JP2004348078A - 投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射型映像表示装置において、人物等に対し強力な投射光が眼に入らないようにするとともに、視聴者に対しても不快な印象を与えないようにする技術の提供。
【解決手段】映像表示素子を領域を複数の領域に分けた状態で駆動し、スクリーン面の投射領域内に入った人などを、複数の検知手段の少なくともいずれかで検知し、該検知情報に基づき上記映像表示素子の上記複数の領域毎に別個にデータの置換えを行い、該人などの位置に対応したスクリーン面位置の表示状態を変化させる構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタ等の投射型映像表示装置に係り、特に投射光の明るさを制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前方のスクリーン面に光を投射する液晶プロジェクタ等の投射型映像表示装置においては、スクリーン面までの投射光路内に説明者等が進入し、投射側に顔を向けた場合には、強力な光が眼中に入る結果、視覚系にダメージを与える危険性があるが、これに対しては、注意喚起表示を施す等により対応している。
また、本発明に関連した従来技術であって特許文献に記載された技術としては、例えば、特開２０００−１９６３６号公報（特許文献１）、特開２０００−３０５４８１号公報（特許文献２）及び特開２００１−７５１７０号公報（特許文献３）に記載されたものがある。特開２０００−１９６３６号公報には、投射領域内に人等の物体があるとき、超音波センサにより該物体を検出し、投射面の全体につき明るさを暗くする投射型表示装置の構成が記載され、特開２０００−３０５４８１号公報には、投射型表示装置内に設けた撮像手段でディスプレイ領域を撮像し、人物が位置するディスプレイ領域の映像光の明るさを制御する構成が記載され、特開２００１−７５１７０号公報には、投影光の通過する投影空間領域の外部に、該投影空間領域の外縁に沿う局所的な空間を検出対象領域とした複数の検出装置を備え、該検出装置により該検出対象領域内の物体を検出したとき、発光源であるランプユニットの電源をオフして投影を停止させる構成が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９６３６号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０５４８１号公報
【特許文献３】
特開２００１−７５１７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のうち、危険性を示す表示を設ける場合は、該表示が見落とされてしまう場合も多い。また、特許文献のうち特開２０００−１９６３６号公報や特開２００１−７５１７０号公報に記載の技術では、例えば人物等が投射面（スクリーン面）の端部に少し入り込んだ場合であっても画像全体の光強度を減少させてしまうため、視聴者に対しては不快な印象を与えるおそれが高い。また、特開２０００−３０５４８１号公報記載の技術では、高価な撮像素子を必要とし、回路構成も複雑になると考えられる。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、投射型映像表示装置において、低コストかつ簡易な構成下で、スクリーン面への投射領域内に入り込んだ人物等の位置に応じスクリーン面の明るさ等の状態を部分的に変えられるようにし、人物等に対し強力な投射光が眼に入らないようにできるとともに、視聴者に対しても不快な印象を与えないようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、基本的に、投射型映像表示装置として、上記映像表示素子を該素子上の領域を複数の領域に分けた状態で駆動し、スクリーン面の領域内に入った人または物を、異なる位置の複数の検知手段の少なくともいずれかで検知し、該検知情報に基づき上記映像表示素子の上記複数の領域毎に別個にデータの置換えを行い、該人または物の位置に対応したスクリーン面位置の表示状態を変化させる構成とする。上記データは、特定均一色データ、黒色データ、輝度レベルを低減した映像信号に基づくデータなどである
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図５は、本発明の第１の実施例の説明図である。図１は、本発明の第１の実施例としての投射型映像表示装置の構成例図、図２は、図１の装置の動作信号のタイミング説明図、図３は、図１の装置の制御動作の手順の説明図、図４は、図１の装置の投射画像例を示す図、図５は、本発明の投射型映像表示装置における他の投射画像例を示す図である。
図１において、１ａは、本発明の第１の実施例としての投射型映像表示装置、２はスクリーン、３ａは制御手段としてのＣＰＵ、４は表示素子駆動手段としての信号処理部、５は光源側からの光を光学的に処理する光学部、６、７は、スクリーン２の光投射面（以下、スクリーン面という）の領域内に入った人または物を検知する検知手段としての複数の超音波センサ、１０、１１は、超音波センサ６、７の駆動と検知信号の処理などを行うセンサ駆動処理部である。投射型映像表示装置１ａは、上記複数の超音波センサ６、７、センサ駆動処理部１０、１１、ＣＰＵ３ａ、信号処理部４及び光学部５を備えて構成される。センサ駆動処理部１０、１１はそれぞれ互いに同様の構成を有し、４０ｋＨｚ発生部１０１、第１増幅部１０２、第２増幅部１０３、パルス生成部１０４を備えて構成される。
光学部５は、照明光学系５１、映像表示素子５２及び投射レンズ５３を備えて構成され、照明光学系５１は、ランプ５１１、リフレクタ５１２、コンデンサレンズ５１３から成る。超音波センサ６、７は、本第１の実施例では、投射型映像表示装置１ａ内においてスクリーン面と対向する水平方向の複数箇所すなわち投射レンズ５３をはさむ左右の位置に配され、投射光路の最外郭に沿って超音波を発生させるようになっている。該超音波センサ６、７は、それぞれが送受信兼用型構成を有し、センサ４０ｋＨｚのパルスが入力されると超音波を発生するとともに、超音波を受信するようになっている。４０ｋＨｚパルスの発生は４０ｋＨｚ発生部１０１で行う。信号処理部４は、映像信号に基づき映像表示素子５２を、該素子５２上の領域を複数の領域に分けた状態で駆動するようになっている。制御手段としてのＣＰＵ３ａは、センサ駆動処理部１０、１１側から入力される超音波センサ６、７の検知情報（検知信号）に基づき信号処理部４を制御して、映像表示素子５２の複数の領域毎にデータを、特定均一色データ、黒色データ、輝度レベルを低減した映像信号に基づくデータ（明るさを低くした映像データ）などのデータへの置換えを行わせるようになっている。該ＣＰＵ３ａで用いる制御用データや制御用プログラムはメモリ（図示なし）に記憶されるものとする。また、映像表示素子５２としては、例えば透過型液晶パネルを用いる。
【０００７】
上記構成において、ランプ５１１とリフレクタ５１２から成る光源ユニットから出射された光は、コンデンサレンズ５１３によりコリメートされ映像表示素子５２に照射される。該映像表示素子５２に照射された光は、信号処理部４を介して該映像表示素子５２に入力される映像信号に基づき光変調され、該映像信号に対応した映像光として出射される。該映像光はプリズム等（図示なし）により色合成された後、投射レンズ５３から、色合成された光学像の映像光としてスクリーン２に拡大投射される。スクリーン面の領域に例えば人が入った場合には、超音波センサ６、７のいずれか一方または両方がこれを検知し、センサ駆動処理部１０、１１で処理された検知信号がＣＰＵ３ａに入力される。ＣＰＵ３ａは、該検知信号に基づき信号処理部４を制御して、映像表示素子５２の複数の領域のうち該進入した人の位置のスクリーン面に対応した領域のデータを、予め設定してある特定均一色データ、黒色データ、輝度レベルを低減した映像信号に基づくデータ（明るさを低くした映像データ）などへ置換えさせる。
【０００８】
図２は、図１の構成における超音波センサ６、７及びセンサ駆動処理部１０、１１の動作信号のタイミングを説明する図である。
センサ駆動処理部１０、１１では、４０ｋＨｚ発生部１０１において４０ｋＨｚのパルスを例えば２０Ｈｚ間隔で間欠発振させる（波形▲１▼）。該状態でのパルス発生は、ロジックＩＣまたプログラマブルロジックデバイス（以下、ＰＬＤという）などのデバイスを用いて行うとする。該発生された４０ｋＨｚのパルスは、第１増幅部１０２で増幅されて振幅を数十Ｖｐｐ以上にされた後、超音波センサ６、７に入力される。該第１増幅部１０２は、例えば高耐圧トランジスタやトランスで構成される。超音波センサ６、７は、上記入力された４０ｋＨｚパルスにより超音波を発生する。発生した超音波はスクリーン２側の所定の方向に発信される。該超音波はスクリーン２で反射して、超音波センサ６、７にて受信される。超音波センサ６、７は、受信した超音波に基づき４０ｋＨｚのパルスを発生して出力する。該超音波センサ６、７で発生する４０ｋＨｚのパルスは、センサ駆動処理部１０、１１内の第２増幅器１０３で増幅される（波形▲２▼、波形▲３▼）。波形▲２▼は超音波センサ６（左センサ）からの４０ｋＨｚパルスの増幅波形、波形▲３▼は超音波センサ７（右センサ）からの４０ｋＨｚパルスの増幅波形である。波形▲２▼、波形▲３▼ともそれぞれ、波形▲１▼に対し、発信後反射されて戻るまでの時間分遅れた位置に発生する。超音波センサ６（左センサ）からの４０ｋＨｚパルスはスクリーン２で反射して再び超音波センサ６（左センサ）に戻り、超音波センサ７（右センサ）からの４０ｋＨｚパルスはスクリーン２のスクリーン面の投射領域内にいる人物８で反射して再び超音波センサ７（右センサ）に戻るものとする。超音波センサ７（右センサ）から人物８までの距離は、超音波センサ６（左センサ）からスクリーン２までの距離よりも短い。このため、波形▲３▼は波形▲２▼よりも、波形▲１▼に対する遅れ時間が少ない位置に発生する。センサ駆動処理部１０、１１内のパルス生成部１０４では、波形▲１▼と波形▲２▼、または、波形▲１▼と波形▲３▼を取り込み、波形▲４▼または波形▲５▼のように超音波の発生から受信までの期間のみＬｏｗレベルとなるパルスを発生させる。該パルス生成部１０４はＰＬＤのような回路で構成可能である。該波形▲４▼または波形▲５▼のパルスは、ＣＰＵ３ａに入力される。ＣＰＵ３ａでは、該パルスに基づき演算を行い、信号処理部４を制御する。
【０００９】
図３は図１の構成におけるＣＰＵ３ａによる制御動作手順の説明図である。図４は、該制御動作による投射画像例を示す図である。
図３において、
（１）まず、投射型映像表示装置１ａとスクリーン２の間に人物８が割り込まない（進入しない）状態（初期状態）における受信波の遅延時間を測定する（ステップＳ３０）。受信波の遅延時間測定方法は、ＣＰＵ３ａのカウンタ機能を用いて、図２の波形▲４▼、▲５▼で示されるパルスのＬｏｗレベルの時間を測定する。ＣＰＵ３ａはＬｏｗレベルの期間のカウント数を計測し、該カウント数を時間に変換する。例えば１カウントが０．１×１０^−６ｓであれば、カウント数に１０^−６ｓを乗じて遅延時間を算出する。カウント機能のないＣＰＵ３ａの場合は、例えばパルス生成部１０４でカウントを行い、パルスのＬｏｗレベル期間のカウント数をＣＰＵ３ａに送るようにする。
（２）次に、通常状態において超音波センサ６の受信波遅延時間を測定し、初期状態より遅延時間が短いか否かを判別する（ステップＳ３１）。
（３）同様に，超音波センサ７の受信波遅延時間を測定し、初期状態より遅延時間が短いか否かを判別する（ステップＳ３２、ステップＳ３３）。
（４）上記ステップＳ３１〜ステップＳ３３の結果の組み合せにより、４つの状態に遷移する。例えば、超音波センサ６、７両方の遅延時間が短くなった場合は、人物８がスクリーン中央に位置すると判断し、スクリーン面全体の光強度を減少させるよう信号処理部４を制御する（ステップＳ３４）。例えばスクリーン面の全面を黒にマスクするよう信号処理部４へ命令する。
（５）超音波センサ６のみ遅延時間が短くなった場合は、人物８はスクリーン左側（超音波センサ６側）に位置すると判断し、図４に示すようにスクリーン面の左半分（超音波センサ６側）の光強度を減少させるよう信号処理部４を制御する（ステップＳ３５）。
（６）超音波センサ７のみ遅延時間が短くなった場合は、人物８はスクリーン右側（超音波センサ７側）に位置すると判断し、スクリーン面の右半分（超音波センサ７側）の光強度を減少させるよう信号処理部４を制御する（ステップＳ３６）。
（７）超音波センサ６、７両方の遅延時間が変化しなかった場合は、スクリーン全面の黒マスクを停止するよう信号処理部４を制御する（ステップＳ３７）。
【００１０】
これらステップＳ３１〜ステップＳ３７の一連の制御を繰り返すことにより、人物８が割り込んだ側のスクリーン面の光強度を減少させることができる。
上記では超音波センサを２個用いた場合につき説明したが、超音波センサは３個以上用いてもよい。例えば図５のように画面を４つに分割して制御するようにし、それぞれに対応して４個の超音波センサを配置させる構成としてもよい。該構成とした場合も、投射型映像表示装置の基本構成及び動作は、上記図１〜図４の場合と同様である。
【００１１】
上記第１の実施例によれば、低コストかつ簡易な構成下で、スクリーン面の投射領域内に入り込んだ人物等の位置に応じスクリーン面の明るさ等の画面状態を部分的に変えられるため、該人物等は強力な光が眼中に入ることもないし、また視聴者に対して不快な印象を与えるおそれもなくせる。
【００１２】
図６、図７は本発明の第２の実施例の説明図である。本第２の実施例では、人または物を検知する検知手段として赤外線センサを用いる。図６は、本発明の第２の実施例としての投射型映像表示装置の構成例図、図７は赤外線距離センサの説明図である。
図６において、１ｂは、本発明の第２の実施例としての投射型映像表示装置、６１、７１は検知手段としての赤外線距離センサ、３ｂは制御手段としてのＣＰＵである。その他上記図１の構成要素と同じものには図１の場合と同じ符号を付しその説明を省略する。赤外線距離センサ６１、７１としては、例えば図７に示す構成のＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）型赤外線距離センサを用いる。図７において、６１０は赤外発光ダイオード、６１１は位置検出素子（ＰＳＤ）、６１２、６１３はレンズである。赤外線距離センサ６１（赤外線距離センサ７１も同じ）内において、赤外発光ダイオード６１０からレンズ６１３を通して出射された光は、物体８で反射し、反射光がレンズ６１２を通して位置検出素子（ＰＳＤ）６１１に入射する。位置検出素子６１１は、例えばＰＩＮ型フォトダイオードで構成され、反射光の当たる位置に依存して出力電圧値が変化する。これによって、赤外線が反射される位置までの距離を計測する。
【００１３】
図６の構成において、赤外線距離センサ６１、７１は、投射型映像表示装置１ｂとスクリーン２との間に人物８が割り込まない状態（初期状態）におけるスクリーン２までの距離を測定し、アナログ電圧値に変換する。ＣＰＵ３ｂは該アナログ電圧値を取り込み、内部のＡＤ変換部により該アナログ電圧値をデジタル値に変換して記憶する。ＣＰＵ３ｂ内にＡＤ変換部がない場合は、外部にＡＤ変換部を設ければよい。以降の動作は上記図３の場合とほぼ同様の手順で行われるとする。ＣＰＵ３ｂは、赤外線距離センサ６１、７１からの距離情報がスクリーン２までの距離より短くなった場合には、人物８は投射型映像表示装置１ｂとスクリーン２との間にいると判断し、スクリーン面上の対応する領域の光強度を減少させるよう信号処理部４を制御する。
【００１４】
上記第２の実施例によっても、上記第１の実施例と同様、低コストかつ簡易な構成下で、スクリーン面の投射領域内に入り込んだ人物等の位置に応じスクリーン面の明るさ等の画面状態を部分的に変えられるため、該人物等は強力な光が眼中に入ることもないし、また視聴者に対して不快な印象を与えるおそれもなくせる。特に、赤外線距離センサ６１、７１からの距離情報を直接取得できるため、装置構成を一層簡略化することができる。
【００１５】
なお、上記各実施例では、検知手段からの検知信号に基づき信号処理部４を制御して、映像表示素子５２の複数の領域のうち進入した人などの位置のスクリーン面に対応した領域のデータを置換えて、スクリーン面を水平方向に分割した状態で表示状態を変化させる構成としたが、本発明はこれには限定されず、例えば、スクリーン面を垂直方向に分割した状態で表示状態を変化させる構成としてもよいし、または、スクリーン面を水平方向と垂直方向の両方に分割した状態で表示状態を変化させる構成としてもよい。また、検知手段も、超音波センサや赤外線距離センサに限定されず、例えばレーザセンサなどの距離センサや、人物の発する赤外線を感知する焦電型赤外線センサなどであってもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、投射型映像表示装置において、スクリーン面の投射領域内に入り込んだ人物等の位置に応じスクリーン面の明るさ等の画面状態を部分的に変えられ、該人物等に対し強力な投射光が眼に入らないようにできるとともに、視聴者に対しても不快な印象を与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例としての投射型映像表示装置の構成例図である。
【図２】図１の装置における検知動作のタイミング説明図である。
【図３】図１の装置における制御動作手順の説明図である。
【図４】図１の装置の投射画像例を示す図である。
【図５】本発明の投射型映像表示装置における他の投射画像例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例としての投射型映像表示装置の構成例図である。
【図７】図６の装置における赤外線距離センサの説明図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…投射型映像表示装置、 ２…スクリーン、 ３ａ、３ｂ…ＣＰＵ、 ４…信号処理部、 ５…光学部、 ６、７…超音波センサ、 １０、１１…センサ駆動処理部、 １０１…４０ｋＨｚ発生部、 １０２…第１増幅部、 １０３…第２増幅部、 １０４…パルス生成部、 ５１…照明光学系、 ５２…映像表示素子、 ５３…投射レンズ、 ５１１…ランプ、 ５１２…リフレクタ、
５１３…コンデンサレンズ、 ６１、７１…赤外線距離センサ。

Claims (6)

1. 光源側からの光を映像表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成してスクリーン面に拡大投射し映像表示する投射型映像表示装置であって、
   映像信号に基づき上記映像表示素子を、該素子上の領域を複数の領域に分けた状態で駆動する表示素子駆動手段と、
   上記スクリーン面と対向する複数箇所に配され、該スクリーン面の領域内に入った人または物を検知する複数の検知手段と、
   上記各検知手段の検知情報に基づき上記表示素子駆動手段を制御し、上記映像表示素子の複数の領域毎にデータの置換えを行わせる制御手段と、
   を備え、上記複数の検知手段の少なくともいずれかが人または物を検知したとき、上記制御手段は、上記映像表示素子上の該検知した検知手段に対応する領域のデータの置換えを行わせるように上記表示素子駆動手段を制御し、該人または物の位置に対応したスクリーン面位置の表示状態を変化させる構成としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
2. 上記検知手段の数は、上記映像表示素子上で分割される領域の数と等しくされる請求項１に記載の投射型映像表示装置。
3. 上記映像表示素子上で複数に分割される領域は、上記スクリーン面上で水平方向または垂直方向に複数に分割された領域を形成する請求項１に記載の投射型映像表示装置。
4. 上記映像表示素子の複数の領域毎に置換えられるデータは、特定均一色データ、黒色データ、輝度レベルを低減した映像信号に基づくデータのいずれかである請求項１に記載の投射型映像表示装置。
5. 上記検知手段は、超音波または光を上記スクリーン面に照射し、該スクリーン面から反射した超音波または光を受信する構成である請求項１に記載の投射型映像表示装置。
6. 上記検知手段は、焦電型赤外線センサで構成される請求項１に記載の投射型映像表示装置。

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