JP4845850B2

JP4845850B2 - 投写型表示装置

Info

Publication number: JP4845850B2
Application number: JP2007273769A
Authority: JP
Inventors: 宏佐々木; 英一都出
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: JP2009103802A

Description

本発明は、レーザ光源から出射するレーザ光の出力を制御する投写型表示装置に関するものである。

投射型表示装置には、従来、水銀ランプなど比較的低輝度の光源を搭載していたが、近年、レーザ光源などの集光性に優れた光源を搭載する傾向にある。このような集光性に優れたレーザ光源を搭載した投射型表示装置を分解する際には、作業者の眼などをレーザ光から保護する必要がある。このため、レーザ光源を搭載した投射型表示装置が分解されて、レーザ光源が取り出された場合などには、レーザ光源の点灯をＯＦＦさせるなどの安全手段を講じていた。

この安全手段として、特許文献１や非特許文献１に記載の機器（レーザ光源を搭載した機器）では、筐体の取り外しに対するインターロックの設置や、筐体が取り外された際に光源を遮断する手段、遮断の解除を行なう手段の設置が行なわれている。

特開２００７−２７３８８号公報財団法人光産業技術振興協会著「レーザ安全ガイドブック」新技術コミュニケーションズ出版２００６年９月２５日、ｐ．２８６−３０１

しかしながら、上記従来の技術では、レーザ光を搭載した機器を分解した際に安全装置が作動しても、この安全装置が容易に解除されてしまうという問題があった。このため、レーザ光が漏洩する場合があるという問題があった。また、レーザ光源から眼などを保護する安全装置は業務用機器や産業機器などの特殊な設備に配設されており、装置構成が複雑であるとともに、安全装置の設置に高コストを要するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で安価にレーザ光の漏洩を防止する投射型表示装置を得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、本発明は、レーザ光源から出射されるレーザ光を光ファイバを用いたレーザ伝達光路を介してスクリーンに導き、前記スクリーンにレーザ光を照射して画像を表示する投射型表示装置において、筒状をなすとともに、前記光ファイバと前記レーザ伝達光路上の接続部材とを前記筒内で接続する接続部と、平板状をなすとともに、前記平板の主面側から前記光ファイバを貫通させた状態で前記光ファイバに固着され、かつ前記筒内に前記光ファイバが挿入されて前記筒内で前記光ファイバと前記接続部材とが接続すると前記光ファイバの挿入される前記筒状の挿入口に係合して前記挿入口を封止する封止部と、前記封止部と前記接続部の係合状態に基づいて、前記光ファイバと前記接続部材とが接続されているか否かを検出する接続状態検出部と、前記光ファイバが前記接続部材に接続されていないことを前記接続状態検出部が検出している間は前記レーザ光源に前記レーザ光の出射を停止させる出力制御部と、を備え、前記封止部は、前記接続部の挿入口に回転自在に係合し、前記接続状態検出部は、前記封止部が前記接続部と所定の回転位置で係合した場合に前記光ファイバと前記接続部材とが接続されていることを検出し、前記出力制御部は、前記光ファイバが前記接続部材に接続されていることを前記接続状態検出部が検出すると前記レーザ光源に前記レーザ光の出射を許可する機能を備え、さらに前記レーザ光の出射の停止を解除して前記レーザ光を出射させる解除コマンドが入力される解除コマンド入力部を備え、前記出力制御部は、前記光ファイバが前記接続部材に接続されていることを前記接続状態検出部が検出している状態で前記解除コマンド入力部に前記解除コマンドが入力されると、前記レーザ光源に前記レーザ光の出射を許可することを特徴とする。

この発明によれば、光ファイバが接続部材に接続されていない間や、レーザ光の漏洩を検知した時はレーザ光源にレーザ光の出射を停止させ、一旦発光停止状態になったあと特定のコマンド入力が無い限り再発光させないので、不用意な操作でのレーザ光の漏洩を防止することが可能になるという効果を奏する。

以下に、本発明に係る投射型表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
つぎに、図１〜図３を用いてこの発明の実施の形態について説明する。実施の形態では、レーザ光の遮断を解除させるための所定のコマンドが入力された場合に、レーザ光の出射を許可する。

図１は、実施の形態に係る投射型表示装置の構成を示す図である。本実施の形態に係る投射型表示装置１００は、レーザ光源１、接続部１１，１２、光ファイバ２、光学エンジン３、拡大投射レンズ５、スクリーン６、アンプＡ１，Ａ２、差分検出部４０、出力制御部５０に加えて、解除コマンド入力部６１を有している。

レーザ光源１は、出力制御部５０からの指示に基づいて、レーザ光の出射と停止を行なう。接続部１１は、レーザ光源１と光ファイバ２を接続するとともに、レーザ光源１からのレーザ光を光ファイバ２に送る。

接続部１１には、光量センサ（前段光量検出部）３１Ａが配設されている。光量センサ３１Ａは、接続部１１を流れるレーザ光の光量を検出し、アンプＡ１側に送る。アンプＡ１は、光量センサ３１Ａから送られてくる信号（光量の検出結果）を増幅し、前段光量値として差分検出部４０に送る。

光ファイバ２は、レーザ光源１からのレーザ光を伝播させて光学エンジン３側に送るレーザ伝達光路の一部である。接続部１２は、光ファイバ２と光学エンジン３を接続するとともに、光ファイバ２からのレーザ光を光学エンジン３に送る。

光学エンジン３は、ミラー１０、表示デバイス４、光量センサ３１Ｂを備えている。ミラー１０は、接続部１２を介して送られてくるレーザ光を表示デバイス４へ導き、レーザ光を表示デバイス４に照射する。

光量センサ（後段光量検出部）３１Ｂは、光学エンジン３内を流れるレーザ光の光量（接続部１２から送られてくるレーザ光の光量）を検出し、アンプＡ２側に送る。アンプＡ２は、光量センサ３１Ｂから送られてくる信号（光量の検出結果）を増幅し、後段光量値として差分検出部４０に送る。

表示デバイス４は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）（登録商標）などの反射型光変調素子である。表示デバイス４は、ミラー１０から送られてくるレーザ光を拡大投射レンズ５へ送り出す。拡大投射レンズ５は、表示デバイス４からのレーザ光を拡大してスクリーン６に投射するレンズである。スクリーン６は、拡大投射レンズ５によって投射された光を画像として表示する。

投射型表示装置１００では、レーザ光源１と光ファイバー２とが接続部１１を介して結合されており、レーザ光が外部に漏れることなく、レーザ光源１から光ファイバー２へレーザ光が導かれる。また、光ファイバー２と光学エンジン３とが接続部１２を介して結合されており、レーザ光が外部に漏れることなく、光ファイバー２から光学エンジン３へレーザ光が導かれる。さらに、接続部１２からのレーザ光は、密閉された光学エンジン３を介して拡大投射レンズ５に送られ、拡大投射レンズ５によって安全な光強度まで拡大されてスクリーン６に到達する。したがって、レーザ光源１からスクリーン６までの光ファイバ２を用いたレーザ伝達光路が正しく接続されていれば、レーザ光源１から出射される強度の強いレーザ光が使用者に照射されることはない。

差分検出部４０は、光量センサ３１Ａ側から送られてくる前段光量値と、光量センサ３１Ｂ側から送られてくる後段光量値と、の差分（以下、光量差分値という）を算出する。差分検出部４０は、予め光量差分値の閾値を記憶しておき、この記憶しておいた閾値と、算出した光量差分値と、を比較する。差分検出部４０は、出力制御部５０に接続されており、光量差分値と閾値の比較結果を光量差分情報として出力制御部５０に送る。

出力制御部５０は、レーザ光源１に接続されており、差分検出部４０から送られてくる光量差分情報に基づいて、レーザ光源１のレーザ出力（レーザ光の出射）を制御する。本実施の形態の出力制御部５０は、光量差分値が閾値よりも大きい場合（レーザ光源１から光ファイバ２が外された場合など）にレーザ光源１からのレーザ光の出射を禁止し、光量差分値が閾値よりも小さい場合（レーザ光源１と光ファイバ２が正常に接続されている場合など）にレーザ光源１からのレーザ光の出射を許可する。これにより、レーザ光源１は、光量差分値が閾値よりも大きい場合には、レーザ光の出射を停止し、光量差分値が閾値よりも小さい場合には、レーザ光源１の電源がＯＮ状態であることを条件にレーザ光の出射を維持または開始する。

換言すると、使用者が投射型表示装置１００の分解を試み、光量センサ３１Ａから光量センサ３１Ｂまでのレーザ伝達光路を構成する部品が取り外された場合などに、差分検出部４０がレーザ伝達光路は異常である（レーザ光の漏洩など）と判断し、出力制御部５０はレーザ光源１から出射するレーザ光の出射を停止させる。具体的には、出力制御部５０は、接続部１１から光ファイバ２が取り外された場合、接続部１２から光ファイバ２が取り外された場合、光学エンジン３から接続部１２が取り外された場合、接続部１１，１２や光ファイバ２が故障または破損した場合などにレーザ光を遮断させる。

また、使用者が投射型表示装置１００の組立てを試み、光量センサ３１Ａから光量センサ３１Ｂまでのレーザ伝達光路を構成する部品を正しく取り付けた場合などに、差分検出部４０がレーザ伝達光路は正常であると判断し、出力制御部５０はレーザ光源１からレーザ光を出射させる。

さらに、本実施の形態では、接続部１１，１２に機械スイッチ４１が配設されている。機械スイッチ４１は、光ファイバ２が接続部１１や接続部１２に正しく接続されているか否かを検出し、この検出結果を差分検出部４０に送る。

解除コマンド入力部６１は、出力制御部５０に接続されている。使用者から解除コマンド入力部６１に、レーザ光の遮断を解除させるためのコマンド（以下、解除コマンドという）が入力されると、解除コマンド入力部６１は、この解除コマンドを出力制御部５０に送る。

本実施の形態の出力制御部５０は、解除コマンド入力部６１から解除コマンドが送られてきた場合に、レーザ光源１の出力をＯＦＦからＯＮにしてレーザ光を出射させる。出力制御部５０は、差分検出部４０からレーザ伝達光路に異常がないことを示す信号を受けた場合であって、かつ解除コマンドを受けた場合にレーザ光源１からレーザ光を出射させてもよいし、差分検出部４０からレーザ伝達光路に異常がないことを示す信号を受けることなく、解除コマンドを受けた場合にレーザ光源１からレーザ光を出射させてもよい。

図２は、実施の形態に係る投射型表示装置が有する出力制御部５０の構成を示す図である。出力制御部５０は、制御マイコン（マイクロコンピュータ）５２、ゲートパルス発生回路５３を有しており、解除コマンド入力部６１、フロントコントロールボタン６２およびレーザ光源１に接続されている。

フロントコントロールボタン６２は、投射型表示装置１００（レーザ光源１）の電源をＯＮまたはＯＦＦさせるボタンである。使用者がフロントコントロールボタン６２を押下すると、レーザ光源１の電源をＯＮさせる信号が制御マイコン５２に送られる。

制御マイコン５２は、差分検出部４０からレーザ伝達光路の異常が通知されていなければ、レーザ光源１を出射させるケートパルスをゲートパルス発生回路５３に発生させる。ゲートパルス発生回路５３は、制御マイコン５２からケートパルスを発生させる指示を受けると、ゲートパルスを発生させてレーザ光源１に送る。

レーザ光源１は、電源７１と、レーザ光を発生させるためのレーザダイオード７２と、を有している。レーザ光源１は、ゲートパルス発生回路５３からのゲートパルスに応じたレーザ光７３をレーザダイオード７２から出射する。

つぎに、出力制御部５０の動作手順（制御アルゴリズム）について説明する。図３は、出力制御部の動作手順を示すフローチャートである。使用者がフロントコントロールボタン６２を押下すると、レーザ光源１の電源をＯＮさせる信号が制御マイコン５２に送られる。制御マイコン５２は、ケートパルスの発生指示をゲートパルス発生回路５３に送る。ゲートパルス発生回路５３は、制御マイコン５２からの指示に基づいてゲートパルスを発生させ、レーザ光源１に送る。レーザ光源１は、ゲートパルス発生回路５３からのゲートパルスに応じたレーザ光７３を出射する。

差分検出部４０は、レーザ伝達光路に異常があるか否かを光量センサ３１Ａ，３１Ｂ、機械スイッチ４１によって検出する（ステップＳ２１０）。差分検出部４０が、レーザ伝達光路に異常があることを検出しなければ（ステップＳ２２０、Ｎｏ）、差分検出部４０はレーザ伝達光路に異常がないことを出力制御部５０に通知する。これにより、出力制御部５０の制御マイコン５２は、ケートパルスの出力指示をゲートパルス発生回路５３に送る。ゲートパルス発生回路５３は、制御マイコン５２からの指示に基づいて、ゲートパルスの発生をＯＮしたままにする（ステップＳ２２５）。そして、出力制御部５０は、レーザ光源１にレーザ光の出射を維持させる。

一方、差分検出部４０が、レーザ伝達光路に異常があることを検出すると（ステップＳ２２０、Ｙｅｓ）、差分検出部４０は、レーザ伝達光路に異常があることを出力制御部５０に通知する。これにより、出力制御部５０の制御マイコン５２は、ケートパルスの停止指示をゲートパルス発生回路５３に送る。ゲートパルス発生回路５３は、制御マイコン５２からの指示に基づいて、ゲートパルスの発生をＯＦＦにする（ステップＳ２３０）。そして、出力制御部５０は、レーザ光源１から出射するレーザ光を遮断させる。

使用者から解除コマンド入力部６１に、レーザ光の遮断を解除させるための解除コマンドが入力されなければ（ステップＳ２４０、Ｎｏ）、解除コマンド入力部６１から出力制御部５０へ解除コマンドが送られることはない。このため、ゲートパルス発生回路５３は、ゲートパルスの発生をＯＦＦしたままにする（ステップＳ２４５）。これにより、出力制御部５０は、レーザ光源１からのレーザ光の遮断を維持させる。

一方、使用者から解除コマンド入力部６１に、レーザ光の遮断を解除させるための解除コマンドが入力されると（ステップＳ２４０、Ｙｅｓ）、解除コマンド入力部６１は、この解除コマンドを出力制御部５０に送る。

出力制御部５０の制御マイコン５２は、解除コマンド入力部６１からの解除コマンドを受けると、ケートパルスの出力指示をゲートパルス発生回路５３に送る。ゲートパルス発生回路５３は、制御マイコン５２からの指示に基づいて、ゲートパルスの発生をＯＮにする（ステップＳ２５０）。これにより、出力制御部５０は、レーザ光源１にレーザ光を出射させる。

なお、図３では、レーザ伝達光路に異常があるか否かを光量センサ３１Ａ，３１Ｂで検出する場合について説明したが、レーザ伝達光路に異常があるか否かを機械スイッチ４１によって検出してもよい。

このように実施の形態によれば、一旦安全確保のためにレーザ光が遮断された場合、使用者などによって解除コマンドが入力されない限り（所定の手続きが行なわれない限り）、たとえレーザ伝達光路が正常な状態に戻った場合であってもゲートパルスはＯＮにならず、レーザ光源１はレーザ光を出射しない。したがって、レーザ伝達光路が異常な状態となった後、使用者が光量センサ３１Ａ，３１Ｂや機械スイッチ４１を動作させて安全装置を解除しようと試みてもレーザ光源１はレーザ光を出射せず安全を維持することができる。

なお、実施の形態では、レーザ光の出力制御が行なわれる装置が投射型表示装置である場合について説明したが、レーザ光を光源とするＬＣＤ−ＴＶなどに実施の形態で説明したレーザ光の出力制御を適用してもよい。また、高出力のレーザ光を光源とする産業用装置（加工機など）の安全システムに実施の形態で説明したレーザ光の出力制御を適用してもよい。

以上のように、本発明に係る投射型表示装置は、レーザ光源から出射するレーザ光の出力制御に適している。

実施の形態に係る投射型表示装置の構成を示す図である。実施の形態に係る投射型表示装置が有する出力制御部の構成を示す図である。出力制御部の動作手順を示すフローチャートである。

１レーザ光源
２光ファイバ
３光学エンジン
４表示デバイス
５拡大投射レンズ
６スクリーン
１０ミラー
１１，１２接続部
３１Ａ，３１Ｂ光量センサ
４０差分検出部
４１機械スイッチ
５０出力制御部
５２制御マイコン
５３ゲートパルス発生回路
６１解除コマンド入力部
６２フロントコントロールボタン
７１電源
７２レーザダイオード
７３レーザ光
１００投射型表示装置
Ａ１，Ａ２アンプ

Claims

レーザ光源から出射されるレーザ光を光ファイバを用いたレーザ伝達光路を介してスクリーンに導き、前記スクリーンにレーザ光を照射して画像を表示する投射型表示装置において、
筒状をなすとともに、前記光ファイバと前記レーザ伝達光路上の接続部材とを前記筒内で接続する接続部と、
平板状をなすとともに、前記平板の主面側から前記光ファイバを貫通させた状態で前記光ファイバに固着され、かつ前記筒内に前記光ファイバが挿入されて前記筒内で前記光ファイバと前記接続部材とが接続すると前記光ファイバの挿入される前記筒状の挿入口に係合して前記挿入口を封止する封止部と、
前記封止部と前記接続部の係合状態に基づいて、前記光ファイバと前記接続部材とが接続されているか否かを検出する接続状態検出部と、
前記光ファイバが前記接続部材に接続されていないことを前記接続状態検出部が検出している間は前記レーザ光源に前記レーザ光の出射を停止させる出力制御部と、
を備え、
前記封止部は、前記接続部の挿入口に回転自在に係合し、
前記接続状態検出部は、前記封止部が前記接続部と所定の回転位置で係合した場合に前記光ファイバと前記接続部材とが接続されていることを検出し、
前記出力制御部は、前記光ファイバが前記接続部材に接続されていることを前記接続状態検出部が検出すると前記レーザ光源に前記レーザ光の出射を許可する機能を備え、さらに前記レーザ光の出射の停止を解除して前記レーザ光を出射させる解除コマンドが入力される解除コマンド入力部を備え、
前記出力制御部は、前記光ファイバが前記接続部材に接続されていることを前記接続状態検出部が検出している状態で前記解除コマンド入力部に前記解除コマンドが入力されると、前記レーザ光源に前記レーザ光の出射を許可することを特徴とする投射型表示装置。
前記レーザ伝達光路上の前段で前記レーザ光の光量を検出する前段光量検出部と、
前記レーザ伝達光路上の後段で前記レーザ光の光量を検出する後段光量検出部と、
前記前段光量検出部が検出するレーザ光の光量と、前記後段光量検出部が検出するレーザ光の光量との差分値を検出する差分検出部と、
をさらに備え、
前記出力制御部は、前記差分検出部が所定値よりも大きい差分値を検出した場合に、前記レーザ光源に前記レーザ光の出射を停止させる機能を持ち、
さらに前記出力制御部は、前記差分検出部が前記所定値以下の差分値を検出している状態で前記解除コマンド入力部に前記解除コマンドが入力されると、前記レーザ光源に前記レーザ光の出射を許可することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。