(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ランプから出射された光束入力を映像信号に基づいて光変調するライトバルブと、このライトバルブで光変調された光束をスクリーンに投射する投射レンズを有する投射型表示手段と、
前記スクリーンに対向して設けられ、前記投射型表示手段から投射された光束中の障害物体までの距離を検出する物体距離検出手段と、
前記物体距離検出手段で検出した障害物体距離に応じて、前記ライトバルブから投射されるべき光束の調光レベルを算出し、該調光レベルに基づいて、前記ライトバルブの動作電位を補正して、前記ライトバルブの出射光束を調光する調光手段と、を具備し、
前記投射型表示手段の電源が投入され正常に動作するまでのスタートアップ時に、前記物体距離検出手段が障害物体を検出した場合、前記調光手段は、前記出射光束を所定のピークレベル以内に時定数をもって緩やかに調光するスタートアップ調光特性を有することを特徴とした投射型表示装置。
【請求項２】
光源ランプから出射された光束入力を映像信号に基づいて光変調するライトバルブと、このライトバルブで光変調された光束をスクリーンに投射する投射レンズを有する投射型表示手段と、
前記スクリーンに対向して設けられ、前記投射型表示手段から投射された光束中の障害物体までの距離を検出する物体距離検出手段と、
前記物体距離検出手段で検出した障害物体距離に応じて、前記ライトバルブから投射されるべき光束の調光レベルを算出し、該調光レベルに基づいて、前記ライトバルブの動作電位を補正して、前記ライトバルブの出射光束を調光するものであって、前記物体距離検出手段で検出した障害物体までの距離の２乗に比例した調光特性を有する調光手段と、を具備し、
前記投射型表示手段の電源が投入され正常に動作するまでのスタートアップ時に、前記物体距離検出手段が障害物体を検出した場合、前記調光手段は、前記出射光束を所定のピークレベル以内に時定数をもって緩やかに調光するスタートアップ調光特性を有することを特徴とした投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光源ランプから出射された光束をライトバルブで光変調して表示される画像情報をスクリーンに拡大投影する投射型表示装置において、拡大投射光領域内に人間等の障害物が侵入した際に、拡大投射光を調光する投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源ランプから出射された光束をライトバルブで光変調して表示される画像情報をスクリーンに拡大投影する投射レンズを備えたプロジェクターと称する投射型表示装置が実用化されている。
【０００３】
このプロジェクターは、多人数に対して画像情報が提供出来、かつ鮮明な画像を表示させるために、光源ランプから出射された高光度によって画像光を生成して、大画面スクリーンに拡大投影させている。
【０００４】
具体的には、図６に示すように、投射型表示装置５１から投射された投射光５２は、スクリーン５３に拡大投影される。この投射型表示装置５１からスクリーン５３へ投射される投射光５２の投影領域に人間５４が侵入して、前記投射型表示装置５１の投射レンズを覗くと、投影される強い投射光５２が人間の目に投射され、非常に眩しく一時的に視力を失ったような状態となり、前記投射光５２の領域から逃れても視力がなかなか回復しないことがある。
【０００５】
この投射型表示装置５１とスクリーン５３との間の投射光５２の領域内に人間等の障害物体が侵入した際に、投射光５２の投射を制御するための提案が数々されており、それら提案の一つとして特開２０００−１９６３７号公報に開示されたものがある。
【０００６】
この特開２０００−１９６３７号公報に開示されている投射型表示装置は、投射面と対向して設けられた物体検出手段と、この物体検出手段の出力に応じて投射面上の投射画像を制御する投射画像制御手段とを有している。前記投射画像制御手段は、物体検出手段から物体検出信号が入力されると、所定の画像を表示させるように切り替える信号切替回路を備えている。
【０００７】
この投射画像制御手段は、信号切替回路を含んで構成されているので、物体検出手段から投射領域内に物体が侵入した旨の警告信号が入力されると、投射画像が直ちに所定の黒色画像に切り替えられ、投射面上の表示を暗転させている。このように投射領域に物体、特に人間が侵入した際にスクリーンを暗転表示に切り替えることは、投射領域に侵入した人間を投射光から保護するためには最適なことである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記投射面であるスクリーンに投影されている画像情報を視聴している視聴者は、物体が投射領域に侵入している間は、暗転画像を見ることになり、その暗転画像が表示されている間に本来表示される画像情報の内容が全く判明できなく、特に動画像を視聴している場合には、その暗転画像期間の動画像内容が全く不明となる課題がある。
【０００９】
また、物体が投射領域から退避して、暗転画像が所定の投写画像に戻ると、視聴者の目は暗転画像によって瞳孔が開いており、所定の投射画像が眩しく見づらくなる課題もあった。
【００１０】
本発明は、前述の課題に鑑み、投射型表示装置からスクリーンの投射領域に物体、特に人間が侵入しても眩しくなく、かつ、視聴者に対しては、スクリーンに投射されている画像情報が視認できるように投射光を調光可能とする投射型表示装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の投射型表示装置は、光源ランプから出射された光束入力を映像信号に基づいて光変調するライトバルブと、このライトバルブで光変調された光束をスクリーンに投射する投射レンズを有する投射型表示手段と、
前記スクリーンに対向して設けられ、前記投射型表示手段から投射された光束中の障害物体までの距離を検出する物体距離検出手段と、
前記物体距離検出手段で検出した障害物体距離に応じて、前記ライトバルブから投射されるべき光束の調光レベルを算出し、該調光レベルに基づいて、前記ライトバルブの動作電位を補正して、前記ライトバルブの出射光束を調光する調光手段と、を具備し、
前記投射型表示手段の電源が投入され正常に動作するまでのスタートアップ時に、前記物体距離検出手段が障害物体を検出した場合、前記調光手段は、前記出射光束を所定のピークレベル以内に時定数をもって緩やかに調光するスタートアップ調光特性を有することを特徴とする。
【００１２】
また本発明の投射型表示装置の調光手段は、光源ランプから出射された光束入力を映像信号に基づいて光変調するライトバルブと、このライトバルブで光変調された光束をスクリーンに投射する投射レンズを有する投射型表示手段と、
前記スクリーンに対向して設けられ、前記投射型表示手段から投射された光束中の障害物体までの距離を検出する物体距離検出手段と、
前記物体距離検出手段で検出した障害物体距離に応じて、前記ライトバルブから投射されるべき光束の調光レベルを算出し、該調光レベルに基づいて、前記ライトバルブの動作電位を補正して、前記ライトバルブの出射光束を調光するものであって、前記物体距離検出手段で検出した障害物体までの距離の２乗に比例した調光特性を有する調光手段と、を具備し、
前記投射型表示手段の電源が投入され正常に動作するまでのスタートアップ時に、前記物体距離検出手段が障害物体を検出した場合、前記調光手段は、前記出射光束を所定のピークレベル以内に時定数をもって緩やかに調光するスタートアップ調光特性を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の投射型表示装置によれば、投射領域内に物体が侵入すると、その物体の検知と距離を物体距離検出手段で検出し、その検出された物体の距離に応じて（例えば、物体距離の２乗に比例した調光特性で）ライトバルブの動作電位を制御して、前記投射型表示手段から投射される投影光を調光することにより、侵入物体（特に人間）にとっては眩しさが低減され、かつ、スクリーンにはその調光された投影光による画像情報が表示され、画像情報の判読が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る投射型表示装置の一実施形態の構成を示すブロック図。図２は本発明に係る投射型表示装置に用いる調光回路の構成を示すブロック図。図３は本発明に係る投射型表示装置の投射光の明るさと、調整特性の関係を説明する説明図。図４は本発明に係る投射型表示装置に用いる液晶パネルの駆動動作を説明する説明図である。
【００１８】
図１において、本発明に係る投射型表示装置１１は、光源ランプ１２とライトバルブである液晶パネル１３、投射レンズ１４、及び画像信号供給回路１６で構成される投射型表示手段と、調光手段である調光回路１５と、物体距離検出手段である距離センサ１８とを備えている。
【００１９】
前記液晶パネル１３に画像信号供給回路１６からの輝度信号１７を調光回路１５を介して供給し、前記液晶パネル１２で光変調された画像光を投射レンズ１４を通してスクリーン１９上に拡大投射する。
【００２０】
前記液晶パネル１３は、光透過型で、光源ランプ１２から出射された光束を画像輝度信号１７によって光変調する。
【００２１】
前記調光回路１５は、後述する調光特性の基で、前記距離センサ１８で検出計測した物体までの距離情報に応じて、前記液晶パネル１３の駆動信号を制御するものである。
【００２２】
前記距離センサ１８は、前記投射型表示装置１１の投射レンズ１４が配置された側で、スクリーン１９に対向する面に配置された赤外線又は超音波による物体検出と、その物体までの距離を計測するものである。つまり、前記距離センサ１８は、前記投射レンズ１４から投射された投射光の領域内に人間等の障害物２０が侵入した際に、その障害物２０を検出し、かつ、その障害物２０までの距離を計測するものである。
【００２３】
前記調光回路１５は、図２に示すように、前記距離センサ１８で検出計測した障害物２０までの距離データとその障害物２０を検出した際の輝度信号１７とを用いて定数演算を行うＲＯＭ２１と、ＲＯＭ２１で演算された定数と前記輝度信号１７の輝度レベル（平均値）と乗算して、前記液晶パネル１３の駆動電圧を設定する掛け算器２２とで構成されている。なお、輝度レベル（平均値）の検出は、画像信号供給回路１６内又は調光回路１５内の図示していない輝度レベル検出回路によってなされる。
【００２４】
一般に投射光の明るさ特性は、図３に示すように、投射光の到達距離Ｍの２乗に反比例して明るさＬは減少する。そこで、前記調光回路１５では、障害物２０までの距離の２乗に比例する調光特性で前記液晶パネル１３の透過光を制御する。
【００２５】
この障害物２０までの距離の２乗に比例する調光特性を設ける理由としては、調光特性を障害物２０までの距離に関係なく、一定の調光特性を設けると、例えば、投射型表示装置１１に近い位置で一定の調光特性を設定すると、障害物２０の距離が短い場合は、大幅に調光しなければならず、障害物２０の距離が遠い場合には、スクリーン１９に到達する投射光が減少しすぎて画像情報がほとんど解読できない状態となる。
【００２６】
また、障害物２０が除かれた際には、スクリーン１９に投射される光は急激に増加して暗い画像から明るい画像へと変化するために眩しく人間の目に衝撃を与えることになる。仮に、調光後の画像から所定の明るさの画像に戻る際の明るさの変化を緩やかになるように制御すると所定の明るさに戻るまでに時間が掛かってしまい、視聴者に違和感を与えることになる。
【００２７】
さらに、投射型表示装置１１から遠い位置で前記一定の調光特性を設定すると、障害物２０の距離が近い場合には、減光レベルが低くなり、障害物２０に所定以上の投射光を投射することになり、調光の意味が無くなることになる。
【００２８】
従って、前述のように、本発明の投射型表示装置１１には、障害物２０の距離の２乗に比例する調光特性を設定する。これにより、障害物２０が投射型表示装置１１に接近した際には、投射光を障害物２０に衝撃を与えない程度に減光制御し、障害物２０が前記投射型表示装置１１から離れた位置にある場合には、投射光の減光量を少なくすることが出来る。
【００２９】
すなわち、障害物２０が投射型表示装置１１に接近した位置に存在した際には、その障害物２０に投射される光は最も明るいために障害物２０に衝撃を与えない程度の明るさに比較的大幅に調光し、障害物２０が投射型表示装置１１から最も離れた位置、すなわち、スクリーン１９の前に存在した際には、その障害物２０に投射される光はそれほど明るくないために小幅な調光を行う。
【００３０】
これにより、障害物２０が投射光領域に存在する間は、障害物２０の人間が眩しさを感じない程度の投射光の明るさでスクリーン１９に画像情報の表示がなされ、視聴者はスクリーン１９に表示される画像情報は若干暗くなるが、表示画像の認識が可能となる。
【００３１】
また、前記障害物２０が投射光の領域から退避されると、距離センサ１８による検出距離がスクリーン１９までの距離となることで、速やかに所定の投射光の明るさの画像情報の表示が可能となる。
【００３２】
次に、図４を用いて前記液晶パネル１３の調光動作について説明する。なお、この説明において、液晶パネル１２は、ノーマリーホワイトを用いて説明する。
【００３３】
図４（ａ）は、前記ノーマリーホワイトの液晶パネル１３の白画面表示時の駆動波形２５を示している。この白画面表示時の駆動波形２５は、コモン電圧Ｖｃｏｍ１１に対して電位差Ｖｓｉｇ１２の駆動波形２５が液晶パネル１３へ振り込まれると光源ランプ１２からの光束が透過されて白画面表示される。
【００３４】
一方、図４（ｂ）に示すコモン電圧Ｖｃｏｍ１１に対して前記電位差Ｖｓｉｇ１２よりも大きい電位差Ｖｓｉｇ１３の駆動波形２６が液晶パネル１３に振り込まれると光源ランプ１２からの光束の透過量が減少されて、投射光の明るさが減光調光される。
【００３５】
つまり、前記距離センサ１８で検出した障害物２０までの距離データを用いて、前記コモン電位Ｖｃｏｍ１１と前記駆動波形２６の液晶パネル１３への振り込み電圧の電位差Ｖｓｉｇ１３を選択設定することで液晶パネル１３の光の透過量を制御して投射光の調光が可能となる。
【００３６】
すなわち、図４（ｃ）には、前記液晶パネル１３を所定の透過光量である調光前のグレースケール信号の駆動波形２７を示している。一方、図４（ｄ）には、前記障害物２０を検出して液晶パネル１３を調光制御した際のグレースケール信号の駆動波形２８を示している。
【００３７】
これにより、前記障害物２０を検出して前記液晶パネル１３を調光制御しても画像情報は保持される。このため、スクリーン１９に投射される画像情報は暗くなるが、情報内容の認識は可能となる。
【００３８】
さらに、前記液晶パネル１３に調光回路１５を介して供給される画像情報の輝度信号は、画像内容によって、明るい画像と暗い画像とが存在する。この明るい画像が投射されている際に、前記障害物２０が検出され、かつ、障害物２０までの距離が近い場合には、前記調光回路１５で演算設定する液晶パネル１３の調光レベルを高くしたり、また、暗い画像が投射され、障害物２０までの距離が近い場合には、前記調光回路１５で演算設定される液晶パネル１３の調光レベルを低くすることが出来る。
【００３９】
さらにまた、前記液晶パネル１３が調光されていない状態において、前記障害物２０が比較的遠い位置に存在し、その障害物２０の存在位置における投射光の明るさは、障害物２０に衝撃や支障を与える明るさでない場合には、前記液晶パネル１３の調光は不要又は光量を若干少なくすることで十分である。
【００４０】
これにより、障害物２０が投射光の領域内に侵入してもスクリーン１９には認識できる画像情報の表示が可能となる。
【００４１】
すなわち、本発明の投射型表示装置１１は、距離センサ１８で検出計測した障害物２０の距離と、その障害物２０を検出している際の画像情報の明るさに応じて、液晶パネル１３からの投射光を障害物２０に衝撃や支障を与えない範囲に調光可能となり、その調光された投射光がスクリーン１９に投影されて画像情報が表示されるために画像の認識が可能となった。
【００４２】
次に、図５を用いて本発明の他の実施形態を説明する。この図５は、前記投射型表示装置１１の駆動電源をオンして、投射型表示装置１１の各種信号処理機能が所定の状態となり、かつ、光源ランプ１２も所定の光束を出射し、かつ液晶パネル１３から所定の明るさの投射光が投射されまでの時間と投射光の明るさの関係を示すスタートアップ特性を示している。
【００４３】
前記投射型表示装置１１は、液晶パネル１３を調光制御していない場合には、調光前特性３１に示すように、駆動電源オン後、時間ｔが経過した時点で明るさＬ２をピークとする投射光の明るさになる。
【００４４】
この駆動電源オン時に、前記障害物２０を前記距離センサ１８で検出計測した際には、前記調光回路１５で前記液晶パネル１３を調光制御して、調光後特性３２で示すように、駆動電源オン後、時間ｔにおいて明るさＬ１をピークとする投射光の明るさに調光制御する。
【００４５】
つまり、投射型表示装置１０の駆動電源オン時に、障害物２０を検出した場合には、前記調光回路１５により障害物２０までの距離の２乗に比例した調光特性で出射光束を制御し、調光前特性３１の飽和レベルＬ２のピークよりも低い飽和レベルＬ１をピークとするレベルまで調光し、かつ所定の時定数をもつ緩やかなスタートアップ特性で調光制御する。
【００４６】
これにより、駆動電源投入して正常動作状態になるまでのスタートアップ時に、人物２０に衝撃や支障となる明るい投射光を投射することを回避できると共に、スタートアップ終了時には、調光された飽和レベルＬ１をピークとする明るさの投射光でスクリーン１９に画像情報が表示され、障害物２０が投射光の領域内に存在していても画像情報の認識が可能となった。
【００４７】
前述の本発明の実施形態において、前記画像情報を基に光源ランプからの出射光を光変調させる光変調手段として液晶パネルを用いて説明したが、この光変調手段としては、液晶パネル以外の他の光変調素子を用いたライトバルブを用いることも可能であり、また、光源ランプからの出射光束を透過させて光変調されるライトバルブあるいは反射されて光変調させるライトバルブ等いずれのライトバルブも用いることが可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の投射型表示装置は、投射光領域内に侵入した人間等の障害物に対して、その障害物までの距離に応じて、人間等の障害物に衝撃や支障が生じない投射光の明るさに調光制御可能で、また、投射型表示装置のスタートアップ時に、投射光領域内に人間等の障害物が存在した際には、人間等の障害物に衝撃や支障が生じない投射光の明るさの緩やかな飽和レベルのピークを有する調光制御が可能で、人間等の障害物の保護が確実に出来る効果を有している。
【００４９】
さらに、人間等の障害物が投射光領域内に侵入していてもスクリーンには画像情報が認識できる程度に表示できる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る投射型表示装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明に係る投射型表示装置に用いる調光回路の構成を示すブロック図。
【図３】本発明に係る投射型表示装置の投射光の明るさと、調整特性の関係を説明する説明図。
【図４】本発明に係る投射型表示装置に用いる液晶パネルの駆動動作を説明する説明図。
【図５】本発明に係る投射型表示装置のスタートアップ特性を説明する説明図。
【図６】従来の投射型表示装置の問題点を説明する説明図。
【符号の説明】
１１…投射型表示装置
１２…光源ランプ
１３…液晶パネル
１４…投射レンズ
１５…調光回路
１６…画像信号供給回路
１７…輝度信号
１８…距離センサ
１９…スクリーン
２０…障害物
【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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