JP4019099B2 - 異物センサ回路付きプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、開口構造で投射ミラーを備え、映像表示素子に生成された画像の表示光を外部スクリーンに拡大投影するプロジェクタに関し、特に高輝度で異物センサ回路を備えるプロジェクタに関する。

映像表示素子に生成された画像の表示光を外部に設けたスクリーンに拡大投影するプロジェクタが種々の用途に用いられている。そして近年プロジェクタの高輝度化が図られ、表示光強度が大きく明るいプロジェクタが増えてきている。このためプロジェクタの投射レンズ部での温度も非常に高温となっている。

最近、開口構造で投射ミラーを備えるプロジェクタが開発されている。これは図５の模式側面図に示すように、プロジェクタ５０の筐体５１には開口部５２が設けられており、この開口部５２には表示光を放出する開口部レンズ５３があり、開口部レンズ５３に対向して投射ミラー５４が設けてある。使用時には、映像表示素子に生成された画像の表示光５５を開口部レンズ５３を通して出射させ、投射ミラー５４で反射させて外部に設けられているスクリーン（図示しない）上に拡大投射する。なお、プロジェクタを構成する光源、映像表示素子および光学系などは図に示してない。また投射ミラーを開口部の蓋と兼用にして、プロジェクタを使用しないときには蓋を閉じるようにしてもよい。

また、従来図６（ａ）、（ｂ）に示すような開口投射型のプロジェクタも開発されている。すなわち、光源６４、液晶表示素子６５、液晶表示素子６５に生成された画像により変調された表示光を外部スクリーンに投射する投射ミラー６３、および光源６４と液晶表示素子６５および照明光学系を収容する筐体６１とを少なくとも具備し、筐体６１の液晶表示素子６５と投射ミラー６３との間に、液晶表示素子６５からの表示光を投射ミラー６３に出射するための開口部６２を有すると共に、投射ミラー６３の一端が筐体６１の外側壁に対して倒れ込み・引起し可能に取り付けられており、引起し状態では投射光学系を構成し、倒れ込み状態では開口部６２を閉塞する蓋の機能を有するプロジェクタである（特許文献１参照）。

特開平１１−１１９３４３号公報（［００３２］〜［００３４］、図１）

このような開口構造で投射ミラーを有するプロジェクタの場合は、高温となる開口部レンズの部分が露出してしまう。さらにこの部分に異物がくると表示光が遮断されて急激な温度上昇が起こり、最悪の場合は火傷や火事になって危ないのでその対策を講じておく必要がある。

また、特許文献１に記載されている開口投射型のプロジェクタにおいても、高輝度にすると反射ミラー近傍における表示光の強度が大きくなり高温になる。しかし特許文献１には、表示光の光路に侵入する異物に対する対策については全く記載されていない。

本発明の目的は、上記のような問題点を解消するために、簡単な構造で広範囲でかつ小さな異物までも効率良く検出できる異物センサ回路を備えたプロジェクタを提供することである。

本発明のプロジェクタは、映像表示素子を有するプロジェクタであって、開口部を有する筐体と、センサ光を出射する発光部、当該センサ光を受光する受光部、及び当該受光部からの信号に基づいてプロジェクタを制御する制御部を含む異物検出器と、を有し、前記映像表示素子に生成された画像の表示光が前記開口部を通り、前記センサ光が前記開口部を通る前記表示光の光路を横切ることを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、当該センサ光を反射するミラーを有することを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記センサ光を反射する複数のミラーを有し、前記複数のミラーが、前記開口部を通る前記表示光を挟むように対向させて配置されていることを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記複数のミラーのうち少なくとも一のミラーが、前記センサ光を２回以上反射することを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記センサ光を反射する２つのミラーを有し、前記２つのミラーが、前記開口部を通る前記表示光を挟むように対向させて配置されており、前記センサ光が前記２つのミラーの間で多重反射することを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記筐体の外側に投射ミラーを有し、前記開口部を通った前記表示光が前記投射ミラーで反射されることを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記投射ミラーが、倒れ込み及び引き起こし可能にプロジェクタに取り付けられており、引き起こし状態では投射光学系を構成し、倒れ込み状態では前記開口部を閉塞することを特徴とする。

あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記センサ光が、赤外領域にピーク波長を有することを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記制御部が、前記センサ受光部からの前記信号が所定の時間前記センサ光の不検出を示した場合にランプを消灯することを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記制御部が、前記センサ受光部からの前記信号が前記センサ光の検出を示した場合にランプを点灯することを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記制御部が、前記センサ受光部からの前記信号が所定の時間前記センサ光の不検出を示した場合に映像をミュートすることを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記制御部が、前記センサ受光部からの前記信号が所定の時間前記センサ光の不検出を示した場合に映像をミュートし、かつ、オンスクリーン表示を行うことを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記制御部が、前記オンスクリーン表示の少なくとも一部が灰色であることを特徴とする。あるいはさらに、本発明のプロジェクタは、前記所定の時間が任意であることを特徴とする。特徴はセンサ部であり、センサ光が広がらない構成にするか、もしくはある程度の指向性を持つセンサを使用し、センサの発光と受光の間にミラーを設置することにより、反射させてセンサ光の遮断を検出する構成である。一対のセンサにより広範囲でかつ小さな異物の侵入を最小限の回路規模によって簡単に検出できるようにした。

本発明では、開口構造で投射ミラーを備え、開口部レンズから映像表示素子で生成した画像の表示光を投射ミラーにより反射させて外部に設けたスクリーン上に拡大投射するプロジェクタにおいて、開口部レンズと投射ミラーとの間の表示光路内に、侵入する異物を検知するための異物センサ回路を設ける構成としたので、異物の検出を１つのセンサ回路を用いるだけで行えるので、最小限の部品点数で実現でき、非常に効率的であるとともに、部品点数や消費電流を軽減し、コストダウンできるという特徴がある。また、異物侵入による急激な温度上昇を未然に防げるので、安全なプロジェクタを提供できる。

異物を単純にセンサにより検出し、保護回路を追加しようとしても膨大な数のセンサとなってしまう。センサ部は通常、広範囲での異物を検出するには複数のセンサが必要になり、さらに検出したい異物サイズが小さくなればなるほどセンサの数がさらに増加し、回路規模が大きくなってしまう。本発明によればこのような問題を回避することができる。さらに、本発明の異物センサ回路ではミラーのサイズおよび反射回数を変更するだけで、検出範囲が任意に設定でき、また検出したい異物のサイズも同様に任意に設定できるという効果がある。

次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。図２は、異物センサ回路の配置例を示す平面図である。プロジェクタ１の筐体２には、開口部３が設けられており、開口部レンズ４と投射ミラー５が対向するように配置されている。図示しない映像表示素子に生成した画像の表示光６は、開口部レンズ４を通して出射し投射ミラー５で反射され外部スクリーン１１上に拡大投射される。図１には示していないが筐体２の内部には、プロジェクタを構成するために必要な、例えば液晶表示素子やＤＭＤパネル素子などから成り画像を生成する映像表示素子、光源（ランプ）、画像表示光を開口部レンズまで導く光学系などが設けられている。なお、投射ミラー５を筐体２の開口部３を閉じることができる蓋部材（図１には示していない）に設置して、プロジェクタを使用しないときには蓋部材で開口部３を閉じるようにしてもよい。

開口部レンズ４の映像表示素子側では、表示光６がほとんど広がらない（拡大されていない）状態であるため、開口部レンズ４から出射される表示光６の強度が非常に大きく表示光の通路の空気は熱せられて高温となる。さらに異物により表示光６を遮断された場合は、急激に温度が上昇して危険である。逆に表示光が出射される部分の温度を下げようとする場合は、表示光が広がった（表示素子よりも大きなサイズ）状態にすれば良いが、開口部および筐体が非常に大きくなり非現実的である。

本実施形態では、この開口部レンズ４と投射ミラー５の間の高温部に異物が入り込み危険な状態になるのを防止するために、高温となる検出したい範囲の表示光通路に異物センサ回路を設けている。すなわち筐体２の側壁７には、異物センサ回路を構成するセンサ発光部８、センサ受光部１０および複数個のミラー９が設けられている。センサ発光部８からセンサ光は、表示光６の光路を横切るように放出されミラー９により複数回反射されセンサ受光部１０で受光される。なお、図１には示していないが後述するように異物センサ回路は、異物によりセンサ光が遮断されたことを検出してランプを遮断したり、また異物の検出が解除されたことを検出して再度ランプ投射を再開し、映像の表示光を投射させたり、さらに異物検出の解除が安全と判断出来る時間を過ぎた場合は、電源を遮断するなどの動作を行うための電気回路を備えている。

図２は、異物センサ回路の配置例（電気回路は示してない）を説明するための平面図である。図２のセンサ発光部８は、たとえば赤外線を放出する半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光素子を用いセンサ光が広がらない構成にするか、もしくはある程度の指向性を持たせるようにする。センサ受光部１０にはたとえばフォトトランジスタやフォトダイオードなどの半導体受光素子を用いる。ミラー９は対向するように設置されており、センサ発光部８から出射したセンサ光１２は、ミラー９で反射させて確実にセンサ受光部１０に入力するようにされている。ミラー９は、必要に応じて角度を可変できる調整機能を有する。またセンサ回路自体に角度調整機能を持たせてもよい。なお、図１および図２では２枚のミラーを対向するように配置した例を示したが、必要に応じてもっとミラーの数を増やしてもよい。

センサ回路で使用するセンサ光の発光波長を、映像表示用途では使用しない波長（可視光でない）とし、かつセンサ回路用のミラー９をそれ専用にすれば映像を反射することなしにミラー９を配置できるので、コントラスト劣化を防止できる。

図３は、本発明に用いる異物センサ回路のブロック図を示している。異物センサ回路は、センサ発光部、ミラー、センサ受光部および電気回路であるセンサ検出回路、ランプ制御回路、タイマー回路、電源制御回路から構成されている。センサ発光部８からのセンサ光をミラー９により効率よく反射させてセンサ受光部１０によって正確に受光させる。センサ受光部１０でうけた信号は、電気回路１８を構成するセンサ検出回路１３に送られＨ／Ｌレベルによりセンサ光の有り・無しを検出する。たとえば、正常であればＨ、センサ光が１箇所でも遮断されたらセンサ光無しのＬとなり、異物侵入と検出する。

ランプ制御回路１４は、センサ検出回路１３によりセンサ光無しと検出された場合には、危険と判断しランプを遮断する。ランプ点灯制御素子を強制的に不点灯となるように制御する。例えばランプ点灯制御素子の電圧をトランジスタなどのスイッチにより切り替えることによりランプを遮断する。異物が無くなり検出解除時にはランプ制御回路１４により再度ランプを点灯し投射を再開する。

また、ランプ不点灯ではなく、映像ミュートする機能も考えられる。映像ミュートによって全黒表示となり、開口部レンズ４から放射される光は無くなるので高温とならない。動作的には映像出力をミュートする。例として映像切替え部やＯＳＤ（オンスクリーン表示）の挿げ替え部、出力部またはＩＣ（半導体）などの制御ミュートとなる。ＯＳＤの挿げ替え部前でのミュートではＯＳＤ表示が可能となる。

さらにタイマー回路１５は、センサ検出回路１３によりセンサ光無しと検出したＨ／Ｌ電圧結果をソフト的に数秒に数回などの監視を行う。例えばＣＰＵ（半導体）内に内蔵されているカウンタ（タイマ回路機能）を使用し、センサ光無しの異物侵入結果の電圧が１秒に１回を１０回確認し、１０秒間すべて同じ電圧結果となれば危険と判断する。監視時間については任意となる。

電源制御回路１６は、タイマー回路１５の危険判断結果により電源を遮断する。例えば電源ＯＮ制御端子電圧をトランジスタなどのスイッチにより切り替える。また、ＩＣ（半導体）などによりソフト的に制御する。再度電源投入したときに異物検出の解除がされていない場合は、電源投入作業を中止する。異物検出時には、ＬＥＤもしくは表示パネルなどによりエラー表示（異物異常表示など）を行い警告する。また不点灯ではなく、映像ミュートする機能も考えられる時のエラー表示は、ＯＳＤ（オンスクリーン表示）によって警告内容を表示する。異物による映像ミュートをＯＳＤの挿げ替え前において元の映像信号だけをミュートする。これにより映像信号が全黒となり、ＯＳＤだけが表示できるようになり、スクリーン上にエラー表示が投射され確認できる。このエラー表示は、表示光が熱くならない程度（画面サイズの１／１０以下）の小さなサイズで、熱くならない程度の明るさ（例えば白色は避けてグレー色など）にする。

以上詳述したように本実施の形態では、異物の検出は１つのセンサ回路だけで行うことができるので、最小限の部品点数で実現でき、非常に効率的である。したがって部品点数や消費電流を軽減し、コストダウンできるという効果がある。また、高輝度のプロジェクタにおいても、異物による急激な温度上昇を未然に防げるセンサ回路を設けているので、プロジェクタを安全に使用できるという特徴がある。

図４は、本発明の第２の実施形態を示す平面図であり、異物センサ回路の部分のみを表してある。センサ発光部からのセンサ光を反射させるミラーの数は、検出の範囲と異物の大きさなどにより異なるため、反射回数が増える場合は、ミラーの枚数を増やすだけでなく、図４に示すように大型ミラーを対向するように配置して１枚のミラー内で数箇所を反射のポイントにすることも可能である。本実施形態では、ミラーのサイズおよび反射回数を変更するだけで、検出範囲が任意に設定できる。また検出したい異物のサイズも同様に任意に設定できる。

本発明の第１の実施形態を表すプロジェクタの斜視図である。 本発明の第１の実施形態を表すプロジェクタの異物センサ回路を説明するための平面図である。 本発明に用いる異物センサ回路を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態を表すプロジェクタの異物センサ回路を説明するための平面図である。 従来の開口構造で投射ミラーを有するプロジェクタの概要を示す側面図である。 （ａ）、（ｂ）は特許文献１に開示されている開口構造プロジェクタの平面図および側面図である。

符号の説明

１ プロジェクタ
２ 筐体
３ 開口部
４ 開口部レンズ
５ 投射ミラー
６ 表示光
７ 側壁
８ センサ発光部
９ ミラー
１０ センサ受光部
１１ 外部スクリーン
１２ センサ光
１３ センサ検出回路
１４ ランプ制御回路
１５ タイマー回路
１６ 電源制御回路
１８ 電気回路

Claims (14)

1. 映像表示素子を有するプロジェクタであって、
   開口部を有する筐体と、
   センサ光を出射する発光部、当該センサ光を受光する受光部、及び当該受光部からの信号に基づいてプロジェクタを制御する制御部を含む異物検出器と、を有し、
   前記映像表示素子に生成された画像の表示光は前記開口部を通り、
   前記センサ光は前記開口部を通る前記表示光の光路を横切ることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記請求項１記載のプロジェクタであって、さらに、
   当該センサ光を反射するミラーを有することを特徴とするプロジェクタ。
3. 前記請求項２に記載のプロジェクタであって、
   前記センサ光を反射する複数のミラーを有し、
   前記複数のミラーは、前記開口部を通る前記表示光を挟むように対向させて配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
4. 前記請求項３に記載のプロジェクタであって、
   前記複数のミラーのうち少なくとも一のミラーは、前記センサ光を２回以上反射することを特徴とするプロジェクタ。
5. 前記請求項２に記載のプロジェクタであって、
   前記センサ光を反射する２つのミラーを有し、
   前記２つのミラーは、前記開口部を通る前記表示光を挟むように対向させて配置されており、
   前記センサ光は前記２つのミラーの間で多重反射することを特徴とするプロジェクタ。
6. 前記請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のプロジェクタであって、
   前記筐体の外側に投射ミラーを有し、
   前記開口部を通った前記表示光が前記投射ミラーで反射されることを特徴とするプロジェクタ。
7. 前記請求項６に記載のプロジェクタであって、
   前記投射ミラーは、倒れ込み及び引き起こし可能にプロジェクタに取り付けられており、引き起こし状態では投射光学系を構成し、倒れ込み状態では前記開口部を閉塞することを特徴とするプロジェクタ。
8. 前記請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のプロジェクタであって、
   前記センサ光は、半導体発光素子により放出された赤外線であることを特徴とするプロジェクタ。
9. 前記請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のプロジェクタであって、
   前記制御部は、前記センサ受光部からの前記信号が所定の時間前記センサ光の不検出を示した場合にランプを消灯することを特徴とするプロジェクタ。
10. 前記請求項９に記載のプロジェクタであって、
    前記制御部は、前記センサ受光部からの前記信号が前記センサ光の検出を示した場合にランプを点灯することを特徴とするプロジェクタ。
11. 前記請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のプロジェクタであって、
    前記制御部は、前記センサ受光部からの前記信号が所定の時間前記センサ光の不検出を示した場合に映像をミュートすることを特徴とするプロジェクタ。
12. 前記請求項１１に記載のプロジェクタであって、
    前記制御部は、前記センサ受光部からの前記信号が所定の時間前記センサ光の不検出を示した場合に映像をミュートし、かつ、オンスクリーン表示を行うことを特徴とするプロジェクタ。
13. 前記請求項１２に記載のプロジェクタであって、
    前記制御部は、前記オンスクリーン表示の少なくとも一部が灰色であることを特徴とするプロジェクタ。
14. 前記請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載のプロジェクタであって、前記所定の時間が任意であることを特徴とするプロジェクタ。
    

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