JP6883256B2

JP6883256B2 - 投影装置

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Publication number: JP6883256B2
Application number: JP2017057394A
Authority: JP
Inventors: 弘樹増田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: JP2018159835A

Description

本発明は、投影装置に関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から出射された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。

そして、この投影装置であるプロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤーなどの映像機器の普及に伴って、業務用プレゼンテーションから家庭用に至るまで、用途が拡大している。例えば、特許文献１及び２には、スクリーン上において投影領域内のユーザの動作を検出したり、レーザポインタを用いて投影画像に対するポイント指示を行う投影装置が開示されている。

具体的には、特許文献１には、投影光の光源光及び赤外光を出射可能な光源と、赤外光に対して感度を有する撮像素子と、位置検出部とを備える投影装置が開示されている。特許文献１に記載の投影装置では、光源から出射された赤外光が照らされた物体を撮像素子で撮像し、この撮像した反射画像に基づいて、位置検出部がスクリーンにおけるユーザの動作位置を検出するようになっている。

一方、特許文献２に記載の投影装置では、レーザポインタでスクリーンにポイント指示される外光を光センサ部で検出し、その検出した外光におけるポイント指示された位置を認識するようになっている。

特開２０１６−５７３６３号公報特開２０１５−１５８６４４号公報

上述した特許文献１が示す投影装置では、撮像した反射画像に基づいて、位置検出部がスクリーンにおけるユーザの動作位置を検出するようになっていたため、反射画像と投影画像の領域を認識することが困難であった。例えば、明るい部屋では、反射画像が明るく表示されてしまうので、反射画像の範囲の検知が曖昧になりやすく、ユーザの動作位置の検出が困難であった。また、投影装置と撮像素子の光路が見えないので、撮像画像と反射画像の境界が曖昧となり、画像解析をすることも困難であった。

一方、特許文献２が示す投影装置では、特許文献１とは異なり、撮影レンズや撮影素子等の専用光学系を用いることなく、投影光学系と表示素子とを介してスクリーンの情報を取得している。しかしながら、投影光学系と表示素子とを介して取得できる情報は、投影された投影画像におけるレーザポインタの照射位置に関する情報であるため、情報の用途が限定されていた。

本発明は、広い範囲の外部環境の情報を取得して、その情報に基づいて、光源装置を制御することができる投影装置を提供することを目的としている。

本発明に係る投影装置は、光源装置と、複数のミラーを有し、前記光源装置からの光源光を変調し、投影画像を形成する表示素子と、前記投影画像が入射され、投影光を出射する投影レンズと、前記表示素子を撮像可能に配置される撮像素子と、前記表示素子と前記光源装置と前記撮像素子とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、被投影面に投影される投影画像領域の外側に位置し、且つ前記表示素子に設けられた前記複数のミラーを制御可能な有効部領域である投影画像外領域に位置する前記ミラーがオフ状態の際、前記投影レンズを介して入射される投射口より前方の外光が、前記表示素子の各前記ミラーにより反射され、各前記ミラーにより反射された外光を前記撮像素子で撮像することにより、前記有効部領域の前記投影画像外領域への対象物の有無を判定し、前記投影画像外領域に前記対象物が有ると判定した場合は、前記投影光の投影条件を変更する。

本発明によれば、スクリーンに投影される範囲よりも広い範囲の外部環境の情報を取得して、その情報に基づいて、光源装置を制御することができる。

本発明の実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。本発明の実施形態に係る投影装置の機能ブロックを示す図である。本発明の実施形態に係る投影装置の内部構造を示す平面模式図である。本発明の実施形態に係る投影装置における表示素子の状態を示しており、（ａ）は、表示素子を制御して、スクリーンに投影画像を投影する状態を示す模式図であり、（ｂ）は、表示素子を制御して、投影レンズを介してスクリーンやその周辺を撮像素子で撮像する状態を示す模式図である。本発明の実施形態に係る表示素子の正面模式図であり、表示素子の画像形成面上に設けられた有効部領域と有効部外領域とを示す模式図である。本発明の実施形態に係る制御部が、スクリーンの投影範囲外の人が表示素子の有効部外領域に映り込み、人がいると判定する例を示した概念図である。本発明の実施形態に係る投影装置のミラーの動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は、表示素子がオン状態において、白色光を出射させる例を示す図である。（ｂ）は、表示素子がオフ状態において、ミラーに光源光が入射される例を示す図である。（ｃ）は、表示素子がオフ状態において、ミラーに光源光が入射されない例を示す図である。本発明の第１実施形態に係る投影装置が、表示素子で形成された投影画像を時分割駆動でスクリーンに投影している時に、制御部が光源装置の出射光を制御する処理を示したフローチャートである。本発明の第１実施形態に係る投影装置の変形例として、制御部が光源装置からの光源光を半減させる処理を示したフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る投影装置の具体例として、投影装置に情報処理装置を接続し、スクリーンに投影画像を投影表示する構成を示す構成図である。本発明の実施形態に係る表示素子の画像形成面の変形例を示した図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を用いて説明する。図１は、投影装置１０の外観斜視図である。なお、以下の説明において、投影装置１０における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは投影装置１０のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

そして、投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状であって、投影装置１０の筐体の前方の側板とされる正面パネル１２の側方に投影口を覆うレンズカバー１９を有するとともに、この正面パネル１２には複数の排気孔１７を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

また、筐体の上面パネル１１にはキー／インジケータ部３７が設けられ、このキー／インジケータ部３７には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源装置や表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子やアナログＲＧＢ映像信号が入力される映像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、音声出力端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子（群）２０が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル１５や正面パネル１２には、各々複数の排気孔１７が形成されている。また、左側パネル１５の背面パネル近傍の隅部や背面パネル１３には、吸気孔１８も形成されている。

次に、投影装置１０の投影装置制御部について図２の機能ブロック図を用いて述べる。投影装置制御部は、制御部３８、入出力インターフェース２２、画像変換部２３、表示エンコーダ２４、表示駆動部２６及び撮像素子４９等から構成される。

この制御部３８は、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵ、各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

そして、この投影装置制御部により、入出力コネクタ部２１から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース２２、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部２３で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換されたあと、表示エンコーダ２４に出力される。

また、表示エンコーダ２４は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部２６に出力する。

表示駆動部２６は、表示素子制御部として機能するものである。表示駆動部２６は、表示エンコーダ２４から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子５１を駆動する。表示駆動部２６は、光源装置６０から出射された光線束を後述の光源側光学系を介して、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）が用いられる表示素子５１に照射することにより、表示素子５１の反射光で投影画像を形成させ、投影レンズユニット２２０を介して図示しないスクリーンに投影画像を投影表示する。ここで、表示素子５１の反射光で投影画像を形成する面を画像形成面という。

なお、この投影レンズユニット２２０の可動レンズ群２３５（図３参照）は、レンズモータ４５によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。また、後述する図３の投影レンズユニット２２０に含まれる固定レンズ群２２５と可動レンズ群２３５とを総称して、投影レンズ２２０Ａとする。

撮像素子４９は、表示素子５１の画像形成面を撮像可能に配置される。この画像形成面には、投影口から入射される外光が反射される。従って、撮像素子４９は、投影口から前方の景色を撮像することができる。そして、制御部３８は、撮像素子４９が表示素子５１のミラーがオフ時に表示素子５１の画像形成面を撮像することにより、表示素子５１のオン時にスクリーンに投影される投影画像よりも広い範囲を示す有効部外領域の情報を取得することができる。

ここで、オン時とは、表示素子５１が投影画像を画像形成面に形成し、その投影画像をスクリーンに投影する投影状態を意味し、一方、オフ時とは、表示素子５１が投影画像を画像形成面に形成していない状態を意味する。そして、制御部３８は、オフ時に表示素子５１の画像形成面を介してスクリーンを撮像するように制御する。なお、表示素子５１のオン時とオフ時の状態については、後述する図４を用いて詳述する。

画像圧縮／伸長部３１は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード３２に順次書き込む記録処理を行う。

さらに、画像圧縮／伸長部３１は、再生モード時にメモリカード３２に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力し、メモリカード３２に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。

そして、筐体の上面パネル１１に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部３７の操作信号は、直接に制御部３８に出力される。リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部３５で受信され、Ｉｒ処理部３６で復調されたコード信号が制御部３８に出力される。

制御部３８にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７が接続されている。この音声処理部４７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ４８を駆動して拡声放音させる。

また、制御部３８は、表示素子５１と光源装置６０とを制御する。具体的には、制御部３８は、表示素子制御部としての表示駆動部２６と、光源制御部としての光源制御回路４１を制御している。光源制御回路４１は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光が光源装置６０から出射されるように、励起光源や赤色光源装置から所定のタイミングで個別の発光制御を行い、赤色、緑色及び青色の波長帯域光を発光させる。

表示駆動部２６は、投影レンズ２２０Ａで投影光を出射する場合は、光源装置６０からの光源光を画像形成面に入射させ、一方、画像形成面を撮像素子４９で撮像する場合は、有効部外領域を撮像させるように、有効部領域ＥＲの複数のミラー５１ａの角度を切り替える。即ち、表示駆動部２６は、ミラー５１ａの傾斜を制御する。なお、有効部外領域ＯＲのミラー５１ａは常にオフ状態になっているので、有効部領域ＥＲのミラー５１ａがオン状態の場合であっても、撮像素子４９によって撮像することにより、有効部外領域ＯＲに人ＨＢがいるか否かを検出することができる。

さらに、制御部３８は、判定処理部としての機能を有しており、撮像素子４９により撮像された画像形成面に基づいて、有効部外領域への対象物の有無を判定する。そして、制御部３８は、有効部外領域に対象物が有ると判定した場合は、光源装置６０からの光源光を消灯又は減光させるようになっている。なお、有効部領域と有効部外領域については、後述する図５を用いて詳述する。

また、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３に光源装置６０等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３にタイマー等により投影装置１０本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によっては投影装置１０本体の電源をオフにする等の制御も行う。

次に、この投影装置１０の内部構造について図３に基づいて述べる。図３は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。投影装置１０は、右側パネル１４の近傍に制御回路基板２４１を備えている。この制御回路基板２４１は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えている。また、投影装置１０は、制御回路基板２４１の側方、つまり、投影装置１０筐体の略中央部分に光源装置６０を備えている。さらに、投影装置１０には、光源装置６０と左側パネル１５との間に、光源側光学系１７０や投影レンズユニット２２０が配置されている。

光源装置６０は、青色波長帯域光の光源であって励起光源である励起光照射装置７０と、赤色波長帯域光の光源である赤色光源装置１２０と、緑色波長帯域光の光源である緑色光源装置８０と、を備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と蛍光板装置１００により構成される。また、光源装置６０には、青色波長帯域光、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光を導光する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、各色光源装置７０，８０，１２０から出射される各色波長帯域光を、ライトトンネル１７５の入射口に集光する。

励起光照射装置７０は、投影装置１０筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル１３近傍に配置される。また、励起光照射装置７０は、青色レーザダイオード７１から成る光源群、反射ミラー群７５、集光レンズ７８、ヒートシンク８１等を備える。光源群は、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置された複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１から成る。反射ミラー群７５は、各青色レーザダイオード７１からの出射光の光軸を正面パネル１２方向に９０度変換する。集光レンズ７８は、反射ミラー群７５で反射した各青色レーザダイオード７１からの出射光を集光する。また、ヒートシンク８１は、青色レーザダイオード７１と右側パネル１４との間に配置される。

光源群は、複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１がマトリクス状に配列されて成る。また、各青色レーザダイオード７１の光軸上には、各青色レーザダイオード７１からの出射光の指向性を高めるように各々平行光に変換するコリメータレンズ７３が夫々配置されている。また、反射ミラー群７５は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてミラー基板７６と一体化されて位置調整を行って形成され、青色レーザダイオード７１から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ７８に出射する。

ヒートシンク８１と背面パネル１３との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１とヒートシンク８１とによって青色レーザダイオード７１が冷却される。さらに、反射ミラー群７５と背面パネル１３との間にも冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって反射ミラー群７５や集光レンズ７８が冷却される。

赤色光源装置１２０は、青色レーザダイオード７１と光軸が平行となるように配置された赤色光源１２１と、赤色光源１２１からの出射光を集光する光学装置である集光レンズ群１２５と、が備えられる。この赤色光源１２１は、赤色波長帯域の光を発する半導体発光素子である赤色発光ダイオードである。そして、赤色光源装置１２０は、赤色光源装置１２０が出射する赤色波長帯域光の光軸が励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光の光軸と、蛍光板１０１から出射される緑色波長帯域光の光軸が交差するように配置されている。さらに、赤色光源装置１２０は、赤色光源１２１の右側パネル１４側に配置されるヒートシンク１３０を備える。ヒートシンク１３０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１及びヒートシンク１３０によって赤色光源１２１が冷却される。

緑色光源装置８０を構成する蛍光板装置１００は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光路上であって、正面パネル１２の近傍に配置される。蛍光板装置１００は、正面パネル１２と平行となるように、つまり、励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイールである蛍光板１０１と、この蛍光板１０１を回転駆動するモータ１１０と、励起光照射装置７０から出射される励起光の光線束を蛍光板１０１に集光するとともに蛍光板１０１から背面パネル１３方向に出射される光線束を集光する集光レンズ群１１１と、蛍光板１０１から正面パネル１２方向に出射される光線束を集光する集光レンズ１１５と、を備える。なお、モータ１１０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって蛍光板装置１００等が冷却される。

蛍光板１０１は、励起光照射装置７０から集光レンズ群１１１を介した出射光を励起光として受けて緑色波長帯域光の蛍光を出射する蛍光発光領域と、励起光照射装置７０からの出射光である励起光を透過又は拡散透過する拡散透過領域と、が周方向に連続して並設されている。

蛍光板１０１の基材は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材の励起光照射装置７０側の表面には、環状の溝を形成し、この溝の底部が銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されている。さらに、励起光を透過又は拡散透過する拡散透過領域のうち、透過する領域とされる場合には、基材の切抜き透孔部に透光性を有する透明基材が嵌入される。拡散透過する領域とされる場合には、表面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成した透明基材が嵌入される。

蛍光板１０１の蛍光体層は、励起光照射装置７０からの励起光としての青色波長帯域光が蛍光板１０１の緑色蛍光体層に照射されると、緑色蛍光体層における緑色蛍光体が励起され、緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域光を出射する。蛍光発光された光線束は、背面パネル１３側へ出射され、集光レンズ群１１１に入射する。一方、蛍光板１０１における入射光を透過又は拡散透過する拡散透過領域に入射された励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、蛍光板１０１を透過又は拡散透過され、蛍光板１０１の背面側（換言すれば、正面パネル１２側）に配置された集光レンズ１１５に入射する。

そして、導光光学系１４０は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、導光光学系１４０には、励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光及び蛍光板１０１から出射される緑色波長帯域光と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を共に透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色波長帯域光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー１４１が配置されている。すなわち、第一ダイクロイックミラー１４１は、各色波長帯域光に対して略４５°で配置される。

また、蛍光板１０１を透過又は拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ１１５と正面パネル１２との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一反射ミラー１４３が配置されている。第一反射ミラー１４３における左側パネル１５側には、集光レンズ１４６が配置され、さらにこの集光レンズ１４６の左側パネル１５側には、第二反射ミラー１４５が配置されている。第二反射ミラー１４５の背面パネル１３側には、集光レンズ１４７が配置されている。第二反射ミラー１４５は、第一反射ミラー１４３により反射され、集光レンズ１４６を介して入射される青色波長帯域光の光軸を背面パネル１３側に９０度変換する。

また、第一ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１５側には、集光レンズ１４９が配置されている。さらに、集光レンズ１４９の左側パネル１５側であって、集光レンズ１４７の背面パネル１３側には、第二ダイクロイックミラー１４８が配置されている。第二ダイクロイックミラー１４８は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して背面パネル１３側に９０度光軸を変換し、青色波長帯域光を透過させる。

第一ダイクロイックミラー１４１を透過した赤色波長帯域光の光軸と、この赤色波長帯域光の光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光の光軸は、集光レンズ１４９に入射する。そして、集光レンズ１４９を透過した赤色及び緑色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８により反射され、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。一方、集光レンズ１４７を透過した青色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８を透過して、集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。

光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３，ライトトンネル１７５，集光レンズ１７８，光軸変換ミラー１８１，集光レンズ１８３，照射ミラー１８５，コンデンサレンズ１９５により構成されている。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の背面パネル１３側に配置される表示素子５１から出射された投影画像を投影レンズユニット２２０に向けて出射するので、投影レンズユニット２２０の一部ともされている。

ライトトンネル１７５の近傍には、ライトトンネル１７５の入射口に光源光を集光する集光レンズ１７３が配置されている。よって、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、集光レンズ１７３により集光され、ライトトンネル１７５に入射される。ライトトンネル１７５に入射された光線束は、ライトトンネル１７５により均一な強度分布の光線束とされる。

ライトトンネル１７５の背面パネル１３側の光軸上には、集光レンズ１７８を介して、光軸変換ミラー１８１が配置されている。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に光軸を変換される。

光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５１に所定の角度で照射される。なお、ＤＭＤとされる表示素子５１は、背面パネル１３側にヒートシンク１９０が設けられ、このヒートシンク１９０により表示素子５１は冷却される。

光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光である光線束は、表示素子５１の画像形成面で投影画像として反射され、投影光として投影レンズユニット２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影レンズユニット２２０は、コンデンサレンズ１９５，可動レンズ群２３５，固定レンズ群２２５により構成されている。可動レンズ群２３５は、レンズモータにより移動可能に形成される。そして、可動レンズ群２３５及び固定レンズ群２２５は、固定鏡筒に内蔵される。よって、可動レンズ群２３５を備える固定鏡筒は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。なお、固定レンズ群２２５と可動レンズ群２３５は、上述した投影レンズ２２０Ａのことである。また、表示素子５１の左前方には、表示素子５１の画像形成面を撮像する撮像素子４９が配置される。

このように投影装置１０を構成することで、蛍光板１０１を回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から異なるタイミングで光を出射すると、赤色、緑色及び青色の各波長帯域光が導光光学系１４０を介して集光レンズ１７３及びライトトンネル１７５に順次入射され、さらに光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射されるため、投影装置１０の表示素子５１であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。

次に、制御部３８が制御するＤＭＤとされる表示素子５１の各ミラーのオン時とオフ時の状態について、図面を用いて説明する。図４（ａ）は、本発明の実施形態に係る制御部３８が、光源制御回路４１、光源装置６０、表示素子５１、表示駆動部２６、及び撮像素子４９を制御して、スクリーンに投影画像（オン光）ＬＩを投影する状態（即ち、オン時の状態を示し、オン状態ともいう。）を示している。

また、図４（ｂ）は、本発明の実施形態に係る制御部３８が、光源制御回路４１、光源装置６０、表示素子５１、表示駆動部２６、及び撮像素子４９を制御して、外光が投影口から入射され投影レンズ２２０Ａを介して表示素子５１の画像形成面に映し出されるスクリーンやその周辺を撮像素子４９で撮像する状態（即ち、オフ時の状態を示し、オフ状態ともいう。）を示している。

ここで、表示素子５１の画像形成面に設けられる複数のミラーの１つをミラー５１ａとして模式的に図示して、以下説明する。なお、ミラー５１ａは、複数のミラーそれぞれが行及び列を成して形成される。

図４（ａ）に示すように、赤光源、青光源、緑蛍光体を励起する励起光源を時分割でオンし、表示素子がオン状態の白投影の際には、図３に示す光源装置６０は、図２に示す制御部３８によって光源制御回路４１が制御されることにより、光源光ＳＬが照射ミラー１８５で反射されて、表示素子５１の画像形成面における各ミラー５１ａに光源光ＳＬを照射する。表示素子５１の各ミラー５１ａは、図３に示す光源装置６０からの出射光（光源光ＳＬ）を変調して投影画像ＬＩを形成するように、図２に示す表示駆動部２６により傾斜が制御される。そして、表示素子５１は、形成した投影画像ＬＩとしてのオン光を、投影レンズ２２０Ａを介して投影光としてスクリーン（図示せず）に投影表示する。

このように、制御部３８は、オン状態では、光源制御部としての光源制御回路４１を制御して、光源装置６０を所定の明るさで点灯させるととともに、投影レンズ２２０Ａを介してスクリーン（図示せず）に投影画像ＬＩを投影させる。

これに対し、図４（ｂ）に示すように、赤光源、青光源、緑蛍光体を励起する励起光源を時分割でオンし、表示素子がオフ状態の黒投影の際には、図３に示す光源装置６０からの出射光（光源光ＳＬ）は、表示素子５１の各ミラー５１ａによって反射されオフ光ＬＦとなる。表示素子５１の各ミラー５１ａは、光源光ＳＬがオフ光となるように、表示駆動部２６により傾斜が制御される。このようなミラー５１ａのオフ時に図３に示す光源装置６０の赤光源、青光源、緑蛍光体を励起する励起光源全てを消灯するオフフィールドには、投影レンズ２２０Ａを介して入射される投射口より前方の外光ＯＬが、表示素子５１の各ミラー５１ａにより反射される。撮像素子４９は、各ミラー５１ａにより反射された外光ＯＬを撮像可能に配置される。

このようにして、図２に示す制御部３８は、撮像素子４９が撮像した情報に基づいて、投影装置１０の外部の情報を取得することができる。

なお、図４（ａ）の白投影時、図４（ｂ）の黒投影時の何れにおいても、表示素子５１の有効部外領域ＯＲのミラー５１ａは全て常に電荷を加えていないニュートラル状態になっている。従って、有効部外領域ＯＲは制御不可能な領域となっている。

これに対し、有効部領域ＥＲのミラー５１ａは、制御可能な領域となっている。従って、有効部領域ＥＲの一部の投影画像領域ＥＲ１におけるミラー５１ａがオン状態であっても、投影画像領域ＥＲ１の周囲である投影画像外領域ＥＲ２に位置する有効部領域ＥＲ内のミラー５１ａがオフ状態であれば、有効部領域ＥＲを撮像素子４９によって撮像することにより、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人ＨＢがいるか否かを検出できる。

また、図５を用いて、表示素子５１に設定される画像形成面５２を説明する。図５に示すように、本発明の実施形態に係る表示素子５１の画像形成面５２には、画像形成面５２の外周を除く領域に、複数のミラー５１ａが配列され、ミラー５１ａのオン／オフの制御が可能な有効部領域ＥＲと、有効部領域ＥＲの外側に位置し、複数のミラー５１ａが配列され、常に電荷を加えていないニュートラル状態になっている有効部外領域ＯＲと、が設定される。

表示素子５１の有効部領域ＥＲの矩形状の外形のアスペクト比としては、１６：１０、１６：９、４：３等種々ある。本実施形態においては、表示素子５１の有効部領域ＥＲのアスペクト比が１６：９の場合の例を示す。

有効部外領域ＯＲは、画像形成面５２において、有効部領域ＥＲの外側の制御不可能な領域に設けられており、常にニュートラル状態になっているので、投影画像ＬＩを形成しない領域となっている。

次に、図６は、本発明の実施形態に係る制御部３８が、有効部領域ＥＲ内の投影画像外領域ＥＲ２にいる人が表示素子５１の有効部領域ＥＲに映り込み、人がいると判定する例を示した概念図を示している。

撮像素子４９は、図４（ｂ）に示したオフ時において、表示素子５１の画像形成面５２を撮像することにより外光ＯＬを撮像する。図２に示す制御部３８は、撮像素子４９による外光ＯＬの撮像により、投影装置１０の外部の情報を取得することができる。例えば、制御部３８は、図５に示す有効部領域ＥＲとされる投影画像外領域ＥＲ２に人ＨＢが進入したことを検出することができる。

なお、本発明の実施形態では、オフ時における投影画像外領域ＥＲ２の各ミラー５１ａに反射される外光ＯＬによって人ＨＢの有無を判定するものとし、オン時に投影画像外領域ＥＲ２に入射される外光ＯＬについては、判定しないものとする。また、対象物は、投影装置１０を用いて投影画像を説明する説明者等の人ＨＢを対象としているが、対象物は人ＨＢに限定されるものではなく、表示素子５１の投影画像外領域ＥＲ２に進入する可能性のある物が含まれる。

次に、表示素子５１が光源装置６０から出射された光を変調して投影画像ＬＩを形成し、投影レンズ２２０Ａが表示素子５１によって変調された投影画像ＬＩを投影する時と、撮像素子４９が外部の情報を撮像する時の１フレームのフィールド構成について説明する。

図７は、本発明の実施形態に係る１フレームのフィールド構成を示したタイミングチャートである。図７（ａ）では、表示素子５１のミラー５１ａがオン状態において、白色光を出射する場合のタイミングを示している。図７（ｂ）では、表示素子５１のミラー５１ａがオフ状態であることにより、黒投影する場合のタイミングを示している。表示素子５１の有効部領域ＥＲにおいては、光源装置６０からの光源光が入射される状態を示している。また、図７（ｃ）では、表示素子５１の有効部領域ＥＲにおいて、光源装置６０からの光源光が入射されない状態を示している。図７（ａ）から図７（ｃ）の何れにおいても、表示素子５１の投影画像外領域ＥＲ２のミラーは、オフ状態に固定されていることを示している。

図７（ａ）から図７（ｃ）に示すように、例えば、１／１２０［秒］に相当する１フレームでは、赤色フィールド、青色フィールド、緑色フィールド、及びオフフィールド（上述したオフ状態のことである。）から構成される。

図７（ａ）では、光源装置６０から表示素子５１の有効部領域ＥＲに、赤色波長帯域光、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光が出射されるタイミングを示しており、フレーム単位毎に光源装置６０から出射される各色の光によって、画素毎に任意の色の光を形成する。光源装置６０は、赤色波長帯域光、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を各タイミングで出射し、表示素子５１のＤＭＤからなるミラーがオン状態であれば、画素毎に任意の色を出射し、カラー画像を投影することができる。

なお、図７（ａ）の場合、赤色波長帯域光、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光が出射されているため、白色光を出射している。光源装置６０は、各カラーフィールドに合わせて時分割で点灯駆動するように、光源制御回路４１により制御される。

一方、オフフィールドでは、オフ状態として、表示素子５１が形成した投影画像ＬＩを投影レンズ２２０Ａに導かないように、表示素子５１の有効部領域ＥＲのミラー５１ａが表示駆動部２６により駆動されるとともに、光源装置６０からの光源光ＳＬが消灯されている。オフフィールドは、赤色フィールド、青色フィールド又は緑色フィールドと比較して各フィールド期間より短い期間に設定されており、有効部領域ＥＲのミラー５１ａによる投影を一時的に行わず、撮像素子４９によって表示素子５１の有効部領域ＥＲを含む表示素子５１の画像形成面を撮像した後、再び有効部領域ＥＲの投影を行うことを示している。即ち、オフフィールドでは、光源装置６０からの光源光ＳＬの出射が消灯され、同時に表示駆動部２６により表示素子５１の有効部領域ＥＲの全てのミラー５１ａが、オフ状態に駆動されるようになっている。

図７（ｂ）では、有効部領域ＥＲにおいて、光源装置６０からの光源光が入射される状態を示している。一方、図７（ｃ）では、有効部領域ＥＲにおいて、光源装置６０からの光源光が入射されない状態を示している。また、図７（ｂ）に示すように、光源装置６０から入射される光源光は、すべて図４（ｂ）で示したようなオフ光ＬＦとなる。

これにより、制御部３８は、図７（ａ）で示した表示素子５１の有効部領域ＥＲの各ミラー５１ａがオフ状態になるオフフィールドのタイミングで、撮像素子４９によりミラー５１ａを含む表示素子５１を撮像させ、投影装置１０の外部の情報を取得する。

図７（ａ）においては、表示素子５１に用いられるＤＭＤが全て白色の場合の例を示した。しかし、実際のＤＭＤは、数百万あるピクセルが独立し、オン／オフを繰り返しており、実際に外光ＯＬを観測する期間は、光源オフ時、且つＤＭＤがオフ時のオフフィールドであるため、観測をしないタイミングの色としては、白色投影だけでなく、赤色投影、青色投影、或いは様々な色の投影でも構わない。

また、図７（ｂ）及び図７（ｃ）において、表示素子５１の有効部領域ＥＲの各ミラー５１ａは、常時オフ状態になっているので、オフフィールドのタイミングにおいて、撮像素子４９で表示素子５１を撮像し、投影装置１０の外部の情報を取得するだけでなく、赤色フィールド、青色フィールド及び緑色フィールドの期間においても、撮像素子４９により表示素子５１を撮像することで、常時外部から有効部領域ＥＲ内の投影画像外領域ＥＲ２に進入してくる人ＨＢがいるか否かを監視できる。

図７（ｂ）は、黒投影時である。また、図７（ｃ）は、ブランクモード等の光源オフモード時、または投影前や切替時における状態である。このような全ての光源（赤光源、青光源、緑色用励起光源）をオフにした状態は、１２０フレームのうちの１フレームとしても良い。

次に、本発明の実施形態に係る投影装置１０の投影時の制御に関し、フローチャートを用いて詳細に説明する。図８は、本発明の実施形態に係る投影装置１０が、表示素子５１で形成された投影画像ＬＩをスクリーンに投影している時に、光源装置６０を制御する処理を示したフローチャートである。

まず、ユーザにより投影装置１０の本体電源がオンにされると、光源装置６０は、制御部３８によって光源制御回路４１が制御され、赤色波長帯域光、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を出射する。同時に、表示駆動部２６は、制御部３８の制御により表示素子５１の有効部領域ＥＲ内の投影画像領域ＥＲ１の各ミラー５１ａを駆動し、時分割で点灯駆動する（ステップＳ１０１）。これにより、表示素子５１は、オン状態で投影画像ＬＩを形成し、投影レンズ２２０Ａを介して、カラー画像による投影画像ＬＩをスクリーンに投影表示する。

制御部３８は、有効部領域ＥＲの１フレームにおけるオフフィールドに該当するか否かを判定しており（ステップＳ１０３）、１フレームのオフフィールドになるまで待ち受ける（ステップＳ１０３のＮ）。制御部３８は、有効部領域ＥＲの１フレームのオフフィールドになった場合（ステップＳ１０３のＹ）、光源装置６０からの出射光（即ち、赤色波長帯域光、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光であり、光源光である。）を消灯させ、同時に、表示駆動部２６により表示素子５１の有効部領域ＥＲの各ミラー５１ａをオフ状態にさせる。

制御部３８は、撮像素子４９を制御して、表示素子５１の画像形成面５２を撮像させる（ステップＳ１０５）。制御部３８は、撮像素子４９により撮像された画像形成面５２に基づいて、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２への人の有無を判定する（ステップＳ１０７）。制御部３８は、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人がいると判定した場合（ステップＳ１０７のＹ）、光源装置６０からの光源光を消灯（オフ）させるように制御して（ステップＳ１０９）、投影装置１０の時分割駆動を終了する。

一方、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人がいないと判定した場合は（ステップＳ１０７のＮ）、制御部３８は、引き続き、時分割による点灯駆動を行わせて、次のフレームのオフフィールドに該当するか否かを判定し（ステップＳ１０３）、オフフィールドを待ち受ける（ステップＳ１０３のＮ）。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、制御部３８は、撮像素子４９により撮像された画像形成面５２に基づいて、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２への人の有無を判定する。制御部３８は、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人がいると判定した場合、光源装置６０の光源光を消灯させるように制御する。

このように、投影装置１０は、表示素子５１の投影画像領域ＥＲ１よりも広い範囲である有効部領域ＥＲの情報を取得することによって、投影画像（投影光）ＬＩよりも広い範囲の外部環境の情報を取得して、その情報に基づいて、光源装置６０を制御することができる。

なお、本発明の実施形態では、制御部３８は、光源装置６０からの光源光を消灯させるようになっていたが、この実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、制御部３８は、光源装置６０からの光源光を減光させるようにしてもよい。ここで、制御部３８が、光源装置６０からの光源光を減光させる場合について、図９に示すフローチャートを用いて、説明する。

（第１実施形態の変形例１）
図９は、第１実施形態の変形例１として、制御部３８が、光源装置６０からの光源光を半減させる処理を示したフローチャートである。図９のフローチャートが、図８のフローチャートと異なる点は、ステップＳ１０７のＹに該当する場合の以降の処理である。そのため、図８のフローチャートと同一の処理には同一のステップを付し、異なる処理について説明する。

第１実施形態の変形例１として、制御部３８は、撮像素子４９により撮像された画像形成面５２に基づいて、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２への対象物の有無を判定し（ステップＳ１０７）、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人がいると判定した場合には（ステップＳ１０７のＹ）、光源装置６０からの光源光を半減させるように光量を設定する（ステップＳ２０１）。

そして、光源光の半減回数を判定して、半減の回数が３０回以上の場合には（ステップＳ２０３のＹ）、光源装置６０からの光源光を消灯（オフ）させるように制御して（ステップＳ１０９）、投影装置１０の時分割による点灯駆動を終了する。

一方、制御部３８は、光量を半減に設定する処理が３０回以上でない場合、即ち、１回目から２９回目迄の場合は（ステップＳ２０３のＮ）、光源装置６０からの光源光を半減に減光した状態で、光源装置６０に時分割による点灯駆動を行わせる（ステップＳ１０１）。

制御部３８は、光源光を半減に減光した状態で投影画像ＬＩを形成させ、カラー画像を投影表示させながら、引き続き、次のフレームのオフフィールドに該当するか否かを判定し（ステップＳ１０３）、オフフィールドを待ち受ける（ステップＳ１０３のＮ）。

以上説明したように、第１実施形態の変形例１によれば、制御部３８は、光源装置６０を消灯させるだけでなく、光量を半減に設定して減光させることもできるので、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人がいると判定した場合には、スクリーンに投影される投影画像ＬＩを暗くすることができる。また、制御部３８は、光源装置６０による光量を半減させる回数を設定することにより、投影表示される投影画像ＬＩを段階的に暗くさせることができ、かつ所定回数以上の場合に、光源装置６０の出射を中止させることができる。

なお、ＤＭＤを用いた投影装置１０においては、多くの場合、蛍光ホイールである蛍光板１０１の回転速度、即ち回転周波数が、電源周波数である６０Ｈｚの２倍速である１２０Ｈｚ（毎分７２００回転）、若しくは３倍速の１８０Ｈｚ（毎分１０８００回転）に規定されている。また、人が眩しいと感じた瞬間から目を閉じる迄の時間は一般的に０．２５秒といわれており、様々な規格が０．２５秒以内か否かで定められている。このため、第１実施形態の変形例１においては、１２０Ｈｚを常に監視している状態、即ち０．２５秒となる３０回に規定した。しかし、３０回はあくまで一例であり、この回数に限らない。

また、光源装置６０からの光源光の光量を半減する例は例示であり、これに限定されるものではない。例えば、制御部３８は、光源装置６０からの光源光の光量を、１／３又は１／４に減光するように設定してもよい。このように設定することにより、同時に減光する回数も６０回以上又は１２０回以上の場合に中止させる旨の設定ができるので、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２への人を検出した場合に、段階的に減光することができる。

（第１実施形態の変形例２）
第１実施形態の変形例２として、制御部３８は、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人が存在する場合であって、その人が所定時間の間、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に滞在する場合は、光源装置６０からの光源光を消灯又は減光させないように制御することもできる。なお、人が存在する状態とは、人が進入したことを連続して３０回以上検出した場合と定義する。

例えば、制御部３８は、画像形成面５２の有効部領域ＥＲを撮像させ、人や存在を認識した場合であって、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２から投影画像領域ＥＲ１にその人が移動する場合のみ、光源装置６０からの光源光を消灯又は減光させるように制御する。一方、制御部３８は、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２から投影画像領域ＥＲ１にその人が移動しない場合は、光源装置６０の出射を継続するように（消灯又は減光させないように）制御する。

この場合、制御部３８は、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人の存在を認識した場合でも、例えば、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人の存在を認識したフレーム数をカウントし、所定のフレーム数を超えた場合（例えば、２４０フレーム以上人の存在を認識した場合）に消灯や減光したり、また反対に、所定のフレーム数の間に有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２から投影画像領域ＥＲ１への人の移動が検出できない場合に、光源装置６０の出射を継続するように制御する。なお、この第１実施形態の変形例２では、所定のフレーム数に限定されるものではなく、所定の時間の計測であってもよい。

以上説明したように、第１実施形態の変形例２によれば、制御部３８は、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人の存在を認識した場合であっても、所定のフレーム数や所定の時間を計測し、その所定のフレーム数や所定の時間の有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２の状況に基づいて、光源装置６０からの光源光を、消灯又は減光させないように制御することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態として、有効部領域ＥＲにおいて人の存在を認識し、有効部領域ＥＲに投影される投影画像ＬＩを制御する適用例について、説明する。図１０は、第２実施形態として、投影装置１０に情報処理装置５００を接続し、スクリーンに投影画像ＬＩを投影表示する構成を示す構成図である。

第２実施形態では、制御部３８は、撮像された画像形成面に基づいて、有効部領域ＥＲに人（対象物）が存在する位置を判定し、その人の位置に応じて、投影光に関連付けられた操作機能を、投影光に重畳表示させるようになっている。

図１０に示すように、投影装置１０は、ＶＧＡケーブルＣＢ１及びＵＳＢケーブルＣＢ２により、情報処理装置５００と有線接続されている。情報処理装置５００は、スクリーンに投影表示する画像信号を、ＶＧＡケーブルＣＢ１を介して投影装置１０に供給する。投影装置１０は、情報処理装置５００から供給された画像信号に対応する投影画像をスクリーンに投影表示する。

図１０（ａ）では、投影装置１０は、情報処理装置５００から供給された画像信号を、スクリーンの投影画像領域ＥＲ１に投影表示させている。制御部３８は、オフ状態、即ち、１フレームのオフフィールドのタイミングで、投影画像外領域ＥＲ２を含む有効部領域ＥＲを、撮像素子４９によって撮像させる。表示素子５１の有効部領域ＥＲの複数のミラー５１ａにより投影画像外領域ＥＲ２の映像が反射されるため、撮像素子４９は、表示素子５１を撮像することにより、投影画像外領域ＥＲ２の情報を取得することができる。

この場合、制御部３８は、撮像された表示素子５１の有効部領域ＥＲに基づき、その有効部領域ＥＲに説明者等の人ＨＢの手の存在する位置を判定し、その人ＨＢの手の位置情報を情報処理装置５００に出力する。情報処理装置５００は、人ＨＢの手の位置情報を取得すると、その人ＨＢが投影画像外領域ＥＲ２の左側に位置していることを認識することができるので、人ＨＢの手の位置に応じて、スクリーンに投影される投影画像（投影光）ＬＩに、関連付けられた操作機能であるアイコンＩＣ１を重畳表示させる。

なお、アイコンＩＣ１は、例えば、投影画像ＬＩに関連付けられた操作機能を示すものであって、情報処理装置５００が投影画像ＬＩを表示させるアプリケーションの機能として、例えば、頁めくり、スクロール等の機能を有するＧＵＩ（Graphical User Interface）等である。

また、図１０（ｂ）では、投影装置１０は、同様に、情報処理装置５００から供給された同一の画像信号を、スクリーンの投影画像領域ＥＲ１に表示している。制御部３８は、図１０（ａ）と同様に、表示素子５１を撮像し、撮像された表示素子５１の有効部領域ＥＲに基づき、その有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人ＨＢの手の存在する位置を判定し、その人ＨＢの手の位置情報を情報処理装置５００に出力する。情報処理装置５００は、人ＨＢの手の位置情報を取得すると、その人ＨＢがスクリーンの外領域ＯＲ２の右側に位置していることを認識することができるので、人ＨＢの手の位置に応じて、スクリーンに投影される投影画像ＬＩに、関連付けられたアイコンＩＣ２を重畳表示させることができる。

以上説明したように、第２実施形態によれば、制御部３８は、撮像された表示素子５１の画像情報に基づき、表示素子５１の有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に存在する人ＨＢの手の位置を判定し、その人ＨＢの手の位置情報を情報処理装置５００に出力する。情報処理装置５００は、人ＨＢの手の位置情報を取得すると、その人ＨＢがスクリーンの投影画像外領域ＥＲ２の位置している場所を認識することができるので、人ＨＢの手の位置に応じて、スクリーンの投影画像領域ＥＲ１に投影される投影画像（投影光）ＬＩに、関連付けられた操作機能を重畳表示させることができる。

このように、投影装置１０は、表示素子５１の有効部領域ＥＲに出射される投影画像領域ＥＲ１の範囲よりも広い範囲の外部環境の情報を取得することにより、スクリーンの投影画像領域ＥＲ１に投影される投影画像ＬＩに、アイコンＩＣ１、ＩＣ２等を重畳表示させることができる。

なお、第２実施形態では、制御部３８は、人ＨＢの位置情報を情報処理装置５００に出力し、操作機能であるアイコンＩＣ１等を表示させるようになっていたが、これに限定されるものではない。例えば、情報処理装置５００は、人ＨＢの位置情報に基づいて、スクリーンに表示される投影画像ＬＩを自動的に形状補正するようにしてもよい。

具体的には、情報処理装置５００は、人ＨＢの位置情報を取得することにより、スクリーンの投影画像領域ＥＲ１に投影する投影画像ＬＩに台形補正を施したり、又は人ＨＢの位置情報の変化に伴って、リアルタイムに位置補正を施すことができる。なお、形状補正に関しては、投影装置１０の画像変換部２３において行ってもよく、または、情報処理装置５００において形状補正を行うようにしてもよい。

以上の通り、本発明の投影装置１０は、光源装置６０と、光源装置６０からの光源光を変調し、投影画像ＬＩを形成する表示素子５１と、投影画像ＬＩが入射され、投影光を出射する投影レンズ２２０Ａと、表示素子５１の画像形成面５２を撮像可能に配置される撮像素子４９と、表示素子５１と光源装置６０とを制御する制御部３８と、を有する。表示素子５１の画像形成面５２は、形成される投影画像ＬＩのサイズを規定する投影画像領域ＥＲ１と投影画像外領域ＥＲ２とを含む有効部領域ＥＲと、有効部領域ＥＲの外側に設けられる有効部外領域ＯＲと、を備える。

これにより、制御部３８は、撮像素子４９によって撮像された画像形成面５２に基づいて、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２への人の有無を判定し、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に対象物である人がいると判定した場合は、光源装置６０からの光源光を消灯又は減光させるように制御することができる。このように、投影装置１０は、スクリーンに投影される投影画像領域ＥＲ１よりも広い範囲の外部環境の情報を取得して、光源装置６０を制御することができる。

また、表示駆動部２６は、制御部３８の指示を受け付けて、投影レンズ２２０Ａで投影光を出射する場合は、光源装置６０からの光源光を表示素子５１の画像形成面５２に入射させ、一方、画像形成面５２を撮像素子４９で撮像する場合は、表示素子５１の有効部領域ＥＲを含む領域を撮像させるように、ミラー５１ａの角度を切り替える。

このように、制御部３８は、表示駆動部２６を制御することにより、投影レンズ２２０Ａで投影光を出射する場合は、光源装置６０からの光源光ＳＬを有効部領域ＥＲに入射させ、一方、画像形成面５２を撮像素子４９で撮像する場合は、表示素子５１の投影画像外領域ＥＲ２を含む領域を撮像させるように、ミラー５１ａの角度を切り替えることができる。

また、制御部３８は、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人ＨＢが存在する場合であって、その人ＨＢが所定の時間の間、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に滞在する場合は、光源装置６０からの光源光ＳＬを消灯又は減光させない制御を行うことができる。制御部３８は、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人ＨＢの存在を認識した場合であっても、所定のフレーム数や所定の時間を計測し、その所定のフレーム数や所定の時間の投影画像外領域ＥＲ２の状況に応じて、光源装置６０からの光源光ＳＬを、消灯又は減光させないように制御することができる。

また、制御部３８は、撮像された画像形成面５２に基づいて、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人ＨＢが存在する位置を判定し、その人ＨＢの位置に応じて、投影光に関連付けられた操作機能を投影光に重畳表示させるようにしてもよい。これにより、制御部３８は、スクリーンの投影画像領域ＥＲ１に投影される投影画像ＬＩに、操作機能としてのアイコンＩＣ１、ＩＣ２等を重畳表示させることができる。

また、光源装置６０からの光源光を制御する光源制御回路４１を更に備え、光源制御回路４１は、制御部３８の指示を受け付けて、光源装置６０からの光源光ＳＬを消灯又は減光させるようにしてもよい。制御部３８は、光源制御回路４１を制御することによって、光源装置６０からの光源光を減光又は消灯させることができる。

また、光源装置６０は、赤色、緑色又は青色波長帯域光を発するようにすることができる。これにより、投影装置１０は、表示素子５１において形成する投影画像ＬＩを、カラー画像により投影表示させることができる。

また、以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、第１実施形態のステップＳ１０７において、制御部３８は、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２への人ＨＢの有無を判定するようになっていた。撮像素子４９によって有効部領域ＥＲを撮像する場合、表示素子５１のミラー５１ａは外乱光の影響を受け易く、例えば、明るい室内では、予想し得ない反射等が生じることが想定される。そこで、有効部領域ＥＲを撮像する場合、外乱光の元となる色味を撮像素子４９内でキャンセルするように、画像処理を施すようにしてもよい。

具体的には、赤色が撮像素子４９に入射されたときには、青色と緑色とを消すように画像処理を施したり、緑色が撮像素子４９に入射されたときには、赤色と青色とを消すように画像処理を施してもよい。

また、例えば、第１実施形態では、ステップＳ１０７において、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人ＨＢを認識した場合は、光源装置６０の出射を消灯させるようになっていた。ここで、第１実施形態では、光源装置６０からの光源光を消灯する前に警告のメッセージを投影により表示、若しくはスピーカ４８から音声出力するようにしてもよい。

具体的には、表示素子５１の有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２に人ＨＢの存在を認識した場合には、１２フレーム分や２４フレーム分の投影画像ＬＩを投影表示しながら、「もう少しスクリーンから離れて下さい！」や、「光源装置に近いため、眩しく感じる恐れがあります！」等の警告を行う。

この場合、制御部３８は、警告後であって、所定の時間の間や所定のフレーム数が経過するまでに有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２から人が撤退していた場合には、消灯又は減光を回避することができる。

このように、制御部は、投影光の投影条件を変更する制御を行う。投影条件を変更する制御としては、光源装置の制御と表示素子の制御とがある。光源装置の制御としては、光源装置からの光源光の消灯、減光、メッセージの出力、の何れかを行う。表示素子の制御としては、画像情報をガンマ補正することで、投影画像を暗くすることができる。

また、第１実施形態では、制御部３８は、撮像素子４９に画像形成面５２を撮像させ、撮像された画像形成面５２に基づいて、有効部領域ＥＲの投影画像外領域ＥＲ２への人の有無を判定するようになっていた。このように、入力画像の投影画像領域ＥＲ１のアスペクト比が表示素子５１の有効部領域ＥＲのアスペクト比と異なる場合には、投影画像領域ＥＲ１よりも広い範囲を検出することができるので、他の領域設定をすることができる。

例えば、図１１に示すように、画像形成面５２Ａにおいて、入力画像のアスペクト比が４：３の場合、投影画像領域ＥＲ１もアスペクト比４：３である。一方、有効部領域ＥＲのアスペクト比が１６：９であれば、投影画像領域ＥＲ１の左右両端側が検出対象領域ＤＲとして人ＨＢの有無を検知することができる。

投影画像外領域ＥＲ２である検出対象領域ＤＲは、投影画像領域ＥＲ１の外側に設けられる。画像形成面５２Ａにおいて、アスペクト比１６：９の有効部領域ＥＲとアスペクト比４：３の投影画像領域ＥＲ１の縦方向と横方向の各中心を合わせ、且つ有効部領域ＥＲの縦方向の長さを投影画像領域ＥＲ１の縦方向の長さに合わせた場合、有効部領域ＥＲに設定されたアスペクト比１６：９は、投影画像領域ＥＲ１に比べて横の比率が大きいため、このアスペクト比４：３の領域に対して幅広となる領域が、検出対象領域ＤＲとして設定される。

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］光源装置と、
前記光源装置からの光源光を変調し、投影画像を形成する表示素子と、
前記投影画像が入射され、投影光を出射する投影レンズと、
前記表示素子を撮像可能に配置される撮像素子と、
前記表示素子と前記光源装置と前記撮像素子とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記撮像素子により撮像された投影画像外領域への対象物の有無を判定し、前記投影画像外領域に前記対象物が有ると判定した場合は、前記投影光の投影条件を変更することを特徴とする投影装置。
［２］前記投影画像外領域は、被投影面に投影される投影画像領域の外側に位置し、且つ前記表示素子に設けられた複数のミラーを制御可能な有効部領域であることを特徴とする前記［１］に記載の投影装置。
［３］前記表示素子に設けられた複数のミラーの角度を制御する表示素子制御部を更に備え、
前記表示素子制御部は、前記投影レンズで前記投影光を出射する場合は、前記光源装置からの光源光を画像形成面に入射させ、一方、前記画像形成面を前記撮像素子で撮像する場合は、前記有効部領域の前記複数のミラーの角度を切り替えることを特徴とする前記［２］に記載の投影装置。
［４］前記制御部は、前記表示素子の前記有効部領域の前記投影画像外領域に前記対象物が存在し、前記対象物が所定の時間、前記投影画像外領域に存在する場合には、前記光源装置からの光源光を消灯又は減光させないことを特徴とする前記［２］又は前記［３］に記載の投影装置。
［５］前記制御部は、撮像された前記表示素子の前記有効部領域の前記投影画像外領域に前記対象物が存在する位置を判定し、前記対象物の位置に応じて、前記投影光に関連付けられた操作機能を前記投影光に重畳表示させることを特徴とする前記［２］乃至前記［４］の何れか１項に記載の投影装置。
［６］前記光源装置は、赤色、緑色又は青色波長帯域光を発することを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れか１項に記載の投影装置。
［７］前記対象物は、人であることを特徴とする前記［１］乃至前記［６］の何れか１項に記載の投影装置。
［８］前記投影光の投影条件を変更する制御は、光源光の消灯又は減光、メッセージの出力、の何れかを行う前記光源装置の制御、或いは前記表示素子の制御であることを特徴とする前記［１］乃至前記［７］の何れか１項に記載の投影装置。

１０投影装置１１上面パネル
１２正面パネル１３背面パネル
１４右側パネル１５左側パネル
１７排気孔１８吸気孔
１９レンズカバー２１入出力コネクタ部
２２入出力インターフェース２３画像変換部
２４表示エンコーダ２５ビデオＲＡＭ
２６表示駆動部３１画像圧縮／伸長部
３２メモリカード３５Ｉｒ受信部
３６Ｉｒ処理部３７キー／インジケータ部
３８制御部４１光源制御回路
４３冷却ファン駆動制御回路４５レンズモータ
４７音声処理部４８スピーカ
４９撮像素子
５１表示素子６０光源装置
６０Ａ光源装置６０Ｂ光源装置
６０Ｃ光源装置７０励起光照射装置
７０Ｂ励起光照射装置７０Ｃ励起光照射装置
７１青色レーザダイオード７１Ｃレーザダイオード
７３コリメータレンズ７５反射ミラー群
７５Ｃ反射ミラー７６ミラー基板
７８集光レンズ８０色光源装置
８０緑色光源装置８０Ｂ緑色光源装置
８０Ｃ緑色光源装置８１ヒートシンク
１００蛍光板装置１００Ｂ蛍光板装置
１００Ｃ蛍光板装置１０１蛍光板
１０１Ｂ蛍光板１０１Ｃ蛍光板
１１０モータ１１１集光レンズ群
１１１Ｃ集光レンズ群１１５集光レンズ
１２０赤色光源装置１２０Ａ赤色光源装置
１２０Ｃ赤色光源装置１２１赤色光源
１２４分光板１２５集光レンズ群
１２５Ａ光学装置１２５Ｃ集光レンズ群
１３０ヒートシンク
１４０導光光学系１４１第一ダイクロイックミラー
１４１Ｂ第一ダイクロイックミラー１４１Ｃ第一ダイクロイックミラー
１４３第一反射ミラー１４５第二反射ミラー
１４６集光レンズ１４７集光レンズ
１４８第二ダイクロイックミラー１４８Ｂ第二ダイクロイックミラー
１４９集光レンズ１７０光源側光学系
１７３集光レンズ１７５ライトトンネル
１７８集光レンズ１８１光軸変換ミラー
１８３集光レンズ１８５照射ミラー
１９０ヒートシンク１９５コンデンサレンズ
２２０投影レンズユニット２２５固定レンズ群
２２０Ａ投影レンズ
２３５可動レンズ群２４１制御回路基板
２６１冷却ファン３００Ｂ青色光源装置
３０１Ｃ青色レーザダイオード３０３Ｃコリメータレンズ
３２１Ｂ青色光源３２５Ｂ集光レンズ群

Claims

光源装置と、
複数のミラーを有し、前記光源装置からの光源光を変調し、投影画像を形成する表示素子と、
前記投影画像が入射され、投影光を出射する投影レンズと、
前記表示素子を撮像可能に配置される撮像素子と、
前記表示素子と前記光源装置と前記撮像素子とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、被投影面に投影される投影画像領域の外側に位置し、且つ前記表示素子に設けられた前記複数のミラーを制御可能な有効部領域である投影画像外領域に位置する前記ミラーがオフ状態の際、前記投影レンズを介して入射される投射口より前方の外光が、前記表示素子の各前記ミラーにより反射され、各前記ミラーにより反射された外光を前記撮像素子で撮像することにより、前記有効部領域の前記投影画像外領域への対象物の有無を判定し、前記投影画像外領域に前記対象物が有ると判定した場合は、前記投影光の投影条件を変更することを特徴とする投影装置。
前記表示素子に設けられた前記複数のミラーの角度を制御する表示素子制御部を更に備え、
前記表示素子制御部は、前記投影レンズで前記投影光を出射する場合は、前記光源装置からの光源光を画像形成面に入射させ、一方、前記画像形成面を前記撮像素子で撮像する場合は、前記有効部領域の前記複数のミラーの角度を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
前記制御部は、前記表示素子の前記有効部領域の前記投影画像外領域に前記対象物が存在し、前記対象物が所定の時間、前記投影画像外領域に存在する場合には、前記光源装置からの光源光を消灯又は減光させないことを特徴とする請求項１又は２に記載の投影装置。
前記制御部は、撮像された前記表示素子の前記有効部領域の前記投影画像外領域に前記対象物が存在する位置を判定し、前記対象物の位置に応じて、前記投影光に関連付けられた操作機能を前記投影光に重畳表示させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の投影装置。
前記光源装置は、赤色、緑色又は青色波長帯域光を発することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の投影装置。
前記対象物は、人であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の投影装置。
前記投影光の投影条件を変更する制御は、光源光の消灯又は減光、メッセージの出力、の何れかを行う前記光源装置の制御、或いは前記表示素子の制御であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の投影装置。