(57)【要約】【課題】  高強度のレーザ光が観察者に対して不用意に出力されることを防止する【解決手段】  本発明のプロジェクタは、レーザ光を射出する光源１０１と、前記レーザ光をスクリーン１２０上で走査するスキャナ１０６とを備えた背面投射型のプロジェクタである。本発明のプロジェクタでは、前記光源１０１又は前記スキャナ１０６の故障によって被爆放出限界を超えるエネルギーのレーザ光が出力されたときに、前記レーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの光学部材（レンズ光学系１０３，スキャナ１０６，反射ミラー１０９，スクリーン１２０等）が破損若しくは変質し、前記スクリーン１２０から前記被爆放出限界を超えるエネルギーの光が射出されないように構成されている。【選択図】    図１
2006072319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する光源と、前記レーザ光をスクリーン上で走査するスキャナとを備えた背面投射型のプロジェクタであって、
前記光源又は前記スキャナの故障によって被爆放出限界を超えるエネルギーのレーザ光が出力されたときに、前記レーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの光学部材が破損若しくは変質し、前記スクリーンから前記被爆放出限界を超えるエネルギーの光が射出されないように構成されていることを特徴とする、プロジェクタ。
【請求項２】
前記スキャナの動作が正常であって前記光源の出力強度に異常がある場合に許容される最大被爆レベルを第１の被爆放出限界とし、前記光源の出力強度が正常であって前記スキャナが故障によって停止してしまった場合に許容される最大被爆レベルを第２の被爆放出限界としたときに、前記レーザ光の光路において前記スキャナ以前に配置された光学部材が前記第１の被爆放出限界を超えるレーザ出力によって破損又は変質するように構成されており、前記スキャナよりも後に配置された光学部材が前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ出力によって破損又は変質するように構成されていることを特徴とする、請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記スキャナが、所定の回動軸を中心として回動可能な可動板と、前記第１の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって溶融する固体層と、前記固体層を介して前記可動板の表面に形成された光反射膜とを備えていることを特徴とする、請求項２記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記可動板が前記レーザ光の波長域に吸収波長域を有する材料によって構成されていることを特徴とする、請求項３記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記スクリーンが前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって発色する発色層を備えていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記スキャナと前記スクリーンとの間に投射レンズが設けられており、前記投射レンズが前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって発色する発色層を備えていることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記スキャナと前記スクリーンとの間に投射レンズが設けられており、前記投射レンズが前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって相転移を起こす材料によって構成されていることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記スキャナと前記光源との間にコリメート用若しくはビーム整形用のレンズが設けられており、前記レンズが前記第１の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって発色する発色層を備えていることを特徴とする、請求項２〜７のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記スキャナと前記光源との間にコリメート用若しくはビーム整形用のレンズが設けられており、前記レンズが前記第１の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって相転移を起こす材料によって構成されていることを特徴とする、請求項２〜７のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記スキャナと前記スクリーンとの間に反射ミラーが設けられており、前記反射ミラーが、基材と、前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって溶融する固体層と、前記固体層を介して前記基材の表面に形成された光反射膜とを備えていることを特徴とする、請求項２〜９のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記基材が前記レーザ光の波長域に吸収波長域を有する材料によって構成されていることを特徴とする、請求項１０記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記スクリーンと前記スキャナとの間に拡大光学系が設けられており、前記レーザ光の光路において前記拡大光学系以前に配置された光学部材が、前記被爆放出限界を超えるエネルギーの光が出力されたときに破損若しくは変質されるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
前記光学部材と前記拡大光学系との間に集光光学系が設けられていることを特徴とする、請求項１２記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光をスクリーン上で走査することによって画像を表示する背面投射型のプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光をスクリーン上で走査させることによって画像を表示する背面投射型のプロジェクタが提案されている。このプロジェクタでは、レーザ光の供給を停止することによって完全な黒を表示できるため、例えば液晶ライトバルブを用いたプロジェクタに比べて高コントラストな表示が可能である。また、レーザ光は指向性が高いので、投射光学系を簡略化することができる。このため、プロジェクタを小型且つ簡易な構成にすることができる。さらに、赤色，緑色，青色等の複数のレーザ光を組み合わせることによって容易にカラー化でき、しかも、レーザ光は単色性が高いので色純度の高いカラー表示が可能となる。
ところで、レーザ光を用いて画像を表示する場合には、レーザ光が誤って観察者の眼に直接入射したりしないように、安全性には十分に配慮する必要がある。プロジェクタの安全機構に関する技術としては、例えば特許文献１に提案されているものがある。
【特許文献１】特開２００２−６３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に提案されている技術は、センサによって投射レンズ近傍に物体があることが感知されたときにレーザ出力を遮断するものである。しかし、この方法では、予期せぬ外因によるセンサの故障やレーザ光の出力制御回路等の故障により、観察者に高強度のレーザ光が射出されることが考えられる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より安全性の高いプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するため、本発明のプロジェクタは、レーザ光を射出する光源と、前記レーザ光をスクリーン上で走査するスキャナとを備えた背面投射型のプロジェクタであって、前記光源又は前記スキャナの故障によって被爆放出限界を超えるエネルギーのレーザ光が出力されたときに、前記レーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの光学部材が破損若しくは変質し、前記スクリーンから前記被爆放出限界を超えるエネルギーの光が射出されないように構成されていることを特徴とする。具体的には、前記スキャナの動作が正常であって前記光源の出力強度に異常がある場合に許容される最大被爆レベルを第１の被爆放出限界とし、前記光源の出力強度が正常であって前記スキャナが故障によって停止してしまった場合に許容される最大被爆レベルを第２の被爆放出限界としたときに、前記レーザ光の光路において前記スキャナ以前に配置された光学部材が前記第１の被爆放出限界を超えるレーザ出力によって破損又は変質するように構成されており、前記スキャナよりも後に配置された光学部材が前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ出力によって破損又は変質するように構成されているものとすることができる。
この構成によれば、従来のように複雑な制御を経ずに直接光学部材を破損等させることによってレーザ光を遮蔽するので、センサの誤動作等によるエラーにかかわらずディスプレイの安全性を確保することができる。
【０００５】
本発明のプロジェクタでは、前記スキャナが、所定の回動軸を中心として回動可能な可動板と、前記第１の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって溶融する固体層と、前記固体層を介して前記可動板の表面に形成された光反射膜とを備えているものとすることができる。この構成によれば、スキャナに高強度のレーザ光が入射しても、固体層が溶融して光反射膜が変形し、入射した高強度のレーザ光を拡散させるので、高強度のレーザ光がそのまま観察者に観察されることはない。
この構成においては、前記可動板が前記レーザ光の波長域に吸収波長域を有する材料によって構成されていることが望ましい。この構成によれば、固体層が溶融して光反射膜が剥離しても、この剥離によって露出した光吸収性の可動板にレーザ光が吸収されるので、高強度のレーザ光がそのまま観察者に観察されることはない。
【０００６】
本発明のプロジェクタでは、前記スクリーンが前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって発色する発色層を備えているものとすることができる。この構成によれば、スクリーンに高強度のレーザ光が入射しても発色層がレーザ光の全部又は一部を吸収するので、高強度のレーザ光がそのまま観察者に観察されることはない。
【０００７】
本発明のプロジェクタでは、前記スキャナと前記スクリーンとの間に投射レンズが設けられており、前記投射レンズが前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって発色する発色層を備えているものとすることができる。この構成によれば、投射レンズに高強度のレーザ光が入射しても発色層がレーザ光の全部又は一部を吸収するので、高強度のレーザ光がそのまま観察者に観察されることはない。
【０００８】
本発明のプロジェクタでは、前記スキャナと前記スクリーンとの間に投射レンズが設けられており、前記投射レンズが前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって相転移を起こす材料（そのように調整されたアクリル等）によって構成されているものとすることができる。この構成によれば、投射レンズに高強度のレーザ光が入射しても投射レンズの変形により若しくは投射レンズ内に発生した気泡等によりレーザ光が拡散されるので、高強度のレーザ光がそのまま観察者に観察されることはない。
【０００９】
本発明のプロジェクタでは、前記スキャナと前記光源との間にコリメート用若しくはビーム整形用のレンズが設けられており、前記レンズが前記第１の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって発色する発色層を備えているものとすることができる。この構成によれば、レンズに高強度のレーザ光が入射しても発色層がレーザ光の全部又は一部を吸収するので、高強度のレーザ光がそのまま観察者に観察されることはない。
【００１０】
本発明のプロジェクタでは、前記スキャナと前記光源との間にコリメート用若しくはビーム整形用のレンズが設けられており、前記レンズが前記第１の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって相転移を起こす材料（そのように調整されたアクリル等）によって構成されているものとすることができる。この構成によれば、レンズに高強度のレーザ光が入射してもレンズの変形により若しくはレンズ内に発生した気泡等によりレーザ光が拡散されるので、高強度のレーザ光がそのまま観察者に観察されることはない。
【００１１】
本発明のプロジェクタでは、前記スキャナと前記スクリーンとの間に反射ミラーが設けられており、前記反射ミラーが、基材と、前記第２の被爆放出限界を超えるレーザ光の熱によって溶融する固体層と、前記固体層を介して前記基材の表面に形成された光反射膜とを備えているものとすることができる。この構成によれば、反射ミラーに高強度のレーザ光が入射しても、固体層が溶融して光反射膜が変形し入射した高強度のレーザ光を拡散させるので、高強度のレーザ光がそのまま観察者に観察されることはない。
この構成においては、前記基材が前記レーザ光の波長域に吸収波長域を有する材料によって構成されていることが望ましい。この構成によれば、固体層が溶融して光反射膜が剥離しても、この剥離によって露出した光吸収性の基材にレーザ光が吸収されるので、高強度のレーザ光がそのまま観察者に観察されることはない。
【００１２】
本発明のプロジェクタでは、前記スクリーンと前記スキャナとの間に拡大光学系が設けられており、前記レーザ光の光路において前記拡大光学系以前に配置された光学部材が、前記被爆放出限界を超えるエネルギーの光が出力されたときに破損若しくは変質されるように構成されているものとすることができる。
前述のような安全機構を備えた光学部材は、破損若しくは変質させるための特殊な構造を備えているので、通常のものに比べてより多くのコストが必要になるが、拡大光学系以前に配置される光学部材に当該構造を適用した場合には、拡大率の調節によって当該光学部材のサイズを小さくすることができるので、このようなコストの上昇は最小限に抑えることができる。
【００１３】
本発明のプロジェクタでは、前記光学部材と前記拡大光学系との間に集光光学系が設けられているものとすることができる。
この構成によれば、集光光学系によって光が集光されるので、このような特殊な構造を備えた光学部材のサイズをより小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタ１００は、レーザ光を射出する光源１０１、コリメート光学系１０４とビーム整形光学系１０５とを含むレンズ光学系１０３、入射されたレーザ光を２次元方向に走査するスキャナ１０６、走査された光を拡大投射する投射レンズ１０８、投射された光をスクリーン１２０に向けて反射する反射ミラー１０９によって概略構成されている。このプロジェクタ１００では、光源１０１、レンズ光学系１０３、スキャナ１０６、投射レンズ１０８、反射ミラー１０９は、スクリーン１２０を備えた筐体１１０の内部に収容されており、筐体１１０内を走らせたレーザ光をスクリーン１２０上に走査することによって画像が表示されるようになっている。
【００１６】
以下、本実施形態のプロジェクタの構成をその作用と共に説明する。
光源１０１は、赤色のレーザ光を射出する赤色レーザダイオード１０２Ｒ、緑色のレーザ光を射出する緑色レーザダイオード１０２Ｇ、青色のレーザ光を射出する青色レーザダイオード１０２Ｂの３種類のレーザダイオードからなる。これらのレーザダイオード１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂは、制御部１０７からの画像信号に応じて変調された強度のレーザ光を出力する。光源１０１から射出されたレーザ光は、コリメート光学系１０４及びビーム整形光学系１０５からなるレンズ光学系１０３に入射する。レンズ光学系１０３は、光源１０１から射出された各色のレーザ光を、指向性の高い略平行な光に整形する。レンズ光学系１０３で整形された各色のレーザ光は、スキャナ１０６に入射する。スキャナ１０６は、入射された各色のレーザ光を２次元方向にスキャン（走査）することによって画像を形成するデバイスである。スキャナ１０６の動作は、制御部１０７によって、各色の画像信号に応じて制御されている。スキャナ１０６から射出された各色のレーザ光は拡大光学系である投射レンズ１０８に入射され、ここで拡大された後、スクリーン１２０に対向して設けられている反射ミラー１０９に入射する。そして、反射ミラー１０９に入射した各色のレーザ光はスクリーン１２０に向けて反射され、スクリーン１２０を透過して観察者に視認される。
【００１７】
ところで、本実施形態のプロジェクタ１００はレーザ光を用いて表示を行なうため、光源の故障若しくはスキャナの故障によって高強度のレーザ光が不用意に観察者側に出力されないように、何らかの異常があったときにレーザ光を遮蔽して観察者側に出力されないようにする機構（安全機構）が必要になる。レーザ放射に対する国際的な安全基準は、IEC/TC 76で検討されている。現在、種々の実験データに基づいて、レーザの安全性に関する規格文書「IEC 60825シリーズ」が発行されている。これらは、レーザの安全性に関する共通事項を定めた親規格「IEC 60825-1」と、光通信用装置、医用装置、高出力レーザ装置等を対象とする個別規格よりなり、レーザ応用技術の進展を反映させて、随時、新規作成と見直しが行われている。IEC（国際電気標準会議）60825-1では、過去の事故例や動物実験からレーザ放射による障害発生率を求め、この障害発生率が５０％となる露光量の１／１０のレーザ光強度を最大許容露光量（Maximum Permissible Exposure：略してＭＰＥ）と呼んでいる。ＭＰＥは波長λと露光時間tの二つの軸で定められ、放射レベルがＭＰＥよりも小さければ安全といえる。しかし、レーザが人間に及ぼす危険度はその波長や放出持続時間、エネルギー量等によって種々に異なり、レーザを共通の安全基準が適用できる１つのグループとしてみなすことは不可能である。そこで、IECでは、本質的に安全なクラスから目にとっても皮膚にとっても危険なクラスまでレーザをいくつかの概括的なクラスにグループ分けし、その各々に対して許される最大被爆レベルを被爆放出限界（Accessible Emission Limit：略してＡＥＬ）として規定している。
【００１８】
（１）クラス１。どのような条件下でもＭＰＥを超えないようＡＥＬを設定したクラスをクラス１と呼ぶ。これは、設計によって技術的にＭＰＥを超えないものも含む。例えば、内部にＭＰＥを超えるレーザ光源を内蔵していても構造的にそのレーザ光を見たり触れたりすることができない場合、或いは、レーザ光を遮断用外部構造を取り外すときに目に届いたり人体に触れたりする可能性のある全てのレーザ光を遮断することができる機構によってＭＰＥ以下になるような構造に設計されている場合には、クラス１とみなされる。
（２）クラス１Ｍ。裸眼で見たときに障害を生じないクラスをクラス１Ｍと呼ぶ。観察条件は、光源（本件のレーザディスプレイにおいてはスクリーン１２０）から１０ｃｍの距離をおいて裸眼で観測する場合である。
（３）クラス２。波長λ＝４００〜７００ｎｍの可視光が対象で、目の嫌悪反応（≦０．２５秒）により危険性が回避される１ｍＷのパワーレベルである。
（４）クラス２Ｍ。これはクラス１Ｍと同様に裸眼で見たときに障害が生じないとされるクラスである。裸眼で観察する場合（距離１０ｃｍ）において嫌悪反応により安全となる限定されたクラスである。
（５）クラス３Ｒ。これはパワー制限値をクラス１若しくはクラス２の５倍としたクラスである。
（６）クラス３Ｂ。直接光を見たり触れたりすると危険なレベルで、ＣＷ光（連続光）では０．５Ｗ以下である。
（７）クラス４。直接光だけでなく散乱光も危険であり、ＣＷでは０．５Ｗを超えるレベルである。
【００１９】
本実施形態のプロジェクタでは、表示に用いるレーザ光のクラスをクラス１若しくはクラス１Ｍとしており、故障によってこれを超えるエネルギーのレーザ光が出力された場合には、レーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの光学部材（本実施形態では、レンズ光学系１０３，スキャナ１０６，投射レンズ１０８，反射ミラー１０９，スクリーン１２０の中の少なくとも１つの光学部材）が破損（変形を含む）若しくは変質するようになっている。そして、破損等によってレーザ光を拡散若しくは吸収することで、スクリーン１２０から被爆放出限界を超えるエネルギーを持った高強度の光がそのまま観察者側に射出されないようになっている。
具体的には、以下の形態を採用している。
【００２０】
（Ａ）スクリーンでの遮光
図２は、スクリーン１２０の断面構造を示す模式図である。
図２（ａ）に示すように、スクリーン１２０は、視野角特性の向上やスペックルの低減を図るため、高拡散性の拡散層１２１を包含している。特に本実施形態では光源１０１が直進性及び可干渉性が高いレーザ光源であるため、強力な拡散性が必要であり、リアプロジェクタで一般的なマイクロレンズアレイを用いた程度の光拡散機構では足りない。そのため、かなり分厚いミー散乱層等を包含している。一般的なリアプロジェクタと同様、スクリーン１２０の場所の違いによる視野角特性差を無くすために、スクリーン１２０の光源側にフレネルレンズ１２２を用意してもよい。上記の高拡散層１２１により完全拡散に近づけることができる場合には、フレネルレンズ１２２を用いる必要性はない。本実施形態では、スクリーン１２０を構成する部材（高拡散層を包含する部材やフレネルレンズ等）の表面もしくは内部にレーザ光の熱によって発色する樹脂層（発色層）１２３を設けている。発色層１２３は、単位時間あたりの仕事率（Ｗ）がＡＥＬに基づいて設定された所定の閾値に達した時、すなわちＡＥＬを超えるエネルギーのレーザ光Ｌによって過剰に熱せられた時に、その熱により発色するよう調整されている。発色の原理はレーザーマーキング等のそれと同じである。すなわち、図２（ｂ）に示すように、材料がレーザ光の吸光率に応じて光エネルギーを吸収し、吸収された光エネルギーが熱エネルギーに変換され、同部の温度が（急激に）上昇する。この温度上昇の割合は与えたレーザ光のエネルギーの大きさに比例するため、単位時間あたりの蓄積熱量が設定した閾値を超えた時に同箇所の発色層１２３Ａが溶融，蒸発し、発色又は変色する。発色層１２３の位置は、スクリーン１２０を構成する部材の表面でもよいし、内部（例えば，ＡＲコート層の下等）でもよい。図２の例では、拡散層１２１のフレネルレンズ１２２側の面に設けている。上記の例では発色層１２３として発色性の樹脂を挙げたが、無機の発色材料でもよい。例えば、写真の感光剤として用いられている銀イオン等を用いることができる。
【００２１】
（Ｂ）反射ミラーでの遮光
図３は、反射ミラー１０９の断面構造を示す模式図である。
反射ミラー１０９は、薄い筐体１１０の中で光路を稼ぐためのミラーである。図３（ａ）に示すように、カーボンファイバー系のＦＲＰ（ＣＦＲＰ）等で出来た黒色系（吸光性）の基材１３１上に固体層であるＷＡＸ層１３３を置き、その上にＡｌＮｄ（アルミネオジウム）等の高反射率の光反射膜１３２が膜付けされている。ＷＡＸ層１３３は、単位時間あたりの仕事率がＡＥＬに基づいて設定された所定の閾値に達した時、すなわちＡＥＬを超えるエネルギーのレーザ光Ｌによって過剰に熱せられた時に、その熱によって溶融するように調整されている。ＷＡＸ層１３３が溶融した場合、図３（ｂ）に示すように、同層上の光反射膜１３２は変形もしくは剥離を起こし、前者の場合は光が拡散することにより、後者の場合は光反射膜１３２が剥離して露呈した吸光性の基材１３１（剥離部Ｐ）に吸収されることにより、危険な強度のレーザ光Ｌがユーザ側に向かうことを防ぐ。なお、固体層１３３はＷＡＸ層に限られず、ＡＥＬを超えるエネルギーのレーザ光Ｌによって過剰に熱せられた時に溶融するように調整されている材料であればどのようなものでも良い。また、基材１３１は、レーザ光の波長域に吸収波長域を有する材料であれば、上記のものに限定されない。
【００２２】
（Ｃ）投射レンズでの遮光
スキャナ１０６による振り角が十分取れない場合には、スクリーンいっぱいにレーザビームを振り分けられるように、ビームの振り角を拡大するための投射レンズ１０８が必要となる。この投射レンズ１０８に対しては、スクリーン１２０と同様の遮光メカニズムが適用できる。すなわち、投射レンズ１０８の表面若しくは内部に発色層を設けることによって、ＡＥＬを超えるエネルギーを持った光を吸収し、観察者側にこのような高強度の光が射出されないようにすることができる。或いは、図４に示すように、投射レンズ１０８を単位時間あたりの仕事率がＡＥＬに基づいて設定された所定の閾値に達した時、すなわちＡＥＬを超えるエネルギーのレーザ光によって過剰に熱せられた時に、その熱によって相転移（溶融や昇華等）する材料（例えばそのように調整されたアクリル）によって作成し、レンズの変形やレンズ内の気泡Ｂの発生等によりレーザ光Ｌの直進を妨げる若しくは拡散させるようにしてもよい。なお、投射レンズ１０８は、スキャナ側で十分スキャン角度を稼げる場合には必要ない。
【００２３】
（Ｄ）スキャナでの遮光
スキャナ１０６は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのレーザ光を２次元方向にスキャンし、それぞれスクリーン上に照射されるレーザスポットをスクリーン上にスキャンさせることによって映像を形成するためのデバイスである。水平方向のスキャンと垂直方向のスキャンを１つのデバイスで行ってもよいし（即ち、１つのスキャナデバイスで２軸スキャンをする）、水平方向と垂直方向のスキャンを別々のデバイスで行ってもよい。本実施形態では、２軸スキャンできるシリコン製のＭＥＭＳスキャナを用いる。
【００２４】
図５は、スキャナ１０６の一例を示す模式図である。
図５（ａ）に示すように、スキャナ１０６は、略矩形枠状に設けられた枠体１４１と、この枠体１４１の内側に設けられた反射ミラー部１４２によって概略構成されている。枠体１４１の対向する一対の辺の中央位置には、内側に向かう第１の回動軸１４３が設けられており、これと直交する一対の辺の中央位置には、外側に向かう第２の回動軸１４４が設けられている。第１の回動軸１４３の内側端部には、枠体１４１の内側に位置する反射ミラー部１４２につながっており、反射ミラー部１４２は、これら第１の回動軸１４３及び第２の回動軸１４４を中心として２軸方向に回動可能に構成されている。
【００２５】
図５（ｂ）に示すように、動作する反射ミラー部１４２はシリコン製の可動板１０６ａの表面に固体層であるＷＡＸ層１０６ｃと光反射膜１０６ｂとが順に積層された構成となっており、反射ミラー１０９の場合と同様の原理で、所定の仕事率以上の光が照射された場合に、すなわち単位時間あたりの仕事率がＡＥＬに基づいて設定された所定の閾値に達した時に、ミラーの変形や剥離によって危険な強度のレーザ光Ｌがユーザ側に向かうのを防ぐようになっている。シリコンは可視光の反射率が低いため、ミラーが剥離等されて下地のシリコン層が露呈した場合には、その露呈した部分によって十分に光を吸収することができる。なお、水平スキャンと垂直スキャンを別々のデバイスで行なう場合には、遮光機能をどちらか一方に設けてもよいし、両方に設けてもよい。
【００２６】
なお、固体層１０６ｃはＷＡＸ層に限られず、ＡＥＬを超えるエネルギーのレーザ光によって過剰に熱せられた時に熱によって溶融するように調整されている材料であればどのようなものでも良い。また、可動版１０６ａは、レーザ光の波長域に吸収波長域を有するものであれば、必ずしもシリコン製に限定されない。
【００２７】
（Ｅ）レンズ光学系（コリメート光学系、ビーム整形光学系）での遮光
レンズ光学系１０３に対しては、投射レンズ１０８と同様の遮光メカニズムが適用できる。すなわち、レンズの表面若しくは内部に発色層を設ける、或いは、レンズをある温度以上に熱せられると相転移する材料によって形成する等の構成を採用することができる。なお、遮光機能はコリメート光学系１０４とビーム整形光学系１０５のどちらか一方に設けてもよいし、両方に設けてもよい。
【００２８】
なお、故障の形態としては、（ａ）スキャナ１０６の動作が正常で光源１０１の出力強度に異常がある場合と、（ｂ）光源１０１の出力強度が正常でスキャナ１０６の動作に異常がある場合（スキャナ１０６が故障によって停止してしまった場合）とがあり、これら（ａ），（ｂ）に対してはそれぞれ異なるＡＥＬが設定される。例えば、３０インチ１０８０ｐのディスプレイを想定した場合、（ａ）に対してはレーザパワーは１．１２ｍＷ／ｍｍ２まで許容され、（ｂ）に対しては８．３５ｍＷ／ｍｍ２まで許容される。そこで、本実施形態では（ａ），（ｂ）双方の安全基準を満たすために、レーザ光の光路においてスキャナ以前に配置される光学部材に対しては（ａ）の場合に設定される第１のＡＥＬ（第１の被爆放出限界）を適用し、スキャナよりも後に配置される光学部材に対しては（ｂ）の場合に設定される第２のＡＥＬ（第２の被爆放出限界）を適用している。すなわち、レンズ光学系１０３とスキャナ１０６は第１のＡＥＬを超えるレーザ出力によって破損又は変質されるように構成され、投射レンズ１０８，反射ミラー１０９及びスクリーン１２０は第２のＡＥＬを超えるレーザ出力によって破損又は変質するように構成されている。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態のプロジェクタ１００によれば、従来のように複雑な制御を経ずに直接光学部材を破損等させることによってレーザ光を遮蔽するので、センサの誤動作等によるエラーにかかわらずディスプレイの安全性を確保することができる。
このような安全機構を備えた光学部材は、破損若しくは変質させるための特殊な構造を備えているので、通常のものに比べてより多くのコストが必要になるが、（Ｄ），（Ｅ）のように拡大光学系１０８以前に配置される光学部材に当該構造を適用した場合には、拡大率を調節することによって当該光学部材のサイズを小さくすることができるので、このようなコストの上昇は最小限に抑えることができる。
【００３０】
［第２の実施の形態］  図６は、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す模式図である。
図６（ａ）に示すように、本実施形態のプロジェクタ２００は、レーザ光を射出する光源１０１、コリメート光学系とビーム整形光学系とを含むレンズ光学系１０３、入射されたレーザ光を２次元方向に走査するスキャナ１０６、走査された光を集光する集光光学系１５０、集光された光を反射する反射ミラー１６０、反射された光をスクリーン１２０に向けて拡大投射する拡大光学系１０８によって概略構成されている。
【００３１】
このプロジェクタ２００では、光源１０１から射出されたレーザ光は、レンズ光学系１０３によって指向性の高い略平行な光に整形された後、スキャナ１０６によって２次元方向に走査される。スキャナ１０６から射出された光は、いったん集光光学系である集光レンズ１５０によって集光され、ビーム径の小さな光として反射ミラー１６０に入射される。そして、拡大光学系である投射レンズ１０８に向けて反射され、ここで拡大された後、スクリーン１２０上に拡大投射され、スクリーン１２０を透過して観察者に視認される。
【００３２】
このプロジェクタ２００において、光源１０１、レンズ光学系１０３、スキャナ１０６、拡大光学系１０８、スクリーン１２０の構成は第１実施形態と同様である。異なるのは、拡大光学系１０８とスキャナ１０６との間に、集光光学系１５０と反射ミラー１６０とを設置した点のみである。
【００３３】
反射ミラー１６０の構成は、第１実施形態と同様である。すなわち、図６（ｂ）に示すように、吸光性の基材１６１上に、固体層であるＷＡＸ層１６３が設けられ、その上にＡｌＮｄ等の高反射率の光反射膜１６２を膜付けされている。ＷＡＸ層１６３は、単位時間あたりの仕事率がＡＥＬに基づいて設定された所定の閾値に達した時、すなわちＡＥＬを超えるエネルギーのレーザ光によって過剰に熱せられた時に、その熱によって溶融するように調整されている。ＷＡＸ層１６３が溶融した場合、同層上の光反射膜１６２は変形もしくは剥離を起こし、前者の場合は光が拡散することにより、後者の場合は光反射膜１６２が剥離して露呈した吸光性の基材１６１に吸収されることにより、危険な強度のレーザ光がユーザ側に向かうことを防ぐ。なお、固体層１６３はＷＡＸ層に限られず、ＡＥＬを超えるエネルギーのレーザ光によって過剰に熱せられた時に溶融するように調整されている材料であればどのようなものでも良い。
【００３４】
本実施形態のプロジェクタ２００においては、反射ミラー１６０を物理的に破損等させることによって、レーザ光を遮蔽する。このため、センサ等で誤動作を検出する従来のものに比べて、より確実に安全性を確保することができる。このような安全機構を備えた反射ミラー１６０は、破損若しくは変質させるための特殊な構造を備えているので、通常のものに比べてより多くのコストが必要になるが、本実施形態では、集光光学系１５０によって光を集光し、その後拡大光学系１０８によってこれを拡大することで、反射ミラー１６０のサイズを小さくしているので、このようなコストの上昇は最小限に抑えることができる。
【００３５】
［第３の実施の形態］
図７は、本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す模式図である。
図７に示すように、本実施形態のプロジェクタ３００は、レーザ光を射出する光源１０１、コリメート光学系とビーム整形光学系とを含むレンズ光学系１０３、入射されたレーザ光を２次元方向に走査するスキャナ１０６、走査された光を反射する反射ミラー１６０、反射された光をスクリーン１２０に向けて拡大反射する拡大光学系１７０によって概略構成されている。
【００３６】
このプロジェクタ３００では、光源１０１から射出されたレーザ光は、レンズ光学系１０３によって指向性の高い略平行な光に整形された後、スキャナ１０６によって２次元方向に走査される。スキャナ１０６から射出された光は、反射ミラー１６０によって、拡大光学系である曲面反射ミラー１７０に向けて反射され、ここで拡大された後、スクリーン１２０上に拡大投射され、スクリーン１２０を透過して観察者に視認される。
【００３７】
このプロジェクタ３００において、光源１０１、レンズ光学系１０３、スキャナ１０６、スクリーン１２０の構成は第１実施形態と同様である。異なるのは、拡大光学系１７０を曲面反射ミラーにした点と、拡大光学系１７０とスキャナ１０６との間に反射ミラー１８０とを設置した点のみである。
【００３８】
図８は、反射ミラー１８０の断面構造を示す模式図である。
反射ミラー１８０は、図８（ａ）に示すように、吸光性の基材１８１上に、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ等の低融点材料からなる光反射膜１８２を備えた構成を有する。光反射膜１８２は、単位時間あたりの仕事率がＡＥＬに基づいて設定された所定の閾値に達した時、すなわちＡＥＬを超えるエネルギーのレーザ光Ｌによって過剰に熱せられた時に、その熱によって溶融するように調整されている。図８（ｂ）に示すように、光反射膜１８２が溶融によって変形もしくは剥離を生じた場合、前者の場合は光が拡散することにより、後者の場合は光反射膜１８２が剥離して露呈した吸光性の基材１８１に吸収されることにより、危険な強度のレーザ光Ｌがユーザ側に向かうことを防ぐ。
【００３９】
図９は、反射ミラー１８０の他の形態を示す模式図である。
この反射ミラー１８０は、図９（ａ）に示すように、透光性の基材１８３の光入射側に、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ等の低融点材料からなる光反射膜１８２を備え、光入射側とは反対側に光吸収層１８４を備えた構成を有する。光反射膜１８２の構成は図８のものと同様である。図９（ｂ）に示すように、光反射膜１８２が溶融によって変形もしくは剥離を生じた場合、前者の場合は光が拡散することにより、後者の場合は光反射膜１８２が剥離して露呈した透光性の基材１８３を透過し、裏面側に配設された光吸収層１８４に吸収されることにより、危険な強度のレーザ光Ｌがユーザ側に向かうことを防ぐ。
【００４０】
本実施形態のプロジェクタ３００においては、反射ミラー１８０を物理的に破損等させることによって、レーザ光を遮蔽する。このため、センサ等で誤動作を検出する従来のものに比べて、より確実に安全性を確保することができる。このような安全機構を備えた反射ミラー１８０は、破損若しくは変質させるための特殊な構造を備えているので、通常のものに比べてより多くのコストが必要になるが、本実施形態では、拡大光学系１７０によって拡大率を調節することで、反射ミラー１８０のサイズを小さくしているので、このようなコストの上昇は最小限に抑えることができる。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す模式図。
【図２】スクリーンの構成を示す断面図。
【図３】反射ミラーの構成を示す断面図。
【図４】投射レンズの構成を示す断面図。
【図５】スキャナの構成を示す斜視図及び断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの構成を示す模式図。
【図７】本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの構成を示す模式図。
【図８】反射ミラーの構成を示す断面図。
【図９】反射ミラーの他の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１００，２００，３００…プロジェクタ、１０１…光源、１０３…レンズ光学系、１０４…コリメート光学系、１０５…ビーム整形光学系、１０６…スキャナ、１０６ａ…可動板、１０６ｂ…光反射膜、１０６ｃ…固体層、１０８…投射レンズ（拡大光学系）、１０９…反射ミラー、１２０…スクリーン、１２３…発色層、１３１…吸光性の基材、１３２…光反射膜、１３３…固体層、１４３，１４４…回動軸、１６０…反射ミラー、１６１…吸光性の基材、１６２…光反射膜、１６３…固体層、１７０…曲面反射ミラー（拡大光学系）、１８０…反射ミラー、１８１…吸光性の基材、１８２…光反射膜、Ｌ，Ｌ０…レーザ光
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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