JP5488908B2

JP5488908B2 - プロジェクタ

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Publication number: JP5488908B2
Application number: JP2010135212A
Authority: JP
Inventors: 昭夫吉谷
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2014-05-14
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Description

本発明は、レーザー発光器を備えたプロジェクタに関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から射出された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる。

このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源装置の発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザー発光器、あるいは、有機ＥＬ等の半導体発光素子、励起光を吸収して所定波長帯域の光を発光する蛍光体等を用いる種々のプロジェクタの開発や提案がなされている。

また、本願出願人は、青色波長帯域光を射出する励起光源としての青色レーザー発光器と、この励起光源からの射出光を受けて所定波長帯域光を射出する蛍光ホイールと、を備えた光源装置の提案を行っている。この提案における蛍光ホイールは、励起光源からの射出光を受けて蛍光発光する蛍光体層が敷設された蛍光発光領域と、励起光源からの射出光を拡散透過する拡散透過板が配置された拡散透過領域と、が周方向に並設されている。

このようなレーザー発光器を用いたプロジェクタでは、レーザー発光器から射出されるレーザー光が位相の揃ったコヒーレント光であるため、直接外部に射出されることを防止する必要がある。また、プロジェクタの外部に漏れない場合であっても、レーザー光がプロジェクタ内部で所定の位置以外の位置に照射されると、照射位置の部材に損傷を生じさせるなどの問題もあった。

そして、下記に示す特許文献１には、レーザー発光器から射出されるコヒーレント光を蛍光体や拡散板によって、インコヒーレント光に変換し、このインコヒーレント光を外部に射出する構成とし、レーザー光が光源光として直接外部に射出されることがないプロジェクタが提案されている。

このような、プロジェクタでは、蛍光体や拡散板の脱落を検出するとレーザー発光器を消灯させる安全装置の付加や、インコヒーレント光の光路上に、さらに拡散板を配置することにより、安全性を高めている。したがって、このプロジェクタでは、蛍光体や拡散板に脱落等が発生すると、安全装置が作動し瞬時にレーザー発光器の発光を停止させることにより、レーザー光が装置内の所定位置以外に照射される又は直接装置の外部に漏れるなどの時間を極めて短時間として安全性を確保していた。

特開２００３−２９５３１９号公報

しかし、蛍光体や拡散板の脱落を検出するなどレーザー光が蛍光光や拡散光に変換されないことを防止する安全装置を組み込むことや、拡散板を追加して安全を確保する場合には、スペースの確保や部品追加が必要となり、装置の小型化に支障をきたすとともに、製造に手数を要しコストの面でも問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光路上に光線の一部を分離する一部光分離手段を設け、その一部の光線の照射範囲に光センサを設けることにより、異常を検出することのできるプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明のプロジェクタは、レーザー光を射出するレーザー発光器と該レーザー光を投影光に変換する投影光変換手段とを有する光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する投影光路を形成する導光光学系と、を有するプロジェクタにおいて、前記投影光路上の所定の位置に配置され、前記光源ユニットから照射される光を一部反射又は透過させ、該投影光路とは異なる光路へ分離させる一部光分離手段と、前記一部光分離手段により分離変更された光路上に配置される光センサと、前記一部光分離手段により分離された前記レーザー光の光強度を前記光センサにより検出して、該光強度が閾値を超えているか否かを判定する光強度判定手段と、前記光強度判定手段の判定結果に基づき、前記レーザー発光器の発光を停止させる光源制御手段と、を備え、前記一部光分離手段は、前記光源ユニットから照射される光を反射又は透過させるミラー上の前記レーザー光のスポット域に透過部又は反射角度変更部を設けて該ミラーに照射される光の一部の光路を分離変更させることを特徴とする。

さらに、本発明のプロジェクタは、前記投影光路上の所定の位置に配置され、前記光源ユニットから照射される光を一部反射又は透過させ、該投影光路とは異なる光路へ分離させる一部光分離手段と、前記一部光分離手段により分離変更された光路上に配置される光センサと、前記一部光分離手段により分離された前記レーザー光の光強度を前記光センサにより検出して、該光強度が閾値を超えているか否かを判定する光強度判定手段と、前記光強度判定手段の判定結果に基づき、前記レーザー発光器の発光を停止させる光源制御手段と、を備え、前記一部光分離手段は、前記光源ユニットから照射される光を反射又は透過させるミラー上の前記レーザー光のスポット域以外に透過部又は反射角度変更部を設けて該ミラーに照射される光の一部の光路を分離変更させることもある。

本発明によれば、投影光路とは異なる光路上に光線の一部が照射されるように一部光分離手段を設け、その一部の光線の照射範囲に光センサを設けて、閾値を越えているか否かを判定して異常を検出し、レーザー光がプロジェクタ内の所定の光路以外の場所に照射され、又は外部に漏れることを容易に防止できるプロジェクタを提供することができる。

本発明の実施例に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。本発明の実施例に係るプロジェクタの機能ブロック図である。本発明の実施例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。本発明の実施例に係るプロジェクタのレーザー光を検出する構成の説明図である。本発明の実施例の変形例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。本発明の実施例の変形例に係るプロジェクタのレーザー光を検出する構成の説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。本発明のプロジェクタ10は、励起光源71によるレーザー光を射出するレーザー発光器とする励起光照射装置70と、そのレーザー光を投影光に変換する投影光変換手段とされる蛍光発光装置100と、を有する光源ユニット60を備える。また、プロジェクタ10は、表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する投影光路を形成する導光光学系170と、を有する。そして、プロジェクタ10は、上記投影光路上の所定の位置に配置され、光源ユニット60から照射される光を一部反射又は透過させ、その投影光路とは異なる判定光路へ分離させる一部光分離手段である反射角度変更部141a,148a又は透過部145aを備える。さらに、プロジェクタ10は、反射角度変更部141a,148a又は透過部145aにより分離変更された判定光路上に配置される光センサ46と、反射角度変更部141a,148a又は透過部145aにより分離されたレーザー光の光強度を光センサ46により検出して、その光強度が閾値を超えているか否か判定する光強度判定手段とされる制御部38を備える。また、プロジェクタ10は、光強度判定手段とされる制御部38の判定結果に基づき、励起光照射装置70の発光を停止させる光源制御手段とされる光源制御回路41を備える。

そして、一部光分離手段は、光源ユニット60から照射される光を反射又は透過させるミラー上で蛍光体層などが脱落した場合に上記レーザ光の照射領域であるスポット域に反射角度変更部141a,148a又は透過部145aを設けて該ミラーに照射される光の一部の投影光路を分離変更させる。

また、光強度判定手段とされる制御部38の判定結果が、閾値を超えた場合に、光源制御回路41は、励起光照射装置70の発光を停止させる。

そして、光センサ46は、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサである。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施例において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

また、筐体の上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられ、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、筐体の側板である右側パネル及び左側パネルには、各々複数の排気孔17や吸気孔18が形成されている。

次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２の機能ブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成される。この制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

そして、このプロジェクタ制御手段により、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。

また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。

表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものである。そして、光源ユニット60から射出された光線束を導光光学系を介して表示駆動部26に制御される表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。

また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。

そして、筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。

なお、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。

また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60を制御する。この光源ユニット60は、励起光源71であるレーザー発光器を備えた励起光照射装置70と、後述の蛍光ホイール101を備えた蛍光発光装置100と、赤色光源装置120と青色光源装置300と、を備える。

さらに、制御部38は、後述する一部光分離手段により分離変更された光路上に照射される光センサ46と接続されている。そして、制御部38は、一部光分離手段が設けられたミラーに照射された光がコヒーレント光としてのレーザー光か否かを、光センサ46の光強度出力によって判定する光強度判定手段として機能する。また、制御部38は、光センサ46に光が照射され、得た光強度が閾値を超えたことによりコヒーレント光としてのレーザー光がミラーに照射されたと判定すると、光源制御手段である光源制御回路41を制御して励起光源71の発光を停止させる。

そして、光センサ46には、複数の受光素子を有するＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサなどのエリアセンサを用いることにより、精度よく光強度を測定することができる。そして、エリアセンサが受光した光がコヒーレント光としてのレーザー光か否かで異なる光強度出力となることから、それを識別するために予め閾値を設定しておく。制御部38は、光強度出力が閾値を超えていればコヒーレント光としてのレーザー光と判定する。

なお、光センサ46には、フォトダイオード等のスポットセンサを用いても、光強度を測定することができる。エリアセンサ使用時と同様で、スポットセンサが受光した光がコヒーレント光としてのレーザー光か否かで異なる光強度出力となることから、それを識別するために予め閾値を設定しておく。制御部38は、光強度出力が閾値を超えていればコヒーレント光としてのレーザー光と判定する。

さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。

光源ユニット60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される励起光照射装置70と、その励起光照射装置70によるレーザー光を投影光に変換する投影光変換手段であり、この励起光照射装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、この蛍光発光装置100から射出される光線束と平行となるように正面パネル12の近傍に配置される青色光源装置300と、励起光照射装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光、青色光源装置300からの射出光の光軸が夫々同一の光軸となるように変換して各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する光源側光学系140と、を備える。

このように光源側光学系140は、蛍光発光装置100、赤色光源装置120及び青色光源装置300からの射出光を表示素子51へと導く映像を顕在化するための投影光路を形成している。また、詳細な構成は後述するが、光源側光学系140は、蛍光発光装置100から射出される光が拡散されていないコヒーレント光としてのレーザー光か否かを判定するための判定光路も形成している。

励起光照射装置70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された半導体発光素子による励起光源71と、励起光源71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する反射ミラー群75と、反射ミラー群75で反射した励起光源71からの射出光を集光する集光レンズ78と、励起光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク81と、を備える。

励起光源71は、３行８列の計２４個の半導体発光素子である青色のレーザー発光器がマトリクス状に配列されており、各レーザー発光器の光軸上には、各レーザー発光器からの射出光を平行光に変換する集光レンズであるコリメータレンズ73が夫々配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてなり、励起光源71から射出される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ78に射出する。

ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク81とによって励起光源71が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー群75や集光レンズ78が冷却される。

蛍光発光装置100は、レーザー光を投影光に変換する投影光変換手段であり、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光照射装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、を備える。

蛍光ホイール101は、円板状の金属基材であって、励起光源71からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する環状の蛍光発光領域が凹部として形成され、励起光を受けて蛍光発光する蛍光板として機能する。また、蛍光発光領域を含む蛍光ホイール101の励起光源71側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工されることで光を反射する反射面が形成され、この反射面上に緑色蛍光体の層が敷設されている。

そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された励起光照射装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接励起光源71側へ、あるいは、蛍光ホイール101の反射面で反射した後に励起光源71側へ射出される。また、蛍光体層の蛍光体に吸収されることなく、金属基材に照射された励起光は、反射面により反射されて再び蛍光体層に入射し、蛍光体を励起することとなる。よって、蛍光ホイール101の凹部の表面を反射面とすることにより、励起光源71から射出される励起光の利用効率を上げることができ、より明るく発光させることができる。

なお、蛍光ホイール101の反射面で蛍光体層側に反射された励起光において蛍光体に吸収されることなく励起光源71側に射出された励起光は、後述する第一ダイクロイックミラー141を透過し、蛍光光は第一ダイクロイックミラー141により反射されるため、励起光が外部に射出されることはない。そして、ホイールモータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって蛍光ホイール101が冷却される。

赤色光源装置120は、励起光源71と光軸が平行となるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える。そして、この赤色光源装置120は、励起光照射装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。また、赤色光源121は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての赤色発光ダイオードである。さらに、赤色光源装置120は、赤色光源121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク130を備える。そして、ヒートシンク130と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって赤色光源121が冷却される。

青色光源装置300は、蛍光発光装置100からの射出光の光軸と平行となるように配置された青色光源301と、青色光源301からの射出光を集光する集光レンズ群305と、を備える。そして、この青色光源装置300は、赤色光源装置120からの射出光と光軸が交差するように配置されている。また、青色光源301は、青色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての青色レーザー発光器である。さらに、青色光源装置300は、青色光源301の正面パネル12側に配置されるヒートシンク310を備える。そして、ヒートシンク310と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって青色光源301が冷却される。

そして、光源側光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせるダイクロイックミラー等からなり、投影光路を形成する。具体的には、励起光照射装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

そして、この第一ダイクロイックミラー141は、レーザー発光器の光線を蛍光ホイール101の蛍光体層に照射させることにより、蛍光ホイール101から射出される蛍光光を反射させるミラーであり、第一ダイクロイックミラー141には、そのミラーの中央部分に照射される光の内、該ミラーに照射される光の一部の微小な光の投影光路を分離変更させるための一部光分離手段を備える。そして、この一部光分離手段は、投影光路を分離変更させるための反射角度変更部141aであり、第一ダイクロイックミラー141とは反射角度の異なる部材である。そして、反射角度変更部141aにより反射された光は、上述の光センサ46に照射されることとなる。

すなわち、この一部光分離手段である反射角度変更部141aは、光源側光学系140における画像を投影するための正規光路である投影光路上の光の一部を反射して、該一部光分離手段から光センサ46までの光路（以下、判定光路と呼称する）へと導くものである。なお、この反射角度変更部141aは、レーザー発光器からレーザー光が射出され、蛍光体層などが脱落して蛍光ホイール101でレーザー光が反射した異常時の第一ダイクロイックミラー141上における該レーザー光の照射領域を示すスポット域に形成されている。

また、青色光源装置300から射出される青色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色波長帯域光を透過し、緑色及び赤色波長帯域光を反射してこの緑色及び赤色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、第一ダイクロイックミラー141と第二ダイクロイックミラー148との間には、集光レンズが配置されている。さらに、ライトトンネル175の近傍には、ライトトンネル175の入射口に光源光を集光する集光レンズ173が配置されている。

光学系ユニット160は、励起光照射装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、光源側光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。

この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する投影光路を形成した導光光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する導光光学系170としては、光源ユニット60から射出され、光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。

画像生成ブロック165は、導光光学系170として、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183を透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー185と、を有している。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。

投影側ブロック168は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

ここで、本実施例における一部光分離手段である反射角度変更部141aと光センサ46とにより射出される光がコヒーレント光としてのレーザー光か否かを判定するプロジェクタ10について図４を用いて詳細に説明する。図４は、励起光源71であるレーザー発光器による光をライトトンネル175に導光させる光源側光学系140及びその光路を示す図である。

図４に示すように、この光源側光学系140において、複数のレーザー発光器による励起光は、集光レンズ78、第一ダイクロイックミラー141、集光レンズ群111等を介して蛍光ホイール101に照射される。そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された励起光照射装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起することにより、コヒーレント光としてのレーザー光がインコヒーレント光に変換され、直接あるいは蛍光ホイール101により反射されて励起光源71側へ射出される。そして、励起光源71側に反射された緑色波長帯域光は、第一ダイクロイックミラー141により反射されてライトトンネル175側に導光される。

本実施例のプロジェクタ10は、この蛍光ホイール101の蛍光体に脱落等の異常が無く、蛍光ホイール101から励起光源71側に射出された光が適切にコヒーレント光としてのレーザー光からインコヒーレント光に変換されているかを検出するものである。

そこで、第一ダイクロイックミラー141により反射されてライトトンネル175側に導光される光の一部を投影光路側とは異なる判定光路に導くために第一ダイクロイックミラー141の中央部分に一部光分離手段である反射角度変更部141aを設けて第一ダイクロイックミラー141に照射される光の一部の投影光路を分離変更させる。そして、判定光路の変更先にＣＣＤ等の光センサ46を設け分離変更された光の光強度を測定する。そして、光強度判定手段としての制御部38は、光強度の出力が所定の閾値を超えていればレーザー光と判定する。

制御部38は、先述のとおり光源制御回路41を介して時系列で赤色光源装置120、青色光源装置300及び複数のレーザー発光器による励起光照射装置70の各光源の発光制御をおこなっている。したがって制御部38は、レーザー発光器の照射時のみ光センサ46による光強度の結果を得る。

なお、一部光分離手段である反射角度変更部141aは、第一ダイクロイックミラー141の中央部分ではなく、例えば、インコヒーレント光に変換されることにより拡散された照射光の周縁部分の光の一部を検出できるように、中央から外れた投影光路内の部分に設けるようにしても構わない。この場合、反射角度変更部141aは、レーザー発光器からレーザー光が異常射出された場合の第一ダイクロイックミラー141上における該レーザー光のスポット域以外に形成されている必要がある。そして、中央から外れた部分に設けた反射角度変更部141aによる反射された光をＣＣＤ等のエリアセンサやフォトダイオード等のスポットセンサなどの光センサ46に照射させ、得た光強度の出力が所定の閾値を上回っていれば、光強度判定手段である制御部38は、インコヒーレント光が第一ダイクロイックミラー141に照射されていると判定することができる。

そして、制御部38は、上述のいかなる一部光分離手段と光センサ46の場合においても、第一ダイクロイックミラー141にインコヒーレント光が照射されるタイミングでインコヒーレント光を示す所定のセンサ出力が得られなければ、その判定結果に基づき光源制御手段とされる光源制御回路41を制御して、レーザー発光器の発光を停止させる。

したがって、制御部38は、蛍光体層に損傷が生じ、蛍光ホイール101の反射面で反射された励起光照射装置70からの光が、第一ダイクロイックミラー141を透過して励起光照射装置70側に戻った場合に本来コヒーレント光としてのレーザー光が照射されない部材にコヒーレント光としてのレーザー光が照射されるようなときでも、上述のとおりレーザー発光器の発光を停止させて不要な装置内での照射を防止できる。

また、本実施例の変形例として異なる光源側光学系140によるプロジェクタ10に本発明を採用した場合について図５、図６を用いて説明する。なお、変形例のプロジェクタ10について、先のプロジェクタ10と同様な部分については、符号を同じくして説明を省略する。図５は、変形例の光源側光学系140を有するプロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。そして、図６はレーザー発光器による光をライトトンネル175に導光させる光源側光学系140及びその光路を示す図である。プロジェクタ10は、図５に示すように、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。

光源ユニット60は、図５に示すようにプロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される励起光照射装置70と、この励起光照射装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、励起光照射装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光の光軸が同一の光軸となるように変換して、各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する光源側光学系140と、を備える。

このように光源側光学系140は、蛍光発光装置100及び赤色光源装置120からの射出光を表示素子51へと導く映像を顕在化するための投影光路を形成している。また、詳細な構成は後述するが、光源側光学系140は、蛍光発光装置100から射出される光がコヒーレント光としてのレーザー光か否かを判定するための判定光路も形成している。

蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光照射装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、励起光照射装置70から射出される光線束を蛍光ホイール101に集光するとともに蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、蛍光ホイール101から正面パネル12方向に射出される光線束を集光する集光レンズ115と、を備える。

蛍光ホイール101は、励起光照射装置70からの射出光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する緑色蛍光発光領域と、励起光照射装置70からの射出光を拡散透過する拡散透過領域と、が周方向に並設してなる。また、緑色蛍光発光領域における基材は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材の背面パネル13側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されている。さらに、拡散透過領域における拡散板は透光性を有する透明基材であって、この基材の表面には、サンドブラスト等によって微細凹凸が形成されている。

そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された励起光照射装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接背面パネル13側へ、あるいは、蛍光ホイール101の表面で反射した後に背面パネル13側へ射出され、集光レンズ群111に入射する。また、蛍光ホイール101の拡散透過領域に照射された励起光照射装置70からの射出光は、微細凹凸によって拡散された拡散透過光として集光レンズ115に入射する。なお、ホイールモータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって蛍光発光装置100等が冷却される。

そして、光源側光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、励起光照射装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、蛍光ホイール101を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ115と正面パネル12との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上であって光学系ユニット160の近傍には、この青色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。

また、第一ダイクロイックミラー141を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー141により反射された緑色波長帯域光の光軸と、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、ダイクロイックミラーや反射ミラーの間には、夫々集光レンズが配置されている。さらに、ライトトンネル175の近傍には、ライトトンネル175の入射口に光源光を集光する集光レンズ173が配置されている。

図６に示すように、この光源側光学系140において、複数のレーザー発光器による励起光は、集光レンズ78、第一ダイクロイックミラー141、集光レンズ群111等を介して蛍光ホイール101に照射される。そして、蛍光ホイール101の拡散透過層に照射された励起光照射装置70からの射出光は、拡散透過層により拡散されることにより、コヒーレント光としてのレーザー光からインコヒーレント光に変換されて第一反射ミラー143側へ射出される。そして、第一反射ミラー143側に射出された青色波長帯域光は、第一反射ミラー143により反射されて９０度光軸を変換して第二反射ミラー145に導光される。

そこで、第二反射ミラー145により反射されてライトトンネル175側に導光される光の一部を投影光路側とは異なる判定光路に導くため第二反射ミラー145の中央部分に微小な光を射出させる一部光分離手段としての透過部145aを設ける。そして、その第二反射ミラー145の透過部145aを通過する光の先にＣＣＤ等の光センサ46を設ける。

すなわち、この一部光分離手段としての透過部145aは、光源側光学系140における画像を投影するための正規光路である投影光路上の光の一部を反射することなく透過させ、該一部光分離手段から光センサ46までの判定光路へと導くものである。なお、この透過部145aは、レーザー発光器からレーザー光が射出され、拡散板が脱落した異常時に第二反射ミラー145上における該レーザー光の照射領域を示すスポット域に形成される。

制御部38は、光源制御回路41を介して時系列で赤色光源装置120及び励起光照射装置70の各光源の発光制御をおこなっている。したがって、制御部38は、レーザー発光器の照射時のみＣＣＤ等の光センサ46により光強度の出力を測定する。

なお、一部光分離手段である透過部145aは第二反射ミラー145の中央部分ではなく、例えば、拡散された照射光の周縁部分の光の一部を検出できるように、中央から外れた部分に設けるようにしても構わない。この場合、透過部145aは、レーザー発光器からレーザー光が射出された場合の第二反射ミラー145上の異常時における該レーザー光の照射領域外を示すスポット域以外に形成されている必要がある。そして、中央から外れた部分に設けた透過部145aによる射出された光をＣＣＤ等のエリアセンサやフォトダイオード等のスポットセンサなどの光センサ46で検出し、予め設定された閾値を超えていれば、光強度判定手段である制御部38は、インコヒーレント光に変換されていると判定する

また、制御部38は、第二反射ミラー145にコヒーレント光としてのレーザー光が照射されていると判定された場合には、その判定結果に基づき光源制御手段とされる光源制御回路41を制御して、レーザー発光器の発光を停止させる。

なお、変形例におけるプロジェクタ10では、一部光分離手段と光センサ46の配置場所を他に設けることができる。図６に示すように、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー148を透過してライトトンネル175へと導光される。

すなわち、第二ダイクロイックミラー148に一部光分離手段である反射角度変更部148aを設け、第二ダイクロイックミラー148に照射される光の一部の投影光路を分離変更させる。そして、その投影光路の変更先にＣＣＤ等の光センサ46を設け、先述のとおり、光強度判定手段である制御部38は、この反射角度変更部148aが異常時のスポット域に形成されている場合、予め設定された閾値を超えればコヒーレント光としてのレーザー光と判定する。

以上のように、本発明によれば、投影光を顕在化するための投影光路とは異なる判定光路上に光線の一部が照射されるように一部光分離手段を設け、その一部の光線の照射範囲に光センサ46を設けて、ダイクロイックミラーなどに照射される光がコヒーレント光としてのレーザー光か否かを光強度の出力により判定し、異常を検出してコヒーレント光としてのレーザー光がプロジェクタ内の所定の光路以外の場所に照射され、又は外部に漏れることを容易に防止できるプロジェクタ10を提供することができる。

また、本発明によれば、蛍光光又は拡散光を反射又は透過させるミラーのスポット域に透過部145a又は反射角度変更部141a,148aを設けて該ミラーに照射される光の一部の光路を分離変更させてＣＣＤ等の光センサ46に照射させて判定することから、単純な構造にしてコンパクトに検出手段を構成し、精度よくコヒーレント光としてのレーザー光か否かを判定することができる。

さらに、本発明によれば、蛍光光又は拡散光を反射又は透過させるミラーの投影光路内のスポット域以外に透過部145a又は反射角度変更部141a,148aを設けてミラーに照射される光の一部の光路を分離変更させてフォトダイオード等の光センサ46に照射させて判定することが可能なことから安価なシステムで、しかも効率良くコヒーレント光としてのレーザー光か否かを判定することができる。

また、上記実施形態においては、一部光分離手段を第一ダイクロイックミラー141や第二反射ミラー145などのミラー上に配置する構成としたが、これに限らず、例えばこれらミラーの代わりにプリズム等を用いることも可能である。この場合、該プリズム上に反射角度変更部141aや透過部145aを設けることにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

10 プロジェクタ 11 上面パネル
12 正面パネル 13 背面パネル
14 右側パネル 15 左側パネル
17 排気孔
18 吸気孔 19 レンズカバー
20 各種端子 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオＲＡＭ
26 表示駆動部 31 画像圧縮伸長部
32 メモリカード 35 Ｉｒ受信部
36 Ｉｒ処理部 37 キー／インジケータ部
38 制御部 41 光源制御回路
43 冷却ファン駆動制御回路 45 レンズモータ
46 光センサ 47 音声処理部
48 スピーカ 51 表示素子
60 光源ユニット 70 励起光照射装置
71 励起光源
73 コリメータレンズ 75 反射ミラー群
78 集光レンズ 81 ヒートシンク
100 蛍光発光装置 101 蛍光ホイール
110 ホイールモータ 111 集光レンズ群
115 集光レンズ 120 赤色光源装置
121 赤色光源 125 集光レンズ群
130 ヒートシンク 140 光源側光学系
141 第一ダイクロイックミラー 141a 反射角度変更部
143 第一反射ミラー 145 第二反射ミラー
145a 透過部 148 第二ダイクロイックミラー
148a 反射角度変更部
160 光学系ユニット 161 照明側ブロック
165 画像生成ブロック 168 投影側ブロック
170 導光光学系 173 集光レンズ
175 ライトトンネル 178 集光レンズ
181 光軸変換ミラー 183 集光レンズ
185 照射ミラー 190 ヒートシンク
195 集光レンズ 220 投影側光学系
225 固定レンズ群 235 可動レンズ群
241 制御回路基板 261 冷却ファン
300 青色光源装置
301 青色光源 305 集光レンズ群
310 ヒートシンク

Claims

レーザー光を射出するレーザー発光器と該レーザー光を投影光に変換する投影光変換手段とを有する光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する投影光路を形成する導光光学系と、を有するプロジェクタにおいて、
前記投影光路上の所定の位置に配置され、前記光源ユニットから照射される光を一部反射又は透過させ、該投影光路とは異なる光路へ分離させる一部光分離手段と、
前記一部光分離手段により分離変更された光路上に配置される光センサと、
前記一部光分離手段により分離された前記レーザー光の光強度を前記光センサにより検出して、該光強度が閾値を超えているか否かを判定する光強度判定手段と、
前記光強度判定手段の判定結果に基づき、前記レーザー発光器の発光を停止させる光源制御手段と、
を備え、
前記一部光分離手段は、前記光源ユニットから照射される光を反射又は透過させるミラー上の前記レーザー光のスポット域に透過部又は反射角度変更部を設けて該ミラーに照射される光の一部の光路を分離変更させることを特徴とするプロジェクタ。
前記光強度判定手段の判定結果が前記閾値を超えた場合に、前記光源制御手段は前記レーザー発光器の発光を停止させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
前記光センサは、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロジェクタ。
レーザー光を射出するレーザー発光器と該レーザー光を投影光に変換する投影光変換手段とを有する光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する投影光路を形成する導光光学系と、を有するプロジェクタにおいて、
前記投影光路上の所定の位置に配置され、前記光源ユニットから照射される光を一部反射又は透過させ、該投影光路とは異なる光路へ分離させる一部光分離手段と、
前記一部光分離手段により分離変更された光路上に配置される光センサと、
前記一部光分離手段により分離された前記レーザー光の光強度を前記光センサにより検出して、該光強度が閾値を超えているか否かを判定する光強度判定手段と、
前記光強度判定手段の判定結果に基づき、前記レーザー発光器の発光を停止させる光源制御手段と、
を備え、
前記一部光分離手段は、前記光源ユニットから照射される光を反射又は透過させるミラー上の前記レーザー光のスポット域以外に透過部又は反射角度変更部を設けて該ミラーに照射される光の一部の光路を分離変更させることを特徴とするプロジェクタ。
前記光強度判定手段の判定結果が前記閾値を下回った場合に、前記光源制御手段は前記レーザー発光器の発光を停止させることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
前記光センサは、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のプロジェクタ。
前記光センサは、フォトダイオードであることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。