラーにおいて反射光を第２の光路Ｌ２に偏向して、ＤＭＤ−ＯＦＦ光を生成する。第２の光路Ｌ２は、投写型映像表示装置１の内部に形成される光路である。
【００２９】
第１の受光部１１２は、ＤＭＤ−ＯＮ光が投写面４００において反射した光を受光する。第１の受光部１１２は、図１に示すように、投写光学系３００による投写光の出射方向に向けて配置される。第１の受光部１１２は、例えばフォトダイオードで構成される。第１の受光部１１２は、例えば、コンデンサレンズ１１１が取り付けられた遮光ケース１１０に収容される。
【００３０】
第２の受光部１２２は、ＤＭＤ１５０から第２の光路Ｌ２を通ったＤＭＤ−ＯＦＦ光を受光する。第２の受光部１２２は、投写型映像表示装置１の内部において、後述するプリズム２３０の近傍等に配置される。第２の受光部１２２は、例えばフォトダイオードで構成される。第２の受光部１２２は、例えば、コンデンサレンズ１２１が取り付けられた遮光ケース１２０に収容される。
【００３１】
位相差検出部１３０は、所定の波形を有する信号間の位相差を検出する検出回路である。位相差検出部１３０は、第１の受光部１１２の受光結果を示す光出力と第２の受光部１２２の受光結果を示す光出力との間の時間位相差を検出する。
【００３２】
距離算出部１６０は、位相差検出部１３０の検出結果に基づいて、検出された位相差に対応する距離を算出する。距離算出部１６０は、各種演算回路などで構成される。位相差検出部１３０及び距離算出部１６０は、本実施形態における演算部の一例である。
【００３３】
制御部１００は、投写型映像表示装置１の全体動作を制御する。制御部１００は、例えばソフトウェアと協働して所定の機能を実現するＣＰＵ又はＭＰＵを備える。制御部１００は、フラッシュメモリ等の内部メモリを備える。制御部１００は、内部メモリに格納されたデータ及びプログラムを読み出して種々の演算処理を行い、各種の機能を実現する。
【００３４】
例えば、制御部１００は、例えば外部からの映像信号等に基づき各種の制御信号を生成する。制御部１００は、光偏向制御部１７０によるＤＭＤ１５０の制御タイミングに応じて、光源部２０、位相差検出部１３０および距離算出部１６０を動作させる。例えば、制御部１００は、光源部２０に、距離計測のための光出力波形を有する光（パルス光）を生成させる。
【００３５】
制御部１００は、所定の機能を実現するように設計された専用の電子回路或いは再構成可能な電子回路などのハードウェア回路であってもよい。制御部１００は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、マイコン、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の種々の半導体集積回路で構成されてもよい。また、上記各部１００、１３０、１６０、１７０間の機能分割は、適宜設定することができる。例えば、距離算出部１６０の機能が制御部１００において実現されてもよい。
【００３６】
［１−１−１．光源部の構成］
本実施形態に係る投写型映像表示装置１において、光源部２０は、投写光を生成するための複数色の光を時分割で発光する。本実施形態における光源部２０の構成について、図１〜図４を用いて説明する。
【００３７】
図１に示すように、光源部２０は、複数の半導体レーザ（以下「ＬＤ」と称する）２０１と、光源駆動部１４０と、複数のレンズ２０２、２０３、２０４と、拡散板２０５と、ダイクロイックミラー２０６とを備える。本実施形態において、光源部２０は、青色光を発光するＬＤ２０１を用いて、複数色の光を生成する。
【００３８】
ＬＤ２０１は、例えば４４７ｎｍから４６２ｎｍの波長幅による青域の色光を発光し、直線偏光で出射する。ＬＤ２０１は、出射する光がダイクロイックミラー２０６の入射面に対してＳ偏光となるように配置されている。ＬＤ２０１は、投写型映像表示装置１における固体光源の一例である。
【００３９】
光源駆動部１４０は、複数のＬＤ２０１を駆動する駆動回路である。光源駆動部１４０は、ＬＤ２０１の光出力の波形を制御して、測距のためのパルス光を生成する。
【００４０】
レンズ２０２は、ＬＤ２０１からの出射光を平行光化するコリメートレンズである。複数のレンズ２０２は、例えば複数のＬＤ２０１の各々に対応して設けられる。
【００４１】
レンズ２０３、２０４は、平行光を収束して平行光を生成するアフォーカル系を構成する。具体的に、一方のレンズ２０３は、複数のレンズ２０２からの平行光を集光するコンデンサレンズである。また、他方のレンズ２０４は、レンズ２０３からの光を平行光化する凹レンズである。
【００４２】
拡散板２０５は、レンズ２０４からの光を拡散する拡散板である。拡散板２０５を通過した光は、ダイクロイックミラー２０６に入射する。
【００４３】
ダイクロイックミラー２０６は、所定の分光透過率特性を有する。図２に、ダイクロイックミラー２０６の分光透過率特性を示す。
【００４４】
図２では、入射光がＳ偏光の光が入射した場合と、Ｐ偏光の光が入射した場合とにおけるダイクロイックミラー２０６の特性を示している。図２において、透過率が５０％となる波長は、Ｓ偏光では４６５ｎｍ、Ｐ偏光では４４２ｎｍであって、共に青色光に含まれる。ダイクロイックミラー２０６は、上記のような特性で青色光を透過、或いは反射する。また、図２の特性によると、緑および赤成分を含む色光は９６％以上、ダイクロイックミラー２０６を透過する。
【００４５】
図１に戻り、光源部２０は、さらに、１／４波長板２０７と、コンデンサレンズ２０８、２０９と、蛍光体ホイール２５０とを備える。光源部２０において、ＬＤ２０１からダイクロイックミラー２０６に入射した光（青色光）のＳ偏光成分は、反射されて、１／４波長板２０７の方向に進行する。
【００４６】
ダイクロイックミラー２０６で反射された青色光は、１／４波長板２０７に入射する。１／４波長板２０７は、ＬＤ２０１の発光の中心波長近傍で位相差が１／４波長となる位相差板である。１／４波長板２０７を透過した光は、円偏光に変換され、コンデンサレンズ２０８、２０９に入射する。
【００４７】
コンデンサレンズ２０８、２０９は入射した光を、蛍光体ホイール２５０表面に集光する。コンデンサレンズ２０９の焦点距離は、集光角度が４０度以下となるように設定される。これにより、蛍光体ホイール２５０近傍に、青色光の集光スポットが形成される。
【００４８】
本実施形態の蛍光体ホイール２５０は、青色光を励起光とする蛍光発光により、（緑色及び赤色の波長成分を含んだ）黄色光を生成する波長変換部の一例である。図３を用いて、蛍光体ホイール２５０の構成を説明する。図３（ａ）は、蛍光体ホイール２５０を光入射側から見た正面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の側方から見た蛍光体ホイール２５０の側面図である。
【００４９】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、蛍光体ホイール２５０は、円形状のアルミニウム基板２５１と、同基板２５１の中央部に設けられた駆動モータ２５３とを備える。蛍光体ホイール２５０では、駆動モータ２５３が、アルミニウム基板２５１を中心軸２５０Ｘに対して回転制御することができる。
【００５０】
アルミニウム基板２５１の表面（光入射側の主面）には、反射膜（図示せず）が形成された上に、さらに蛍光体層２５２が形成されている。反射膜は、可視光を反射する金属層または誘電体膜である。蛍光体層２５２は、例えば、青色光により励起されて黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体を含む。当該蛍光体の結晶母体の代表的な化学組織は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である。
【００５１】
本実施形態の蛍光体ホイール２５０において、蛍光体層２５２は、図３（ａ）に示すように、円環の一部分を除いた略円環状に形成されている。蛍光体層２５２がない部分には、青色光を反射させるために、反射膜のみが形成されている。
【００５２】
集光スポットにおけるスポット光で励起された蛍光体層２５２は、黄色光への蛍光変換時に発熱し得る。蛍光体ホイール２５０では、アルミニウム基板２５１を用いて、中心軸２５０Ｘの周りに回転させることにより、励起光による蛍光体層２５２の温度上昇を抑制する。これにより、蛍光変換効率を安定的に維持することができる。
【００５３】
蛍光体ホイール２５０の回転中に、蛍光体層２５２に入射したスポット光は、蛍光変換されると、緑域および赤域成分の色光として発光する。この際、反射膜側に発光した光は反射膜で反射する。このため、蛍光変換後の光は、蛍光体ホイール２５０からスポット光の入射側に出射する。また、蛍光変換によると、変換後の緑域および赤域成分の色光は、偏光状態がランダムな自然光になる。
【００５４】
一方、スポット光は、蛍光体ホイール２５０において蛍光体層２５２がない反射膜のみの部分に入射すると、蛍光変換されずに青域成分のままで反射して、蛍光体ホイール２５０から出射する。反射膜の反射によると、出射する青域成分の光は、入射時から円偏光の位相を反転され、逆回りの円偏光になる。
【００５５】
図１に戻り、蛍光体ホイール２５０から出射した光は、コンデンサレンズ２０９、２０８において略平行光に集光され、１／４波長板２０７に入射する。１／４波長板２０７への入射光において、緑域及び赤域成分の色光は自然光として、偏光状態がランダムなまま１／４波長板２０７を通過し、その後にダイクロイックミラー２０６を透過する。また、青域成分の色光は、１／４波長板２０７において逆回りの円偏光からＰ偏光に変換されることにより、ダイクロイックミラー２０６を透過する。
【００５６】
以上のように、蛍光変換で得られた緑域及び赤域の色光と、１／４波長板２０７および反射膜で効率良く偏光変換された青域の色光とが、ダイクロイックミラー２０６を透過する。これらの色光は、時分割で色合成することにより、白色光として視認されるようにすることができる。
【００５７】
本実施形態における光源部２０は、さらに、コンデンサレンズ２１０と、色分離ホイール２７０とを備える。ダイクロイックミラー２０６を透過した光は、コンデンサレンズ２１０に入射して、色分離ホイール２７０に集光する。
【００５８】
色分離ホイール２７０は、入射する光を色分離して、赤色光と緑色光と青色光と黄色光とを時分割で生成する。図４を用いて、色分離ホイール２７０の構成を説明する。図４（ａ）は、色分離ホイール２７０を光入射側から見た正面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の側方から見た色分離ホイール２７０の側面図である。
【００５９】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、色分離ホイール２７０は、円形状の透明基板２７１と、透明基板２７１の中央部に設けられた駆動モータ２７３とを備える。色分離ホイール２７０では、駆動モータ２７３が、透明基板２７１を中心軸２７０Ｘに対して回転制御することができる。
【００６０】
透明基板２７１は、例えば可視域全域にわたり所定値以上の透過率を有するガラス板で構成される。透明基板２７１の表面（光入射側の主面）には、所望の波長帯域のみを透過するように、ダイクロイック膜２７２が形成されている。
【００６１】
ダイクロイック膜２７２は、例えば図４（ａ）に示すように、４つのセグメント２７２ａ〜２７２ｄで分離されている。例えば、セグメント２７２ａには、黄域（緑域＋赤域）の色光のみを透過させるダイクロイック膜が形成される。セグメント２７２ｂには、赤域の色光のみを透過させるダイクロイック膜が形成される。セグメント２７２ｃには、緑域の色光のみを透過させるダイクロイック膜が形成される。セグメント２７２ｄには、青域の色光もしくは可視域全域の色光を透過させるダイクロイック膜が形成される。各セグメント２７２ａ〜２７２ｄのサイズは、色分離ホイール２７０の回転周期において得られる各々の色光の光量を均一化する観点から適宜、設定される。
【００６２】
投写型映像表示装置１は、例えば制御部１００の制御により、蛍光体ホイール２５０（図３）と、色分離ホイール２７０（図４）とが同期するように回転させる。例えば、蛍光体層２５２の回転位置と、赤域、緑域および黄域のセグメント２７２ａ〜２７２ｃの回転位置とが、時間的に同期するように制御される。
【００６３】
これにより、図３の蛍光体層２５２から出射した（緑域及び赤域成分を含む）黄域成分の色光は、図４のダイクロイック膜２７２の各セグメント２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃを透過する際に、それぞれ黄域、赤域、緑域の色光に分光される。また、図３のアルミニウム基板２５１上で蛍光体層２５２がない反射膜の部分に反射されたＬＤ２０１からの光は、青域の色光として、図４のダイクロイック膜２７２のセグメント２７２ｄを透過する。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係る光源部２０においては、蛍光体ホイール２５０から出射した黄域と青域の色光が、色分離ホイール２７０において、赤域、緑域、青域および黄域の色光に分光されて、光源部２０から出射する。光源部２０の出射光のうちの赤域、緑域及び青域の色光は、例えば良好な３原色を示すように設定される。３原色の色光によると、時分割で色合成することにより、良好なホワイトバランスの発光特性を得ることができる。さらに、ＤＭＤ１５０においてオンオフ制御を行うことにより、所望の色度座標の色に変換することができる。また、黄域の色光は、例えば、映像の輝度を確保するための白色光（白映像）を合成するために用いられる。
【００６５】
図１に例示する投写型映像表示装置１は、さらに、ロッドインテグレータ２６０と、レンズ２１１、２１２、２１３と、内部全反射プリズム（以下「ＴＩＲプリズム」と称する）２３０とを備える。光源部２０からの出射光における各々の色光は、時分割でロッドインテグレータ２６０に入射する。
【００６６】
ロッドインテグレータ２６０は、例えば中実のロッドであり、ガラスなどの透明部材によって構成される。ロッドインテグレータ２６０は、入射する光を内部で複数回反射させることにより、光強度分布が均一化された光を生成する。ロッドインテグレータ２６０は、内壁にミラー面を有する中空のロッドであってもよい。
【００６７】
レンズ２１１、２１２、２１３は、ロッドインテグレータ２６０からの出射光をＤＭＤ１５０に略結像するリレーレンズである。ロッドインテグレータ２６０を出射した光はレンズ２１１、２１２、２１３を透過し、ＴＩＲプリズム２３０に入射する。ＴＩＲプリズム２３０は、２つのプリズム２３１、２３２から構成される。双方のプリズム２３１、２３２の近接面には、薄厚の空気層が形成される。プリズム２３１、２３２間の空気層は、臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。レンズ２１３からＴＩＲプリズム２３２に入射した光は、上記の空気層で全反射され、ＤＭＤ１５０に略結像する。
【００６８】
ＤＭＤ１５０に入射した光は、ＤＭＤ−ＯＮ光又はＤＭＤ−ＯＦＦ光として反射し、ＴＩＲプリズム２３０を透過する。ＤＭＤ−ＯＮ光は、投写光学系３００における第１の光路Ｌ１を通って投写面４００に出射して、映像を投写する。
【００６９】
ＤＭＤ−ＯＮ光における時分割により、種々の光強度を有する赤域、緑域、青域、黄域の色光で各々投写された映像は、投写面４００に到達し、フルカラー映像として視認される。この際、時分割の周期が遅いと、人間の眼に色のちらつきが知覚される場合が生じることが想定される。これに対して、映像情報が６０フレーム／秒（６０ｆｐｓ）の場合、例えば赤域〜黄域までの１周期を映像情報の３倍速（１８０ｆｐｓ）で駆動することで、色のちらつきを抑制することができる。
【００７０】
投写面４００に到達したＤＭＤ−ＯＮ光において、投写面４００から反射された光の一部は、コンデンサレンズ１１１で集光されて、第１の受光部１１２に入射する。第１の受光部１１２の遮光ケース１１０によると、例えば装置内の光学部材の意図しない部分において反射した迷光などが、第１の受光部１１２に受光されないようにすることができる。
【００７１】
また、ＤＭＤ１５０からのＤＭＤ−ＯＦＦ光は、第２の光路Ｌ２を通ってコンデンサレンズ１２１で集光され、第２の受光部１２２に入射する。第２の受光部１２２の遮光ケース１２０によると、ＤＭＤ１５０からの直接光（ＤＭＤ−ＯＦＦ光）以外の光、例えば光学部材の意図しない部分において反射した迷光などが、第２の受光部１２２に受光されないようにすることができる。
【００７２】
［１−２．動作］
以上のように構成される投写型映像表示装置１の動作を以下に説明する。
【００７３】
本実施形態の投写型映像表示装置１（図１）においては、例えば投写面４００に表示される映像のフレーム毎に、光源部２０の光源駆動部１４０が、測距のためのパルス波形を有するパルス光を発生させる（パルス光発生動作）。この際、光偏向制御部１７０は、パルス光の一部をＤＭＤ−ＯＮ光として第１の光路Ｌ１に偏向し、同時にパルス光の残部をＤＭＤ−ＯＦＦ光として第２の光路Ｌ２に偏向するように、ＤＭＤ１５０を駆動する（ＤＭＤ駆動動作）。
【００７４】
第１の受光部１１２は、パルス波形のＤＭＤ−ＯＮ光が投写面４００に反射した光を受光する。第２の受光部１２２は、同波形のＤＭＤ−ＯＦＦ光を受光する。位相差検出部１３０は、第１及び第２の受光部１１２、１２２の受光結果に基づいて、受光された各々の光のパルス波形における位相差を検出する。距離算出部１６０は、検出された位相差に応じた距離を算出する（距離演算動作）。
【００７５】
以上の動作によると、投写型映像表示装置１において、例えば視認者に視認させるための各種映像を投写面４００に表示しながら、リアルタイムに投写面４００までの距離を計測することができる。以下、本実施形態に係る投写型映像表示装置１の動作の詳細を説明する。
【００７６】
［１−２−１．パルス光発生動作］
本実施形態のパルス光発生動作は、投写型映像表示装置１が各フレームにおいて時分割で色毎の映像表示を行う際に、映像全体の輝度を確保するための期間（白映像）を利用して、当該期間中に測距のためのパルス光を発生させる。投写型映像表示装置１によるパルス光発生動作について、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態におけるパルス光発生動作を説明するための図である。
【００７７】
図５（ａ）は、投写型映像表示装置１による１フレームの映像を示す。図５（ｂ）は、１フレームの映像に含まれる色毎の映像を示す。図５（ｃ）は、色毎の映像に対応する駆動タイミングを示す。図５（ｄ）は、白映像中の青域の表示タイミングを示す。図５（ｅ）は、ＬＤ２０１の駆動タイミングを示す。
【００７８】
図５（ａ）〜（ｅ）は、投写面４００に投写される映像の１フレームにおける各種映像の生成タイミングを示している。例えば、視認者に視認させる映像が６０ｆｐｓに設定された場合、投写型映像表示装置１は、図５（ａ）に示すように、１フレームの映像を１／６０秒で生成する。本実施形態では、視認させる映像は、赤域、緑域、青域、黄域の各色光が時分割により合成されることによって作成される（図５（ｂ），（ｃ））。例えば、色のちらつきが知覚され難いように３倍速の駆動が行われた場合、赤域〜黄域の１周期は１８０ｆｐｓとなる。
【００７９】
投写型映像表示装置１は、例えば図５（ｂ）に示すように、赤映像、緑映像及び青映像の差分映像、並びに単純な明るさ情報の白映像を重畳させて、時分割の映像表示を行う。図５（ｂ）に示す白映像は、色分離ホイール２７０（図４）の青域セグメント２７２ｄからの色光と黄域セグメント２７２ａからの色光とを合成することによって作成される。
【００８０】
例えば、図５（ｃ）に示すように、赤域〜黄域の１周期１８０秒間において、赤映像と緑映像と青映像と白映像とが同一の期間で生成される場合、白映像の生成期間は１／７２０秒となる。当該期間中に、青域の色光と黄域の色光とが順次、出力されて（図５（ｄ））、白映像が合成される（図５（ｂ））。
【００８１】
投写型映像表示装置１（図１）において、光源駆動部１４０は、上記のような白映像の生成期間において、例えば、青域の色光が出力される期間（図５（ｄ））の前半の期間ＴａにＬＤ２０１をパルス駆動する。例えば、白映像が、青域と黄域の色光の時間比率を１：１として合成される場合、図５（ｄ）に示す期間の長さＴａ＋Ｔｂは１／１４４０秒となる。前半の期間Ｔａにわたってパルス光を１：１のオンオフ比（即ちデューティ比１／２）で発生させると、パルス光が発光する時間は、全体で略０．１７ミリ秒となる。
【００８２】
上記のようなパルス光の発光時において、光源駆動部１４０は、図５（ｅ）に示すように、パルス間の間隔が不均一な波形となるようにパルス光を発光させる。なお、光源駆動部１４０は、図５（ｄ）における後半の期間Ｔｂにパルス光を発光させてもよいし、前半の期間Ｔａ及び後半の期間Ｔｂの双方にパルス光を発光させてもよい。また、パルス光のデューティ比は１／２に限らず、例えば１／２未満に設定されてもよい。
【００８３】
［１−２−２．ＤＭＤ駆動動作］
以上のようなパルス光発生動作に同期して行われるＤＭＤ駆動動作について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態におけるＤＭＤ駆動動作を説明するための図である。
【００８４】
本実施形態のＤＭＤ駆動動作において、投写型映像表示装置１（図１）は、光偏向制御部１７０によってパルス光の発光タイミングにおけるＤＭＤ１５０のパネル上の画像表示を制御して、パルス光を第１の光路Ｌ１と第２の光路Ｌ２とに偏向する。例えば、光偏向制御部１７０は、図５（ｄ）の前半の期間Ｔａに、第１のパターン画像をＤＭＤ１５０のパネルに表示させる。ＤＭＤ１５０のパネル上の第１のパターン画像の表示例を図６（ａ）に示す。
【００８５】
図６（ａ）の例において、第１のパターン画像は、パネル全体にわたる市松模様を有する。図６（ｂ）は、図６（ａ）の画像表示に基づくＤＭＤ−ＯＮ光の様子を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）の画像表示に基づくＤＭＤ−ＯＦＦ光の様子を示す。
【００８６】
ＤＭＤ１５０のパネル表示を図６（ａ）に示すような市松模様としたとき、ＤＭＤ−ＯＮ光は、パネルの表示どおりの市松模様を投写するように（図６（ｂ））、投写光学系３００を通して投写面４００に出射する（図１参照）。このようなＤＭＤ−ＯＮ光が投写面４００において反射した反射光が、第１の受光部１１２に入射する。この際、反射光におけるパルス波形の位相（タイミング）は、投写面４００までの距離の往復に掛かる時間だけ遅延することとなる。
【００８７】
一方、ＤＭＤ−ＯＦＦ光は、図６（ｃ）に示すように、ＤＭＤ−ＯＮ光の模様（図６（ｂ））から反転した模様となる。また、ＤＭＤ−ＯＦＦ光は、ＤＭＤ−ＯＮ光のように投写面４００までの距離に応じて遅延するようなことなく第２の受光部１２２に入射することとなる。第１及び第２の受光部１１２，１２２の受光結果に基づく距離演算動作については後述する。
【００８８】
また、光偏向制御部１７０は、図５（ｄ）の後半の期間Ｔｂに、第２のパターン画像をＤＭＤ１５０のパネルに表示させる。図６（ｄ）に、第２のパターン画像の表示例を示す。第２のパターン画像は、図６（ｄ）に示すように、各画素において第１のパターン画像における輝度とは反転した輝度を有する。
【００８９】
以上のＤＭＤ駆動動作によると、白映像中の青域の表示タイミング（図５（ｄ））において、前半の期間Ｔａと後半の期間Ｔｂとでパネル表示を反転させることにより、投写面４００上で実効的に、画面全域が青色で光強度が半分の表示が得られる。また、図５（ｃ）のように生成される白映像中の画素毎の領域においては、青域：黄域の時間比率が実効的に１：２となる。青域及び黄域の色光の光量を適宜、設定することにより、色合成すると適切なホワイトバランスとなった全白映像（画面全域が白色の映像）を得ることができる。
【００９０】
以上のようなＤＭＤ駆動動作において、第１及び第２のパターン画像は、市松模様に限らず、例えば縦縞または横縞など、種々のパターンを有してもよい。各パターン画像は、パネル全体におけるオンの画素とオフの画素との面積比を１：１に設定されてもよいし、他の比率に設定されてもよい。また、後述するように、各パターン画像中のパターンは、一部の領域に局在してもよい（図８，９参照）。
【００９１】
［１−２−３．距離演算動作］
以上のようなパルス光発生動作及びＤＭＤ駆動動作と共に行われる距離演算動作について、以下説明する。
【００９２】
投写型映像表示装置１（図１）において、パルス光が光源駆動部１４０により生成されると（パルス光発生動作）、パルス光は、ＤＭＤ１５０を介して二つの光路Ｌ１，Ｌ２に分離して偏向され（ＤＭＤ駆動動作）、最終的に第１の受光部１１２と第２の受光部１２２とに受光される。
【００９３】
位相差検出部１３０は、第１の受光部１１２が受光したパルス光に含まれる光パルスのタイミングと、第２の受光部１２２が受光したパルス光に含まれる光パルスのタイミングとの比較を行って、位相差を検出する。光パルスのタイミングは、前述のとおり、第１の受光部１１２の受光結果において、投写面４００までの距離を往復した光路長に応じて第２の受光部１２２の受光結果よりも遅延することとなる。位相差検出部１３０の検出結果に基づき、距離算出部１６０は、遅延時間を演算することにより、投写面４００までの距離を算出することができる。
【００９４】
以上のような一連の動作を映像信号に同期しながら、光源駆動部１４０、光偏向制御部１７０、位相差検出部１３０、及び距離算出部１６０を制御することにより、投写型映像表示装置１において映像１フレーム毎に測距が可能となる。
【００９５】
以上の例では、測距のためのパルス光として、不均一なパルス間隔を有する非周期的なパルス光を用いる例を説明した。周期的なパルス光では、投写面４００までの距離が大きく変化し、遅延時間がパルス間隔を超えてしまった際に、次の周期の光パルスを用いて演算が行われることで距離判断を誤るような事態が想定される。これに対して、非周期的なパルス光によると、上記のような事態が発生することを抑制することができる。
【００９６】
なお、測距のためのパルス光は、非周期的なパルス光に限らず、例えば周期的なパルス光が用いられてもよい。例えば、パルス間隔に対応する光路長に対して測距範囲が狭い条件下では、周期的なパルス光を用いても問題ない。また、投写型映像表示装置１における測距のため光の波形は、パルス波形に限らず、種々の波形が用いられてもよい。
【００９７】
［１−３．光源構成変更時の影響］
以上のような投写型映像表示装置１における測距方法によると、例えば光量を増大するためにＬＤ２０１の個数を増やす等の光源構成の変更時において、測距精度の低下を抑制可能である。この点について、図７を用いて説明する。
【００９８】
図７は、光源部２０の構成変更における各受光部１１２，１２２の光強度への影響を示している。図７（ａ）は、ＬＤ２０１の個数が１個の場合の光源部２０の構成を示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）の場合に第１の受光部１１２および第２の受光部１２２が受光したパルス光の各々の波形図を示す。ＬＤ２０１の個数が１個の場合、上述のパルス光発生動作において生成される測距のためのパルス光は、図７（ｂ）に示すように、光強度の駆動波形（図５（ｅ））からの歪みが少ない、安定したパルス波形となる。
【００９９】
図７（ｃ）は、ＬＤ２０１の個数が複数個の場合の光源部２０の構成を示す。図７（ｄ）は、図７（ｃ）の場合に第１および第２の受光部１１２，１２２が受光したパルス光の各々の波形図を示す。図７（ｃ）に示すように、ＬＤ２０１を複数個に増やした場合、各々の光源についての装置内での配置による光路長の差、駆動回路および光源の個体差による発光タイミングのばらつき、各々の光源の光出力の差、並びにジッタ影響等の影響を受けることが想定される。このため、図７（ｄ）に示すように、測距のためのパルス光は、光強度が駆動波形から異なった、歪んだ偏りのある波形となることが考えられる。
【０１００】
しかしながら、ＤＭＤ１５０で偏向された後の各々の光路Ｌ１，Ｌ２上では、パルス光の発光タイミング等を変動させる要因は特にないことから、第１の受光部１１２および第２の受光部１２２とも、同じ波形のパルス光を受光することとなる。このため、位相差検出部１３０は、装置内の各種ばらつきに影響されることなく、位相差を検出できる。よって、投写型映像表示装置１において、特に調整機構等を追加することなく安定した測距が可能となる。
【０１０１】
［１−４．投写面上の分割測距］
本実施形態における測距方法では、ＤＭＤ駆動動作のパターン画像を変更することにより、投写面４００における種々の位置までの距離を算出可能である。投写面４００上の部分位置を複数個所に分割して測距する一例として、９分割で測距する例を、図８〜９を用いて説明する。
【０１０２】
図８（ａ）は、第１のパターン画像の変形例、並びに対応するＤＭＤ−ＯＮ光及びＤＭＤ−ＯＦＦ光の様子を示す（図６参照）。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤＭＤ−ＯＮ光及びＤＭＤ−ＯＦＦ光が第１及び第２の受光部１１２、１２２に受光されたときの波形図を示す（図７参照）。
【０１０３】
図８（ａ）の市松模様は、ＤＭＤ１５０のパネル表示の一部分にしか表示されていない。すなわち、本変形例におけるパターン画像のパターンは、当該部分に、他の領域よりも高輝度の領域が局在している。このようなパターンによると、ＤＭＤ−ＯＮ光として投写面４００上に投写される映像の大部分は、黒色表示となる。このため、図８（ｂ）に示すように、投写面４００から反射して第１の受光部１１２に入射する光強度は、黒色表示に応じて低下するが、光波形の時間的遅延は、投写面４００上でＤＭＤ−ＯＮ光が当たった位置までの距離を示す情報となる。また、ＤＭＤ−ＯＦＦ光はＤＭＤ−ＯＮ光の反転となるため、第２の受光部１２２における光強度は増加することとなる。
【０１０４】
以上のように、第１の受光部１１２での光強度と第２の受光部１２２での光強度とは異なるが、第１の受光部１１２が受光する光は、投写面４００上の市松模様が投写された部分のみの反射光となる。よって、第１の受光部１１２と第２の受光部１２２の光強度の位相差と、投写光学系３００の画角を示す画角データとに基づいて、距離算出部１６０は、画角に応じた角度方向における測距対象の部分までの距離を算出する。これにより、市松模様を表示した部分までの測距が可能となる。画角データは、例えば予め距離算出部１６０に設定しておく。
【０１０５】
図９は、投写面４００の９分割測距を行う際のＤＭＤ１５０のパネル表示の順序例を示す。投写型映像表示装置１は、図９に示すように、ＤＭＤ１５０のパネル表示において、高輝度の領域が９分割された領域毎に移動するように、パターン画像を投写する（Ｓ１〜Ｓ９）。距離算出部１６０は、各パターン画像の投写時に、高輝度の領域の位置までの測距を上述のように行える。投写型映像表示装置１は、映像フレームに合わせてシーケンスＳ１〜Ｓ９を繰り返すことにより、９分割した各々の部分に対する測距をリアルタイムに実行可能である。
【０１０６】
また、本実施形態における測距方法は、投写面４００上に投写されたパターン画像に基づき測距を行うことから、例えば投写光学系３００の光学ズームを変化させた場合、焦点距離が異なる光学系に交換した場合、或いはレンズシフト機能を付加した場合にも容易に適用可能である。すなわち、距離算出部１６０に投写光学系３００の画角データを入力することにより、投写される映像位置のズレなく、上述のような部分測距を行うことができる。
【０１０７】
［１−５．応用例］
以上の説明では、画面９分割による測距方法の一例を説明した。投写型映像表示装置１においては、ＤＭＤ１５０にて制御可能な分解能の範囲内で分割数や分割方法等を変更することにより、より自由度の高い測距、および各種の補正を実現できる。本実施形態における測距方法の応用例について、図１０〜１２を用いて説明する。
【０１０８】
図１０を用いて、投写型映像表示装置１における測距結果の第１の応用例として、台形歪み補正への応用例を説明する。図１０（ａ）は、台形歪み補正時の投写型映像表示装置１の配置例を示す。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の例における投写面５１０の表示例を示す。
【０１０９】
図１０（ａ），（ｂ）では、上述した画面９分割の測距結果に基づき、投写面５００に対する傾きを補正する一例を示している。図１０（ａ）に示すように、投写型映像表示装置１が上部に傾いた状態で、投写面５１０に映像を投写した場合、補正前投写像５００は、図１０（ｂ）に示すように、距離が遠い上部ほど映像が拡大されて歪むこととなる。投写型映像表示装置１は、図９を用いて説明したように、画面９分割にてシーケンスＳ１〜Ｓ９で測距動作を実施し、長さＬ１〜Ｌ９の情報を示す距離演算結果を得る。投写型映像表示装置１は、長さＬ１〜Ｌ９の情報を用いて歪み補正を演算する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、補正後投写像５０１のような歪みが補正された映像を作り出すことが可能となる。
【０１１０】
図１１を用いて、第２の応用例として、投写型映像表示装置１の自動シャットダウンへの応用例を説明する。図１１（ａ）は、自動シャットダウンの動作時における投写型映像表示装置１の配置例を示す。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の例における投写像５０３の表示例を示す。
【０１１１】
図１１（ａ）では、巻き上げ型スクリーンのように上下に移動する投写面５１０とカーテン５２０とがある場合を例示している。図１１（ａ）に示すように、投写面５１０が上部に移動した際に、投写型映像表示装置１の映像の位置は、距離方向において、投写面５１０上の移動前投写像５０２の位置から、カーテン５２０上の移動後投写像５０３の位置に変化する。この際、位相差検出部１３０は、移動前投写像５０２と移動後投写像５０３との実際の距離の２倍分遅延に対応する位相差を検出する。このため、距離算出部１６０は、移動前後で異なる測距値を算出する。
【０１１２】
そこで、投写型映像表示装置１において、事前に投写面５１０の位置までの距離を、制御部１００の内部メモリ等に設定しておく。さらに、測距値が設定した閾値よりも変化した場合には、投写面５１０が収納されたと判断し、図１１（ｂ）に示すように映像の投写、或いは投写型映像表示装置１の電源をＯＦＦするように制御部１００を設定する。これにより、投写型映像表示装置１の電源の切り忘れを防止することが可能となる。
【０１１３】
図１２を用いて、第３の応用例として、被写体追従型プロジェクションマッピングへの応用例を説明する。図１２（ａ）は、被写体追従型プロジェクションマッピングを行う際の投写型映像表示装置１の配置例を示す。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の例における各種投写面５１０，５３０の状態を示す。図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の状態における測距結果の一例を示す。図１２（ｄ）は、被写体追従型プロジェクションマッピングの表示例を示す。
【０１１４】
図１２（ａ）では、投写面５１０に投写像５０４が投写されており、投写型映像表示装置１と投写面５１０との間で人物５３０が演出している場合を想定している。被写体追従型プロジェクションマッピングへの応用例において、投写型映像表示装置１は、例えば測距を行う映像分割数を、図９に示した９分割よりさらに増やし、かつ赤域〜黄域の１周期の周波数を、例えば６倍速（３６０ｆｐｓ）にまで高めて測距を行う。
【０１１５】
これにより、投写型映像表示装置１は、図１２（ｂ）に示すような投写状態において、図１２（ｃ）に示すように、人物位置５４０を抜き出すことができる。また、別途、コンピュータを用いて、映像情報から投写面５１０に投写する映像と、人物位置５４０とに投写する映像を切り分けて、各々に異なる表示を行うことで、図１２（ｄ）に示すように、人物５３０の演出に適切に追従するような合成映像を投写することが可能となる。
【０１１６】
［１−６．効果等］
以上のように、本実施形態において、投写型映像表示装置１は、投写面４００に映像を表示する投写光を投写する。投写型映像表示装置１は、光源部２０と、光偏向部の一例であるＤＭＤ１５０と、第１の受光部１１２と、第２の受光部１２２と、演算部の一例である位相差検出部１３０及び距離算出部１６０とを備える。光源部２０は、投写光を生成するための光を発光する。ＤＭＤ１５０は、光源部２０からの入射光の少なくとも一部をＤＭＤ−ＯＮ光として第１の光路Ｌ１に偏向して投写光を生成すると共に、第１の光路Ｌ１とは別の第２の光路Ｌ２に入射光の残部をＤＭＤ−ＯＦＦ光として偏向する。第１の受光部１１２は、第１の光路Ｌ１を介して投写面４００に反射された光を受光する。第２の受光部１２２は、ＤＭＤ１５０から第２の光路Ｌ２を通った光を受光する。演算部は、第１の受光部１１２の受光結果と第２の受光部１２２の受光結果とに基づいて、投写面４００までの距離を算出する。
【０１１７】
以上の投写型映像表示装置１によると、第１の光路Ｌ１を介して投写面４００に反射された光と、ＤＭＤ１５０から第２の光路Ｌ２を通った光とを用いて、投写面４００までの距離を計測し易くすることができる。本実施形態の投写型映像表示装置１は、既存の装置構成を大幅に変えることなく実装できる。また、映像フレーム中に内装する形式で測距の動作が行え、映像表示に影響せずリアルタイムな測距を実現することができる。
【０１１８】
本実施形態において、光源部２０は、所定の波形で測距のための光を出力する。演算部の位相差検出部１３０は、第１及び第２の受光部１１２，１２２が所定の波形の光を受光したときの位相差を検出する。演算部の距離算出部１６０は、位相差検出部１３０の検出結果に基づいて、距離を算出する。所定の波形は、例えば、不均一なパルス間隔を有するパルス波形である（図５（ｅ）参照）。本実施形態の投写型映像表示装置１は、これにより、光源部２０に測距のための光を出力させることで測距を行うことができる。
【０１１９】
また、本実施形態の投写型映像表示装置１において、映像の１フレームの期間は、距離を計測するための所定期間を含む（図５（ｃ）〜（ｅ）参照）。投写型映像表示装置１は、所定期間中に、所定の第１のパターン画像（図６（ａ））と、第１のパターン画像中の輝度を反転した輝度を有する第２のパターン画像（図６（ｄ））とを投写する。これにより、第１及び第２のパターン画像間で実効的に画像全体の輝度を均一化して、測距の動作時の映像表示における視認者の違和感を低減することができる。
【０１２０】
また、本実施形態の投写型映像表示装置１において、第１及び第２のパターン画像は、所定の単色の一例として青色を有する。投写型映像表示装置１は、所定期間中に、単色に対する補色である黄色の画像を投写する（図５（ｃ））。これにより、各パターン画像と補色の画像との色合成によって白映像を生成し、映像表示における視認者の違和感をより低減することができる。
【０１２１】
また、本実施形態の投写型映像表示装置１において、第１のパターン画像は、当該画像上の他の領域よりも高輝度の領域が局在したパターンを有する（図８（ａ）参照）。演算部の距離算出部１６０は、第１のパターン画像に基づいて、投写面４００上で高輝度の領域に対応する位置までの距離を算出する。本実施形態の測距方法によると、投写型映像表示装置１の投写光学系３００の光学ズーム動作や光学系の交換、レンズシフト等の変更動作を行った場合でも、投写される映像位置のズレがなく部分測距をすることが可能となる。
【０１２２】
また、本実施形態において、投写型映像表示装置１は、第１のパターン画像において、高輝度の領域を移動させる（図９）。これにより、投写面４００の部分測距を走査しながら実行することができる。本実施形態の測距方法によると、光偏向制御部１７０を介して投写表示される映像のパターンを変更することにより、投写面４００の任意の表示映像位置までの距離を計測することができる。
【０１２３】
また、本実施形態において、光源部２０は、複数色の光を時分割で発光する。演算部は、第１及び第２の受光部１２２が、複数色の光における距離を算出するための所定色の光を受光したときの受光結果に基づいて、距離を算出する。これにより、距離を算出するための所定色の以外の色の光の影響を受けることなく、測距を行うことができる。
【０１２４】
また、本実施形態において、光源部２０は、ＬＤ２０１と、蛍光体ホイール２５０とを備える。ＬＤ２０１は、上記の所定色の光を発光する光源の一例である。蛍光体ホイール２５０は、ＬＤ２０１からの所定色の光に基づいて、所定色以外の光を発光する光波長変換部の一例である。
【０１２５】
また、本実施形態において、投写型映像表示装置１は、制御部１００をさらに備える。制御部１００は、演算部による距離の算出結果に基づいて、投写型映像表示装置１の動作のオン／オフ、並びに投写面５１０上の映像の位置及び形状を制御する（図１０〜１２参照）。距離算出部１６０の結果に基づき、映像歪み補正や、投写のＯＦＦなどの各種制御が可能である。また、被写体追従型プロジェクションマッピングにおける映像制御を行うこともできる。例えば、投写面５１０の映像から人物位置５４０を抜き出し、投写面５１０に投写する映像と人物位置５４０に投写する映像を切り分けて、各々に異なる表示を行うような合成映像を投写することができる。
【０１２６】
また、本実施形態において、光源部２０は、複数のＬＤ２０１を含む。各ＬＤ２０１は、光源部２０における固体光源の一例である。本実施形態の投写型映像表示装置１によると、ＬＤ２０１の個数が増加した場合の発光タイミングばらつきによる測距精度低下を抑制することができる。
【０１２７】
（実施の形態２）
以下、図１３〜１５を用いて、実施の形態２を説明する。実施の形態１では、投写型映像表示装置１における測距結果を、映像歪み補正等に用いる応用例を説明した。実施の形態２では、測距結果に基づき投写光学系３００の制御を行う投写型映像表示装置１Ａについて説明する。
【０１２８】
以下、実施の形態１に係る投写型映像表示装置１と同様の構成、動作の説明は適宜、省略して、本実施形態に係る投写型映像表示装置１Ａを説明する。
【０１２９】
図１３は、実施の形態２に係る投写型映像表示装置１Ａの構成を示す概略図である。
本実施形態に係る投写型映像表示装置１Ａは、実施の形態１の投写型映像表示装置１（図１）と同様の構成において、制御部１００Ａが、距離算出部１６０の算出結果に基づいて、投写光学系３００の各部を調整するように投写光学系駆動部１８０を制御する。図１３では、投写光学系３００を構成するズームレンズ１８１、フォーカスレンズ１８２、及び光彩絞り１８３を図示している。
【０１３０】
投写光学系駆動部１８０は、投写光学系３００の各部１８１〜１８３を駆動する種々の駆動回路を含む。例えば、投写光学系駆動部１８０は、ズームレンズ１８１を駆動して投写光学系３００のズーム位置を変更するズーム駆動回路、フォーカスレンズ１８２を駆動して投写光学系３００の焦点位置を変更するフォーカス駆動回路、及び光彩絞り１８３を駆動して投写光学系３００の光彩絞り位置を変更する光彩絞り駆動回路を含む。
【０１３１】
また、投写光学系駆動部１８０は、投写光学系３００の各部１８１〜１８３に接続されたモータ等を含む。投写光学系駆動部１８０の一部又は全ては、投写光学系３００に組み込まれてもよい。また、投写光学系駆動部１８０は、投写光学系３００の固有の情報が記憶されたフラッシュメモリ等の内部メモリを含んでもよい。
【０１３２】
投写型映像表示装置１Ａの制御部１００Ａは、距離算出部１６０において算出された測距結果に基づいて、投写光学系駆動部１８０を制御して、投写光学系３００のピント調整、光学ズーム倍率変更、及び焦点深度調整など、種々の光学補正を行うことができる。
【０１３３】
図１４を用いて、投写型映像表示装置１Ａにおけるフォーカス補正の一例を説明する。図１４（ａ）は、投写型映像表示装置１Ａに対して投写面５１０が移動する一例を示す。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の例において投写映像が変化する様子を示す。図１４（ｃ）は、移動後の投写面５１０におけるフォーカス補正の前後の表示例を示す。
【０１３４】
図１４（ａ）〜（ｃ）では、投写面５１０が投写型映像表示装置１Ａに対して遠近方向に移動した場合にピント調整を追従させるフォーカス補正の例を示している。本実施形態では、例えば制御部１００Ａ又は投写光学系駆動部１８０（図１３）の内部メモリに、投写型映像表示装置１Ａと投写面５１０との距離に応じたフォーカスレンズ１８２駆動位置を示す情報が予め記憶されている。
【０１３５】
図１４（ａ）では、投写面５１０が投写型映像表示装置１から遠くなる方向に移動した場合を示している。この場合、図１４（ｂ）に示すように、投写面５１０上の表示映像の大きさは、移動前投写像５０５から移動後投写像５０６に拡大される。この際、ピント位置を変化させなければ、例えば移動前投写像５０５上でピントが合っていた「ＡＢＣ」の表示文字５２１が、移動後投写像５０６上では表示サイズの拡大に伴い、文字自体のピントがぼけた表示文字５２２になってしまう。
【０１３６】
そこで、距離算出部１６０が、移動前投写像５０５上と移動後投写像５０６についての距離情報を算出する。制御部１００Ａは、距離算出部１６０によって算出された距離情報と、予め記憶した駆動位置を示す情報に基づいて、移動後の距離に併せてフォーカス補正するようにフォーカスレンズ１８２を駆動させる。これにより、図１４（ｃ）に示すように、移動後投写像５０６上で表示文字５２２のようなピントがぼけた状態から表示文字５２３のようにピントが合った状態に調整することが可能となる。
【０１３７】
図１５を用いて、投写型映像表示装置１Ａにおける光学ズームの一例を説明する。図１５（ａ）は、図１４（ｂ）と同様に投写映像が変化する様子を示す。図１５（ｂ）は、移動後の投写面５１０における光学ズームの前後の表示例を示す。
【０１３８】
図１５（ａ），（ｂ）は、図１４（ａ）〜（ｃ）におけるピント位置の調整に加えて、投写面５１０上の投写映像の投写サイズを一致させるように光学ズームが行われる例を示している。図１４（ａ）に示したように、投写面５１０が投写型映像表示装置１から遠くなる方向に移動した場合、図１５（ａ）に示すように、表示映像の大きさは、移動前投写像５０５から移動後投写像５０６に拡大される。
【０１３９】
この際、投写型映像表示装置１Ａの制御部１００Ａは、上述のようなフォーカスレンズ１８２の駆動に加えて、距離算出部１６０の距離情報に基づきズームレンズ１８１を駆動するように、投写光学系駆動部１８０を制御する。これにより、図１５（ｂ）に示すように、投写面５１０上で移動後投写像５０７と移動前投写像５０５とが同一のサイズであり、かつ表示文字５２４に示すようなピントが合った投写状態に調整することが可能となる。
【０１４０】
さらに、投写型映像表示装置１Ａにおいては、光彩絞り１８３の駆動により、焦点深度が制御されてもよい。例えば、制御部１００Ａの内部メモリ又は投写光学系駆動部１８０等に光彩絞り１８３の駆動情報を予め格納しておく。制御部１００Ａは、光彩絞り１８３の駆動情報を参照して、光彩絞り１８３を開閉させるように投写光学系駆動部１８０を制御する。これにより、光学ズーム位置が変更になった場合でも、投写面５１０付近のピントが合った範囲、すなわち焦点深度を一定に保つことが可能となる。
【０１４１】
以上のように、本実施形態に係る投写型映像表示装置１Ａにおいて、制御部１００Ａは、距離の算出結果に基づいて、投写型映像表示装置１の焦点位置、ズーム位置、及び虹彩の絞り位置のうちの少なくとも一つを制御する。投写型映像表示装置１において、測距結果は、上記のような投写光学系３００の制御など、各種の制御に利用可能である。
【０１４２】
（実施の形態３）
以下、図１６〜図１８を用いて、実施の形態３を説明する。実施の形態１では、１つのＤＭＤ１５０において時分割で複数色の光を生成した。実施の形態３では各色の光に応じた複数のＤＭＤ１５０Ｒ〜１５０Ｂを用いる投写型映像表示装置１Ｂについて説明する。
【０１４３】
以下、実施の形態１，２に係る投写型映像表示装置１，１Ａと同様の構成、動作の説明は適宜、省略して、本実施形態に係る投写型映像表示装置１Ｂを説明する。
【０１４４】
図１６，１７を用いて、実施の形態３に係る投写型映像表示装置１Ｂの構成を説明する。図１６（ａ）は、本実施形態に係る投写型映像表示装置１Ｂの構成例を示す平面図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の投写光学系３００近傍の構成の側面図である。なお、図１６では、投写型映像表示装置１Ｂが備える制御部等の構成の図示を省略している。
【０１４５】
図１６に示すように、本実施形態の投写型映像表示装置１Ｂは、実施の形態１の投写型映像表示装置１と同様の構成において、１つのＤＭＤ１５０及び色分離ホイール２７０の代わりに、光偏向部の一例である複数のＤＭＤ１５０Ｒ，１５０Ｇ，１５０Ｂを備える。各ＤＭＤ１５０Ｒ，１５０Ｇ，１５０Ｂは、それぞれ三原色の赤域、緑域、青域に対応して、光偏向制御部（図示せず）によって駆動される。
【０１４６】
また、本実施形態の投写型映像表示装置１Ｂにおける光源部２０Ａは、実施の形態１の光源部２０（図１）と同様の構成２０１〜２０５に加えて、赤域及び緑域とは独立した青域表示用の構成２０１Ｂ〜２０５Ｂを備える。
【０１４７】
具体的に、光源部２０Ａは、複数の青色ＬＤ２０１Ｂと、複数のレンズ２０２Ｂ、２０３Ｂ、２０４Ｂと、拡散板２０５Ｂとをさらに備える。青域表示用の各部２０１Ｂ〜２０５Ｂは、例えば、赤域及び緑域を表示するための蛍光体励起用の各部２０１〜２０５と同様に構成される。例えば、ＬＤ２０１Ｂは、出射する光がダイクロイックミラー２０６の入射面に対してＳ偏光となるように配置される。
【０１４８】
本実施形態では、青域表示用のＬＤ２０１Ｂを測距のために用いる例を説明する。青色域表示用のＬＤ２０１Ｂが発光した青色光は、レンズ２０２Ｂ、２０３Ｂ、２０４Ｂを介して拡散板２０５Ｂに入射する。拡散板２０５Ｂを通過した光は、ダイクロイックミラー２０６に入射する。各ＬＤ２０１，２０１Ｂからの光は、ダイクロイックミラー２０６において反射される。
【０１４９】
また、本実施形態の光源部２０Ａは、実施の形態１における１／４波長板２０７及び蛍光体ホイール２５０（図１）の代わりに、１／２波長板２１８及び蛍光体ホイール２８０を備える。投写型映像表示装置１Ｂは、レンズ２１４及び反射ミラー２１５，２１６をさらに備える。蛍光体励起用のＬＤ２０１からの青色光は、ダイクロイックミラー２０６における反射により、１／２波長板２１８に入射する。
【０１５０】
１／２波長板２１８は、ＬＤ２０１の発光中心波長の近傍で位相差が１／２波長となる位相差板である。１／２波長板２１８を透過した光は、Ｓ偏光からＰ偏光に変換されて、コンデンサレンズ２０８、２０９に入射する。コンデンサレンズ２０９は、入射した光を集光する集光スポットを、本実施形態の蛍光体ホイール２８０近傍に形成する。
【０１５１】
図１７を用いて、本実施形態の蛍光体ホイール２８０の構成を説明する。図１７（ａ）は、蛍光体ホイール２８０を光入射側から見た正面図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の側方から見た蛍光体ホイール２８０の側面図である。
【０１５２】
本実施形態の蛍光体ホイール２８０は、実施の形態１の蛍光体ホイール２５０（図３）と同様に、アルミニウム基板２８１と、同基板２８１を中心軸２８０Ｘに対して回転させる駆動モータ２８３とを備える。実施の形態１の蛍光体ホイール２５０では、円環の一部分を除いた形状に形成された。本実施形態の蛍光体ホイール２８０では、図１７（ａ）に示すように、アルミニウム基板２８１上の蛍光体層２８２が、円環状に形成されている。これにより、蛍光体ホイール２８０の回転中に、集光スポットは常に蛍光体層２８２上に位置することとなる。
【０１５３】
集光スポットにおいて励起された蛍光体層２８２からは、蛍光発光により緑域及び赤域成分の色光が、自然光として蛍光体ホイール２０８を出射する。また、蛍光体層２８２に入射した青色光において蛍光変換されなかった光は、アルミニウム基板２８１上の反射膜に反射され、位相が反転した状態で蛍光体ホイール２０８を出射する。また、蛍光体層２８２に入射した青色光において蛍光変換されなかった光は、アルミニウム基板２８１上の反射膜に反射され、位相が反転した状態で蛍光体ホイール２０８を出射する。
【０１５４】
図１６に戻り、蛍光体ホイール２８０から出射した光は、コンデンサレンズ２０９、２０８を介して、１／２波長板２１８に入射する。１／２波長板２１８への入射光において、蛍光変換結果の緑域及び赤域成分の色光は、１／２波長板２１８を介してダイクロイックミラー２０６を透過し、レンズ２１４の方向に進行する。一方、蛍光変換されなかった青色光は、１／２波長板２１８においてＳ偏光に再変換されるため、ダイクロイックミラー２０６で反射され、レンズ２１４の方向には進行しない。
【０１５５】
一方、青域表示用のＬＤ２０１Ｂからの光は、レンズ２０２Ｂ、２０３Ｂ、２０４Ｂと拡散板２０５Ｂとを通過するとダイクロイックミラー２０６で反射され、レンズ２１４の方向に進行する。
【０１５６】
以上のように、蛍光体層２８２から発光した緑域および赤域の色光と、ＬＤ２０１Ｂから発光した青域の色光とが、ダイクロイックミラー２０６から光源部２０Ａを出射される。これらの色光は、重畳して出射し、色合成によって白色光として視認される。
【０１５７】
光源部２０Ａからの出射た光は、レンズ２１４、反射ミラー２１５及びコンデンサレンズ２１０を介してロッドインテグレータ２６０に集光する。ロッドインテグレータ２６０を出射した光は、レンズ２１１、２１２を通過し、反射ミラー２１６で進行方向を変えられた上でレンズ２１３を介してＴＩＲプリズム２３０に入射する。
【０１５８】
本実施形態の投写型映像表示装置１Ｂは、さらに、カラープリズム２３３と、２つの光学フィルタ２９０とを備える。レンズ２１３からＴＩＲプリズム２３２に入射した光は、ＴＩＲプリズム２３２の空気層で全反射され、カラープリズム２３３に入射する。
【０１５９】
カラープリズム２３３は、３つのプリズム２３３Ｇ，２３３Ｒ，２３３Ｂから構成される。それぞれの近接面には、青反射のダイクロイックミラー（図示せず）と赤反射のダイクロイックミラー（図示せず）とが形成されている。各々のダイクロイックミラーにより、カラープリズム２３３Ｂには青域の光線のみが分光され、カラープリズム２３３Ｒには赤域の光線のみが分光され、カラープリズム２３３Ｇには緑域の光線のみが分光される。カラープリズム２３３によると、それぞれ対応するＤＭＤ１５０Ｂ、１５０Ｒ、１５０Ｇに略結像する。
【０１６０】
青域表示用のＤＭＤ１５０Ｂと、赤域表示用のＤＭＤ１５０Ｒと、青域表示用のＤＭＤ１５０Ｇとは、例えばそれぞれ実施の形態１のＤＭＤ１５０と同様に構成される。３つのＤＭＤ１５０Ｂ、１５０Ｒ、１５０Ｇは、各々のＤＭＤ−ＯＮ光を第１の光路Ｌ１に偏向すると共に、各々のＤＭＤ−ＯＦＦ光を第２の光路Ｌ２に偏向する。
【０１６１】
２つの光学フィルタ２９０はそれぞれ、例えば第１及び第２の受光部１１２、１２２のコンデンサレンズ１１１、１２１側に配置される。投写面４００に到達したＤＭＤ−ＯＮ光において、投写面４００から反射された光の一部は、一方の光学フィルタ２９０に入射する。また、ＤＭＤ１５０Ｂ〜１５０ＧからのＤＭＤ−ＯＦＦ光は、第２の光路Ｌ２を通って他方の光学フィルタ２９０に入射する。
【０１６２】
各光学フィルタ２９０は、入射する光において青域の波長成分のみを透過し、他の波長成分を遮断する。各光学フィルタ２９０によると、第１及び第２の受光部１１２、１２２に入射する光を青色光に制限して、第１及び第２の受光部１１２、１２２における光ノイズを低減することができる。
【０１６３】
図１８を用いて、本実施形態における投写型映像表示装置１Ｂの動作を説明する。図１８（ａ）は、投写型映像表示装置１Ｂによる１フレームの映像を示す。図１８（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、１フレームの映像に含まれる赤映像、緑映像及び青映像の駆動タイミングをそれぞれ示す。図１８（ｅ）は、青映像中のＬＤ２０１Ｂの駆動タイミングを示す。
【０１６４】
実施の形態１では、１つのＤＭＤ１５０を用いて、時分割の色合成により白色光を生成した。実施の形態３では、赤域、緑域および青域の色光それぞれのためのＤＭＤ１５０Ｒ、ＤＭＤ１５０Ｇ、ＤＭＤ１５０Ｂを用いて、時分割せず色合成して、白色光を生成可能である。
【０１６５】
具体的に、図１８（ａ）に示した１フレーム内の映像は、図１８（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、赤映像、緑映像及び青映像を同時並行に生成するようにＤＭＤ１５０Ｒ、１５０Ｇ、１５０Ｂを駆動して、合成される。
【０１６６】
本実施形態において、青域表示用のＬＤ２０１Ｂは、光源駆動部（図示せず）の駆動により、測距のためのパルス光を生成する（図１８（ｅ））。ＬＤ２０１Ｂの動作は、光偏向制御部（図示せず）の制御により青域表示用のＤＭＤ１５０Ｂと連動している。例えば、投写型映像表示装置１Ｂは、図１８（ｄ），（ｅ）に示すように、青映像の表示中の所定期間（例えば略２０マイクロ秒）に、ＬＤ２０１Ｂをパルス駆動させる。当該所定期間にパルス光が発光する総時間は、例えば略３マイクロ秒である。
【０１６７】
また、本実施形態の投写型映像表示装置１Ｂは、図１８（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、各色の映像の生成時に、画素間および色間でオン／オフのタイミングをずらすようにＤＭＤ１５０Ｒ、１５０Ｇ、１５０Ｇを制御する。各色の映像を生成中に、投写面上のある位置で視認される光強度は、対応する画素に関する全ＤＭＤ１５０Ｒ〜１５０Ｂのオン／オフの時間比率に依存する。例えば、各色の光強度の階調表示を行った場合、各階調においてＤＭＤ１５０Ｒ〜１５０Ｂのオン／オフの時間比率は等しくなる。各色の階調表示が同一のタイミングで実施されると、残像等の影響により不快なノイズが知覚される場合がある。
【０１６８】
そこで、同一階調の場合には合計の時間比率が等しくなる範囲内でオン／オフのタイミングを意図的にずらして映像を表示することにより、上記のノイズを軽減できる。このようにＤＭＤ１５０Ｒ、１５０Ｇ、１５０Ｂの各タイミングを独立に制御することで、ＬＤ２０１Ｂが測距のためのパルス光を生成する際に、映像的にノイズとして知覚され難くすることができる。
【０１６９】
生成されたパルス光は、最終的に第１の受光部１１２および第２の受光部１２２で受光される。本実施形態の光源部２０Ａは、赤域、緑域及び青域の各々の発光を時分割することなく、ＬＤ２０１Ｂによる青色パルス光に重畳して赤域及び緑域の光を出射する。赤域及び緑域の光は、上記のように各ＤＭＤ１５０Ｒ、１５０Ｇで独立にオンオフ制御されるため、オンオフ制御において青色パルス光とタイミングが重なったときに各受光部１１２、１２２におけるノイズ影響となることが想定される。
【０１７０】
これに対して、本実施形態では、第１の受光部１１２および第２の受光部１２２の前面に光学フィルタ２９０を設けることにより、青色光のみを透過させて、上記のようなノイズ影響を抑制することができる。さらに、蛍光体励起用のＬＤ２０１による青色励起光は、ダイクロイックミラー２０６において拡散板２０５側に戻す構成にしている。このため、青色励起光が、パルス光に混入するような事態を回避して、各受光部１１２、１２２におけるノイズとはならないようにすることができる。
【０１７１】
以上のように、本実施形態に係る投写型映像表示装置１Ｂにおいて、光源部２０Ａは、複数色の光を同時に発光する。投写型映像表示装置１Ｂには、複数色の光において、距離を算出するための所定色の光を透過すると共に、所定色以外の色の光を遮断する光学フィルタ２１９が、第１及び第２の受光部１１２、１２２にそれぞれ設けられる。これにより、測距において所定色の以外の色の光によるノイズ影響を抑制することができる。
【０１７２】
以上の説明では、パルス光の生成に青色表示用のＬＤ２０１Ｂを用いる例を説明した。測距のためのパルス光の生成は、蛍光体励起用のＬＤ２０１を用いてもよく、蛍光体で発光したパルス光を測距に利用してもよい。しかし、蛍光体の物理特性における残光特性を考慮して、より高速なパルス光の利用が必要な場合には、青域表示用のＬＤ２０１Ｂ側でパルス光を生成することが望ましい。
【０１７３】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜３を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置換、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記各実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施形態を例示する。
【０１７４】
上記の実施の形態１〜３において、光源部が青色ＬＤと黄色蛍光体とからの光を合成して白色光を生成する例を説明した。本開示における光源部の構成はこれに限らず、例えば色合成により白色光を生成できる光源を適宜、用いることができる。例えば、黄色蛍光体の代わりに赤色ＬＤ及び緑色ＬＤを用いて白色光を生成する構成の光源部が用いられてもよい。この構成では、蛍光体と異なりパルス光の生成が容易になることから、青色光以外に緑色光、赤色光を用いてパルス光を生成してもよい。
【０１７５】
また、上記の各実施形態においては、光偏向部がＤＭＤの例を説明した。本開示における光偏向部は、ＤＭＤに限らず、例えば走査型のＭＥＭＳデバイス及びチョッパーミラーを含んでもよい。例えば、一つ又は複数のミラーを有するＭＥＭＳデバイスが映像を描画するように投写光を走査する際に、チョッパーミラーが投写光の光量を調整するように、第１又は第２の光路に光を偏向する構成が想定される。このような構成においても、本開示の概念を適用することができる。
【０１７６】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。
【０１７７】
したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１７８】
また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
本開示は、種々の投写面に映像を表示する投写光を投写する投写型映像表示装置に摘要可能である。
【符号の説明】
【０１８０】
１、１Ａ、１Ｂ…投写型映像表示装置、
１００、１００Ａ…制御部、
１１２…第１の受光部、
１２２…第２の受光部、
１３０…位相差検出部、
１４０…光源駆動部、
１５０、１５０Ｒ、１５０Ｇ、１５０Ｂ…ＤＭＤ、
１６０…距離算出部、
１７０…光偏向制御部、
１８０…投写光学系駆動部、
２０１、２０１Ｂ…半導体レーザ、
２５０、２８０…蛍光体ホイール、
２９０…光学フィルタ、
３００…投写光学系、
４００…投写面。
【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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