WO2013132634A1 - プロジェクタ - Google Patents

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濱村 繁男
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    • G03B21/204LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence

Definitions

  • the present invention relates to a projector, and more particularly to a projector apparatus using a laser as a light source.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-527766 discloses a projector that combines a plurality of laser beams with a dichroic combiner to produce illumination light.
  • the laser light is converted into display image light by a light control device such as a DMD (Digital Mirror Device) or a liquid crystal display device and projected outside the projector.
  • a light control device such as a DMD (Digital Mirror Device) or a liquid crystal display device
  • Various optical elements such as a mirror, a lens, and an integrator, are provided between the laser light source that generates laser light and the light control device for efficiently irradiating the light control device with the laser light.
  • various optical elements including a projection lens for projecting display image light from the light control device to the outside are also provided in the direction from the light control device to the outside. Adjustment of the position of these optical elements is performed while actually outputting laser light from a laser light source and confirming a change in the output state of the laser light.
  • the adjustment of the position of the optical element is performed in a state where laser light is output from the laser light source. Since the laser light emitted from the laser light source has a high energy per unit area, it is extremely dangerous when entering the human body, particularly the eyes. For this reason, when the laser beam is being output, the indicator lamp is lit to alert the user that the laser beam is being output.
  • An operator who develops, manufactures, or maintains a projector device using a laser as a light source must wear protective glasses to protect the eyes from scattered light when working in the vicinity of the projector device.
  • the laser light is absorbed and cannot be seen, so an indicator lamp is attached to indicate that the laser is emitting light so that the protective glasses are not removed while the laser is emitting light.
  • high-power laser light is used for high-brightness projectors, and when using such high-power laser light, it is required to turn on the indicator light reliably.
  • the indicator lamps are primarily intended for projector users. It is often provided at a position where the user can check when the user is on, for example, at a location outside the housing of the projector.
  • the projector housing there are a structure that can be attached to and detached from the main body of the apparatus, and an openable type that covers the main body of the apparatus. Since the optical element is provided inside the projector, when the position of the optical element is adjusted, the housing is removed or opened. For this reason, the operator who adjusts the position of the optical element may not be able to check the indicator lamp.
  • the projector according to the present invention is a projector having a light control device that uses laser light as display image light, provided on the non-reflecting surface side of a mirror that reflects the laser light toward the light control device, and is excited by the laser light. It has a marker plate that generates fluorescence having a wavelength different from that of the laser light.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an embodiment of a projector according to the present invention.
  • 2 is a schematic diagram showing a configuration of an optical system inside a projector 3.
  • FIG. FIG. 3 is a layout diagram showing an installation relationship between a casing 19 of the projector 3 that houses the optical system shown in FIG. 2 and a marker plate 13.
  • Oscillation wavelengths 21 to 23 of blue, green, and red laser light used in the embodiment of the present invention, the light of the blue-green region protective film and the red region protective film applied to the protective glasses for the reason of the operator
  • It is a figure which shows the wavelength dependence characteristics 24 and 25 in absorption, and the excitation wavelength 26 and fluorescence wavelength 27 of the fluorescent substance which comprises the marker board 13.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an embodiment of a projector according to the present invention.
  • the projector 3 performs projection with laser light supplied from a laser light source device 4.
  • the laser light source device 4 supplies the projector 3 with green laser light and blue laser light through the optical fiber 1, and red laser light through the optical fiber 2.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the optical system inside the projector 3. Actually, in addition to the configuration shown in FIG. 2, a signal processing system for receiving an input video signal and generating image light is provided. In FIG. 2, only the main part of the optical system is shown.
  • the green and blue laser lights supplied via the optical fiber 1 and the red laser light supplied via the optical fiber 2 are transmitted to the dichroic mirror 7 via the lens 5 and the lens 6, respectively. Incident, synthesized and emitted. Light emitted from the dichroic mirror 7 is diffused by the diffusion plate 8 and incident on the rod integrator 9, and after being uniformed, is further diffused by the diffusion plate 10.
  • the diffused light emitted from the diffusion plate 10 is folded back by the mirror 12 via the lens 11 and enters the color separation optical system 14.
  • the color separation optical system 14 has a spatial separation function by a wavelength in which a plurality of prisms are combined.
  • the laser light synthesized by the dichroic mirror 7 is converted into red light, green light, and blue light by the color separation optical system 14.
  • the laser light is separated and incident on a DMD 15 for forming a red image, a DMD 16 for forming a green image, and a DMD 17 for forming a blue image.
  • the red image, the green image, and the blue image that are reflected light from the DMDs 15 to 17 enter the image light combining optical system 18.
  • the image light combining optical system 18 is a combination of a plurality of prisms similarly to the color separation optical system 14 and has a function of combining light of each wavelength.
  • the red image, the green image, and the blue image light incident on the image light combining optical system 18 are combined into one projection image light and projected to the outside.
  • a Phillips prism and a total reflection prism may be used instead of the color separation optical system 14 and the image light combining optical system 18.
  • a marker plate 13 is provided on the back surface of the mirror 12 which is the non-reflecting surface side. Most of the laser beams of each color incident on the mirror 12 are reflected, but a very small amount is emitted from the back surface as leakage light and enters the marker plate 13.
  • the marker plate 13 is partly or entirely composed of a phosphor, and the phosphor is excited by leakage light that has passed through the mirror 12 to generate fluorescence.
  • the position of the projector user or optical element It is provided to warn the operator who performs the adjustment that the laser beam is being output.
  • FIG. 3 is a layout diagram showing the installation relationship between the casing 19 of the projector 3 that accommodates the optical system shown in FIG. 2 and the marker plate 13.
  • the state shown in FIG. 3 shows the installation relationship between the casing 19 of the projector 3 and the marker plate 13 in a use state in which projection by the projector 3 is performed.
  • a display window 20 formed of a material that transmits fluorescence generated on the marker plate 13 is provided at a position near the marker plate 13 of the housing 19. The user of the projector can confirm that the laser beam is being output by checking the fluorescence through the display window 20.
  • the housing 19 When adjusting the position of the optical element, the housing 19 is removed or opened. At this time, the operator who adjusts the position of the optical element can confirm the output state of the laser light by confirming the fluorescence state of the marker plate 13.
  • FIG. 4 shows the oscillation wavelengths 21 to 23 of the blue, green, and red laser beams used in the present embodiment, the blue-green protective film and the red protective film applied to the protective glasses used by the operator.
  • FIG. 6 is a diagram showing wavelength-dependent characteristics 24 and 25 in light absorption, and an excitation wavelength 26 and a fluorescence wavelength 27 of a phosphor constituting the marker plate 13.
  • the blue-green protection film absorbs light in a wavelength band including the oscillation wavelengths of blue and green laser light, and the red-range protection film reduces the oscillation wavelength of red laser light. Absorbs light in the included wavelength band. Since each protective film has a low absorptance centering on the peak wavelength of the fluorescent wavelength of the phosphor constituting the marker plate 13, the operator wears protective glasses while cutting off each laser beam. The fluorescence state of the plate 13 can be confirmed.
  • the phosphor constituting the marker plate 13 is most excited with respect to the blue laser light as shown in FIG.
  • the excitation wavelength of the phosphor is not shown for the red laser light, but it is not excited at all, and the red laser light is not as strong as the fluorescence for the blue laser light, but generates fluorescence.
  • What is necessary for the phosphor used in the present invention is that the wavelength of the fluorescence generated by being excited by the laser beam used in the projector is different from the wavelength of the laser beam.
  • a phosphor that is excited at the oscillation wavelength of the red laser beam may be used in combination.
  • the projector 3 that performs projection with the laser light supplied from the laser light source device 4 via the optical fibers 2 and 3 is shown.
  • the projector 3 is an integrated type that includes the laser light source device in the projector.
  • the present invention is naturally applicable, and such forms are also included in the present invention.

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Abstract

 本発明は、レーザー光を用いたプロジェクタの利用者、光学素子の位置調整を行う作業者のいずれにおいてもレーザー光が出力されていることの確認を確実に行うことができるプロジェクタを実現することを目的とするもので、レーザー光を表示画像光とする調光装置を備えたプロジェクタにおいて、レーザー光を調光装置に向けて反射するミラー(12)の非反射面側に設けられ、レーザー光により励起されてレーザー光と異なる波長の蛍光を発生するマーカ板(13)を有する。

Description

プロジェクタ
 本発明はプロジェクタに関し、特に、レーザーを光源として用いるプロジェクタ装置に関する。
 近年では、高い出力の可視光を出力する半導体レーザーが実現されており、これを用いて高輝度のプロジェクタを作製することが提案されている。特許文献1(特表2011-527766号公報)には、複数のレーザー光を二色性のコンバイナーで合成して照明光とするプロジェクタが開示されている。
 上記のようなレーザー光を用いるプロジェクタにおいては、レーザー光はDMD(Digital Mirror Device)や液晶表示デバイスなどの調光装置により表示画像光とされてプロジェクタ外に投写される。
 レーザー光を発生するレーザー光源と調光装置との間には、レーザー光を効率よく調光装置へ照射するための、ミラー、レンズ、インテグレータなどのさまざまな光学素子が設けられている。また、調光装置から外部への方向についても、調光装置からの表示画像光を外部へ投写するための投写レンズを含むさまざまな光学素子が設けられている。これらの光学素子の位置の調節は、レーザー光源から実際にレーザー光を出力させ、レーザー光の出力状態の変化を確認しながら行われる。
特表2011-527766号公報
 上述したように、光学素子の位置の調整は、レーザー光源からレーザー光を出力させた状態で行われる。レーザー光源から出射されるレーザー光は、単位面積当たりのエネルギーが高いものであることから、人体、特に、眼に入射した場合には非常に危険となる。このため、レーザー光が出力中の場合には、レーザー光が出力されていることについての注意を促すために、表示灯を点灯させることが行われている。
 レーザーを光源にしたプロジェクタ装置の開発や製造、保守などを行う作業者は、プロジェクタ装置の近傍で作業を行う場合、散乱光から目を保護するために保護めがねを着用しなければならない。ところが保護めがねを着用するとレーザー光は吸収されて見えなくなるため、レーザーが発光中であることを示す表示灯を取り付け、レーザーが発光中には保護めがねをはずすことのないようにしていた。
 高輝度のプロジェクタには当然ながら出力の高いレーザー光が使用されることとなり、このような出力の高いレーザー光の使用に際しては、表示灯を確実に点灯させることが求められる。
 レーザー光が出力中であることを示す表示灯としては、レーザー光源の発光制御と連動して発光する白熱電球や放電管、LED(Light Emitting Diode)が使用されてきた。ところが、表示灯そのものの故障、あるいは、表示灯へ電源を供給する配線の断線、さらに、配線の接続忘れといった原因によりレーザー光が出力中であるにもかかわらず表示灯が正常に動作しない可能性がある。
 また、レーザーを光源にしたプロジェクタ装置の開発や製造、保守などを行う作業者についていうと、表示灯は、主にプロジェクタの利用者を対象とするものであるため、プロジェクタが投写表示を行っているときに利用者が確認できるような位置、例えば、プロジェクタの筐体の外側の箇所に設けられることが多い。
 プロジェクタの筐体の構造としては、装置の本体に対して脱着されるものや、装置の本体を覆う開閉型のものがある。光学素子はプロジェクタの内部に設けられているため、光学素子の位置の調整を行う際には、筐体は取り外された状態や開けられた状態とされる。このため、光学素子の位置の調整を行う作業者は表示灯を確認することができないことがある。
 本発明は、プロジェクタの利用者、光学素子の位置調整を行う作業者のいずれにおいてもレーザー光が出力されていることの確認を確実に行うことができるプロジェクタを実現することを目的とする。
 本発明によるプロジェクタは、レーザー光を表示画像光とする調光装置を備えたプロジェクタにおいて、レーザー光を調光装置に向けて反射するミラーの非反射面側に設けられ、レーザー光により励起されてレーザー光と異なる波長の蛍光を発生するマーカ板を有する。
 レーザーが出力されていることを示す表示を、レーザー光を励起源として蛍光物質を発光させて行うことにより、レーザー光が出力されていることの確認を確実に行うことができ、高い安全性を提供することができる。
本発明によるプロジェクタの一実施形態の構成を示す斜視図である。 プロジェクタ3の内部の光学系の構成を示す概略図である。 図2に示した光学系を収容するプロジェクタ3の筐体19とマーカ板13との設置関係を示す配置図である。 本発明の実施形態で用いられる青色、緑色、赤色の各レーザー光の発振波長21~23、作業者が理由する保護用眼鏡に施される青緑域用保護膜と赤域用保護膜の光吸収における波長依存特性24,25、マーカ板13を構成する蛍光体の励起波長26および蛍光波長27を示す図である。
 次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
 図1は、本発明によるプロジェクタの一実施形態の構成を示す斜視図である。
 図1に示される本実施形態によるプロジェクタ3は、レーザー光源装置4から供給されるレーザー光により投写を行うものである。レーザー光源装置4からプロジェクタ3に対しては光ファイバ1を介して緑色光のレーザー光と青色光のレーザー光が供給され、光ファイバ2を介して赤色光のレーザー光が供給される。
 図2は、プロジェクタ3の内部の光学系の構成を示す概略図である。実際には図2に示される構成のほかに、入力された映像信号を受け付けて画像光を生成するための信号処理系が設けられるが、図2では光学系の要部のみを示している。
 光ファイバ1を介して供給された緑色光のレーザー光と青色光のレーザー光、光ファイバ2を介して供給された赤色光のレーザー光は、レンズ5、レンズ6をそれぞれ介してダイクロイックミラー7に入射して合成されて出射される。ダイクロイックミラー7が出射光は拡散板8により拡散されてロッドインテグレータ9に入射され、均一化された後に、拡散板10によりさらに拡散される。
 拡散板10から出射した拡散光は、レンズ11を介してミラー12で折り返され、色分離光学系14に入射する。色分離光学系14は、複数のプリズムが組み合わされた波長による空間分離機能を備えるもので、ダイクロイックミラー7により合成されたレーザー光は、色分離光学系14により赤色光、緑色光、青色光のレーザー光に分離されて、赤色用の画像を形成するためのDMD15、緑色用の画像を形成するためのDMD16、青色用の画像を形成するためのDMD17にそれぞれ入射する。DMD15~17の反射光である赤色用の画像、緑色用の画像、青色用の画像は、画像光合成光学系18に入射する。
 画像光合成光学系18は、色分離光学系14と同様に複数のプリズムが組み合わされもので、各波長の光を合成する機能を備える。画像光合成光学系18に入射した赤色用の画像、緑色用の画像、青色用の各画像光は、合成されて1つの投写画像光とされ、外部へ投写される。尚、色分離光学系14と画像光合成光学系18の代わりに、フィリップスプリズムと全反射プリズム(TIRプリズム)に代えてもよい。
 ミラー12の非反射面側となる裏面には、マーカ板13が設けられている。ミラー12に入射された各色のレーザー光は、その殆どは反射されるが、ごくわずかが漏れ光として裏面から出射され、マーカ板13に入射する。マーカ板13は、一部もしくはすべてが蛍光体により構成されたもので、該蛍光体は、ミラー12を通過した漏れ光により励起して蛍光を発生するもので、プロジェクタ利用者や光学素子の位置の調整を行う作業者に対してレーザー光が出力されていることを警告するために設けられている。
 図3は、図2に示した光学系を収容するプロジェクタ3の筐体19とマーカ板13との設置関係を示す配置図である。
 図3に示す状態は、プロジェクタ3による投写が行われる使用状態でのプロジェクタ3の筐体19とマーカ板13との設置関係を示している。図3に示されるプロジェクタの使用状態において、筐体19のマーカ板13に近接する位置にはマーカ板13にて発生した蛍光を透過する材料にて形成された表示窓20が設けられており、プロジェクタの利用者は、表示窓20を介して蛍光を確認することによりレーザー光が出力されていることを確認することができる。
 光学素子の位置の調整を行う場合には、筐体19は取り外された状態や開けられた状態とされる。このとき、光学素子の位置の調整を行う作業者は、マーカ板13の蛍光状態を確認することにより、レーザー光の出力状態を確認することができる。
 上記のように構成される本実施形態においては、レーザー光を受けて蛍光を発するマーカ板を用いていることから、レーザー光が出力されている場合には蛍光が必ず発生するため、レーザー光が出力されていることの注意を確実に行うことができるものとなっている。
 図4は、本実施形態で用いられる青色、緑色、赤色の各レーザー光の発振波長21~23、作業者が使用する保護用眼鏡に施される青緑域用保護膜と赤域用保護膜の光吸収における波長依存特性24,25、マーカ板13を構成する蛍光体の励起波長26および蛍光波長27を示す図である。
 図4に示されるように、青緑域用保護膜は、青色と緑色のレーザー光の発振波長を含む波長帯域の光を吸収し、赤域用保護膜は、赤色のレーザー光の発振波長を含む波長帯域の光を吸収する。各保護膜は、マーカ板13を構成する蛍光体の蛍光波長のピーク波長を中心に吸収率が低いものであるため、作業者は保護眼鏡を着用することにより各レーザー光を遮断しながらもマーカ板13の蛍光状態を確認することができる。
 なお、マーカ板13を構成する蛍光体は、図4に示されるように、青色のレーザー光に対して最も励起される。蛍光体の励起波長について、赤色のレーザー光に対しては図示されていないが、まったく励起されないことはなく、赤色のレーザー光に対しても青色のレーザー光に対する蛍光ほど強くはないが蛍光を発生する。本発明に用いる蛍光体として必要なことは、プロジェクタに用いられるレーザー光により励起されて発生する蛍光の波長が、レーザー光の波長と異なることである。赤色のレーザー光に対する蛍光をより強くするために、赤色のレーザー光の発振波長で励起される蛍光体を併用することとしてもよい。
 なお、本実施形態では、レーザー光源装置4から光ファイバ2、3を介して供給されるレーザー光により投写を行うプロジェクタ3について示したがプロジェクタ内にレーザー光源装置を備えた一体型のものであっても本発明は当然適用可能であり、このような形態のものも本発明には含まれる。
 1,2  光ファイバ
 3  プロジェクタ
 4レーザー光源装置

Claims (4)

  1. レーザー光を表示画像光とする調光装置を備えたプロジェクタにおいて、
     前記レーザー光を前記調光装置に向けて反射するミラーの非反射面側に設けられ、前記レーザー光により励起されて前記レーザー光と異なる波長の蛍光を発生するマーカ板を有することを特徴とするプロジェクタ。
  2. 請求項1記載のプロジェクタにおいて、
     前記プロジェクタの筐体に設けられた表示窓を有し、
     前記表示窓は、前記プロジェクタが表示画像光を出射する使用状態のときに前記マーカ板に近接する位置に設けられ、前記マーカ板にて発生した蛍光を透過する材料で形成されているプロジェクタ。
  3. 請求項1または請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
     前記レーザー光は、光ファイバを介して供給されるプロジェクタ。
  4. 請求項1または請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
     前記レーザー光を出射するレーザー光源装置を含むプロジェクタ。
PCT/JP2012/056006 2012-03-08 2012-03-08 プロジェクタ WO2013132634A1 (ja)

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