(57)【要約】  プロジェクタ光源変調装置は、映像信号と垂直同期信号に基づいて、光をオン／オフ制御する第１の制御信号と、通信用変調信号を映像信号に重畳するタイミングを示すタイミング信号とを発生する変調信号発生回路と、タイミング信号と通信用変調コードに基づいて光源をオン／オフ制御する第２の制御信号を発生する通信用変調器と、第２の制御信号に従って半導体レーザーを駆動する半導体レーザー駆動回路と、半導体レーザーからの出力光を波長変換して出力する波長変換素子と、波長変換素子からの出力光を第１の制御信号に従って変調して変調光を出力する光変調素子と、光変調素子からの変調光を投影する投射レンズとを備える。通信用変調信号を重畳する重畳期間において光変調素子を連続でオンするサブフレームを、１垂直同期信号期間において複数設けかつ時間的に等間隔に配置した。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号と垂直同期信号に基づいて、光をオン／オフ制御する第１の制御信号と、通信用変調信号を前記映像信号に重畳するタイミングを示すタイミング信号とを発生する変調信号発生回路と、
前記タイミング信号と、通信用変調コードに基づいて、光源をオン／オフ制御する第２の制御信号を発生する通信用変調器と、
出力光を発生する半導体レーザーと、
前記第２の制御信号に従って前記半導体レーザーを駆動する半導体レーザー駆動回路と、
前記半導体レーザーからの出力光を波長変換して出力する波長変換素子と、
前記波長変換素子からの出力光を、前記第１の制御信号に従って変調して変調光を出力する光変調素子と、
前記光変調素子からの変調光を投影する投射レンズとを備えたプロジェクタ光源変調装置であって、
前記通信用変調信号を重畳する重畳期間において前記光変調素子を連続でオンするサブフレームを、１垂直同期信号期間において複数設けかつ時間的に等間隔に配置した
プロジェクタ光源変調装置。
【請求項２】
映像信号と垂直同期信号に基づいて、光をオン／オフ制御する第１の制御信号と、通信用変調信号を前記映像信号に重畳するタイミングを示すタイミング信号とを発生する変調信号発生回路と、
前記タイミング信号と、通信用変調コードに基づいて、光源をオン／オフ制御する第２の制御信号を発生する通信用変調器と、
出力光を発生する半導体レーザーと、
前記第２の制御信号に従って前記半導体レーザーを駆動する半導体レーザー駆動回路と、
前記半導体レーザーからの出力光を波長変換して出力する波長変換素子と、
前記波長変換素子からの出力光を、前記第１の制御信号に従って変調して変調光を出力する光変調素子と、
前記光変調素子からの変調光を投影する投射レンズとを備えたプロジェクタ光源変調装置のためのプロジェクタ光源変調方法であって、
前記通信用変調信号を重畳する重畳期間において前記光変調素子を連続でオンするサブフレームを、１垂直同期信号期間において複数設けかつ時間的に等間隔に配置することを含む
プロジェクタ光源変調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プロジェクタ光源変調装置及び変調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、複数のサブフレームを用いて輝度変調を行う映像表示装置に、情報を重畳する映像表示方法を開示する。この映像表示方法は、輝度変調を行う複数のサブフレームの内、少なくとも１つのサブフレームをオン／オフ変調し情報を重畳するとともに、そのサブフレームの輝度を、情報が重畳されて輝度低下する値を考慮した値とする。これにより、情報重畳によるサブフレームの輝度変化を補正して、良好な階調表現が可能な映像表示方法を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６０８８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、情報の重畳によって表示される映像において、人間が感じるフリッカーが発生するという課題があった。【０００５】
本開示の目的は、人間が感じるフリッカーの発生なしに、投影する映像に情報を重畳できるプロジェクタ光源変調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様にかかるプロジェクタ光源変調装置は、
映像信号と垂直同期信号に基づいて、光をオン／オフ制御する第１の制御信号と、通信用変調信号を前記映像信号に重畳するタイミングを示すタイミング信号とを発生する変調信号発生回路と、
前記タイミング信号と、通信用変調コードに基づいて、光源をオン／オフ制御する第２の制御信号を発生する通信用変調器と、
出力光を発生する半導体レーザーと、
前記第２の制御信号に従って前記半導体レーザーを駆動する半導体レーザー駆動回路と、
前記半導体レーザーからの出力光を波長変換して出力する波長変換素子と、
前記波長変換素子からの出力光を、前記第１の制御信号に従って変調して変調光を出力する光変調素子と、
前記光変調素子からの変調光を投影する投射レンズとを備えたプロジェクタ光源変調装置であって、
前記通信用変調信号を重畳する重畳期間において前記光変調素子を連続でオンするサブフレームを、１垂直同期信号期間において複数設けかつ時間的に等間隔に配置した。
【発明の効果】
【０００７】
従って、本開示にかかるプロジェクタ光源変調装置によれば、人間が感じるフリッカーの発生なしに投影する映像に情報を重畳することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態にかかるプロジェクタ光源変調装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のプロジェクタ光源変調装置の動作例を示す各信号のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及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。
【００１１】
（実施の形態１）
以下、図１〜図２を参照して、実施の形態１を説明する。ここで、本実施の形態にかかるプロジェクタ光源変調装置は、映像を投射するプロジェクタの光源輝度変調によって、投影する映像に情報を重畳し、その映像を撮像するカメラを備えた例えばスマートホンなどの機器が、その情報を読み取る（可視光通信）ことにより、プロジェクタが表示する映像と、伝送する情報を関連付けする（例えば、特許文献１の図１参照）ことが可能なプロジェクタ光源変調装置に関する。
【００１２】
［１−１．プロジェクタ光源変調装置の構成］
図１は、実施の形態１にかかるプロジェクタ光源変調装置の構成例を示すブロック図である。図１において、実施の形態１にかかるプロジェクタ光源変調装置は、半導体レーザー駆動回路１００と、半導体レーザー１０１と、波長変換素子１０２と、光変調素子１０３と、投射レンズ１０４と、変調信号発生回路１０５と、通信用変調器１０６とを備えて構成される。
【００１３】
変調信号発生回路１０５は、映像信号Ｓｖｉｄｅｏと垂直同期信号Ｖｓｉｎｃを入力とし、映像信号Ｓｖｉｄｅｏに従って光をオン／オフ制御する制御信号Ｓｃ１と、通信用変調信号を映像信号に重畳するタイミングを示すタイミング信号Ｓｔを発生する。ここで、変調信号発生回路１０５は、制御信号Ｓｃ１を光変調素子１０３に出力し、タイミング信号Ｓｔを通信用変調器１０６に出力する。通信用変調器１０６は、タイミング信号Ｓｔと通信用変調コード（通信用変調信号）Ｓｍｃを入力とし、タイミング信号Ｓｔが示すタイミングで、通信用変調コードＳｍｃに従って光源をオン／オフ制御する制御信号Ｓｃ２を発生して半導体レーザー駆動回路１００に出力する。
【００１４】
半導体レーザー駆動回路１００は、光源をオン／オフ制御する制御信号Ｓｃ２を入力とし、当該制御信号Ｓｃ２に従って半導体レーザー１０１を駆動することで、半導体レーザー光を発光させて波長変換素子１０２に出力させる。波長変換素子１０２は、半導体レーザー１０１から出力される半導体レーザー光を波長変換して光変調素子１０３に出力する。光変調素子１０３は、波長変換素子１０２からの出力光を、光をオン／オフ制御する制御信号Ｓｃ１に従って輝度変調（強度変調）して変調光を出力する。当該変調光は、投射レンズ１０４を介してスクリーン１１０上に放射されて、その映像１１１がスクリーン１１０上に投影される。
【００１５】
［１−２．動作］
以上のように構成されたプロジェクタ光源変調装置について、その動作を以下説明する。
【００１６】
図２は図１のプロジェクタ光源変調装置の動作例を示す各信号のタイミングチャートである。図２において、以下の信号を図示している。
（Ａ）変調信号発生回路１０５に入力される垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ；
（Ｂ）変調信号発生回路１０５が発生して光変調素子１０３に出力する光をオン／オフ制御する制御信号Ｓｃ１；
（Ｃ）変調信号発生回路１０５が発生して通信用変調器１０６に出力する通信用変調信号を重畳するタイミングを示すタイミング信号Ｓｔ；及び
（Ｄ）通信用変調器１０６が発生して半導体レーザー駆動回路１００に出力する光源をオン／オフ制御する制御信号Ｓｃ２。
【００１７】
なお、図２において、周期Ｔ１の６０Ｈｚの垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが入力された例を示している。
【００１８】
変調信号発生回路１０５は、映像信号Ｓｖｉｄｅｏと垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに基づいて、光をオン／オフ制御する制御信号Ｓｃ１と、通信用変調信号を重畳するタイミングを示すタイミング信号Ｓｔを発生する。また、通信用変調器１０６は、タイミング信号Ｓｔと通信用変調コードＳｍｃに基づいて、光源をオン／オフ制御する信号する制御信号Ｓｃ２を発生する。さらに、半導体レーザー駆動回路１００は、制御信号Ｓｃ２に従って半導体レーザー１０１を駆動する。波長変換素子１０２は、半導体レーザー１０１からの出力光を波長変換して光変調素子１０３に出力する。これに応答して、光変調素子１０３は、波長変換素子１０２からの出力光を、制御信号Ｓｃ１に従って輝度変調（強度変調）し、輝度変調された変調光は投射レンズ１０４を介してスクリーン１１０に放射されて、その映像１１１がスクリーン１１０上に投影される。
【００１９】
通信用変調信号を重畳するサブフレーム（図２の期間Ｔ１１，Ｔ１２）では、光をオン／オフ制御する制御信号Ｓｃ１を、その重畳期間Ｔ２１，Ｔ２２において連続してオンとする。そして、この重畳期間Ｔ２１，Ｔ２２において、制御信号Ｓｃ２に、通信用変調信号を重畳することで、このサブフレーム内の重畳期間Ｔ２１，Ｔ２２において、通信用の輝度変調に応じた変調信号が重畳され、その輝度変調された映像１１１がスクリーン１１０に投影される。投影された映像１１１を、上述の例えばスマートホンなどのカメラにより撮像することにより、所定の可視光通信方式により重畳された情報を受信することが可能になる。
【００２０】
ここで、図２のタイミング信号Ｓｔにおける重畳期間Ｔ２１，Ｔ２２は、制御信号Ｓｃ１の連続オン期間に対応する。当該連続オン期間の前後の期間は、光をオン／オフ制御する制御信号Ｓｃ１が映像信号Ｓｖｉｏｄｅｏに従って変調される期間である。
【００２１】
通信用変調信号を重畳するサブフレームは、連続して長時間オンとなるサブフレームのため、その他のサブフレームと比較して大きな輝度を持つこととなり、それを単独で１つだけサブフレームとして用いると、それをオンする期間の輝度が、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの期間の中で局所的に大きくなり、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期の大きな輝度変化を生じることとなる。
【００２２】
人間の目がフリッカーを感じる強さは、その周波数によって変化し、フリッカーの検知限は、変化する成分の振幅が、６０Ｈｚの場合平均輝度の３０％程度、５０Ｈｚの場合１０％程度である、また１００Ｈｚ以上の場合、フリッカーとして検知することはできない。
【００２３】
上記の内容を踏まえ、本実施の形態では、通信用変調信号を重畳するサブフレームＴ１１，Ｔ１２を、１垂直同期信号期間の中で２回（変形例では、３回以上の複数回であってもよい）設け、それらを等間隔に配置し、同時にオン／オフさせる。また、制御信号Ｓｃ２において、通信用変調信号を重畳するサブフレームの期間のそれぞれのオンとオフの比率は、重畳する情報によらず一定となるようにする。
【００２４】
図２では、入力周波数が６０Ｈｚで、通信用変調信号を重畳するサブフレームの数を、１垂直同期信号期間に２回とした例を示している。この例では、通信用変調信号を重畳するサブフレームの繰り返し周期Ｔ２の周波数が１２０Ｈｚとなり、そのサブフィールドによる輝度の時間軸における偏りから発生するフリッカーは、そのサブフレームを用いた映像を見る人間には検知されない。
【００２５】
［１−３．効果等］
以上説明したように、本実施の形態において、本発明のプロジェクタ光源変調装置は、通信用変調信号を重畳するサブフレームを１垂直同期信号期間の中で整数回設け、それらを等間隔に配置し、同時にオン／オフさせる。これにより、通信用変調信号を重畳するサブフレームの繰り返し周期が整数倍となり、そのサブフィールドによる輝度の時間軸における偏りから発生するフリッカーは、そのサブフレームを用いた映像を見る人間には検知されない。
【００２６】
また、本実施の形態において、通信用変調信号を重畳するサブフレームの期間のオンとオフの比率は任意に設定することが可能で、オンの比率を大きくすると、すべてのサブフィールドの光をオン／オフ制御する信号のオンの期間の比率を大きくすることが可能となり、プロジェクタの輝度を大きくすることが可能となる。また、オンの比率を小さくすると、プロジェクタの輝度は小さくなるが、通信用変調信号を重畳するサブフレームのオンの期間が小さくなることで、通信用変調信号を重畳するサブフレームをオンさせたときの光出力が小さくなるため、表示映像が暗い場合でも、通信用変調信号を重畳するサブフレームをオンさせることが可能となり、通信用変調信号を重畳することが可能な映像の割合を大きくすることが可能となる。
【００２７】
これにより、表示したい映像が明るいときは、オン／オフ制御する信号のオンの期間の比率を大きく、表示したい映像が明るい時はオンの期間の比率を小さくし、その比率を変調信号発生回路１０５が把握して、光をオン／オフ制御する信号を補正することにより、入力された映像の明るさによらず、安定してフリッカーの発生なく、投影する映像に情報を重畳できる。
【００２８】
（他の実施の形態）
以上説明したように、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、置き換え、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、上記実施の形態１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。
【００２９】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００３０】
実施の形態では、半導体レーザー１０１からの出力光を波長変換素子１０２にて波長変換して用いているが、本開示はこれに限らず、半導体レーザー１０１に、赤、青、緑を発光可能なものを用いて、波長変換素子１０２を用いない構成も可能である。
【００３１】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。
【００３２】
従って、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。
【００３３】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又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】
【００３４】
本開示は、映像を投射するプロジェクタの光源輝度変調によって、投影する映像に情報を重畳し、その映像を撮像するカメラを備えた機器が、その情報を可視光通信方式により読み取ることにより、プロジェクタが表示する映像と、伝送する情報を関連付けすることが可能な装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  半導体レーザー駆動回路
１０１  半導体レーザー
１０２  波長変換素子
１０３  光変調素子
１０４  投射レンズ
１０５  変調信号発生回路
１０６  通信用変調器
１１０  スクリーン
１１１  映像
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年12月3日(2020.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
ここで、図２のタイミング信号Ｓｔにおける重畳期間Ｔ２１，Ｔ２２は、制御信号Ｓｃ１の連続オン期間に対応する。当該連続オン期間の前後の期間は、光をオン／オフ制御する制御信号Ｓ０１が映像信号Ｓｖｉｄｅｏに従って変調される期間である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
これにより、表示したい映像が明るいときは、オン／オフ制御する信号のオンの期間の比率を大きく、表示したい映像が暗いときはオンの期間の比率を小さくし、その比率を変調信号発生回路１０５が把握して、光をオン／オフ制御する信号を補正することにより、入力された映像の明るさによらず、安定してフリッカーの発生なく、投影する映像に情報を重畳できる。
【国際調査報告】
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2019220739.tif 000007
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