(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された光を画素に対応するミラーで反射するＤＭＤ素子と、該ＤＭＤ素子を制御するＤＭＤ素子制御部と、前記ＤＭＤ素子がオンの時に反射された光を画像として第一表示手段に投影するための第一光学手段とを有するプロジェクタにおいて、
前記ＤＭＤ素子がオフの時に反射された光を画像として投影するための第二光学手段と、
該オフの時に反射された光を画像として表示するための第二表示手段とを有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記ＤＭＤ素子がオフの時の前記第二光学手段までの光の光路に、光アイソレータ部を備え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】
前記光アイソレータ部は、光を偏光状態にする偏光板と、光の位相を１／２波長ずらす１／２波長板とを有す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】
前記第二表示手段の光入射側の面を光吸収層で囲い、その光吸収層の光が入射する光入射部がピンホール状になっていることを特徴とする請求項１、２または３記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記ＤＭＤ素子と前記ＤＭＤ素子制御部、前記第一光学手段、前記第二光学手段、前記第二表示手段とがユニットとして車両に搭載され、前記ＤＭＤ素子がオンの時の光を画像として表示するための前記第一表示手段が、車両の天井に取り付けられた収納部から出し入れ可能に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のプロジェクタ。
【請求項６】
車両内の光の照度を計測する光センサと、車両の走行状態を判断する走行状態計測手段を備え、車両内の光の照度や、車両の走行状態に応じて前記第一表示手段に表示される画像を制御することができることを特徴とする請求項５記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＤＭＤ（マイクロミラーディバイス）素子を用いたプロジェクタとして図６に示すようなものがある。
図において、光源１から照射された光は、放物面鏡２’、凸レンズ３、カラーホイール４、凸レンズ３’、ＤＭＤ素子５、投影レンズ６を介し、光透過拡散型スクリーン７に投影される。
【０００３】
放物面鏡２’は光源１からの光を平行光化するものであり、凸レンズ３は放物面鏡２’からの光の集光化を行う。カラーホイール４は光源１からの白色光を光の３原色である赤色、青色、緑色に時間的に分解するものである。凸レンズ３’はカラーホイール４からの光を平行光化する。またＤＭＤ素子５で反射された光が投影レンズ６を介し、光透過拡散型スクリーン７に表示画像として映し出される。観察者２０は光透過拡散型スクリーン７を介して画像を見ることができる。
【０００４】
図７にＤＭＤ素子５の主要構成部品を示す。
ＤＭＤ素子５は静電力発生部１０を持つベース基板１１上に、ミラー８が支持部９に支えられて備えられている。このミラー８は超小型であり、ミラー８のひとつひとつが光透過拡散型スクリーン７に表示される各表示画素に対応している。
ＤＭＤ素子５はカラーホイール４で赤色、青色、緑色に時間的に分解された光を、ミラー８を可変させることにより光透過拡散型スクリーン７に向けて反射させ表示画像の色を制御することができる。またＤＭＤ素子５は、カラーホール４からの光を光透過拡散型スクリーン７に向けて反射させる際に、ミラー８を傾け光を光透過拡散型スクリーン７に向けて反射させる時間を変化させることにより、表示画素の輝度を制御することができる。
【０００５】
図８にＤＭＤ素子５のミラー８の傾き状態における光の光路を示す。
図８の（ａ）は、ＤＭＤ素子５で反射した光が光透過拡散型スクリーン７に照射する時の光の光路を示す。
静電力発生部１０からの静電力により左上がりに傾けられたミラー８に、光源１からの入射光Ａが入射し、反射光Ｂとして反射され、投影レンズ６を介して光透過拡散型スクリーン７に投影される。この時のＤＭＤ素子５の状態をＤＭＤ素子５がオンの状態とする。
【０００６】
図８の（ｂ）は、ＤＭＤ素子５で反射した光が光透過拡散型スクリーン７に照射しなかった時の光の光路を示す。
静電力発生部１０からの静電力により右上がりに傾けられたミラー８に、光源１からの入射光Ａが入射し、反射光Ｃとして投影レンズ６以外のところへ反射される。この時のＤＭＤ素子５の状態をＤＭＤ素子５がオフの状態とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような上記従来のプロジェクタにあっては、事前に表示内容を確認するモニタ手段がないため、内容の確認をするためには実際に光透過拡散型スクリーン７を設置して光透過拡散型スクリーン７に表示するしかない。そのためスペースの都合等により、光透過拡散型スクリーン７を設置して内容確認をすることができない時には、その表示内容の確認をすることが困難となっている。また、モニタ画面として小型の液晶表示装置をプロジェクタに内蔵することにより、上述した問題は解決するが、コストが高くなってしまう。
【０００８】
またＤＭＤ素子５がオフ状態の時の反射光は、プロジェクタ内に設置した黒色つや消しの光吸収シート等に吸収させることによって、熱エネルギーに変換していた。しかしこの反射光の処理において、完全に熱エネルギーに変換できなかった光は迷光としてプロジェクタ内に残り、他の光に影響を及ぼし光透過拡散型スクリーン７の表示画像の品質低下を招く恐れがあった。
そこで本発明はこのような問題に鑑み、モニタ専用の液晶表示装置を用いることなく、安価にモニタ画面を構成したプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、照射された光を画素に対応するミラーで反射するＤＭＤ素子と、ＤＭＤ素子を制御するＤＭＤ素子制御部と、ＤＭＤ素子がオンの時に反射された光を画像として第一表示手段に投影するための第一光学手段とを有するプロジェクタにおいて、ＤＭＤ素子がオフの時に反射された光を画像として投影するための第二光学手段と、該オフの時に反射された光を画像として表示するための第二表示手段とを有するものとした。
【００１０】
請求項２記載の発明は、ＤＭＤ素子がオフの時の光の光路に、光アイソレータ部を備えるものとした。
【００１１】
請求項３記載の発明は、光アイソレータ部が、光を偏光状態にする偏光板と、光の位相を１／２波長ずらす１／２波長板とを有するものとした。
【００１２】
請求項４記載の発明は、第二表示手段の光入射側の面を光吸収層で囲い、その光吸収層の光が入射する光入射部がピンホール状になっているものとした。
【００１３】
請求項５記載の発明は、ＤＭＤ素子とＤＭＤ素子制御部、第一光学手段、第二光学手段、第二表示手段とがユニットとして車両に搭載され、ＤＭＤ素子がオンの時の光を画像として表示するための第一表示手段が、車両の天井に取り付けられた収納部から出し入れ可能に設けられているものとした。
【００１４】
請求項６記載の発明は、車両内の光の照度を計測する光センサと、車両の走行状態を判断する走行状態計測手段を備え、車両内の光の照度や、車両の走行状態に応じて第一表示手段に表示される画像を制御することができるものとした。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、第二表示手段に表示される画像は、第一表示手段に表示される画像に対しポジ／ネガ反転画像となるが、第二表示手段を見ることにより表示画像の概要を確認するには十分であり、簡単な光学系を追加することによりモニタ画面を構成することができ、第一表示手段を設置しなくてもモニタ画面により表示内容の確認をすることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、第二表示手段と、第二表示手段までの光の光路の途中で反射した光は光アイソレータ部で吸収されるので、反射した光がＤＭＤ素子がオンの時のＤＭＤ素子からの反射光に重畳することがなくなり、第一表示手段の表示画像の品質が向上する。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、光アイソレータ部を偏光板と１／２波長板からなるものとすることにより、安価に光アイソレータ部を構成することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、第二表示手段に入射した光が第二表示手段以外のところへ漏れ出ることが無くなり、ＤＭＤ素子がオンの時のＤＭＤ素子からの反射光に重畳することがないので第一表示手段の表示画像の品質が向上する。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、車両内でプロジェクタを使い画像を見ることができるようになり、また第一表示手段を収納することができるので、第一表示手段を使わない時は収納することにより邪魔にならない。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、車両内の明るさや車両の走行状態によって第一表示手段に表示される画像の制御を行うことができるので、表示画像が見やすくなり、車両の走行状態に応じた表示画像の制御をすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に発明の実施の形態を説明する。
図１に本発明の実施の形態を説明する。
プロジェクタ２１はユニットとして構成され、プロジェクタ２１から照射された光が光透過拡散型スクリーン７に表示される。
プロジェクタ２１の内部において、光源１からの光は回転楕円面鏡２で反射され、カラーホイール４、凸レンズ３’を介しＤＭＤ素子５に照射される。ＤＭＤ素子５に照射した光はＤＭＤ素子５で偏向され、ＤＭＤ素子５がオンの状態の時の光が投影レンズ６を介して光透過拡散型スクリーン７に投影され、観察者２０は光透過拡散型スクリーン７に表示される画像を見ることができる。またＤＭＤ素子５がオフの状態の時の光が光アイソレータ部１８を通過し、平面鏡１７で反射され投影レンズ６’を介してモニタ用の光透過拡散型スクリーン７’に投影され、モニタ画面観察者２５は光透過拡散型スクリーン７’に表示されるモニタ用の画像を見ることができる。
【００２２】
光源１は回転楕円面鏡２の第一焦点に置かれ、光源１からの光は第二焦点で集光する。カラーホイール４は回転楕円面鏡２の第二焦点に置かれ、回転して光源１の光を赤色、青色、緑色の３原色に時間的に分解するものである。凸レンズ３’はカラーホイール４からの光を平行光化する。
【００２３】
ＤＭＤ素子５はカラーホイール４で時間的および、光の３原色に分解された光から画像を形成するためのものであり、凸レンズ３’を介して入射される光はＤＭＤ素子５がオンの状態の時は投影レンズ６を介して光透過拡散型スクリーン７に投影させる。
光アイソレータ部１８はＤＭＤ素子５がオフの状態の時の光の光路に設置され、ＤＭＤ素子５がオフの状態の時の光は光アイソレータ部１８を通過し、モニタ画面としての光透過拡散型スクリーン７’に投影される。
【００２４】
光アイソレータ部１８は光を偏光状態にする偏光板と、光の位相を１／２波長ずらす１／２波長板からなり、光を一方向のみに通過させるもので、ＤＭＤ素子５から光アイソレータ部１８に入射する光は通過させ、平面鏡１７から光アイソレータ部１８に入射する光は吸収するように設置する。光アイソレータ部１８は、平面鏡１７や投影レンズ６’、光透過拡散型スクリーン７’などで光が反射し、光透過拡散型スクリーン７に表示される光に重畳しないようにするためのものである。光アイソレータ部１８に入射した光は平面鏡１７で反射され、投影レンズ６’を介し光透過拡散型スクリーン７’に投影される。
【００２５】
光透過拡散型スクリーン７’の光が入射する側の面は光吸収層１６で囲まれ、光は光吸収層１６に開けられたピンホール部１５から入射する。
光吸収層１６は光透過拡散型スクリーン７’で反射した光を吸収することにより、またピンホール部１５から光を光透過拡散型スクリーン７’に入射させることにより、光透過拡散型スクリーン７’で反射した光がプロジェクタ内部で迷光として存在し、他の光に影響を及ぼすことを防ぐ。
【００２６】
図２にＤＭＤ素子５のミラー８の傾き状態における光の光路を示す。
図２の（ａ）は、ＤＭＤ素子５で反射した光が光透過拡散型スクリーン７に照射するＤＭＤ素子５がオンの状態の時の光の光路を示す。
静電力発生部１０からの静電力により左上がりに傾けられたミラー８に、光源１からの入射光Ａが入射し、反射光Ｂとして反射され、投影レンズ６を介して光透過拡散型スクリーン７に投影される。
【００２７】
図２の（ｂ）は、ＤＭＤ素子５で反射した光が光透過拡散型スクリーン７に照射されない、ＤＭＤ素子５がオフの状態の時の光の光路を示す。
静電力発生部１０からの静電力により右上がりに傾けられたミラー８に、光源１からの入射光Ａが入射し、反射光Ｃとして光アイソレータ部１８へ反射される。
【００２８】
図３にＤＭＤ素子５の制御の構成を示す。
ＤＭＤ素子５はＤＭＤ素子制御部４１と接続され、光透過拡散型スクリーン７に表示される表示データは、描画回路４２を介しＤＭＤ素子制御部４１に入力される。ＤＭＤ素子５はＤＭＤ素子制御部４１によってミラー８の傾きが制御され、ミラー８を可変させることによってカラーホイール４からの光より画像を形成する。
【００２９】
本発明のプロジェクタを車両に搭載した例を図４の（ａ）に示す。
プロジェクタ２１は車両２４の前席中央の天井に取り付けられ、そこから少し車両後方よりの天井に、収納部２２を備えた光透過拡散型スクリーン７が取り付けられている。光透過拡散型スクリーン７が収納部２２から出され、広げられた状態で後席者から見える場所に取り付けられている。
図４の（ｂ）に光透過拡散型スクリーン７の構成を示す。
光透過拡散型スクリーン７は、電動で出し入れできるようにモータ等からなる収納部２２を持ち、収納制御部２３からの信号によって、出し入れが制御される。
【００３０】
前席者がモニタ画面である光透過拡散型スクリーン７’により表示内容を確認する際には、光透過拡散型スクリーン７を収納部２２に収納し、モニタ用の光透過拡散型スクリーン７’に表示される画像を確認することにより、後席者に見られることなく表示内容の確認をすることができる。
【００３１】
本発明のプロジェクタを車両に搭載した時のＤＭＤ素子５の制御の構成を図５に示す。
ＤＭＤ素子５はＤＭＤ素子制御部４１と接続され、光透過拡散型スクリーン７に表示される表示データは、描画回路４２を介しＤＭＤ素子制御部４１に入力される。またＤＭＤ素子制御部４１には光センサ４４およびパーキングブレーキセンサ４５からの信号が入力される。
ＤＭＤ素子制御部４１は光センサ４４からの信号を参照してＤＭＤ素子５を制御し、光透過拡散型スクリーン７に表示される画像の輝度を制御することができる。またパーキングブレーキセンサ４５からのパーキングブレーキオン／オフ信号に基づいて、走行中や停車中といった車両の走行状態に応じて、画像を表示するかどうか等の制御をする。
【００３２】
本実施例は以上のように構成され、ＤＭＤ素子５がオフの時の光を、モニタ画面用の光透過拡散型スクリーン７’に投影することにより、光透過拡散型スクリーン７に投影されるべき画像のポジ／ネガ反転画像が光透過拡散型スクリーン７’に表示される。光透過拡散型スクリーン７’に投影される画像はポジ／ネガ反転画像ではあるが確認用としては十分であり、従来はプロジェクタ内で熱変換されていたＤＭＤ素子５から反射した不要な光を使って安価にモニタ画面用の画像を得ることができる。
【００３３】
光透過拡散型スクリーン７’の光が入射する側の面を光吸収層１６で囲い、ピンホール部１５から光を入射させることにより、光透過拡散型スクリーン７’に照射された光が反射したとしても、反射光は光吸収層１６で吸収される。またＤＭＤ素子５がオフの時の光の光路に光アイソレータ部１８を備えることにより、光透過拡散型スクリーン７’や平面鏡１７、投影レンズ６’で反射した光は光アイソレータ部１８で吸収される。これにより光透過拡散型スクリーン７’、平面鏡１７、投影レンズ６’で反射した光がプロジェクタ内に迷光として存在し、光透過拡散型スクリーン７に表示される画像の光に重畳することによる、画像の品質低下を防ぐことができる。
【００３４】
ＤＭＤ素子制御部４１に光センサ４４およびパーキングブレーキセンサ４５からの信号を入力することにより、車両の車内の明るさに応じた乗員から見やすい表示画像となるように、また走行状態に応じ表示画像がオン／オフとなるようにＤＭＤ素子５は制御される。
光透過拡散型スクリーン７が収納部２２に収納されている時に、前席助手席側の乗員がモニタ画面用の光透過拡散型スクリーン７’を見ることにより、光透過拡散型スクリーン７に表示されるべき表示データの表示画像の内容を後席者に見られることなく確認することができる。
【００３５】
なお本実施例では回転楕円面鏡２や、放物面鏡２’と凸レンズ３を用いたが、光源１からの光を一点に集光するための機能を有するものであれば他のものでもよく、凸レンズ３’は、光を平行光化するための光学系であれば他のものでもよい。なお、この光学系には光の強度を均一にするためのフライアイレンズなどのインテグレータ光学系を付加してもよい。
光源１からの光を赤色、緑色、青色に時間的に分解するための素子としてカラーホイール４を用いたが、その他のものでもよく、光透過拡散型スクリーン７や光透過拡散型スクリーン７’についても光を画像として表示するものであればその他のものでもよい
プロジェクタを車両に搭載した際に、前席助手席の乗員がモニタ画面を確認できる位置の取り付けたが、任意の位置に取り付けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示す図である。
【図２】ＤＭＤ素子における光の反射を示す図である。
【図３】ＤＭＤ素子の制御を示す図である。
【図４】本発明を車両に搭載した例を示す図である。
【図５】ＤＭＤ素子の制御を示す図である。
【図６】従来のプロジェクタである。
【図７】ＤＭＤ素子の拡大図である。
【図８】ＤＭＤ素子における光の反射を示す図である。
【符号の説明】
１    光源
２    回転楕円面鏡
２’    放物面鏡
３、３’    凸レンズ
４    カラーホイール
５    ＤＭＤ素子
６    投影レンズ（第一光学手段）
６’    投影レンズ（第二光学手段）
７    光透過拡散型スクリーン（第一表示手段）
７’    光透過拡散型スクリーン（第二表示手段）
８    ミラー
９    支持部
１０    静電力発生部
１１    ベース基板
１５    ピンホール部
１６    光吸収層
１７    平面鏡
１８    光アイソレータ部
２０    観察者
２１    プロジェクタ
２２    収納部
２３    収納制御部
２４    車両
２５    モニタ画面観察者
４１    ＤＭＤ素子制御部
４２    描画回路
４４    光センサ
４５    パーキングブレーキセンサ（走行状態計測手段）
Ａ    入射光
Ｂ、Ｃ    反射光
【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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