(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一波長光を連続して発生する光源と、
上記光源からの光が照射される回転盤の周上の少なくとも一部に、所定のマークを被覆するように蛍光体層を形成した回転ホイールと、
画像信号を入力する入力手段と、
上記回転ホイールを介して提供される光を用い、上記入力手段で入力する画像信号に対応した光像を形成して投影する投影手段と、
上記回転ホイールの回転盤周面に対向して配置され、上記蛍光体層下に被覆された所定のマークの現出を検知する検知手段と、
上記検知手段での検知結果に応じて上記光源での光の発生を停止させる制御手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
上記回転ホイールは、所定の形状のマーク上に蛍光体層を被覆形成し、
上記検知手段は、上記回転ホイールの所定の形状のマークを撮像素子により撮像し、その撮像素子の出力する画像信号によりマークの現出を検知する
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項３】
上記回転ホイールは、蛍光体層とは異なる色調のマーク上に蛍光体層を被覆形成し、
上記検知手段は、上記回転ホイールの所定の色調のマークを撮像素子により撮像し、その撮像素子の出力する画像信号によりマークの現出を検知する
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項４】
上記検知手段は、上記回転ホイールの所定のマークの検知回数をカウントし、該カウント値が予め設定した数値となった時点でマークの現出を検知する
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項５】
同一波長光を連続して発生する光源、上記光源からの光が照射される回転盤の周上の少なくとも一部に、所定のマークを被覆するように蛍光体層を形成した回転ホイール、画像信号を入力する入力部、及び上記回転ホイールを介して提供される光を用い、上記入力部で入力する画像信号に対応した光像を形成して投影する投影部を備えた投影装置での投影方法であって、
上記回転ホイールの回転盤周面に対向して配置された検知部により、上記蛍光体層下に被覆された所定のマークの現出を検知する検知工程と、
上記検知工程での検知結果に応じて上記光源での光の発生を停止させる制御工程と
を有したことを特徴とする投影方法。
【請求項６】
同一波長光を連続して発生する光源、上記光源からの光が照射される回転盤の周上の少なくとも一部に、所定のマークを被覆するように蛍光体層を形成した回転ホイール、画像信号を入力する入力部、及び上記回転ホイールを介して提供される光を用い、上記入力部で入力する画像信号に対応した光像を形成して投影する投影部を備えた投影装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、
上記回転ホイールの回転盤周面に対向して配置された検知部により、上記蛍光体層下に被覆された所定のマークの現出を検知する検知ステップと、
上記検知ステップでの検知結果に応じて上記光源での光の発生を停止させる制御ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを光源とするプロジェクタ装置等に好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型の投影型画像表示装置において、紫外光光源とカラーホイールとからなる可視光光源を用い、レンズや画像表示素子などの各部品側に可視光を照射するようにした技術が考えられている。（特許文献１）
この特許文献では、紫外光光源から対向配置されたカラーホイールに紫外線を照射する。カラーホイールは、蛍光体層、紫外線反射層、及び透明基板からなる。紫外光がカラーホイールに照射されることで、カラーホイールの該蛍光体層から可視光線を出射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０５２０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載された技術を含めて、蛍光体層を消したカラーホイールにレーザ光を照射し、蛍光体層から所望する波長帯域の光を出射させるような光源構造では、特に回転が停止してホイール上の１点に連続して光源光が照射される場合など、熱的負荷が集中し、蛍光体層の剥離などが発生することが考えられる。そのような場合、蛍光体層が剥離した位置にさらにレーザ光が照射されることで、画像表示装置内の他の部位、あるいは投影系のレンズ等を介して装置外にレーザ光の影響が出る虞がある。
【０００５】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、強力な光源光により光学系統の一部が破損したとしても、そのことを確実に検知して、さらなる被害の拡大及び装置外部への影響を未然に防止することが可能な投影装置、投影方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、同一波長光を連続して発生する光源と、上記光源からの光が照射される回転盤の周上の少なくとも一部に、所定のマークを被覆するように蛍光体層を形成した回転ホイールと、画像信号を入力する入力手段と、上記回転ホイールを介して提供される光を用い、上記入力手段で入力する画像信号に対応した光像を形成して投影する投影手段と、上記回転ホイールの回転盤周面に対向して配置され、上記蛍光体層下に被覆された所定のマークの現出を検知する検知手段と、上記検知手段での検知結果に応じて上記光源での光の発生を停止させる制御手段とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記回転ホイールは、所定の形状のマーク上に蛍光体層を被覆形成し、上記検知手段は、上記回転ホイールの所定の形状のマークを撮像素子により撮像し、その撮像素子の出力する画像信号によりマークの現出を検知することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記回転ホイールは、蛍光体層とは異なる色調のマーク上に蛍光体層を被覆形成し、上記検知手段は、上記回転ホイールの所定の色調のマークを撮像素子により撮像し、その撮像素子の出力する画像信号によりマークの現出を検知することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記検知手段は、上記回転ホイールの所定のマークの検知回数をカウントし、該カウント値が予め設定した数値となった時点でマークの現出を検知することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、同一波長光を連続して発生する光源、上記光源からの光が照射される回転盤の周上の少なくとも一部に、所定のマークを被覆するように蛍光体層を形成した回転ホイール、画像信号を入力する入力部、及び上記回転ホイールを介して提供される光を用い、上記入力部で入力する画像信号に対応した光像を形成して投影する投影部を備えた投影装置での投影方法であって、上記回転ホイールの回転盤周面に対向して配置された検知部により、上記蛍光体層下に被覆された所定のマークの現出を検知する検知工程と、上記検知工程での検知結果に応じて上記光源での光の発生を停止させる制御工程とを有したことを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、同一波長光を連続して発生する光源、上記光源からの光が照射される回転盤の周上の少なくとも一部に、所定のマークを被覆するように蛍光体層を形成した回転ホイール、画像信号を入力する入力部、及び上記回転ホイールを介して提供される光を用い、上記入力部で入力する画像信号に対応した光像を形成して投影する投影部を備えた投影装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記回転ホイールの回転盤周面に対向して配置された検知部により、上記蛍光体層下に被覆された所定のマークの現出を検知する検知ステップと、上記検知ステップでの検知結果に応じて上記光源での光の発生を停止させる制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、強力な光源光により光学系統の一部を構成する回転ホイールが破損したとしても、そのことを確実に検知して、さらなる被害の拡大及び装置外部への影響を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置全体の機能構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態に係るカラーホイールの構成を示す図。
【図３】同実施形態に係る投影動作時に平行して実施される蛍光体ホイールの監視処理の内容を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０の概略機能構成を示すブロック図である。  
１１は入出力コネクタ部であり、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子、Ｄ−ｓｕｂ１５タイプのＲＧＢ入力端子、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）コネクタを含む。
【００１６】
入出力コネクタ部１１より入力される各種規格の画像信号は、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２、システムバスＳＢを介し、一般にスケーラとも称される画像変換部１３に入力される。
【００１７】
画像変換部１３は、入力された画像信号を投影に適した所定のフォーマットの画像信号に統一し、表示用のバッファメモリであるビデオＲＡＭ１４に適宜書込んだ後に、書込んだ画像信号を読出して投影画像処理部１５へ送る。
【００１８】
この際、ＯＳＤ（Ｏｎ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じてビデオＲＡＭ１４で画像信号に重畳加工され、加工後の画像信号が読出されて投影画像処理部１５へ送られる。
【００１９】
投影画像処理部１５は、送られてきた画像信号に応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子（ＳＬＭ）であるマイクロミラー素子１６を表示駆動する。
【００２０】
このマイクロミラー素子１６は、アレイ状に配列された複数、例えばＸＧＡ（横１０２４画素×縦７６８画素）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作することでその反射光により光像を形成する。
【００２１】
一方で、光源部１７から時分割でＲ，Ｇ，Ｂの原色光が循環的に出射される。この光源部１７からの原色光が、ミラー１８で全反射して上記マイクロミラー素子１６に照射される。
【００２２】
そして、マイクロミラー素子１６での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット１９を介して、投影対象となる図示しないスクリーンに投影表示される。
【００２３】
上記光源部１７は、不可視である紫外域のレーザ光を発するレーザダイオード（ＬＤ）２１を有する。
【００２４】
レーザダイオード２１の発する紫外域のレーザ光は、ダイクロイックミラー２２で反射されて、カラーホイール２３の周上の１点に照射される。  
このカラーホイール２３は、モータ（Ｍ）２４により回転される。  
図２は、カラーホイール２３の構成を示す図である。図２（Ｂ）は上述した如くカラーホイール２３に装着されて回転駆動され、光源部１７の一部を構成するカラーホイール２３の外観構成を示す。レーザ光が照射されるカラーホイール２３の周上には、赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂが合わせてリング状となるように形成される。
【００２５】
また図２（Ａ）に示すように上記赤色蛍光体２３Ｒ、カラーホイール２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂを形成する以前のカラーホイール２３には、円周を細かく分割するような扇形状のマーカー２３ＭＫが事前に形成されている。
【００２６】
すなわち、カラーホイール２３では、上記マーカー２３ＭＫ上に、赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂを被覆形成することで、外観上からはマーカー２３ＭＫの存在が視認できないものとなっている。
【００２７】
上記赤色蛍光体２３Ｒは、マーカー２３ＭＫ上に、紫外光の照射により赤色光を励起する特性を有する蛍光体を塗布して形成する。同様に上記緑色蛍光体２３Ｇは、マーカー２３ＭＫ上に、紫外光の照射により緑色光を励起する特性を有する蛍光体を塗布して形成する。同じく上記青色蛍光体２３Ｂは、マーカー２３ＭＫ上に、紫外光の照射により青色光を励起する特性を有する蛍光体を塗布して形成する。
【００２８】
なお、上記図２（Ｂ）では、赤色蛍光反射板２３Ｒ、緑色蛍光反射板２３Ｇ、及び青色蛍光反射板２３Ｂがそれぞれカラーホイール２３の中心に対する中心角がそれぞれ１２０°となる場合の構成について例示したものである。
【００２９】
しかしながら本実施形態はこれに限らず、光源光であるレーザダイオード２１の発する紫外光の周波数待機や、上記赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂそれぞれの蛍光特性、あるいはこのデータプロジェクタ装置１０で投影する画像の色調等、設計上の事項を含めて、赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び赤色蛍光体２３Ｒの円周上の角度比は任意に設定可能であるものとする。
【００３０】
しかして、上記図１でモータ２４により回転されるカラーホイール２３に対して紫外域のレーザ光を照射することで、可視光である赤色、緑色、あるいは青色の光が励起する。このカラーホイール２３で励起した光はいずれも、カラーホイール２３での反射光として、上記ダイクロイックミラー２２、レンズ２５を透過してミラー２６で反射され、レンズ２７を介してインテグレータ２８で輝度分布が略均一な光束とされた後にミラー３２で全反射されて、上記ミラー１８へ送られる。
【００３１】
上記カラーホイール２３の赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂが形成された周状の１点で、上記レーザダイオード２１からのレーザ光が照射される位置とは異なる地点に向けで、個体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）２９を配置する。
【００３２】
また、カラーホイール２３の円周側面の１箇所に対向してホイールマーカ３０を配置する。このホイールマーカ３０は、カラーホイール２３の円周端の１箇所に設けられた、図示しない同期マークとの対向の検知することで、カラーホイール２３の回転周期及び回転位相を検出する。
【００３３】
上記ＣＣＤ２９での撮像動作により得られる画像信号、及びホイールマーカ３０の検知信号はいずれも投影光処理部３１に送られる。
【００３４】
投影光処理部３１は、上記光源部１７のレーザダイオード２１の発光タイミング、及びモータ２４によるカラーホイール２３の回転を制御する。投影光処理部３１は、投影画像処理部１５から与えられる画像データのタイミングに応じて上記半導体レーザ部２１の発光タイミングとカラーホイール２４の回転を制御する。
【００３５】
加えて投影光処理部３１は、上述したようにＣＣＤ２９で得た画像信号の解析処理及びホイールマーカ３０からの検出処理を実行する。
【００３６】
上記各回路の動作すべてをＣＰＵ３２が統括して制御する。このＣＰＵ３２は、メインメモリ３３及びプログラムメモリ３４と直接接続される。メインメモリ３３は、ＤＲＡＭで構成され、ＣＰＵ３２のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ３４は、電気的書換可能な不揮発性メモリで構成され、ＣＰＵ３２が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。ＣＰＵ３２は、上記メインメモリ３３及びプログラムメモリ３４を用いて、このデータプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。
【００３７】
上記ＣＰＵ３２は、操作部３５からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。  
この操作部３５は、データプロジェクタ装置１０の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置１０専用の図示しないリモートコントローラの間で赤外光を受光するレーザ受光部とを含み、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ３２へ直接出力する。
【００３８】
上記ＣＰＵ３２はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３６とも接続される。音声処理部３６は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部３７を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。
【００３９】
次に上記実施形態の動作について説明する。  
図３は、主としてＣＰＵ３２の制御の下に投影光処理部３１が実行する、投影動作に平行して常時実施される蛍光体ホイールの監視処理の内容を示す。
【００４０】
このＣＰＵ３２及び投影光処理部３１による動作制御は、プログラムメモリ３４に記憶される動作プログラムを読出してメインメモリ３３に展開して保持させることで実行される。なお、プログラムメモリ３４に記憶される動作プログラムは、工場出荷前にプログラムメモリ３４に記憶されたものに限らない。例えば、製品販売後にこのデータプロジェクタ装置１０を所有するユーザが、インターネット等のネットワーク経由でダウンロードしたアップデート用のプログラムを、入出力コネクタ部１１、入出力インタフェース１２を介してインストールすることも可能であるものとする。
【００４１】
その当初には、カラーホイール２３が回転していることをホイールマーカ３０の出力により確認する（ステップＳ１０１）。確認できた場合、次にＣＣＤ２９からの画像信号を投影光処理部３１で解析処理し、解析画像からカラーホイール２３の赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂではなく、マーカー２３ＭＫによる画像パターンを抽出できたか否かにより、マーカー２３ＭＫを検知したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００４２】
ここでマーカー２３ＭＫの画像パターンを抽出することができず、マーカー２３ＭＫを検知していないと判断した場合には、カラーホイール２３から赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂがいずれも剥離しておらず、カラーホイール２３が正常に機能しているものと判断して、メインメモリ３３内に設定する、カラーホイール２３の異常状態をカウントするためのカウンタの値ｃをクリアして「０」とした上で（ステップＳ１０３）、再び上記ステップＳ１０１に戻る。
【００４３】
こうしてステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理を繰返し実行しながら、マーカー２３ＭＫが検知されるのを待機する。
【００４４】
ＣＣＤ２９で得た画像中からマーカー２３ＭＫの画像パターンが抽出された場合、ステップＳ１０２でそれを判断し、上記カウント値ｃを「＋１」更新設定する（ステップＳ１０４）。
【００４５】
次いで、更新設定したカウント値ｃが「３」でないことを確認した上で、再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。
【００４６】
上記ステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０５の処理を３回繰返し実行し、ステップＳ１０５においてカウント値ｃが「３」であると判断すると、この時点でカラーホイール２３から赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂの少なくとも１箇所が剥離したものと判断して、直ちにレーザダイオード２１の発光を停止する（ステップＳ１０６）。
【００４７】
さらに、蛍光体が剥離したことを投影光処理部３１からＣＰＵ３２に通知する（ステップＳ１０７）。
【００４８】
これを受けたＣＰＵ３２が、通知を受けたことを記憶させると共に、データプロジェクタ装置１０全体の電源をオフし（ステップＳ１０８）、以上でこの図３の処理を終了する。
【００４９】
以上詳記した如く本実施形態によれば、レーザダイオード２１のような強力な光源光により光学系等の一部を構成するカラーホイール２３の赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂがカラーホイール２３から剥離した場合に、そのことを確実に検知して、さらなる被害の拡大及びデータプロジェクタ装置１０外部への影響を未然に防止することが可能となる。
【００５０】
また、上記実施形態では、カラーホイール２３のマーカー２３ＭＫの形状をＣＣＤ２９で得た画像から画像解析処理により抽出して蛍光体層の部分的な剥離を検知するものとしたので、画像解析処理を行なう投影光処理部３１の負担は増すものの、より確実にカラーホイール２３の破損を検知することが可能となる。
【００５１】
上記実施形態とは異なり、マーカー２３ＭＫに代えて、赤色蛍光体２３Ｒ、緑色蛍光体２３Ｇ、及び青色蛍光体２３Ｂのいずれとも異なる特定色のマーカーが上記蛍光体に被覆形成されるものとし、一方で上記ＣＣＤ２９に代えてフォトトランジスタやフォトダイオード等のフォトセンサを上記特定色に対応したカラーフィルタと組み合わせることで、該蛍光体層の一部が剥離した時点で上記フォトセンサの出力によりカラーホイール２３の破損を検知することができる。
【００５２】
このような構成とすれば、投影光処理部３１における画像解析処理等を行なうことなく、簡易な構成でカラーホイール２３の破損を確実に検知できる。
【００５３】
さらに上記実施形態では、ＣＣＤ２９からの検知回数が連続３回となるまでは異常であるとの判断を行なわないものとした。
【００５４】
このように異常な状態が連続して所定回数検知されるまでは異常であるとの判断を猶予することにより、異常検知の誤動作が頻発するのを避け、確実な検知に基づく対処が実現できる。
【００５５】
なお、上記異常検知を確実に判断するまでの連続回数に関しては、上記実施形態で用いた数値「３」に限らず、カラーホイール２３のマーカー２３ＭＫのような検知対象側と、ＣＣＤ２９のような検知を行なう検知手段、及びその検知信号を処理する投影光処理部３１のような信号処理を組み合わせた全体の検知精度に応じて適宜設定される。
【００５６】
また、本実施形態はＤＬＰ（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、光源光による破損や装置外部への影響が懸念される各種投影装置にも適用することが可能である。
【００５７】
その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５８】
１０…データプロジェクタ装置、１１…入出力コネクタ部、１２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、１３…画像変換部（スケーラ）、１４…ビデオＲＡＭ、１５…投影画像処理部、１６…マイクロミラー素子（ＳＬＭ）、１７…光源部、１８…ミラー、１９…投影レンズユニット、２１…レーザダイオード（ＬＤ）、２２…ダイクロイックミラー、２３…カラーホイール、２３Ｂ…青色蛍光体、２３Ｇ…緑色蛍光体、２３ＭＫ…マーカー、２３Ｒ…赤色蛍光体、２４…モータ（Ｍ）、２５…レンズ、２６…ミラー、２７…レンズ、２８…インテグレータ、２９…ＣＣＤ、３０…ホイールマーカ、３１…投影光処理部、３２…ＣＰＵ、３３…メインメモリ、３４…プログラムメモリ、３５…操作部、３６…音声処理部、３７…スピーカ部、ＳＢ…システムバス。
【図１】
0005434533.tif 000002
【図２】
0005434533.tif 000003
【図３】
0005434533.tif 000004