(57)【要約】  安全で高輝度のプロジェクタを実現する。  光源101からの光束を画像変調デバイス105に照射し、画像変調デバイス105に形成される画像をズームレンズ102により拡大投射するプロジェクタである。このプロジェクタは、ズームレンズ102の光出射面の前方に光軸に沿って移動可能に配置された光透過窓103を有する。さらに当該プロジェクタは、ズームレンズ102の焦点距離の変更に従い、光透過窓103の外側面上に現れる光束領域が変わらないように光透過窓103の位置を制御する窓位置制御部108を有する。
2010050047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光束を拡大投射するズームレンズと、
前記ズームレンズの光出射面の前方に光軸に沿って移動可能に配置された光透過窓と、
前記ズームレンズの焦点距離の変更に従い、前記光透過窓の外側面上に現れる前記光束の領域が変わらないように前記光透過窓の位置を制御する制御手段と、
を有するプロジェクタ。
【請求項２】
前記光透過窓は、前記光軸と直交し且つ前記ズームレンズの光出射面と対面する平行平板からなる、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記光透過窓は前記ズームレンズの鏡筒に組み込まれている、請求の範囲第１項又は第２項に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記光透過窓は、前記ズームレンズの焦点距離を最短に設定した場合に前記ズームレンズの光出射面に最も接近し、前記ズームレンズの焦点距離を最長に設定した場合に前記ズームレンズの光出射面から最も離れる、請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記ズームレンズの焦点距離を変更するための変更手段をさらに備えた請求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記変更手段は、前記ズームレンズの鏡筒に回転可能に取り付けられ、回転することで内部レンズ群の一部を光軸に沿って移動させて前記ズームレンズの焦点距離を決めるズームリングであり、
前記プロジェクタは、前記ズームリングの回転角に応じて、前記焦点距離を決める前記内部レンズ群の一部の位置を検出するズーム位置検出手段をさらに有する、請求の範囲第５項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記光源がレーザー光源であり、
前記プロジェクタは、該レーザー光源からのレーザー光束を画像変調デバイスに照射し、該画像変調デバイスに形成される画像を前記ズームレンズにより拡大投射する、請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記光透過窓の外側面上に現れる前記レーザー光束のエネルギー密度が、プロジェクタのレーザー安全クラスを満足する被曝放出限界値（AEL値）以下となっている、請求の範囲第７項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記画像変調デバイスは、２次元画像を形成するマイクロディスプレイであり、透過型の液晶ライトバルブ、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）あるいはＬＣＯＳ（反射型液晶素子）を用いられている、請求の範囲第７項又は第８項のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
光源からの光束をズームレンズにより拡大投射するプロジェクタの制御方法であって、
前記ズームレンズの光出射面の前方に光透過窓を光軸に沿って移動可能に配置し、
前記ズームレンズの焦点距離の変更に従い、前記光透過窓の外側面上に現れる前記光束の領域が変わらないように前記光透過窓の位置を制御する、プロジェクタの制御方法。
【請求項１１】
前記光透過窓は、前記光軸と直交し且つ前記ズームレンズの光出射面と対面する平行平板からなる、請求の範囲第１０項に記載のプロジェクタの制御方法。
【請求項１２】
前記光源がレーザー光源であり、
前記プロジェクタは、該レーザー光源からのレーザー光束を画像変調デバイスに照射し、該画像変調デバイスに形成される画像を前記ズームレンズにより拡大投射する、請求の範囲第１０項又は第１１項に記載のプロジェクタの制御方法。
【請求項１３】
前記光透過窓の外側面上に現れる前記レーザー光束のエネルギー密度が、プロジェクタのレーザー安全クラスを満足する被曝放出限界値（AEL値）以下となる、請求の範囲第１２項に記載のプロジェクタの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光源に用いたプロジェクタ及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタについては、性能の向上および、小型化や低コスト化を目指して、放電ランプに替わる固体光源を使った商品の研究開発が盛んに行われている。例えば、LED光源を利用したリアプロＴＶやポケットプロジェクタが商用化されている。【０００３】
プロジェクタ用固体光源としては、LEDと並んでレーザー光源が有望視されている。レーザー光源は、光源としての潜在能力の高さは誰もが認めるところであるが、それを用いたプロジェクタの実用化にはまだ至っていない。その理由として、緑色を発光する安価な半導体レーザーが実用化されていないことはもとより、レーザービームがもつ特性から種々の規制が必要なことが挙げられる。【０００４】
例えば、レーザービームをMEMSスキャナなどを用いて、水平および垂直に走査して映像を表示するビームスキャン型のプロジェクタは、既存のプロジェクタと比して考えられないほどの小型化が図れる。しかし、国際レーザー安全規格IEC60825などに規定されている安全規格を遵守しなければならない。このIEC60825によるクラス分けにおいて、光源の光出力が小さく規制される。そのため、プロジェクタとして実用十分な明るさや、放電ランプを使った従来のプロジェクタと同等の明るさを実現することは難しいとされている。なお、各クラスではレーザービームが眼に直接入射しても安全な照度が規定され、レーザービームを見る条件により規定が異なっている。【０００５】
一方で、レーザービームを直接スキャンするのではないフロント投射型プロジェクタが知られている（例えば特開2008-58454号公報）。これは、液晶ライトバルブやＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）などの２次元のマイクロディスプレイにレーザー光を照射し、そのマイクロディスプレイ上に表示される画像を投射レンズなどの光学系を用いて拡大投射するタイプである。【０００６】
このタイプのプロジェクタはビームスキャン型に対して、より高輝度なプロジェクタを実現できると考えられている。【０００７】
ところで、レーザー光源を用いたフロント投射型プロジェクタを使用する際、安全上で一番危険な状態は、人間の眼が投射レンズ（プロジェクションレンズ）に最接近したときと考えることができる。【０００８】
通常、１インチ以下程度のマイクロディスプレイが使われることが多いので、投射レンズの一番出口側、すなわち人間が一番近づく側のレンズを通過する光束の大きさは、人間の眼の瞳の平均サイズであるΦ7ｍｍよりも大きくなると考えてよい。そのため、このΦ7ｍｍに入りうるレーザー光束のパワーの安全性を議論すればよい。したがって、算出されるAEL（被曝放出限界（Accessible  Emission  Limit））と、プロジェクタとして満足したい安全クラスとの整合をつければよい。【０００９】
レーザー光源を使ったプロジェクタにおいて、特にフロント投射型のプロジェクタの場合には、ユーザーの使い勝手の良さや商品の優位性の観点から、投射レンズとしてズームレンズがしばしば搭載される。例えばスクリーンの大きさに見合ったプロジェクタ設置距離が十分にとれない場合、ズームレンズのズーム倍率を変えれば、スクリーンへの投影画面をスクリーンの大きさに合わせることができる。本明細書では、所定サイズの画面を投影するときにスクリーンとの投写距離を最短にできるようなズームレンズの焦点距離ｆの設定状態を“ワイド”と呼び、ワイド時と同じ画面サイズを投影するときにスクリーンとの投写距離を最長にできるようなズームレンズの焦点距離ｆの設定状態を“テレ”と呼ぶ。【００１０】
通常、プロジェクタのズームレンズは、ワイドからテレへの変更過程で、レンズの光出射面を通過する光線の位置と角度が変化する。したがって、前記レンズの光出射面の光って見える領域（レーザー光束が通過する部分の面積）はズームレンズの倍率調整とともに変化する。この領域の大きさはワイドの方が大きく、「テレ」の方が小さい（図１参照）。【００１１】
その結果、光源のレーザー出力が一定である条件下では、ワイドとテレとで安全性の違い、具体的にはAELの違いが発生する。【００１２】
人の眼に危険なのは、ワイドの方よりもレーザーパワー密度の高くなるテレの方である。そのため、テレの方で安全クラスを満足するAEL以下にレーザー出力を設計すれば、ズームレンズの変倍領域の全域に対して、その安全クラスを補償することができる。しかし、この対策では、AELに対して余裕があるワイドの方のポテンシャルが最大限に生かされていない。すなわち、ワイドの方は合法的にもっと高輝度になるのに、輝度を上げられない。
【発明の開示】
【００１３】
本発明は、上記のような課題を解決することができるプロジェクタ及びその制御方法を提供することを目的とする。その目的の一例は、もっとも高輝度化が狙えるズームレンズワイド側で光出力設計を行うことができ、しかもズームレンズの変倍領域全域にわたり安全性を確保できるプロジェクタを実現することである。なおかつ、プロジェクタの光出力をズームレンズの変倍領域全域で同じにすることも目的である。
【００１４】
本発明は、光源からの光束を拡大投射するプロジェクタに係わる。とりわけ本発明は、ズームレンズの変倍領域の全域にわたって、ズームレンズの光出射面上に現れる光束領域でのエネルギー密度が所定の安全値以下となるプロジェクタを提供する。
【００１５】
そして本発明の一の態様によるプロジェクタは、ズームレンズの光出射面の前方に光軸に沿って移動可能に配置された光透過窓を有する。さらに当該プロジェクタは、ズームレンズの焦点距離の変更に従い、光透過窓の外側面上に現れる光束領域が変わらないように光透過窓の位置を制御する制御手段を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プロジェクタのズームレンズの光出射面におけるレーザー光束領域の大きさ（ワイドとテレの状態）を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施形態例の構成を説明するための図である。
【図３】図２に示した光透過窓の構成例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態例における光透過窓の動作に基づく当該窓上のレーザー光束領域の大きさを説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。【００１８】
本発明は、液晶パネルやＤＭＤなどの２次元のマイクロディスプレイを画像変調デバイスとして用い、この画像変調デバイスに赤（R），緑（G），青（B）の色光の光を照射して、投射レンズにより拡大投射を行うプロジェクタに関する。特に本発明では、光源がＬＥＤやレーザー光源などの固体光源で、かつ投射レンズにズーム機能を備えたプロジェクタを対象にしている。また、以下においてはレーザー光源をプロジェクタ用光源に用いる場合を例にとって説明するが、使用する光源はこれに限定されず、本発明の目的を達成しうる別の光源に代替できる。【００１９】
まず、本発明の基本概念について詳述する。【００２０】
既存の放電ランプの代替としてレーザーをプロジェクタ用光源に用いる場合、レーザービームの安全基準（IEC60825やJIS  C6802など）を遵守し、許容される安全クラスの中で、いかに実用十分で且つより高い輝度を達成できるかが、商品競争力の鍵である。2008年4月に開催された、社団法人レーザー学会主催の、レーザー技術特別セミナーにおいて講演された、「高出力赤色半導体レーザーとレーザープロジェクタ応用」（ソニー株式会社）の中では、レーザーを光源に用いたフロントプロジェクタの安全性の考え方が次のように示された。【００２１】
マイクロディスプレイ方式では、光源のレーザービームのビーム径が、フライアイレンズやロッドレンズなどのインテグレータ光学系でマイクロディスプレイの大きさ相応に拡大されてマイクロディスプレイに照射される。マイクロディスプレイ以降の照明光のたどる経路は、放電ランプベースのプロジェクタと同様であるので、このマイクロディスプレイ相応に拡大された光束が光源であると見なせる。したがって、この光束が投射レンズを通過するときのパワー密度を求めてその値が所定の安全クラスのAEL（被曝放出限界）値以下であれば安全と考えることができる。さらに、レーザーが危険を及ぼす放射持続時間は0.25sec以上と定めている。【００２２】
レーザープロジェクタに関して人間がもっとも危険となるケースは、眼をプロジェクタの投射光の出口である投射レンズの直前にもってきてしまった場合である。このとき、スクリーンに最も近い側の投射レンズ面に現れるレーザー光束領域の部分（投射レンズの光出射面上に光って見える部分）の面積が人間の瞳の直径Φ7ｍｍよりも大きくなる場合がある。この場合には、そのレーザー光束領域におけるレーザーパワー密度（W/mm^2）（エネルギー密度ともいう）の値が安全クラス基準を満足するようにメーカーは光源のレーザー出力を設計することが必要になる。【００２３】
しかし、ズームレンズを備えたレーザープロジェクタの場合、ズームレンズの焦点距離ｆが最長の状態（すなわちテレ）と、ズームレンズの焦点距離ｆが最短の状態（すなわちワイド）ではズームレンズの光出射面に現れるレーザー光束領域（投影画面）の大きさが異なる。【００２４】
例えば、液晶やＤＬＰ（登録商標）などの方式のフロント投射型プロジェクタに使われているズームレンズをワイドとテレにそれぞれ調整したとき、ズームレンズにおける最もスクリーンに近い側にあるレンズの光出射面上の、レーザー光束領域の大きさは、ワイドの方がテレよりも大きい（図１（ａ）（ｂ）参照）。【００２５】
なぜなら、ズームレンズの本質であるからである。当然、ワイドとテレの中間部分については、ワイドからテレに調整するのに従ってレンズ出射面上のレーザー光束領域の大きさが小さくなると考えて差し支えない。【００２６】
このように、ズームレンズの焦点距離の調整、すなわちズーム倍率の調整に伴って、ズームレンズの光出射面上のレーザー光束領域の大きさが変わることでレーザーパワー密度が変化する。したがって、メーカーが何らかの対策を講じておかないと、安全上の問題が起こることになる。【００２７】
ここで、ワイドとテレとでレンズの光出射面上のレーザー光束領域の大きさが違うとなぜ問題なのかを述べる。また、それを補償することによって得られる利益についても述べる。【００２８】
ズームレンズの光出射面上に現れるレーザー光束領域は、あたかもそこに、その大きさのレーザー光源があると見なされる。したがって、そのレーザー光束領域の大きさが違うということは、そこでのレーザーパワー密度（W/mm^2）が異なるということを意味する。ここでは、レーザー安全基準で定められるレーザークラスのうち、所定のレーザー安全クラスを、話を分かりやすくするために仮に“クラス１”とする。【００２９】
プロジェクタを設計する際は、ズームレンズの光出射面上のレーザー光束領域の大きさから決まるエネルギー密度がクラス１の基準以下になるように、装置内部のレーザー光源の出力を決めることになる。そうしないと法的に問題となるからである。その範囲内、つまりクラス１の範囲内で、できるだけ大きな出力のレーザーを持ってくれば、最終的にプロジェクタとして得られる投射像は安全規格の中で最高の輝度を有するものとなる。【００３０】
明るい画像を投射できるプロジェクタを実現するには、投射レンズの光出射面上のレーザー光束領域におけるエネルギー密度がクラス１の範囲内で最高となる出力を持つレーザー光源を使おうとするのが設計者の心理である。【００３１】
しかしながら、その場合に一つ問題が生じる。ワイドとテレとで比べると、ズームレンズの光出射面上のレーザー光束領域の大きさはワイドの方が大きい。そのため、同じレーザー出力の光源では、言い換えればレーザー光源が一定の駆動条件の下では、ワイドの方がテレよりも、前記レーザー光束領域におけるエネルギー密度（レーザーパワー密度）が小さくなる。【００３２】
したがって、仮にクラス１の安全基準をズームレンズの倍率変更範囲の全域にわたってクリアしようとすると、テレの方での、前記レーザー光束領域におけるエネルギー密度をクラス１の安全基準以下に規定することになる。この結果、ワイドの方はテレよりも安全クラス上のエネルギー密度の余裕が生まれる。つまり、ワイドの方は合法的にもっと高輝度になるのに、そのポテンシャルを最大限に生かしきれていないことになる。【００３３】
こうした問題は、ズームレンズの光出射面上のレーザー光束領域の大きさがズームレンズの焦点距離の変更に伴って変わることで起こっている。当該光出射面上に現れるレーザー光束領域の大きさが変わることは、ズームレンズの光出射面の位置が固定されていれば当然の現象である。【００３４】
そこで本発明の一例では、ズームレンズの光出射面の前に、投射窓という屈折力のない平行平板からなる投射窓が光軸に沿って移動可能に配置される。そして、レーザー光源からのレーザー光束のエネルギー量を一定に設定しておき、ズームレンズの焦点距離を変更した際にその投射窓の外側面に現れるレーザー光束領域が変わらないように、ズームレンズの焦点距離の変更に応じて前記投射窓の位置が変更される。例えば、ズームレンズの光出射面に対し投射窓の平行平板の位置はワイド時に最も近づけられ、テレ時に最も離される。【００３５】
こうした手法により、ズームレンズの倍率変更領域の全域にわたって高輝度なプロジェクタとなることが予想できる。また、所定の安全クラスを満足し、そのクラスで最高のパフォーマンス（輝度）となるフロント投射型のレーザープロジェクタを商品化することができる。【００３６】
（発明の実施の形態）
以下、本発明に係るプロジェクタの実施形態例について図面を参照しながら説明する。【００３７】
図２は本発明による第１の実施形態の構成を説明するための図である。本実施形態のプロジェクタは、レーザー光源101と、画像変調デバイス105と、ズームレンズ102と、これらを収容する筐体104とを備える。【００３８】
筐体104は、ズームレンズ102から出射したレーザー光束が筐体外に出てゆくための開口部を有している。この開口部には、光軸に沿って移動可能な光透過窓103が設けられている。例えば光透過窓103は、ズームレンズ102の光出射面に対して所定の空間を空けて配置され、筐体104の開口部を通って筐体104の外部へ出たり筐体104の内部に引っ込んだりするように、筐体104に取り付けられている。【００３９】
さらに光透過窓103は、ズームレンズ102の焦点距離の変更、すなわちズーム倍率変更と連動して動く。【００４０】
ズームレンズ102の焦点距離の変更に応じたズーム位置を検出するズーム位置検出部107が備えられており、さらに、検出されたズーム位置に応じて光透過窓103の位置を制御する窓位置制御部108が備えられている。ズームレンズ102としては、周知技術のプロジェクタに利用されているズームレンズを使用すればよい。【００４１】
ここでいうズーム位置とは、ズームレンズ102を構成する内部レンズ群の一部を光軸に沿って移動させてズームレンズ102の焦点距離（スクリーンとの投写距離もしくはズーム倍率）を決める際の、当該内部レンズ群の一部の位置をいう。【００４２】
ズーム位置を検出する装置例を挙げると、ズームレンズ102の鏡筒に、鏡筒中心軸回りに回転することで前記ズーム位置を変更するズームリングが設けられる。該ズームリングは人が回転操作しやすいように筐体104の外側に露出するレバーを備える。このようなズーム位置変更手段であるズームリングの回転角を検出するポジションセンサーがズームレンズ102にズーム位置検出部107として設けられる。【００４３】
前記ズームリングの回転角と、ズームレンズ102の内部レンズ群の一部の位置と、当該位置で決まるズームレンズ102の焦点距離（スクリーンとの投写距離もしくはズーム倍率）との対応関係を予め求めておけば、該ポジションセンサーで検出される前記ズームリングの回転角度から、スクリーンとの投写距離もしくはズーム倍率に相当する現在のズーム位置が分かる。【００４４】
この場合のズームリングは回転範囲が制限されている。そしてズームレンズ102は、前記ズームリングを回転範囲の一方の端まで回転させると最短焦点距離の状態、すなわち“ワイド”になり、他方の端まで回転させると、最長焦点距離の状態、すなわち“テレ”になる。【００４５】
前記ズームリングの回転を人のレバー操作で行う例を示したが、前記ズームリングを、プロジェクタから離れた所から遠隔操作されるモータ等のアクチュエータにより回転させてもよい。またズーム位置変更手段に関しては上記ズームリングとは異なる別の構造が用いられてもよい。【００４６】
また、光透過窓103としては、可視光のレーザー光束を透過しうる透明な材料からなる平行平板が好適である。この平行平板には例えば光学ガラス、プラスチックなどを利用できる。その平行平板の厚みに特に指定されていない。万が一、この光透過窓が破損すると危険であるので、光透過窓103の平板部に光透過性のフィルムなどを貼り付けて破損を防ぐための対策を講じてもよい。破損とは、破壊のほか、穴開きや、ひび割れなども含む。【００４７】
光透過窓103は、図３に例示するように、外形が茶筒の蓋のような形を成している。光透過窓103の平板部103ａは、光軸と直交し且つズームレンズ102の光出射面と対面する平行平板の部分であり、前述したように透明部材で構成されていることが好ましい。この平板部103aを囲む筒状の側面部103bは不透明部材から構成されていることが好ましい。筒状の側面部103bが仮に透明部材ができていると、光透過窓103の側面から光が漏れ出す、あるいは人間の瞳をその筒状の側面部103bに近づけたときに危険に曝されるからである。【００４８】
なお、光透過窓103の外形については円筒状に限定されるわけではない。この外形としては角柱状やその他の形でも構わない。筐体104のデザイン性を考慮して決めることが望ましい。重要なのは、ズームレンズ102から出た光を蹴ることなく光透過窓103から出射させ、かつ側面から光を漏らさないということである。【００４９】
レーザー光源101は半導体レーザーや固体レーザーなどを利用することができる。赤や青の色光を発するレーザー光源としては、ＤＶＤやブルーレイなどの為にすでに大量に生産されている半導体レーザーなら比較的安価なものが入手可能である。また、緑色を発するレーザーとしては、ＳＨＧ（second  harmonic  generation）素子により波長変換により得られるレーザー光源を利用することが出来る。ただし、本発明はこれらに限定されない。【００５０】
さらに、レーザー光源101と画像変調デバイス105との間には、レーザー光源101からのレーザー光束（レーザービーム）を画像変調デバイス105の大きさ相応に拡大するための照明光学系106が配されている。照明光学系106は、レーザー光束の進行方向に沿ってレンズ106a、インテグレータ106b、およびレンズ106cの順番で構成されている。レンズ106a，106cは凸レンズであり、インテグレータ106bはフライアイレンズやロッドインテクグレータ等である。【００５１】
画像変調デバイス105は２次元画像を形成するマイクロディスプレイであり、例えば透過型の液晶ライトバルブや、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）あるいはＬＣＯＳ（反射型液晶素子）などが用いられる。【００５２】
２次元画像変調デバイス105で形成された画像はズームレンズ102で、不図示のスクリーンや白い壁などに投影されるが、このとき光透過窓103を介して筐体104の外部に出ることが許される。【００５３】
なお、図２の構成図は、略図として示したものである。したがって、レーザー光源や画像変調デバイスなどが１つ示されているだけであるが、実際のところ、複雑な構成となっている。【００５４】
例えば、カラー画像が得られるプロジェクタを実現したいなら、光源にはRGBの３色の色光を発するレーザー光源が必要になる。この場合、独立した３色のレーザーモジュールで構成すれば、それらの色光を合成するためのフィルタなどの光学部品も必要になる。もちろん、画像変調デバイスについても、透過型と反射型のどちらを使用するかによって光学系のレイアウトも変わる。したがって、本発明のプロジェクタの光学系については図示した光学部品の数やレイアウトに限定されない。【００５５】
次に、本プロジェクタの動作について説明する。【００５６】
ユーザーが例えばズームレンズ102のズームリングをレバーで回転させると、ズームレンズ102を構成する内部レンズ系の一部の位置（ズーム位置）が移動してズームレンズ102の焦点距離（スクリーンとの投写距離もしくはズーム倍率）が変わる。【００５７】
光透過窓103は、このようなズームレンズ102の焦点距離の変更と連動して動く。【００５８】
ここで光透過窓103の動きについて詳述する。【００５９】
ズームレンズ102がワイドに設定されたときに光透過窓103（平板部103a）の外側面に現れるレーザー光束領域110の大きさと、ズームレンズ102がテレに設定されたときに光透過窓103（平板部103a）の外側面に現れるレーザー光束領域111の大きさとが略等しくなるように、ズームレンズ102の焦点距離変更と連動して光透過窓103が動く（図４（ａ）（ｂ）参照）。ワイドとテレの間の変更過程においても、光透過窓103（平板部103a）の外側面に現れるレーザー光束領域の大きさが変わらないように、光透過窓103の位置を制御する。【００６０】
本実施形態例では、ズームレンズ102のズームリングに設けられたレバーをユーザーが操作すると、ズーム位置検出部107からそのときのズーム位置情報が検出される。【００６１】
このとき、そのズーム位置に基づき、光透過窓103を移動させる位置が分かるようになっている。【００６２】
詳述すると、仮に光透過窓103が動かない場合、ズームレンズ102がワイドからテレへ調整されるに従い、光透過窓103の外側面上のレーザー光束領域の大きさは小さくなっていく。本発明では、ズームレンズ102の焦点距離変更に伴うあらゆるズーム位置において光透過窓103の外側面上のレーザー光束領域の大きさ（面積）が変わらないように、光透過窓103の位置を制御したい。光透過窓103の外側面に現れるレーザー光束領域の大きさ（面積）は、ズームレンズ102の仕様をもとに光学シミュレーション（光路追跡）を行うことで予め正確に知ることができる。そこで、上記光学シミュレーション（光路追跡）を用い、あらゆるズーム位置に対し、光透過窓103の外側面上のレーザー光束領域の大きさ（面積）が変わらない光透過窓103の位置が予め計算され、窓位置制御部108等に記憶してある。【００６３】
この場合光透過窓103の外側面上のレーザー光束領域の大きさ（面積）も予め決められるので、光透過窓103上のレーザーパワー密度（エネルギー密度）がプロジェクタの安全クラスを満足するAEL値［W/mm＾2］になるように、レーザー光源101の出力値［W］は固定されている。【００６４】
そして、例えばズームレンズ102をワイドの方に調節するためにズームリングのレバーを操作すると、現在のズーム位置がズーム位置検出部107で検出される。この検出結果に基づき、窓位置制御部108は光透過窓103を筐体104内に引っ込めるように図２中の矢印Ａの方向に移動する。このとき、ワイドへのズーム操作前と比べて光透過窓103の外側面上のレーザー光束領域の大きさ（面積）は増大することなく略同じになる。【００６５】
一方、初期状態としてズームレンズ106がワイドに設定され、その状態からテレへズーム調整が実施されたときには、ズーム位置検出部107により現在のズーム位置が検出され、検出された現在のズーム位置情報から、光透過窓103の移動位置が判明する。この検出結果に基づき、窓位置制御部108は光透過窓103を筐体104内から繰り出すように図２中の矢印Ｂの方向に移動する。このとき、テレへのズーム操作前と比べて光透過窓103の外側面上のレーザー光束領域の大きさ（面積）は減少することなく略同じになる。【００６６】
以上の事により、ズームレンズ102のズームリングのレバー操作によりズーム位置が変わっても、プロジェクタを出射する光線、すなわち光透過窓103上のレーザー光束領域の大きさは、常に同等である。【００６７】
したがって本発明は、ズームレンズ102の焦点距離変更に関わらず、光透過窓103の外側面上のレーザー光束領域におけるエネルギー密度をAEL値と同じかそれ以下の一定値に保つことができる。つまり、ズームレンズの倍率変更領域全域にわたり安全で投射像の明るいプロジェクタを提供できる。【００６８】
（第１の実施形態の変形例）
上記第１の実施形態例は種々の変更が容易である。【００６９】
例えば、上記実施形態例のようなプロジェクタの外観をなす筐体104の光出射出口に可動式の光透過窓103を設けるのではなく、ズームレンズ102自体に可動式の光透過窓103を備えた構造とすることも可能である。【００７０】
すなわち、ズームレンズ102の光が射出する側に、光透過性の平行平板を備えた鏡筒構造を採用すればよい。その光透過窓103の動作については第１の実施の形態とほぼ同じである。【００７１】
光透過窓103がズームレンズ102自体に組み付けられることにより、光透過窓103の移動機構をズームレンズ鏡筒のカム機構として設計できるので、装置全体の組み立て性が向上できるメリットがある。【００７２】
以上、各実施形態例を示して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態例に限定されるものではない。本願発明の形や細部には、本願発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【図１】
2010050047.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010050047.tif 000005
【図４】
2010050047.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月31日(2011.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光束を拡大投射するズームレンズと、
前記ズームレンズの光出射面の前方に光軸に沿って移動可能に配置された光透過窓と、
前記ズームレンズの焦点距離の変更に従い、前記光透過窓の外側面上に現れる前記光束の領域が変わらないように前記光透過窓の位置を制御する制御手段と、
を有するプロジェクタ。
【請求項２】
前記光透過窓は、前記光軸と直交し且つ前記ズームレンズの光出射面と対面する平行平板からなる、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記光透過窓は前記ズームレンズの鏡筒に組み込まれている、請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記光透過窓は、前記ズームレンズの焦点距離を最短に設定した場合に前記ズームレンズの光出射面に最も接近し、前記ズームレンズの焦点距離を最長に設定した場合に前記ズームレンズの光出射面から最も離れる、請求項１から３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記ズームレンズの焦点距離を変更するための変更手段をさらに備えた請求項１から４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記変更手段は、前記ズームレンズの鏡筒に回転可能に取り付けられ、回転することで内部レンズ群の一部を光軸に沿って移動させて前記ズームレンズの焦点距離を決めるズームリングであり、
前記プロジェクタは、前記ズームリングの回転角に応じて、前記焦点距離を決める前記内部レンズ群の一部の位置を検出するズーム位置検出手段をさらに有する、請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記光源がレーザー光源であり、
前記プロジェクタは、該レーザー光源からのレーザー光束を画像変調デバイスに照射し、該画像変調デバイスに形成される画像を前記ズームレンズにより拡大投射する、請求項１から６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
光源からの光束をズームレンズにより拡大投射するプロジェクタの制御方法であって、
前記ズームレンズの光出射面の前方に光透過窓を光軸に沿って移動可能に配置し、
前記ズームレンズの焦点距離の変更に従い、前記光透過窓の外側面上に現れる前記光束の領域が変わらないように前記光透過窓の位置を制御する、プロジェクタの制御方法。
【請求項９】
前記光透過窓は、前記光軸と直交し且つ前記ズームレンズの光出射面と対面する平行平板からなる、請求項８に記載のプロジェクタの制御方法。
【請求項１０】
前記光源がレーザー光源であり、
前記プロジェクタは、該レーザー光源からのレーザー光束を画像変調デバイスに照射し、該画像変調デバイスに形成される画像を前記ズームレンズにより拡大投射する、請求項８又は９に記載のプロジェクタの制御方法。
【国際調査報告】
2010050047.tif 000007
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