(57)【要約】【課題】投影面に投影する表示用データの特性に合わせて、レーザ走査によって投影面に表示される画像の表示態様を変更することが可能な投影装置を提供する。【解決手段】上述の投影装置は、画像信号を入力する入力手段と、投影面上に表示する画像の解像度を設定する設定手段と、画像信号に応じて変調されたレーザ光を出力する光源手段と、投影面上において、レーザ光が所定の周波数で第１方向に走査し、かつ、設定された解像度に応じた周波数で第２方向に走査するように、レーザ光の出射方向を制御する制御手段と、を備える。ここで、制御手段は、設定された解像度の第２方向の解像度が第１解像度である場合、レーザ光を第１周波数で第２方向に走査させ、設定された解像度の第２方向の解像度が第１解像度よりも高い第２解像度である場合、レーザ光を、第１周波数より低い第２周波数で第２方向に走査させるように出射方向を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を入力する入力手段と、
投影面上に表示する画像の解像度を設定する設定手段と、
前記画像信号に応じて変調されたレーザ光を出力する光源手段と、
前記投影面上において、前記レーザ光が所定の周波数で第１方向に走査し、かつ、前記設定された解像度に応じた周波数で第２方向に走査するように、前記レーザ光の出射方向を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が第１解像度である場合、前記レーザ光を第１周波数で前記第２方向に走査させ、
前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が前記第１解像度よりも高い第２解像度である場合、前記レーザ光を、前記第１周波数より低い第２周波数で前記第２方向に走査させるように前記出射方向を制御する、ことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が、所定の解像度以上である場合には、前記レーザ光を前記所定の解像度に対応付けられた周波数で前記第２方向に走査させ、
前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が、前記所定の解像度より低い場合には、前記レーザ光を前記所定の解像度に対応付けられた周波数よりも高い周波数で前記第２方向に走査させるように前記出射方向を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度と、前記所定の周波数と、に基づいて、前記レーザ光を前記第２方向に走査させる周波数を決定する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の投影装置。
【請求項４】
前記レーザ光を前記第２方向に走査させる周波数が、所定の閾値以下である場合、前記投影面上に表示する前記画像の解像度が、前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度以下になるように、前記画像信号を縮小するスケーリング手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記画像信号が動画である場合には、前記レーザ光を前記第２方向に走査させる周波数を、前記画像信号に対して予め設定された周波数として、前記出射方向を制御する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項６】
前記レーザ光を反射する走査ミラーを更に備え、
前記制御手段は、前記走査ミラーの角度を制御することにより、前記レーザ光の出射方向を制御し、
前記所定の周波数は、前記走査ミラーの共振周波数であり、
前記制御手段は、前記レーザ光が、前記共振周波数で前記第１方向に走査し、前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度に応じた周波数で前記第２方向に走査するように、前記走査ミラーの角度を制御する、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項７】
前記設定された前記解像度の前記第１方向の解像度と、前記走査ミラーの前記共振周波数とに基づいて、前記投影面上に表示する前記画像を構成する画素を描画するためのクロックを生成する生成手段を更に備える、ことを特徴とする請求項６に記載の投影装置。
【請求項８】
前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度に応じた周波数は、前記投影装置が前記投影面に画像を表示する場合のフレームレートである、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項９】
投影面上に画像を表示する投影装置であって、
画像信号を入力する入力手段と、
前記画像信号に基づいて変調したレーザ光を出力する光源手段と、
前記投影面上において前記レーザ光が第１方向および第２方向に走査されるように、前記レーザ光の出射角度を制御する制御手段と、
前記投影面上に表示される前記画像の解像度が異なる２以上の表示モードのうち、いずれかの表示モードを設定する設定手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記設定手段が第１解像度で前記画像を表示する第１表示モードを設定した場合、前記レーザ光が前記投影面上において、前記第１方向に所定の周波数で走査し、かつ、前記第２方向に第１フレームレートで走査するように、前記レーザ光の出射角度を制御し、
前記設定手段が前記第１解像度よりも高い第２解像度で前記画像を表示する第２表示モードを設定した場合、前記レーザ光を、前記第１方向に前記所定の周波数で走査し、かつ、前記第２方向に前記第１フレームレートよりも低い第２フレームレートで走査するように、前記レーザ光の出射角度を制御する
ことを特徴とする投影装置。
【請求項１０】
前記設定手段は、
前記画像信号に基づいて前記投影面上に表示される前記画像の解像度を決定し、
前記２以上の表示モードのうち、前記決定された解像度に対応する表示モードを設定することを特徴とする請求項９に記載の投影装置。
【請求項１１】
前記設定手段は、ユーザの指示に応じて、前記２以上の表示モードのうち、いずれかの表示モードを設定することを特徴とする請求項９に記載の投影装置。
【請求項１２】
レーザ光を出力する光源を備える投影装置の制御方法であって、
画像信号を入力する入力工程と、
投影面上に表示する画像の解像度を設定する設定工程と、
前記光源が前記画像信号に応じて変調されたレーザ光を出力する出力工程と、
前記投影面上において、前記レーザ光が所定の周波数で第１方向に走査し、かつ、前記設定された解像度に応じた周波数で第２方向に走査するように、前記レーザ光の出射方向を制御する制御工程と、
を有し、
前記制御工程では、
前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が第１解像度である場合、前記レーザ光を第１周波数で前記第２方向に走査させ、
前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が前記第１解像度よりも高い第２解像度である場合、前記レーザ光を、前記第１周波数より低い第２周波数で前記第２方向に走査させるように前記出射方向を制御する、ことを特徴とする投影装置の制御方法。
【請求項１３】
前記制御工程では、
前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が、所定の解像度以上である場合には、前記レーザ光を前記所定の解像度に対応付けられた周波数で前記第２方向に走査させ、
前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が、前記所定の解像度より低い場合には、前記レーザ光を前記所定の解像度に対応付けられた周波数よりも高い周波数で前記第２方向に走査させるように前記出射方向を制御する、ことを特徴とする請求項１２に記載の投影装置の制御方法。
【請求項１４】
前記制御工程では、前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度と、前記所定の周波数と、に基づいて、前記レーザ光を前記第２方向に走査させる周波数を決定する、ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の投影装置の制御方法。
【請求項１５】
前記レーザ光を前記第２方向に走査させる周波数が、所定の閾値以下である場合、前記投影面上に表示する前記画像の解像度が、前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度以下になるように、前記画像信号を縮小するスケーリング工程をさらに備える、ことを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
の制御方法。
【請求項１６】
前記制御工程では、前記画像信号が動画である場合には、前記レーザ光を前記第２方向に走査させる周波数を、前記画像信号に対して予め設定された周波数として、前記出射方向を制御する、ことを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１項に記載の投影装置の制御方法。
【請求項１７】
前記投影装置は、前記レーザ光を反射する走査ミラーを更に備え、
前記制御工程では、前記走査ミラーの角度を制御することにより、前記レーザ光の出射方向を制御し、
前記所定の周波数は、前記走査ミラーの共振周波数であり、
前記制御工程では、前記レーザ光が、前記共振周波数で前記第１方向に走査し、前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度に応じた周波数で前記第２方向に走査するように、前記走査ミラーの角度を制御する、ことを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載の投影装置の制御方法。
【請求項１８】
レーザ光を出力する光源を備えた、投影面上に画像を表示する投影装置の制御方法であって、
画像信号を入力する入力工程と、
前記光源が前記画像信号に基づいて変調したレーザ光を出力する出力工程と、
前記投影面上に表示される前記画像の解像度が異なる２以上の表示モードのうち、いずれかの表示モードを設定する設定工程と、
前記投影面上において前記レーザ光が第１方向および第２方向に走査されるように、前記レーザ光の出射角度を制御する制御工程と、
を有し、
前記制御工程では、
前記設定工程において第１解像度で前記画像を表示する第１表示モードが設定された場合、前記レーザ光が前記投影面上において、前記第１方向に所定の周波数で走査し、かつ、前記第２方向に第１フレームレートで走査するように、前記レーザ光の出射角度を制御し、
前記設定工程において前記第１解像度よりも高い第２解像度で前記画像を表示する第２表示モードが設定された場合、前記レーザ光を、前記第１方向に前記所定の周波数で走査し、かつ、前記第２方向に前記第１フレームレートよりも低い第２フレームレートで走査するように、前記レーザ光の出射角度を制御する
ことを特徴とする投影装置の制御方法。
【請求項１９】
前記設定工程では、ユーザの指示に応じて、前記２以上の表示モードのうち、いずれかの表示モードを設定することを特徴とする請求項１８に記載の投影装置の制御方法。
【請求項２０】
コンピュータを、請求項１から１１のいずれか１項に記載の投影装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光によって投影面に画像を表示する投影装置およびその制御方法ならびにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）スキャナの微小ミラーでレーザ光を反射させて２次元状にラスター走査することにより、投影面上に画像を表示するレーザ走査プロジェクタが知られている。
【０００３】
レーザ走査プロジェクタは、投影面上に画像を形成するために走査線上の画素にあたる位置でレーザのパルス出力を制御して画素を点描画するため、固定された画素を持たず、描画する画素の位置を変更しやすいという利点がある。
【０００４】
特許文献１は、走査ミラーを振動させて投影面に画像を表示する際に、走査ミラーの振動に基づき画素の描画タイミングを制御し、走査ミラーの個体差や環境温度等による影響を低減した画像表示を実現する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１４０２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般に、高速に動作する微小ミラーを備えるＭＥＭＳスキャナを実現するためには、ミラーを固有の振動数で共振駆動させる必要がある。このため、ＭＥＭＳスキャナを搭載するレーザ走査型プロジェクタのために、予め想定された映像フォーマットに合わせてＭＥＭＳスキャナの特性が決定される場合がある。
【０００７】
一方、静止画コンテンツは、解像度やアスペクト比などの特性が多様であるため、レーザ走査プロジェクタでこのような表示用データを表示する場合には、表示用データに合わせて解像度やアスペクト比を柔軟に変更できることが望ましい。また、静止画コンテンツやゆっくり切り替わる映像コンテンツを表示する際には、高フレームレートでの表示は必ずしも必要ではなく、フレームレートや解像度を変更して柔軟な表示を行う方が有益な場合もある。この点、特許文献１は、フレームレートや解像度を柔軟に変更することについては考慮していなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、投影面に投影する表示用データの特性に合わせて、レーザ走査によって投影面に表示される画像の表示態様を変更することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するため、例えば本発明の投影装置は以下の構成を備える。すなわち、画像信号を入力する入力手段と、投影面上に表示する画像の解像度を設定する設定手段と、前記画像信号に応じて変調されたレーザ光を出力する光源手段と、前記投影面上において、前記レーザ光が所定の周波数で第１方向に走査し、かつ、前記設定された解像度に応じた周波数で第２方向に走査するように、前記レーザ光の出射方向を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が第１解像度である場合、前記レーザ光を第１周波数で前記第２方向に走査させ、前記設定された前記解像度の前記第２方向の解像度が前記第１解像度よりも高い第２解像度である場合、前記レーザ光を、前記第１周波数より低い第２周波数で前記第２方向に走査させるように前記出射方向を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、投影面に投影する表示用データの特性に合わせて、レーザ走査によって投影面に表示される画像の表示態様を変更することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係るプロジェクタの機能構成例を示すブロック図
【図２】実施形態１に係る主走査方向に対する表示タイミングを説明するための図
【図３】実施形態１に係る副走査駆動信号の一例を示す図
【図４】実施形態１に係る、表示用データに応じて決定される表示解像度および表示フレームレートの例を説明するための図
【図５】実施形態２に係るプロジェクタの機能構成例を示すブロック図
【図６】実施形態２に係る、表示用データに応じて決定される表示解像度および表示フレームレートの例を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では投影装置の一例として、レーザ光を２次元状に走査可能なプロジェクタを用いる例を説明する。しかし、本実施形態は、プロジェクタに限らず、レーザ光を２次元状に走査して表示データを投影することが可能な他の機器にも適用可能である。これらの機器には、例えばゲーム機、医療機器、デジタルサイネージ機器や車載用の機器などが含まれてよい。
【００１３】
（プロジェクタの構成）
図１は、本実施形態の投影装置の一例としてのプロジェクタの機能構成例を示すブロック図である。なお、図１に示す機能ブロックの１つ以上は、ＡＳＩＣやプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ＣＰＵやＧＰＵ等のプログラマブルプロセッサがソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。また、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。従って、以下の説明において、異なる機能ブロックが動作主体として記載されている場合であっても、同じハードウェアが主体として実現されうる。
【００１４】
制御部１０１は、例えばＣＰＵ（或いはＭＰＵ、ＧＰＵ）等の演算装置を含み、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムをＲＡＭ１１７に展開、実行することによりプロジェクタ１００の各動作ブロックを制御する。なお、制御部１０１は、後述する信号処理部１０５やレーザ制御部１０６の機能を兼ね備えてもよく、その場合、信号処理部１０５やレーザ制御部１０６の処理を実行する。
【００１５】
ＲＯＭ１０２は、半導体メモリ等の不揮発性メモリを含み、後述するレーザ制御部１０６で波形パターンと駆動電流を生成するのに必要な特性や、走査ミラー１１４の共振周波数の設計情報などを格納する。ＲＡＭ１１７は、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリを含み、制御部１０１がプログラムを実行する際の変数などを一時的に記憶する。また、ＲＡＭ１１７は、信号処理部１０５等の他のブロックが画像信号を処理する際にデータの一部を一時的に格納するフレームメモリとして機能してもよい。
【００１６】
画像信号入力部１０３は、投影面２００に投影するための画像信号（表示用データ）を入力し、後述する表示フォーマット決定部１０４および信号処理部１０５へ表示用データを出力する。表示用データには、例えばＪＰＥＧ形式やＭＰＥＧ形式のデータなどの静止画や映像のデータが含まれる。なお、図１の例では、プロジェクタ１００の外部から表示用データが入力される接続構成を示しているが、プロジェクタ１００内部のＲＡＭ１１７や不図示の着脱可能な記録媒体から読み出された表示用データが入力されてもよい。
【００１７】
操作部１１８は、ボタンやタッチパネル等の操作部材を含み、ユーザによる操作を検知してその操作内容を制御部１０１に通知する。ユーザは、制御部１０１の指示に応じて投影面又はタッチパネルに表示された操作メニューを視認しながら、操作部１１８を介して所望の設定値等を設定したり変更したりすることができる。
【００１８】
表示フォーマット決定部１０４は、画像信号入力部１０３に入力された表示用データに含まれる映像同期信号に対する解析結果或いは、表示用データの例えばヘッダに含まれる各種メタデータに基づいて、表示用データに対する表示解像度を決定する。解像度には、本実施形態で例示するもののほか、例えば、２Ｋ  ＤＣＩ  （２０４８×１０８０）、４Ｋ  ＵＨＤＴＶ（３８４０×２１６０）、４Ｋ  ＤＣＩ（４０９６×２１６０）、８Ｋ  ＵＨＤＴＶ（７６８０×４３２０）等が含まれてよい。なお、本実施形態では、後述する走査ミラー１１４の走査により投影面上に点描画された画素が作り出す画面における、水平・垂直の画素数を総称して、表示解像度という。このとき、表示解像度を「水平画素数×垂直画素数」のように表す。以下の説明では、表示フォーマット決定部１０４は、入力された表示用データの画素数を解析・取得し、当該取得した画素数を表示用データに対する表示解像度として決定する場合を例に説明する。
【００１９】
また、表示フォーマット決定部１０４は、前述の表示解像度と、後述する走査ミラー１１４の共振周波数とに基づいて、表示用データを表示する際の表示フレームレートを決定する。具体的に、表示フレームレートは、垂直表示解像度と走査ミラー１１４の共振周波数を用いて、式（１）に従って算出することができる。
表示フレームレート  ＝  共振周波数／（垂直表示解像度／２）  ・・・（１）
【００２０】
信号処理部１０５は、画像信号入力部１０３から出力された表示用データを、ＲＡＭ１１７或いは不図示のフレームメモリに一旦書き込んでバッファさせ、所定のドットクロックを生成してフレームメモリから表示用データを読み出す。信号処理部１０５は、タイミング調整部１０５ａを含み、タイミング調整部１０５ａによってドットクロックを生成する。ドットクロックを生成する処理の詳細については後述する。信号処理部１０５は、読み出した表示用データを、後述するレーザ制御部１０６に出力する。
【００２１】
レーザ制御部１０６は、画像信号入力部１０３から出力される表示用データに基づいて、各画素を表示するためのレーザ駆動電流レベルと各画素に適用するレーザ駆動波形パターンを決定する。レーザ制御部１０６は、決定したレーザ駆動電流レベルと各画素に適用するレーザ駆動波形パターンとをレーザドライバ１０７に出力する。
【００２２】
レーザドライバ１０７は、レーザ制御部１０６から出力されたレーザ駆動波形パターンを用いて各画素の色成分毎に駆動電流を変調し、変調された駆動電流を後述のレーザ光源１０８〜１１０に出力する。
【００２３】
レーザ光源１０８、１０９、１１０は、レーザドライバ１０７から供給される、変調された駆動電流によってレーザ光を出射する。レーザ光源１０８からは赤成分（Ｒ）、レーザ光源１０９からは緑成分（Ｇ）、レーザ光源１１０からは青成分（Ｂ）が、表示すべき階調に応じた出力レベルで出射される。なお、本実施形態では、画素の信号値に応じて変調した駆動電流によってレーザ光を出射する直接変調の場合を例に説明するが、出射したレーザ光を変調する外部変調を採用してもよい。
【００２４】
ダイクロイックミラー１１１、１１２は、特定波長のレーザ光のみを透過し、それ以外の波長光を反射することにより、レーザ光源１０８〜１１０より出射された各色成分のレーザ光を合成する。レーザ光源１０９、１１０からそれぞれ出射された緑成分および青成分のレーザ光は、ダイクロイックミラー１１２で合成される。さらに、当該合成されたレーザ光は、ダイクロイックミラー１１１においてレーザ光源１０８から出射された赤成分のレーザ光と合成され、ＲＧＢ３原色の成分を含むレーザ光となる。レンズ１１３は、ダイクロイックミラー１１１からのレーザ光を集めるための集光レンズを含む。
【００２５】
走査ミラー１１４は、半導体集積回路の加工技術を応用して製造されるＭＥＭＳデバイスであり、レンズ１１３から入射したレーザ光を反射して投影面２００上に投射する。また、走査ミラー１１４は、光を主走査方向（例えば画像の水平方向）と副走査方向（例えば画像の垂直方向）とに偏向させるように二軸駆動することが可能である。例えば、走査ミラー１１４は、ミラーに備えられたコイルに電流を供給するとともに、コイルに垂直な方向の磁力を発生させることにより、主走査方向に固有の振動周波数でミラーを共振駆動（共振点で往復運動）させる。
【００２６】
高速でミラーを駆動するＭＥＭＳデバイスを実現するためには、ミラーを共振駆動させなければならず、上述のように、表示する信号フォーマットを想定し、そのフォーマットに合わせてＭＥＭＳデバイスの特性を設計、製作する必要がある。例えば、プロジェクタ１００の表示用に想定される標準的な画像信号として、信号フォーマットが１０８０ｐ（有効表示解像度：１９２０×１０８０，フレームレート：６０Ｈｚ）である信号を想定する。ここで、当該信号フォーマットにおける走査の帰線時間（ブランキング期間）を考慮した総表示解像度は、２２００×１１２５である。このような１０８０ｐのフォーマットの信号を表示可能にするため、走査ミラー１１４は、１／６０秒（１フレーム期間）に１１２５ラインを走査可能な周波数で共振する必要がある。
【００２７】
レーザ光が投影面２００の左から右、及び右から左へ走査する際に、それぞれの走査（すなわち往復）で画素が描画されるものとすると、走査ミラー１１４は、１１２５ライン×６０Ｈｚ／２＝３３．７５ｋＨｚの共振周波数で共振する。このように、主走査方向（例えば表示用データの水平方向）に対するミラーの駆動は、上述のような数十ｋＨｚという高速動作となるため、共振駆動で行うことが必要となる。すなわち、走査ミラー１１４は、主走査方向には、常に一定の周波数（ＭＥＭＳ固有の共振周波数）で駆動されることが前提となる。一方、副走査方向（例えば表示用データの垂直方向）に対するミラーの駆動は、フレームレートによる数十Ｈｚという低速動作となるために非共振で行うことができる。すなわち、走査ミラー１１４は、副走査方向には、周波数可変で駆動される。主走査方向及び副走査方向に対するミラー制御については、更に後に詳述する。
【００２８】
走査ミラー振動検出部１１５は、例えば、増幅回路やフィルタを含み、走査ミラー１１４の主走査方向に対する共振駆動の周波数を検出する。例えば、走査ミラー１１４のＭＥＭＳデバイスに備えられた検出用圧電素子から、共振駆動された状態における振動検出信号を検出する。なお、本実施形態では、走査ミラー振動検出部１１５が走査ミラー１１４の振動周期を動的に検出する構成を例に説明するが、これに限らず、たとえばＲＯＭ１０２に予め格納した共振周波数の設計値情報を用いる構成であってもよい。
【００２９】
走査ミラー制御部１１６は、走査ミラー１１４に入射するレーザ光が所定の画像領域を描画するように走査ミラー１１４を制御する例えば制御用回路であり、それぞれ不図示の主走査制御部１１６ａと副走査制御部１１６ｂとを含む。なお、以下の説明では、走査ミラー制御部１１６が主走査制御部１１６ａと副走査制御部１１６ｂとを別個に含む構成として説明するが、別個の構成でなくてもよい。また、制御部１０１が走査ミラー制御部１１６の機能を兼ね備えてもよい。
【００３０】
主走査制御部１１６ａは、走査ミラー振動検出部１１５によって検出された振動検出信号を、主走査方向に対して走査ミラーが共振するように位相を調整する。そして、位相を調整した後の主走査駆動信号を、走査ミラー１１４に備えられた駆動用圧電素子に印加する。これにより、走査ミラー１１４は主走査方向に対して共振駆動される。また、副走査制御部１１６ｂは、上述したように、表示用データの垂直周期に合わせて走査ミラー１１４を副走査方向に非共振駆動させる。具体的には、副走査制御部１１６ｂは、表示フォーマット決定部１０４で決定された表示フレームレートを取得する。そして、主走査制御部１１６ａから出力される主走査駆動信号とタイミングを合わせながら、副走査駆動信号を走査ミラー１１４に出力する。ここで、副走査駆動信号は、取得した表示フレームレートで走査ミラー１１４を副走査方向で揺動させるための信号である。
【００３１】
（画像描画に係る動作）
次に、本実施形態に係る画像描画に係る動作について説明する。まず、図２を参照して、主走査制御部１１６ａの動作について説明する。図２は、主走査方向に対する走査ミラー制御に基づく、表示用データの表示タイミングの一例を示している。図２（ａ）は、走査ミラー振動検出部１１５で検出される振動検出信号の一例を示している。信号処理部１０５のタイミング調整部１０５ａは、走査ミラー振動検出部１１５で検出された図２（ａ）の振動検出信号２０１に基づいて、主走査方向の振動周波数を算出する（すなわち３３．７５ｋＨｚの正弦波）。そして、当該振動周波数と表示フォーマット決定部１０４によって決定された水平表示解像度とに基づいて、ドットクロックを生成する。
【００３２】
図２（ｂ）は、前述の１０８０ｐの映像信号が入力された場合に、タイミング調整部１０５ａが生成するドットクロックの例を示している。ドットクロックの各クロックは、クロックごとに（主走査方向の）１つの画素を形成するように用いられる。１０８０ｐの映像信号では、主走査方向に対する一周期に、２，２００×２＝４，４００個分のドットクロックが必要である。そのため、走査ミラー１１４の共振周波数（主走査方向の振動周波数）を４，４００倍したドットクロックＤＣＬＫが生成される。すなわち、ドットクロックの周波数は式（２）及び（３）に示すようになる。
ＤＣＬＫ  ＝  ３３．７５ｋＨｚ  ×  ４，４００  ・・・（２）
＝  １４８．５ＭＨｚ  ・・・（３）
このようにして生成されたドットクロックのタイミングに従って、信号処理部１０５は、フレームメモリから表示用データを読み出し、レーザ制御部１０６に表示用データを出力することで、所定の水平表示解像度で各ラインが描画される。なお、図２（ｂ）に示す各クロックは、視認性のために拡大して表示しているため、後述する図２（ｄ）に示す各画素の表示タイミングと厳密に対応していない。
【００３３】
更に、図２（ｃ）には、有効画素領域とブランキング領域との各タイミングを制御するためのクロックを表している。レーザ光源１０８〜１１０は、図２（ｃ）に示すクロックが立ち上がっている間にドットクロックに従ってレーザ光を出射し、有効画素領域の画素を描画する。図２（ｄ）は、有効画素領域において水平方向に１９２０個の画素を描画させた場合を模式的に示している。
【００３４】
次に、副走査制御部１１６ｂの動作について説明する。図３には、副走査駆動信号の一例を示している。図３の左側に示すように、副走査駆動信号３０１は三角波であり、表示フレームレートにおける１フレーム分の期間をかけて走査ミラーの垂直方向の角度を制御する。この副走査駆動信号は、一画面分の主走査線を描画する時間を確保する程度の比較的遅い揺動である。
【００３５】
このように、走査ミラー制御部１１６は、レーザ光を、共振周波数で主走査方向に走査させながら、垂直表示解像度に応じて決定される周波数で副走査方向に走査させるように、走査ミラーの出射角度（すなわちレーザ光の出射方向）を制御する。
【００３６】
次に、図４を参照して、プロジェクタ１００に入力される表示用データに応じて、表示解像度及び表示フレームレートを決定する動作例について説明する。なお、上述のように、本実施形態のプロジェクタ１００の走査ミラー１１４に用いられているＭＥＭＳデバイスは、１０８０ｐの信号フォーマットを想定した共振周波数（＝３３．７５ｋＨｚ）で共振するように構成されている。
【００３７】
図４（ａ）は、１０８０ｐの信号フォーマットの表示用データが画像信号入力部１０３に入力された場合に決定されるパラメータの例を示している。
【００３８】
まず、表示フォーマット決定部１０４は、表示用データの表示解像度をプロジェクタ１００の表示解像度として決定する。このため、水平表示解像度は２，２００として決定され、垂直表示解像度は１，１２５として決定される。また、表示フォーマット決定部１０４は、上述した式（１）に基づき、垂直表示解像度と共振周波数とを用いて、表示フレームレートを６０Ｈｚとして決定する。更に、信号処理部１０５は、上述の式（２）、（３）に従って、水平表示解像度と共振周波数とに基づき、決定した表示解像度を実現するためのドットクロックを１４８．５ＭＨｚとして決定する。
【００３９】
一方、図４（ｂ）は、ブランキング期間を含んだ総表示解像度が４，４００×２，４００である表示用データが画像信号入力部１０３に入力された場合に決定されるパラメータの例を示している。図４（ｂ）に示す例では、まず、表示フォーマット決定部１０４は、図４（ａ）の場合と同様に、表示用データの表示解像度をプロジェクタ１００の表示解像度として決定する。このため、水平表示解像度は４，４００として決定され、垂直表示解像度は２，４００として決定される。また、表示フォーマット決定部１０４は、上述の式（１）に基づき、表示フレームレートを２８．１２５Ｈｚとして決定する。このとき、図４（ｂ）に係る表示用データは、図４（ａ）に係る表示用データよりも垂直表示解像度が高いため、図４（ｂ）に係る表示用データのフレームレートは、図４（ａ）のフレームレートより低い値に決定される。すなわち、図４（ｂ）に係る表示用データを表示する際に垂直方向に走査する周波数は、図４（ａ）に係る表示用データを表示する際に垂直方向に走査する周波数よりも小さい周波数として決定される。
【００４０】
更に、信号処理部１０５は、上述の式（２）、（３）に従って、水平表示解像度と共振周波数とに基づき、決定された表示解像度を実現するためのドットクロックを２９７ＭＨｚとして決定する。すなわち、図４（ｂ）に係る表示用データに対するドットクロックは、水平表示解像度が図４（ａ）に係る表示用データより高い分、高い値に決定される。
【００４１】
このように、入力された表示用データが、ＭＥＭＳデバイスに予め設定された想定フォーマットを超えた解像度を有する場合であっても、当該想定フォーマットの場合に比べて表示フレームレートを低下させて走査ミラー１１４の垂直駆動を制御する。このようにすることで、走査ミラー１１４は、共振振動を利用しながら、想定フォーマットを超えた垂直表示解像度の表示用データに対応することが可能になる。
【００４２】
なお、上述の実施形態では、入力映像の解像度を表示解像度として決定する動作を例に説明したが、表示解像度の決定はこれに限定されない。具体的には、操作部１１８によってユーザが予め所望の解像度を設定しておき、その設定された解像度をプロジェクタ１００の表示解像度として決定する動作であっても構わない。入力映像の解像度に基づいて表示解像度およびフレームレートを決定する表示モードと、予め設定された表示解像度およびフレームレートで画像を表示する表示モードとを含む２以上の表示モードのうちいずれかをユーザが選択可能としてもよい。この場合、選択された表示モードに基づいて、プロジェクタ１００は画像を表示する。入力映像の解像度に基づいて表示解像度およびフレームレートを決定する表示モードが選択された場合、プロジェクタ１００は、上述の実施形態に示すように、表示解像度とフレームレートとを設定して画像を表示する。すなわち、入力映像の解像度がＭＥＭＳデバイスに予め設定された想定フォーマットを超えた解像度を有する場合には、当該想定フォーマットの場合に比べて表示フレームレートを低下させて走査ミラー１１４の垂直駆動を制御する。一方で、予め設定された表示解像度およびフレームレートで画像を表示する表示モードが選択された場合、プロジェクタ１００は、設定された表示解像度およびフレームレートで画像を表示可能なように解像度およびフレームレートが変換された入力映像に基づいて画像を表示する。
【００４３】
さらに、表示解像度をユーザが設定し、設定された表示解像度に応じたフレームレートで画像を表示することも可能である。例えば、ユーザが表示解像度を２Ｋ（１９２０×１０８０）解像度に設定した場合、プロジェクタ１００は、上述の実施形態にあるように、フレームレートを６０Ｈｚとして画像を表示する。また、ユーザが表示解像度を４Ｋ  ＵＨＤＴＶ（３８４０×２１６０）の解像度に設定した場合、プロジェクタ１００は、フレームレートを６０Ｈｚより低い周波数（３０Ｈｚ）として画像を表示する。即ち、ユーザは、表示解像度とフレームレートとが異なる複数の表示モードのうち、いずれかを選択し、プロジェクタ１００は、選択された表示モードの表示解像度とフレームレートとに基づいて画像を表示する。
【００４４】
また、プロジェクタ１００は、入力された映像データの画像内容やメタデータにより、入力画像が静止画であるか否かの判定をする不図示の映像信号解析手段を備える構成であってもよい。その場合、例えば、表示用データが静止画であると判定された場合にのみ、表示解像度と共振周波数とに基づいてフレームレートを決定することが可能になる。また、想定フォーマットよりも解像度の高い動画が入力された場合に、動画の本来のフレームレートよりも表示フレームレートを低下させてしまうことを防ぐことができる。一方、表示用データが動画であると判定された場合には、表示用データのための所定のフレームレートを用いればよい。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態では、共振を利用するレーザ走査プロジェクタの表示フレームレートを、表示解像度に応じて動的に変更することにより、表示解像度を向上させることができるようにした。このようにすることで、例えば静止画表示のように動画視認性の必要性の低い表示用データに対して、フレームレートを犠牲にする代わりに表示解像度を向上させることができる。すなわち、投影面に投影する表示用データの特性に合わせて、レーザ走査によって投影面に表示される画像の表示態様を変更することが可能になる。
【００４６】
（実施形態２）
次に実施形態２について説明する。実施形態１では、表示解像度に応じて表示フレームレートを変更するようにした。しかし、上述の式（１）から理解されるように、表示解像度が高くなるほど表示フレームレートは低くなるため、ある程度以上に表示解像度を高くしようとすると、表示フレームレートの低下に伴ってフリッカの発生が増加し、表示品質が低下する場合がある。そこで、実施形態２では、予め決定された所定の表示フレームレートを下回らないように、走査ミラー制御と画像処理を併用して表示解像度を向上させる動作例について説明する。なお、実施形態２に係るプロジェクタの構成は、表示フォーマット決定部と信号処理部の構成を除き、実施形態１と共通である。このため、同一の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略し、相違点について重点的に説明する。
【００４７】
図５は、本実施形態に係るプロジェクタ５００の機能構成例を示している。表示フォーマット決定部５０１は、実施形態１における表示フォーマット決定部１０４と同様に、式（１）に従って表示解像度及び走査ミラー１１４の共振周波数に基づきフレームレートを算出する。
【００４８】
また、表示フォーマット決定部５０１は、算出したフレームレートが、別途予め設定されている所定のフレームレートとの大小関係を判定する。そして、算出したフレームレートが所定のフレームレートより低いと判定した場合、算出したフレームレートの代わりに、所定のフレームレートをプロジェクタ５００の表示フレームレートとして決定する。一方、算出したフレームレートが所定のフレームレートと同じか高いと判定した場合、当該算出したフレームレートを表示フレームレートとして決定する。
【００４９】
さらに、表示フォーマット決定部５０１は、決定した表示フレームレートと走査ミラー１１４の共振周波数とに基づいて、プロジェクタ５００で表示用データを表示する際の目標解像度を算出する。目標解像度を算出する動作の具体例は後述する。
【００５０】
信号処理部５０２は、実施形態１に係る信号処理部１０５と同様に、映像データをフレームメモリに一旦書き込んでバッファさせたうえで、ドットクロックを生成してフレームメモリから表示用データを読み出す。また、信号処理部５０２は、表示フォーマット決定部５０１によって算出された目標解像度に基づいて、表示用データをスケーリングするための倍率を算出する。そして、当該算出した倍率にしたがって、表示用データを画像処理によってスケーリング（縮小）する。倍率を算出する動作の具体例は後述する。なお、信号処理部５０２は、実施形態１と同様に、タイミング調整部１０５ａを含む。
【００５１】
次に、図６を参照して、本実施形態に係る表示解像度（目標解像度）及び表示フレームレートを算出する動作の具体例について説明する。なお、本実施形態に係るプロジェクタ５００の走査ミラー１１４に用いられているＭＥＭＳデバイスは、実施形態１と同様、１０８０ｐフォーマットを想定した共振周波数（＝３３．７５ｋＨｚ）で共振するように構成されている。
【００５２】
上述したように、表示フォーマット決定部５０１は、算出したフレームレートと、別途予め設定されている所定のフレームレートとの大小関係を判定したうえで、表示フレームレートを決定する。このときに用いられる所定のフレームレートは、例えば、予め２０Ｈｚに設定されている。この２０Ｈｚという閾値は、この閾値以下のフレームレートではフリッカの増加等により表示品質が低下するものとして、予め行った実験等により設定される。
【００５３】
図６（ａ）は、ブランキング期間を含んだ総表示解像度が２，４００×４，４００である表示用データが画像信号入力部１０３に入力された場合に、実施形態１に係るプロジェクタ１００によって表示フレームレートを決定する場合の例を示している。すなわち、図６（ａ）は、所定のフレームレートとの大小関係の判定が考慮されていない例を示している。
【００５４】
具体的には、まず、表示フォーマット決定部１０４は、入力された表示用データに基づいて、水平表示解像度を２，４００とし、垂直表示解像度を４，４００として決定する。そして、表示フォーマット決定部１０４は、決定した表示解像度を実現するための表示フレームレートを１５．３４１Ｈｚに決定する。また、信号処理部１０５は、上述の式（２）、（３）に従って、水平表示解像度と共振周波数とに基づき、決定した表示解像度を実現するためのドットクロックを１６２ＭＨｚに決定する。
【００５５】
一方、図６（ｂ）は、ブランキング期間を含んだ総表示解像度が２，４００×４，４００である表示用データが入力された場合に、本実施形態のプロジェクタ５００によって表示フレームレートを決定した場合の例を示している。すなわち、図６（ｂ）は、所定のフレームレートとの大小関係の判定を考慮する例を示している。
【００５６】
図６（ｂ）に示す例の場合、まず、表示フォーマット決定部１０４は、水平表示解像度を４，４００とし、垂直表示解像度を２，４００として決定する。そして、表示フォーマット決定部１０４は、上述のように、決定された表示解像度を実現するための表示フレームレートを１５．３４１Ｈｚと算出する。なお、この算出された表示フレームレートは、所定のフレームレート以下である（所定のフレームレートは２０Ｈｚ）。この場合、表示フォーマット決定部１０４は、算出した１５．３４１Ｈｚのフレームレートではなく、算出したフレームレートより大きな、所定のフレームレートを表示フレームレートとして決定する。
【００５７】
そして、表示フォーマット決定部１０４は、表示フレームレートを２０Ｈｚとした場合の垂直表示解像度を、以下のように算出する。
垂直表示解像度  ＝  ２×（共振周波数／表示フレームレート）  ・・・（４）
＝  ２×（３３．７５ｋＨｚ／２０Ｈｚ）
＝  ３，３７５
【００５８】
このように、垂直表示解像度（＝主走査線の一画面分の総数）が３，３７５と算出されるが、入力された表示用データの垂直解像度は４，４００である。そこで、信号処理部５０２は、入力の映像データに対して３，３７５／４，４００≒０．７６７の倍率でスケーリング処理を施すことで、式（４）によって決定された表示解像度に合わせた表示用データを生成する。すなわち、算出された表示フレームレートが、予め定められた周波数以下である場合、垂直表示解像度が、算出された垂直方向の解像度以下になるように、表示用データを縮小する。
【００５９】
なお、信号処理部５０２による縮小処理には、画素間引きやライン間引きなど公知の方法を用いることができる。このとき、信号処理部５０２は、アスペクト比を維持して表示用データの縮小処理を行う。このため、水平表示解像度は、表示用データのアスペクト比と垂直解像度に基づいて決定することができる。また、信号処理部５０２は、垂直表示解像度に合せた倍率で水平方向にもスケーリング処理を施すように、ドットクロックの生成やフレームメモリからの読み出しを行えばよい。
【００６０】
なお、上述の処理では、表示用データから求めたフレームレートと、所定のフレームレートとの大小関係を比較するようにした。しかし、以下のように表示用データの解像度と所定の解像度とを比較しても同様の処理を実現することができる。すなわち、表示フォーマット決定部１０４は、表示用データの垂直方向の解像度が、所定のフレームレートに対応付けられた所定の解像度以上である場合には、垂直表示解像度を、当該所定のフレームレートに対応付けられた所定の解像度に設定する。また、表示用データの垂直方向の解像度が、所定のフレームレートを確保するための解像度より低い場合には、垂直表示解像度を、上記表示用データの垂直方向の解像度に設定する。このため、走査ミラー制御部１１６は、表示用データの垂直方向の解像度が、所定のフレームレートを確保するための解像度以上である場合には、表示用データをスケーリングしたうえで、所定のフレームレートで表示用データを表示する。そうでない場合、所定のフレームレートより高い、入力時に表示用データから得られるフレームレートで表示用データを表示する。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、予め決定された所定の表示フレームレートを下回らないようにフレームレートを定め、当該予め決定されたフレームレートを用いる場合、表示画像をスケーリングして表示解像度を向上させるようにした。このようにすることで、投影面に表示したコンテンツの表示品質がフリッカの増加等よって低下することを防ぐことができる。
【００６２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、共振周波数で振動するＭＥＭＳデバイスのミラーでレーザ光を反射することによりレーザ光の出射方向を制御する例を説明した。しかし、レーザ光の出射方向の制御はミラーによる反射に限らず、一定方向に対して（共振周波数のような）予め定められた周波数に基づいてレーザ光の出射方向を制御するものであれば他の方法であってもよい。
【００６３】
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０１…制御部、１０４…表示フォーマット決定部、１０８、１０９、１１０…光源、１１４…走査ミラー、１１６…走査ミラー制御部
【図１】
2019133068.tif 000003
【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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