(57)【要約】【課題】フロントプロジェクション型のディスプレイ装置においては投射範囲内に人が侵入した場合、光源から出射された光を直接見ることになる。ここで、装置内の光学部品の位置が正規の位置からずれている場合、投射領域内の光束密度が増加する可能性があり、投射領域内に侵入した人は光源を見たときに眩しさを感じ、非常に不快な思いをすることになる。【解決手段】ディスプレイ装置内の光学部品の位置ずれを検出する機能を備え、前記光学部品の位置ずれが検出された際に、前記映像の投射に用いられる光源の出力が弱められるもしくは停止される機能を付加する。たとえば、光学部品が位置ずれを起こした際に電気回路が断線し、制御回路になんらかの信号が伝達され、光源の出力が停止されれば、投射範囲への侵入者があった場合において侵入者が眩しさを感じ非常に不快になることを防止できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射して映像を投射するディスプレイ装置であり、前記ディスプレイ装置内の光学部品の位置ずれを検出する位置ずれ検出機能を備え、前記光学部品の位置ずれが検出された際に、光源の出力が弱められるか、停止されるか、光線が遮断されるか、光線の方向が変化されるかのいずれかの動作が行われることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
前記光学部品が光源もしくは光源から出射された光線を透過または反射する部品であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記位置ずれ検出機能が、前記光学部品の位置ずれにより電気回路の断線が発生することで実現されていることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記位置ずれ検出機能が、前記光学部品の位置ずれによりスイッチが反応することで実現されていることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記位置ずれを検出機能が、前記光学部品の位置をセンサーによってモニターすることにより実現されていることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記位置ずれ検出機能が、前記光学部品の位置ずれにより発生するビーム形状の変化をモニターするビーム観測装置により実現されていることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記ビーム形状の変化が光線のスポットサイズ変化であることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記ビーム形状の変化が光線の干渉パターンであることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記ビーム観測装置が、ＰＤを用いて実現されていることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記ＰＤが分割されて配置されていることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記分割されて配置されているＰＤへの最適入射光量が装置内の制御回路に記憶されており、装置駆動中に最適光量からのずれがモニターされていることを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記ＰＤがコヒーレント光源の出力安定化制御に用いられていることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記ビーム観測装置が投射レンズの近傍に設置されていることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記ビーム観測装置が投射レンズからの出射光をモニターすることを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記ビーム観測装置が投射レンズからの出射光を透過または反射するパネルに設置されていることを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記ビーム観測装置がディスプレイ装置内の２次元空間変調デバイスの映像表示に用いられない領域を用いて実現されていることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を出射して映像を投射するディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されるように、光源としてレーザーを用いたディスプレイ装置が提案されている。図８に従来のこの種のディスプレイ装置の一例として、レーザーディスプレイ装置１００の概略構成を示す。図において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色のレーザー光が光源１０２〜１０４を用いて出力される。ＲＧＢ３色のレーザー光はレンズ１０７を用いて平行光に変換された後、インテグレーター１０８を用いて光量を均一化され、液晶パネル１１０を透過する。合波プリズム１０９を用いて合波されたレーザー光は投射レンズ１１１を透過しスクリーン１０１上に２次元の画像として表示される。
【０００３】
この構成の映像投射装置では、ＲＧＢそれぞれの光源の光が単色光であるため、適当な波長のレーザー光源を用いることで、ＮＴＳＣ信号よりも表示可能な色範囲が広がり、色純度が高く、鮮やかな画像の表示が可能となる。さらに、光源にランプを用いる場合に比べて消費電力の低減が実現できる。
【０００４】
図９はこの従来のレーザーディスプレイに接続可能な機器を示すものである。この従来例のレーザーディスプレイはＲＧＢ端子により映像信号を入力するものとしており、ノートＰＣ等のパーソナルコンピュータ２０１、ビデオゲーム機２０２、各種ＤＶＤ等の光ディスクプレーヤ２０３、ＶＴＲとの一体型を含む光ディスクレコーダ２０４、カメラ一体型ＶＴＲ２０５、据え置き型ＶＴＲ２０６、ＢＳ／ＣＳチューナ２０７、ＴＶ２０８、各種光ディスクドライブとの一体型を含むハードディスクレコーダ２０９、インターネット放送用ＳＴＢ（Ｓｅｔ  Ｔｏｐ  Ｂｏｘ）２１０、ＣＡＴＶ用ＳＴＢ２１１、地上波デジタル放送用ＳＴＢ２１２、ＢＳ  ＨＤＴＶ放送用ＳＴＢ２１３等、ＲＧＢ信号の出力端子を有するものであれば、接続が可能である。
【０００５】
この他、レーザーディスプレイと接続する機器が出力する信号のフォーマットに合わせて、Ｄ４入力端子、ＤＶＩ−Ｄ入力端子、ＩＥＥＥ１３９４端子、コンポーネント端子、Ｓ端子、ビデオ端子等を設けてもよい。
【特許文献１】特開平６−２０８０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の装置においては図８に示すディスプレイ装置の投射範囲１１２内に人が侵入した場合、光源から出射された光を直接見ることになる。ここで、図１０に示すように投射レンズ１１１が大きく移動し、投射領域１１２の範囲が小さくなった場合、領域内の光束密度が増加するので、投射領域内に侵入した人は光源を見たときに眩しさを感じ、非常に不快な思いを持つことになる。投射領域１１２の範囲が小さくなる原因としては投射レンズをはじめとした光学部品の位置ずれが挙げられる。図１０で示す例の場合、投射レンズ１１１、コリメートレンズ１０７、光源１０２〜１０４の位置が移動すると投射領域１１２の範囲が小さくなる可能性がある。また、投射領域１１２の範囲が変化しない場合でも、液晶パネル１１０を透過して投射レンズ１１１から出射する光線が平行光になっていると、投射範囲内に光束密度の大きな位置が生じる。装置を移動する際などにおいて衝撃が加わり、投射領域が小さくなった状態であることを知らずに装置を点灯した場合などは、侵入者に不快な思いをさせる可能性が高くなるため、事前に侵入者への誤射を防ぐ必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のディスプレイ装置は、光を出射して映像を投射するディスプレイ装置であり、前記ディスプレイ装置内の光学部品の位置ずれを検出する位置ずれ検出機能を備え、前記光学部品の位置ずれが検出された際に、光源の出力が弱められるか、停止されるか、光線が遮断されるか、光線の方向が変化されるかのいずれかの動作が行われることを特徴とする。
【０００８】
また、前記光学部品が光源もしくは光源から出射された光線を透過または反射する部品であることが望ましい。
【０００９】
また、前記位置ずれ検出機能が、前記光学部品の位置ずれにより電気回路の断線が発生することで実現されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記位置ずれ検出機能が、前記光学部品の位置ずれによりスイッチが反応することで実現されていることが好ましい。
【００１１】
また、前期位置ずれ検出機能が、前記光学部品の位置をセンサーによってモニターすることにより実現されていることが望ましい。
【００１２】
また、前記位置ずれ検出機能が、前記光学部品の位置ずれにより発生するビーム形状の変化をモニターするビーム観測装置により実現されていることが望ましい。
【００１３】
また、前記ビーム形状の変化が光線のスポットサイズ変化であることが好ましい。
【００１４】
また、前記ビーム形状の変化が光線の干渉パターンであることが好ましい。
【００１５】
また、前記ビーム観測装置が、ＰＤを用いて実現されていることが望ましい。
【００１６】
また、前記ＰＤが分割されて配置されていることが望ましい。
【００１７】
また、前記分割されて配置されているＰＤへの最適入射光量が装置内の制御回路に記憶されており、装置駆動中に最適光量からのずれがモニターされていることが好ましい。
【００１８】
また、前記ＰＤがコヒーレント光源の出力安定化制御に用いられていることが望ましい。
【００１９】
また、前記ビーム観測装置が投射レンズの近傍に設置されていることが望ましい。
【００２０】
また、前記ビーム観測装置が投射レンズからの出射光をモニターすることが好ましい。
【００２１】
また、前記ビーム観測装置が投射レンズからの出射光を透過または反射するパネルに設置されていることが好ましい。
【００２２】
また、前記ビーム観測装置がディスプレイ装置内の２次元空間変調デバイスの映像表示に用いられない領域を用いて実現されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
以上の発明により、ディスプレイ装置から照射される光の投射範囲を正常に保った状態での使用が可能となり、投射範囲への侵入者があった場合において侵入者が眩しさを感じ非常に不快になることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下の実施の形態では、おもに投射領域内の光線の状態が正常に保たれていないことを検知し、正常でない場合には照射を弱めるか停止する手段を実現する構成について説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の構成の概要を、図１を用いて説明する。図１はディスプレイ装置１の上面図である。図において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色のレーザー光が光源２〜４を用いて出力される。ＲＧＢ３色のレーザー光はコリメートレンズ７を用いて平行光に変換された後、インテグレーター８を用いて光量が均一化され、液晶パネル１０を透過する。合波プリズム９を用いて合波されたレーザー光は投射レンズ１１を透過しスクリーン５上に２次元の画像として表示される。図１は光学部品が正常な位置での投射状態を示しているが、装置内の光学部品が図中の矢印の方向、いわゆる光軸方向に移動した場合には液晶パネル１０を透過して出射する光線が平行光になる場合がある。また投射レンズ１１が移動すると投射領域１２の範囲が小さくなる可能性がある。光学部品としては光源２〜４、コリメートレンズ７、インテグレーター８、液晶パネル１０、投射レンズ１１などが挙げられる。図１と異なる光学系、例えばロッド型のインテグレーターなどを用いた場合や、光ファイバーを用いた光学系などが考えられるが、光線が透過する部品を光学部品とする。
【００２６】
投射領域の範囲が小さくなった状態や、平行光が出射する状態（以下では誤射とする）を防止するためには光学部品の位置ずれを検知し、位置ずれがある場合には光源の出力を弱めるか停止するとよい。光源の出力を変化させる方法以外にも光線を遮断したり、光線の方向を変化させたりしてもよい。光学部品の位置ずれを検知する手段として、本実施の形態では光学部品の位置ずれにより電気回路の断線が発生する構成を用いた。本構成について図２を用いて説明する。図２は図１の一部を示すものである。図２において、光源２から出射した光はコリメートレンズ７により平行光に変換される。コリメートレンズ７はレンズホルダ１４に接着されている。光源２およびレンズホルダ１４の下部には電極パッド１３が設置されており、光源２およびレンズホルダ１４に接触している。光源２およびレンズホルダ１４には金属の部分があり、制御回路６と配線されている。光源２およびレンズホルダ１４が正規の位置にある場合には電極パッド１３と光源２およびレンズホルダ１４の金属部分を通じ配線は導通する構成となっている。しかし、いったん光源２もしくはレンズホルダ１４が一定の距離以上移動した場合には配線がオープンとなり制御回路６との導通が無くなる。制御回路６ではこの情報を元に光源２もしくはレンズホルダ１４の位置がずれたことを検知し、光源２への電流供給を弱くするか停止する。図中には示していないが、光線をシャッターで遮断したり、ミラーなどで光線の方向を変化させたりすることも可能である。他の光学部品についても同様の構成を用いておけば部品の位置ずれが検知され誤射の防止が実現される。
【００２７】
本実施の形態においては装置からの出射光をスクリーン前面へ投射する形態について説明しているが、スクリーン背面から投射する構成（いわゆるリアプロジェクション）でも有効であるのは自明である。
【００２８】
（実施の形態２）
本実施の形態に用いる装置は実施の形態１で用いられたものと基本的に同じ構造である（同一部品については同じ番号を付与する）。実施の形態１と異なる点は光学部品の移動がセンサーでモニターされている点である。図３は本実施の形態の一例を示すものである。図３において投射レンズ１１の脇にセンサー２２が配置され、投射レンズ１１の移動をモニターしている。本実施の形態では物体の変位をレーザーやＬＥＤを用いて光学的手段で測定するタイプのセンサーを用いた。投射レンズ１１が動いたときには最も装置からの出射光の変化が大きいため、本実施の形態では投射レンズ１１付近にセンサーを配置した。センサー２２により投射レンズ１１の位置が正常範囲から移動し、異常になっていると判断された場合、光源への駆動電流を弱めるか停止させるような構成とした。物体の変位を測定するセンサーだけでなく、角度センサーも利用可能である。図３中において角度センサー２３が投射レンズ付近に設置されている。また角度センサー２４は装置筐体に設置されている。角度センサー２３は投射レンズとともに移動する構成となっている。正常な状態では角度センサー２３、２４の示す値は同じであるが、投射レンズ１１が異常な位置へ移動する際には角度センサー２３と２４の示す値は異なることになる。このとき、投射レンズ１１が異常な移動をしたと認識し、光源への駆動電流を弱めるか停止すれば誤射の防止が可能である。
【００２９】
このように、センサーを用いることで、ディスプレイ装置から照射される光線の状態を正常に保たれていない状態での照射が防止され、投射範囲への侵入者があった場合において侵入者が眩しさを感じ非常に不快になることを防止できるため、装置の使用者が安心して利用することが可能となる。
【００３０】
本実施の形態においては装置からの出射光をスクリーン前面へ投射する形態について説明しているが、スクリーン背面から投射する構成（いわゆるリアプロジェクション）でも有効であるのは自明である。
【００３１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１の装置にさらに投射領域内の光線の状況を安定化させる構成を付加したディスプレイ装置について説明する。本実施の形態に用いられる装置を図４に示す。本実施の形態に用いる装置は実施の形態１で用いられたものと基本的に同じ構造である（同一部品については同じ番号を付与する）。実施の形態１と異なる点はビームスプリッター１５〜１７、ＰＤ１８が付加されていることである。ＰＤ１８はビーム形状のモニターおよび出力のモニターとして使用される。ＰＤはコストも低くノイズが少ないため光のモニター用デバイスとして適している。光源２〜４から出力されたＲＧＢの光線はビームスプリッター１５〜１７により一部が分岐されＰＤ１８へ入射する。ＰＤ１８は図５に示すように中央受光部１９と周辺受光部２０からなる構造とした。ビームスプリッターから分岐された光線はビームスポット２１の形状となり中央受光部１９および周辺受光部２０にまたがって入射する構成とした。中央受光部１９および４分割された周辺受光部２０に入射する光量はそれぞれモニターされる。ビームスポット２１の形状が変化するとそれぞれの受光部に入射する光量が変化するので光学部品の位置ずれが検知できるようになっている。このように、ＰＤを分割構造とすることでビーム形状の変化を検知することが可能となる。本実施の形態では光源およびコリメートレンズの位置ずれが検知できる。本実施の形態では中央受光部１９と４分割の周辺受光部２０という構成をとったが、光学系の設計により最適な形状を選択すればよいのは自明である。
【００３２】
上述のビーム形状の変化だけでなく、光源にコヒーレントな光源を用いているのでＰＤ上で干渉パターンをモニターすることも可能である。図４のようにレンズで光線を絞っている場合は同心円状の干渉パターンが観測される。レンズを使用しない場合は格子状の干渉パターンが観測される。光学部品の位置がずれると干渉パターンに変化が生じるので、光学部品の位置ずれをモニターできる。
【００３３】
また、ＰＤ１８では入射する光量をモニターし、ビームの形状を判別しているが、同時に光源出力もモニターしている。中央受光部１９と周辺受光部２０への入射光量の合計を一定にするように光源の出力を制御すればＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が実現されるので光源出力変動が抑えられるので装置から出力される画像の画質の低下が防止される。さらに出力が増加することが抑えられるので、投射領域へ侵入した人に対しても大きな不快感を与えることが防止できる。
【００３４】
このように、本発明によれば、ディスプレイ装置から照射される光線が正常に保たれていない状態での照射が防止され、投射範囲への侵入者があった場合において侵入者が眩しさを感じ非常に不快になることを防止できるため、装置の使用者が安心して利用することが可能となる。
【００３５】
本実施の形態においては装置からの出射光をスクリーン前面へ投射する形態について説明しているが、スクリーン背面から投射する構成（いわゆるリアプロジェクション）でも有効であるのは自明である。
【００３６】
（実施の形態４）
本実施の形態に用いる装置は上述の実施の形態で用いられたものと基本的に同じ構造である（同一部品については同じ番号を付与する）。本実施の形態を、図６を用いて説明する。本実施の形態では投射レンズ付近での誤射防止対策について説明する。投射レンズは光源から出射された光線が最終的に透過する部分であり、装置から出射する光線の形状を最終的に決定する部分であるため、投射レンズを正常な位置に保つことは非常に重要である。また、投射レンズ付近で光線の形状などをモニターするのが誤射防止において最も効率が良い。図６に示すスイッチ２６は投射レンズ１１が不意の原因により光源側に大きくスライドした際にＯＮの状態となるようになっている。本実施の形態では投射レンズ１１が物理的にスイッチ２６に当たることでスイッチが入る構造とした。スイッチ２６がＯＮの状態になると制御回路６に信号が伝達し、光源への電流供給を制御し、光源出力を減衰させるか停止するようになっている。スイッチ２６にはセンサーを用いても良い。
【００３７】
次に、本実施の形態におけるビーム観測装置について説明する。本実施の形態におけるビーム観測装置は２次元空間変調デバイスの映像表示に用いられない領域を透過する光線と、前記光線をモニターするモニターパネル２５から構成される。モニターパネル２５は装置筐体に設置されており、投射レンズ１１から出射した光線を受光する。図７のように液晶パネル１０では、映像出力に用いられる映像信号領域２７と、ビーム観測に用いられるビーム観測用領域２８の２つの領域を使用するように制御されている。ビーム観測用領域２８は四角の線状になっている。ビーム観測用領域２８を透過した光線はモニターパネル２５によって受光されるので映像としてスクリーン５には投射されない構造になっている。映像信号領域２７を透過した光線もモニターパネル２５に照射されるが、映像信号領域２７からの光線はモニターパネル２５を透過するように設計した。よってモニターパネル２５は映像に悪影響を与えない。ビーム観測用領域２８を透過した光線はモニターパネル２５に形成された受光領域（図示せず）に入射し、受光領域において光線の形状と出力がモニターされる。モニターパネル２５で観測された信号によりディスプレイ装置内の光学系の状態を認識し、異常がある場合には光源の出力を弱めたり、停止したりする。
【００３８】
２次元空間変調デバイスとして本実施の形態では透過型の液晶パネルを用いているが、ＤＭＤや反射型の液晶パネルを用いた場合にも光学系の構成を変えれば適用可能である。
【００３９】
このように、本発明によれば、ディスプレイ装置から照射される光線の状態を正常に保たれていない状態での照射が防止され、投射範囲への侵入者があった場合において侵入者が眩しさを感じ非常に不快になることを防止できるため、装置の使用者が安心して利用することが可能となる。
【００４０】
本実施の形態においては装置からの出射光をスクリーン前面へ投射する形態について説明しているが、スクリーン背面から投射する構成（いわゆるリアプロジェクション）でも有効であるのは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明にかかるディスプレイ装置は、表示用デバイスとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ディスプレイ装置の上面図
【図２】位置ずれによる光源出力制御を説明する図
【図３】ディスプレイ装置の上面図
【図４】ディスプレイ装置の上面図
【図５】ＰＤの構成外略図
【図６】ディスプレイ装置の構成外略図
【図７】液晶パネルの構成外略図
【図８】従来のディスプレイ装置の概略図
【図９】従来のレーザーディスプレイに接続可能な機器を示す図
【図１０】投射領域範囲の以上を説明する図
【符号の説明】
【００４３】
１    ディスプレイ装置
２    光源
３    光源
４    光源
５    スクリーン
６    制御回路
７    コリメートレンズ
８    インテグレーター
９    合波プリズム
１０    液晶パネル
１１    投射レンズ
１２    投射領域
１３    電極パッド
１４    レンズホルダ
１５    ビームスプリッター
１６    ビームスプリッター
１７    ビームスプリッター
１８    ＰＤ
１９    中央受光部
２０    周辺受光部
２１    ビームスポット
２２    センサー
２３    角度センサー
２４    角度センサー
２５    モニターパネル
２６    スイッチ
２７    映像信号領域
２８    ビーム観測用領域
１００    ディスプレイ装置
１０１    スクリーン
１０２    光源
１０３    光源
１０４    光源
１０７    コリメートレンズ
１０８    インテグレーター
１０９    合波プリズム
１１０    液晶パネル
１１１    投射レンズ
１１２    投射領域
２０１    パーソナルコンピュータ
２０２    ビデオゲーム機
２０３    光ディスクプレーヤ
２０４    光ディスクレコーダ
２０５    カメラ一体型ＶＴＲ
２０６    据え置き型ＶＴＲ
２０７    ＢＳ／ＣＳチューナ
２０８    ＴＶ
２０９    ハードディスクレコーダ
２１０    インターネット放送用ＳＴＢ
２１１    ＣＡＴＶ用ＳＴＢ
２１２    地上波デジタル放送用ＳＴＢ
２１３    ＢＳ  ＨＤＴＶ放送用ＳＴＢ
【図１】
2007010833.tif 000003
【図２】
2007010833.tif 000004
【図３】
2007010833.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007010833.tif 000009
【図８】
2007010833.tif 000010
【図９】
2007010833.tif 000011
【図１０】
2007010833.tif 000012