JP2002006397A

JP2002006397A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2002006397A
Application number: JP2000188494A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takegawa; 洋武川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】投射光学系などを経てスクリーンに投射され
る光が誤って人間の眼に直接入射することを防止し、照
明光源を高出力化したりレーザ光源とした場合における
安全性を確保する。【解決手段】フォトカプラ２０により投射レンズ８近
傍の物体を感知し、物体が感知されたときには、システ
ムコントローラ１２により、空間光変調素子６を制御し
て全面黒表示とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明光やレーザ光
をスクリーンに投射して画像表示を行う画像表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１４に示すように、ハロゲンラ
ンプなどの照明光源１０１を有し、この照明光源から発
せられる照明光を、例えば液晶表示デバイスの如き空間
光変調素子１０２により表示画像に応じて変調し、変調
された照明光を投射光学系（投射レンズ）１０３を介し
てスクリーン１０４上に拡大して投射するように構成さ
れた画像表示装置が提案されている。このような画像表
示装置のうち、スクリーン１０４に投射された照明光の
該スクリーン１０４による反射光を観察するように構成
されたものは、前面投射型画像表示装置として知られて
いる。

【０００３】空間光変調素子１０２としては、液晶表示
デバイスの他、デジタルマイクロミラー、可動グレーテ
ィング等を使用することができる。液晶表示デバイスに
は、旋光（偏光導波）モード型、複屈折モード型、光散
乱モード型、光吸収モード型等のものがある。一般的に
使用される液晶表示デバイスとして、旋光（偏光導波）
モード型のツイステッドネマティック（ＴＮ）動作モー
ドを使用するＴＮ液晶、複屈折動作モード型のスーパー
ツイステッドネマティック（ＳＴＮ）動作モードを使用
するＳＴＮ液晶及び強誘電性液晶（ＦＬＣ）動作モード
を使用するＦＬＣ型などがある。

【０００４】また、図１５に示すように、陰極線管（Ｃ
ＲＴ）などの自発光型の画像表示素子１０５を用い、こ
の自発光型画像表示素子１０５からの射出光を投射光学
系１０３に入射させて、該自発光型画像表示素子１０５
の表示像をスクリーン１０４上に拡大して投影する投射
型画像表示装置が提案されている。このような画像表示
装置のうち、スクリーン１０４に投射された光の該スク
リーン１０４による反射光を観察するように構成された
ものは、前面投射型画像表示装置と呼ばれている。

【０００５】上述のような前面投射型画像表示装置にお
いては、陰極線管（ＣＲＴ）などの自発光型の画像表示
素子や、液晶表示デバイスなどを直視する方式の画像表
示装置に比較して、例えば、対角４０インチ（inch）以
上といった大画面表示を、容易に実現することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な画像表示装置においては、表示画像のさらなる大型化
や、表示画像の輝度の向上が望まれている。表示画像の
大きさは、投射光学系における投射倍率を変えることに
よって大きくすることができるが、この場合には、照明
光源の高出力化や、空間光変調素子の高開口率化などに
より、投射光学系より投射される照明光の出力を高くし
なければならない。表示画像の輝度は、表示画像の面積
に反比例して低くなってしまうからである。

【０００７】また、表示画像の輝度の向上を図るために
は、照明光源としてレーザ光源を用いることが考えられ
る。照明光源としてレーザ光源を用いた場合、投射光学
系の射出面より放射される光は、非常にコヒーレント性
が高く、しかも、平行光に近い光となる。

【０００８】一方、照明光源の短アーク長化によって、
空間光変調素子を小型化し、投射光学系のレンズ口径を
小さくすることによる前面投射型画像表示装置の小型化
が図られている。このようにして小型化が図られた前面
投射型画像表示装置は、持ち運びが容易となるので、例
えば、一般家庭内などにおいて、あらゆる場所でのあら
ゆる状態での使用が想定される。

【０００９】したがって、このように小型化が図られた
前面投射型画像表示装置においては、投射光学系を経て
スクリーンに投射されるはずの照明光が、直接、観察者
の瞳に入射してしまうという事態が起こることが予想さ
れる。そして、この場合において、高出力の光源やレー
ザ光源などを使用していた場合には、角膜、網膜などの
身体器官が影響を被る虞れがある。

【００１０】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、前面投射型の画像表示装置であ
って、投射光学系などを経てスクリーンに投射される光
が誤って人間の眼に入射することが防止され、たとえ照
明光源を高出力化したりレーザ光源とした場合において
も、角膜、網膜などの身体器官に影響を与えないように
なされた画像表示装置を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る画像表示装置は、照明光源と、この照
明光源より発せられる照明光を入力信号に応じて変調す
る空間光変調素子と、この空間光変調素子により変調さ
れた照明光をスクリーン上に投射する投射光学系と、こ
の投射光学系により投射される照明光の出力を制御する
投射光出力制御手段と、この投射光学系及びスクリーン
の間における物体の存在を感知し感知結果を出力する物
体感知手段とを備えている。そして、この画像表示装置
は、投射光出力制御手段は、物体感知手段からの出力に
応じて、投射光学系により投射される照明光の出力を制
御することを特徴とする。

【００１２】また、本発明に係る画像表示装置は、上述
の画像表示装置において、物体感知手段に代えて、スク
リーン上に投射された照明光が形成する画像を撮像し画
像信号を出力する撮像手段及び空間光変調素子への入力
信号と撮像手段から出力される画像信号とを比較して比
較結果を出力する比較演算手段を備えることとし、投射
光出力制御手段は、比較演算手段からの出力に応じて、
投射光学系により投射される照明光の出力を制御するこ
ととしたものである。

【００１３】さらに、本発明に係る画像表示装置は、上
述の各画像表示装置において、照明光源、空間光変調素
子、投射光学系及び投射光出力制御手段を、レーザ光源
と、入力信号に応じてレーザ光の光出力を変調する光出
力変調手段と、レーザ光源より射出されるレーザ光をス
クリーン上において走査させる走査手段と、この走査手
段により走査されるレーザ光の光出力を制御する光出力
制御手段とに代えたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。〔第１の実施の形態〕本発明に係る画像表示装置は、図
１に示すように、照明光源１を備えている。この照明光
源１としては、例えば、ハロゲンランプなどを用いるこ
とができる。この照明光源１より射出した照明光は、照
明光学系２に入射する。照明光学系２は、入射した照明
光の光束断面形状の補正、強度の均一化、発散角の制御
などを行う。照明光学系２を通過した照明光は、ミラー
３により反射されて９０°偏向され、カラーホイール４
を通過して、全反射プリズム５に入射する。カラーホイ
ール４は、照明光源１から発せられる白色光を、赤色
（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のスペクトル成分に時
分割する。このような時分割により、後述する単一の空
間光変調素子を用いて、いわゆる「フィールドシーケン
シャルカラー手法」によりカラー画像表示が可能とな
る。

【００１５】全反射プリズム５の全反射面５ａにて全反
射された照明光は、空間光変調素子であるＤＭＤ（デジ
タルマイクロミラーディスプレイ）パネル６に入射す
る。このＤＭＤパネル６は、図２に示すように、１つの
画素に相当する正方形のアルミマイクロミラー６ａを多
数（画素数分）備えている。各アルミマイクロミラー６
ａは、図３に示すように、それぞれ、対角部についてい
る２つのヒンジ６ｂによって、支柱（ポスト）６ｃによ
り回動可能に支えられている。各アルミマイクロミラー
６ａは、これらアルミマイクロミラー６ａの下層にある
電極との間のクーロンカにより、いずれかの方向に傾い
て、図４に示すように、入射光を反射する方向を切り替
えらるようになっている。傾き角は、水平状態から最大
約１５°程度となっている。すなわち、ＤＭＤパネル６
に入射した照明光は、このＤＭＤパネル６の各画素とな
るアルミマイクロミラー６ａにおいて、「白画素」（Ｏ
Ｎ）となるアルミマイクロミラー６ａにおいては、ＤＭ
Ｄパネル６の正面側に反射されて後述する投射光学系８
に向かい、「黒画素」（ＯＦＦ）となるアルミマイクロ
ミラー６ａにおいては、入射側の反対の方向に反射され
る。

【００１６】「白画素」（ＯＮ）となるアルミマイクロ
ミラー６ａにて反射された照明光は、図１及び図５に示
すように、光路長補正プリズム７を経て、投射光学系８
に入射し、スクリーン９上に結像される。一方、「黒画
素」（ＯＦＦ）となるアルミマイクロミラー６ａにて反
射された照明光は、図５に示すように、投射光学系８に
入射することなく、スクリーン９にも到達しない。

【００１７】このように、ＤＭＤパネル６においては、
各画素に対応する各アルミマイクロミラー６ａが２値の
傾き角をもつことにより、画素ごとの明暗の切り替えを
行うことができ、これらアルミマイクロミラー６ａから
の反射光を投射光学系８に通すことにより、スクリーン
９上に画像表示を行うことができる。

【００１８】この画像表示装置において、ＤＭＤパネル
６は、入射される照明光を画像信号１０に対応して変調
するように、システムロントローラ（制御回路）１２に
よって、制御される。すなわち、アナログ信号である画
像信号１０は、Ａ／Ｄコンバータ１１を介して、デジタ
ル信号化されてシステムコントローラ１２に入力され
る。システムロントローラ１２は、入力された画像信号
に応じて、ＤＭＤ駆動制御回路１３を介して、ＤＭＤパ
ネル６を制御する。また、システムコントローラ１２
は、カラーホイール駆動制御回路１４を介して、カラー
ホイール４を制御する。すなわち、システムロントロー
ラ１２は、入力される画像信号に基づいて、同期信号生
成、画像信号処理、ガンマ補正などを行い、ＤＭＤ駆動
制御回路１３及びカラーホイール駆動制御回路１４にそ
れぞれに制御信号を出力する。ＤＭＤ駆動制御回路１３
及びカラーホイール駆動制御回路１４においては、入力
された制御信号に基づいて、ＤＭＤ駆動信号への変換、
並べ替え、カラーホイールモータ制御電流生成などが行
われ、ＤＭＤパネル６及びカラーホイール４にそれぞれ
送られ、「フィールドシーケンシャルカラー手法」によ
るカラー画像表示が実現される。

【００１９】また、この画像表示装置は、物体感知手段
となる赤外線フォトカプラ２０，２１を有している。こ
れら赤外線フォトカプラ２０、２１は、図６に示すよう
に、それぞれ発光素子である赤外線ＬＥＤ（発光ダイオ
ード）２２及び受光素子であるフォトトランジスタ（ま
たは、フォトダイオード）２３を備えて構成されてい
る。これら赤外線フォトカプラ２０、２１は、投射光出
力制御手段ともなるシステムコントローラ１２によって
制御される。

【００２０】赤外線ＬＥＤ２２は、システムコントロー
ラ１２に制御され、ＤＭＤパネル６におけるデータ切り
替え周期（およそ１０μsec）に同期して、デューティ
ー比１／１０で赤外線を発光する。また、フォトトラン
ジスタ２３からの出力は、少なくとも赤外線ＬＥＤ２２
の発光時間よりも長い時間に亘って、システムコントロ
ーラ１２によってモニターされる。ここで、赤外線ＬＥ
Ｄ２２が発光していない期間のフォトトランジスタ２３
の出力を外光によるＤＣ（直流バイアス）成分とし、赤
外線ＬＥＤ２２が発光している期間のフォトトランジス
タ２３の出力を物体検出成分とする。物体検出成分は、
赤外線ＬＥＤ２２から発せられた光がなんらかの物体に
よって反射されてフォトトランジスタ２３に入射するこ
とによって生ずる。そして、システムコントローラ１２
は、物体検出成分からＤＣ成分を差し引いた値が一定値
以上の場合には、なんらかの物体が、投射光学系８の照
明光射出部（前端部）８ａの近辺に存在すると判断す
る。

【００２１】システムコントローラ１２は、投射光学系
８の照明光射出部８ａの近辺になんらかの物体が存在す
ると判断した場合には、「全面黒表示」の命令をＤＭＤ
駆動制御回路１３に送り、次回のＤＭＤパネル６のデー
タ書き換え時に、全面黒表示の状態、すなわち、すべて
の照明光が投射光学系８に到達しない状態とする。

【００２２】この実施の形態において空間光変調素子と
して使用しているＤＭＤパネル６は、非常に高速の動作
が可能であるため、システムコントローラ１２の制御に
よって、すばやく全面黒表示の状態に切り替えることが
可能となっている。

【００２３】また、この画像表示装置においては、複数
の赤外線フォトカプラ２０，２１が投射光学系８の光軸
を挟んで略対称に配置されており、これにより、投射光
学系８から射出される照明光を誤って直接眼に入れてし
まう危険を防止している。この実施の形態においては、
比較的、投射光学系８の照明光射出部８ａの近傍の物体
検出を行っている。

【００２４】なお、物体感知手段は、受光素子の受光範
囲（指向性）を調整することにより、投射光学系８によ
り投射されスクリーン９上に画像を形成する照明光の少
なくとも一部が物体により遮断されたことを検出するも
のとしてもよい。また、赤外線フォトカプラは、３個以
上設けてもよい。

【００２５】そして、上述の実施の形態においては、照
明光源及び空間光変調素子に代えて、面発光レーザを用
いることもできる。この面発光レーザは、システムコン
トローラ１２の制御により、画像信号に応じて、自発光
によって画像表示を行う。

【００２６】さらに、空間光変調素子としては、強誘電
性液晶パネル、グレーティングライブ（ＧＬＶ）などを
用いることができる。

【００２７】そして、物体感知手段は、フォトカプラに
代えて、投射光学系８により投射された照明光の物体か
らの反射光を検出する受光素子のみとしてもよい。この
場合には、投射光学系８により投射されている照明光の
うちの所定の割合以上の光が受光素子により受光されて
いるか否かにより、物体の存在を検知することができ
る。すなわち、投射光学系８により投射された照明光の
すべてがスクリーンに到達している状態よりも、該照明
光が該スクリーンよりも近い場所に存在する物体によっ
て反射されている状態においては、より多くの光が受光
素子に入射することとなるからである。

【００２８】また、物体感知手段における受光素子は、
撮像素子としてもよい。そして、物体感知手段となる受
光素子は、スクリーン側に配置することとしてもよい。
この場合には、物体感知手段は、スクリーン９近傍の物
体の存在を検知することとなる。この場合においては、
受光素子をスクリーンにおける画像表示領域の外側に設
けることにより、投射光学系８により投射される照明光
の影響を受けずに、スクリーン上に形成された画像の周
囲に存在する物体の光学的な検知を行うことができる。

【００２９】さらに、物体感知手段は、投射光学系８と
光軸が一致した撮像光学系を介して受光するものとして
もよい。すなわち、投射光学系８において、ＤＭＤパネ
ル６とスクリーン９上の画像表示領域とは共役の関係に
あるので、このＤＭＤパネル６の周囲部は、スクリーン
９上の画像表示領域の周囲部と共役の関係にある。した
がって、ＤＭＤパネル６の周囲部に受光素子を設けるこ
とにより、投射光学系８を介して、スクリーン９上の画
像表示領域の周囲部に存在する物体を検知することがで
きる。この場合において、受光素子は、投射光学系８の
一部のみを介して受光することとしてもよい。

【００３０】さらに、物体感知手段としては、マイクロ
波発信装置とマイクロ波受信装置とからなり、該マイク
ロ波発信装置が発したマイクロ波の物体からの反射波を
該マイクロ波受信装置によって検出するように構成され
たセンサを用いることもできる。また、物体感知手段と
しては、超音波センサー、赤外線センサーなどを用いて
もよい。

【００３１】上述の実施の形態において、システムコン
トローラ１２は、物体感知手段からの出力により、投射
光学系８及びスクリーン９の間に物体が存在しているこ
とが判別された場合に、「全面黒表示」とするのではな
く、照明光源１を消灯させることとしてもよい。照明光
源１を消灯させる動作については後述する。

【００３２】さらに、システムコントローラ１２は、物
体感知手段からの出力により、投射光学系８及びスクリ
ーン９の間に物体が存在していることが判別された場合
には、照明光源１から投射光学系８に至る光路中に配設
された光路遮断素子、または、シャッタを、照明光を遮
断する状態とすることとしてもよい。光路遮断素子及び
シャッタとしては、強誘電性液晶パネルを用いることが
できるが、これら光路遮断素子及びシャッタについては
後述する。そして、投射光学系からの光放射量を減衰す
る手段としては、上述した手段のうち２つ以上を併用し
てもよい。

【００３３】さらに、本発明は、動作中（画像表示中）
だけでなく、動作開始時（画像表示開始時）の動作とし
ても有効である。すなわち、動作開始時の物体感知手段
の出力に応じて、照明光源の電源を入れない、光学シャ
ッターを遮蔽状態にする、画像表示素子を画像信号の入
力にかかわらず全面黒表示とする、などの制御を行うこ
とにより、安全な画像表示装置を構成することができ
る。

【００３４】〔第２の実施の形態〕次に、光学シャッタ
を遮断状態にすることにより投射光学系からの照明光投
射量を減衰させる構成について説明する。まず、光学シ
ャッタとして用いることができる強誘電性液晶（ＦＬ
Ｃ）について構成と動作原理を説明する。図７中に
（ａ）及び（ｂ）に示すように、強誘電性液晶３０は、
一対のガラス基板３１，３２を備え、これら一対のガラ
ス基板３１，３２の間に、液晶材料３３を挾み込んで構
成されている。１対のガラス基板３１，３２のそれぞれ
の対向面には、透明電極３４，３５と、液晶材料３３の
分子の向きを揃える配向膜３６、３７とが設けられてい
る。ここで、一方のガラス基板３１に設けられた配向膜
３６による配向方向と、他方のガラス基板３２に設けら
れた配向膜３７による配向方向とは、互いに平行な方向
とされている。

【００３５】また、一方のガラス基板３１の透明電極３
４及び配向膜３６が設けられた面と逆側の面には偏光子
３８が設けられ、他方のガラス基板３２の透明電極３５
及び配向膜３７が設けられた面と逆側の面には検光子３
９が設けられている。

【００３６】偏光子３８は、その偏光方向が一方のガラ
ス基板３１に設けられた配向膜３６による配向方向と平
行となるように、一方のガラス基板３１上に設けられて
いる。検光子３９は、その偏光方向が、他方のガラス基
板３２に設けられた配向膜３７による配向方向と直交す
るように他方のガラス基板３２上に設けられている。す
なわち、偏光子３８と検光子３９とは、それぞれの偏光
方向が互いに直交するように配置されている。

【００３７】一対のガラス基板３１，３２の間に挾まれ
た液晶材料３３は、図７中の（ｃ）に示すように、印加
される電圧による電界の向きに応じて、複屈折効果を生
じさせない「状態１」と複屈折効果を生じさせる「状態
２」との２つの状態のいずれかをとる。

【００３８】ここで、電界が図７中の（ａ）に示す方向
のときに液晶材料３３が「状態１」をとるとすると、強
誘電性液晶３０に入射された光は、偏光子３８の偏光方
向と同一の偏光面成分が、入射光として、偏光子３８を
透過し、透明電極３４及び配向膜３６を介して、一対の
ガラス基板３１，３２に挾まれた液晶材料３３内に入射
する。

【００３９】液晶材料３３内に入射した入射光は、液晶
材料３３による複屈折効果を受けずに、他方のガラス基
板３２に設けられた検光子３９に到達する。したがっ
て、入射光は、検光子３９によって遮断され、透過光と
して現れない。

【００４０】そして、電界が図７中の（ｂ）に示す方向
のときに液晶材料３３が「状態２」をとるとすると、強
誘電性液晶３０に入射された光は、偏光子３８の偏光方
向と同一の偏光面成分が、入射光３０として、偏光子３
８を透過し、透明電極３４、配向膜３６を介して、一対
のガラス基板３１，３２に挟まれた液晶材料３３内に入
射する。

【００４１】液晶材料３３内に入射した入射光は、液晶
材料３３による複屈折効果を受けて、偏光方向が直角に
ねじられた状態で他方のガラス基板３２に設けられた検
光子３９に到達する。したがって、入射光は、検光子３
９を透過して、透過光として、強誘電性液晶３０から射
出される。

【００４２】なお、強誘電性液晶３０の応答速度は、厚
さ２μｍの場合、室温で約１００μsec程度であり、応
答速度が通常数十ｍ秒程度であるＴＮ液晶などに比べて
格段に速い。このため、高速のシャッター動作が実現で
きる。

【００４３】そして、このようなシャッタを用いて構成
した画像表示装置の構成を以下に説明する。この画像表
示装置においては、図８に示すように、照明光源１より
射出した照明光は、光束断面形状の補正、強度の均一
化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２に入射
する。また、この照明光学系２には、Ｐ−Ｓ偏光変換器
とよばれる、無偏光状態の光束を、Ｐ偏光、Ｓ偏光のど
ちらか一方の偏光に５０％以上の効率で揃える機能を有
する光学ブロックを含めてもよい。

【００４４】この実施の形態においては、照明光学系２
を通過した照明光は、主に紙面に垂直な方向に電気ベク
トルが振動する偏光状態、すなわち、赤色光反射のダイ
クロイックミラー４０の反射面に対してＳ偏光となって
いる。照明光学系２を射出した照明光は、赤色光反射の
ダイクロイックミラー４０により、赤色光成分のみ進行
方向を９０°偏向され、続いてこの照明光は、ミラー４
１で反射されて赤色光用の偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）４２に入射する。照明光は、この偏光ビームスプリ
ッタ４２の誘電体膜４２ａに入射され、ここで、Ｓ偏向
成分のみが反射され入射偏光として、赤色光用反射型Ｔ
Ｎ液晶パネル４３に入射する。赤色光用反射型ＴＮ液晶
パネル４３にて、偏光状態が変調されて反射した照明光
は、再び偏光ビームスプリッタ４２の誘電体膜４２ａに
入射し、ここでＰ偏光のみが透過するよう検波され、偏
光変調が輝度変調に変換される。輝度変調に変換された
射出光は、クロスダイクロイックプリズム４４に入射す
る。

【００４５】一方、赤色光反射のダイクロイックミラー
４０を透過した照明光は、続いて配置された緑色光反射
のダイクロイックミラー４５に入射する。ここで、緑色
光のみが反射され、残りの青色光成分は透過する。分離
された緑色光及び青色光は、それぞれ前述の赤色光成分
と同様に、偏光ビームスプリッタ４６，４７により、Ｓ
偏光のみが反射され、緑色光用反射型ＴＮ液晶パネル４
８及び青色光用反射型ＴＮ液晶パネル４９にそれぞれ入
射する。緑色光用反射型ＴＮ液晶パネル４８及び青色光
用反射型ＴＮ液晶パネル４９にて偏光状態が変調されて
反射した照明光は、再び偏光ビームスプリッタ４６，４
７の誘電体膜４６ａ，４７ａに入射し、ここでＰ偏光の
みが透過するよう検波され、偏光変調が輝度変調に変換
される。輝度変調に変換された射出光は、クロスダイク
ロイックプリズム４４に入射する。表示画像に応じて
各色光用反射型ＴＮ液晶パネル４３，４８，４９にてそ
れぞれ変調された赤色、緑色、青色の３つの照明光は、
クロスダイクロイックプリズム４４にて合成され、続い
て配置される強誘電性液晶からなる光学シャッタ２２に
入射する。このとき、光学シャッタ２２が開いている場
合には、光学シャッタ２２への入射光は、続いて投射光
学系８に入射し、スクリーン９上に結像される。

【００４６】そして、この画像表示装置には、画像信号
１０が入力されるシステムロントローラ１２と、このシ
ステムロントローラ１２により制御される反射型ＴＮ液
晶パネル駆動制御回路５０及び光学シャッター駆動制御
回路５１とが設けられている。また、投射光学系８の投
射光射出部８ａ近傍には、赤外線発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）とフォトトランジスタにより構成される近距離物体
検出センサー２０が設けられている。

【００４７】この画像表示装置においては、画像信号１
０が、システムロントローラ１２に入力されると、この
システムロントローラ１２は、これらの入力信号より、
同期信号生成、画像信号処理、ガンマ補正などを行い、
反射型ＴＮ液晶パネル駆動制御回路５０、光学シャッタ
ー駆動制御回路５１それぞれに制御信号を出力する。反
射型ＴＮ液晶パネル駆動制御回路５０、光学シャッター
駆動制御回路５１においては、入力された制御信号に基
づき、各液晶パネル駆動信号への変換、並べ替え等を行
い、各反射型ＴＮ液晶パネル４３，４８，４９及び光学
シャッター２２に信号が送られる。

【００４８】また、システムロントローラ１２には、近
距離物体検出センサー２０からの出力信号も入力され
る。ここで、なんらかの物体が投射光学系８の投射光射
出部８ａの近辺に現れ、近距離物体検出センサー２０の
出力値がそれを示す範囲に入った場合には、システムロ
ントローラ１２により、光学シャッター駆動制御回路５
１に光学シャッター２２を閉じる制御信号が与えられ
る。すると、光学シヤツター２２は、閉じた状態に切り
替えられ、もはや照明光を投射光学系８に入射させるこ
とはない。このとき、光学シャッター２２の性能によ
り、完全に照明光を遮断できない場合も考えられるが、
一般家庭用プロジェクタの出力を考慮すると、少なくと
も１００：１程度のロントラスト比が保持されていれば
十分である。

【００４９】この実施の形態においては、ＴＮ液晶パネ
ルの動作速度が比較的遅いため、光束遮断手段として、
高速動作が可能な強誘電性液晶からなる光学シャッタを
用いた。これにより、誤って眼に入射する光のエネルギ
ーの積算量を小さくすることが可能となる。

【００５０】〔第３の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置は、上述した実施の形態の如く投射光学系を有す
る構成に限定されず、図９に示すように、レーザスキャ
ンプロジェクタとして構成することもできる。この場合
においても、物体感知手段の構成及び配置場所と、物体
が感知された場合に「全面黒表示」とすること、また
は、光学シャッタによって照明光を遮断することについ
ては、上述した各構成をそのまま適用することができる
が、ここでは、光源を消灯することにより、投射される
光放射量を減衰させることとした画像表示装置の構成を
説明する。

【００５１】この画像表示装置は、図９に示すように、
赤、緑、青の各レーザ光源５２，５３，５４を有する。
これらレーザ光源５２，５３，５４より射出されたレー
ザ光は、まず、コリメータレンズ５５，５６，５７によ
り、平行ビームに整形される。続いて、フォーカシング
レンズ５８，５９，６０により光出力変調手段となる音
響光学素子（ＡＯＭ）６１，６２，６３の入射面に集光
される。

【００５２】この音響光学素子６１，６２，６３とは、
媒質中に超音波を流し込み、それによる光弾性効果を利
用して屈折率の疎密波を形成し、これを回折格子として
用いるものである。注入する超音波の強度、周波数を変
調することにより、回折強度や回折角度を変調すること
ができる。この音響光学素子においては、０次光を遮蔽
して回折光を透過させることにより、輝度変調を行うこ
とができる。

【００５３】この画像表示装置においては、音響光学素
子６１，６２，６３を画像信号に応じて変調することに
より、一連の照明光の輝度変調を行う。音響光学素子６
１，６２，６３を通過した赤、緑、青のレーザ光は、再
びコリメーターレンズ６４，６５，６６により平行ビー
ムに整形される。この後、青緑色光反射のダイクロイツ
クミラー６７、緑色光反射のダイクロイツクミラー６
８、アルミ全反射ミラー６９を経て、これら赤、緑、青
の平行光は、光軸が一致されミラー７０，７１を経由し
て走査手段となるガルバノメーター７２に入射する、こ
のガルバノメーター７２により光軸一致されたレーザ光
は、スクリーン９の縦方向、つまり走査線と垂直な方向
に走査される。次に、レーザ光は、リレーレンズ系７３
を経て走査手段となるポリゴンミラー７４に入射し、こ
のポリゴンミラー７４により、横方向、つまり走査線と
方向に走査される。表示画面の縦横それぞれの方向に走
査されたレーザ光は、装置筐体７５に設けられた開口部
７６より射出し、スクリーン９上に投影される。

【００５４】そして、この画像表示装置には、画像信号
１０が入力されるシステムロントローラ１２と、システ
ムコントローラ１２が制御するレーザ光源電源コントロ
ール回路７８，７９，８０、システムコントローラ１２
からの制御信号により制御されて音響光学素子６１，６
２，６３を制御するＡＯＭ制御回路８１，８２，８３、
システムロントローラ１２からの制御信号により制御さ
れてガルバノメーター７２を制御するガルバノメーター
制御回路８４、並びに、システムコントローラ１２から
の制御信号により制御されてポリゴンミラー７４を制御
するポリゴンミラー制御回路８５とが設けられている。
また、赤外線ＬＥＤ２２、ＣＣＤ受光素子８６及び撮像
レンズ８７とが設けられている。

【００５５】この画像表示装置においては、画像信号１
０がシステムコントローラ１２に入力されると、このシ
ステムコントローラ１２は、入力信号に基づき、同期信
号生成、画像信号処理、ガンマ補正などを行い、レーザ
光源電源コントロール回路７８，７９，８０、ＡＯＭ制
御回路８１，８２，８３、ガルバノメーター制御回路８
４、ポリゴンミラー制御回路８５にそれぞれに制御信号
を出力する。

【００５６】レーザ光源電源コントロール回路７８，７
９，８０は、入力された制御信号に基づいて赤、緑、青
の各レーザ光源５２，５３，５４を制御し、光出力をそ
れぞれコントロールする。また、ＡＯＭ制御回路８１，
８２，８３は、入力された制御信号に基づいて音響光学
素子６１，６２，６３を駆動し、画像信号１０に応じた
各色光の輝度変調を行う。ガルバノメーター制御回路８
４及びポリゴンミラー制御回路８５、システムコントロ
ーラ１２から送られる同期信号などの制御信号に基づ
き、ガルバノメーター７２及びポリゴンミラー７４を駆
動制御することにより、レーザ光をスクリーン９上に走
査して画像を表示する。

【００５７】そして、システムコントローラ１２は、光
出力制御手段でもあり、ＣＣＤ受光素子８６からの出力
信号も入力される。赤外線ＬＥＤ２２、ＣＣＤ受光素子
８６及び撮像レンズ８７は、図９に示すように、画像表
示装置の装置箇体７５のレーザ光が射出する開口部７６
に近接して設けられている。赤外線ＬＥＤ２２からは、
赤外線がパルス発光される。また、ＣＣＤ受光素子８６
には、可視光域カットフィルターが設けられており、赤
外光のみを受光するようになされている。

【００５８】ＣＣＤ受光素子８６の赤外線サンプリング
時間は、おおよそ赤外線ＬＥＤ２２の発光時間と等しく
なされており、あるタイミングにおいてサンプルされた
画像情報は、一旦メモりに保存される。そして、次回の
サンプルデータとメモリ内のデータとの差分演算を行
い、差分量が一定以上の場合には、なんらかの物体が撮
影領域内に進入したと判断し、システムロントローラ１
２は、レーザ光源電源コントロール回路７８，７９，８
０にレーザ発光停止信号を送る。こうすることにより、
人間がレーザ光照射領域に進入すると、即座に、レーザ
光照射が停止される。なお、ＣＣＤ受光素子８６の撮影
領域は、図９中破線Ａにて示されるように、図９中実線
Ｂにて示すレーザ光照射範囲を含んでいる。また、赤外
線ＬＥＤ２２から射出される図示せぬ赤外線到達領域
も、ＣＣＤ受光素子８６の撮影領域を含んでいる。この
画像表示装置においては、検出光として赤外線を用いる
ことにより、スクリーン上に形成される画像とスクリー
ン近辺に進入してくる物体とを識別することができる。

【００５９】なお、この画像表示装置においては、略平
行なレーザ光が開口部７６より射出されるため、物体検
出領域を、おおよそ開口部７６からスクリーン９までの
間として設定しているが、出力の比較的低い装置である
場合には、物体検出領域をより狭い範囲としてもよい。
また、この画像表示装置においては、レーザ光の遮断を
レーザ光源の出力コントロールにより行っているが、レ
ーザの出力低減に時間を要する場合には、システムコン
トローラ１２からの光線停止命令をＡＯＭ制御回路８
１，８２，８３に送り、音響光学素子を制御することに
より射出輝度を低減させてもよい。

【００６０】また、この画像表示装置において、物体感
知手段は、走査手段により走査されたレーザ光の物体か
らの反射光を検出する受光素子としてもよく、この受光
素子は、走査手段により走査されスクリーン上に画像を
形成するレーザ光が少なくとも一定の領域において物体
により遮断されたことを検出するために、スクリーン側
に設けてもよい。さらに、物体感知手段となる受光素子
は、スクリーン上に形成された画像の周囲に存在する物
体を光学的に検出するものとしてもよい。

【００６１】そして、システムコントローラ１２は、物
体感知手段からの出力により、走査手段及びスクリーン
の間に物体が存在していることが判別された場合には、
ガルバノメーター７２、または、ポリゴンミラー７４を
制御することによって、画像表示領域内にレーザ光を走
査させない状態とすることとしてもよい。

【００６２】〔第４の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置は、スクリーン上に投射された照明光が形成する
画像を撮像手段により撮像し、この撮像の結果と空間光
変調素子への入力信号とを比較し、この比較結果によっ
て、画像表示装置とスクリーンとの間の物体の存在を検
知するように構成することができる。

【００６３】この画像表示装置においては、図１０に示
すように、照明光源１より射出した照明光は、照明光学
系２に入射し、光束断面形状の補正、強度の均一化、発
散角制御などをなされて、赤色光反射のダイクロイック
ミラー４０に入射する。この照明光は、赤色光反射のダ
イクロイックミラー４０により、赤色光成分のみ進行方
向を９０°偏向され、ミラー４１で反射されて赤色光用
の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４２に入射する。照
明光は、この偏光ビームスプリッタ４２の誘電体膜４２
ａに入射され、ここで、Ｓ偏向成分のみが反射され入射
偏光として、赤色光用反射型ＴＮ液晶パネル４３に入射
する。赤色光用反射型ＴＮ液晶パネル４３にて、偏光状
態が変調されて反射した照明光は、再び偏光ビームスプ
リッタ４２の誘電体膜４２ａに入射し、ここでＰ偏光の
みが透過するよう検波され、偏光変調が輝度変調に変換
される。輝度変調に変換された射出光は、クロスダイク
ロイックプリズム４４に入射する。

【００６４】一方、赤色光反射のダイクロイックミラー
４０を透過した照明光は、続いて配置された緑色光反射
のダイクロイックミラー４５に入射する。ここで、緑色
光のみが反射され、残りの青色光成分は透過する。分離
された緑色光及び青色光は、それぞれ前述の赤色光成分
と同様に、偏光ビームスプリッタ４６，４７により、Ｓ
偏光のみが反射され、緑色光用反射型ＴＮ液晶パネル４
８及び青色光用反射型ＴＮ液晶パネル４９にそれぞれ入
射する。緑色光用反射型ＴＮ液晶パネル４８及び青色光
用反射型ＴＮ液晶パネル４９にて偏光状態が変調されて
反射した照明光は、再び偏光ビームスプリッタ４６，４
７の誘電体膜４６ａ，４７ａに入射し、ここでＰ偏光の
みが透過するよう検波され、偏光変調が輝度変調に変換
される。輝度変調に変換された射出光は、クロスダイク
ロイックプリズム４４に入射する。表示画像に応じて
各色光用反射型ＴＮ液晶パネル４３，４８，４９にてそ
れぞれ変調された赤色、緑色、青色の３つの照明光は、
クロスダイクロイックプリズム４４にて合成され、続い
て配置される強誘電性液晶からなる光学シャッタ２２に
入射する。このとき、光学シャッタ２２が開いている場
合には、光学シャッタ２２への入射光は、光路分割手段
を構成する（１／４）λ板８８を経て、投射光学系８に
入射し、スクリーン９上に結像される。

【００６５】スクリーン９上に結像された照明光は、
（１／４）λ板８８の作用により円偏光状態となってお
り、スクリーン９上に投射され反射されることにより、
投射されたときとは反対方向の円偏光状態となって投射
光学系８に戻る。さらに（１／４）λ板８８に戻って、
この（１／４）λ板８８を透過することにより、クロス
ダイクロイックプリズム４４から射出されたときの偏光
方向に対して直交する方向の直線偏光となって、該クロ
スダイクロイックプリズム４４に戻る。この戻り光は、
クロスダイクロイックプリズム４４を透過して、その後
方にある光路分割手段を構成する緑色光用の偏光ビーム
スプリッタ４６に入射し、この偏光ビームスプリッタ４
６の誘電体膜４６ａに反射されて、撮像手段となるＣＣ
Ｄ（個体撮像素子）８９に入射する。

【００６６】ＣＣＤ８９は、光路分割手段となる偏光ビ
ームスプリッタ４６の誘電体膜４６ａを介して空間光変
調素子である反射型ＴＮ液晶パネル４８に対して共役な
位置で受光する。すなわち、ＣＣＤ８９は、スクリーン
９上に結像された照明光が形成する画像を、投射光学系
８を撮像レンズとして撮像することとなる。

【００６７】そして、この画像表示装置には、画像信号
１０が入力されるシステムロントローラ１２と、このシ
ステムロントローラ１２により制御される反射型ＴＮ液
晶パネル駆動制御回路５０及び光学シャッター駆動制御
回路５１とが設けられている。また、システムロントロ
ーラ１２は、画像信号１０とＣＣＤ８９からの出力信号
とを比較するための比較演算手段となる比較演算回路１
２ａを有している。

【００６８】この画像表示装置においては、画像信号１
０が、システムロントローラ１２に入力されると、この
システムロントローラ１２は、これらの入力信号より、
同期信号生成、画像信号処理、ガンマ補正などを行い、
反射型ＴＮ液晶パネル駆動制御回路５０、光学シャッタ
ー駆動制御回路５１それぞれに制御信号を出力する。反
射型ＴＮ液晶パネル駆動制御回路５０、光学シャッター
駆動制御回路５１においては、入力された制御信号に基
づき、各液晶パネル駆動信号への変換、並べ替え等を行
い、各反射型ＴＮ液晶パネル４３，４８，４９及び光学
シャッター２２に信号が送られる。

【００６９】また、システムロントローラ１２の比較演
算回路１２ａには、画像信号１０が入力され、ＣＣＤ駆
動回路９０を介してＣＣＤ８９からの出力信号が入力さ
れる。画像信号１０とＣＣＤ８９からの出力信号とを比
較すると、投射光学系８とスクリーン９との間の物体の
有無を検知することができる。ここで、なんらかの物体
が投射光学系８の投射光射出部８ａの近辺に現れ、画像
信号１０とＣＣＤ８９からの出力信号との違いがそれを
示す程度になった場合には、システムロントローラ１２
により、光学シャッター駆動制御回路５１に光学シャッ
ター２２を閉じる制御信号が与えられる。すると、光学
シヤツター２２は、閉じた状態に切り替えられ、もはや
照明光を投射光学系８に入射させることはない。

【００７０】この画像表示装置においても、空間光変調
素子としては、面発光レーザ、強誘電性液晶パネル、Ｄ
ＭＤパネルなど、種々のものを用いることができる。

【００７１】そして、撮像手段は、上述の実施の形態の
ように投射光学系の光軸に光軸を一致させた撮像光学系
（同一の光学系であることを含む）を介して撮像する構
成に限定されず、投射光学系とは別個独立の撮像光学系
を介して撮像することとしてもよい。

【００７２】光路分割手段は、後述するように、バンド
パスフィルタを用いて構成することとしてもよく、この
場合には、撮像手段は、可視波長域外の成分を受光する
こととなる。

【００７３】また、撮像手段は、投射光学系によりスク
リーンに投射され該スクリーンにおいて反射されて該投
射光学系に戻った光を、所定の期間内のみに時分割的に
受光することとしてもよい。

【００７４】そして、撮像手段は、空間光変調素子の周
囲部に配設することとしてもよく、この場合には、撮像
手段は、投射光学系により、スクリーン上に形成された
画像の周囲部を撮像することとなる。

【００７５】また、投射光出力制御手段であるシステム
コントローラ１２は、比較演算回路１２ａからの出力に
より、投射光学系８及びスクリーン９の間に物体が存在
していることが判別される場合には、照明光源１を消灯
させることとしてもよく、照明光源１から投射光学系８
に至る光路中に光路遮断素子を配設しこれを照明光を遮
断する状態とすることとしてもよく、あるいは、空間光
変調素子を制御して全画面黒表示を行わせることとして
もよい。

【００７６】〔第５の実施の形態〕上述したように、本
発明に係る画像表示装置においては、光路分割手段とし
ては、バンドパスフィルタを用いることができる。この
場合ぬは、撮像手段は、可視波長域外の成分を受光する
ものとしてもよい。

【００７７】この画像表示装置は、図１１に示すよう
に、照明光源１を備えている。この照明光源１より射出
した照明光は、照明光学系２に入射する。照明光学系２
は、入射した照明光の光束断面形状の補正、強度の均一
化、発散角の制御などを行う。照明光学系２を通過した
照明光は、ミラー３により反射されて９０°偏向され、
カラーホイール４を通過して、全反射プリズム５に入射
する。カラーホイール４は、照明光源１から発せられる
白色光を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のスペ
クトル成分に時分割する。このような時分割により、い
わゆる「フィールドシーケンシャルカラー手法」により
カラー画像表示が可能となる。

【００７８】全反射プリズム５の全反射面５ａにて全反
射された照明光は、空間光変調素子であるＤＭＤ（デジ
タルマイクロミラーディスプレイ）パネル６に入射す
る。ＤＭＤパネル６は、２値の傾き角をもつ各画素に対
応するアルミマイクロミラーを有していることにより、
画素ごとの明暗の切り替えを行うことができる。これら
アルミマイクロミラーからの反射光は、光路長補正プリ
ズム７及びバンドパスフィルタとなるダイクロイックミ
ラー９１を経て、投射光学系８を通り、スクリーン９上
に画像を形成する。

【００７９】スクリーン９上に結像された照明光は、ス
クリーン９上に反射されることにより、投射光学系８に
戻る。さらに、ダイクロイックミラー９１に戻って、こ
のダイクロイックミラー９１において可視波長域外の所
定の波長域の成分のみが反射され、撮像手段となるＣＣ
Ｄ（個体撮像素子）８９に入射する。すなわち、ＣＣＤ
８９は、スクリーン９上に結像された照明光が形成する
画像を、投射光学系８を撮像レンズとして撮像すること
となる。

【００８０】この画像表示装置において、ＤＭＤパネル
６は、入射される照明光を画像信号１０に対応して変調
するように、システムロントローラ（制御回路）１２に
よって、制御される。すなわち、アナログ信号である画
像信号１０は、Ａ／Ｄコンバータ１１を介して、デジタ
ル信号化されてシステムコントローラ１２に入力され
る。システムロントローラ１２は、入力された画像信号
に応じて、ＤＭＤ駆動制御回路１３を介して、ＤＭＤパ
ネル６を制御する。また、システムコントローラ１２
は、カラーホイール駆動制御回路１４を介して、カラー
ホイール４を制御する。すなわち、システムロントロー
ラ１２は、入力される画像信号に基づいて、同期信号生
成、画像信号処理、ガンマ補正などを行い、ＤＭＤ駆動
制御回路１３及びカラーホイール駆動制御回路１４にそ
れぞれに制御信号を出力する。ＤＭＤ駆動制御回路１３
及びカラーホイール駆動制御回路１４においては、入力
された制御信号に基づいて、ＤＭＤ駆動信号への変換、
並べ替え、カラーホイールモータ制御電流生成などが行
われ、ＤＭＤパネル６及びカラーホイール４にそれぞれ
送られ、「フィールドシーケンシャルカラー手法」によ
るカラー画像表示が実現される。また、この画像表示装
置においては、システムロントローラ１２は、ＣＣＤ駆
動回路９０を介して、ＣＣＤ８９を駆動させるととも
に、ＣＣＤ８９からの出力信号が入力される。

【００８１】画像信号１０とＣＣＤ８９からの出力信号
とを比較すると、投射光学系８とスクリーン９との間の
物体の有無を検知することができる。ここで、なんらか
の物体が投射光学系８の投射光射出部８ａの近辺に現
れ、画像信号１０とＣＣＤ８９からの出力信号との違い
がそれを示す程度になった場合には、システムコントロ
ーラ１２は、投射光学系８の照明光射出部８ａの近辺に
なんらかの物体が存在すると判断する。

【００８２】システムコントローラ１２は、投射光学系
８の照明光射出部８ａの近辺になんらかの物体が存在す
ると判断した場合には、「全面黒表示」の命令をＤＭＤ
駆動制御回路１３に送り、次回のＤＭＤパネル６のデー
タ書き換え時に、全面黒表示の状態、すなわち、すべて
の照明光が投射光学系８に到達しない状態とする。ＤＭ
Ｄパネル６は、非常に高速の動作が可能であるため、シ
ステムコントローラ１２の制御によって、すばやく全面
黒表示の状態に切り替えることが可能である。

【００８３】〔第６の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置は、空間光変調素子として透過型の液晶表示デバ
イスを用いることとしてもよい。また、上述したよう
に、撮像手段は、空間光変調素子の周囲部に配設して、
図１３に示すように、投射光学系８により、スクリーン
９上に形成された画像の周囲部を撮像することとしても
よい。

【００８４】この画像表示装置においては、図１２に示
すように、照明光源１より射出した照明光は、インテグ
レータ９５に入射し、強度の均一化、発散角制御などを
なされ、さらに、Ｐ−Ｓ偏光変換器９６により、Ｐ偏
光、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５０％以上の効率で
揃えられる。そして、ミラー４１、リレーレンズ９７を
経て、青色光透過のダイクロイックミラー４５に入射す
る。この照明光は、青色光透過のダイクロイックミラー
４５により、青色光成分のみそのまま直進し、ミラー９
８で反射されて青色光用の透過型液晶パネル９２に入射
する。青色光用透過型液晶パネル９２にて、輝度変調さ
れた射出光は、クロスダイクロイックプリズム４４に入
射する。

【００８５】一方、青色光反射のダイクロイックミラー
４５で反射された照明光は、続いて配置された緑色光反
射のダイクロイックミラー４０に入射する。ここで、緑
色光のみが反射され、残りの赤色光成分は透過する。分
離された緑色光及び赤色光は、それぞれ前述の青色光成
分と同様に、直接、あるいは、ミラー９９，１００で反
射されて、緑色光用透過型液晶パネル９３及び赤色光用
透過型液晶パネル９４にそれぞれ入射する。緑色光用透
過型液晶パネル９３及び赤色光用透過型液晶パネル９４
にて輝度変調された射出光は、クロスダイクロイックプ
リズム４４に入射する。表示画像に応じて各色光用透
過型液晶パネル９２，９３，９４にてそれぞれ変調され
た赤色、緑色、青色の３つの照明光は、クロスダイクロ
イックプリズム４４にて合成され、続いて配置される強
誘電性液晶からなる光学シャッタ２２に入射する。この
とき、光学シャッタ２２が開いている場合には、光学シ
ャッタ２２への入射光は、投射光学系８に入射し、スク
リーン上に結像される。

【００８６】スクリーン上に結像された照明光は、スク
リーン９上に反射されることにより、投射光学系８に戻
る。さらに、戻り光は、クロスダイクロイックプリズム
４４に戻り、このクロスダイクロイックプリズム４４を
透過して、その後方にある緑色光用透過型液晶パネル９
３の周囲に該緑色光用透過型液晶パネル９３に対して面
一に配設された撮像手段となるＣＣＤ（個体撮像素子）
８９に入射する。すなわち、ＣＣＤ８９は、図１３に示
すように、スクリーン９上に結像された照明光が形成す
る画像の領域９ａの周囲部分９ｂを、投射光学系８を撮
像レンズとして撮像することとなる。

【００８７】そして、この画像表示装置には、画像信号
１０が入力されるシステムロントローラ１２と、このシ
ステムロントローラ１２により制御される液晶パネル駆
動制御回路５０及び光学シャッター駆動制御回路５１と
が設けられている。

【００８８】この画像表示装置においては、画像信号１
０が、システムロントローラ１２に入力されると、この
システムロントローラ１２は、これらの入力信号より、
同期信号生成、画像信号処理、ガンマ補正などを行い、
液晶パネル駆動制御回路５０、光学シャッター駆動制御
回路５１それぞれに制御信号を出力する。液晶パネル駆
動制御回路５０、光学シャッター駆動制御回路５１にお
いては、入力された制御信号に基づき、各液晶パネル駆
動信号への変換、並べ替え等を行い、各透過型液晶パネ
ル９２，９３，９４及び光学シャッター２２に信号が送
られる。

【００８９】また、システムロントローラ１２には、Ｃ
ＣＤ８９からの出力信号が入力される。あるタイミング
においてＣＣＤ８９によりサンプルされた画像情報は、
一旦図示しないメモりに保存される。そして、システム
ロントローラ１２は、次回のサンプルデータとメモリ内
のデータとの差分演算を行い、差分量が一定以上の場合
には、なんらかの物体が撮影領域内に進入したと判断す
る。

【００９０】なんらかの物体が画像領域９ａの周囲部分
９ｂに現れた場合には、システムロントローラ１２によ
り、光学シャッター駆動制御回路５１に光学シャッター
２２を閉じる制御信号が与えられる。すると、光学シヤ
ツター２２は、閉じた状態に切り替えられ、もはや照明
光を投射光学系８に入射させることはない。

【００９１】〔第７の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置は、上述の「第３の実施の形態」において示した
ような、レーザ光源を有しこのレーザ光源より射出され
るレーザ光を走査手段によってスクリーン上に走査させ
て画像を形成するように構成した場合においても、スク
リーン上に形成された画像を撮像手段により撮像してこ
の撮像の結果と入力された画像信号とを比較し、この比
較結果によって、画像表示装置とスクリーンとの間の物
体の存在を検知するように構成することができる。

【００９２】この場合には、投射光学系が存在しないの
で、撮像手段は、別個の撮像光学系（撮像レンズ）を介
して、スクリーン上の画像を撮像することとなる。そし
て、上述した実施の形態におけると同様に、画像信号に
対応する光出力変調手段への入力信号と、撮像手段から
出力される画像信号とを、比較演算手段によって比較
し、光出力制御手段は、比較演算手段による比較結果に
応じて、走査手段により走査されるレーザ光の出力を制
御する。

【００９３】この場合、レーザ光の出力の制御は、レー
ザ光源の出力コントロール、音響光学素子などの光出力
変調手段を制御することによる射出輝度の低減化、また
は、ガルバノメーターやポリゴンミラー等の走査手段を
制御することにより画像表示領域内にレーザ光を走査さ
せないことなど、上述した種々の動作によって行うこと
ができる。

【００９４】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る画像表示装
置においては、前面投射型として構成した画像表示装置
の投射光学系、または、装置筐体の開口部から射出され
る照明光、または、レーザ光が、誤って肉眼に直接入射
してしまうことを防止することができる。

【００９５】そして、このような動作は、空間光変調素
子において「黒表示」としたり、または、光源の放射量
低減または消灯を行うこと等により実現できるため、装
置構成としては、フォトカプラ、赤外線発光手段、撮像
手段などの物体感知手段のみを設けるだけでよく、装置
構成を複雑化することがない。

【００９６】さらに、空間光変調素子や光源が十分な高
速変調に追従できない場合には、高速変調可能な光学シ
ャッタを用いることにより、種々の構成の前面投射型画
像表示装置についても、適用可能となっている。

【００９７】また、この画像表示装置においては、物体
を感知するために赤外光などの可視波長域外の光やマイ
クロ波を用い、または、画像を形成する光のうちの可視
波長域外の光の比較や変化によって物体を感知すること
により、観察者にノイズとして認識されることなく、ま
た、表示画像の画質に影響を与えることなく、スクリー
ン上の画像と実際の物体とを識別して投射光を制御する
ことが可能である。

【００９８】すなわち、本発明は、前面投射型の画像表
示装置であって、投射光学系などを経てスクリーンに投
射される光が誤って人間の眼に直接入射することが防止
され、たとえ照明光源を高出力化したりレーザ光源とし
た場合においても、角膜、網膜などの身体器官に影響を
与えないようになされた画像表示装置を提供することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における画像表示装
置の構成を示す側面図である。

【図２】上記画像表示装置における空間光変調素子とな
るＤＭＤパネルの構成を示す正面図である。

【図３】上記ＤＭＤパネルのアルミマイクロミラーの構
成を示す正面図及び側面図である。

【図４】上記アルミマイクロミラーの動作を示す斜視図
である。

【図５】上記ＤＭＤパネルの動作を示す側面図である。

【図６】上記画像表示装置における物体感知手段となる
フォトカプラの構成を示す側面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態における画像表示装
置において照明光を遮断するシャッタとなる強誘電性液
晶パネルの構成及び動作を示す断面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態における画像表示装
置の構成を示す側面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態における画像表示装
置の構成を示す側面図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態における画像表示
装置の構成を示す側面図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態における画像表示
装置の構成を示す側面図である。

【図１２】本発明の第６の実施の形態における画像表示
装置の構成を示す側面図である。

【図１３】上記画像表示装置において物体を検知する領
域と画像が表示される領域との関係を示す正面図であ
る。

【図１４】従来の画像表示装置の構成を示す側面図であ
る。

【図１５】従来の画像表示装置の構成の他の例を示す側
面図である。

【符号の説明】

１照明光源、６ＤＭＤパネル、８投射光学系、９
スクリーン、１０画像信号、１２システムコントロ
ーラ、１２ａ比較演算回路、２０フォトカプラ、２
２光学シャッタ、４３，４８，４９反射型ＴＮ液晶
パネル、４６偏光ビームスプリッタ、５２，５３，５４
レーザ光源、６１，６２，６３音響光学素子、７２
ガルバノミラー、７４ポリゴンミラー、８６ＣＣＤ
受光素子、８８（１／４）λ板、８９ＣＣＤ、９１
ダイクロイックミラー、９２，９３，９４透過型液
晶パネル、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/11 ５０２Ｇ０２Ｆ 1/11 ５０２５Ｃ０５８ 1/13 ５０５ 1/13 ５０５５Ｃ０８０ 1/141 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｚ５Ｃ０８２Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｇ０９Ｇ 3/20 ６７０Ｚ５Ｆ０７３Ｇ０９Ｇ 3/20 ６７０６８０Ｃ５Ｆ０８９６８０ 3/34 Ｄ５Ｇ４３５ 3/34 3/36 3/36 5/00 ５５０Ｃ 5/00 ５５０Ｈ０１Ｌ 31/12 ＥＨ０１Ｌ 31/12 ＧＨ０１Ｓ 5/183 Ｈ０１Ｓ 5/183 Ｈ０４Ｎ 5/74 ＢＨ０４Ｎ 5/74 Ｇ０２Ｆ 1/137 ５１０Ｆターム(参考） 2H045 AA01 BA12 BA24 DA12 2H079 AA02 AA04 BA01 CA22 CA24 DA08 EB21 FA01 FA03 FA04 2H088 EA15 EA16 EA33 HA13 HA17 HA20 HA28 JA05 JA17 2H099 AA12 BA09 CA02 DA05 5C006 AA22 AF61 BB11 BD01 BF39 EA01 EA03 EC11 5C058 AA05 AA06 BA23 BA35 BB25 EA02 EA05 EA12 EA27 EA31 5C080 AA09 AA10 CC03 CC06 DD01 DD17 JJ02 JJ06 5C082 AA21 BA34 CB01 CB03 MM08 5F073 AB17 AB27 BA09 EA12 5F089 BB02 BB04 BC07 CA21 5G435 AA00 BB12 BB15 BB16 BB17 CC12 DD02 DD05 DD09 DD10 FF05 FF15 GG01 GG03 GG04 GG08 GG10 GG28 GG46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光源と、上記照明光源より発せられる照明光を入力信号に応じて
変調する空間光変調素子と、上記空間光変調素子により変調された照明光をスクリー
ン上に投射する投射光学系と、上記投射光学系により投射される照明光の出力を制御す
る投射光出力制御手段と、上記投射光学系及び上記スクリーンの間における物体の
存在を感知し、感知結果を出力する物体感知手段とを備
え、上記投射光出力制御手段は、上記物体感知手段からの出
力に応じて、上記投射光学系により投射される照明光の
出力を制御することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】照明光源及び空間光変調素子は、面発光
レーザであることを特徴とする請求項１記載の画像表示
装置。
【請求項３】物体感知手段は、発光素子と受光素子と
を有して構成されたフォトカプラであって、該発光素子
が発した光の物体からの反射光を該受光素子によって検
出するものであることを特徴とする請求項１記載の画像
表示装置。
【請求項４】発光素子は、赤外線発光ダイオードであ
ることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】物体感知手段は、投射光学系により投射
された照明光の物体からの反射光を検出する受光素子で
あることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】受光素子は、撮像素子であることを特徴
とする請求項５記載の画像表示装置。
【請求項７】受光素子は、投射光学系の照明光投射口
の周囲に配設されていることを特徴とする請求項５記載
の画像表示装置。
【請求項８】物体感知手段は、マイクロ波発信装置と
マイクロ波受信装置とからなり、該マイクロ波発信装置
が発したマイクロ波の物体からの反射波を該マイクロ波
受信装置によって検出するものであることを特徴とする
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項９】物体感知手段は、投射光学系により投射
されスクリーン上に画像を形成する照明光の少なくとも
一部が物体により遮断されたことを検出する受光素子で
あることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１０】物体感知手段は、スクリーン側に配置
された受光素子であることを特徴とする請求項９記載の
画像表示装置。
【請求項１１】物体感知手段は、スクリーン上に形成
された画像の周囲に存在する物体を光学的に検出する受
光素子であることを特徴とする請求項１記載の画像表示
装置。
【請求項１２】物体感知手段は、投射光学系と光軸が
一致した撮像光学系を介して受光することを特徴とする
請求項１１記載の画像表示装置。
【請求項１３】物体感知手段は、投射光学系の少なく
とも一部を介して受光することを特徴とする請求項１２
記載の画像表示装置。
【請求項１４】物体感知手段は、スクリーン側に配置
された受光素子であることを特徴とする請求項１３記載
の画像表示装置。
【請求項１５】投射光出力制御手段は、物体感知手段
からの出力により、投射光学系及びスクリーンの間に物
体が存在していることが判別される場合には、照明光源
を消灯させることを特徴とする請求項１記載の画像表示
装置。
【請求項１６】投射光出力制御手段は、物体感知手段
からの出力により、投射光学系及びスクリーンの間に物
体が存在していることが判別される場合には、照明光源
から投射光学系に至る光路中に配設された光路遮断素子
を照明光を遮断する状態とすることを特徴とする請求項
１記載の画像表示装置。
【請求項１７】投射光出力制御手段は、物体感知手段
からの出力により、投射光学系及びスクリーンの間に物
体が存在していることが判別される場合には、該投射光
学系により投射される照明光を遮断するシャッタを閉状
態とすることを特徴とする請求項１記載の画像表示装
置。
【請求項１８】シャッタは、強誘電性液晶パネルであ
ることを特徴とする請求項１７記載の画像表示装置。
【請求項１９】投射光出力制御手段は、物体感知手段
からの出力により、投射光学系及びスクリーンの間に物
体が存在していることが判別される場合には、空間光変
調素子を制御することにより、全画面を黒色表示とさせ
ることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項２０】照明光源と、上記照明光源より発せられる照明光を入力信号に応じて
変調する空間光変調素子と、上記空間光変調素子により変調された照明光をスクリー
ン上に投射する投射光学系と、上記投射光学系により投射される照明光の出力を制御す
る投射光出力制御手段と、上記スクリーン上に投射された照明光が形成する画像を
撮像し画像信号を出力する撮像手段と、上記空間光変調素子への入力信号と上記撮像手段から出
力される画像信号とを比較し、比較結果を出力する比較
演算手段とを備え、上記投射光出力制御手段は、上記比較演算手段からの出
力に応じて、上記投射光学系により投射される照明光の
出力を制御することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２１】照明光源及び空間光変調素子は、面発
光レーザであることを特徴とする請求項２０記載の画像
表示装置。
【請求項２２】撮像手段は、投射光学系の光軸に光軸
を一致させた撮像光学系を介して撮像することを特徴と
する請求項２０記載の画像表示装置。
【請求項２３】撮像手段は、投射光学系を介して撮像
することを特徴とする請求項２０記載の画像表示装置。
【請求項２４】撮像手段は、空間光変調素子の周囲部
に配設されていることを特徴とする請求項２３記載の画
像表示装置。
【請求項２５】撮像手段は、投射光学系によりスクリ
ーンに投射され該スクリーンにおいて反射されて該投射
光学系に戻った光を、光路分割手段を介して空間光変調
素子に対して共役な位置で受光することを特徴とする請
求項２３記載の画像表示装置。
【請求項２６】撮像手段は、可視波長域外の成分を受
光することを特徴とする請求項２５記載の画像表示装
置。
【請求項２７】光路分割手段は、λ／４板、偏光ビー
ムスプリッタ及びバンドパスフィルタを有して構成され
ていることを特徴とする請求項２６記載の画像表示装
置。
【請求項２８】撮像手段は、投射光学系によりスクリ
ーンに投射され該スクリーンにおいて反射されて該投射
光学系に戻った光を、所定の期間内のみに時分割的に受
光することを特徴とする請求項２０記載の画像表示装
置。
【請求項２９】投射光出力制御手段は、比較演算手段
からの出力により、投射光学系及びスクリーンの間に物
体が存在していることが判別される場合には、照明光源
を消灯させることを特徴とする請求項２０記載の画像表
示装置。
【請求項３０】投射光出力制御手段は、比較演算手段
からの出力により、投射光学系及びスクリーンの間に物
体が存在していることが判別される場合には、照明光源
から投射光学系に至る光路中に配設された光路遮断素子
を照明光を遮断する状態とすることを特徴とする請求項
２０記載の画像表示装置。
【請求項３１】投射光出力制御手段は、比較演算手段
からの出力により、投射光学系及びスクリーンの間に物
体が存在していることが判別される場合には、該投射光
学系により投射される照明光を遮断するシャッタを閉状
態とすることを特徴とする請求項２０記載の画像表示装
置。
【請求項３２】シャッタは、強誘電性液晶パネルであ
ることを特徴とする請求項３１記載の画像表示装置。
【請求項３３】投射光出力制御手段は、比較演算手段
からの出力により、投射光学系及びスクリーンの間に物
体が存在していることが判別される場合には、空間光変
調素子を制御することにより、全画面を黒色表示とさせ
ることを特徴とする請求項２０記載の画像表示装置。
【請求項３４】レーザ光源と、入力信号に応じて上記レーザ光の光出力を変調する光出
力変調手段と、上記レーザ光源より射出されるレーザ光をスクリーン上
において走査させる走査手段と、上記走査手段により走査されるレーザ光の光出力を制御
する光出力制御手段と、上記レーザ光源及び上記スクリーンの間における物体の
存在を感知し、感知結果を出力する物体感知手段とを備
え、上記光出力制御手段は、上記物体感知手段からの出力に
応じて、上記走査手段により走査されるレーザ光の出力
を制御することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３５】物体感知手段は、発光素子と受光素子
とを有して構成されたフォトカプラであって、該発光素
子が発した光の物体からの反射光を該受光素子によって
検出するものであることを特徴とする請求項３４記載の
画像表示装置。
【請求項３６】発光素子は、赤外線発光ダイオードで
あることを特徴とする請求項３５記載の画像表示装置。
【請求項３７】物体感知手段は、走査手段により走査
されたレーザ光の物体からの反射光を検出する受光素子
であることを特徴とする請求項３４記載の画像表示装
置。
【請求項３８】受光素子は、撮像素子であることを特
徴とする請求項３７記載の画像表示装置。
【請求項３９】受光素子は、投射光学系の照明光投射
口の周囲に配設されていることを特徴とする請求項３７
記載の画像表示装置。
【請求項４０】物体感知手段は、マイクロ波発信装置
とマイクロ波受信装置とからなり、該マイクロ波発信装
置が発したマイクロ波の物体からの反射波を該マイクロ
波受信装置によって検出するものであることを特徴とす
る請求項３４記載の画像表示装置。
【請求項４１】物体感知手段は、走査手段により走査
されスクリーン上に画像を形成するレーザ光が少なくと
も一定の領域において物体により遮断されたことを検出
する受光素子であることを特徴とする請求項３４記載の
画像表示装置。
【請求項４２】物体感知手段は、スクリーン側に配置
された受光素子であることを特徴とする請求項４１記載
の画像表示装置。
【請求項４３】物体感知手段は、スクリーン上に形成
された画像の周囲に存在する物体を光学的に検出する受
光素子であることを特徴とする請求項３４記載の画像表
示装置。
【請求項４４】物体感知手段は、スクリーン側に配置
された受光素子であることを特徴とする請求項４３記載
の画像表示装置。
【請求項４５】光出力制御手段は、物体感知手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別される場合には、レーザ光源を消
灯させることを特徴とする請求項３４記載の画像表示装
置。
【請求項４６】光出力制御手段は、物体感知手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別される場合には、走査手段により
走査されるレーザ光を遮断するシャッタを閉状態とする
ことを特徴とする請求項３４記載の画像表示装置。
【請求項４７】光出力制御手段は、物体感知手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別される場合には、レーザ光源から
走査手段に至る光路中に配設された光路遮断素子をレー
ザ光を遮断する状態とすることを特徴とする請求項３４
記載の画像表示装置。
【請求項４８】光出力制御手段は、物体感知手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別される場合には、光出力変調手段
を制御することにより、全画面を黒色表示とさせること
を特徴とする請求項３４記載の画像表示装置。
【請求項４９】光出力制御手段は、物体感知手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別された場合には、走査手段を制御
することにより、画像表示領域内にレーザ光を走査させ
ない状態とすることを特徴とする請求項３４記載の画像
表示装置。
【請求項５０】レーザ光源と、入力信号に応じて上記レーザ光の光出力を変調する光出
力変調手段と、上記レーザ光源より射出されるレーザ光をスクリーン上
において走査させる走査手段と、上記走査手段により走査されるレーザ光の光出力を制御
する光出力制御手段と、上記スクリーン上において走査されたレーザ光が形成す
る画像を撮像し画像信号を出力する撮像手段と、上記光出力変調手段への入力信号と上記撮像手段から出
力される画像信号とを比較し、比較結果を出力する比較
演算手段とを備え、上記光出力制御手段は、上記比較演算手段からの出力に
応じて、上記走査手段により走査されるレーザ光の出力
を制御することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５１】光出力制御手段は、比較演算手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別される場合には、レーザ光源を消
灯させることを特徴とする請求項５０記載の画像表示装
置。
【請求項５２】光出力制御手段は、比較演算手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別される場合には、走査手段により
走査されるレーザ光を遮断するシャッタを閉状態とする
ことを特徴とする請求項５０記載の画像表示装置。
【請求項５３】光出力制御手段は、比較演算手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別される場合には、レーザ光源から
走査手段に至る光路中に配設された光路遮断素子をレー
ザ光を遮断する状態とすることを特徴とする請求項５０
記載の画像表示装置。
【請求項５４】光出力制御手段は、比較演算手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別される場合には、光出力変調手段
を制御することにより、全画面を黒色表示とさせること
を特徴とする請求項５０記載の画像表示装置。
【請求項５５】光出力制御手段は、比較演算手段から
の出力により、走査手段及びスクリーンの間に物体が存
在していることが判別された場合には、走査手段を制御
することにより、画像表示領域内にレーザ光を走査させ
ない状態とすることを特徴とする請求項５０記載の画像
表示装置。