JP3606377B2

JP3606377B2 - 背面投射型ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP3606377B2
Application number: JP2001077316A
Authority: JP
Inventors: 孝則原; 政春原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP2002281532A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル等によって形成される画像光を透過型スクリーンの背面側から投射して、透過型スクリーンの正面側に画像を表示する背面投射型ディスプレイ装置に関し、特に、レーザービームを光源として用いた場合にレーザー光が、直接、鑑賞者等に照射されることを防止し得る背面投射型ディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶プロジェクション等によって形成された映像光を、大画面のスクリーン等に投射する投射型ディスプレイ装置が一般に普及している。このような投射型ディスプレイ装置として、スクリーンの背面側から画像光を投射して、スクリーンの正面側に画像を表示する背面投射型ディスプレイ装置が知られている。
【０００３】
図５は、従来の背面投射型ディスプレイ装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【０００４】
この背面投射型ディスプレイ装置は、中空のハウジング２９の前面に設けられた透過型スクリーン２５を有している。ハウジング２９の内部には、光源２１と、光源２１から発せられる光によって映像光を生成する映像投影部２２と、映像投影部２２にて生成される映像光を拡大する投射レンズ２３とを有している。投射レンズ２３から拡大投射される映像光は、透過型スクリーン２５に対向して傾斜した状態で設けられたリフレクタミラー２４に照射され、このリフレクタミラー２４にて反射された映像光が、透過型スクリーン２５の背面に投射される。透過型スクリーン２５は、拡大投射される映像光によって、その前面に映像を表示する。透過型スクリーン２５にて表示される映像は、透過型スクリーン２５の正面に位置する鑑賞者によって目視される。
【０００５】
図６は、透過型スクリーン２５の概略構成を示す斜視図である。
【０００６】
透過型スクリーン２５は、背面側に配置されるフレネルレンズシート２６と、正面側に配置されるレンチキュラーレンズシート２７とを相互に積層した二層構造になっている。このフレネルレンズシート２６及びレンチキュラーレンズシート２７は、それぞれ、メタクリル樹脂（アクリル樹脂）等によって形成される。
【０００７】
フレネルレンズシート２６は、透過型スクリーン２５のほぼ中央部分を中心とする同心円に沿ってそれぞれ所定幅のリング状に形成された多数のレンズ部を有している。このように同心状態になった多数のリング状のレンズ部を有するフレネルレンズシート２６は、薄型であるにもかかわらず、大口径のレンズと同様の機能を有している。フレネルレンズシート２６は、投射レンズ２３から照射された映像光を、正面側の中央部に集中させることにより、映像光が透過型スクリーン２５の周囲に発散することを防止している。
【０００８】
レンチキュラーレンズシート２７は、それぞれが垂直方向に沿った複数のレンチキュラーレンズ２７ａを有しており、各レンチキュラーレンズ２７ａが水平方向に所定のピッチで配列されている。レンチキュラーレンズ２７ａは、フレネルレンズシート２６を透過した映像光を水平方向に拡散しており、これにより透過型スクリーン２５に表示される映像は、水平方向の視野角が広くなる。
【０００９】
また、レンチキュラーレンズシート２７の正面側には、外光によるコントラストの低下を軽減させるため、それぞれが垂直方向に延びる複数のブラックストライプ２８が水平方向に所定のピッチで形成されている。
【００１０】
光源２１としては、通常、所定の大きさを有する物点から光が出射される放電ランプが使用されている。
【００１１】
近時、放電ランプを使用する従来のディスプレイ装置の構成に代えて、投射型ディスプレイ装置の高効率化及び小型化を図ることができるレーザービームをディスプレイ装置の光源２１として用いることが提案されている。
【００１２】
レーザビーム光源から出射されるレーザ光は、放電ランプから出射される光に比較して、点光源である極めて小さなビーム径で出射されるため、光学系全体としてその光路幅を小さくすることができ、さらには光路長を短くすることもできる。このため、光学系全体の構成を小型化することができる。しかも、レーザービームは、点光源から出射されるために、映像投影部に集光させる際の集光効率を飛躍的に向上させることができる。
【００１３】
しかし、投射型ディスプレイ装置に使用される可視スペクトル領域を有効放射線とするレーザ光は、数ワット以上の高出力になっているため、レーザー光が到達し得る空間領域において、レーザー光が直接、人体、特に、目に照射されると、火傷、視力低下、失明等のおそれがあり、有害である。したがって、レーザー光を光源として用いる場合には、鑑賞者の安全を保護することについて十分に考慮する必要がある。
【００１４】
レーザー光源を用いた背面投射型ディスプレイ装置では、通常、透過型スクリーンから出射されるレーザー光を拡散させることによって、通常の使用状態での鑑賞者に対する安全性が確保されている。
【００１５】
しかし、背面投射型ディスプレイ装置の透過型スクリーンが、偶発的または故意により損傷した場合には、レーザー光が、拡散されることなく、直接、外部に照射され、鑑賞者の目等の人体に損傷を与えるおそれがある。
【００１６】
レーザー光源を光源とする場合に、レーザー光が照射される危険を回避する安全機構を備えた投射型ディスプレイ装置が、例えば、特表平１１−５０１４１９号公報及び特開２０００−２６７６２１号公報に記載されている。
【００１７】
特表平１１−５０１４１９号公報に記載された投射型ディスプレイ装置では、レーザー光源に基づいて画像を生成する画像生成手段が、映像光投射のための標準動作モードとなる第１の動作モードと、レーザー光をレーザーの到達領域内に位置する人に対して無害化した動作モードとなる第２の動作モードとの２つの動作モードに切り替え可能になっている。画像生成手段とプロジェクションスクリーンとの間の監視領域には、少なくとも１つのセンサを有する安全回路が設けられており、この安全回路によって監視領域に物体が存在するか否かを監視し、物体が存在すれば、画像生成手段が人に対して無害化した動作モードである第２動作モードに切り替わる。これにより、レーザー光が人体に直接照射されることが防止される。
【００１８】
特開２０００−２６７６２１号公報に記載された透過型ディスプレイ装置は、レーザー光の光束を太く変換して出口を低下させる光束変換手段が正常に動作しているかを検出する検出手段を備え、この検出手段により光束変換手段が正常に動作していないことが検出された場合に、レーザー光発生手段によるレーザー光の照射を制限することにより、レーザー光による危険を防止するようになっている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
特表平１１−５０１４１９号公報に記載された投射型ディスプレイ装置では、プロジェクションスクリーンとの間の監視領域に、少なくとも１つのセンサを有する安全回路を設けて、この安全回路により監視領域に物体が存在することを監視しているが、センサにより物体の存在が検出されて、第２の動作モードに切り替えられるまでの間に、監視領域にある物体にレーザー光が照射されるおそれがある。特に、背面投射型ディスプレイ装置では、鑑賞者の目がレーザー光の照射側に向き合った状態になっているために、レーザー光が、直接、目に照射されて、目が損傷するおそれがある。
【００２０】
また、特開２０００−２６７６２１号公報に開示された投射型ディスプレイ装置では、光束変換手段が正常に動作していることを、検出手段によって検出するため、鑑賞者の観察面となるスクリーン上に損傷が生じて、鑑賞者にレーザー光が照射される状態になっていても、その状態を検出することができない。
【００２１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、透過型スクリーンに損傷が生じた場合に、レーザー光が、直接、鑑賞者等に照射されることを防止することができる投射型ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の背面投射型ディスプレイ装置は、レーザー光源から発せられるレーザー光によって映像光が生成され、この映像光を透過型スクリーンの背面側から投射させることにより、該透過型スクリーンの正面側に映像を表示する背面投射型ディスプレイ装置であって、該透過型スクリーンの正面側の表面に、該投射型スクリーンの損傷によってレーザー光が透過することを検出して、該レーザー光源の出力をオフにする監視手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００２３】
上記本発明において、前記監視手段は、前記透過型スクリーンの正面側の表面上に所定間隔毎に設けられる複数の導電部と、各導電部に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、各導電部が導電状態であるかを判定する電圧判定手段とを有することが好ましい。
【００２４】
上記本発明において、前記各導電部は、透明導電膜により形成されていることが好ましい。
【００２５】
上記本発明において、前記各導電部は、導電性材料により形成されたブラックストライプであることが好ましい。
【００２６】
上記本発明において、前記導電部の正面側の表面にブラックストライプが形成されていることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の背面投射型ディスプレイ装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本実施の形態１の背面投射型ディスプレイ装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００２９】
この背面投射型ディスプレイ装置は、中空のハウジング１０の前面に設けられた透過型スクリーン５を有している。ハウジング１０の内部には、レーザービーム光源１と、レーザービーム光源１から発せられるレーザー光によって映像光を生成する映像投影部２と、映像投影部２にて生成される映像光を拡大する投射レンズ３とを有している。投射レンズ３から拡大投射される映像光は、透過型スクリーン５に対向して傾斜した状態で設けられたリフレクタミラー４に照射され、このリフレクタミラー４にて反射される映像光が、透過型スクリーン５の背面に投射される。透過型スクリーン５は、拡大投射される映像光によって、その前面に映像を表示する。透過型スクリーン５にて表示される映像は、透過型スクリーン５の正面に位置する鑑賞者によって目視される。
【００３０】
図２は、本実施の形態１の投射型ディスプレイ装置に使用される透過型スクリーン５の概略構成を示す斜視図である。
【００３１】
この透過型スクリーン５は、背面側に配置されるフレネルレンズシート６と、正面側に配置されるレンチキュラーレンズシート７とを相互に積層した二層構造になっている。このレンチキュラーレンズシート７のさらに正面側の表面には、水平方向に所定のピッチで垂直方向に沿ったストライプ状に配置された複数の透明導電膜８が設けられている。フレネルレンズシート６及びレンチキュラーレンズシート７は、それぞれ、メタクリル樹脂（例えば、アクリル樹脂）等によって形成される。
【００３２】
フレネルレンズシート６は、スクリーンのほぼ中央部分を中心とする同心円に沿ってそれぞれ所定幅のリング状に形成された多数のレンズ部を有している。このように同心状態になった多数のリング状のレンズ部を有するフレネルレンズシート６は、薄型であるにもかかわらず、大口径のレンズと同様の機能を有している。フレネルレンズシート６は、投射レンズ３から照射された映像光を、正面側の中央部に集中させることにより、映像光が透過型スクリーン５の周囲に発散することを防止している。
【００３３】
レンチキュラーレンズシート７は、それぞれが垂直方向に沿った複数のレンチキュラーレンズ７ａを有しており、各レンチキュラーレンズ７ａが水平方向に所定のピッチで配列されている。レンチキュラーレンズ７ａは、フレネルレンズシート６を透過した映像光を水平方向に拡散し、これにより透過型スクリーン５に表示される映像は、水平方向の視野角が広くなる。
【００３４】
このように、この透過型スクリーン５では、リフレクタミラー４によって反射された映像光が、フレネルレンズシート６によって前方に収束されるが、レンチキュラーレンズシート７によって水平方向に拡散された状態で、透過型スクリーン５の周囲に出射される。このように、通常の使用状態では、高出力のレーザー光は、透過型スクリーン５の周囲に拡散されるため、鑑賞者に対して無害化されたレベルの光が出射される。
【００３５】
レンチキュラーレンズシート７の正面側の表面に形成される各透明導電膜８は、例えば、ＩＴＯ等の透明導電性部材を、印刷法、エッチング法によって、垂直方向に沿ったストライプ形状にパターニングすることにより、水平方向に所定のピッチで配列されている。
【００３６】
各透明導電膜８のピッチは、任意に設定することが可能である。例えば、２．６インチのハイビジョン用液晶パネル（水平画素１２８０本）による６０インチのハイビジョン・リアプロジェクタの場合、レンチキュラーレンズシート７上に形成される各透明導電膜８の幅が、０．１４ｍｍでは、そのピッチは、０．２ｍｍ程度に設定される。
【００３７】
個々の透明導電膜８は、例えば、異方性導電膜を介してフレキシブル基板に圧接されることにより電源基板に接続されている。各透明導電膜８の一端は、数十ｋΩ程度の抵抗を介して５Ｖ電源９にそれぞれ接続されている。また、各透明導電膜８の他端は、それぞれ電圧判定ブロック１１に接続されている。
【００３８】
電圧判定ブロック１１は、各透明導電膜８に５Ｖの電圧が印加された状態、あるいは電圧が印加されていない状態（０Ｖ）を監視するようになっており、各透明導電膜８のすべてに、５Ｖの電圧が印加されている場合には、透過型スクリーン５に損傷がないと判定して、レーザービーム光源１を駆動する電源のオン状態を継続する。一方、いずれかの透明導電膜８の電圧が０Ｖになっている場合には、その透明電極膜８が設けられた部分のレンチキュラーレンズシート７に損傷が発生していると判定して、レーザービーム光源１の電源をオフにする。
【００３９】
したがって、偶発的または故意に、上記の透過型スクリーン５のレンチキュラーレンズシート７に破損が発生した場合には、その破損が発生した箇所の透明導電膜８が導電しなくなるために、電圧判定ブロック１１によってその透明導電膜８の電圧が０Ｖであることが検出される。このため、透明導電膜の電圧０Ｖを検出した電圧判定ブロック１１は、レンチキュラーレンズシート８上の破損の発生とほぼ同時に、その破損を瞬時に判断して、レーザービーム光源１の出力をオフにするため、透過型スクリーン５の正面側において、レーザー光が破損箇所を通じて照射されることがない。これにより、レーザー光が鑑賞者の目等に照射されるおそれがなく、鑑賞者の安全を図ることができる。
【００４０】
図２に示す透過型スクリーン５では、各透明導電膜８を並列に配置し、各透明導電膜８毎に、印加された電圧を判定しているため、透過型スクリーン５上に発生した破損箇所を容易に特定することができる。
【００４１】
なお、上記のように各透明導電膜８毎に、電圧の印加を判定する構成ではなく、各透明導電膜８をそれぞれ直列に接続し、両端に配置された透明導電膜８の開放された端部を、それぞれ、５Ｖ電源９及び電圧判定ブロック１１に接続する構成としても、透過型スクリーン５における損傷の発生を監視することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図３は、本実施の形態２の背面投射型ディスプレイ装置に用いられる透過型スクリーンの概略構成を示す斜視図である。
【００４３】
この透過型スクリーン５では、レンチキュラーレンズシート７の正面側の表面に、垂直方向に沿ったブラックストライプ１２が、水平方向に所定のピッチで配置されている。
【００４４】
このブラックストライプ１２は、カーボン等の導電性を有する材料によってそれぞれ形成されている。このため、黒色インク等により形成される通常のブラックストライプとは異なり、このブラックストライプ１２は、導電性を有している。
【００４５】
各ブラックストライプ１２の一端は、数十ｋΩ程度の抵抗を介して５Ｖ電源９にそれぞれ接続されている。また、各ブラックストライプ１２の他端は、電圧判定ブロック１１にそれぞれ接続されている。
【００４６】
なお、各ブラックストライプ１２は、レンチキュラーレンズシート７の正面側に出射される光によるコントラストの低下を軽減させる機能を併せて有しており、各ブラックストライプ１２間のピッチは、モアレ発生防止のため、映像投影部２が液晶パネルによって映像を生成する場合には、その液晶パネルの画素ピッチ以下に設定される。
【００４７】
他の構成は、実施の形態１の背面投射型ディスプレイ装置の透過型スクリーン５と同様になっており、詳しい説明は省略する。
【００４８】
図３に示す透過型スクリーン５では、偶発的または故意に、レンチキュラーレンズ７上に破損が発生した場合には、その破損が発生した箇所のブラックストライプ１が導電しなくなるために、電圧判定ブロック１１によってそのブラックストライプ１２の電圧が０Ｖであることが検出される。ブラックストライプ１２の電圧０Ｖを検出した電圧判定ブロック１１は、レンチキュラーレンズシート７上の破損の発生とほぼ同時に、その破損を瞬時に判断して、レーザービーム光源１の出力をオフにするため、透過型スクリーン５の正面側において、レーザー光が破損箇所を通じて照射されることがなく、鑑賞者の安全を図ることができる。
【００４９】
（実施の形態３）
図４は、本実施の形態３の背面投射型ディスプレイ装置に用いられる透過型スクリーン５の概略構成を示す斜視図である。
【００５０】
この透過型スクリーン５は、レンチキュラーレンズシート７の正面側の表面に、垂直方向に所定のピッチを有するストライプ状の複数の導電膜１３を有している。この導電膜１３のさらに外表面側には、黒色インク等から形成されるブラックストライプ１４が形成されている。
【００５１】
導電膜１３は、ＣｕやＡｌ等の電気伝導性の良い材料によって形成される。このため、実施の形態１の背面投射型ディスプレイ装置に使用される透過型スクリーン５に比較して、導電膜１３として使用される材料の選択の自由度が大きくなっている。
【００５２】
他の構成は、実施の形態１の背面投射型ディスプレイ装置と同様の構成となっており、詳しい説明は省略する。
【００５３】
図４に示す透過型スクリーン５では、偶発的または故意に、レンチキュラーレンズ７上に破損が発生した場合には、その破損が発生した箇所の導電膜１３が導電しなくなるために、電圧判定ブロック１１によってその導電膜１３の電圧が０Ｖであることが検出される。このため、導電膜１３の電圧０Ｖを検出した電圧判定ブロック１１は、レンチキュラーレンズシート７上の破損の発生とほぼ同時に、その破損を瞬時に判断して、レーザービーム光源１の出力をオフにするため、透過型スクリーン５の正面側において、レーザー光が破損箇所を通じて照射されることがなく、鑑賞者の安全を図ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の背面投射型ディスプレイ装置によれば、透過型スクリーンの外表面に、外投射型スクリーンの損傷を監視し、損傷が発生した場合にレーザー光源の出力をオフにする監視手段を設けたため、透過型スクリーンに偶発的または故意に破損箇所が発生しても、レーザー光源の出力を瞬時にオフにすることができ、投射型スクリーンの正面側にいる鑑賞者の安全を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の背面投射型ディスプレイ装置の概略を示す概略図である。
【図２】実施の形態１の背面投射型ディスプレイ装置の投射型スクリーンの概略を示す斜視図である。
【図３】実施の形態２の背面投射型ディスプレイ装置の投射型スクリーンの概略を示す斜視図である。
【図４】実施の形態３の背面投射型ディスプレイ装置の投射型スクリーンの概略を示す斜視図である。
【図５】従来の背面投射型ディスプレイ装置の概略を示す概略図である。
【図６】従来の背面投射型ディスプレイ装置に使用される透過型スクリーンの概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
１レーザービーム光源
２映像投影部
３投射レンズ
４リフレクタミラー
５透過型スクリーン
６フレネルレンズシート
７レンチキュラーレンズシート
８透明導電膜
９５Ｖ電源
１０ハウジング
１１電圧判定ブロック
１２ブラックストライプ
１３導電膜
１４ブラックストライプ

Claims

レーザー光源から発せられるレーザー光によって映像光が生成され、この映像光を透過型スクリーンの背面側から投射させることにより、該透過型スクリーンの正面側に映像を表示する背面投射型ディスプレイ装置であって、
該透過型スクリーンの正面側の表面に、該投射型スクリーンの損傷によってレーザー光が透過することを検出して、該レーザー光源の出力をオフにする監視手段が設けられていることを特徴とする背面投射型ディスプレイ装置。
前記監視手段は、前記透過型スクリーンの正面側の表面上に所定間隔毎に設けられる複数の導電部と、各導電部に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、各導電部が導電状態であるかを判定する電圧判定手段とを有する、請求項１に記載の背面投射型ディスプレイ装置。
前記各導電部は、透明導電膜により形成されている、請求項２に記載の背面投射型ディスプレイ装置。
前記各導電部は、導電性材料により形成されたブラックストライプである、請求項２に記載の背面投射型ディスプレイ装置。
前記導電部の正面側の表面にブラックストライプが形成されている、請求項２に記載の背面投射型ディスプレイ装置。