WO2014024298A1 - 表示装置 - Google Patents

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樋口　隆信
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パイオニア株式会社
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    • H04N9/3191—Testing thereof
    • H04N9/3194—Testing thereof including sensor feedback

Definitions

  • the present invention relates to a display device that displays video.
  • a display device that displays an image by projecting a projection image from a light source such as a projector onto a screen is known.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 uses a light control element capable of alternately changing between a transparent state and an opaque state by controlling transmittance as a screen. It is proposed that a viewer is photographed with a camera installed behind the camera and that an image is displayed as a display when it is in an opaque state.
  • the light from the light source may enter the viewer's eyes when it is in a transparent state. If the screen is in a transparent state when no voltage is applied, the light from the light source may enter the viewer's eyes when the screen is powered off due to a failure or the like.
  • These are highly dangerous when a laser beam is used as a light source, and more dangerous when a large-screen system is configured using a raster scan type laser projector because the energy density of the laser beam is high. . Therefore, various measures have been proposed and implemented in order to avoid such danger.
  • Patent Document 2 describes that a conductive film is formed on a screen, a screen breakage is detected by a change in the resistance value of the conductive film, and the amount of light projected is controlled.
  • Patent Document 3 a photodetector is installed at the diagonally outer edge of the screen to detect whether the laser beam is scanned on the screen, and when the photodetector does not detect the laser beam within a predetermined time, a laser is detected. It is described that the generation of light is stopped.
  • Patent Document 4 describes that when a high-power laser beam is irradiated, the optical member is damaged or altered to prevent the laser beam from reaching the screen.
  • Patent Document 3 has a problem that the difference between the transparent state and the opaque state of the screen cannot be detected because the light amount irradiated on the screen is measured by the photodetector. That is, Patent Documents 2 and 3 cannot be applied to the configuration described in Patent Document 1 because the configuration described in Patent Document 1 is not assumed.
  • the present invention for example, when using a light control element that alternately changes between a transparent state and an opaque state as a screen, the strong light from the light source does not break down the components. It is an object of the present invention to provide a display device that can prevent the light from entering the viewer's eyes through the screen.
  • the display device is capable of projecting light from a light source and changing an optical state between a transparent state and an opaque state depending on whether a voltage is applied.
  • a display device having a screen with a dimming element that can be used when a voltage is applied to at least one of the one surface side and the other surface side of the screen, the screen becomes transparent, and the voltage is not applied Is characterized by comprising light attenuating means for changing the optical state so that the light emitted from the light source is attenuated.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a display device according to a first embodiment of the present invention. It is the schematic block diagram seen from the front and the side of the light control element of the screen shown by FIG. 1, and a photon detection layer.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 2. It is the flowchart which showed operation
  • movement of the calculator shown in FIG. 3 is another configuration example of the screen shown in FIG. 1.
  • 3 is another configuration example of the screen shown in FIG. 1.
  • 3 is another configuration example of the screen shown in FIG. 1.
  • FIG. 9 is another configuration example of the screen shown in FIG. 8.
  • FIG. 9 is another configuration example of the screen shown in FIG. 8.
  • a display device is transparent when a voltage is applied to at least one of the one surface side and the other surface side of the screen, and emits from a light source when no voltage is applied.
  • the light attenuating means becomes opaque and scatters the light from the light source. It can be attenuated by reflection or the like, and strong light from the light source can be prevented from passing through the screen.
  • the parts since the parts are not destroyed, even if an abnormality occurs, the parts can be restarted and used immediately without replacement.
  • a light detecting means for detecting light emitted from the light source and transmitted through the light adjusting element is provided on the side opposite to the light incident side of the light adjusting element, and the display device detects the light.
  • the light detection means is superimposed on the light control element, and guides the incident light in a direction parallel to the screen surface, and a photodetector for detecting the light guided by the waveguide layer. , May be provided. By doing so, the light passing through the screen can be guided to the photodetector by the waveguide layer and detected, so that it can be reliably detected from any point in the display area of the screen.
  • the optical attenuation control means has an optical characteristic so that the light attenuation means attenuates the light emitted from the light source when the intensity of the light detected by the light detection means is equal to or greater than a predetermined threshold value. May be changed. By doing so, it is possible to accurately identify the transmission of light from the light source for displaying an image.
  • the light control element may be configured to change the optical characteristics for each of a plurality of divided areas in the display area. In this way, when sequentially projecting images onto the divided areas, even if the projection from the light source and the optical state change of the light control element are out of synchronization, strong light from the light source is prevented from passing through the screen. it can.
  • a plurality of photodetectors may be provided corresponding to the plurality of divided areas.
  • the light attenuation means and the light detection means may be provided integrally with the screen.
  • the light attenuating means, the light detecting means, and the light control element can be integrally configured as a screen, and the weight can be reduced and the power source, wiring, etc. can be shared.
  • the light control element may be composed of a reverse mode liquid crystal element. In this way, by sharing the light attenuating means and the power source, it is possible to prevent the strong light from the light source from passing through the screen even when the power source is shut off and the dimmer element becomes transparent. .
  • a display device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the display device 1 includes a projector 2, a screen 3, a driver 4, and a calculator 5.
  • the projector 2 as a light source projects image light for full display once within a part of the frame period of the image.
  • the projector 2 has laser diodes for each of the three primary colors of RGB, and emits laser light having an intensity that is modulated in accordance with a video signal input from the outside.
  • the projector 2 has an optical system such as a collimating optical system and a beam shaping optical system, and a scanner that scans the laser light in the two-dimensional direction of the screen 3, and the light is emitted from the laser diode through these.
  • the three primary colors of laser light are output toward the screen 3 and displayed as an image on the screen 3.
  • the projector 2 is installed in the back of the screen 3 when viewed from the viewer.
  • the screen 3 includes a light control element 3a, a light detection layer 3b, and a light attenuation layer 3c.
  • the light control element 3a, the light detection layer 3b, and the light attenuation layer 3c are sequentially stacked in this order from the projector 2 side. Yes.
  • the light control element 3a can switch the optical state between a transparent state and a scattering state (opaque state).
  • the light control element 3a includes a transparent electrode 3a1 and a scattering layer 3a2 sandwiched between the transparent electrodes 3a1.
  • the outside of the transparent electrode 3a1 is a transparent substrate such as glass or resin.
  • the scattering layer 3a2 shown in FIG. 3 is composed of a polymer dispersed liquid crystal or the like.
  • a reverse mode liquid crystal element that is in a scattering state when a voltage is applied to the transparent electrode 3a1 and is in a transparent state when no voltage is applied is used.
  • the opaque state refers to a state in which the laser light is attenuated to a safe level even if it hits the viewer due to scattering or the like on the screen 3, and the transparent state does not attenuate the laser light to the opaque state. Indicates the state.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration diagram viewed from the front and side of the light control element 3a and the light detection layer 3b of the screen 3 shown in FIG.
  • the light control element 3a is divided into a plurality of regions in a band shape, and the transparent state and the scattering state can be switched for each of the plurality of regions.
  • the region where the image is displayed is in a scattered state, and the region where the image is not displayed is in a transparent state, and these are averaged (integrated) to the human eye as a viewer.
  • the see-through characteristic that the screen 3 is transparent even when it is visually recognized and in a bright display state is obtained.
  • the switching between the scattering state and the transparent state may be performed, for example, by outputting a control signal from the projector 2 to the screen 3 wirelessly or by wire.
  • the light detection layer 3b is provided closer to the viewer (one surface side of the screen 3) than the light adjustment element 3a of the screen 3, and detects the laser light transmitted through the light adjustment element 3a. That is, the light detection layer 3b is provided on the side opposite to the side on which light from the light source of the light control element 3a is incident.
  • the light detection layer 3b is made of, for example, a transparent film-like acrylic, and as shown in FIG. 3, a waveguide layer 3b1 and a cladding layer 3b2 are formed.
  • the waveguide layer 3b1 guides a part of the light incident on the light detection layer 3b in a direction parallel to the projection surface (screen surface) of the light control element 3a and guides it to the end surface of the waveguide layer 3b1.
  • the cladding layer 3b2 has a lower refractive index than the waveguide layer 3b1, and makes it easier to guide the light incident on the waveguide layer 3b1 to the end face. Note that the clad layer 3b2 may not be provided if only the waveguide layer 3b1 can guide light to be detected by the photodetector 3d described later.
  • the photodetector 3d is provided on the end surface of the photodetector layer 3b.
  • the light detection layer 3b is provided on one side surface (end surface) corresponding to the plurality of regions of the light control element 3a.
  • the photodetector 3d is composed of, for example, a photodiode, and converts the intensity of the light detected by the photodetection layer 3b into an electrical signal and outputs the electrical signal to the computing unit 5 described later.
  • the light detection layer 3b is provided at a right angle to the light detection layer 3b so that the light guided to the wave guide layer 3b can be taken in. Therefore, the light detection layer 3b and the light detector 3d constitute light detection means for detecting light emitted from the light source and transmitted through the light control element.
  • the light attenuating layer 3c as the light attenuating means is provided so as to overlap the light detecting layer 3b. That is, it is provided closer to the viewer than the light control element 3a.
  • the light attenuating layer 3 is composed of an element in which the scattering layer 3c2 sandwiched between the transparent electrodes 3c1 is made of liquid crystal, like the light control element 3a.
  • the light attenuation layer 3c uses a normal mode liquid crystal element that is in a transparent state when a voltage is applied to the transparent electrode 3c1 and is in a scattering state (opaque state) when no voltage is applied.
  • the configuration of the normal mode liquid crystal element is such that the liquid crystal (for example, polymer dispersed liquid crystal) used for the scattering layer 3c2 has the characteristics described above.
  • the light attenuating layer 3c serves as a driving power source shared with the light control element 3a.
  • the driver 4 is a circuit that applies a predetermined voltage (for example, an AC applied voltage) to the light attenuation layer 3c in accordance with an instruction from the arithmetic unit 5 described later.
  • a predetermined voltage for example, an AC applied voltage
  • the computing unit 5 as attenuation control means outputs an instruction to apply or not apply voltage to the light attenuation layer 3c to the driver 4 based on the detection result of the light detector 3d provided in the light detection layer 3b. That is, based on the light detected by the light detection means, the light attenuation means is controlled so as to be in a state of attenuating light.
  • the computing unit 5 also controls switching of laser light emission or non-emission (video display or non-display) with respect to the projector 2 based on the detection result of the photodetector 3d.
  • FIG. 3A shows a case where an image is displayed on the light control element 3a.
  • a voltage is applied to the transparent electrode 3a1, and the scattering layer 3a2 of the light control element 3a enters a scattering state.
  • the light detected by the photodetector 3d is very small.
  • the light attenuation layer 3c is in a transparent state to which a voltage is applied.
  • the arithmetic unit 5 determines that the laser light is about to pass through the screen 3, and detects the normal mode liquid crystal element constituting the light attenuation layer 3c. A voltage is not applied, and a scattering state is obtained. Then, the laser light that has attempted to pass through the screen 3 is scattered by the light attenuation layer 3c, and the strong laser light output from the projector 2 through the screen 3 is attenuated.
  • step S1 the display device 1 is activated and initialized, and the process proceeds to step S2. That is, power is supplied to the display device 1 and each unit is set to an initial state.
  • step S2 it is determined whether or not the light attenuation layer 3c is in the scattering state. If the light attenuation layer 3c is in the scattering state (in the case of yes), the process proceeds to step S4, and if not in the scattering state (in the case of no), the process proceeds to step S3. move on. In this step, it is determined at the initial stage whether the light attenuation layer 3c is in a scattering state, that is, whether a voltage is not applied.
  • step S3 since the light attenuation layer 3c is not in the scattering state, reinitialization is performed to return to the scattering state, and the process returns to step S2.
  • step S4 emission of laser light is started and the process proceeds to step S5. That is, the projector 2 is caused to start projecting an image on the screen 3.
  • step S5 synchronization monitoring is started and the process proceeds to step S6.
  • step S6 it is determined whether or not synchronization has been achieved as a result of the synchronization monitoring. If synchronized (in the case of yes), the process proceeds to step S7. .
  • steps S5 and S6 are performed as follows.
  • the laser light is scattered and diffused by the light control element 3a, so that no intense light is detected by the photodetector 3d.
  • the scanning position of the laser light and the scattering position of the light control element 3a are not synchronized, the laser light is incident on the light detection layer 3b without being attenuated, so that strong light is detected by the light detector 3d.
  • a threshold is provided for the intensity of light detected by the photodetector 3d, and when the threshold is equal to or greater than the threshold, it may be determined that they are not synchronized (out of synchronization).
  • the threshold value is set to a value that can detect that the laser light is incident on the light detection layer 3b based on the intensity of the laser light emitted from the projector 2. That is, misdetection due to the displayed image or external light is prevented.
  • step S7 the light attenuation layer 3c is made transparent, and the process proceeds to step S8.
  • step S6 since it is determined in step S6 that the scanning position of the laser beam and the scattering position of the light control element 3a are synchronized, the light attenuation layer 3c is made transparent so that the viewer can view the image. Yes.
  • step S8 the synchronization monitoring is continuously performed as in step S5, and the process proceeds to step S9.
  • step S9 it is determined whether or not synchronization is lost. If synchronization is lost (in the case of yes), the process proceeds to step S10. If synchronization is not lost (in the case of no), the process returns to step S8.
  • the determination method in this step is the same as that in step S6.
  • step S10 the light attenuation layer 3c is set in a scattering state, and the process proceeds to step S11. That is, since it is determined that the synchronization has been lost in step S9, it is determined that the laser light is about to pass through the light control element 3a, and the light attenuation layer 3c is scattered to attenuate the laser light. That is, when the intensity of the light detected by the light detection means is equal to or greater than a predetermined threshold value, the light attenuation means changes the optical state so that the light emitted from the light source is attenuated. Yes.
  • step S11 the laser beam is stopped and the process ends. That is, the projector 2 stops the projection of the video. Note that this flowchart may be re-executed from step S1 as a restart after this step, or may return to step S4.
  • the light attenuation is constituted by a normal mode liquid crystal element that is in a scattering state when no voltage is applied to the viewer side of the light control element 3a of the screen 3. Since the layer 3c is provided, the laser light from the projector 2 can be attenuated by the light attenuating layer 3c when the power is cut off, and the strong light from the projector 2 is transmitted through the screen 3 to the viewer's eyes. Incident light can be prevented. Further, since it only changes from the transparent state to the scattering state and does not involve destruction of the parts, even if an abnormality occurs, the parts can be immediately restarted and used without being replaced.
  • the screen 3 is provided with a waveguide layer 3b1 disposed so as to be superimposed on the light control element 3a, and a photodetector 3d that detects light guided by the waveguide layer 3b1. Since the computing unit 5 that controls the light attenuation layer 3c based on the laser beam detected by 3d is provided, when the laser beam transmitted through the screen 3 is detected by the photodetector 5, the computing unit 5 It is possible to control the scattering state in which the laser beam is attenuated with respect to 3c. Therefore, even when the change in the optical state of the light control element 3a of the screen 3 and the projection from the projector 2 are out of synchronization, the strong light from the projector 2 passes through the screen 3 and enters the viewer's eyes. Can be prevented.
  • the computing unit 5 changes the light attenuation layer 3c to the scattering state when the intensity of light detected by the photodetector 3d is equal to or greater than a predetermined threshold value. Transmission of laser light from the projector 2 for display can be accurately identified.
  • the transmission of the laser light can be detected for each of the divided regions, and the projector 2 and the light control can be detected.
  • the out-of-synchronization of the element 3a can be reliably detected.
  • the dimming element 3 a, the light detection layer 3 b, and the light attenuation layer 3 c are installed adjacent to each other as a screen 3.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG.
  • the light control element 3a and the light detection layer 3b may be laminated, or the light detection layer 3b and the light attenuation layer 3c may be laminated.
  • the light detection layer 3b detects light transmitted through the light control element 3a, it is necessary to provide the light detection layer 3b closer to the viewer than the light control element 3a.
  • the display device includes a projector 2, a screen 3, a driver 4, a computing unit 5, and a normal mode dimming element 6.
  • the screen 3 is provided with only the light control element 3a and the light detection layer 3b, and the member corresponding to the light attenuation layer 3c described in the first embodiment is the normal mode light control element 6.
  • the light attenuating means is provided on the light source side which is the other surface side of the light control element.
  • a scattering layer sandwiched between transparent electrodes is formed in the laser light output portion of the projector 2 and is in a transparent state when a voltage is applied to the transparent electrode, and is in a scattering state when no voltage is applied.
  • a normal mode light control element 6 composed of a mode liquid crystal element is provided.
  • the control of the normal mode light control element 6 is the same as that of the first embodiment. As shown in the flowchart of FIG. 4, when the light detection layer 3b detects light having an intensity higher than a predetermined threshold value, it is scattered. A state is entered and the laser beam is attenuated.
  • the normal mode light control element 6 is not limited to the front surface of the projector 2 but may be provided in the optical system in the projector 2. Further, it may be separately provided between the projector 2 and the screen 3. In this case, the normal mode dimmer 6 needs to have a size that can cover the scanning range of the projector 2. In short, it may be installed in the optical path of the laser beam.
  • the normal mode dimming element 6 is provided in the projector 2 as the light attenuating means, the light attenuating means can be reduced in size, and the screen 3 can be reduced in thickness by the light attenuating means. Can be planned.
  • the example in which the light control element 3a is divided into a plurality of regions has been shown.
  • the invention can be applied.
  • at least one photodetector 3d may be provided around the end (end surface) of the light detection layer 3b.
  • the reverse mode liquid crystal element is used as the light control element 3a
  • a normal mode liquid crystal element may be used.
  • the light control element may be any one that changes between a transparent state and an opaque state.
  • the light attenuating means is not limited to the normal mode liquid crystal element, and for example, an element that changes between a transparent state and a state that completely blocks light, or an element that changes between a transparent state and a colored state may be used.
  • the following display device 1 is obtained.
  • a display device having a screen 3 provided with a dimming element 3a that projects light from the projector 2 and can change an optical state between a transparent state and an opaque state depending on whether or not a voltage is applied.
  • a voltage is applied to at least one of the viewer side and the light source side of the light control element 3a, the light is transparent, and when the voltage is not applied, the light emitted from the projector 2 is attenuated.
  • a display device comprising a light attenuation layer 3c whose optical state changes.
  • the display device 1 when the power is cut off, the light from the projector 2 can be attenuated by the light attenuation layer 3c, and the strong light from the projector 2 can be prevented from passing through the light control element 3a. .
  • the parts since the parts are not destroyed, even if an abnormality occurs, the parts can be restarted and used immediately without replacement.
  • Display device 2 Projector (light source) 3 Screen 3a Light control element 3b Photodetection layer (photodetection means, waveguide layer) 3c Light attenuation layer (light attenuation means) 3d photodetector (light detection means) 4 Driver 5 Calculator (Optical attenuation control means) 6 Normal mode dimmer (light attenuation means)

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Abstract

本発明の課題は、透明状態と不透明状態とが交互に変化する調光素子をスクリーンとして使用した場合に、部品の破壊を伴わずに光源からの強い光がスクリーンを透過することを防止できる表示装置を提供することである。 本発明は、プロジェクタ（２）とスクリーン（３）と有する表示装置（１）において、スクリーンの調光素子（３ａ）の前面側に、電圧印加時に透明状態となり電圧非印加時に散乱状態となるノーマルモードの液晶素子で構成された光減衰層（３ｃ）を備えている。

Description

表示装置
　本発明は、映像を表示する表示装置に関する。
　従来からプロジェクタ等の光源からの投影映像をスクリーンに投影して映像を表示する表示装置が知られている。
　このような表示装置において、例えば特許文献１には、スクリーンとして透過率を制御して透明状態と不透明状態とを交互に変化させることが可能な調光素子を用いて、透明状態のときにスクリーンの背後に設置されたカメラで鑑賞者の撮影を行い、不透明状態のときにはディプレイとして映像を表示させることが提案されている。
　ここで、スクリーンに映像を表示する際に、スクリーンと光源による映像表示の同期が外れると、透明状態のときに光源の光が鑑賞者の眼に入射してしまう恐れがある。また、スクリーンが電圧非印加の場合に透明状態になる構成であった場合は、故障等によりスクリーンの電源が遮断されると、光源の光が鑑賞者の眼に入射してしまう恐れがある。これらは、光源にレーザ光を使用した場合に危険性が高く、さらにラスタースキャン型のレーザプロジェクタを用いて大画面システムを構成する場合はレーザビームのエネルギー密度が高くなるため危険性がより高くなる。そこで、このような危険を回避するため様々な対策が提案され実施されている。
　例えば、特許文献２には、スクリーンに導電膜が形成され、導電膜の抵抗値の変化でスクリーンの破壊を検出し、投影光量を制御することが記載されている。
　また、特許文献３には、スクリーンの対角線外端に光検出器を設置し、スクリーン上をレーザ光が走査しているか検出し、光検出器が一定時間内にレーザ光を検出しないときはレーザ光の発生を停止することが記載されている。
　また、特許文献４には、高出力のレーザ光が照射されると、光学部材が破損または変質してレーザ光がスクリーンに到達しないようにすることが記載されている。
特許第４４９０３５７号公報 特開２００４－１８４８０２号公報 特許第４１５６６４４号公報 特許第４４８３７０３号公報
　特許文献２に記載された構成では、スクリーンの破壊による導電膜の抵抗率の変化により光源を制御しているので、特許文献１に記載した透明状態と不透明状態との差異を検出することができない。そのため、スクリーンと光源の同期が外れたことを検出することができないという問題がある。また、スクリーンの破壊の検出であるので、スクリーンの再利用は不可能となってしまう。
　また、特許文献３に記載された構成では、光検出器でスクリーン上に照射された光量を測定しているためスクリーンの透明状態と不透明状態との差異を検出することができないという問題がある。つまり、特許文献２、３は特許文献１に記載されているような構成は想定されていないため、特許文献１に記載されているような構成に適用することができない。
　また、特許文献４に記載された構成では、光学部品の破壊により光源を制御しているので、異常検出後には光学系の交換が必要となってしまうという問題がある。
　そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、透明状態と不透明状態とが交互に変化する調光素子をスクリーンとして使用した場合に、部品の破壊を伴わずに、光源からの強い光がスクリーンを透過し鑑賞者の眼に入射することを防止できる表示装置を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、請求項１に記載の表示装置は、光源からの光が投影されるとともに、電圧を印加するか否かによって透明状態と不透明状態とに光学状態を変化させることができる調光素子を備えたスクリーンを有する表示装置において、前記スクリーンの一方の面側または他方の面側の少なくともいずれか一方に、電圧を印加された場合は透明状態となり、前記電圧が印加されない場合は前記光源から出射された光を減衰する状態となるように光学状態が変化する光減衰手段を備えたことを特徴としている。
本発明の第１の実施例にかかる表示装置の構成図である。 図１に示されたスクリーンの調光素子と光検出層の正面および側面から見た概略構成図である。 図２のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。 図１に示された演算器の動作を示したフローチャートである。 図１に示されたスクリーンの他の構成例である。 図１に示されたスクリーンの他の構成例である。 図１に示されたスクリーンの他の構成例である。 本発明の第２の実施例にかかる表示装置の構成図である。 図８に示されたスクリーンの他の構成例である。
　以下、本発明の一実施形態にかかる表示装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる表示装置は、スクリーンの一方の面側または他方の面側の少なくともいずれか一方に、電圧を印加された場合は透明状態となり、電圧が印加されない場合は光源から出射された光を減衰する状態となるように光学状態が変化する光減衰手段を備えているので、例えば電源が遮断された場合は、光減衰手段が不透明状態となって光源からの光を散乱や反射などにより減衰することができ、光源からの強い光がスクリーンを透過することを防止できる。また、部品の破壊を伴わないので、異常が発生した場合でも、部品交換がなく、直ちに再起動して使用することができる。
　また、調光素子の光源から出射された光が入射する側とは反対側に、該光源から出射され調光素子を透過する光を検出する光検出手段が設けられ、表示装置が、光検出手段が検出した光に基づいて光減衰手段を光が散乱や反射などにより減衰する状態となるように制御する光減衰制御手段を備えていてもよい。このようにすることにより、光検出手段でスクリーンを透過する光が検出された場合に光減衰制御手段が光減衰手段に対して光を減衰する状態に制御することができる。そのため、調光素子の光学状態変化と光源からの投影との同期が外れた場合でも、光源からの強い光がスクリーンを透過することを防止できる。
　また、光検出手段が、調光素子に重ねられ、入射した光をスクリーン面と平行な方向に導波する導波層と、該導波層で導波された光を検出する光検出器と、を備えていてもよい。このようにすることにより、スクリーンを透過する光は導波層によって光検出器に導かれて検出することができるので、スクリーンの表示領域のどこから透過しようとしても確実に検出することができる。
　また、光減衰制御手段が、光検出手段が検出した光の強さが予め定めた所定の閾値以上であった場合に、光減衰手段を光源から出射された光を減衰するように光学的特性を変化させるようにしてもよい。このようにすることにより、映像を表示するための光源からの光の透過を精度良く識別することができる。
　また、調光素子が、表示領域中の分割された複数の領域ごとに光学的特性を変化させることができるように構成されていてもよい。このようにすることにより、分割した領域に順次映像を投影する場合に、光源からの投影と調光素子の光学状態変化の同期が外れても光源からの強い光がスクリーンを透過することを防止できる。
　また、光検出器が、分割された複数の領域に対応して複数設けられていてもよい。このようにすることにより、分割された領域ごとに光の透過を検出できるので、光源と調光素子の同期外れを確実に検出することができる。
　また、光減衰手段と光検出手段が、スクリーンに一体的に設けられていてもよい。このようにすることにより、光減衰手段と光検出手段と調光素子とがスクリーンとして一体的に構成することができ、軽量化や電源や配線等の共通化もできる。
　また、調光素子がリバースモードの液晶素子で構成されていてもよい。このようにすることにより、光減衰手段と電源を共通にすることで、電源が遮断されて調光素子が透明状態となった場合でも、光源からの強い光がスクリーンを透過することを防止できる。
　本発明の第１の実施例にかかる表示装置１を図１乃至図７を参照して説明する。表示装置１は図１に示すように、プロジェクタ２と、スクリーン３と、ドライバ４と、演算器５と、を備えている。
　光源としてのプロジェクタ２は、映像のフレーム周期の一部の時間内に全面表示のための映像光を１回投射する。プロジェクタ２は、ＲＧＢの３原色それぞれのレーザダイオードを有し、外部から入力された映像信号に応じて変調された強度のレーザ光が出射される。また、プロジェクタ２は、コリメート光学系やビーム整形光学系などの光学系およびレーザ光をスクリーン３の２次元方向にスキャン（走査）するスキャナなどを有し、これらを介してレーザダイオードから出射された３原色のレーザ光がスクリーン３に向かって出力されて、スクリーン３上で映像として表示される。また、プロジェクタ２は鑑賞者から見てスクリーン３の奥に設置されている。
　スクリーン３は、調光素子３ａと、光検出層３ｂと、光減衰層３ｃと、を備え、プロジェクタ２側から調光素子３ａ、光検出層３ｂ、光減衰層３ｃの順で順次重ねられている。
　調光素子３ａは、光学状態を透明状態と散乱状態（不透明状態）との間で切り替えることが可能である。調光素子３ａは、図３に示したように透明電極３ａ１と、透明電極３ａ１に挟まれた散乱層３ａ２と、を備えている。なお、透明電極３ａ１の外側は例えばガラスや樹脂などの透明基板である。そして、図３に示した散乱層３ａ２としては、高分子分散液晶などで構成される。本実施例では、調光素子３ａとして、透明電極３ａ１に電圧を印加した時に散乱状態となり、電圧非印加時に透明状態となるリバースモードの液晶素子を用いている。
　なお、本発明における不透明状態とは、レーザ光がスクリーン３で散乱等により鑑賞者に当ったとしても安全な程度まで減衰された状態を示し、透明状態とは、不透明状態までレーザ光が減衰されない状態を示す。
　図２に、図１に示したスクリーン３の調光素子３ａと光検出層３ｂの正面および側面から見た概略構成図を示す。図２に示したように、調光素子３ａは、帯状に複数領域に分割されており、この複数の領域ごとに透明状態と散乱状態を切り替えることが可能となっている。
　つまり、映像信号の走査に合わせて、映像を表示する領域は散乱状態とし、映像を表示しない領域は透明状態とすることで、鑑賞者である人間の目にはこれらが平均（積分）されて視認され、明るい表示状態であってもスクリーン３は透明であるというシースルー特性が得られる。なお、この散乱状態と透明状態の切り替えは、例えばプロジェクタ２から制御信号をスクリーン３に無線または有線により出力することで行えばよい。
　光検出層３ｂは、スクリーン３の調光素子３ａよりも鑑賞者側（スクリーン３の一方の面側）に設けられ、調光素子３ａを透過したレーザ光を検出する。即ち、光検出層３ｂは、調光素子３ａの光源からの光が入射する側とは反対側に設けられている。光検出層３ｂは、例えば透明なフィルム状のアクリルで構成されており、図３に示したように、導波層３ｂ１と、クラッド層３ｂ２と、が形成されている。導波層３ｂ１は、光検出層３ｂに入射した光の一部を調光素子３ａの投影面（スクリーン面）と平行な方向に導波して該導波層３ｂ１の端面に導く。クラッド層３ｂ２は、導波層３ｂ１よりも低屈折率となっており導波層３ｂ１に入射した光を端面に導光し易くする。なお、導波層３ｂ１のみでも後述する光検出器３ｄで検出するための光を導光できる場合はクラッド層３ｂ２を設けなくてもよい。
　光検出層３ｂには、その端面に光検出器３ｄが設けられている。本実施例では、光検出層３ｂの一方の側面（端面）に、調光素子３ａの複数の領域に対応して設けられている。光検出器３ｄは、例えばフォトダイオードなどで構成され、光検出層３ｂが検出した光の強度を電気信号に変換して後述する演算器５に出力する。また、光検出層３ｂは、導波層３ｂに導波された光を取り込むことができるように光検出層３ｂに対して直角に設けられている。したがって、光検出層３ｂと光検出器３ｄとで、光源から出射され調光素子を透過する光を検出する光検出手段をなしている。
　光減衰手段としての光減衰層３ｃは、光検出層３ｂに重ねられるように設けられている。即ち、調光素子３ａよりもの鑑賞者側に設けられている。光減衰層３は、本実施例では、調光素子３ａと同様に、透明電極３ｃ１に挟まれた散乱層３ｃ２が液晶で構成された素子で構成されている。
　但し、光減衰層３ｃは、調光素子３ａと異なり、透明電極３ｃ１に電圧を印加した時に透明状態となり、電圧非印加時に散乱状態（不透明状態）となるノーマルモードの液晶素子を用いている。ノーマルモード液晶素子の構成は散乱層３ｃ２に用いる液晶（例えば、高分子分散液晶）が上述した特性を有するものとなっている。また、光減衰層３ｃは、調光素子３ａと共用の駆動電源となっている。
　ドライバ４は、後述する演算器５からの指示に応じて光減衰層３ｃに所定の電圧（例えば交流印加電圧）を印加する回路である。
　減衰制御手段としての演算器５は、光検出層３ｂに設けられた光検出器３ｄの検出結果に基づいてドライバ４に対して、光減衰層３ｃに電圧印加または非印加の指示を出力する。即ち、光検出手段が検出した光に基づいて光減衰手段を光を減衰する状態となるように制御する。また、演算器５は、光検出器３ｄの検出結果に基づいてプロジェクタ２に対してレーザ光の出射または非出射（映像の表示または非表示）の切り替えの制御も行う。
　ここで、本発明の原理について図３を参照して説明する。図３（ａ）は調光素子３ａに映像が表示されている場合である。この場合は、調光素子３ａに映像が表示されているので、透明電極３ａ１には電圧が印加され、調光素子３ａの散乱層３ａ２が散乱状態となる。そのため、プロジェクタ２からのレーザ光は調光素子３ａで散乱して拡散するため、光検出器３ｄで検出される光は僅かである。そして、光減衰層３ｃは、電圧が印加された透明状態となっている。
　次に、図３（ｂ）のように、調光素子３ａが透明状態の場合は、透明電極３ａ１に電圧が印加されないので、調光素子３ａの散乱層３ａ２は透明状態となり、プロジェクタ２からのレーザ光が調光素子３ａを透過して光検出層３ｂの導波層３ｂ１に到達し、光検出器３ｄが光を検出する。このとき検出される光の強さは調光素子３ａの散乱層３ａ２が散乱状態であるときよりも大きくなる。
　光検出器３ｄが予め定めた値よりも強い光を検出すると、演算器５は、レーザ光がスクリーン３を透過しようとしていると判断し、光減衰層３ｃを構成するノーマルモード液晶素子に対して電圧を非印加状態とし散乱状態にする。すると、スクリーン３を透過しようとしたレーザ光は光減衰層３ｃによって散乱され、スクリーン３をプロジェクタ２から出力した強いレーザ光が減衰される。
　上述した構成の表示装置１の動作を図４に示したフローチャートを参照して説明する。図４のフローチャートは演算器５で実行される。
　まず、ステップＳ１において、表示装置１の起動および初期化を行ってステップＳ２に進む。即ち、表示装置１に電源が供給され、各部が初期状態に設定される。
　次に、ステップＳ２において、光減衰層３ｃが散乱状態か否かを判断し、散乱状態である場合（ｙｅｓの場合）はステップＳ４に進み、散乱状態でない場合（ｎｏの場合）はステップＳ３に進む。本ステップでは、初期時に、光減衰層３ｃが散乱状態にされているか、つまり電圧印加がなされていないかを判断している。
　ステップＳ３においては、光減衰層３ｃが散乱状態でなかったので散乱状態にすべく再初期化を行ってステップＳ２に戻る。
　一方、ステップＳ４においては、レーザ光の出射を開始してステップＳ５に進む。つまり、プロジェクタ２に対してスクリーン３への映像の投射を開始させる。
　次に、ステップＳ５において、同期モニタを開始してステップＳ６に進む。同期モニタとは、レーザ光が走査される位置と、調光素子３ａの複数の領域のうち散乱状態となっている位置が合致しているか、つまり、調光素子３ａの散乱状態になっている領域にレーザ光が照射されているかをモニタしている。
　次に、ステップＳ６において、同期モニタの結果同期したか否かを判断し、同期した場合（ｙｅｓの場合）はステップＳ７に進み、同期していない場合（ｎｏの場合）は本ステップで待機する。
　ステップＳ５、Ｓ６における同期モニタや同期検出は、次のように行う。レーザ光の走査位置と調光素子３ａの散乱位置が同期している場合は、レーザ光は調光素子３ａで散乱拡散するので光検出器３ｄでは強い光が検出されない。一方、レーザ光の走査位置と調光素子３ａの散乱位置が同期していない場合は、光検出層３ｂにレーザ光が減衰されないまま入射するので光検出器３ｄでは強い光が検出される。したがって、光検出器３ｄで検出される光の強度に閾値を設け、その閾値以上となった場合は同期していない（同期外れ）と判断すればよい。本実施例においては、調光素子３ａの複数の領域に対応して設けられた複数の光検出器３ｄのうち１つでも予め定めた所定の閾値以上の光を検出した場合は同期していないと判断する。この閾値とは、プロジェクタ２から出射するレーザ光の強度に基づいて当該レーザ光が光検出層３ｂに入射しとことを検出できる程度の値とする。つまり、表示されている映像や外光などによる誤検出をしないようにしている。
　次に、ステップＳ７において、光減衰層３ｃを透明状態にしてステップＳ８に進む。本ステップでは、ステップＳ６でレーザ光の走査位置と調光素子３ａの散乱位置が同期していると判断されたので、光減衰層３ｃを透明状態にして鑑賞者が映像を鑑賞できる状態にしている。
　次に、ステップＳ８において、ステップＳ５と同様に同期モニタを継続して行い、ステップＳ９に進む。
　次に、ステップＳ９において、同期が外れたか否かを判断し、同期が外れた場合（ｙｅｓの場合）はステップＳ１０に進み、同期が外れていない場合（ｎｏの場合）はステップＳ８に戻る。本ステップの判断方法はステップＳ６と同様である。
　次に、ステップＳ１０において、光減衰層３ｃを散乱状態にしてステップＳ１１に進む。つまり、ステップＳ９で同期が外れたと判断されたので、レーザ光が調光素子３ａを透過しようとしていると判断し光減衰層３ｃを散乱状態にしてレーザ光を減衰している。即ち、光検出手段が検出した光の強さが予め定めた所定の閾値以上であった場合に、光減衰手段を光源から出射された光を減衰する状態となるように光学状態を変化させている。
　次に、ステップＳ１１において、レーザ光を停止して終了する。つまり、プロジェクタ２に映像の投射を停止させる。なお、このステップの後再起動としてステップＳ１から本フローチャートを再実行するようにしてもよいし、ステップＳ４に戻るようにしてもよい。
　本実施例によれば、プロジェクタ２とスクリーン３と有する表示装置１において、スクリーン３の調光素子３ａの鑑賞者側に電圧非印加時に散乱状態となるノーマルモードの液晶素子で構成された光減衰層３ｃを備えているので、電源が遮断された場合は光減衰層３ｃでプロジェクタ２からのレーザ光を減衰することができ、プロジェクタ２からの強い光がスクリーン３を透過し鑑賞者の眼に入射することを防止できる。また、透明状態から散乱状態に変化するだけであり、部品の破壊を伴わないので、異常が発生した場合でも、部品交換がなく、直ちに再起動して使用することができる。
　また、スクリーン３は、調光素子３ａに重ねられるように配置されている導波層３ｂ１と、該導波層３ｂ１で導光された光を検出する光検出器３ｄが設けられ、光検出器３ｄが検出したレーザ光に基づいて光減衰層３ｃを制御する演算器５を備えているので、光検出器５でスクリーン３を透過するレーザ光が検出された場合は演算器５が光減衰層３ｃに対してレーザ光を減衰する散乱状態に制御することができる。そのため、スクリーン３の調光素子３ａの光学状態の変化とプロジェクタ２からの投影との同期が外れた場合でも、プロジェクタ２からの強い光がスクリーン３を透過し鑑賞者の眼に入射することを防止できる。
　また、演算器５が、光検出器３ｄが検出した光の強さが予め定めた所定の閾値以上であった場合に、光減衰層３ｃを散乱状態に変化させるようにしているので、映像を表示するためのプロジェクタ２からのレーザ光の透過を精度良く識別することができる。
　また、光検出器３ｄが、調光素子３ａの分割された複数の領域に対応して複数設けられていているので、分割された領域ごとにレーザ光の透過を検出でき、プロジェクタ２と調光素子３ａの同期外れを確実に検出することができる。
　なお、上述した実施例では、図１に示したように、調光素子３ａ、光検出層３ｂ、光減衰層３ｃを隣接して設置することでスクリーン３として一体的に構成しているが、それに限らず、図５に示したように、各層を積層して形成し一体的に製造するようにしてもよい。
　また、図６や図７に示したように、調光素子３ａと光検出層３ｂが積層されていたり、光検出層３ｂと光減衰層３ｃが積層されていたりしてもよい。ただし、光検出層３ｂは、調光素子３ａを透過する光を検出するので、調光素子３ａよりも鑑賞者側に設ける必要がある。
　次に、本発明の第２の実施例にかかる表示装置を図８および図９を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
　本実施例にかかる表示装置は、図８に示したように、プロジェクタ２と、スクリーン３と、ドライバ４と、演算器５と、ノーマルモード調光素子６と、を備えている。
　本実施例では、スクリーン３には、調光素子３ａと光検出層３ｂのみが設けられており、第１の実施例に記載した光減衰層３ｃに相当する部材は、ノーマルモード調光素子６としてプロジェクタ２側に設けられている。即ち、光減衰手段が調光素子の他方の面側である光源側に設けられている。
　本実施例は、プロジェクタ２のレーザ光の出力部に、透明電極に挟まれた散乱層が液晶で構成され、透明電極に電圧を印加した時に透明状態となり、電圧非印加時に散乱状態となるノーマルモードの液晶素子で構成されたノーマルモード調光素子６が設けられている。
　ノーマルモード調光素子６の制御は第１の実施例と同様であり、図４のフローチャートに示したように、所定の閾値以上の強さの光を光検出層３ｂで検出した場合は、散乱状態となりレーザ光を減衰する。
　なお、ノーマルモード調光素子６はプロジェクタ２の前面に限らず、プロジェクタ２内の光学系に設けてもよい。また、プロジェクタ２とスクリーン３の間に別途設けるようにしてもよい。この場合、ノーマルモード調光素子６はプロジェクタ２の走査範囲を網羅できる大きさが必要となる。要するに、レーザ光の光路中に設置すればよい。
　また、本実施例においても、図９に示したように、調光素子３ａと光検出層３ｂとを積層した構成としても良い。
　本実施例によれば、光減衰手段としてノーマルモード調光素子６をプロジェクタ２に設けたので、光減衰手段の小型化を図ることができ、また、スクリーン３も光減衰手段分の薄型化を図ることができる。
　なお、上述した２つの実施例では、調光素子３ａが、複数の領域に分割されている例を示したが、分割されていなく全面が散乱状態と透明状態を交互に切り替わるような構成でも本発明を適用できる。その場合光検出器３ｄは光検出層３ｂの周囲（端面）に少なくとも１つ設けられればよい。
　また、調光素子３ａとしてリバースモード液晶素子を使用したが、ノーマルモード液晶素子でもよい。つまり、光減衰手段としてノーマルモード液晶素子を使用していれば調光素子に関しては透明状態と不透明状態とに変化するものであればよい。
　また、光減衰手段としてはノーマルモード液晶素子に限らず、例えば、透明状態と完全に光を遮断する状態とに変化する素子や透明状態と着色状態とに変化する素子を用いてもよい。
　前述した実施例によれば、以下の表示装置１が得られる。
　（付記）プロジェクタ２からの光が投影されるとともに、電圧を印加するか否かによって透明状態と不透明状態とに光学状態を変化させることができる調光素子３ａを備えたスクリーン３を有する表示装置１において、
　調光素子３ａの鑑賞者側または光源側の少なくともいずれか一方に、電圧を印加された場合は透明状態となり、前記電圧が印加されない場合はプロジェクタ２から出射された光を減衰する状態となるように光学状態が変化する光減衰層３ｃを備えたことを特徴とする表示装置。
　この表示装置１によれば、電源が遮断された場合は光減衰層３ｃでプロジェクタ２からの光を減衰することができ、プロジェクタ２からの強い光が調光素子３ａを透過することを防止できる。また、部品の破壊を伴わないので、異常が発生した場合でも、部品交換がなく、直ちに再起動して使用することができる。
　なお、前述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
　　１　　　　表示装置
　　２　　　　プロジェクタ（光源）
　　３　　　　スクリーン
　　３ａ　　　調光素子
　　３ｂ　　　光検出層（光検出手段、導波層）
　　３ｃ　　　光減衰層（光減衰手段）
　　３ｄ　　　光検出器（光検出手段）
　　４　　　　ドライバ
　　５　　　　演算器（光減衰制御手段）
　　６　　　　ノーマルモード調光素子（光減衰手段）

Claims (8)

  1. 　光源からの光が投影されるとともに、電圧を印加するか否かによって透明状態と不透明状態とに光学状態を変化させることができる調光素子を備えたスクリーンを有する表示装置において、
    　前記スクリーンの一方の面側または他方の面側の少なくともいずれか一方に、電圧を印加された場合は透明状態となり、前記電圧が印加されない場合は前記光源から出射された光を減衰する状態となるように光学状態が変化する光減衰手段を備えたことを特徴とする表示装置。
  2. 　前記調光素子の前記光源から出射された光が入射する側とは反対側に、該光源から出射され前記調光素子を透過する光を検出する光検出手段が設けられ、
    　前記表示装置が、前記光検出手段が検出した光に基づいて前記光減衰手段を光を減衰する状態となるように制御する光減衰制御手段を備えている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記光検出手段が、前記調光素子に重ねられ、入射した光をスクリーン面と平行な方向に導波する導波層と、該導波層で導波された光を検出する光検出器と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 　前記光減衰制御手段が、前記光検出手段が検出した光の強さが予め定めた所定の閾値以上であった場合に、前記光減衰手段を前記光源から出射された光を減衰する状態となるように光学状態を変化させることを特徴とする請求項２または３に記載の表示装置。
  5. 　前記調光素子が、表示領域中の分割された複数の領域ごとに前記光学状態を変化させることができるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の表示装置。
  6. 　前記光検出器が、前記分割された複数の領域に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
  7. 　前記光減衰手段と前記光検出手段が、前記スクリーンに一体的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の表示装置。
  8. 　前記調光素子が、リバースモードの液晶素子で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の表示装置。
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