JP2010526330A - 安全な光走査型投射装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、光の投射用の投射開口部2を備えた本体1を有する投射装置に関する。当該本体1は、少なくとも光源7、走査ユニット8、及び偏向ユニット3を内蔵している。当該偏向ユニット3は、伸展された位置と伸展されていない位置との間で可動なように取り付けられている。走査ユニット8は、伸展された位置において、偏向ユニット3の偏向エリアを、光源7によって発された光線で走査するよう構成され、設計されている。伸展された位置において、偏向ユニット3の一部は、人間の目が、投射開口部2にあまりにも近くなるのを防止するために、当該投射開口部2から伸展する。伸展された位置において、偏向ユニット3は、光線を投影エリアへ向かって走査ユニット8から偏向させる。伸展されていない位置では、偏向ユニット3は、走査ユニット8からの光線を、投射開口部2を通じて偏向させることはない。提案された投射装置があると、投射装置の通常動作の間、人間の目は、投射開口部2近づき過ぎることに対して保護される。

Description

本発明は、光源によって発された光線で投射エリアを走査するために、少なくとも光源と走査ユニットとを内蔵し、光の投射用の開口部を備えた、本体を有する、投射装置（プロジェクタ、ビーマー）に関する。本発明は、特にハンドヘルドの投射用の投射装置に関する。

レーザ光源は、近年、ハンドヘルドの投射装置に対する多くの興味を喚起した。体積にして数cm³に過ぎないのであるが、しかしそれでも約A4サイズの実用性のある絵を写すことができる小型の走査型ビーマー・ユニットが、ピコ・ビーマーのような自立型のアプリケーションばかりか、高性能な電話又はパーソナル携帯情報機器（PDA）内に一体化されたプロジェクタのような、幅広いアプリケーションを見いだすことが期待されている。

説明されたような投射用には、約70mW CWのレーザ出力が必要である。所望の投射エリアを照らすために、走査ユニットによって円錐状に広げられる斯様な出力を伴うレーザ光線は、投射装置に近過ぎる距離で、拡散するレーザ光線を浴びたときに、人間の目に損傷を与えることが可能である。投射装置からの距離を増すことに伴う照射光量の減衰に起因して、危険のレベルは、距離の増大と共に減少する。走査ユニットの設計パラメータ次第では、斯様な投射装置に対する危険距離は、当該投射装置の投射開口部から2、3センチメートル以内に限定されることができる。この、投影光の円錐状の危険距離の範囲内に自身の目を近づけた人は、目の損傷を被る可能性がある。この暴露は、しばしば、娯楽のアプリケーション及びゲーム・アプリケーションのために設計された斯様な装置の周囲で遊んでいる児童に、特に起きる可能性がある。

円錐状の投影光の周囲への固定された管、又は固定されたスペーサの適用は、アプリケーションの設計をスポイルすることであろう。ハンドヘルドの機器としての搬送能力は悪化し、一体化された投射装置の場合、他の特徴の使用が妨げられることであろう。更にまた、斯様な管又はスペーサは、故意に又は偶然に取り去られる可能性があり、これは、人間の目にとって、危険領域に近づきやすくなる。

米国特許公開公報US 2005/0242185 A1は、この装置の走査ユニットが故障するか又は止まった場合、目を損傷から回避する投射装置を開示している。この安全機能を実現するために、光変調器が、レーザ光源と走査ユニットとの間に配置されている。当該光変調器は、スキャナの故障の場合には、光を走査ユニットから遠ざけ、当該走査ユニットの動作をモニタしているフィードバックシステムによって制御される。上記の公報の投射装置は、走査ユニットが故障した場合、走査光線の発光を電子的に阻止するが、人が自身の目を投射開口部に近づけ過ぎた場合、目への損傷を回避することはない。

本発明の目的は、投射装置の通常の操作の間、目への損傷を回避する安全機構を有する、特にハンドヘルドのアプリケーション用の投射装置を供することである。

当該目的は、請求項１に記載の投射装置で実現される。当該投射装置の好都合な実施例が従属請求項の主題であり、又は本明細書の後続の部分で記述されている。

提案された投射装置は、少なくとも光源、走査ユニット、及び偏向ユニットを内蔵している、光の投射用の投射開口部を備えた、本体を有する。偏向ユニットは、伸展された位置と伸展されていない位置との間を可動するよう構成されている。ここでの「位置」という用語は、偏向ユニットの場所及び/又は方向、若しくは位置合わせを意味する。走査ユニットは、偏向ユニットが伸展された位置にあるときに、当該偏向ユニットの偏向エリアを、光源によって発された光線で走査するよう配置され、設計されている。偏向エリアは、光を走査ユニットから偏向させるために、走査ユニットによって走査される偏向ユニットの一部分である。この伸展された位置では、光線の掃引によって目への損傷の原因となる、人間の目が当該投射開口部へ近づき過ぎるのを防止するために、偏向ユニットの一部が、投射開口部から本体の外側へと伸展する。この伸展された位置では、偏向ユニットは、光線を走査ユニットから投影エリアの方へと偏向させる。伸展されていない位置では、偏向ユニットは、当該ユニットが、光線を投射開口部を通じて走査ユニットから偏向させないよう、構成及び/又は位置合わせされている。

提案された投射装置と共に、投射装置の投射開口部に近接している危険ゾーンの機械的なシールドが供される。当該機械的なシールドは、投射装置の機能のために、即ち投影エリアへと向かう光の投射のために不可欠である。この機械的なシールドは、偏向させるよう配置されたとき、又は位置合わせされたとき（伸展された位置にあるとき）、ユーザが危険な照射光のレベルへと近づくのを阻止する偏向ユニットによって実現される。当該偏向ユニットが伸展された位置にないときは（伸展していない位置）、走査ユニットからの光が、投射開口部を通じて偏向されることはない。偏向ユニットの構造、及びこの偏向ユニットを動かすための機構に応じて、伸展されていない位置では、偏向ユニットは、走査ユニットからの光を本体内部へと向けて偏向させてもよいし、又は、この走査ユニットの走査光路の外側へ向けて偏向させてもよい。いずれの場合においても、危険な照射光が目に達することができないよう、走査ユニットから来ている光線が、本体の外側へと偏向することはない。伸展された位置でのみ、走査ユニットからの光線は、投影エリアへと向かって、危険な出力レベルで偏向される。この位置では、この偏向ユニットの伸展した部分は、誰もが、目への損傷を引き起こす、投射開口部へ近づき過ぎることを阻止する。偏向ユニットが意図的に取り除かれた場合、走査ユニットからの光が投射開口部を通じて偏向されることはないか、又は一部分のみが偏向される。この光は、次に、光の全量がアクセスされることはできないか、又は危険ではない量の光のみがアクセスされ得るよう、本体内部で分割、拡散される。斯様な、好ましくは、ユーザが操作する機械的なシールドを備えた、提案された投射装置の更なる長所は、ユーザが誤ってプロジェクタを始動することができないことであり、及び、また、周辺にいる人々は、光照射の発光に対して準備する機会をもつことである。これもまた、アプリケーションの安全性を増すことを支援する。偏向ユニットが伸展された位置では、走査光線がすべて外側に偏向するのみであるので、例えば、偏向ユニットが、伸展された位置と伸展されてはいない位置との間で動かされるとき、偏向ユニットのいかなる中間的な位置においても、光が外部に偏向されることはないか、又は危険ではない量の光のみが外部へと偏向される。

提案された投射装置の光源は、好ましくはレーザ光源である。にもかかわらず、適切であるならば、所望の光投射用に必要とされる高い光強度のレベルを伴う他の光源が使用されてもよい。走査ユニットは、アプリケーションによっては複数の方向に傾斜可能な鏡でもよい。更にまた、従来から知られているように、二つの異なる走査方向用の二つの連続した鏡も用いられることができる。概して、どのような種類の走査ユニット、例えば、マイクロ・ミラー装置又は音響-光学変調器が使用されてもよい。偏向ユニットは、好ましくは鏡板で作られている。にもかかわらず、例えばプリズムのような他のいかなるタイプの偏向装置も、使われることができる。

好ましい実施例においては、偏向ユニットは、伸展された位置と伸展されていない位置との間で偏向ユニットの回転を可能にするために、回転軸の回りに回転可能に取り付けられる。好ましくは、この偏向装置は、自身が伸展されていない位置にあるときは、投射開口部を閉じる。偏向ユニットの回転動のための回転軸は、当該偏向ユニットの偏向面と平行に位置合わせされている。本体は、偏向ユニットを、伸展された位置及び伸展されていない位置で着脱可能に保持するための、適切な保持手段を有してもよい。これは、例えばスナップ機構によって、又は適切なスプリング力によって実現される可能性がある。

同じ事は、伸展された位置と伸展されていない位置との間に、他のタイプの作動機構を使用している投射装置の他の実施例にも適用する。偏向ユニットは、好ましくはユーザによって手動で、伸展された位置と伸展されていない位置との間を動かされる。にもかかわらず、偏向ユニットの、例えば投射装置のオン/オフスイッチに結合された、動力付きの作動機構を供することも可能である。

本発明の投射装置は、好ましくはハンドヘルド・デバイスとして設計され、即ち、光源、走査ユニット、及び偏向ユニットを内蔵した本体の全体積は、数cm³の体積しかもたず、特に20cm³未満、好ましくは10cm³未満の体積をもつ。偏向ユニットは、次に、光源の出力に応じ、伸展された位置において、投射開口部から1cm乃至7cmの距離に、好ましくは3cm乃至5cmの距離に伸展する。斯様な偏向装置は、ピコ・ビーマーのような自立型のアプリケーションとして設計されてもよい。当該偏向装置は、例えば、高性能な電話又はPDAのような、汎用のハンドヘルド・デバイスと一体化されてもよい。

別の好ましい実施例では、偏向エリアは、偏向ユニット上で、ハウジングの外側に伸展するよう構成される。これは、偏向ユニットに対する走査ユニットの、適切な配置を必要とする。斯様な実施例では、偏向ユニットの伸展された部分のみが滅失した（壊れた）場合、走査光の一部のみは投影エリアの方向に依然として投射される結果となり、
走査光の別の部分は小さな角度で投射開口部を出てゆく結果となろう。これは、一方では、投影エリアの方向の光出力を下げ、他方では、小さな角度で投射開口部を出てゆく光出力もまた、光源によって発された光出力の一部に過ぎない。これ故、偏向ユニットの部分的な滅失（損壊）のような場合でさえ、投射開口部に近づき過ぎている目に対する損傷のリスクが減じられる。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、これ以降説明される実施例から明らかになるであろうし、当該実施例を参照して解明されることであろう。

提案された投射装置が、請求項によって規定された保護範囲を限定すること無く、添付の図に関連して、例の態様にて、以下で説明される。

伸展されていない位置にある偏向ユニットを備えた、提案された投射装置の例の概観図を示す。 伸展された位置にある偏向ユニットを備えた、図1の投射装置の概観図を示す。 伸展された位置にある偏向ユニットを備えた、図1の投射装置の概観側面図を示す。 伸展されていない位置にある偏向ユニットを備えた、提案された投射装置の更なる例の概観側面図を示す。 伸展された位置にある偏向ユニットを備えた、図4の投射装置の概観側面図を示す。

図1は、外部から見た、提案された投射装置の一実施例の概観図を示している。この例では、投射装置は高性能電話の一部であり、当該電話の裏側が、この図では見えている。本体1は、これ故、投射装置の部品を含むのみならず、高性能電話の動作のために必要な他の部品も含んでいる。当該他の部品は、提案された投射装置の動作のために必要ではないので、同図では描かれてはいない。

図1の例では、レーザ光源及び走査ユニットは、本体1の内側に概観的に示されている走査モジュール6の一部である。図1の本体1にある投射開口部2は、伸展されていない位置で示されている回転可能な鏡板3によって閉じられている。この回転可能な鏡板3が、提案された投射装置の偏向ユニットである。図1は、プロジェクタが使用されていないときの、投射装置のオフ状態を示している。この状態では、光は走査モジュール6によって発されていないか、又は、走査モジュールによって発された光は本体1の内部に留まるかの何れかであり、人間の目に損傷を引き起こすことはありえない。

鏡板3は、回転軸4の回りに回転可能なように、投射開口部2に取り付けられている。この目的のために、鏡板3は、本体1に、適切なベアリング5で懸架されている。図2に示されている、伸展された位置に鏡板3を回転させるとき、鏡板3のより多くの部分が、投射開口部2から外側に伸展し、より少ない部分が、本体1の内部に留まる。この伸展された位置において、走査モジュール6によって発された光は、所望の投影エリアの方へ向かって、鏡板3によって偏向される。この位置では、鏡板3は本体から突き出ており、ユーザが、彼の目を投射開口部2へと近づけ過ぎるのを防止する。

伸展された位置にある鏡板3の光の偏向が、図3の側面図で、明らかに見ることができる。この側面図では、走査モジュール6の一部として、レーザ光源7及び走査ユニット8が概観的に示されている。レーザ光源7によって発された光線9が、これもまた本体に取り付けられているであろう、走査ユニット8によって、鏡板3の偏向エリアへと掃引される。図3で見てとれるように、走査ユニット8は、偏向エリアが本体1の外側まで伸展するよう構成される。偏向された光線9は、次に、適切な投影エリア（図に示されず）に投射される。

図3から明らかに理解されることができるように、走査ユニット8からの光は、本体1内に部分的に位置している鏡板3の偏向エリアへと導かれる。鏡板3は、画像情報を伴った走査ユニット8からの円錐状の光を、本体から投影エリア、例えば適切なスクリーンの方向に反射する。本体から突き出ている鏡板3の部分が、ユーザが、彼の目を投射開口部2へ近づけるのを防止する。鏡板3が完全に破壊された場合、大量の光が本体1に向かって導かれ、吸収されるか、又は反射によって分散され、大きな立体角で散乱されるかの何れかであり、結果として、人間の目は、危険ではない照射量を収集する可能性があるのみである。走査ユニットから直接、本体から漏れる光は、本体の表面に対して小さな角度で本体を出てゆく。この光は本体の背面でのみ、即ち、危険区域の外で目に届くことがあり、公称出力に対するこの光の割合は、より少なくさえある。鏡板3が部分的に破壊された場合、減じられたレーザ出力をもつ二つの光線がある。一つの光線は鏡板3の残りの部分によって投射エリアへと導かれ、もう一つの光線は本体表面と殆ど平行に出てゆく。両方の光線がより低い出力であるので、これらのいずれによっても危険な状態が生じることはあり得ない。

投射装置のオフ状態において、プロジェクタが使用中ではないときは、図1に示すように、鏡板3は掃引され、投射開口部2を閉じることができる。この態様にて、投影ユニットが保護されている。

投射装置の斯様な構造があると、この投射装置が一体化されているアプリケーション、例えば電話又はカメラの他の特徴の使用及び操作もまた、プロジェクタの機械的なシールド機能を妨害することなく、用いられることができる。当該投射装置は、追加された手段、例えば鏡板3が在り、正しく置かれているかどうかを検出するスイッチも有してよい。

図4は、鏡の掃引軸、即ち回転軸5が、鏡板3の端部に位置している更なる例を示す。この場合、図4の概観側面図に示すように、鏡板3は、最初に偏向方向に傾けられねばならず、次に、図5に示すように、投射開口部2の外側で走査ユニットの光を偏向させるための伸展された位置に到達するために、スリット10に移される。当該スリット10は、鏡板3の偏向方向を維持するよう設計される。この構造では、本体の内部で鏡板3を掃引するための追加の空間が、費やされる必要はない。

本発明が、例示され、図及びこれまでの記述で詳細に説明された一方、斯様な例示及び説明は、例示的又は典型的であるとみなされ、限定するものではなく、本発明は、開示された実施例に限定されることはない。上記及び請求項で説明される種々異なる実施例は、組み合わせられることもできる。図、開示物、及び添付の請求項の学習から、開示された実施例に対する他のバリエーションが、請求された本発明を実施する際に当業者によって理解されることができ、遂行されることができる。例えば、偏向ユニットは、プリズムのような反射器で形成されてもよいし、又は、投射開口部は、図に示されている矩形の形状とは別の形状をもってもよい。更にまた、鏡板は、例えば図4及び図5の例において、回転軸を具備しなくともよい。鏡板は、動作時にのみ、偏向位置／伸展位置に留められ、鏡板が使われない時、即ち、投射装置が動作しないときは、取り除かれてもよい。これは、鏡板を伸展された位置に固定するためのクランプ手段、又は取り付け手段のみを必要とし、鏡板はこの位置から手動で取り外すことのみを必要とする。

請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを除外することはなく、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を除外することはない。複数の手段が相互に異なる従属請求項において列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有効に使われることができないことを示してはいない。請求項中のいかなる引用符号も、これらの請求項の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

1 本体
2 投射開口部
3 鏡板
4 回転軸
5 ベアリング
6 走査モジュール
7 レーザ光源
8 走査ユニット
9 光線
10 スリット

Claims (10)

1. 本体が、少なくとも、
   - 光源と、
   - 走査ユニットと、
   - 偏向ユニットと、を内蔵し、
   前記偏向ユニットは、伸展された位置と伸展されてはいない位置との間を可動するよう取り付けられており、
   前記走査ユニットは、前記伸展された位置において、前記偏向ユニットの偏向エリアを、前記光源によって発された光線で走査するよう構成され、設計されている、光の投射用の投射開口部を備えた前記本体を有する投射装置であって、
   前記伸展された位置においては、前記偏向ユニットの一部が、前記投射開口部から伸展し、当該偏向ユニットは、前記走査ユニットからの光線を投影エリアへ向かって偏向させ、
   前記伸展されてはいない位置においては、前記偏向ユニットは、前記走査ユニットからの光線を前記投射開口部を通じて偏向させることはない、投射装置。
2. 前記偏向ユニットが、前記偏向エリアと平行な回転軸の回りに、少なくとも部分的に回転可能であるように、前記投射開口部に取り付けられている、請求項１に記載の投射装置。
3. 前記偏向ユニットは、前記伸展された位置と伸展されてはいない位置との間で、前記回転軸の回りに回転可能であり、前記伸展されてはいない位置では、前記投射開口部を閉じる、請求項２に記載の投射装置。
4. 前記偏向ユニットが、鏡板である、請求項１又は請求項３に記載の、レーザ走査型の投射装置。
5. 前記偏向ユニットが鏡板であり、前記本体は、前記鏡板用のベアリングとスリットとを有し、当該ベアリングは、前記伸展されてはいない位置と偏向方向との間で前記鏡板の回転を可能にし、前記鏡板の後続する動きは、前記偏向方向を、前記伸展された位置に対し、前記本体の前記スリットの方向に維持し、当該スリットが前記偏向方向又は前記鏡板を維持するよう位置合わせされている、請求項１に記載のレーザ走査型の投射装置。
6. 前記光源、前記走査ユニット、及び前記偏向ユニットが、20cm³以下の体積で構成されている、請求項１に記載のレーザ走査型の投射装置。
7. 前記偏向ユニットが、前記伸展された位置において、前記投射開口部より1cmと7cmとの間の距離に伸展している、請求項６に記載のレーザ走査型の投射装置。
8. 前記光源が、250mW CW以下のレーザ出力を伴ったレーザ照射を発しているレーザ光源である、請求項７に記載のレーザ走査型の投射装置。
9. 前記走査ユニットが、前記偏向ユニットの前記偏向エリアの一部が前記本体の外側に位置するように、位置合わせされている、請求項１に記載の投射装置。
10. 請求項１に記載の走査型の投射装置を含む、通信機能及び/又はデータベース機能を備えた、ハンドヘルド・デバイス。

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