(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から発振するビームを水平方向および垂直方向に走査してスクリーンの背面側から投射し、スクリーンの表面側から画像を視認する、レーザ光走査型リアプロジェクタ装置において、
前記スクリーンの背面側に、前記スクリーン面を含む複数の面によって囲まれた空乏領域を構成し、
前記空乏領域の内圧を、自装置の動作環境下における大気圧に対し所定の圧力差をもって構成するとともに、
前記空乏領域を構成する面の一部に圧力変動センサを備え、
前記圧力変動センサによって検知される圧力信号が急峻に変化した場合に、前記レーザ光源の電源をシャットダウンするレーザ電源遮断機構と、
を備えたことを特徴とするレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項２】
さらに、前記圧力変動信号を増幅する増幅機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項３】
前記圧力変動センサおよび前記レーザ電源遮断機構を複数個備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項４】
前記レーザ光源の後段に設けた光変調機構に前記圧力変動センサから前記圧力変動信号を送り、
圧力が急峻に変化した場合に前記光変調機構はビームを遮断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項５】
スクリーン破損時に検知される圧力変動信号を前記レーザ電源遮断機構と前記光変調機構の双方に送り、
前記レーザ電源遮断機構と前記光変調機構の電源を遮断するとともに、
前記光変調機構はビームを遮断することを特徴とする請求項４に記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項６】
前記空乏領域の内圧を装置の外圧よりも低くしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項７】
前記空乏領域に粘性抵抗の小さい不活性ガスを充填したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項８】
前記不活性ガスはヘリウムであることを特徴とする請求項７に記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項９】
前記圧力変動センサを、前記空乏領域を形成する複数の面の端部には設けないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項１０】
前記圧力変動センサを前記空乏領域の外壁より内側で走査ビーム光路に該当しない領域に設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項１１】
前記の圧力の時間微分値あるいは２次微分値を演算する際の時間差δＴを、レーザビームがスクリーン全面を走査する時間Ｔに対して、
δＴ＜Ｔ
となるようにしたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のレーザ光走査型リアプロジェクタ装置。
【請求項１２】
レーザ光源から発振するビームを水平方向および垂直方向に走査してスクリーンの背面側から投射し、スクリーンの表面側から画像を視認する、レーザ光走査型リアプロジェクタ装置の安全装置において、
前記スクリーンの背面側に、前記スクリーン面を含む複数の面によって囲まれた空乏領域を構成し、
前記空乏領域の内圧を、レーザ光走査型リアプロジェクタ装置の動作環境下における大気圧に対し所定の圧力差をもって構成するとともに、
前記空乏領域を構成する面の一部に圧力変動センサを備え、
前記圧力変動センサによって検知される圧力信号が急峻に変化した場合に、前記レーザ光源の電源をシャットダウンするレーザ電源遮断機構と、
を備えたことを特徴とする安全装置。
【請求項１３】
さらに、前記圧力変動信号を増幅する増幅機構を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の安全装置。
【請求項１４】
前記圧力変動センサおよび前記レーザ電源遮断機構を複数個備えたことを特徴とする請求項１２または１３に記載の安全装置。
【請求項１５】
前記レーザ光源の後段に設けた光変調機構に前記圧力変動センサから前記圧力変動信号を送り、
圧力が急峻に変化した場合に前記光変調機構はビームを遮断することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一つに記載の安全装置。
【請求項１６】
スクリーン破損時に検知される圧力変動信号を前記レーザ電源遮断機構と前記光変調機構の双方に送り、
前記レーザ電源遮断機構と前記光変調機構の電源を遮断するとともに、
前記光変調機構はビームを遮断することを特徴とする請求項１５に記載の安全装置。
【請求項１７】
前記空乏領域の内圧を装置の外圧よりも低くしたことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一つに記載の安全装置。
【請求項１８】
前記空乏領域に粘性抵抗の小さい不活性ガスを充填したことを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか一つに記載の安全装置。
【請求項１９】
前記不活性ガスはヘリウムであることを特徴とする請求項１８に記載の安全装置。
【請求項２０】
前記圧力変動センサを、前記空乏領域を形成する複数の面の端部には設けないことを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか一つに記載の安全装置。
【請求項２１】
前記圧力変動センサを前記空乏領域の外壁より内側で走査ビーム光路に該当しない領域に設けたことを特徴とする請求項１２〜２０のいずれか一つに記載の安全装置。
【請求項２２】
前記の圧力の時間微分値あるいは２次微分値を演算する際の時間差δＴを、レーザビームがスクリーン全面を走査する時間Ｔに対して、
δＴ＜Ｔ
となるようにしたことを特徴とする請求項１２〜２１のいずれか一つに記載の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ光源から発振するビームを水平方向および垂直方向に走査してスクリーンの背面側から投射し、スクリーンの表面側から画像を視認する、レーザ光走査型リアプロジェクタ装置およびその安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、赤、緑および青の３波長を発振するレーザ光源群と、前記レーザ光源から発振するビームの光量を時間的に変調する機構と、前記光変調機構によって変調されたビームを水平走査する機構と、前記水平走査機構によって走査されたビームを垂直走査する機構と、前記水平走査機構および垂直走査機構によって走査されたビームを投影するスクリーンを有する、所謂レーザ光走査型プロジェクタが知られている。
【０００３】
光源としては、Ａｒイオンレーザ、ＨｅＣｄレーザなどの気体レーザや、固体光源を励起光源として第二高調波を発生させる所謂ＳＨＧレーザを搭載する例が公知である。
【０００４】
レーザビームの変調手段としてはＡＯＭ素子による変調方式が多く採用されている。レーザビームの走査手段としては、ガルバノミラーやポリゴンミラーによる走査手段が代表的なものである。
【０００５】
ＲＧＢ３色のレーザビームを混色・変調することによって任意の色を再生し、光走査系で高速にラスタ走査を行うことによって、スクリーン上にカラー画像を再生できる。
【０００６】
現在ではスクリーンに対して走査ビームを照射し、スクリーンの反射光をユーザが見るフロントプロジェクションタイプがある。本方式はスクリーンの背面からビームを投射する方式への転用が可能であり、リアプロジェクタを構成できる。
【０００７】
図１は従来のレーザ光走査型リアプロジェクタの構成例の平面図である。青色レーザ１１、緑色レーザ１２、赤色レーザ１３、ＡＯＭ２１〜２３、ミラー３１，３３、ダイクロイクミラー３４、ポリゴンミラー４１、ミラー４２、ガルバノミラー４３、スクリーン板４４を図示している。
【０００８】
１１〜１３のビームは２１〜２３のＡＯＭで変調され、３１〜３４によりビーム合成され、４１によって水平走査され、４２を介して４３で垂直走査されることにより、４４上をビームがラスタ走査してカラー画像を描画する。
【０００９】
また図２は、図１の光走査部の立体構成図であり。ミラー４２でビームをＸ方向に反射し、４２と対向して設けた４３がビームを受けてＸＺ面方向にビームを走査し、４４上をビームがラスタ走査してカラー画像を描画する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リアプロジェクタを構成する場合に、安全性の問題が顕在化する。すなわち、万が一スクリーンが破損した場合に、走査レーザビームがユーザの眼を直撃する危険性がともなう。したがって、こうした場合に対する安全装置が必要と考えられる。しかしながら、上記従来技術にあっては、レーザ光走査型リアプロジェクタ装置に関して、このような安全性の観点から対策がとられていないという問題点があった。
【００１１】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、スクリーンが破損した場合に、走査レーザビームがユーザの眼を直撃して受けるダメージを回避することが可能なレーザ光走査型リアプロジェクタ装置およびその安全装置を提供するとともに、その安全装置の応答特性を向上することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、レーザ光源から発振するビームを水平方向および垂直方向に走査してスクリーンの背面側から投射し、スクリーンの表面側から画像を視認する、レーザ光走査型リアプロジェクタ装置において、前記スクリーンの背面側に、前記スクリーン面を含む複数の面によって囲まれた空乏領域を構成し、前記空乏領域の内圧を、自装置の動作環境下における大気圧に対し所定の圧力差をもって構成するとともに、前記空乏領域を構成する面の一部に圧力変動センサを備え、前記圧力変動センサによって検知される圧力信号が急峻に変化した場合に、前記レーザ光源の電源をシャットダウンするレーザ電源遮断機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、さらに、前記圧力変動信号を増幅する増幅機構を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、前記圧力変動センサおよび前記レーザ電源遮断機構を複数個備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、前記レーザ光源の後段に設けた光変調機構に前記圧力変動センサから前記圧力変動信号を送り、圧力が急峻に変化した場合に前記光変調機構はビームを遮断することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、スクリーン破損時に検知される圧力変動信号を前記レーザ電源遮断機構と前記光変調機構の双方に送り、
前記レーザ電源遮断機構と前記光変調機構の電源を遮断するとともに、前記光変調機構はビームを遮断することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、前記空乏領域の内圧を装置の外圧よりも低くしたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、前記空乏領域に粘性抵抗の小さい不活性ガスを充填したことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、前記不活性ガスはヘリウムであることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、前記圧力変動センサを、前記空乏領域を形成する複数の面の端部には設けないことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、前記圧力変動センサを前記空乏領域の外壁より内側で走査ビーム光路に該当しない領域に設けたことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１１に記載の発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置は、前記の圧力の時間微分値あるいは２次微分値を演算する際の時間差δＴを、レーザビームがスクリーン全面を走査する時間Ｔに対して、
δＴ＜Ｔ
となるようにしたことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１２に記載の発明にかかる安全装置は、レーザ光源から発振するビームを水平方向および垂直方向に走査してスクリーンの背面側から投射し、スクリーンの表面側から画像を視認する、レーザ光走査型リアプロジェクタ装置の安全装置において、前記スクリーンの背面側に、前記スクリーン面を含む複数の面によって囲まれた空乏領域を構成し、前記空乏領域の内圧を、自装置の動作環境下における大気圧に対し所定の圧力差をもって構成するとともに、前記空乏領域を構成する面の一部に圧力変動センサを備え、前記圧力変動センサによって検知される圧力信号が急峻に変化した場合に、前記レーザ光源の電源をシャットダウンするレーザ電源遮断機構と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１３に記載の発明にかかる安全装置は、さらに、前記圧力変動信号を増幅する増幅機構を備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１４に記載の発明にかかる安全装置は、前記圧力変動センサおよび前記レーザ電源遮断機構を複数個備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１５に記載の発明にかかる安全装置は、前記レーザ光源の後段に設けた光変調機構に前記圧力変動センサから前記圧力変動信号を送り、圧力が急峻に変化した場合に前記光変調機構はビームを遮断することを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１６に記載の発明にかかる安全装置は、スクリーン破損時に検知される圧力変動信号を前記レーザ電源遮断機構と前記光変調機構の双方に送り、前記レーザ電源遮断機構と前記光変調機構の電源を遮断するとともに、前記光変調機構はビームを遮断することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１７に記載の発明にかかる安全装置は、前記空乏領域の内圧を装置の外圧よりも低くしたことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１８に記載の発明にかかる安全装置は、前記空乏領域に粘性抵抗の小さい不活性ガスを充填したことを特徴とする。
【００３０】
また、請求項１９に記載の発明にかかる安全装置は、前記不活性ガスはヘリウムであることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項２０に記載の発明にかかる安全装置は、前記圧力変動センサを、前記空乏領域を形成する複数の面の端部には設けないことを特徴とする。
【００３２】
また、請求項２１に記載の発明にかかる安全装置は、前記圧力変動センサを前記空乏領域の外壁より内側で走査ビーム光路に該当しない領域に設けたことを特徴とする。
【００３３】
また、請求項２２に記載の発明にかかる安全装置は、前記の圧力の時間微分値あるいは２次微分値を演算する際の時間差δＴを、レーザビームがスクリーン全面を走査する時間Ｔに対して、
δＴ＜Ｔ
となるようにしたことを特徴とする。
【００３４】
通常の使用条件では、レーザ光のエネルギーにより、空乏領域の温度が上昇するため、内圧も若干の変化を示す。しかし、温度の上昇は緩やかであるから、内圧の時間微分値が大きく変動することはない。
【００３５】
一方、スクリーン破損が発生すると、内圧は前述のごとき使用環境要因とは異なる要因によって突発的に変化することになり、内圧の時間微分値の変化が顕著に現れる。この状態に至った場合には、レーザの電源がシャットダウンさせる。これら一連の動作により、スクリーンが破損した場合にのみレーザの電源がシャットダウンし、ビームの発振が中止される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置およびその安全装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００３７】
図３は本発明の実施形態の内容を示す説明図である。図３において、４４の背面、すなわちビーム入射側に空乏領域５１が設けられている。
【００３８】
さらに図４において示される圧力変動センサ６１〜６４によって、５１の内圧の変動が検知される。同図は圧力変動センサの配置の一例であり、センサ数と設定位置はこの例に限定されるものではない。
【００３９】
図５と図６の相違点はセンサ６１乃至６３の配置にある。図６においては５１の内側にセンサがあり、かつ走査ビーム７１および７２の光路を妨げない。内圧の検知性能は図５に比して図６が勝る。
【００４０】
図７は検知信号処理のフローを示すもので、センサ６１から送信した信号は８２で時間微分され、微分信号は８３に送信され、８３は受信信号が規定値Ｐｘｘより大きいときに、レーザ光源１１をダウンする信号を送る。また、８２と８３は一体化させてもよい。
【００４１】
図８は５１の内圧Ｐの時間変動を模式的に示すもので、スクリーンの破損によって圧力上昇している様子を表している。
【００４２】
図９は図８の信号を時間微分した信号を図示したもので、図８との比較において、圧力変動が発生した際の信号特性差が顕著になり、圧力変動異常が捉えやすくなることが理解できる。
【００４３】
図１０は本発明の総括的な構成を図示したもので、８２と８３の間に信号増幅器８３を設けている。８５から送信されるビーム遮断信号はレーザ光源１１〜１３とＡＯＭ２１〜２３の双方に送信されるので、セーフティガードの２重性をもった安全機構にしている。
【００４４】
ここで、赤、緑および青の３波長を発振するレーザ光源群と、前記レーザ光源から発振するビームの光量を時間的に変調する光変調機構と、前記光変調機構によって変調されたビームを水平走査する水平走査機構と、前記水平走査機構によって走査されたビームを垂直走査する垂直走査機構と、前記水平走査機構および垂直走査機構によって走査されたビームをスクリーンの背面から投射し、スクリーンの表面側から画像を視認することによって、カラー画像の再生が可能なレーザ光走査型リアプロジェクタ装置が実現できる。
【００４５】
前記スクリーンのビーム入射面側に、前記スクリーン面を含む複数の面によって囲まれた空乏領域を構成し、前記空乏領域の内圧を、装置の動作環境下における大気圧に対し圧力差を有するように構成するとともに、前記空乏領域を構成する面の一部に圧力変動センサが連結され、前記圧力変動センサは前記空乏領域の内圧を測定して前記測定値からその圧力の変動を検知する。
【００４６】
圧力変動はたとえば圧力信号の時間微分演算によって検知できる。スクリーンが破損すると、空乏領域の圧力が急峻に変化する。すなわち、前記圧力変動センサと演算機構によって得た圧力変動信号は急峻に所定値を超える。
【００４７】
この際に、スクリーンが破損したと見做し、レーザ光源の電源部に、電源をシャットダウンする信号を送信し、前記レーザ光源の電源をシャットダウンさせる。
【００４８】
また、圧力の時間微分信号を増幅する機構を付加することによって、内圧変動の異常を迅速に検知してレーザをシャットダウンすることができる。スクリーンの破損領域が微小である場合には、スクリーン背面に設けた空乏部の内圧変動が緩やかになる可能性があり、装置回路が発生するノイズに入力信号が埋もれてしまう可能性がある。
【００４９】
しかし、入力信号を増幅することによって検出信号値をノイズより高い値にすることができるので、スクリーンのわずかな損傷に対してもその異常を検知できるようになり、ユーザの安全性を向上することができる。
【００５０】
また、圧力検知機構および電源シャットダウン機構を複数個設けるようにしてもよい。
【００５１】
ユーザの使用環境は様々であり、スクリーンの破損位置を予め特定することは難しい。スクリーンの破損位置に対して圧力変動センサの設置位置が遠い場合、センシングのタイミングが遅れる可能性がある。
【００５２】
したがって、センサシステムを複数個設けて、センシングのタイミング遅れを回避するものである。複数のセンサのいずれか一つが異常を検知すると、レーザがシャットダウンされるようにした。これにより、破損位置によってレーザのシャットダウンのタイミングが遅れるという不具合は改善される。
【００５３】
ビームの遮断は光変調機構によっても行うことができる。すなわち、圧力変動センサから光変調機構に信号を送り、異常検知した外部変調機構はビームを遮断するようにしてもよい。本実施の形態にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタ装置または安全装置は光変調機構を有すれば、これによってビームの遮断が可能である。
【００５４】
光変調機構はレーザ光走査型リアプロジェクタ装置装置の走査速度よりも高速な変調作動能力を備えているので、スクリーンに異常が検知された場合には高速にビームを遮断してユーザを保護することができる。
【００５５】
また、上述の安全機構が動作不良を起こした場合に対する処置として、安全機構を２重に設けるとよい。これによって、安全装置のいずれか一方が動作不良に陥った場合にも、もうひとつの安全機構が動作することによって、ユーザの安全性を確保することができる。
【００５６】
また、スクリーン背面に設けた空乏領域の内圧を装置環境の外圧よりも低く設定することができる。スクリーンが破損した場合には、スクリーン板は空乏領域側に破片が飛散し、ユーザ側に飛散する可能性は極めて低くできる。よってユーザを安全に導くことができる。
【００５７】
また、スクリーン背面の空乏領域に不活性ガスを充填させることもできる。特にヘリウムを充填させるようにするとよい。スクリーンが破損した際に、空乏領域と外部の圧力差によって、空乏領域内で気流が発生し、内圧が変化する過程について考えると、気体の粘性抵抗値を小さくすることによって、気流の流動速度を高めることができる。すなわち、内圧の変化も高速化できる。内圧変動速度の高速化は異常検知の迅速化に繋がる。
【００５８】
また、圧力変動センサの取り付け位置に関して、空乏領域は複数の面によって囲まれて構成されており、この構成条件において、面と面が繋がる領域は気体の流動が発生し難い。よって、この位置に圧力変動センサを取り付けると、圧力変動の異常検知能力が低下することがある。したがって、このような領域には圧力センサを設けないことが望ましい。
【００５９】
また、圧力変動センサの設置条件に関して、流体力学的見地からスクリーン破損にともなう、空乏領域内での気体流動について考えると、空乏領域を構成する壁面の近傍では壁面から受ける流体抵抗が大きいために、流速が遅くなる。
【００６０】
本実施の形態ではこの点に着目し、センサを壁面よりも内側に設けてある。ただし、走査ビーム光路領域外としている。これによって、センシングの応答特性が改善され、安全装置をより迅速に作動させることができるようになる。
【００６１】
また、圧力変動の時間微分信号の時間分解能に関して、前記時間分解能がレーザビームがスクリーン面上をラスタ走査するに要する時間Ｔよりも高速にするというものである。この条件を満たすことは、ビーム走査中にスクリーンが破損した際に、破損位置にビームが到達するよりも速く破損を検知して、ビームを遮断してビームの漏洩を防止しユーザの安全を確保する上で効果がある。
【００６２】
上記の内容をより具体的に説明する。まず。スクリーン背面に設けた空乏領域の内圧を大気圧より減圧状態にしておく。スクリーンが破損した場合には、破損部から大気がスクリーン背面に設けた空間に入り込むので、空間部の内圧が急峻に上昇する。
【００６３】
内圧の変化は圧力変動センサによって検知される。急峻な内圧変動が検知されると、センサからレーザ光源の電源部に信号が送られる。信号を検知したレーザ電源はシャットダウンされる。
【００６４】
これら一連の動作により、スクリーンが破損した場合にレーザビームの発振が中止される。空乏領域を減圧状態にしておくことの更なるメリットは、スクリーン破損時に破損したスクリーンがユーザ側に飛散しにくい点にある。
【００６５】
スクリーン背面に設けた空乏領域の内圧を大気圧より高圧状態にしておいてもよい。この場合においては、スクリーンが破損すると、破損部からスクリーン背面に設けた空間内の気体が逃げるので、空間部の内圧は減少する。内圧の変化は圧力変動センサによって検知される。
【００６６】
内圧変動が検知されると、センサからレーザ光源の電源部に信号が送られる。信号を検知した電源はシャットダウンされる。これら一連の動作により、スクリーンが破損した場合にレーザビームの発振が中止される。
【００６７】
空乏領域の内圧を高圧状態にしておく場合には、封入気体の粘性抵抗値が低い方が、スクリーン破損時に、空乏領域の気体の流動がスムーズになり、内圧の変動速度も高速化されるという効果がある。
【００６８】
このことは圧力変動センサの検知速度の向上に繋がり、迅速に安全装置を作動させることができる。不活性ガスは環境要因にともなう組成変動が少なく安定である点において好ましいガスであり、ヘリウムガスは人体に及ぼす影響が少ない。
【００６９】
スクリーンの破損位置はユーザの使用条件によるが、この位置を特定することは難しい。スクリーンの破損位置と圧力変動センサの設置位置の距離は、センサの検知速度に対し影響を与えうるものである。
【００７０】
しかし、複数のセンサをもって設定位置を分散させることによって、スクリーンの破損位置とセンサの設置位置の距離を短くすることができる。複数個のセンサのうち、スクリーン破損位置に最も近い位置にあるセンサが最初に異常を検知する。その信号に対して安全機構を作動させることによって、安全機構の作動特性を向上できる。
【００７１】
時間微分信号を演算する場合、信号検知の時間分解能は微分時間間隔ΔＴに依存する。ΔＴを短くすることによって時間分解能の向上を図ることができる。信号検知の時間分解能が速いことは、レーザビームのシャットダウン動作の応答性を高速にする上で効果的に作用し、スクリーンが破損した際にユーザの眼をレーザビームが直撃する危険性を低く抑えることができる。
【００７２】
光変調機構によるレーザ光の遮断については、たとえばよく知られるＡＯＭ素子により実現できる。ＡＯＭ素子は高い消光比をもつので、圧力センサ信号と連動してＡＯＭを高速動作させてビームを消光することで、ハイパワーのビームがスクリーン破損部から漏洩してユーザを直撃する危険を回避することができる。ＥＯＭにおいても同様に適用することができる。
【００７３】
圧力の時間微分値が常に所定の範囲内にある場合は、環境要因によると判断できる。たとえば装置の駆動開始直後はレーザビームのパワーやビーム走査機構から発生する熱によって、空乏領域の温度が上昇し、これにともない、内圧も変動しうるが、このような現象に対する圧力の時間微分値は定性的に安定している。
【００７４】
これに対し、スクリーンが破損した場合には、環境要因による信号変動特性とは異なる挙動を示し、信号は環境変動によって生じる信号値の所定範囲を容易に超える。したがって、所定の範囲を超えた場合にのみ異常発生と判断し、レーザの電源の遮断あるいはＡＯＭなどの光変調機構によるビームの遮断によってユーザへのビームの直撃を回避することができ、安全装置の誤動作を防止することもできる。
【００７５】
圧力の時間微分値としての信号を増幅することによって、回路上で発生するノイズ成分に対して圧力変動検出信号値を高くすることができる。これによって、信号処理の誤動作を回避でき、正確な安全動作を確保できる。
【００７６】
スクリーン破損によって発生する空乏領域内の気体流動特性は、流体力学の特性上から、領域の端部では流速が遅くなるか、あるいは、気流の回り込みが逸脱されることがわかる。したがってそのような位置にセンサを設けると、センサの圧力検知能力が高くても、圧力の変動検知が難しくなる。したがって、空乏領域の端部にはセンサを設けないことが望ましい。
【００７７】
また、同様に流体力学的見地から、領域を構成する外壁の壁面周辺部では流速が遅くなるということがわかる。したがって、センサを空乏領域の壁面より内側に構成した方が、検知能力は高くなる。
【００７８】
しかしながら、当然のことであるが、空乏領域をビームが通過するため、ビームの光路範囲内にセンサが存在することは画像表示特性上極めて不都合である。センサがビームを遮断してしまうからである。したがって、センサは走査ビーム光路外に設置することが好ましい。空乏領域中に走査ビーム光路に該当しない領域は存在するので実装可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、レーザ光走査型プロジェクタにおいて、特にリアプロジェクタの場合には、スクリーンが破損した際にビームがユーザを直撃するという安全性上の課題をもっていた。
【００８０】
本発明の請求項１は、左記の課題を解決する上で有効な基本構成を示すものであり、検知信号が異常信号であるかを判断し、装置の温度変動などにともなう圧力変化と、スクリーンの破損による圧力変化を識別する機能を与えるものである。これにより安全装置の誤動作を防止できる。
【００８１】
また、請求項２はスクリーンの異常検知感度を高める効果があり、ユーザをより確実に安全に導く。
【００８２】
また、請求項３も同様に、スクリーンの異常検知感度を高める効果があり、特にディスプレイが大型である場合には、スクリーンの背面に設ける空乏領域も大きくなるので、一つの検知手段では圧力変動検知の応答性が遅くなるという問題に対する解決策にもなっている。
【００８３】
また、請求項４はレーザ電源のシャットダウンに代わって、装置に含まれる光変調機構でビームを消光するという手段であり、光変調機構の応答速度がビームの走査速度よりも速いという装置の特性を活かした安全機構である。光変調機構によるビーム消光動作は光変調機構に対してダメージを与えない。一方、レーザの電源部をシャットダウンする行為は、レーザ装置に対しダメージを与えうる。
【００８４】
また、請求項５による安全機構は２重構造であり、安全機構の一つが動作不良状態に陥っても、残る安全機構が安全を確保することができるという点で、ユーザの安全性確保をより向上したものになっている。
【００８５】
また、請求項６はスクリーン破損時にスクリーンの破片がユーザ側に飛散しにくくユーザへのダメージを回避できるという効果があり、安全性をより高める効果がある。
【００８６】
また、請求項７、８はスクリーン破損時の空乏領域内の気体流動速度を高速化させる効果があり、圧力変動速度も付随して高速化されるため、異常信号検知速度を高速化し、安全装置を高速に作動させ、より速くユーザを危険から回避させることができる効果がある。
【００８７】
また、請求項９はスクリーン破損時に発生する空乏領域内の気体流動特性の悪い領域へのセンサ設置を回避することでセンシング能力の劣化を未然に防止する効果がある。
【００８８】
また、請求項１０においても同様に、気体流動速度の速い領域にセンサを設けることで検出応答性の向上効果を得ている。
【００８９】
また、請求項１１はスクリーンが破損した時刻からカウントしてビームが破損位置に到達する前にビームをダウンさせるために必須の要件である。
【００９０】
また、請求項１２〜２２は、レーザ光走査型リアプロジェクタ装置の安全装置において、上記と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のレーザ光走査型リアプロジェクタの構成例の平面図である。
【図２】図１の光走査部の立体構成図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタまたはその安全装置の内容を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタまたはその安全装置の別の内容を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタまたはその安全装置の別の内容を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタまたはその安全装置の別の内容を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタまたはその安全装置の検知信号処理のフローを示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタまたはその安全装置の空乏領域の内圧Ｐの時間変動を模式的に示すもので、スクリーンの破損によって圧力上昇している様子を表す説明図である。
【図９】図８の信号を時間微分した信号を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態にかかるレーザ光走査型リアプロジェクタまたはその安全装置の総括的な構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１１  青色レーザ
１２  緑色レーザ
１３  赤色レーザ
２１〜２３  ＡＯＭ
３１，３３  ミラー
３４  ダイクロイクミラー
４１  ポリゴンミラー
４２  ミラー
４３  ガルバノミラー
４４  スクリーン板
５１  空乏領域
６１〜６４  圧力変動センサ
７１，７２  走査ビーム
８３  信号増幅器
【図１】
0004564681.tif 000002
【図２】
0004564681.tif 000003
【図３】
0004564681.tif 000004
【図４】
0004564681.tif 000005
【図５】
0004564681.tif 000006
【図６】
0004564681.tif 000007
【図７】
0004564681.tif 000008
【図８】
0004564681.tif 000009
【図９】
0004564681.tif 000010
【図１０】
0004564681.tif 000011