JP5668286B2 - 投影装置、投影方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を含む複数種の光源を使用するプロジェクタ装置等に好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する。

従来より、レーザ光を光源とするプロジェクタ装置等が各種提案されている。（例えば、特許文献１）

特開２００９−２０００７９号公報

上記特許文献に記載された技術を含め、レーザ光を光源とするプロジェクタ装置では、電源投入に伴って光源が点灯し、投影が開始される。そのため、ユーザが誤って投影レンズ内を覗き込むことにより、レーザ光を直視する虞がある。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、レーザ光を用いた画像投影時にユーザが誤って投影レンズ内を直接覗き込むようなことがないように確実に注意を喚起することが可能な投影装置、投影方法及びプログラムを提供することにある。

本発明は、青色のレーザ光を発するレーザ光源と、該レーザ光を励起光として緑色光を発する緑色蛍光体層及び該レーザ光を拡散透過する拡散層が周方向に併設されてなるカラーホイールと、を含む第１の光源と、赤色光を発するＬＥＤを含む第２の光源と、画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力した画像信号に応じた一つの光像を形成するために上記第１の光源からのレーザ光及び上記第２の光源からのＬＥＤ光を両方用いて投影を行なう投影手段と、電源投入から一定時間が経過するまで、上記第１の光源での発光を抑止し、上記第２の光源からのＬＥＤ光のみを用いて投影動作を実行させる投影制御手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、レーザ光を用いた画像投影時にユーザが誤って投影レンズ内を直接覗き込むようなことがないように確実に注意を喚起することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置全体の機能回路構成を示すブロック図。 同実施形態に係る電源投入直後の初期処理の内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る初期処理での投影画像の例を示す図。

以下本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０が備える電子回路の概略機能構成を示すブロック図である。
１１は入出力コネクタ部である。入出力コネクタ部１１は、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子、Ｄ−ｓｕｂ１５タイプのＲＧＢ入力端子、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）コネクタを含む。

入出力コネクタ部１１より入力される各種規格の画像信号は、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２、システムバスＳＢを介し、一般にスケーラとも称される画像変換部１３に入力される。

画像変換部１３は、入力された画像信号を投影に適した所定のフォーマットの画像信号に統一し、適宜表示用のバッファメモリであるビデオＲＡＭ１４に書込んだ後に、書込んだ画像信号を読出して投影画像処理部１５へ送る。

この際、ＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じてビデオＲＡＭ１４で画像信号に重畳加工され、加工後の画像信号が読出されて投影画像処理部１５へ送られる。

投影画像処理部１５は、送られてきた画像信号に応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子（ＳＬＭ）であるマイクロミラー素子１６を表示駆動する。

このマイクロミラー素子１６は、アレイ状に配列された複数、例えばＸＧＡ（横１０２４画素×縦７６８画素）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作することでその反射光により光像を形成する。

一方で、光源部１７から時分割でＲ，Ｇ，Ｂの原色光が循環的に出射される。この光源部１７からの原色光が、ミラー１８で全反射して上記マイクロミラー素子１６に照射される。

そして、マイクロミラー素子１６での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット１９を介して、投影対象となる図示しないスクリーンに投影表示される。

光源部１７は、２種類の光源、すなわち青色のレーザ光を発する半導体レーザ２０と、赤色光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）２１とを有する。半導体レーザ２０は、ＬＥＤ２１に比して光出力が大きい。

半導体レーザ２０の発する青色のレーザ光は、ミラー２２で全反射された後、ダイクロイックミラー２３を透過して、カラーホイール２４の周上の１点に照射される。このカラーホイール２４は、モータ２５により回転される。レーザ光が照射されるカラーホイール２４の周上には、緑色蛍光反射板２４Ｇと青色用拡散板２４Ｂとが合わせてリング状となるように形成されている。

カラーホイール２４の緑色蛍光反射板２４Ｇがレーザ光の照射位置にある場合、レーザ光の照射により緑色光が励起され、励起された緑色光がカラーホイール２４で反射された後、上記ダイクロイックミラー２３でも反射される。

その後、この緑色光は、さらにダイクロイックミラー２８で反射され、インテグレータ２９で輝度分布が略均一な光束とされた後にミラー３０で全反射されて、上記ミラー１８へ送られる。

また、図１に示すようにカラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂがレーザ光の照射位置にある場合、レーザ光は該拡散板２４Ｂで拡散されながらカラーホイール２４を透過した後、ミラー２６，２７でそれぞれ全反射される。

その後、この青色光は、上記ダイクロイックミラー２８を透過し、インテグレータ２９で輝度分布が略均一な光束とされた後にミラー３０で全反射されて、上記ミラー１８へ送られる。

さらに、上記ＬＥＤ２１の発した、半導体レーザ２０の発する青色光よりも出力の小さい赤色光は、上記ダイクロイックミラー２３を透過した後にダイクロイックミラー２８で反射され、インテグレータ２９で輝度分布が略均一な光束とされた後にミラー３０で全反射されて、上記ミラー１８へ送られる。

以上の如く、ダイクロイックミラー２３は、青色光、及び赤色光を透過する一方で、緑色光を反射する分光特性を有する。

また、ダイクロイックミラー２８は、青色光を透過する一方で、赤色光、及び緑色光を反射する分光特性を有する。

さらに、光源１７は、カラーホイール２４の緑色蛍光反射板２４Ｇにおけるレーザ光から蛍光光への光変換効率が、青色用拡散板２４Ｂのレーザ光から拡散光への変換効率に比べて低いため、充分な輝度の緑色光を得るためには、半導体レーザ２０の光出力を高くしなければならない。すると一方で、青色用拡散板２４Ｂを介してレーザ光から拡散光へ変換された青色光の光強度が、他の赤色、緑色光の光強度よりも高くなる。このため、図示はしないが、カラーホイール２４は、緑色蛍光反射板２４Ｇの方を青色用拡散板２４Ｂよりも広い範囲で配設することで、これら緑色蛍光反射板２４Ｇ及び青色用拡散板２４Ｂから発せられる青色光及び緑色光の光強度の差異を小さくしている。

光源部１７の半導体レーザ２０とＬＥＤ２１の各発光タイミング、及びモータ２５によるカラーホイール２４の回転を投影光処理部３１が統括して制御する。投影光処理部３１は、投影画像処理部１５から与えられる画像データのタイミングに応じて半導体レーザ２０、ＬＥＤ２１の各発光タイミングとカラーホイール２４の回転を制御する。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ３２が制御する。このＣＰＵ３２は、メインメモリ３３及びプログラムメモリ３４と直接接続される。メインメモリ３３は、ＤＲＡＭで構成され、投影光処理部３１のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ３４は、電気的書換可能な不揮発性メモリで構成され、ＣＰＵ３２が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。ＣＰＵ３２は、メインメモリ３３及びプログラムメモリ３４を用いて、このデータプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。

上記ＣＰＵ３２は、操作部３５からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。
この操作部３５は、データプロジェクタ装置１０の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置１０専用の図示しないリモートコントローラの間で赤外光を受光するレーザ受光部とを含む。

本体のキー操作部と、リモートコントローラのいずれにも、電源の投入と切断を指示する電源キー、投影画像のフォーカス位置を前後に移動させるフォーカスキー、投影画角を可変するズームキー等を備える。ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラでキーを操作すると、操作部３５は操作されたキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ３２へ直接出力する。

上記ＣＰＵ３２はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３６とも接続される。音声処理部３６は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部３７を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。

次に上記実施形態の動作について説明する。
図２は、操作部３５の電源キーの操作により電源が投入された当初に、ＣＰＵ３２が実行する処理内容を示す。このＣＰＵ３２による処理は、ＣＰＵ３２がプログラムメモリ３４から動作プログラム及び各種データ等を読出してメインメモリ３３上に展開した上で実行する。

その処理当初にＣＰＵ３２は、メインメモリ３３内部に設定するタイムカウンタによる一定時間、例えば５秒間のダウンカウントを開始させる（ステップＳ１０１）。

これと共に、光源部１７内に２つある光源素子のうち、赤色光を発するＬＥＤ２１の側のみを発光駆動する（ステップＳ１０２）。

このとき、半導体レーザ２０による発光を一時的に抑止し、ＬＥＤ２１の発光のみを行なうため、１画像フレームを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各フィールドのうち、Ｒフィールドでマイクロミラー素子１６に表示される画像のみが有効となり、赤一色の画像が投影されることとなる。

ここでＣＰＵ３２は、その時点で入出力コネクタ部１１に入力されている画像信号に代えて、プログラムメモリ３４から読出すデータを用い、上記タイムカウンタのカウント値を用いたガイドメッセージの画像信号を形成してビデオＲＡＭ１４に記憶させ、投影画像処理部１５によりマイクロミラー素子１６で当該ガイドメッセージの画像を表示させる（ステップＳ１０３）。

図３は、このとき投影対象のスクリーンＳＣに投影される画像を例示している。ここでは、何秒後にレーザ光を用いた投影が開始されるのか、その具体的な秒数を挙げると共に、投影レンズを直接覗き込むことが大変危険であることをガイドメッセージとして警告する。
このとき、光源としては赤色光を発するＬＥＤ２１のみが駆動されているため、スクリーンＳＣ上に投影される画像は図示する如く、赤一色で表現される。

こうした投影を行ないながら、タイムカウンタの値が「０（ゼロ）」になったか否かにより、タイムアップしたか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

ここでまだタイムアップしていないと判断すると、同タイムカウンタによるダウンカウントを継続しながら上記ステップＳ１０３からの処理に戻る。

こうしてステップＳ１０３，Ｓ１０４の処理を繰返し実行する過程で、半導体レーザ２０を用いた投影を開始するまでの時間を順次ダウンカウントしながら、上記図３で示したガイドメッセージ画像を継続する。

しかして、タイムカウンタの値が「０（ゼロ）」となり、タイムアップすると、上記ステップＳ１０４でそれを判断し、その時点で光源部１７内の半導体レーザ２０の発光を開始させる（ステップＳ１０５）。

こうして半導体レーザ２０の発光抑止状態を解除することにより、半導体レーザ２０とＬＥＤ２１の双方を併用した発光を行なうため、１画像フレームを構成するＲ，Ｇ，Ｂの全フィールドでマイクロミラー素子１６に表示される画像が有効となり、入出力コネクタ部１１に入力される画像信号通りのカラー画像の投影が可能となる。以上で電源投入に伴う初期処理を完了し、以下、通常の投影動作に移行する。

以上に述べた如く本実施形態によれば、半導体レーザ２０を点灯する前にＬＥＤ２１のみを用いた投影を行なうことで、これからデータプロジェクタ装置１０での投影が開始させることを報知できる。

すなわち、本実施形態によれば、上述したように半導体レーザ２０からの高出力レーザが青色用拡散板２４Ｂにおいてさほど減衰されずに拡散されて射出される青色光や、カラーホイール２４や緑色蛍光反射板２４Ｇ及び青色用拡散板２４Ｂが脱落して半導体レーザ２０から直接射出される青色レーザ光が、投影動作開始に気付かずユーザの視覚に障害を及ぼす危険性を軽減することができる。

加えて、仮に電源投入当初に投影レンズユニット１９を直接覗き込んでいるユーザ等がいた場合でも、ＬＥＤ２１による発光で投影が開始されたことに気づき、視覚に障害を及ぼすほどではないものの、投影の光源として用いる程度に充分に眩しいものであるため、レーザ光の発光前に投影レンズユニット１９内を直接覗き込むのを止めさせることができる。

このように、レーザ光を用いた画像投影時に、ユーザが誤って投影レンズ内を直接覗き込むようなことがないように確実に注意を喚起することが可能となる。

また上記実施形態では、赤色光を発するＬＥＤ２１のみを駆動している状態で、その赤色光により上記図３に示したようなガイドメッセージによる警告画像を投影するものとした。これにより、その時点では投影光を直視していないユーザに対しても、その後の実行等を未然に防止することができる。

さらに上記実施形態では、図３に示した投影画像で、レーザ光の発光が開始されるまでの時間をカウントダウン表示するものとしたので、本来の投影を行なうことができない初期処理による待機時間が終了するまでの時間を提示することにより、無駄にユーザを苛つかせることなく通常の投影動作に移行できる。

また、緑色光は緑色蛍光反射板２４Ｇにおいて蛍光光に変換されるため、青色用拡散板２４Ｂにおいて拡散されるだけの青色光よりもユーザにとって安全性が高いことから、上記実施形態における警告画像を、ＬＥＤ２１からの赤色光及び／又は緑色蛍光反射板２４Ｇからの緑色光を用いて生成することとしても良い。

なお、上記実施形態は、本発明をＤＬＰ（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置で、１つの半導体レーザ２０と１つのＬＥＤ２１とを光源素子とする構成に適用した場合について説明したが、本発明は、レーザ光源の種類や構成数、レーザ光源以外の光源の種類や構成数、あるいは投影方式などをいずれも限定するものではなく、各種組合せのものが考えられる。

例えば、赤色光を発するＬＥＤ２１の他に、青色光を発するＬＥＤと、半導体レーザ２０からの青色レーザを受けて緑色光を発する緑色蛍光体が塗布されたカラーホイールとを具備することとしてもよい。この場合は、緑色蛍光体が塗布されたカラーホイールが脱落してしまった場合のユーザに及ぶ危険性を軽減することができる。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１０…データプロジェクタ装置、１１…入出力コネクタ部、１２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、１３…画像変換部（スケーラ）、１４…ビデオＲＡＭ、１５…投影画像処理部、１６…マイクロミラー素子（ＳＬＭ）、１７…光源部、１８…ミラー、１９…投影レンズユニット、２０…（Ｂ発光）半導体レーザ、２１…（Ｒ発光）ＬＥＤ、２２…ミラー、２３…ダイクロイックミラー、２４…カラーホイール、２４Ｂ…青色用拡散板、２４Ｇ…緑色蛍光体反射板、２５…モータ（Ｍ）、２６，２７…ミラー、２８…ダイクロイックミラー、２９…インテグレータ、３０…ミラー、３１…投影光処理部、３２…ＣＰＵ、３３…メインメモリ、３４…プログラムメモリ、３５…操作部、３６…音声処理部、３７…スピーカ部、ＳＢ…システムバス、ＳＣ…スクリーン。

Claims (8)

1. 青色のレーザ光を発するレーザ光源と、該レーザ光を励起光として緑色光を発する緑色蛍光体層及び該レーザ光を拡散透過する拡散層が周方向に併設されてなるカラーホイールと、を含む第１の光源と、
   赤色光を発するＬＥＤを含む第２の光源と、
   画像信号を入力する入力手段と、
   上記入力手段で入力した画像信号に応じた一つの光像を形成するために上記第１の光源からのレーザ光及び上記第２の光源からのＬＥＤ光を両方用いて投影を行なう投影手段と、
   電源投入から一定時間が経過するまで、上記第１の光源での発光を抑止し、上記第２の光源からのＬＥＤ光のみを用いて投影動作を実行させる投影制御手段と、
   を具備したことを特徴とする投影装置。
2. 上記投影制御手段は、上記第１の光源での発光を抑止している間、上記入力手段で入力した画像信号に代えて、投影光の直視の禁止を促す光像を形成して上記投影手段により投影させることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 上記投影制御手段は、上記第１の光源での発光を抑止している間、上記入力手段で入力した画像信号に代えて、上記一定時間の残り時間を示す光像を形成して上記投影手段により投影させることを特徴とする請求項１または２に記載の投影装置。
4. 青色のレーザ光を発するレーザ光源と、該レーザ光を励起光として緑色光を発する緑色蛍光体層が配設されたカラーホイールと、を含む第１の光源と、
   赤色光を発するＬＥＤ及び青色光を発するＬＥＤを含む第２の光源と、
   画像信号を入力する入力手段と、
   上記入力手段で入力した画像信号に応じた一つの光像を形成するために上記第１の光源からのレーザ光及び上記第２の光源からのＬＥＤ光を両方用いて投影を行なう投影手段と、
   電源投入から一定時間が経過するまで、上記第１の光源での発光を抑止し、上記第２の光源からのＬＥＤ光のみを用いて投影動作を実行させる投影制御手段と、
   を具備したことを特徴とする投影装置。
5. 上記投影制御手段は、上記第１の光源での発光を抑止している間、上記入力手段で入力した画像信号に代えて、投影光の直視の禁止を促す光像を形成して上記投影手段により投影させることを特徴とする請求項４記載の投影装置。
6. 上記投影制御手段は、上記第１の光源での発光を抑止している間、上記入力手段で入力した画像信号に代えて、上記一定時間の残り時間を示す光像を形成して上記投影手段により投影させることを特徴とする請求項４または５に記載の投影装置。
7. 青色のレーザ光を発するレーザ光源と、該レーザ光を励起光として緑色光を発する緑色蛍光体層及び該レーザ光を拡散透過する拡散層が周方向に併設されてなるカラーホイールと、を含む第１の光源、赤色光を発するＬＥＤを含む第２の光源、画像信号を入力する入力部、及び上記入力部で入力した画像信号に応じた一つの光像を形成するために上記第１の光源からのレーザ光及び上記第２の光源からのＬＥＤ光を両方用いて投影を行なう投影部を備えた投影装置での投影方法であって、
   電源投入から一定時間が経過するまで、上記第１の光源での発光を抑止し、上記第２の光源からのＬＥＤ光のみを用いて投影動作を実行させる投影制御工程を有したことを特徴とする投影方法。
8. 青色のレーザ光を発するレーザ光源と、該レーザ光を励起光として緑色光を発する緑色蛍光体層及び該レーザ光を拡散透過する拡散層が周方向に併設されてなるカラーホイールと、を含む第１の光源、赤色光を発するＬＥＤを含む第２の光源、画像信号を入力する入力部、及び上記入力部で入力した画像信号に応じた一つの光像を形成するために上記第１の光源からのレーザ光及び上記第２の光源からのＬＥＤ光を両方用いて投影を行なう投影部を備えた投影装置が内蔵したコンピュータが実行するプログラムであって、
   電源投入から一定時間が経過するまで、上記第１の光源での発光を抑止し、上記第２の光源からのＬＥＤ光のみを用いて投影動作を実行させる投影制御ステップを有したことを特徴とするプログラム。

Images