JP2000194302A

JP2000194302A - 投影表示装置

Info

Publication number: JP2000194302A
Application number: JP10374830A
Authority: JP
Inventors: Koji Ito; 孝治伊藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】大画面にも投影可能なパワー密度の高いレー
ザ光を使用した投影表示装置において、安全性を高める
手段を備えた投影表示装置を提供すること。【解決手段】投影表示装置１は、画像入力部４７に入
力された画像データに基づいて、制御部４０から信号が
送られてレーザスキャナ部１０に備えられた３色のレー
ザ発光器１３Ｒ・１３Ｇ・１３Ｂが発光させられポリゴ
ンミラー１７，１８によりスクリーン５０を走査しなが
ら投射し画像を表示する。人体センサ部３０やレーザス
キャナ部１０に備えられた焦電センサ３１や主走査ビー
ムセンサ１９・副走査ビームセンサ２０により、異物の
光路内の進入や走査の異常を検出した場合には、スキャ
ナ制御部１２により電気的にレーザ発光器１３の発光を
停止したり光路遮断装置６１により走査光の投射を機械
的に停止させ、万が一でも人体に不測の危険を未然に防
止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を投影
し、これを走査することによりスクリーンに表示する投
影表示装置に関し、詳しくは走査停止手段を備えた投影
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開平１−２４５７８０号公
報、特開平３−６５９１６号公報、特開平４−１８１２
８９号公報に記載されているようなレーザ光をスクリー
ンに投射し、これを高速に２次元走査することでスクリ
ーン上に画像等を表示する投影表示装置が提案されてい
る。このような投影表示装置においては、高いパワー密
度のレーザビームを使用し、小型の投影装置でも大画面
に明るく投影できる等の利点を備える。スクリーンに投
射されたレーザビームはパワー密度が高いものである
が、反射型スクリーンであればスクリーン上で乱反射
し、透過型スクリーンであれば半透明のスクリーンによ
り光束が拡散されるため、スクリーンを凝視しても人間
の目に影響を与えるようなことはない。さらに、このレ
ーザビームはポリゴンミラーなどにより常に高速で２次
元走査されており、万が一人間の目に入った場合でも網
膜の一点に長時間パワーが集中されるようなこともな
く、人間の目に影響を与えることはほとんどない。その
上、一瞬でも人間の目に入れば大変まぶしく感じるため
に、すぐさま目をつむったり、顔を背け、長時間網膜を
照射されるようなことはない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、装置の
故障を完全になくすことは困難であり、レーザの偏向・
走査機構が正常にしなくなり、レーザ点灯したまま走査
されずに一点に照射されたままになる場合もあり得る。
このような場合、パワー密度の高いレーザ光のパワーが
集中すると、特に透過型のスクリーンでは静止したレー
ザ光を長時間凝視する可能性があり目に悪影響を及ぼす
可能性があるという問題がある。一方、スクリーンと投
影装置の間がオープンな構造の大型の投影表示装置であ
ると、レーザ光の投射光路上に誤って人が入る場合も考
えられ、この場合直接人の目にレーザ光が投射されると
危険な場合もある。又、人間がレーザ光の光路上に入ら
なくても、ガラスのような正反射しやすい材質のものが
誤ってレーザ光の光路上に存在すれば、反射したパワー
密度の高い光束が人間の目に入れば同様の問題が生じう
る。

【０００４】この発明は上記課題を解決するものであ
り、大画面にも投影可能なパワー密度の高いレーザ光を
使用した投影表示装置において、安全性を高める手段を
備えた投影表示装置を提供することを目的をする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に係る発明の投影表示装置では、走査用の
レーザ光を発光させる発光手段と、前記発光手段により
発光される光の光量を画像データに基づき変調して制御
する発光制御手段と、前記発光手段で発光した光線を投
影してスクリーンを走査する走査手段と、赤外線を検出
することで前記スクリーンと前記発光手段の間の異物を
検知する監視手段と、前記監視手段により前記異物が検
知された場合に、前記レーザ光による走査を停止させる
走査停止手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】この構成に係る投影表示装置では、人体等
を検知する監視手段を備え、走査停止手段が、スクリー
ンと発光手段の間に配置されて、監視手段によりレーザ
ビームの光路付近に異物が侵入した場合にレーザ光によ
る走査を停止させることができる。特に、実際にレーザ
ビームの光路に異物が接触する前に、未然に走査を停止
するため、未然に危険を防止することができる。

【０００７】また、請求項２に係る発明の投影表示装置
では、請求項１に記載の投影表示装置の構成に加え、前
記監視手段は、焦電センサを備えたことを特徴とする。

【０００８】この構成に係る投影表示装置では、センサ
に焦電型の赤外線センサを用い、人間が発する赤外線に
敏感に反応するため、特に人間の侵入に対して高い検出
能力を有するという効果がある。また、動作温度や検知
できる波長帯域も広いので安定した動作が可能で信頼性
が高い。また赤外線であれば、人間以外の異物も多くの
場合は人間により移動されるものが多いと考えられ、こ
の人間を早期に検出しレーザビームの走査を停止するこ
とで同様に人間以外の異物の侵入も危険を未然に回避す
ることができるという効果がある。その上、エンジンや
モータなどの動力源に対しても赤外線であれば感知でき
るので、これらにより移動される異物も検出できるとい
う効果がある。

【０００９】請求項３に係る発明の投影表示装置では、
走査用のレーザ光を発光させる発光手段と、前記発光手
段により発光される光の光量を画像データに基づき変調
して制御する発光制御手段と、前記発光手段で発光した
光線を投影してスクリーンを走査する走査手段と、前記
走査手段による走査タイミングを検出する走査タイミン
グ検出手段と、前記走査タイミング検出手段により検出
された走査タイミングと所定の時間と比較する比較手段
と、前記比較手段により走査タイミングが前記所定の時
間と異なる場合に、前記レーザ光による走査を停止する
走査停止手段を備えたことを特徴とする。

【００１０】この構成に係る投影表示装置では、走査タ
イミング検出手段により、常に実際に射出されたレーザ
ビームを検出しながら、走査の異常を監視し、比較手段
により主走査ポリゴンミラー及び副走査ポリゴンミラー
の回転の停止はもちろんのこと回転の僅かな異常などを
手掛かりに装置の不調を早期に検出し、走査停止手段
で、レーザビームの走査を停止して、レーザビームが一
点に連続して射出されるようなという事故を未然に防止
することができるという効果がある。

【００１１】請求項４に係る発明の投影表示装置では、
請求項３に記載の投影表示装置の構成に加え、さらに請
求項１若しくは請求項２に記載の監視手段を備え当該監
視手段によって前記異物が検知された場合にも前記走査
停止手段により走査を停止可能とすることを特徴とする

【００１２】この構成に係る投影表示装置では、走査タ
イミング検出手段により、常に実際に射出されたレーザ
ビームを検出しながら走査の異常を監視し、比較手段に
より走査の不調を検出するとともに、人体等を検知する
監視手段によりレーザビームの光路付近に異物が侵入し
た場合にもレーザ光による走査を停止させることができ
る。

【００１３】請求項５に係る投影表示装置では、請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載の投影表示装置の構成
に加え、前記走査停止手段は、発光手段より発光される
光線を遮断する光路遮断手段を備えたことを特徴する。

【００１４】この構成に係る投影表示装置では、検知し
た異物や走査の異常を光路遮断手段で光路を機械的に遮
断することで走査を停止させ、何らかの不調でソフト的
に制御して発光停止できない場合であっても確実に走査
を停止することができる。

【００１５】請求項６に係る発明の投影表示装置では、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の投影表示装置
の構成に加え、前記走査停止手段は、前記発光手段の発
光を停止することを特徴とする。

【００１６】この構成に係る投影表示装置では、検知し
た異物や走査の異常を、制御部によりソフト的に発光を
停止する方法により、異常に対して迅速な対応を行い、
光路遮断手段で光路を物理的に遮断することが何らかの
不調で作動しない場合であっても、確実に走査を停止し
安全な制御を行うことができる。

【００１７】請求項７に係る発明の投影表示装置では、
請求項５に記載の投影表示装置の構成に加え、前記光路
遮断手段は、前記発光手段と前記走査手段との間に配設
されたことを特徴とする。

【００１８】この構成に係る投影表示装置では、走査手
段により走査されて光路の移動が生じる走査手段を通過
する前の光路の移動がない位置で、発光手段から発光さ
れたレーザビームの光路を遮断することができるので、
少ない移動距離で光路遮断手段により光路を迅速に遮断
することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る投影表示装置
を好ましい１の実施の形態により、添付図面を参照して
説明する。ここで図１は、本発明に係る実施の形態であ
る投影表示装置１の主要構成を図示した模式図である。
また、図２は投影表示装置１の本体２の構成を詳細に表
した模式図である。まず最初に、本実施の形態である投
影表示装置１の構成の概略について図１及び図２を参照
しながら説明する。

【００２０】図１で示すように、投影表示装置１は、レ
ーザスキャナ部１０、人体センサ部３０、制御部４０、
光路遮断部６０、画像入力部４７、スクリーン５０など
から構成されている。

【００２１】投影表示装置１は、画像入力部４７に入力
された画像データに基づいて、制御部４０からスキャナ
制御部１２に信号が送られてレーザスキャナ部１０に備
えられた赤色レーザ発光器１３Ｒ、緑色レーザ発光器１
３Ｇ、青色レーザ発光器１３Ｂ（図３参照、以下これら
をまとめてレーザ発光器１３という）が発光させられ
て、スクリーン５０を走査しながら投射し、画像を形成
するものである。そして図２に示すように、人体センサ
部３０やレーザスキャナ部１０に備えられた焦電センサ
３１や主走査ビームセンサ１９・副走査ビームセンサ２
０（図３参照）により、異物の光路内の進入や、走査の
異常を検出した場合には、スキャナ制御部１２により電
気的にレーザ発光器１３の発光を停止したり、或いは光
路遮断装置６１により走査光の投射を機械的に停止させ
たりして、万が一でも人体に不測の危険を与えることが
ないように安全性を高めるものである。以下、投影表示
装置１の構成をさらに詳説する。

【００２２】制御部４０は、図示しないＣＰＵとＲＡＭ
とＲＯＭを備えた周知のコンピュータから構成されてい
る。ＲＯＭには投影表示装置１全体を制御する為のプロ
グラムが格納されており、入力処理・データ展開を行っ
てデータ展開されたデータによりレーザスキャナ部１０
のレーザ発光器１３の発光を画像データに基づいて変調
しながら投射し、スクリーン５０の画面を２次元走査し
てスクリーン５０上に画像を表示するものである。

【００２３】ここで、図３は、レーザスキャナ部１０及
びスクリーン５０を説明する模式図である。以下この図
３によりレーザスキャナ部１０の構造と作用を説明す
る。まず、レーザ発光器１３は、レーザ発振器を備え、
赤色光を発光する赤色レーザ発光器には、Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザが、青色光を発光する青色レーザ発光器には、Ｈｅ
−Ｃｄレーザが、緑色光を発光する緑色レーザ発光器に
は、Ａｒレーザが好適に用いられる。

【００２４】また、これらの３つのレーザ発光器から発
光されるレーザビームＬＢ（Ｒ），ＬＢ（Ｇ），ＬＢ
（Ｂ）は第１レーザビーム合成器１４Ａ及び第２レーザ
ビーム合成器１４Ｂ（以下レーザビーム合成器１４とい
う）により１つの光軸をもつレーザビームＬＢに合成さ
れる。まず赤色レーザ発光器１３Ｒと緑色レーザ発光器
１３Ｇが第１レーザビーム合成器１４Ａにより合成され
る。第１レーザビーム合成器１４Ａは、特定波長を透過
し、又は特定波長を反射するダイクロイックミラーから
構成されており、赤色レーザ発光器１３Ｒから照射され
たレーザビームＬＢ（Ｒ）は透過させるが、緑色レーザ
発光器１３Ｇから照射された緑色レーザビームＬＢ
（Ｇ）は出力光の波長の違いにより反射させる材質から
構成される。そのため第１レーザビーム合成器１４Ａ
に、直交して配設された赤色レーザ発光器１３Ｒと緑色
レーザ発光器Ｇからそれぞれ射出された赤色レーザビー
ムＬＢ（Ｒ）及び緑色レーザビームＬＢ（Ｇ）は、赤色
レーザビームＬＢ（Ｒ）がダイクロイックミラーを透過
して直進し、緑色レーザビームＬＢ（Ｇ）がダイクロイ
ックミラーにより反射してその光軸が直角に偏向される
ため、両者の光軸は同一方向に揃えられ、同一の光軸を
もつように調整される。

【００２５】同様に、赤色レーザビームＬＢ（Ｒ）と緑
色レーザビームＬＢ（Ｇ）が合成されたものに第２のレ
ーザビーム合成器により、さらに青色レーザ発光器１３
Ｂにより発光された青色レーザビームＬＢ（Ｂ）が合成
され、本来の入力された色彩を再現できる。尚、これら
３本のレーザビームＬＢ（Ｒ）・ＬＢ（Ｇ）・ＬＢ
（Ｂ）の合成は波長による屈折率の差を利用してプリズ
ムにより光束を合成するような構成のものであっても良
く、３つの光束を１つにまとめられるものであればよ
い。

【００２６】このように合成されたレーザビームＬＢ
は、その光路上に設けられた、光路遮断装置６１によ
り、機械的に光路を遮断される。この光路遮断装置６１
は、電気的にレーザ発光器の発光を停止できない場合で
も、光路を機械的に遮断し、投射を確実に停止させるも
のである。尚、この光路遮断装置６１の構成の詳細は後
述する。

【００２７】レーザ発光器１３により射出され、レーザ
ビーム合成器１４により１つの光束にまとめられたレー
ザビームＬＢは、高速で回転する主走査ポリゴンミラー
（回転多面鏡）１７に当接する。主走査ポリゴンミラー
１７は、図３に示すように底面に対して高さの低い正六
角柱形状で、回転軸が水平且つ、レーザビームＬＢに対
して垂直な線を上方に平行移動した位置に配置されてい
るため、レーザビームＬＢは、この回転軸を中心に回転
する６つの平面鏡により下方に反射され、その光軸の向
きは主走査ポリゴンミラー１７の回転により反射前のレ
ーザビームＬＢの光軸との内角を大きくするように変化
する。

【００２８】このとき、主走査ポリゴンミラー１７に反
射されたレーザビームＬＢは、所定角度の範囲外には投
射されないように、スキャナ制御部１２に備えられたレ
ーザ発光器制御部１５とポリゴンミラー制御部１６によ
り制御される。又、このレーザ発光器制御部１５とポリ
ゴンミラー制御部１６による制御を調和させるため、主
走査ポリゴンミラー１７により反射されたレーザビーム
ＬＢの光軸が、主走査開始の位置のレーザビームＬＢの
光束が通過する位置の近傍に、主走査ビームセンサ１９
を設けて、レーザビームＬＢの実際の位置を検出し、主
走査ポリゴンミラー１７の回転にレーザ発光器１３の発
光のタイミングを合わせている。

【００２９】ここで、主走査ビームセンサ１９が受光し
た光は、信号として制御部４０に送られるが、この信号
を以下主走査ＳＯＳ（ＳｔａｒｔＯｆＳｃａｎｎｉ
ｎｇ）信号と呼ぶ。この主走査ＳＯＳ信号を検知した制
御部４０は、この信号に基づいて演算された走査開始位
置に基づいてレーザ発光器制御部１５に、画像データに
基づいて変調されたレーザ発光の為の信号を送出する。
このようにして一列分のデータにより変調された信号
が、レーザ発振器の駆動手段（ドライバ）であるレーザ
発光器制御部１５によりレーザ発光器１３にドライブ信
号が送出されレーザビームＬＢが、副走査ポリゴンミラ
ー１８に反射されてスクリーン５０の図３のＸ方向に走
査され、スクリーン上に一列分の画像が投影される。

【００３０】一方、主走査ポリゴンミラー１７に反射さ
れて偏向したレーザビームＬＢは、図３においてその下
方に位置する副走査ポリゴンミラー１８に向かって反射
される。副走査ポリゴンミラー１８は６枚の平面鏡を有
し底面に対して高さの大きい細長の六角柱の形状で、そ
の回転軸は水平で、スクリーンと平行に、且つ主走査ポ
リゴンミラー１７よりスクリーンに対して反対方向に若
干変位された位置に配置され、主走査ポリゴンミラー１
７により偏向される方向と同じ方向に平面鏡の長手方向
が配置される。そして、この副走査ポリゴンミラー１８
は上端がスクリーン５０に近づく方向に回転する。その
ため主走査ポリゴンミラー１７から反射されてきたレー
ザビームＬＢは、さらにスクリーン５０方向に偏向され
て、時間の経過とともに、偏向される内角が大きくなる
ように、即ちスクリーン５０の上方から下方にレーザビ
ームＬＢが移動する方向に方向が変化する。

【００３１】このように、水平の主走査を行いながら垂
直方向に副走査を行う。これはＣＲＴの水平走査及び垂
直走査と同様の走査である。このようにして上端から下
端まで繰り返し水平走査を行うと１画面が表示される
が、副走査ポリゴンミラー１８は一定の速度で回転する
ので、制御部４０で適当な間隔をおいて信号を送出す
る。そうすれば、回転する副走査ポリゴンミラー１８の
次の鏡面で次の画面の副走査を行うことができる。この
副走査は電流により傾きが制御されるガルバノメータ
（揺動一面鏡）を用いても可能であるが、ガルバノメー
タを用いた場合より、ポリゴンミラーを用いた方がミラ
ーの角速度変化がないためポリゴンミラーを用いること
が好ましい。

【００３２】なお、さらに厳密にいえば、主走査ポリゴ
ンミラー１７により主走査の１ライン分を走査する間に
副走査ポリゴンミラー１８が回転するので、これを補正
するように本実施の形態では副走査ポリゴンミラー１８
の主走査方向側がやや下がった方向に傾けてセットされ
ている。

【００３３】また、鉛直方向の走査の開始位置を検出す
るために、本来のスクリーン上での走査開始位置の僅か
に上方よりレーザ発光器を点灯し、無変調でレーザビー
ムＬＢが射出、主走査及び副走査がされる。そして、走
査開始位置近傍に配置された副走査ビームセンサ２０に
レーザビームＬＢが入射されると、副走査ビームセンサ
２０から副走査ＳＯＳ信号が制御部４０に送出され、制
御部４０ではこの信号から実際の走査開始位置を演算し
て、演算された所定時間後にレーザスキャナ部１０のス
キャナ制御部１２に制御信号が送出され、スキャナ制御
部１２はレーザ発光器１３にドライブ信号を送出して光
量が変調され、主走査及び副走査が開始される。

【００３４】以上のようにして、レーザビームＬＢによ
り、スクリーン５０上に表示された画像は両側部が糸巻
き状の歪みを示し、上下方向に走査線間の間隔の不一致
を生じる。そのため、制御部４０において、中央部の走
査のための変調時間を延長するか、上端、下端部の変調
時間を短縮することで、制御的に歪み補正をすることが
好ましく、或いは、ｆθレンズなどを用いて光学的に歪
みを補正することが望ましい。

【００３５】この走査は、本実施の形態では、一画面に
ついて主走査線（水平走査線）５２５本の走査を１／３
０秒の副走査（垂直走査）により行っており、ちらつき
の少ないスムーズな画面が投影可能となっている。

【００３６】スクリーン５０は、反射型或いは透過型の
何れも採用可能である。反射型のスクリーンは、レーザ
ビームが当たった場合に１方向にのみパワー密度の高い
レーザビームＬＢが反射しないように、各方向に分散し
て乱反射するように表面が微細な凹凸が設けられてい
る。この場合は、スクリーン５０を基準にして観覧者が
画像を見る位置と、レーザビームを照射する位置が同一
方向になる。従って、光路に誤って人体を含む異物が侵
入する可能性がある。

【００３７】一方、透過型のスクリーンでは、レーザビ
ームＬＢが透過する時に、十分に拡散しパワーが減少す
るように半透明の材質から成る。従って、走査するレー
ザビームが透過型のスクリーン５０を介して人体に照射
されても、単位面積当たりの照射パワーは小さいもので
あるが、反射型スクリーンに比較すれば観覧者の目に入
るレーザビームのパワー密度が大きくなり人間の目に入
っても何らの影響もないことはもちろんであるが、走査
が停止した状態で長時間凝視することは好ましくない。

【００３８】光路遮断装置６０は、前述のようにレーザ
ビームＬＢの光路上に配置され、制御部４０からの信号
により、光路遮断装置制御部６２から駆動信号が発せら
れ、レーザビームＬＢの光路を機械的に遮断するもので
ある。

【００３９】図４は、光路遮断装置６１の構成の一例を
示す図である。以下、図４に沿って光路遮断装置６１の
説明をする。光路遮断装置６１は、本体部６３の中央部
が支持軸６４により本体２に設けられた支持台６７に揺
動自由に支持され、本体部６３の一端には遮断部６８が
設けられ、レーザビームＬＢの光路を遮断する遮断位置
と、レーザビームＬＢの光路を開放する開放位置とに変
位可能に設けられている。又、本体部６３の他の一端に
は、永久磁石６５が備えられ、この永久磁石６５と対向
するように本体２にコイルから成る電磁石６６が設けら
れている。そして、本体部６３の遮断部６８側の下端に
は、ばね６９の一端が係止され、ばね６９の他の一端
は、本体２の一部に係止されて本体部６３を、遮断部６
８によりレーザビームＬＢを遮断する方向に付勢してい
る。従って、電源が入っていない場合には、ばね６９に
付勢されてレーザビームＬＢ遮断部６８によりレーザビ
ームＬＢを遮断する位置に停止する。そのため、光路遮
断装置６０に電源が供給されないというトラブルがあっ
ても、電磁石６６に電圧が印加されなくなれば必ずレー
ザビームＬＢの光路が遮断され、不用意にレーザビーム
ＬＢが射出されるようなことがなく安全である。一方、
レーザビームＬＢを投射する場合には、電磁石６６に通
電することで、ばねの付勢力に抗して、電磁石６６が永
久磁石６５を吸着することで光路を開放し、レーザビー
ムＬＢの照射を可能にするものである。

【００４０】次に、人体センサ部３０について、図２を
参照して説明する。人体センサ部３０は、焦電センサ３
１と、フィルタ３２、センサアンプ３３から構成され
る。焦電センサ３１は焦電型赤外線センサであり、本実
施の形態では、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）の結晶
構造の温度変化に対応して電荷が変化する特性を利用し
たセンサを用いているため、波長依存性がなく光学フィ
ルタを使い分けることで任意の温度センサとすることが
できる。なお、ＬｉＴａＯ_３（タンタル酸リチウム）、
ＰＶＦ_２（フッ化りんバナジウム）、ＰｂＴａＯ_３（タ
ンタル酸鉛）などを用いた構成のものであってもよい。

【００４１】ここで人体が放出する赤外線は、一般に７
μｍから１４μｍの波長帯域にある。ところが焦電セン
サ３１はセンサ内に照射される赤外線を熱に変えて検出
するので０．２μｍから２０μｍの非常に広範囲の電磁
波に対して一定の感度を有し、そのまま焦電センサ３１
を用いると誤動作の原因になってしまう。そこで、本実
施の形態では、焦電センサ３１にフィルター（窓材）３
２としてシリコン・ポリエチレン・石英ガラスやバンド
パスフィルターを用いている。センサアンプ３３は、焦
電素子の表面電荷を外部に取り出すもので、トランスイ
ンピーダンス回路としてソースフォロワ回路を用いた電
圧形のものを用いている。また、装置外に照射されたレ
ーザビームＬＢの光路外の人間等に対して誤動作をしな
いように、図２に示すように、本体２の一部に指向性を
高めるようにホーン状の凹部が形成され、その底部に焦
電センサ３１配置されているためノイズの進入が防止さ
れている。

【００４２】但し、人体センサ部３０と称しているが、
検出する異物は人体に限定されるものではなく、他の異
物も検出でき、人体を中心として検出するセンサという
意味である。即ち、フィルタ３２等による有感帯域の調
整は、光路上にあっては人体以外の異物でも、これがレ
ーザビームＬＢの正反射を引き起こすと危険であること
から、人体以外にも感度を高く設定することはもちろん
できるが、一方で、必要以上に安全装置が働き、投影表
示装置１が必要以上に停止してしまうことも望ましくな
い。従って、前述のフィルタなどによる焦電センサ３１
の感度調整は、実際に作動させて調整するのが望まし
い。

【００４３】スキャナ制御部１２は、レーザ発光器制御
部１５と、ポリゴンミラー制御部１６とから構成されて
いる。レーザ発光器制御部１５は、制御部４０から送出
された微弱な信号を駆動信号としてレーザ発光器１３に
送出するドライバである。また、ポリゴンミラー制御部
１６も、制御部４０からの微弱な信号を受けて、主走査
ポリゴンミラー１７及び副走査のポリゴンミラー１８を
回転させるモータを駆動する駆動信号を送出するドライ
バである。

【００４４】画像入力部４７は、投影すべき画像データ
を、外部から入力して記憶しておくバッファであり、こ
れを展開する展開場所でもある記憶手段を有している。
入力データとしては、一般のＲＧＢビデオ信号がインタ
フェイス４８を介して入力される。尚、入力信号はこれ
に限らず各種の方式の信号を入力するものが考えられ
る。

【００４５】ここで図５は、投影表示装置１のレーザ消
灯及び光路遮断の制御の処理の手順について説明するフ
ローチャートである。以下、このフローチャートに沿っ
てレーザ消灯及び光路遮断の制御の処理の手順について
説明する。

【００４６】まず、電源が投入されると（開始）、主走
査ポリゴンミラー１７の回転が定速で開始され、レーザ
発光器１３にレーザ発光器制御部１５から無変調のドラ
イブ信号が印加され点灯されて発光する（ステップ１
（以下ステップをＳと略記する。））。次に図示しない
制御部４０のＲＡＭのカウンタメモリに記憶されている
Ｎの値を１にリセットする（Ｓ３）。次に、画像入力部
４７に表示すべき画像データがないか、或いは図示しな
い終了ＳＷ（スイッチ）が操作されているかどうかが判
断され、画像入力部４７に表示すべき画像データがない
か、或いは終了ＳＷ（スイッチ）が操作されている場合
には（Ｓ５：ＹＥＳ）、レーザ発光器１３を消灯し（Ｓ
６）、レーザビームＬＢの光路を遮断して（Ｓ７）、ポ
リゴンミラー１７，１８の回転を停止させて（Ｓ２
９）、処理を終了する（終了）。

【００４７】画像入力部４７に表示すべき画像データが
あり、且つ終了ＳＷが操作されていないときには（Ｓ
５：ＮＯ）、副走査ビームセンサ２０から副走査ＳＯＳ
信号が制御部４０に送出されているか判断され、送出さ
れていなければ、送出されるまで待機する（Ｓ8：ＮＯ
→Ｓ８）。ＳＯＳ信号が制御部４０に送出されていれば
（Ｓ8：ＹＥＳ）、主走査の処理の手順のループに入る
（Ｓ９→Ｓ２３）。主走査は、Ｎ＝１からＮ＝５２５ま
で、増分を１として変化させて処理をするループであ
る。まず、最初に主走査ビームセンサ１９から主走査Ｓ
ＯＳ信号が制御部４０に送出されているか判断され、信
号が送出されてなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、送出される
まで待機する（Ｓ１１：ＮＯ→Ｓ１１）。ＳＯＳ信号が
制御部４０に送出されていれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、走
査タイミングの検知をする（Ｓ１３）。

【００４８】ここで、図６は、図５におけるＳ１３の走
査タイミングの検知の処理の手順を詳細に示したフロー
チャートである。以下、図６のフローチャートに沿って
走査タイミングの検知の処理の手順を説明する。まず、
図５において主走査ビームセンサ１９から主走査ＳＯＳ
信号が制御部に送出されると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、図６
のフローチャートの走査タイミング検知の処理の手順に
移り（図６：開始）、まず前回の走査時からの経過時間
を演算目的でＳＯＳ信号のあった時刻を記憶するため、
前回の走査時に制御部４０に設けられた基準タイマー
（図示せず）からＳＯＳ信号のあった時間として記憶さ
れているＴ_Ｎの値をＴ_Ｎ−１に代入してから、Ｔ_Ｎの値
はクリアする（Ｓ１５１）。そしてあらためてＴ_Ｎの値
にＳ１１でのＳＯＳ信号の基準タイマーで記録された時
刻を代入する。

【００４９】ここで、１回目の主走査の場合だけは、比
較すべき先の主走査の時のＳＯＳ信号のデータＴ_Ｎ−１
とするべき先の回のＴ_Ｎがないので、Ｔ_ＮのデータをＴ
_Ｎ− _１に代入することは無意味である。そこで、Ｎ＝１
かどうかが判断され、Ｎ＝１の時、即ち初回の主走査で
は、前回のＳＯＳ信号と比較ができないので、異常なし
として処理をし（Ｓ１５８）、ここでの処理を終了する
（終了）。

【００５０】２回目の主走査の場合には、処理が開始さ
れ（開始）、１回目のＳＯＳ信号の時刻Ｔ_ＮがＴ_Ｎ−１
の値として代入されて、一旦Ｔ_Ｎの値をリセットする
（Ｓ１５１）。そして新たに２回目のＳＯＳ信号の基準
タイマーの時刻をＴ_Ｎに代入する（Ｓ１５２）。また、
ここでは、Ｎ＝２であり、Ｎ＝１ではないので（Ｓ１５
３：ＮＯ）、Ｓ１５４に進み、時間差ＴＤが、（Ｔ_Ｎ−
Ｔ_Ｎ−１）で計算される（Ｓ１５４）。そして計算され
た時間差ＴＤを、標準的なＳＯＳ信号の間隔時間として
ＲＯＭに記憶しておいた「基準時間」を呼び出し、先に
計算したその回と前回の時間的間隔である時間差ＴＤと
がＴＤ／ＴＳで比較され（Ｓ１５５）、０．９８≦ＴＤ
／ＴＳ≦１．０２の式の条件を満たすか否か、即ち、基
準時ＴＳを基準として、±２％以内の誤差の範囲かどう
かが判断される（Ｓ１５６）。

【００５１】もし、（ＴＤ／ＴＳ）の値が、式（０．９
８≦ＴＤ／ＴＳ≦１．０２）の式の条件を満たせば、即
ち時間差ＴＤの値がＴＳを基準にして±２％以内の誤差
の範囲にあれば（Ｓ１５６：ＹＥＳ）、「異常なし」と
判断する（Ｓ１５８）。一方、（ＴＤ／ＴＳ）の値が、
式（０．９８≦ＴＤ／ＴＳ≦１．０２）の式の条件を満
たさなければ、即ち時間差ＴＤの値がＴＳを基準にして
±２％以内の誤差の範囲になければ（Ｓ１５６：Ｎ
Ｏ）、「異常あり」と判断する（Ｓ１５７）。従って、
「異常なし」（Ｓ１５８）又は「異常あり」（Ｓ１５
７）のいずれかの判断を行って処理が終了される（終
了）。以上のような手順で、図６のＳ１５１からＳ１５
８までの処理、即ち図５のＳ１３の処理が終了する。

【００５２】引き続き、図５のフローチャートに沿って
説明をする。Ｓ１３の走査タイミング検知の処理が終了
すると、以上の有無が判断され（Ｓ１９）、即ち、前述
の図６のフローチャートにおいて「異常あり」（Ｓ１５
７）或いは「異常なし」（Ｓ１５８）の何れの判断がさ
れたかが判断され（Ｓ１５）、もし、「異常あり」と判
断されていれば（Ｓ１５：ＹＥＳ）、制御部４０のコン
トロールによりレーザ発光器１３の発光を停止し（Ｓ２
６）、また光路遮断装置制御部６０に信号を出して、光
路遮断装置６１により光路を遮断し（Ｓ２７）、主操作
ポリゴンミラー１７・副走査ポリゴンミラー１８の回転
を停止して（Ｓ２９）、処理を終了する。

【００５３】「異常なし」の判断であれば（Ｓ１５：Ｎ
Ｏ）、次に、焦電センサ３１（図２参照）の信号が制御
部４０に入力され（Ｓ１７）、制御部４０で焦電センサ
信号を判断して、「障害物あり」と判断されたら（Ｓ１
９：ＹＥＳ）、制御部４０のコントロールによりレーザ
発光器１３の発光を停止し（Ｓ２６）、また光路遮断装
置制御部６０に信号を出して、光路遮断装置６１により
光路を遮断し（Ｓ２７）、主操作ポリゴンミラー１７・
副走査ポリゴンミラー１８の回転を停止して（Ｓ２
９）、処理を終了する（終了）。

【００５４】「障害物なし」と判断されたら（Ｓ１９：
ＮＯ）、画像入力部４７から、その列の画像データを読
み出し、この画像データに基づいて、制御部４０からレ
ーザ発振器制御部１５に変調信号が送出されて、この制
御部４０からの変調信号に基づいて、レーザ発光器制御
部１５でレーザ波発光器１３に変調された駆動信号（ド
ライブ信号）を送出してスクリーン５０に表示する。ワ
ンラインの走査が完了すれば、Ｎを＋１インクリメント
して（Ｓ２３）、Ｎ＝５２５までは、再び次の主走査を
行うために、Ｓ９からＳ２３までのループを繰り返し、
もしＮを＋１インクリメントしてＮ＝５２６になった場
合は、５２６本目の水平走査線はないので、主走査の処
理を終了する（Ｓ２５）。

【００５５】ここで、終了ＳＷが操作されておらず、且
つ次に表示すべき画像データが、画像入力部４７にある
場合は（Ｓ５：ＹＥＳ）、再びＳ３から次の画面の走査
のステップを繰り返す（Ｓ７〜Ｓ２５）。そして、終了
ＳＷが操作されているか、或いは表示すべき画像データ
が、画像入力部４７になければ（Ｓ５：ＮＯ）、制御部
４０のコントロールによりレーザ発光器１３の発光を停
止し（Ｓ６）、また光路遮断装置制御部６０に信号を出
して、光路遮断装置６１により光路を遮断し（Ｓ８）、
主操作ポリゴンミラー１７・副走査ポリゴンミラー１８
の回転を停止して（Ｓ２９）、処理を終了する。

【００５６】本実施の形態では、以上述べたような構成
及び効果を有するため、以下のような効果を有する。即
ち、主操作ビームセンサ１９及び副走査ビームセンサ２
０により常に実際に射出されたレーザビームＬＢを検出
しながら、走査の異常を監視し、主操作ポリゴンミラー
１７及び副走査ポリゴンミラー１８の回転の停止はもち
ろんのこと、回転の異常などを手掛かりに装置の不調を
早期に検出し、未然にレーザビームが停止して射出され
るという事故を防止することができるという効果があ
る。

【００５７】また、人体等を検知するセンサを備え、レ
ーザビームの光路付近に異物が侵入した場合は、実際に
レーザビームの光路に異物が接触する前に、未然にレー
ザビームの発光を停止し、或いは光路の遮断をするた
め、未然に危険を防止することができるという効果があ
る。

【００５８】さらに、センサに焦電型の赤外線センサを
用い、人間が発する赤外線に敏感に反応するため、特に
人間の侵入に対して高い検出能力を有するという効果が
ある。また、動作温度や検知できる波長帯域も広いので
安定した動作が可能で信頼性が高い。また赤外線であれ
ば、人間以外の異物も多くの場合は人間により移動され
るものが多いと考えられ、この人間を早期に検出しレー
ザビームの走査を停止することで同様に人間以外の異物
の侵入も危険を未然に回避することができるという効果
がある。その上、エンジンやモータなどの動力源に対し
ても赤外線であれば感知できるので、これらにより移動
される異物も検出できるという効果がある。

【００５９】このようにして検知した異物を、１つは制
御部４０によりソフト的に発光を停止する方法と光路遮
断装置制御部６２の制御により光路遮断装置６１で光路
を機械的に遮断することで、何れか一方が何らかの不調
で作動しない場合であってもお互いを補完し合うことで
確実に安全な制御を行うことができるという効果を奏す
る。また、この光路の遮断はレーザビームの走査が行わ
れる前の光路が移動しない位置で、光路遮断装置６１を
作動させるため、光路遮断装置６１の遮断部６８を光路
に極力近接させることができ、遮断部６８の空走距離を
短くして、異常を検知してから迅速に光路を遮断できる
という効果がある。

【００６０】以上、一の実施の形態に基づき本発明を説
明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の
改良実施が可能なことは言うまでもない。

【００６１】

【発明の効果】上記説明より明らかなように、請求項１
に係る発明の投影表示装置によれば、走査用のレーザ光
を発光させる発光手段と、前記発光手段により発光され
る光の光量を画像データに基づき変調して制御する発光
制御手段と、前記発光手段で発光した光線を投影してス
クリーンを走査する走査手段と、赤外線を検出すること
で前記スクリーンと前記発光手段の間の異物を検知する
監視手段と、前記監視手段により前記異物が検知された
場合に、前記レーザ光による走査を停止させる走査停止
手段とを備えたことを特徴とするため、人体等を検知す
る監視手段を備え、走査停止手段が、スクリーンと発光
手段の間に配置されて、監視手段によりレーザビームの
光路付近に異物が侵入した場合にレーザ光による走査を
停止させることができるという効果がある。特に、実際
にレーザビームの光路に異物が接触する前に、未然に走
査を停止するため、未然に危険を防止することができる
という効果を奏する。

【００６２】また、請求項２に係る発明の投影表示装置
では、請求項１に記載の投影表示装置の効果に加え、前
記監視手段は、焦電センサを備えたことを特徴とするた
め、人間が発する赤外線に敏感に反応し、特に人間の侵
入に対して高い検出能力を有するという効果がある。ま
た、動作温度や検知できる波長帯域も広いので安定した
動作が可能で信頼性も高い。また赤外線であれば、人間
以外の異物も多くの場合は人間により移動されるものが
多いと考えられ、この人間を早期に検出しレーザビーム
の走査を停止することで同様に人間以外の異物の侵入も
危険を未然に回避することができるという効果がある。
その上、エンジンやモータなどの動力源に対しても赤外
線であれば感知できるので、これらにより移動される異
物も検出できるという効果がある。

【００６３】請求項３に係る発明の投影表示装置では、
走査用のレーザ光を発光させる発光手段と、前記発光手
段により発光される光の光量を画像データに基づき変調
して制御する発光制御手段と、前記発光手段で発光した
光線を投影してスクリーンを走査する走査手段と、前記
走査手段による走査タイミングを検出する走査タイミン
グ検出手段と、前記走査タイミング検出手段により検出
された走査タイミングと所定の時間と比較する比較手段
と、前記比較手段により走査タイミングが前記所定の時
間と異なる場合に、前記レーザ光による走査を停止する
走査停止手段を備えたことを特徴とするため、走査タイ
ミング検出手段により、常に実際に射出されたレーザビ
ームを検出しながら、走査の異常を監視し、比較手段に
より主走査ポリゴンミラー及び副走査ポリゴンミラーの
回転の停止はもちろんのこと回転の僅かな異常などを手
掛かりに装置の不調を早期に検出し、走査停止手段で、
レーザビームの走査を停止させることができるという効
果がある。そのため、レーザビームが一点に連続して長
時間射出されるような事故を未然に防止することができ
るという効果を奏する。

【００６４】請求項４に係る発明の投影表示装置では、
請求項３に記載の投影表示装置の効果に加え、さらに請
求項１若しくは請求項２に記載の監視手段を備え当該監
視手段によって前記異物が検知された場合にも前記走査
停止手段により走査を停止可能とすることを特徴とする
ため、走査タイミング検出手段により、常に実際に射出
されたレーザビームを検出しながら走査の異常を監視
し、比較手段により走査の不調を検出することができる
という効果がある。さらに、人体等を検知する監視手段
によりレーザビームの光路付近に異物が侵入した場合に
レーザ光による走査を停止させることができるという効
果がある。

【００６５】請求項５に係る投影表示装置では、請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載の投影表示装置の構成
に加え、前記走査停止手段は、発光手段より発光される
光線を遮断する光路遮断手段を備えたことを特徴するた
め、検知した異物や走査の異常を光路遮断手段で光路を
物理的に遮断することで走査を停止させることができる
という効果がある。従って、何らかの不調でソフト的に
発光停止できない場合であっても確実に走査を停止する
ことができるという効果を奏する。

【００６６】請求項６に係る発明の投影表示装置では、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の投影表示装置
の効果に加え、前記走査停止手段は、前記発光手段の発
光を停止することを特徴とするため、検知した異物や走
査の異常を、制御部によりソフト的に発光を停止する方
法により、異常に対して迅速な対応を行うことができる
という効果がある。従って、光路遮断手段で光路を物理
的に遮断することが何らかの不調で作動しない場合であ
っても、確実に走査を停止し安全な制御を行うことがで
きるという効果を奏する。

【００６７】請求項７に係る発明の投影表示装置では、
請求項５に記載の投影表示装置の構成に加え、前記光路
遮断手段は、前記発光手段と前記走査手段との間に配設
されたことを特徴とするため、走査手段により走査され
て光路の移動が生じる走査手段を通過する前の光路の移
動がない位置で、発光手段から発光されたレーザビーム
の光路を遮断することができるという効果がある。従っ
て、少ない移動距離で光路遮断手段により光路を迅速に
遮断することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である投影表示装置１の主
要構成を図示した模式図である。

【図２】投影表示装置１の本体２の構成を詳細に表した
模式図である。

【図３】レーザスキャナ部１０及びスクリーン５０を説
明する模式図である。

【図４】光路遮断装置６０の構成の一例を示す図であ
る。

【図５】投影表示装置１のレーザ消灯及び光路遮断の制
御の処理の手順について説明するフローチャートであ
る。

【図６】図５におけるＳ１３の走査タイミングの検知の
処理の手順を詳細に示したフローチャートである。

【符号の説明】

１投影表示装置２本体１０レーザスキャナ部１１スキャナ１２スキャナ制御部１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂレーザ発光器１４Ａ，１４Ｂレーザビーム合成器１５レーザ発光器制御部１６ポリゴンミラー制御部１７主操作ポリゴンミラー１８副走査ポリゴンミラー１９主走査ビームセンサ２０副走査ビームセンサ３０人体センサ部３１焦電センサ３２フィルタ３３センサアンプ４０制御部５０スクリーン５１ｆθレンズ６０光路遮断部６１光路遮断装置６２光路遮断装置制御部６３本体部６４支持軸６５永久磁石６６電磁石６７支持台６８遮断部６９ばね

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査用のレーザ光を発光させる発光手段
と、前記発光手段により発光される光の光量を画像データに
基づき変調して制御する発光制御手段と、前記発光手段で発光した光線を投影してスクリーンを走
査する走査手段と、赤外線を検出することで前記スクリーンと前記発光手段
の間の異物を検知する監視手段と、前記監視手段により前記異物が検知された場合に、前記
レーザ光による走査を停止させる走査停止手段とを備え
たことを特徴とする投影表示装置。
【請求項２】前記監視手段は、焦電センサを備えたことを特徴とする請求項１に記載の
投影表示装置。
【請求項３】走査用のレーザ光を発光させる発光手段
と、前記発光手段により発光される光の光量を画像データに
基づき変調して制御する発光制御手段と、前記発光手段で発光した光線を投影してスクリーンを走
査する走査手段と、前記走査手段による走査タイミングを検出する走査タイ
ミング検出手段と、前記走査タイミング検出手段により検出された走査タイ
ミングと所定の時間と比較する比較手段と、前記比較手段により走査タイミングが前記所定の時間と
異なる場合に、前記レーザ光による走査を停止する走査
停止手段を備えたことを特徴とする投影表示装置。
【請求項４】請求項１若しくは請求項２に記載の監視
手段を備え、当該監視手段によって前記異物が検知された場合にも前
記走査停止手段により走査を停止可能とすることを特徴
とする請求項３に記載の投影表示装置。
【請求項５】前記走査停止手段は、発光手段より発光される光線を遮断する光路遮断手段を
備えたことを特徴する請求項１乃至請求項４のいずれか
に記載の投影表示装置。
【請求項６】前記走査停止手段は、前記発光手段の発光を停止することを特徴とする請求項
１乃至請求項５のいずれかに記載の投影表示装置。
【請求項７】前記光路遮断手段は、前記発光手段と前記走査手段との間に配設されたことを
特徴とする請求項５に記載の投影表示装置。