プロジェクタ
【課題】プロジェクタとスクリーン等との間の進入者が投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現できるプロジェクタを提供することを提供すること。
【解決手段】照明光を供給する光源部と、複数の画素部４０４を備え、光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置１１０と、空間光変調装置１１０からの光を所定面に投写する投写レンズと、を有し、空間光変調装置１１０は、投写レンズから投写され、投写レンズと所定面との間の遮蔽物で反射された光Ｌｒを検出する光検出部４０６を有し、光検出部４０６は、画素部４０４に対応して設けられ、空間光変調装置１１０は、遮蔽物の位置に応じた光検出部４０６が遮蔽物で反射された光を検出することにより、遮蔽物の位置に対応する画素部４０４からの変調光Ｌｐの供給を停止する。
【解決手段】照明光を供給する光源部と、複数の画素部４０４を備え、光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置１１０と、空間光変調装置１１０からの光を所定面に投写する投写レンズと、を有し、空間光変調装置１１０は、投写レンズから投写され、投写レンズと所定面との間の遮蔽物で反射された光Ｌｒを検出する光検出部４０６を有し、光検出部４０６は、画素部４０４に対応して設けられ、空間光変調装置１１０は、遮蔽物の位置に応じた光検出部４０６が遮蔽物で反射された光を検出することにより、遮蔽物の位置に対応する画素部４０４からの変調光Ｌｐの供給を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ、特に、フロント型プロジェクタの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン等に投写された光をプロジェクタの側から観察する、いわゆるフロント型プロジェクタは、プロジェクタと、例えばスクリーンとの間の空間に投写光を進行させる。プロジェクタは、プレゼンテーションや家庭での鑑賞等、用途が広がりつつあることから、さまざまな状況においてプロジェクタとスクリーンとの間に人が進入する場合が起きると考えられる。人がプロジェクタとスクリーンとの間に進入すると、例えばその人の眼に投写光が入射し、不快感を覚える場合がある。プロジェクタは、進入者が投写光を不快に感じることを防止する必要がある。そのためには、プロジェクタとスクリーンとの間に人が進入すると同時に投写光の供給を停止することが考えられる。投写光の供給を停止することは、進入者の不快感を防止する点に鑑みれば有効であると考えられるものの、観察者に対しては鑑賞の妨げとなってしまう。また、例えばプレゼンテーションにおいて演説者や通行人の進入のたびに投写光が停止されると、円滑なプレゼンテーションを妨げるばかりでなく、画像の表示を停止させることに対して演説者や通行人にストレスを与える場合がある。
【０００３】
従って、進入者の部分のみの投写光の供給を停止し、その他の部分の投写光の供給を続けることが可能であれば、進入者が投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現できると考えられる。投写光を遮蔽する部分について投写光を制御するためには、遮蔽物で反射した光を検知し、その位置への投写光の供給を停止することが考えられる。プロジェクタや画像表示装置において光を検知する技術は、例えば、特許文献１〜３に提案されているものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１２５４７９号公報
【特許文献２】特開平６−１８６５８５号公報
【特許文献３】特開平６−１３８８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３に開示されている構成は、いずれも投写光の遮蔽物で反射した光を検知し、その位置への投写光の供給を停止するためのものではない。このため、これらの構成をそのまま用いても、プロジェクタとスクリーンとの間の進入者が投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現することは困難である。本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、プロジェクタとスクリーン等との間の進入者が投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現できるプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、照明光を供給する光源部と、複数の画素部を備え、光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、空間光変調装置からの光を所定面に投写する投写レンズと、を有し、空間光変調装置は、投写レンズから投写され、投写レンズと所定面との間の遮蔽物で反射された光を検出する光検出部を有し、光検出部は、画素部に対応して設けられ、空間光変調装置は、遮蔽物の位置に応じた光検出部が遮蔽物で反射された光を検出することにより、遮蔽物の位置に対応する画素部からの変調光の供給を停止することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。
【０００７】
空間光変調装置と、例えばスクリーンとが結像関係にある場合、スクリーン付近の遮蔽物で反射した光は、遮蔽物の位置に応じた画素部の周辺部に戻る。本発明のプロジェクタは、例えば画素部の周辺部に光検出部を設ける。光検出部が遮蔽物で反射した光を検出することにより、空間光変調装置は、遮蔽物の位置に対応して画素部からの変調光の供給を停止する。本発明のプロジェクタは、このようにして遮蔽物への投写光の供給を停止する。例えば、プロジェクタとスクリーンとの間に人が進入した場合であっても、進入者への投写光の供給を遮断し、進入者の不快感を防止することができる。また、遮蔽物の位置以外の位置については、投写光の供給をそのまま続ける。例えば、進入者の位置以外の位置については画像の投写を続行することを可能とし、画像の鑑賞を続けることができる。
【０００８】
このように、光検出部を画素部に対応して設けることにより、遮蔽物の位置に応じて投写光の供給を停止することができる。遮蔽物で反射した光は、画素部から出射するときよりも広がりをもつ光となって空間光変調装置に戻ることとなる。光検出部は、遮蔽物が進入すると予想される位置に応じて位置や大きさを設定することが可能である。このようにして光検出部を設けることにより、空間光変調装置へ戻る光がある程度の広がりをもって戻ったとしても、遮蔽物の位置に対応して正確に画素部をＯＦＦにすることができる。これにより、プロジェクタとスクリーン等との間の進入者が投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現できるプロジェクタを得られる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、空間光変調装置は、複数の画素部どうしの間に設けられている遮光部を有し、光検出部は、遮光部に対応して設けられることが望ましい。例えば、空間光変調装置である液晶表示装置は、ＴＦＴ素子や配線への照明光の入射を遮断するために、遮光部が設けられている。遮光部に対応して光検出部を設けることにより、光検出部が画素部からの光を遮ることを防止できる上、画素部に対応して光検出部を設けることができる。また、光検出部を遮光部に対応して構成することで、光検出部を比較的容易に形成することができる。これにより、光検出部が変調光の妨げになることを防止し、かつ容易に光検出部を形成することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、遮蔽物で反射され光検出部の方向へ進行する光を光検出部に集光する集光レンズをさらに有することが望ましい。集光レンズは、遮蔽物が進入すると予想される位置に応じて位置を設定することが可能である。集光レンズを設けることにより、遮蔽物で反射した光を、遮蔽物の位置に対応する位置の光検出部へ確実に進行させることが可能となる。これにより、遮蔽物の位置に応じて正確に投写光の供給を停止可能なプロジェクタを得られる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、光検出部は、光スイッチ素子であって、光スイッチ素子は、遮蔽物で反射された光によってＯＮ／ＯＦＦが制御されることが望ましい。各画素部について、画素部を駆動するためのスイッチ素子とは別に、光検出部である光スイッチ素子を設ける。光スイッチ素子は、遮蔽物で反射した光を検知することにより、画素部をＯＦＦにする。光検出部として光スイッチ素子を用いることにより、複雑なコントローラを介さなくても、光の検知に応じて直接的に画素部をＯＦＦにできる。これにより、空間光変調装置を簡易な構成にでき、かつ光の検知に応じて画素部を確実にＯＦＦにすることができる。さらに、光スイッチ素子は、画素部を駆動するスイッチ素子と兼用する構成としても良い。これにより、さらに空間光変調装置を簡易な構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す。本実施例のプロジェクタ１００は、単独の空間光変調装置１１０を有する、いわゆる単板式プロジェクタである。Ｒ光用光源装置１０１Ｒ、Ｇ光用光源装置１０１Ｇ、Ｂ光用光源装置１０１Ｂは、固体発光素子である発光ダイオード素子（以下、適宜「ＬＥＤ」という。）を有する。各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、それぞれ照明光であるＲ光、Ｇ光、Ｂ光を供給する光源部である。
【００１４】
Ｒ光用光源装置１０１ＲからのＲ光は、レンズＬＮを透過してクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。Ｇ光用光源装置１０１ＧからのＧ光は、レンズＬＮを透過してクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。Ｂ光用光源装置１０１ＲからのＢ光は、レンズＬＮを透過してクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。プロジェクタ１００は、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの像を投写レンズ１３０の入射瞳の位置に結像し、空間光変調装置１１０をケーラー照明する。
【００１５】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを有する。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、Ｘ字型に直交して配置される。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。クロスダイクロイックプリズム１１２は、このようにしてＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。
【００１６】
クロスダイクロイックプリズム１１２は、色合成を行うほか、各色光を拡散することで、各色光の光量分布を略均一にする。クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光は、導光光学系であるロッドインテグレータ１１５に入射する。クロスダイクロイックプリズム１１２を射出した各色光は、ロッドインテグレータ１１５においても、光量分布が略均一となるように均一化される。ロッドインテグレータ１１５は、断面が略矩形の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ１１５に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ１１５の内部を進行する。
【００１７】
ロッドインテグレータ１１５としては、硝子部材から構成するものに限らず、内面を反射面で構成する中空構造としても良い。内面を反射面とするロッドインテグレータの場合、ロッドインテグレータに入射した光は、反射面において反射を繰り返しながらロッドインテグレータの内部を進行する。また、ロッドインテグレータは、硝子部材と反射面とを組み合わせる構成としても良い。クロスダイクロイックプリズム１１２及びロッドインテグレータ１１５で光量分布を略均一にされた各色光は、空間光変調装置１１０に入射する。空間光変調装置１１０は、複数の画素部を備え、各色光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。投写レンズ１３０は、空間光変調装置１１０からの光を、空間光変調装置１１０と結像関係にある所定面であるスクリーン１４０に投写する。
【００１８】
プロジェクタ１００は、単独の空間光変調装置１１０を用いて変調する構成である。このため、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、振動方向がいずれも同一の偏光光に変換して供給することが望ましい。例えば、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからの各色光をｐ偏光光に変換する場合、空間光変調装置１１０は、ｐ偏光光を画像信号に応じて変調し、ｓ偏光光に変換する。また、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、各色についての画像信号に応じた空間光変調装置１１０の駆動に同期するように、順次点灯する。なお、導光光学系としては、ロッドインテグレータ１１５に限らず、例えばフライアイレンズを用いても良い。
【００１９】
図２は、プロジェクタ１００からの投写光によってスクリーン１４０に画像を表示する状態を示す。本発明のプロジェクタ１００は、プロジェクタ１００とスクリーン１４０との間の空間に遮蔽物が入り込んだ場合に、進入者Ｓの位置への投写光の供給を停止することを特徴とする。図２に示す進入者Ｓは、投写レンズ１３０（図１参照）と、所定面であるスクリーン１４０との間に進入した遮蔽物であるとする。
【００２０】
図３は、空間光変調装置１１０の要部断面構成を示す。クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された各色光は、空間光変調装置１１０の入射側防塵透明プレート３０１から入射し、射出側防塵透明プレート３０６から射出する。入射側防塵透明プレート３０１の内側には、透明電極等を有する対向基板３０２が形成されている。射出側防塵透明プレート３０６の内側にはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）や透明電極等を有するＴＦＴ基板３０５が形成されている。そして、対向基板３０２とＴＦＴ基板３０５とを対向させて、入射側防塵透明プレート３０１と射出側防塵透明プレート３０６とを貼り合わせる。対向基板３０２とＴＦＴ基板３０５との間には、画像表示のための液晶層３０４が封入されている。また、液晶層３０４の入射光側には遮光のためのブラックマトリックス形成層３０３が設けられている。ブラックマトリックス形成層３０３は、開口部３１１と遮光部３１２とを有する。
【００２１】
図４は、画素部４０４及び画素部４０４の周辺部の構成を説明するものである。遮光部３１２は、ＴＦＴ基板３０５に設けられたＴＦＴ素子４０５に対応する位置に設けられている。ＴＦＴ素子４０５は、画素部４０４ごとに画素電極４０７に接続して設けられている。ＴＦＴ素子４０５は、画像信号に応じて画素部４０４を駆動するスイッチ素子である。ＴＦＴ素子４０５は、照明光の照射によって光電変換を引き起こす場合がある。照明光に応じてＴＦＴ素子４０５が作動すると、空間光変調装置１１０を画像信号に応じて駆動することが困難となってしまう。遮光部３１２は、ＴＦＴ素子４０５への照明光を遮断するために設けられている。
【００２２】
各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからの照明光は、ブラックマトリックス形成層３０３の開口部３１１を透過した後、液晶層３０４に設けられた画素部４０４に入射する。画素部４０４は、液晶層３０４のうち画素に対応して液晶分子を封入したセル部分である。画素部４０４から射出した光Ｌｐは、変調光として空間光変調装置１１０から射出した後、スクリーン１４０へ投写される。投写像の画素は、単独の画素部４０４から射出した光によって形成される。画素部４０４を透過する光の光量は、画素部４０４ごとの印加電圧に応じた液晶分子の配列によって変化する。空間光変調装置１１０は、印加電圧に応じて液晶分子の配列を変化させることによって、画素部４０４の駆動を行う。
【００２３】
画素部４０４から射出した光によって投写光を形成するために、複数の画素部４０４及び開口部３１１は、画素に対応して行列状に配列されている。また、遮光部３１２は、複数の画素部４０４どうしの間に設けられている。ＴＦＴ素子４０５の上には、光スイッチ素子４０６が設けられている。光スイッチ素子４０６は、投写レンズ１３０（図１参照）から投写され、遮蔽物である進入者Ｓ（図２参照）で反射された光Ｌｒを検出する光検出部である。また、光スイッチ素子４０６は、進入者Ｓで反射された光ＬｒによってＯＮ／ＯＦＦが制御される。光スイッチ素子４０６としては、例えば、光電変換が可能なフォトダイオードを用いることができる。
【００２４】
光スイッチ素子４０６は、ＴＦＴ素子４０５と同様に、画素部４０４に対応して設けられている。また、光スイッチ素子４０６は、遮光部３１２から見て射出側の、遮光部３１２に対応する位置に設けられている。なお、光スイッチ素子４０６は、射出側防塵透明プレート３０６に埋め込む場合に限らず、射出側防塵透明プレート３０６とは別に設けても良い。
【００２５】
図５は、投写レンズ１３０とスクリーン１４０との間に進入者Ｓが侵入していない時における投写光Ｌｐの振舞いを示す。図６は、投写レンズ１３０とスクリーン１４０との間に進入者Ｓが進入した時における反射光Ｌｒの振舞いを示す。本発明の基礎となる説明を行う必要上、図５及び図６は、プロジェクタ１００のうち１つの画素部４０４からの光の振舞いを示している。図５に示す開口部３１１の像Ｐ１は、投写レンズ１３０によりスクリーン１４０上にて結像し、像Ｐ２となって表示される。このように、空間光変調装置１１０とスクリーン１４０とは、結像関係にある。なお、光スイッチ素子４０６は、各画素部４０４に対応してＴＦＴ素子４０５に並列して設けても良い。
【００２６】
投写レンズ１３０とスクリーン１４０との間に進入者Ｓが進入した場合、進入者Ｓで反射した光Ｌｒは、投写レンズ１３０を透過して元の画素部４０４の方向へ戻る。空間光変調装置１１０とスクリーン１４０とが結像関係にあるのに対して、進入者Ｓと空間光変調装置１１０とは結像関係とはある程度ずれている。このことから、光Ｌｒは、画素部４０４を射出するときよりある程度の広がりをもって空間光変調装置１１０に戻る。図６には、ある画素部４０４に対応して設けられている光スイッチ素子４０６に光Ｌｒが入射する状態を示している。このようにして、光Ｌｒは、進入者Ｓの位置に応じた光スイッチ素子４０６によって検出される。
【００２７】
図７は、空間光変調装置１１０を駆動するための回路構成を示す。画素アレイ部７０１は、行列状に配列された複数の画素回路７１０を有する。画素回路７１０は、画素部４０４を駆動する。各画素回路７１０は、データ線Ｘｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とアドレス線Ｙｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とに接続されている。データ線Ｘｍは、画素回路７１０の配列における列方向に沿って伸びる配線であって、「ソース線」とも呼ばれる。アドレス線Ｙｎは、画素回路７１０の配列における行方向に沿って伸びる配線であって、「ゲート線」とも呼ばれる。
【００２８】
アドレス線駆動回路７０２は、不図示のコントローラからのアドレス線駆動信号に基づいて、アドレス線選択信号を供給する。アドレス線駆動回路７０２は、アドレス線選択信号によって、１本のアドレス線Ｙｎを選択的に駆動して１行分の画素回路７１０群を選択する（ハイレベルにする）。データ線駆動回路７０３は、不図示のコントローラからのデータ線駆動信号に基づき、各データ線Ｘ１〜ＸＭを介して各画素回路７１０にデータ信号を供給する。画素部４０４は、データ信号に応じて印加電圧が制御される。
【００２９】
図８は、画素回路７１０の詳細な構成を示す。図８に示す画素回路７１０は、画素部４０４に電圧を印加するときに光を透過するノーマリーブラックモードの液晶表示装置における構成例である。ＴＦＴ素子４０５のゲート電極は、アドレス線Ｙｎに接続されている。ＴＦＴ素子４０５のソース電極は、データ線Ｘｍに接続されている。ＴＦＴ素子４０５のドレイン電極は、フォトダイオード８０３、画素部４０４及び保持容量用コンデンサ８０２に接続されている。フォトダイオード８０３、８０４、抵抗部８０６は、直列して接続されている。フォトダイオード８０３、８０４は、それぞれ正負が逆になるように直列接続されている。フォトダイオード８０３〜抵抗部８０６と、画素部４０４と、保持容量用コンデンサ８０２とは、ＴＦＴ素子４０５と対向電極８０３との間に並列して接続されている。なお、抵抗部８０６の位置は、図示するものに限られない。また、画素回路７１０は、抵抗部８０６を設けない構成としても良い。
【００３０】
アドレス線選択信号によってアドレス線Ｙｎが選択されると、アドレス線Ｙｎ上のＴＦＴ素子４０５がＯＮになる。ＴＦＴ素子４０５がＯＮになると、その時のデータ線駆動信号に基づいて設定された所定の電圧値に従って、保持容量用コンデンサ８０２に電荷が供給される。画素部４０４は、所定の電圧値に応じた階調でＯＮになる（光を透過させる）。画素部４０４の印加電圧は、次の書き込みが行われるまで保持容量用コンデンサ８０２に保持された電荷によって維持される。このように、進入者Ｓで反射した光Ｌｒが入射しない場合、画素部４０４は、ＴＦＴ素子４０５からの電流に応じて駆動する。
【００３１】
これに対して、フォトダイオード８０３、８０４に光Ｌｒが入射すると、フォトダイオード８０３、８０４の等価抵抗値が低下して保持容量用コンデンサ８０２の電荷が対向電極８０８から流出する。画素部４０４の印加電圧は、保持容量用コンデンサ８０２の電荷が流出することによって略ゼロとなる。画素部４０４は、印加電圧が略ゼロになることによってＯＦＦになる。
【００３２】
図９は、画素部４０４への印加電圧が略ゼロであるときに光を透過するノーマリーホワイトモードの液晶表示装置における画素回路９１０の構成例を示す。抵抗部８０６、フォトダイオード８０３、８０４は、直列して接続されている。また、抵抗部８０６〜フォトダイオード８０３の両端は、正電源あるいは高電位のバイアス線と画素部４０４の高電位側端子に接続されている。なお、抵抗部８０６の位置は、図示するものに限られない。また、画素回路９１０は、抵抗部８０６を設けない構成としても良い。
【００３３】
フォトダイオード８０３、８０４に光Ｌｒが入射すると、フォトダイオード８０３、８０４の等価抵抗値が低下して正電源からの電荷が保持容量用コンデンサ８０２へ流入する。保持容量用コンデンサ８０２からの電荷が供給されることにより、画素部４０４には電圧が印加される。そして、画素部４０４は、電圧が印加されることによってＯＦＦになる。
【００３４】
一般に、画素部４０４の液晶の劣化を低減するため、画素部４０４は周期的に反転されたコモン電位によって駆動される。画素回路７１０、９１０において、光検出部は、正負両方の印加電圧に対応するために、正負が逆の２つのフォトダイオード８０３、８０４で構成されている。コモン電位を反転させないで画素部４０４を駆動する場合は、光検出部としてフォトダイオード８０３、８０４のいずれか１つを設ける構成とすれば良い。
【００３５】
プロジェクタ１００をプレゼンテーション目的で使用する場合は、スクリーン１４０のプロジェクタ１００側の位置に演説者等が進入する場面や、プロジェクタ１００とスクリーン１４０との間を参加者が横切らざるを得ない場面もあり得る。さらに、家庭用としてプロジェクタ１００を使用する場合でも同様に、観察者等が投写光を遮る状況は十分に考えられる。このような事態に対して、例えば、進入者が不快感を覚えない程度の投写光の強度にすることが考えられる。この場合、進入者が投写光を不快に感じることを防止できるが、明るい投写像を得ることできない。
【００３６】
この他、進入者Ｓの進入によってプロジェクタ１００からの射出光を全てシャットダウンする構成が考えられる。全ての射出光をシャットダウンする構成をとれば、明るい投写像を得られる強度で光を供給できると考えられる。この場合、進入者Ｓの進入のたびに投写光が停止されることで円滑なプレゼンテーションを妨げるばかりでなく、画像の表示を停止させることに対して演説者や通行人にストレスを与える場合が生じ得る。さらに、進入者Ｓの進入によって光源部をＯＦＦにする構成では、光源部の再起動に長時間を要することも考えられる。光源部の再起動に長時間を要すれば、さらに画像鑑賞やプレゼンテーションを妨げることになる。
【００３７】
本発明のプロジェクタ１００は、進入者Ｓの位置に対応する画素部４０４からの変調光の供給を停止する。プロジェクタ１００は、プロジェクタ１００とスクリーン１４０との間の進入者Ｓへの投写光Ｌｐの供給を遮断し、進入者Ｓが投写光を不快に感じることを防止できる。また、進入者Ｓの位置以外の位置については、投写光Ｌｐの供給をそのまま続ける。進入者Ｓの位置以外の位置については画像の投写を続行することを可能とし、画像の鑑賞を続けることができる。
【００３８】
このように、光スイッチ素子４０６を画素部４０４に対応して設けることにより、遮蔽物の位置に応じて投写光Ｌｐの供給を停止することができる。遮蔽物で反射した光Ｌｒは、画素部４０４から出射するときよりも広がりをもつ光となって空間光変調装置に戻ることとなる。光スイッチ素子４０６は、遮蔽物が進入すると予想される位置に応じて位置や大きさを設定することが可能である。このようにして光スイッチ素子４０６を設けることにより、光Ｌｒがある程度の広がりをもって戻ったとしても、遮蔽物の位置に対応して正確に画素部４０４をＯＦＦにすることができる。これにより、プロジェクタ１００とスクリーン１４０等との間の進入者Ｓが投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現できるという効果を奏する。
【００３９】
また、光スイッチ素子４０６を遮光部３１２に対応して設けることにより、光スイッチ素子４０６が画素部４０４からの光を遮ることを防止できる上、画素部４０４に対応して光スイッチ素子４０６を設けることができる。光スイッチ素子４０６は、例えばＴＦＴ素子４０５を形成する際のマスクパターンの変更によって形成可能である。このように光スイッチ素子４０６を遮光部３１２に対応させることで、光スイッチ素子４０６を比較的容易に形成することができる。また、変調光のスイッチングを簡易な構成で行うことが可能であるから、投写光をシャットダウンするための複雑な構成を設ける必要も無い。これにより、光スイッチ素子４０６が変調光の妨げになることを防止し、かつ容易に光スイッチ素子４０６を形成できるという効果を奏する。
【００４０】
光スイッチ素子４０６の位置や大きさは、進入者Ｓ等の遮蔽物が進入する位置を予想し、遮蔽物の位置に応じて画素部４０４を正確にＯＦＦにできるように設定可能である。例えば、遮蔽物の進入が予想される位置と結像関係となる位置に光スイッチ素子４０６を設けると、遮蔽物の位置への投写光の遮断を正確に行うことができる。このような光スイッチ素子４０６の設定は、プロジェクタ１００の用途や使用状況に応じて適宜変更できる。
【００４１】
なお、図６に図示するよりも光Ｌｒが広がりをもって空間光変調装置１１０に戻る場合は、元の画素部４０４及びその周辺の画素部４０４に対応する各光スイッチ素子４０６に光Ｌｒが入射する。この場合、進入者Ｓの位置と、さらにその周辺の位置について投写光の供給を停止することとなる。この場合も、進入者Ｓの不快感を十分に防止することができる。
【００４２】
光スイッチ素子４０６は、空間光変調装置１１０の全ての画素部４０４に対応して設ける構成に限らず、１つの光スイッチ素子４０６を複数の画素部４０４に対応させる構成としても良い。例えば、光スイッチ素子４０６で遮蔽物からの光を検知した場合、その光スイッチ素子４０６の周辺に設けられた画素部４０４からの変調光の供給を停止する。これにより、遮蔽物の位置に応じて変調光の供給を停止できる。１つの光スイッチ素子４０６を複数の画素部４０４に対応させる場合、光スイッチ素子４０６は、空間光変調装置１１０において略等間隔で設けることが望ましい。また、光スイッチ素子４０６の数を多くするに従い、遮蔽部の位置に正確に対応して変調光の供給を停止させることができる。
【００４３】
光スイッチ素子４０６は、図４に示す遮光部３１２及びＴＦＴ素子４０５のスクリーン１４０側の位置に設ける場合に限られない。例えば、光スイッチ素子４０６は、ＴＦＴ素子４０５に並列させて配置しても良い。光スイッチ素子４０６は、ＴＦＴ素子４０５と一体に形成しても良い。さらに、ＴＦＴ素子４０５とは別に光スイッチ素子４０６に設けず、ＴＦＴ素子４０５が光スイッチ素子４０６としての機能を兼用することとしても良い。
【実施例２】
【００４４】
図１０は、本発明の実施例２に係る空間光変調装置１１１０の構成を説明するものである。本実施例の空間光変調装置１１１０は、上記のプロジェクタ１００に適用することができる。上記実施例１のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の空間光変調装置１１１０は、集光レンズ１００１を有することを特徴とする。集光レンズ１００１は、光スイッチ素子４０６のスクリーン１４０側に設けられている。
【００４５】
図１１は、投写レンズ１３０とスクリーン１４０との間に進入者Ｓが進入した時における反射光Ｌｒの振舞いを示す。進入者Ｓで反射した光Ｌｒは、投写レンズ１３０を透過した後集光レンズ１００１に入射する。集光レンズ１００１に入射した光Ｌｒは、元の画素部４０４に対応する光スイッチ素子４０６に集光する。集光レンズ１００１は、進入者Ｓで反射され光スイッチ素子４０６の方向へ進行する光Ｌｒを光スイッチ素子４０６に集光する。集光レンズ１００１を設けると、ある程度広がりをもって空間光変調装置１１０に戻る光Ｌｒを、元の画素部４０４に対応する光スイッチ素子４０６へ導くことができる。
【００４６】
集光レンズ１００１の位置は、遮蔽物が進入すると予想される位置に応じて設定することが可能である。このようにして集光レンズ１００１の位置を設定することにより、光Ｌｒがある程度の広がりをもって戻ったとしても、遮蔽物の位置に対応して正確に画素部４０４をＯＦＦにすることができる。これにより、遮蔽物の位置に応じて正確に投写光の供給を停止できるという効果を奏する。なお、集光レンズ１００１は、光スイッチ素子４０６よりスクリーン１４０側にあれば良く、射出側防塵透明プレート３０６の上に設ける構成に限られない。集光レンズ１００１は、例えば光スイッチ素子４０６の上に直接設けても良い。
【００４７】
図１２は、本実施例の変形例に係る空間光変調装置１２１０の構成を説明するものである。空間光変調装置１２１０は、照明光の入射側と変調光Ｌｐの射出側とにそれぞれ複数のマイクロレンズ素子１２０１、１２０２を有する。マイクロレンズ素子１２０１は、照明光を開口部３１１へ導くために設けられている。マイクロレンズ素子１２０２は、マイクロレンズ素子１２０１で絞られた光を略平行な光に変換する。マイクロレンズ素子１２０２を設けることで、投写レンズ１３０に入射するまでの変調光Ｌｐの広がりを低減できる。なお、マイクロレンズ素子１２０２は必ずしも必要でなく、変調光Ｌｐの広がりを許容するのであれば省略しても良い。
【００４８】
本変形例の空間光変調装置１２１０は、反射光Ｌｒが光スイッチ素子４０６へ入射する位置以外の位置に、マイクロレンズ素子１２０２を設けることを特徴とする。例えば、光スイッチ素子４０６へ入射する反射光Ｌｒがマイクロレンズ素子１２０２に入射したとすると、反射光Ｌｒが光スイッチ素子４０６以外の位置へ進行する場合が考えられる。従って、反射光Ｌｒが光スイッチ素子４０６へ入射する位置以外の位置にマイクロレンズ素子１２０２を設けることで、反射光Ｌｒを確実に光スイッチ素子４０６へ入射可能な構成にできる。
【００４９】
さらに、図１３に示す空間光変調装置１３１０のように、反射光Ｌｒが光スイッチ素子４０６へ入射する位置に集光レンズ１３０１を設ける構成としても良い。集光レンズ１３０１を設けることにより、元の画素部４０４に対応する光スイッチ素子４０６へ正確に反射光Ｌｒを導くことができる。
【００５０】
なお、上記のプロジェクタ１００は、空間光変調装置１１０として透過型液晶表示装置を用いる場合に限らず、反射型液晶表示装置やティルトミラーデバイスを用いても良い。ティルトミラーデバイスの例は、テキサス・インスツルメンツ社のＤＭＤである。ティルトミラーデバイスは、画素部として可動ミラー素子を有する。遮蔽物で反射された光を光検出部が検出することにより、変調光が遮蔽物へ投写されないように可動ミラー素子を制御する。このようにして、ティルトミラーデバイスを用いるプロジェクタも、上記のプロジェクタ１００と同様にして、遮蔽物への投写光の供給を停止することができる。また、上記のプロジェクタ１００は、光源部としてＬＥＤを用いる場合に限らず、他の固体発光素子や超高圧水銀ランプ等のランプ、又はレーザ光源を用いても良い。また、上記プロジェクタ１００は、単独の空間光変調装置１１０を有する、いわゆる単板式プロジェクタに限らず、複数の空間光変調装置を有するいわゆる３板式プロジェクタ等でも、上記のプロジェクタ１００と同様にして、遮蔽物への投写光の供給を停止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係るプロジェクタは、プレゼンテーションや動画を表示する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成図。
【図２】プロジェクタによりスクリーンに画像を表示する状態の説明図。
【図３】空間光変調装置の要部断面構成図。
【図４】画素部及び画素部の周辺部の構成図。
【図５】投写光の振舞いの説明図。
【図６】投写光の振舞いの説明図。
【図７】空間光変調装置を駆動するための回路構成図。
【図８】画素回路の構成例を示す図。
【図９】画素回路の構成例を示す図。
【図１０】本発明の実施例２に係る空間光変調装置の説明図。
【図１１】投写光の振舞いの説明図。
【図１２】実施例２の変形例に係る空間光変調装置の説明図。
【図１３】実施例２の変形例に係る空間光変調装置の説明図。
【符号の説明】
【００５３】
１００ プロジェクタ、１０１Ｒ Ｒ光用光源装置、１０１Ｇ Ｇ光用光源装置、１０１Ｂ Ｂ光用光源装置、１１０ 空間光変調装置、１１２ クロスダイクロイックプリズム、１１２ａ、１１２ｂ ダイクロイック膜、１１５ ロッドインテグレータ、１３０ 投写レンズ、１４０ スクリーン、ＬＮ レンズ、Ｓ 進入者、３０１ 入射側防塵透明プレート、３０２ 対向基板、３０３ ブラックマトリックス形成層、３０４ 液晶層、３０５ ＴＦＴ基板、３０６ 射出側防塵透明プレート、３１１ 開口部、３１２ 遮光部、４０４ 画素部、４０５ ＴＦＴ素子、４０６ 光スイッチ素子、４０７ 画素電極、７０１ 画素アレイ部、７０２ アドレス線駆動回路、７０３ データ線駆動回路、７１０ 画素回路、Ｘｍ データ線、Ｙｎ アドレス線、８０２ 保持容量用コンデンサ、８０３、８０４ フォトダイオード、８０６ 抵抗部、８０８ 対向電極、９１０ 画素回路、１００１ 集光レンズ、１０１０ 空間光変調装置、１２０１、１２０２ マイクロレンズ素子、１２１０ 空間光変調装置、１３０１ 集光レンズ、１３１０ 空間光変調装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ、特に、フロント型プロジェクタの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン等に投写された光をプロジェクタの側から観察する、いわゆるフロント型プロジェクタは、プロジェクタと、例えばスクリーンとの間の空間に投写光を進行させる。プロジェクタは、プレゼンテーションや家庭での鑑賞等、用途が広がりつつあることから、さまざまな状況においてプロジェクタとスクリーンとの間に人が進入する場合が起きると考えられる。人がプロジェクタとスクリーンとの間に進入すると、例えばその人の眼に投写光が入射し、不快感を覚える場合がある。プロジェクタは、進入者が投写光を不快に感じることを防止する必要がある。そのためには、プロジェクタとスクリーンとの間に人が進入すると同時に投写光の供給を停止することが考えられる。投写光の供給を停止することは、進入者の不快感を防止する点に鑑みれば有効であると考えられるものの、観察者に対しては鑑賞の妨げとなってしまう。また、例えばプレゼンテーションにおいて演説者や通行人の進入のたびに投写光が停止されると、円滑なプレゼンテーションを妨げるばかりでなく、画像の表示を停止させることに対して演説者や通行人にストレスを与える場合がある。
【０００３】
従って、進入者の部分のみの投写光の供給を停止し、その他の部分の投写光の供給を続けることが可能であれば、進入者が投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現できると考えられる。投写光を遮蔽する部分について投写光を制御するためには、遮蔽物で反射した光を検知し、その位置への投写光の供給を停止することが考えられる。プロジェクタや画像表示装置において光を検知する技術は、例えば、特許文献１〜３に提案されているものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１２５４７９号公報
【特許文献２】特開平６−１８６５８５号公報
【特許文献３】特開平６−１３８８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３に開示されている構成は、いずれも投写光の遮蔽物で反射した光を検知し、その位置への投写光の供給を停止するためのものではない。このため、これらの構成をそのまま用いても、プロジェクタとスクリーンとの間の進入者が投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現することは困難である。本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、プロジェクタとスクリーン等との間の進入者が投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現できるプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、照明光を供給する光源部と、複数の画素部を備え、光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、空間光変調装置からの光を所定面に投写する投写レンズと、を有し、空間光変調装置は、投写レンズから投写され、投写レンズと所定面との間の遮蔽物で反射された光を検出する光検出部を有し、光検出部は、画素部に対応して設けられ、空間光変調装置は、遮蔽物の位置に応じた光検出部が遮蔽物で反射された光を検出することにより、遮蔽物の位置に対応する画素部からの変調光の供給を停止することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。
【０００７】
空間光変調装置と、例えばスクリーンとが結像関係にある場合、スクリーン付近の遮蔽物で反射した光は、遮蔽物の位置に応じた画素部の周辺部に戻る。本発明のプロジェクタは、例えば画素部の周辺部に光検出部を設ける。光検出部が遮蔽物で反射した光を検出することにより、空間光変調装置は、遮蔽物の位置に対応して画素部からの変調光の供給を停止する。本発明のプロジェクタは、このようにして遮蔽物への投写光の供給を停止する。例えば、プロジェクタとスクリーンとの間に人が進入した場合であっても、進入者への投写光の供給を遮断し、進入者の不快感を防止することができる。また、遮蔽物の位置以外の位置については、投写光の供給をそのまま続ける。例えば、進入者の位置以外の位置については画像の投写を続行することを可能とし、画像の鑑賞を続けることができる。
【０００８】
このように、光検出部を画素部に対応して設けることにより、遮蔽物の位置に応じて投写光の供給を停止することができる。遮蔽物で反射した光は、画素部から出射するときよりも広がりをもつ光となって空間光変調装置に戻ることとなる。光検出部は、遮蔽物が進入すると予想される位置に応じて位置や大きさを設定することが可能である。このようにして光検出部を設けることにより、空間光変調装置へ戻る光がある程度の広がりをもって戻ったとしても、遮蔽物の位置に対応して正確に画素部をＯＦＦにすることができる。これにより、プロジェクタとスクリーン等との間の進入者が投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現できるプロジェクタを得られる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、空間光変調装置は、複数の画素部どうしの間に設けられている遮光部を有し、光検出部は、遮光部に対応して設けられることが望ましい。例えば、空間光変調装置である液晶表示装置は、ＴＦＴ素子や配線への照明光の入射を遮断するために、遮光部が設けられている。遮光部に対応して光検出部を設けることにより、光検出部が画素部からの光を遮ることを防止できる上、画素部に対応して光検出部を設けることができる。また、光検出部を遮光部に対応して構成することで、光検出部を比較的容易に形成することができる。これにより、光検出部が変調光の妨げになることを防止し、かつ容易に光検出部を形成することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、遮蔽物で反射され光検出部の方向へ進行する光を光検出部に集光する集光レンズをさらに有することが望ましい。集光レンズは、遮蔽物が進入すると予想される位置に応じて位置を設定することが可能である。集光レンズを設けることにより、遮蔽物で反射した光を、遮蔽物の位置に対応する位置の光検出部へ確実に進行させることが可能となる。これにより、遮蔽物の位置に応じて正確に投写光の供給を停止可能なプロジェクタを得られる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、光検出部は、光スイッチ素子であって、光スイッチ素子は、遮蔽物で反射された光によってＯＮ／ＯＦＦが制御されることが望ましい。各画素部について、画素部を駆動するためのスイッチ素子とは別に、光検出部である光スイッチ素子を設ける。光スイッチ素子は、遮蔽物で反射した光を検知することにより、画素部をＯＦＦにする。光検出部として光スイッチ素子を用いることにより、複雑なコントローラを介さなくても、光の検知に応じて直接的に画素部をＯＦＦにできる。これにより、空間光変調装置を簡易な構成にでき、かつ光の検知に応じて画素部を確実にＯＦＦにすることができる。さらに、光スイッチ素子は、画素部を駆動するスイッチ素子と兼用する構成としても良い。これにより、さらに空間光変調装置を簡易な構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す。本実施例のプロジェクタ１００は、単独の空間光変調装置１１０を有する、いわゆる単板式プロジェクタである。Ｒ光用光源装置１０１Ｒ、Ｇ光用光源装置１０１Ｇ、Ｂ光用光源装置１０１Ｂは、固体発光素子である発光ダイオード素子（以下、適宜「ＬＥＤ」という。）を有する。各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、それぞれ照明光であるＲ光、Ｇ光、Ｂ光を供給する光源部である。
【００１４】
Ｒ光用光源装置１０１ＲからのＲ光は、レンズＬＮを透過してクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。Ｇ光用光源装置１０１ＧからのＧ光は、レンズＬＮを透過してクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。Ｂ光用光源装置１０１ＲからのＢ光は、レンズＬＮを透過してクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。プロジェクタ１００は、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの像を投写レンズ１３０の入射瞳の位置に結像し、空間光変調装置１１０をケーラー照明する。
【００１５】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを有する。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、Ｘ字型に直交して配置される。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。クロスダイクロイックプリズム１１２は、このようにしてＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。
【００１６】
クロスダイクロイックプリズム１１２は、色合成を行うほか、各色光を拡散することで、各色光の光量分布を略均一にする。クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光は、導光光学系であるロッドインテグレータ１１５に入射する。クロスダイクロイックプリズム１１２を射出した各色光は、ロッドインテグレータ１１５においても、光量分布が略均一となるように均一化される。ロッドインテグレータ１１５は、断面が略矩形の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ１１５に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ１１５の内部を進行する。
【００１７】
ロッドインテグレータ１１５としては、硝子部材から構成するものに限らず、内面を反射面で構成する中空構造としても良い。内面を反射面とするロッドインテグレータの場合、ロッドインテグレータに入射した光は、反射面において反射を繰り返しながらロッドインテグレータの内部を進行する。また、ロッドインテグレータは、硝子部材と反射面とを組み合わせる構成としても良い。クロスダイクロイックプリズム１１２及びロッドインテグレータ１１５で光量分布を略均一にされた各色光は、空間光変調装置１１０に入射する。空間光変調装置１１０は、複数の画素部を備え、各色光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。投写レンズ１３０は、空間光変調装置１１０からの光を、空間光変調装置１１０と結像関係にある所定面であるスクリーン１４０に投写する。
【００１８】
プロジェクタ１００は、単独の空間光変調装置１１０を用いて変調する構成である。このため、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、振動方向がいずれも同一の偏光光に変換して供給することが望ましい。例えば、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからの各色光をｐ偏光光に変換する場合、空間光変調装置１１０は、ｐ偏光光を画像信号に応じて変調し、ｓ偏光光に変換する。また、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、各色についての画像信号に応じた空間光変調装置１１０の駆動に同期するように、順次点灯する。なお、導光光学系としては、ロッドインテグレータ１１５に限らず、例えばフライアイレンズを用いても良い。
【００１９】
図２は、プロジェクタ１００からの投写光によってスクリーン１４０に画像を表示する状態を示す。本発明のプロジェクタ１００は、プロジェクタ１００とスクリーン１４０との間の空間に遮蔽物が入り込んだ場合に、進入者Ｓの位置への投写光の供給を停止することを特徴とする。図２に示す進入者Ｓは、投写レンズ１３０（図１参照）と、所定面であるスクリーン１４０との間に進入した遮蔽物であるとする。
【００２０】
図３は、空間光変調装置１１０の要部断面構成を示す。クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された各色光は、空間光変調装置１１０の入射側防塵透明プレート３０１から入射し、射出側防塵透明プレート３０６から射出する。入射側防塵透明プレート３０１の内側には、透明電極等を有する対向基板３０２が形成されている。射出側防塵透明プレート３０６の内側にはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）や透明電極等を有するＴＦＴ基板３０５が形成されている。そして、対向基板３０２とＴＦＴ基板３０５とを対向させて、入射側防塵透明プレート３０１と射出側防塵透明プレート３０６とを貼り合わせる。対向基板３０２とＴＦＴ基板３０５との間には、画像表示のための液晶層３０４が封入されている。また、液晶層３０４の入射光側には遮光のためのブラックマトリックス形成層３０３が設けられている。ブラックマトリックス形成層３０３は、開口部３１１と遮光部３１２とを有する。
【００２１】
図４は、画素部４０４及び画素部４０４の周辺部の構成を説明するものである。遮光部３１２は、ＴＦＴ基板３０５に設けられたＴＦＴ素子４０５に対応する位置に設けられている。ＴＦＴ素子４０５は、画素部４０４ごとに画素電極４０７に接続して設けられている。ＴＦＴ素子４０５は、画像信号に応じて画素部４０４を駆動するスイッチ素子である。ＴＦＴ素子４０５は、照明光の照射によって光電変換を引き起こす場合がある。照明光に応じてＴＦＴ素子４０５が作動すると、空間光変調装置１１０を画像信号に応じて駆動することが困難となってしまう。遮光部３１２は、ＴＦＴ素子４０５への照明光を遮断するために設けられている。
【００２２】
各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからの照明光は、ブラックマトリックス形成層３０３の開口部３１１を透過した後、液晶層３０４に設けられた画素部４０４に入射する。画素部４０４は、液晶層３０４のうち画素に対応して液晶分子を封入したセル部分である。画素部４０４から射出した光Ｌｐは、変調光として空間光変調装置１１０から射出した後、スクリーン１４０へ投写される。投写像の画素は、単独の画素部４０４から射出した光によって形成される。画素部４０４を透過する光の光量は、画素部４０４ごとの印加電圧に応じた液晶分子の配列によって変化する。空間光変調装置１１０は、印加電圧に応じて液晶分子の配列を変化させることによって、画素部４０４の駆動を行う。
【００２３】
画素部４０４から射出した光によって投写光を形成するために、複数の画素部４０４及び開口部３１１は、画素に対応して行列状に配列されている。また、遮光部３１２は、複数の画素部４０４どうしの間に設けられている。ＴＦＴ素子４０５の上には、光スイッチ素子４０６が設けられている。光スイッチ素子４０６は、投写レンズ１３０（図１参照）から投写され、遮蔽物である進入者Ｓ（図２参照）で反射された光Ｌｒを検出する光検出部である。また、光スイッチ素子４０６は、進入者Ｓで反射された光ＬｒによってＯＮ／ＯＦＦが制御される。光スイッチ素子４０６としては、例えば、光電変換が可能なフォトダイオードを用いることができる。
【００２４】
光スイッチ素子４０６は、ＴＦＴ素子４０５と同様に、画素部４０４に対応して設けられている。また、光スイッチ素子４０６は、遮光部３１２から見て射出側の、遮光部３１２に対応する位置に設けられている。なお、光スイッチ素子４０６は、射出側防塵透明プレート３０６に埋め込む場合に限らず、射出側防塵透明プレート３０６とは別に設けても良い。
【００２５】
図５は、投写レンズ１３０とスクリーン１４０との間に進入者Ｓが侵入していない時における投写光Ｌｐの振舞いを示す。図６は、投写レンズ１３０とスクリーン１４０との間に進入者Ｓが進入した時における反射光Ｌｒの振舞いを示す。本発明の基礎となる説明を行う必要上、図５及び図６は、プロジェクタ１００のうち１つの画素部４０４からの光の振舞いを示している。図５に示す開口部３１１の像Ｐ１は、投写レンズ１３０によりスクリーン１４０上にて結像し、像Ｐ２となって表示される。このように、空間光変調装置１１０とスクリーン１４０とは、結像関係にある。なお、光スイッチ素子４０６は、各画素部４０４に対応してＴＦＴ素子４０５に並列して設けても良い。
【００２６】
投写レンズ１３０とスクリーン１４０との間に進入者Ｓが進入した場合、進入者Ｓで反射した光Ｌｒは、投写レンズ１３０を透過して元の画素部４０４の方向へ戻る。空間光変調装置１１０とスクリーン１４０とが結像関係にあるのに対して、進入者Ｓと空間光変調装置１１０とは結像関係とはある程度ずれている。このことから、光Ｌｒは、画素部４０４を射出するときよりある程度の広がりをもって空間光変調装置１１０に戻る。図６には、ある画素部４０４に対応して設けられている光スイッチ素子４０６に光Ｌｒが入射する状態を示している。このようにして、光Ｌｒは、進入者Ｓの位置に応じた光スイッチ素子４０６によって検出される。
【００２７】
図７は、空間光変調装置１１０を駆動するための回路構成を示す。画素アレイ部７０１は、行列状に配列された複数の画素回路７１０を有する。画素回路７１０は、画素部４０４を駆動する。各画素回路７１０は、データ線Ｘｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とアドレス線Ｙｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とに接続されている。データ線Ｘｍは、画素回路７１０の配列における列方向に沿って伸びる配線であって、「ソース線」とも呼ばれる。アドレス線Ｙｎは、画素回路７１０の配列における行方向に沿って伸びる配線であって、「ゲート線」とも呼ばれる。
【００２８】
アドレス線駆動回路７０２は、不図示のコントローラからのアドレス線駆動信号に基づいて、アドレス線選択信号を供給する。アドレス線駆動回路７０２は、アドレス線選択信号によって、１本のアドレス線Ｙｎを選択的に駆動して１行分の画素回路７１０群を選択する（ハイレベルにする）。データ線駆動回路７０３は、不図示のコントローラからのデータ線駆動信号に基づき、各データ線Ｘ１〜ＸＭを介して各画素回路７１０にデータ信号を供給する。画素部４０４は、データ信号に応じて印加電圧が制御される。
【００２９】
図８は、画素回路７１０の詳細な構成を示す。図８に示す画素回路７１０は、画素部４０４に電圧を印加するときに光を透過するノーマリーブラックモードの液晶表示装置における構成例である。ＴＦＴ素子４０５のゲート電極は、アドレス線Ｙｎに接続されている。ＴＦＴ素子４０５のソース電極は、データ線Ｘｍに接続されている。ＴＦＴ素子４０５のドレイン電極は、フォトダイオード８０３、画素部４０４及び保持容量用コンデンサ８０２に接続されている。フォトダイオード８０３、８０４、抵抗部８０６は、直列して接続されている。フォトダイオード８０３、８０４は、それぞれ正負が逆になるように直列接続されている。フォトダイオード８０３〜抵抗部８０６と、画素部４０４と、保持容量用コンデンサ８０２とは、ＴＦＴ素子４０５と対向電極８０３との間に並列して接続されている。なお、抵抗部８０６の位置は、図示するものに限られない。また、画素回路７１０は、抵抗部８０６を設けない構成としても良い。
【００３０】
アドレス線選択信号によってアドレス線Ｙｎが選択されると、アドレス線Ｙｎ上のＴＦＴ素子４０５がＯＮになる。ＴＦＴ素子４０５がＯＮになると、その時のデータ線駆動信号に基づいて設定された所定の電圧値に従って、保持容量用コンデンサ８０２に電荷が供給される。画素部４０４は、所定の電圧値に応じた階調でＯＮになる（光を透過させる）。画素部４０４の印加電圧は、次の書き込みが行われるまで保持容量用コンデンサ８０２に保持された電荷によって維持される。このように、進入者Ｓで反射した光Ｌｒが入射しない場合、画素部４０４は、ＴＦＴ素子４０５からの電流に応じて駆動する。
【００３１】
これに対して、フォトダイオード８０３、８０４に光Ｌｒが入射すると、フォトダイオード８０３、８０４の等価抵抗値が低下して保持容量用コンデンサ８０２の電荷が対向電極８０８から流出する。画素部４０４の印加電圧は、保持容量用コンデンサ８０２の電荷が流出することによって略ゼロとなる。画素部４０４は、印加電圧が略ゼロになることによってＯＦＦになる。
【００３２】
図９は、画素部４０４への印加電圧が略ゼロであるときに光を透過するノーマリーホワイトモードの液晶表示装置における画素回路９１０の構成例を示す。抵抗部８０６、フォトダイオード８０３、８０４は、直列して接続されている。また、抵抗部８０６〜フォトダイオード８０３の両端は、正電源あるいは高電位のバイアス線と画素部４０４の高電位側端子に接続されている。なお、抵抗部８０６の位置は、図示するものに限られない。また、画素回路９１０は、抵抗部８０６を設けない構成としても良い。
【００３３】
フォトダイオード８０３、８０４に光Ｌｒが入射すると、フォトダイオード８０３、８０４の等価抵抗値が低下して正電源からの電荷が保持容量用コンデンサ８０２へ流入する。保持容量用コンデンサ８０２からの電荷が供給されることにより、画素部４０４には電圧が印加される。そして、画素部４０４は、電圧が印加されることによってＯＦＦになる。
【００３４】
一般に、画素部４０４の液晶の劣化を低減するため、画素部４０４は周期的に反転されたコモン電位によって駆動される。画素回路７１０、９１０において、光検出部は、正負両方の印加電圧に対応するために、正負が逆の２つのフォトダイオード８０３、８０４で構成されている。コモン電位を反転させないで画素部４０４を駆動する場合は、光検出部としてフォトダイオード８０３、８０４のいずれか１つを設ける構成とすれば良い。
【００３５】
プロジェクタ１００をプレゼンテーション目的で使用する場合は、スクリーン１４０のプロジェクタ１００側の位置に演説者等が進入する場面や、プロジェクタ１００とスクリーン１４０との間を参加者が横切らざるを得ない場面もあり得る。さらに、家庭用としてプロジェクタ１００を使用する場合でも同様に、観察者等が投写光を遮る状況は十分に考えられる。このような事態に対して、例えば、進入者が不快感を覚えない程度の投写光の強度にすることが考えられる。この場合、進入者が投写光を不快に感じることを防止できるが、明るい投写像を得ることできない。
【００３６】
この他、進入者Ｓの進入によってプロジェクタ１００からの射出光を全てシャットダウンする構成が考えられる。全ての射出光をシャットダウンする構成をとれば、明るい投写像を得られる強度で光を供給できると考えられる。この場合、進入者Ｓの進入のたびに投写光が停止されることで円滑なプレゼンテーションを妨げるばかりでなく、画像の表示を停止させることに対して演説者や通行人にストレスを与える場合が生じ得る。さらに、進入者Ｓの進入によって光源部をＯＦＦにする構成では、光源部の再起動に長時間を要することも考えられる。光源部の再起動に長時間を要すれば、さらに画像鑑賞やプレゼンテーションを妨げることになる。
【００３７】
本発明のプロジェクタ１００は、進入者Ｓの位置に対応する画素部４０４からの変調光の供給を停止する。プロジェクタ１００は、プロジェクタ１００とスクリーン１４０との間の進入者Ｓへの投写光Ｌｐの供給を遮断し、進入者Ｓが投写光を不快に感じることを防止できる。また、進入者Ｓの位置以外の位置については、投写光Ｌｐの供給をそのまま続ける。進入者Ｓの位置以外の位置については画像の投写を続行することを可能とし、画像の鑑賞を続けることができる。
【００３８】
このように、光スイッチ素子４０６を画素部４０４に対応して設けることにより、遮蔽物の位置に応じて投写光Ｌｐの供給を停止することができる。遮蔽物で反射した光Ｌｒは、画素部４０４から出射するときよりも広がりをもつ光となって空間光変調装置に戻ることとなる。光スイッチ素子４０６は、遮蔽物が進入すると予想される位置に応じて位置や大きさを設定することが可能である。このようにして光スイッチ素子４０６を設けることにより、光Ｌｒがある程度の広がりをもって戻ったとしても、遮蔽物の位置に対応して正確に画素部４０４をＯＦＦにすることができる。これにより、プロジェクタ１００とスクリーン１４０等との間の進入者Ｓが投写光を不快に感じることの防止と、画像の鑑賞を続けることとを同時に実現できるという効果を奏する。
【００３９】
また、光スイッチ素子４０６を遮光部３１２に対応して設けることにより、光スイッチ素子４０６が画素部４０４からの光を遮ることを防止できる上、画素部４０４に対応して光スイッチ素子４０６を設けることができる。光スイッチ素子４０６は、例えばＴＦＴ素子４０５を形成する際のマスクパターンの変更によって形成可能である。このように光スイッチ素子４０６を遮光部３１２に対応させることで、光スイッチ素子４０６を比較的容易に形成することができる。また、変調光のスイッチングを簡易な構成で行うことが可能であるから、投写光をシャットダウンするための複雑な構成を設ける必要も無い。これにより、光スイッチ素子４０６が変調光の妨げになることを防止し、かつ容易に光スイッチ素子４０６を形成できるという効果を奏する。
【００４０】
光スイッチ素子４０６の位置や大きさは、進入者Ｓ等の遮蔽物が進入する位置を予想し、遮蔽物の位置に応じて画素部４０４を正確にＯＦＦにできるように設定可能である。例えば、遮蔽物の進入が予想される位置と結像関係となる位置に光スイッチ素子４０６を設けると、遮蔽物の位置への投写光の遮断を正確に行うことができる。このような光スイッチ素子４０６の設定は、プロジェクタ１００の用途や使用状況に応じて適宜変更できる。
【００４１】
なお、図６に図示するよりも光Ｌｒが広がりをもって空間光変調装置１１０に戻る場合は、元の画素部４０４及びその周辺の画素部４０４に対応する各光スイッチ素子４０６に光Ｌｒが入射する。この場合、進入者Ｓの位置と、さらにその周辺の位置について投写光の供給を停止することとなる。この場合も、進入者Ｓの不快感を十分に防止することができる。
【００４２】
光スイッチ素子４０６は、空間光変調装置１１０の全ての画素部４０４に対応して設ける構成に限らず、１つの光スイッチ素子４０６を複数の画素部４０４に対応させる構成としても良い。例えば、光スイッチ素子４０６で遮蔽物からの光を検知した場合、その光スイッチ素子４０６の周辺に設けられた画素部４０４からの変調光の供給を停止する。これにより、遮蔽物の位置に応じて変調光の供給を停止できる。１つの光スイッチ素子４０６を複数の画素部４０４に対応させる場合、光スイッチ素子４０６は、空間光変調装置１１０において略等間隔で設けることが望ましい。また、光スイッチ素子４０６の数を多くするに従い、遮蔽部の位置に正確に対応して変調光の供給を停止させることができる。
【００４３】
光スイッチ素子４０６は、図４に示す遮光部３１２及びＴＦＴ素子４０５のスクリーン１４０側の位置に設ける場合に限られない。例えば、光スイッチ素子４０６は、ＴＦＴ素子４０５に並列させて配置しても良い。光スイッチ素子４０６は、ＴＦＴ素子４０５と一体に形成しても良い。さらに、ＴＦＴ素子４０５とは別に光スイッチ素子４０６に設けず、ＴＦＴ素子４０５が光スイッチ素子４０６としての機能を兼用することとしても良い。
【実施例２】
【００４４】
図１０は、本発明の実施例２に係る空間光変調装置１１１０の構成を説明するものである。本実施例の空間光変調装置１１１０は、上記のプロジェクタ１００に適用することができる。上記実施例１のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の空間光変調装置１１１０は、集光レンズ１００１を有することを特徴とする。集光レンズ１００１は、光スイッチ素子４０６のスクリーン１４０側に設けられている。
【００４５】
図１１は、投写レンズ１３０とスクリーン１４０との間に進入者Ｓが進入した時における反射光Ｌｒの振舞いを示す。進入者Ｓで反射した光Ｌｒは、投写レンズ１３０を透過した後集光レンズ１００１に入射する。集光レンズ１００１に入射した光Ｌｒは、元の画素部４０４に対応する光スイッチ素子４０６に集光する。集光レンズ１００１は、進入者Ｓで反射され光スイッチ素子４０６の方向へ進行する光Ｌｒを光スイッチ素子４０６に集光する。集光レンズ１００１を設けると、ある程度広がりをもって空間光変調装置１１０に戻る光Ｌｒを、元の画素部４０４に対応する光スイッチ素子４０６へ導くことができる。
【００４６】
集光レンズ１００１の位置は、遮蔽物が進入すると予想される位置に応じて設定することが可能である。このようにして集光レンズ１００１の位置を設定することにより、光Ｌｒがある程度の広がりをもって戻ったとしても、遮蔽物の位置に対応して正確に画素部４０４をＯＦＦにすることができる。これにより、遮蔽物の位置に応じて正確に投写光の供給を停止できるという効果を奏する。なお、集光レンズ１００１は、光スイッチ素子４０６よりスクリーン１４０側にあれば良く、射出側防塵透明プレート３０６の上に設ける構成に限られない。集光レンズ１００１は、例えば光スイッチ素子４０６の上に直接設けても良い。
【００４７】
図１２は、本実施例の変形例に係る空間光変調装置１２１０の構成を説明するものである。空間光変調装置１２１０は、照明光の入射側と変調光Ｌｐの射出側とにそれぞれ複数のマイクロレンズ素子１２０１、１２０２を有する。マイクロレンズ素子１２０１は、照明光を開口部３１１へ導くために設けられている。マイクロレンズ素子１２０２は、マイクロレンズ素子１２０１で絞られた光を略平行な光に変換する。マイクロレンズ素子１２０２を設けることで、投写レンズ１３０に入射するまでの変調光Ｌｐの広がりを低減できる。なお、マイクロレンズ素子１２０２は必ずしも必要でなく、変調光Ｌｐの広がりを許容するのであれば省略しても良い。
【００４８】
本変形例の空間光変調装置１２１０は、反射光Ｌｒが光スイッチ素子４０６へ入射する位置以外の位置に、マイクロレンズ素子１２０２を設けることを特徴とする。例えば、光スイッチ素子４０６へ入射する反射光Ｌｒがマイクロレンズ素子１２０２に入射したとすると、反射光Ｌｒが光スイッチ素子４０６以外の位置へ進行する場合が考えられる。従って、反射光Ｌｒが光スイッチ素子４０６へ入射する位置以外の位置にマイクロレンズ素子１２０２を設けることで、反射光Ｌｒを確実に光スイッチ素子４０６へ入射可能な構成にできる。
【００４９】
さらに、図１３に示す空間光変調装置１３１０のように、反射光Ｌｒが光スイッチ素子４０６へ入射する位置に集光レンズ１３０１を設ける構成としても良い。集光レンズ１３０１を設けることにより、元の画素部４０４に対応する光スイッチ素子４０６へ正確に反射光Ｌｒを導くことができる。
【００５０】
なお、上記のプロジェクタ１００は、空間光変調装置１１０として透過型液晶表示装置を用いる場合に限らず、反射型液晶表示装置やティルトミラーデバイスを用いても良い。ティルトミラーデバイスの例は、テキサス・インスツルメンツ社のＤＭＤである。ティルトミラーデバイスは、画素部として可動ミラー素子を有する。遮蔽物で反射された光を光検出部が検出することにより、変調光が遮蔽物へ投写されないように可動ミラー素子を制御する。このようにして、ティルトミラーデバイスを用いるプロジェクタも、上記のプロジェクタ１００と同様にして、遮蔽物への投写光の供給を停止することができる。また、上記のプロジェクタ１００は、光源部としてＬＥＤを用いる場合に限らず、他の固体発光素子や超高圧水銀ランプ等のランプ、又はレーザ光源を用いても良い。また、上記プロジェクタ１００は、単独の空間光変調装置１１０を有する、いわゆる単板式プロジェクタに限らず、複数の空間光変調装置を有するいわゆる３板式プロジェクタ等でも、上記のプロジェクタ１００と同様にして、遮蔽物への投写光の供給を停止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係るプロジェクタは、プレゼンテーションや動画を表示する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成図。
【図２】プロジェクタによりスクリーンに画像を表示する状態の説明図。
【図３】空間光変調装置の要部断面構成図。
【図４】画素部及び画素部の周辺部の構成図。
【図５】投写光の振舞いの説明図。
【図６】投写光の振舞いの説明図。
【図７】空間光変調装置を駆動するための回路構成図。
【図８】画素回路の構成例を示す図。
【図９】画素回路の構成例を示す図。
【図１０】本発明の実施例２に係る空間光変調装置の説明図。
【図１１】投写光の振舞いの説明図。
【図１２】実施例２の変形例に係る空間光変調装置の説明図。
【図１３】実施例２の変形例に係る空間光変調装置の説明図。
【符号の説明】
【００５３】
１００ プロジェクタ、１０１Ｒ Ｒ光用光源装置、１０１Ｇ Ｇ光用光源装置、１０１Ｂ Ｂ光用光源装置、１１０ 空間光変調装置、１１２ クロスダイクロイックプリズム、１１２ａ、１１２ｂ ダイクロイック膜、１１５ ロッドインテグレータ、１３０ 投写レンズ、１４０ スクリーン、ＬＮ レンズ、Ｓ 進入者、３０１ 入射側防塵透明プレート、３０２ 対向基板、３０３ ブラックマトリックス形成層、３０４ 液晶層、３０５ ＴＦＴ基板、３０６ 射出側防塵透明プレート、３１１ 開口部、３１２ 遮光部、４０４ 画素部、４０５ ＴＦＴ素子、４０６ 光スイッチ素子、４０７ 画素電極、７０１ 画素アレイ部、７０２ アドレス線駆動回路、７０３ データ線駆動回路、７１０ 画素回路、Ｘｍ データ線、Ｙｎ アドレス線、８０２ 保持容量用コンデンサ、８０３、８０４ フォトダイオード、８０６ 抵抗部、８０８ 対向電極、９１０ 画素回路、１００１ 集光レンズ、１０１０ 空間光変調装置、１２０１、１２０２ マイクロレンズ素子、１２１０ 空間光変調装置、１３０１ 集光レンズ、１３１０ 空間光変調装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を供給する光源部と、
複数の画素部を備え、前記光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置からの光を、前記空間光変調装置と結像関係にある所定面に投写する投写レンズと、を有し、
前記空間光変調装置は、前記投写レンズから投写され、前記投写レンズと前記所定面との間の遮蔽物で反射された光を検出する光検出部を有し、
前記光検出部は、前記画素部に対応して設けられ、
前記空間光変調装置は、前記遮蔽物の位置に応じた前記光検出部が前記遮蔽物で反射された光を検出することにより、前記遮蔽物の位置に対応する前記画素部からの変調光の供給を停止することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記空間光変調装置は、前記複数の画素部どうしの間に設けられている遮光部を有し、
前記光検出部は、前記遮光部に対応する位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記遮蔽物で反射され前記光検出部の方向へ進行する光を前記光検出部に集光する集光レンズをさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記光検出部は、光スイッチ素子であって、
前記光スイッチ素子は、前記遮蔽物で反射された光によってＯＮ／ＯＦＦが制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１】
照明光を供給する光源部と、
複数の画素部を備え、前記光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置からの光を、前記空間光変調装置と結像関係にある所定面に投写する投写レンズと、を有し、
前記空間光変調装置は、前記投写レンズから投写され、前記投写レンズと前記所定面との間の遮蔽物で反射された光を検出する光検出部を有し、
前記光検出部は、前記画素部に対応して設けられ、
前記空間光変調装置は、前記遮蔽物の位置に応じた前記光検出部が前記遮蔽物で反射された光を検出することにより、前記遮蔽物の位置に対応する前記画素部からの変調光の供給を停止することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記空間光変調装置は、前記複数の画素部どうしの間に設けられている遮光部を有し、
前記光検出部は、前記遮光部に対応する位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記遮蔽物で反射され前記光検出部の方向へ進行する光を前記光検出部に集光する集光レンズをさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記光検出部は、光スイッチ素子であって、
前記光スイッチ素子は、前記遮蔽物で反射された光によってＯＮ／ＯＦＦが制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−３０３６９（Ｐ２００６−３０３６９Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０５９３１（Ｐ２００４−２０５９３１）
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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