JP2007017649A - 画像表示装置及び画像表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ光利用効率の低下を低減可能な構成によりスクリーンの異常を検知でき、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することが可能な画像表示装置等を提供すること。
【解決手段】画像信号に応じて変調されたビーム光により画像を表示する画像表示装置であって、ビーム光を供給する光源部１２１Ｒと、光源部１２１Ｒからのビーム光を走査させる走査部２００と、走査部２００からのビーム光を透過させるスクリーン１１０と、スクリーン１１０から走査部２００を介して入射する光を検出する光検出部１３０と、光検出部１３０からの出力に応じて、画像表示装置からのビーム光の出射を停止させるビーム光出射停止部であるスイッチ部５０２と、を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、画像表示装置及び画像表示装置の制御方法、特に、レーザ光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置の技術に関する。

近年、画像を表示する画像表示装置として、レーザ光を用いるレーザプロジェクタが提案されている。ビーム光であるレーザ光は、単色性及び指向性が高いことを特徴とする。このため、レーザプロジェクタは、色再現性の良い画像を得られるという利点を有する。レーザ光を走査させることにより画像を表示するためには、高出力なレーザ光源が用いられる。レーザプロジェクタでは、レーザ光源を高速に走査させ、かつスクリーンで拡散させることにより、表示を行う。レーザ光源を筐体内に密閉することで、強度が分散されたレーザ光のみを筐体外に供給することができる。従って、明るい画像を表示しながらも、危険とされる所定の強度より大きい強度のレーザ光が筐体外へ出射されることを防ぐことができる。例えば、スクリーンの一部が破損した場合、スクリーンでの拡散が不十分なレーザ光が筐体外へ出射されてしまう場合がある。このため、スクリーンの破損を検知した場合にレーザ光の発振を停止させることで、大きい強度のレーザ光が筐体外へ出射される事態を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２及び３）。

特開２００２−２８１５３２号公報 特開２００２−３７２７５２号公報 特開２００４−３４１２１０号公報

スクリーンの破損を検知する手段として、特許文献１及び２の技術のようにスクリーンの全体に配置されたセンサを用いる構成や、特許文献３の技術のようにスクリーンの状態を監視する撮像素子等を用いる構成が考えられている。スクリーンの全体に配置されたセンサを用いる構成は、スクリーンの全体について微小な破損を確実に検出可能であるという利点がある。その一方、スクリーン全体について破損を検知するために多くのセンサが必要であることからコストが増大する上、画像形成に用いられない光を増加させ、光利用効率が低下してしまう。撮像素子等によりスクリーンを監視する構成は、センサを１つにできる利点がある。その一方、微小な破損まで確実に検出するためには高解像度のセンサが必要となることから、コストが増大してしまう。以上のように、従来の技術では、簡易かつ光利用効率の低下を低減可能な構成によりスクリーンの異常を検知することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡易かつ光利用効率の低下を低減可能な構成によりスクリーンの異常を検知でき、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することが可能な画像表示装置、及びその画像表示装置の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、画像信号に応じて変調されたビーム光により画像を表示する画像表示装置であって、ビーム光を供給する光源部と、光源部からのビーム光を走査させる走査部と、走査部からのビーム光を透過させるスクリーンと、スクリーンから走査部を介して入射する光を検出する光検出部と、光検出部からの出力に応じて、画像表示装置からのビーム光の出射を停止させるビーム光出射停止部と、を有することを特徴とする画像表示装置を提供することができる。

スクリーンの全面へビーム光を走査させるように走査部を駆動させることから、走査部を経た光を光検出部で検出する構成とすることで、スクリーンの各画素領域から走査部へ進行する光を検出することができる。走査部の変位を用いることにより、単独の光検出部を用いてスクリーンの全体の状態を監視することが可能である。スクリーンに破損、焼損、穴空き等の異常が生じた場合、その異常が生じた部分から光検出部へ入射する光によって、スクリーンに異常が生じたことが検知される。スクリーンに異常が生じたことが検知されたとき、ビーム光出射停止部は、画像表示装置からのビーム光の出射を直ちに停止させる。このように、光検出部からの出力に応じて画像表示装置からのビーム光の出射を停止させることにより、大きい強度のビーム光が筐体外へ出射する事態を防止することができる。光検出部自体が画素等の二次元情報を認識可能である必要は無いことから、高解像度な光検出部が不要となる。光検出部は、少なくとも光の強度を検出可能であれば良く、簡易な構成とすることができる。また、スクリーンへ入射するビーム光を遮る位置以外の位置に光検出部を設けることが可能であることから、光利用効率を低下させること無くスクリーンの状態を検知することが可能である。これにより、スクリーンの異常を簡易かつ光利用効率の低下を低減可能な構成により検知でき、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することが可能な画像表示装置を得られる。

また、本発明の好ましい態様によれば、ビーム光出射停止部は、光源部によるビーム光の供給を停止させることで、画像表示装置からのビーム光の出射を停止させることが望ましい。これにより、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、ビーム光出射停止部は、光源部から供給されるビーム光を遮蔽することで、画像表示装置からのビーム光の出射を停止させることが望ましい。これにより、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光検出部は、スクリーンを透過する外光を検出することが望ましい。これにより、スクリーンの状態を監視するための他の光を供給する構成を不要とし、簡易な構成とすることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、スクリーンへ検出光を供給する検出用光源部を有し、光検出部は、スクリーンで反射した検出光を検出することが望ましい。これにより、例えば外光が少ない状況下でもスクリーンの状態を監視することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、検出用光源部は、光検出部の近傍に設けられることが望ましい。スクリーンからの検出光は、検出用光源部からスクリーンへ進行する検出光と略同じ光路を進行し、検出用光源部の方向へ戻る。スクリーンから検出用光源部の方向へ進行する光は、スクリーンにて拡散作用を受ける分、検出用光源部から出射するときよりも広がりを有している。このため、光検出部の近傍に検出用光源部を設けることにより、スクリーンからの検出光を光検出部へ入射させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、検出用光源部は、可視領域以外の波長領域を有する検出光を供給することが望ましい。可視領域以外の波長領域を有する不可視光を検出光として用いることにより、画像を表示するためのビーム光とともに検出光が観察者の方向へ進行したとしても、画像のコントラストへの影響を少なくすることができる。これにより、画像のコントラストの低下を低減することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光検出部は、スクリーンで反射したビーム光を検出することが望ましい。これにより、例えば外光が少ない状況下でもスクリーンの状態を監視することができる。また、スクリーンの状態を監視するための光を供給する構成や、光検出部へ入射させる光をビーム光の光路から分岐させるためのダイクロイックミラー部を不要とし、簡易な構成とすることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部と走査部との間のビーム光の光路中に設けられたダイクロイックミラー部を有し、ダイクロイックミラー部は、光源部からのビーム光を透過させ、スクリーンからの光を光検出部の方向へ反射させることが望ましい。スクリーンから走査部を経た光は、光源部からのビーム光と略同じ光路を進行する。ダイクロイックミラー部を設けることにより、光検出部へ入射させる光をビーム光の光路から分岐させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光検出部は、光源部の近傍に設けられることが望ましい。スクリーンから走査部を経た光は、光源部からのビーム光と略同じ光路を進行し、光源部へ戻る。スクリーンから光源部の方向へ進行する光は、拡散されている分、光源部から出射するビーム光よりも広がりを有している。このため、光源部の近傍に光検出部を設けることにより、スクリーンからの光を光検出部へ入射させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光検出部の入射側に設けられた絞り部を有することが望ましい。スクリーンからの光が光検出部の方向へ進行する場合、スクリーンのうちビーム光のスポットより大きい範囲からの光が同時に光検出部の方向へ進行する。光検出部の入射側に絞り部を設けることにより、スクリーンのより狭い範囲からの光を検出可能とし、解像度を高めることができる。これにより、スクリーンの異常を正確に検知することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光検出部で検出された光の強度の変化に基づいて、スクリーンにおける異常の発生を検知する異常検知部を有することが望ましい。スクリーンは、略一様に設けられた拡散層等により、観察者側へビーム光を拡散させる。スクリーンに何ら異常が無くスクリーンで略一様に光が拡散可能である場合、光検出部で検出される光の強度は常に緩やかな変化を示す。これに対して、スクリーンに異常が生じた場合、異常箇所にて光の強度は急峻な変化を示すことが考えられる。光の強度の急峻な変化が光検出部により検出されたとき、異常検知部は、スクリーンに異常があると判断する。このようにして、スクリーンに発生した異常を検知することができる。

さらに、本発明によれば、画像信号に応じて変調されたビーム光を供給する光源部と、光源部からのビーム光を走査させる走査部と、走査部からのビーム光を透過させるスクリーンと、スクリーンから走査部を介して入射する光を検出する光検出部と、光検出部からの出力に応じて、画像表示装置からのビーム光の出射を停止させるビーム光出射停止部と、を有する画像表示装置の制御方法であって、画像表示装置の起動時であって画像表示装置からのビーム光の出射の前に、スクリーンにおける異常の発生を検知する起動時異常検知工程を含むことを特徴とする画像表示装置の制御方法を提供することができる。画像表示装置の起動時であって画像表示装置からのビーム光の出射の前にスクリーンに発生した異常を検知することにより、起動時に大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る画像表示装置１００の概略構成を示す。画像表示装置１００は、スクリーン１１０の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン１１０の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置１００は、画像信号に応じて変調されたビーム光であるレーザ光により画像を表示する。画像表示装置１００に設けられたレーザ装置１０１は、レーザ光を供給する。レーザ装置１０１からのレーザ光は、照明光学系１０２を経た後走査部２００へ入射する。

図２は、レーザ装置１０１及びその周辺の概略構成を示す。レーザ装置１０１は、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）を供給するＲ光用光源部１２１Ｒと、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）を供給するＧ光用光源部１２１Ｇと、青色光（以下、「Ｂ光」という。）を供給するＢ光用光源部１２１Ｂと、を有する。Ｒ光用光源部１２１Ｒは、Ｒ光を供給する固体発光素子である半導体レーザである。Ｂ光用光源部１２１Ｂは、Ｂ光を供給する固体発光素子である半導体レーザである。

Ｇ光用光源部１２１Ｇは、半導体レーザ１２２と、波長変換素子１２３とを有する。波長変換素子１２３としては、例えば、非線形光学結晶を備えるＳＨＧ（second harmonic generation）素子を用いることができる。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、半導体レーザ１２２からのレーザ光を、波長変換素子１２３により２分の１の波長のレーザ光に変換して出射させる。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、例えば、１１００ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの半導体レーザ１２２を用いることで、５５０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのＧ光を供給する。

Ｇ光用光源部１２１Ｇは、波長変換素子１２３を用いることにより、容易に入手が可能な汎用の半導体レーザ１２２を用いることが可能となる。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、Ｇ光を供給するものであれば良く、上述のものに限られない。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、例えば、ＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ発振器を用いることとしても良い。ＤＰＳＳレーザ発振器は、レーザ光源からのレーザ光を用いて固体結晶を励起することにより、レーザ光を供給するものである。

各色光用光源部１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂは、それぞれ画像信号に応じて変調されたレーザ光を供給する。画像信号に応じた変調は、振幅変調、パルス幅変調のいずれを用いても良い。レーザ装置１０１には、２つのダイクロイックミラー部１２４、１２５が設けられている。ダイクロイックミラー部１２４は、Ｒ光を透過し、Ｇ光を反射する。ダイクロイックミラー部１２５は、Ｒ光及びＧ光を透過し、Ｂ光を反射する。Ｒ光用光源部１２１ＲからのＲ光は、ダイクロイックミラー部１２４、１２５を透過した後、レーザ装置１０１から出射する。

Ｇ光用光源部１２１ＧからのＧ光は、ダイクロイックミラー部１２４で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー部１２４で反射したＧ光は、ダイクロイックミラー部１２５を透過した後、レーザ装置１０１から出射する。Ｂ光用光源部１２１ＢからのＢ光は、ダイクロイックミラー部１２５で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー部１２５で反射したＢ光は、レーザ装置１０１から出射する。レーザ装置１０１は、このようにして、画像信号に応じて変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を供給する。

レーザ装置１０１の出射側には、さらにダイクロイックミラー部１３１が配置されている。ダイクロイックミラー部１３１は、各色光用光源部１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂと走査部２００（図１参照）との間の光路中に設けられている。また、レーザ装置１０１からのレーザ光の光軸に対して略直交する光軸上であって、ダイクロイックミラー部１３１に対向する位置に、光検出部１３０が設けられている。光検出部１３０は、スクリーン１１０から走査部２００を介して入射する光を検出する。

図３は、走査部２００の概略構成を示す。走査部２００は、反射ミラー２０２と、反射ミラー２０２の周囲に設けられた外枠部２０４とを有する、いわゆる二重ジンバル構造をなしている。外枠部２０４は、回転軸であるトーションばね２０６によって、不図示の固定部に連結されている。外枠部２０４は、トーションばね２０６の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０６を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０６に略直交する回転軸であるトーションばね２０７によって、外枠部２０４に連結されている。反射ミラー２０２は、レーザ装置１０１からのレーザ光を反射する。反射ミラー２０２は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。

反射ミラー２０２は、外枠部２０４がトーションばね２０６を中心として回動することにより、スクリーン１１０においてレーザ光をＹ方向（図１参照）へ走査するように変位する。また、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０７を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動することにより、反射ミラー２０２で反射したレーザ光をＸ方向へ走査するように変位する。このように、走査部２００は、レーザ装置１０１からのレーザ光をＸ方向とＹ方向へ走査させる。

図４は、走査部２００を駆動するための構成を説明するものである。反射ミラー２０２がレーザ光を反射する側を表側とすると、第１の電極３０１、３０２は、外枠部２０４の裏側の空間であって、トーションばね２０６に関して略対称な位置にそれぞれが設けられている。第１の電極３０１、３０２に電圧を印加すると、第１の電極３０１、３０２と、外枠部２０４との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。外枠部２０４は、第１の電極３０１、３０２に交互に電圧を印加することにより、トーションばね２０６を中心として回動する。

トーションばね２０７は、詳細には、第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８とで構成されている。第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８との間には、ミラー側電極３０５が設けられている。ミラー側電極３０５の裏側の空間には、第２の電極３０６が設けられている。第２の電極３０６に電圧を印加すると、第２の電極３０６とミラー側電極３０５との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第２の電極３０６のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動する。走査部２００は、このようにして反射ミラー２０２を回動させることで、レーザ光を二次元方向へ走査させる。走査部２００は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成することができる。

走査部２００は、例えば画像の１フレーム期間において、垂直方向であるＹ方向へ１回レーザ光を走査させる間に、水平方向であるＸ方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー２０２を変位させる。このように、走査部２００は、第１の方向であるＸ方向へレーザ光を走査する周波数が、第２の方向であるＹ方向へレーザ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動される。なお、Ｘ方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、走査部２００は、トーションばね２０７を中心として反射ミラー２０２を共振させる構成とすることが望ましい。反射ミラー２０２を共振させることにより、反射ミラー２０２の変位量を増大させることができる。反射ミラー２０２の変位量を増大させることにより、走査部２００は、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査することができる。なお、反射ミラー２０２は、共振を用いず駆動することとしても良い。

なお、走査部２００は、電位差に応じた静電力によって駆動する構成に限られない。例えば、圧電素子の伸縮力や電磁力を用いて駆動する構成であっても良い。走査部２００は、Ｘ方向にレーザ光を走査する反射ミラーと、Ｙ方向にレーザ光を走査する反射ミラーとを設ける構成としても良い。さらに、走査部２００は、ジンバル構造をもった振動ミラーを用いる構成に限らず、複数のミラー片を有する回転体を回転させるポリゴンミラーを用いても良い。

図１に戻って、走査部２００からの光は、投写光学系１０３を経た後、反射部１０５に入射する。照明光学系１０２、投写光学系１０３は、レーザ装置１０１からのレーザ光をスクリーン１１０上に結像させる。反射部１０５は、走査部２００からのレーザ光をスクリーン１１０の方向へ反射する。筐体１０７は、筐体１０７内部の空間を密閉する。スクリーン１１０は、筐体１０７の所定の一面に設けられている。スクリーン１１０は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。スクリーン１１０には、レーザ光を観察者側へ角度変換させるフレネルレンズや、レーザ光を拡散させるための拡散層、例えばレンチキュラーレンズやマイクロレンズアレイ、拡散板（いずれも不図示）が設けられている。観察者は、スクリーン１１０から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。

図５は、スクリーン１１０からの光を光検出部１３０へ入射させるための構成、及び光検出部１３０からの出力に応じて画像表示装置１００からのレーザ光の出射を停止させるための構成について説明するものである。本実施例及び以下の実施例では、各色光用光源部のうちＲ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光の出射を停止させるための構成を代表例として説明することとし、また説明に不要な構成の図示を省略している。

画像表示装置１００の外部に設けられた照明器具からの光や日光等である外光は、スクリーン１１０を介して筐体１０７内部へ入射する。スクリーン１１０に拡散層（不図示）が設けられていることから、スクリーン１１０を透過する外光も、スクリーン１１０で拡散作用を受ける。スクリーン１１０で拡散した後走査部２００の方向へ進行する外光Ｌ２は、走査部２００で反射した後、スクリーン１１０へ入射しているレーザ光Ｌ１と略同じ光路を逆に辿ってダイクロイックミラー部１３１へ入射する。

図６は、ダイクロイックミラー部１３１の特性について説明するものである。レーザ装置１０１からのＲ光、Ｇ光、Ｂ光がそれぞれ６５０ナノメートル、５５０ナノメートル、４５０ナノメートルがピークの波長領域を有するとする。ダイクロイックミラー部１３１は、破線で示すように、４５０ナノメートル付近、５５０ナノメートル付近、６５０ナノメートル付近の波長の光のみを透過させ、他の波長の光を反射させる特性を備えている。４５０ナノメートル付近、５５０ナノメートル付近、６５０ナノメートル付近の波長の光を透過させることで、ダイクロイックミラー部１３１は、レーザ装置１０１からの各色光を走査部２００の方向へ透過させることができる。

また、ダイクロイックミラー部１３１は、外光Ｌ２のうち４５０ナノメートル付近、５５０ナノメートル付近、６５０ナノメートル付近以外の波長の光を、光検出部１３０の方向へ反射させる。レーザ光は、波長領域が狭く極めて単色性が高いのに対して、外光Ｌ２には、あらゆる波長の光が混在している。このため、ダイクロイックミラー部１３１で透過させる光の波長領域を狭くでき、広い波長領域の光を光検出部１３０の方向へ進行させることができる。なお、外光Ｌ２のうち４５０ナノメートル付近、５５０ナノメートル付近、６５０ナノメートル付近の波長の各光は、各色光用光源部からのレーザ光と同じ経路を逆に辿って、それぞれＢ光用光源部１２１Ｂ、Ｇ光用光源部１２１Ｇ、Ｒ光用光源部１２１Ｒの方向へ進行する。図６に示す特性を備える単独のダイクロイックミラー部１３１を用いる場合に限らず、互いに特性の異なる複数のダイクロイックミラー部を組み合わせて用いることとしても良い。

図５に戻って、走査部２００を駆動させることにより、スクリーン１１０上の各画素領域を透過した外光Ｌ２が順次光検出部１３０へ入射する。光検出部１３０は、スクリーン１１０を透過する外光を検出する。スクリーン１１０の全体にレーザ光Ｌ１を走査させることに伴い、光検出部１３０は、スクリーン１１０を透過する外光Ｌ２をスクリーン１１０全体についてモニタすることができる。異常検知部５０５は、光検出部１３０で検出された光の強度の変化に基づいて、スクリーン１１０における異常の発生を検知する。

Ｒ光用光源部１２１Ｒと電源５０１との間には、Ｒ光用光源部１２１Ｒへ電力を供給するための経路の接続と遮断とを切り換えるスイッチ部５０２が設けられている。スイッチ部５０２は、光検出部１３０からの出力に応じて、画像表示装置１００からのレーザ光の出射を停止させるビーム光出射停止部である。

図７は、光検出部１３０で検出された光の強度と時間との関係の例を示すものである。図７に示すグラフの縦軸は光の強度、横軸は時間（いずれも任意単位）を示している。異常検知部５０５は、スクリーン１１０が正常であるときに検出される光の強度の変化量のデータと、光検出部１３０から入力されるデータとを比較し、スクリーン１１０が正常であるか否かを判断する。スクリーン１１０に何ら異常が無くスクリーン１１０で略一様に光が拡散される場合、光検出部１３０で検出される光の強度は、実線で示すように、常に緩やかな変化を示す。光検出部１３０で検出された光の強度の変化が緩やかである場合、異常検知部５０５は、スクリーン１１０に異常は発生していないと判断する。スクリーン１１０に異常は発生していないと異常検知部５０５により判断される限り、スイッチ部５０２は、Ｒ光用光源部１２１Ｒと電源５０１との間の接続を維持する。ここで、光の強度の変化が緩やかであることとは、例えば、光を拡散させている刷りガラスの向こう側がぼやけて見える現象として説明することができる。

これに対して、スクリーン１１０に破損、焼損等の異常が生じた場合、異常箇所において外光の拡散特性が変化する。例えば外光の拡散特性の変化により光検出部１３０へ入射する光の強度が急に減少した場合、破線で示すように、短時間のうちに光の強度の減少及び上昇が検出される。このような急峻な変化が光検出部１３０により検出された場合、異常検知部５０５は、スクリーン１１０に異常があると判断する。スクリーン１１０に異常があると異常検知部５０５が判断することにより、スイッチ部５０２は、Ｒ光用光源部１２１Ｒと電源５０１との間の経路を遮断させる。

例えば、スクリーン１１０に穴空きが生じた場合、穴空き箇所において外光の強度が急に増大する場合も考えられる。この場合、光検出部１３０へ入射する光の強度が急に増大することにより急峻な変化が検出される。この場合も、異常検知部５０５は、スクリーン１１０に異常があると判断する。ここで、光の強度の変化が急峻であることとは、例えば、刷りガラスに生じたひびが目視によりはっきり確認できる現象や、刷りガラスに穴空きを生じた箇所のみにおいて向こう側が明確に見える現象として説明することができる。

スイッチ部５０２で経路が遮断されることにより、Ｒ光用光源部１２１Ｒと同様に、Ｇ光用光源部１２１Ｇ及びＢ光用光源部１２１Ｂへの電力供給も遮断される。ビーム光出射停止部であるスイッチ部５０２は、各色光用光源部によるレーザ光の供給を停止させることで、画像表示装置１００からのレーザ光の出射を停止させる。このようにして、スクリーン１１０に異常を生じた場合、画像表示装置１００は、レーザ光の出射を停止させる。スクリーン１１０に異常を生じた場合に画像表示装置１００からのレーザ光の出射を停止させることにより、大きい強度のレーザ光が筐体１０７外へ出射する事態を防止することができる。

本発明の画像表示装置１００は、走査部２００の変位を用いて外光を検出する構成とすることにより、単独の光検出部１３０を用いてスクリーン１１０の全体の状態を監視することが可能である。光検出部１３０自体が画素等の二次元情報を認識可能である必要は無いことから、高解像度な光検出部が不要となる。光検出部１３０は、少なくとも光の強度を検出可能であれば良く、簡易な構成とすることができる。また、スクリーン１１０へ入射するレーザ光を遮る位置以外の位置に光検出部１３０を設けることが可能であることから、光利用効率を低下させること無くスクリーン１１０の状態を検知することが可能である。

さらに、スクリーン１１０を透過する外光を利用してスクリーン１１０を監視することで、監視のための他の光を供給する構成を不要とし、簡易な構成とすることができる。これにより、簡易かつ光利用効率の低下を低減可能な構成によりスクリーン１１０の異常を検知でき、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することができるという効果を奏する。

光検出部は、図２に示す位置とは異なる位置に設けても良い。例えば、図８に示すように、ダイクロイックミラー部１２５からＢ光用光源部１２１Ｂの方向へ戻る光を検出可能な位置に設けても良い。光検出部８３０の方向へ光を反射させるダイクロイックミラー部８３１は、ダイクロイックミラー部１２５とＢ光用光源部１２１Ｂとの間の光路中に設けられている。ダイクロイックミラー部８３１は、Ｂ光がピークを有する５５０ナノメートル付近の波長の光を透過させ、他の波長の光を反射させる特性を備えている。５５０ナノメートル付近の波長の光を透過させることで、Ｂ光用光源部１２１Ｂからの光を走査部２００の方向へ進行させることができる。ダイクロイックミラー部８３１は、隣接するダイクロイックミラー部１２５が反射する光よりも狭い波長領域の光を反射する。

走査部２００からレーザ装置１０１の方向へ進行した外光のうち、Ｂ光及びＢ光に近い波長の光は、ダイクロイックミラー部１２５で反射する。ダイクロイックミラー部１２５で反射した光のうち５５０ナノメートル付近以外の波長の光は、ダイクロイックミラー部８３１で反射し、光検出部８３０へ入射する。かかる構成の場合も、光検出部８３０は、スクリーン１１０を透過する外光を検出することができる。なお、光検出部は、Ｒ光用光源部１２１Ｒとダイクロイックミラー部１２４との間や、Ｇ光用光源部１２１Ｇとダイクロイックミラー部１２４との間に設けることとしても良い。

また、図９に示すように、光検出部１３０の入射側に絞り部９０１を設けることとしても良い。スクリーン１１０を透過した外光が光検出部１３０の方向へ進行する場合、スクリーン１１０のうちレーザ光のスポットより大きい範囲を透過した光が同時に光検出部１３０の方向へ進行する。絞り部９０１を設ける場合、走査部２００から光検出部１３０の方向へ進行した光のうち開口部９０２を通過した光のみが光検出部１３０へ入射する。光検出部１３０の入射側に絞り部９０１を設けることにより、スクリーン１１０のより狭い範囲からの光を検出可能とし、解像度を高めることができる。これにより、スクリーン１１０の異常を正確に検知することができる。但し、開口部９０２を小さくするほど、光検出部１３０へ入射可能な光は少なくなる。このため、開口部９０２を小さくするほど、高い感度の光検出部１３０を用いることが望ましい。

図１０は、本実施例の変形例に係る画像表示装置の構成を説明するものである。本変形例の画像表示装置は、スイッチ部に代えて設けられた遮蔽部１００２を有することを特徴とする。遮蔽部１００２は、各色光用光源部から供給されるレーザ光を遮蔽することで、画像表示装置からのレーザ光の出射を停止させるビーム光出射停止部である。遮蔽制御部１００３は、スクリーン１１０に異常は発生していないと異常検知部５０５により判断される限り、レーザ光を通過させるように遮蔽部１００２を開放させた状態とする。スクリーン１１０に異常が発生したと異常検知部５０５により判断された場合、遮蔽制御部１００３により遮蔽部１００２は閉じられ、レーザ光は遮蔽される。

Ｇ光用光源部１２１Ｇ及びＢ光用光源部１２１Ｂからのレーザ光も、Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光と同様に遮蔽される。このようにして、スクリーン１１０に異常を生じた場合、画像表示装置１００は、レーザ光の出射を停止させる。この場合も、大きい強度のビーム光が筐体の外部へ出射される事態を防止することができる。大きい強度のビーム光が筐体の外部へ出射される事態を防止するための構成としては、本実施例にて説明するほか、例えば、スクリーン１１０の方向以外の方向へレーザ光の光路を変更させる構成や、レーザ光の階調レベルを低下させる構成等を用いても良い。

図１１は、本発明の実施例２に係る画像表示装置の構成を説明するものである。本実施例の画像表示装置は、画像表示装置の起動時にスクリーン１１０における異常の発生を検知するための構成を有することを特徴とする。上記実施例１の画像表示装置１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本体スイッチ部１１０１は、画像表示装置の起動と停止とを切り換える。クロック発生部１１０２は、クロック信号を発生させる。

図１２は、本実施例の画像表示装置の制御方法を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１において本体スイッチ部１１０１を起動に切り換えると、ステップＳ２において、異常検知部５０５は、光検出部１３０からの出力に応じてスクリーン１１０の異常の有無を検知する。画像表示装置１００の起動時にスクリーン１１０の異常の有無を検知する間、各色光用光源部からのレーザ光の供給は停止される。レーザ光の供給の停止は、例えば、スイッチ部５０２をＯＦＦにすることで行うことができる。ステップＳ２は、画像表示装置１００の起動時であって画像表示装置１００からのレーザ光の出射の前に、スクリーン１１０における異常の発生を検知する起動時異常検知工程である。ステップＳ２において異常が検知された場合、ステップＳ６において、そのまま画像表示装置１００からのレーザ光の出射が停止された状態を維持する。

異常検知部５０５は、本体スイッチ部１１０１を起動に切り換えた時からの時間を計測し、画像表示装置１００の起動時におけるスクリーン１１０の異常を検知するための所定の検知時間と比較する。異常検知部５０５による時間の計測には、クロック発生部１１０２からのクロック信号が用いられる。ステップＳ３において所定の検知時間にスクリーン１１０の異常が検知されなかった場合、ステップＳ４において、画像表示装置１００からのレーザ光の出射が開始される。レーザ光の出射により画像を表示する間、ステップＳ５において、スクリーン１１０における異常の発生の有無は常時監視される。ステップＳ５において、スクリーン１１０における異常の発生が検知された場合、ステップＳ６において、直ちに画像表示装置１００からのレーザ光の出射は停止される。

スクリーン１１０の破損等は、画像表示装置１００の起動前に生じることがあり得る。本実施例では、画像表示装置１００の起動時であってレーザ光の出射の前にスクリーン１１０の異常を検知することにより、スクリーン１１０に異常を生じていないことを確認した後、レーザ光を出射させることができる。これにより、起動時に大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することができる。

図１３は、本発明の実施例３に係る画像表示装置の構成を説明するものである。本実施例の画像表示装置は、スクリーン１１０へ検出光Ｌ３を供給する検出用光源部１３０１を有することを特徴とする。上記実施例１の画像表示装置１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。光検出部１３０は、スクリーン１１０で反射した検出光Ｌ３を検出する。検出用光源部１３０１は、光検出部１３０の近傍であって、光検出部１３０に隣接する位置に設けられている。

検出用光源部１３０１としては、可視領域以外の波長領域を有する光、例えば赤外光を検出光として供給する。Ｒ光用光源部１２１Ｒと走査部２００との間の光路に設けられたダイクロイックミラー部１３１１は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を透過させ、赤外光を反射させる。検出用光源部１３０１からの検出光Ｌ３は、ダイクロイックミラー部１３１１を反射した後、走査部２００を経てスクリーン１１０へ入射する。スクリーン１１０で反射した検出光Ｌ４は、検出光Ｌ３と略同じ光路を逆に辿って検出用光源部１３０１の方向へ戻る。光検出部１３０は、スクリーン１１０から走査部２００を介して入射する光である検出光Ｌ４を検出する。赤外光を供給する検出用光源部１３０１は、他の不可視光を供給する光源部と比較して安価なものを用いることができる。

本実施例の場合も、上記実施例１と同様に、スクリーン１１０に異常が発生する場合に、光検出部１３０で検出される光の強度が急に変化する。従って、検出用光源部１３０１からの検出光Ｌ４をモニタすることで、スクリーン１１０に異常が発生したことを検知することができる。これにより、例えば外光が少ない状況下でもスクリーン１１０の状態を監視することができる。また、可視領域以外の波長領域を有する不可視光を検出光として用いることにより、画像を表示するためのレーザ光とともに検出光Ｌ３が観察者の方向へ進行したとしても、画像のコントラストへの影響を少なくすることができる。

これにより、画像のコントラストの低下を低減することができる。なお、スクリーン１１０の入射面には、レーザ光Ｌ１を透過させ、検出光を反射させる選択透過性反射膜をコーティングしても良い。選択透過性反射膜を用いることにより、光検出部１３０により検出光Ｌ４を検出し易くし、スクリーン１１０の異常を正確に検知することが可能となる。さらに、スクリーン１１０で反射させる検出光を積極的に拡散させる構成としても良い。検出光は、不可視光であれば赤外光には限られず、例えば、紫外光を用いることとしても良い。また、画像のコントラストの低下を低減可能であれば、検出光として可視光を用いても良い。

スクリーン１１０から光検出部１３０の方向へ進行する検出光Ｌ４は、スクリーン１１０にて拡散作用を受ける分、検出用光源部１３０１から出射するときよりも広がりを有している。このため、検出用光源部１３０１の近傍に光検出部１３０を設けることにより、スクリーン１１０からの検出光Ｌ４を光検出部１３０へ入射させることができる。光検出部は、検出用光源部１３０１に隣接させて設ける構成に限られず、例えば、図１４に示すように、光検出部１４３０により検出用光源部１３０１を取り囲む構成としても良い。

検出用光源部１３０１からの検出光は、スクリーン１１０の異常を検知可能な強度であれば良く、画像を表示するためのレーザ光と同じ程度にまで強度を大きくする必要は無い。例えば画像表示装置の起動時にスクリーン１１０に異常を生じた場合であっても、検出光自体の強度を小さくしておくことで、強い光が画像表示装置の外部へ出射する事態を回避できる。

図１５は、本発明の実施例４に係る画像表示装置の構成を説明するものである。本実施例の画像表示装置は、スクリーン１１０で反射したレーザ光Ｌ５を光検出部１３０により検出させることを特徴とする。上記実施例１の画像表示装置１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。光検出部１３０は、Ｒ光用光源部１２１Ｒの近傍であって、Ｒ光用光源部１２１Ｒに隣接する位置に設けられている。

各色光用光源部からスクリーン１１０へ入射したレーザ光Ｌ１のうち一部の光Ｌ５は、スクリーン１１０で反射した後、レーザ光Ｌ１と略同じ回路を逆に辿って各色光用光源部の方向へ戻る。光検出部１３０は、スクリーン１１０から走査部２００を介して入射する光Ｌ５を検出する。Ｒ光用光源部１２１Ｒの近傍に設けられた光検出部１３０には、ダイクロイックミラー部１２４、１２５（図２参照）を経たＲ光が入射する。本実施例の場合も、上記実施例１と同様に、スクリーン１１０に異常が発生する場合に、光検出部１３０で検出される光の強度が急に変化する。

従って、スクリーン１１０からの光Ｌ５をモニタすることで、スクリーン１１０に異常が発生したことを検知することができる。これにより、例えば外光が少ない状況下でもスクリーン１１０の状態を監視することができる。また、スクリーン１１０の状態を監視するための光を供給する構成や、光検出部１３０へ入射させる光をレーザ光の光路から分岐させるためのダイクロイックミラー部を不要とし、簡易な構成とすることができる。Ｇ光用光源部１２１Ｇの近傍、及びＢ光用光源部１２１Ｂの近傍に光検出部１３０を設ける場合、光検出部１３０では、それぞれＧ光、Ｂ光が検出される。光検出部１３０は、少なくとも１つの色光について設ける構成であれば、スクリーン１１０の状態を監視することができる。

スクリーン１１０から光検出部１３０の方向へ進行する光Ｌ５は、スクリーン１１０にて拡散作用を受ける分、光源部から出射するときよりも広がりを有している。このため、光源部の近傍に光検出部１３０を設けることにより、スクリーン１１０からの光Ｌ５を光検出部１３０へ入射させることができる。本実施例においても、光検出部により検出用光源部を取り囲む構成（図１４参照）としても良い。さらに、上記の実施例においても、光源部の近傍に光検出部１３０を配置する構成としても良い。例えば、光源部の近傍に配置した光検出部１３０により外光を検出する構成としても良い。また、光源部の近傍に検出用光源部及び光検出部１３０を配置する構成としても良い。

実施例２で説明した制御方法を用いる場合、レーザ光Ｌ１は、画像表示装置の起動時において、スクリーン１１０の異常を検知可能な強度であれば良く、画像を表示するときと同じ程度にまで強度を大きくする必要は無い。起動時異常検知工程において各色光用光源部からのレーザ光Ｌ１の強度をセーブし、異常が発生していないことを確認した後、レーザ光Ｌ１の強度を上げることとしても良い。この場合、画像表示装置の起動時にスクリーン１１０に異常を生じる場合であっても、レーザ光Ｌ１の強度を小さくしておくことで、強い光が画像表示装置の外部へ出射する事態を回避できる。

なお、上記各実施例の画像表示装置は、各色光用光源部に半導体レーザを用いる構成に限られない。各色光用光源部には、他の固体光源、例えば、固体レーザ、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）、ＥＬ素子のほか、固体光源以外の他の光源、例えば、液体レーザや気体レーザを用いても良い。

以上のように、本発明に係る画像表示装置は、レーザ光の走査により画像を表示させる場合に有用である。

本発明の実施例１に係る画像表示装置の概略構成を示す図。 レーザ装置及びその周辺の概略構成を示す図。 走査部の概略構成を示す図。 走査部を駆動するための構成を説明する図。 スクリーンからの光を光検出部へ入射させるための構成等を示す図。 ダイクロイックミラー部の特性について説明する図。 光検出部で検出された光の強度と時間との関係の例を示す図。 光検出部を設ける他の位置について説明する図。 絞り部を設ける構成を説明する図。 実施例１の変形例に係る画像表示装置の構成を説明する図。 本発明の実施例２に係る画像表示装置の構成を説明する図。 画像表示装置の制御方法を説明するフローチャート。 本発明の実施例３に係る画像表示装置の構成を説明する図。 光検出部の他の配置例を説明する図。 本発明の実施例４に係る画像表示装置の構成を説明する図。

符号の説明

１００ 画像表示装置、１０１ レーザ装置、１０２ 照明光学系、１０３ 投写光学系、１０５ 反射部、１０７ 筐体、１１０ スクリーン、１３０ 光検出部、１３１ ダイクロイックミラー部、２００ 走査部、１２１Ｒ Ｒ光用光源部、１２１Ｇ Ｇ光用光源部、１２１Ｂ Ｂ光用光源部、１２２ 半導体レーザ、１２３ 波長変換素子、１２４、１２５ ダイクロイックミラー部、２０２ 反射ミラー、２０４ 外枠部、２０６、２０７ トーションばね、３０１、３０２ 第１の電極、３０５ ミラー側電極、３０６ 第２の電極、３０７ 第１のトーションばね、３０８ 第２のトーションばね、５０１ 電源、５０２ スイッチ部、５０５ 異常検知部、Ｌ１ レーザ光、Ｌ２ 外光、８３０ 光検出部、８３１ ダイクロイックミラー部、９０１ 絞り部、９０２ 開口部、１００２ 遮蔽部、１００３ 遮蔽制御部、１１０１ 本体スイッチ部、１１０２ クロック発生部、１３０１ 検出用光源部、１３１１ ダイクロイックミラー部、Ｌ３、Ｌ４ 検出光、１４３０ 光検出部、Ｌ５ レーザ光

Claims (13)

1. 画像信号に応じて変調されたビーム光により画像を表示する画像表示装置であって、
   前記ビーム光を供給する光源部と、
   前記光源部からの前記ビーム光を走査させる走査部と、
   前記走査部からの前記ビーム光を透過させるスクリーンと、
   前記スクリーンから前記走査部を介して入射する光を検出する光検出部と、
   前記光検出部からの出力に応じて、前記画像表示装置からの前記ビーム光の出射を停止させるビーム光出射停止部と、を有することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記ビーム光出射停止部は、前記光源部による前記ビーム光の供給を停止させることで、前記画像表示装置からの前記ビーム光の出射を停止させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記ビーム光出射停止部は、前記光源部から供給される前記ビーム光を遮蔽することで、前記画像表示装置からの前記ビーム光の出射を停止させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記光検出部は、前記スクリーンを透過する外光を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
5. 前記スクリーンへ検出光を供給する検出用光源部を有し、
   前記光検出部は、前記スクリーンで反射した前記検出光を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
6. 前記検出用光源部は、前記光検出部の近傍に設けられることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記検出用光源部は、可視領域以外の波長領域を有する前記検出光を供給することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像表示装置。
8. 前記光検出部は、前記スクリーンで反射した前記ビーム光を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
9. 前記光源部と前記走査部との間の前記ビーム光の光路中に設けられたダイクロイックミラー部を有し、
   前記ダイクロイックミラー部は、前記光源部からの前記ビーム光を透過させ、前記スクリーンからの光を前記光検出部の方向へ反射させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像表示装置。
10. 前記光検出部は、前記光源部の近傍に設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像表示装置。
11. 前記光検出部の入射側に設けられた絞り部を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像表示装置。
12. 前記光検出部で検出された光の強度の変化に基づいて、前記スクリーンにおける異常の発生を検知する異常検知部を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像表示装置。
13. 画像信号に応じて変調されたビーム光を供給する光源部と、
    前記光源部からの前記ビーム光を走査させる走査部と、
    前記走査部からの前記ビーム光を透過させるスクリーンと、
    前記スクリーンから前記走査部を介して入射する光を検出する光検出部と、
    前記光検出部からの出力に応じて、画像表示装置からの前記ビーム光の出射を停止させるビーム光出射停止部と、を有する画像表示装置の制御方法であって、
    前記画像表示装置の起動時であって前記画像表示装置からのビーム光の出射の前に、前記スクリーンにおける異常の発生を検知する起動時異常検知工程を含むことを特徴とする画像表示装置の制御方法。

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