JPH04326342A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスライドあるいはビデオ
画像をスクリーン上に投射して表示する装置に関し、殊
にスクリーン上の画像のピントが自動的に調節される様
にした装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スライドプロジエクター等の投射
型表示装置が知られているが、近年投射原画を液晶等の
ライトバルブで構成する投射型表示装置も出現している
。

【０００３】これらの投射型表示装置に於て、ピント合
せの煩わしさから開放するために投射型表示装置の外部
に焦点検出器を設け、自動的に合焦動作を行うものも知
られている。

【０００４】しかしながら焦点検出用の投光光源を別に
設ける必要があったり、あるいはしばしばスクリーンが
投射レンズの光軸に対して垂直にならない配置状態で使
用されるのでスクリーン上の焦点検出位置が光軸位置か
ら離れていると正しいピント検出が行われていることに
はならない問題がある。

【０００５】また光源の熱等が投射レンズに悪影響を与
えない構造になっているとは言っても装置の長時間の使
用にともなって、熱により投射レンズの屈折率変化が生
じてピント移動が起きることがあり、この種の原因に対
しては適切に対応できない場合があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題点
を解決するもので、被投射面上に投射された画像を鮮明
な状態で観察できる様にすることを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】投射原画を投射光源及び
投射レンズで投射する投射型表示装置に於て、投射光源
を発し投射原画及び投射レンズを透過して被投射面に投
射された投射光の反射光を投射レンズで受け、該投射レ
ンズ中、或は投射レンズより投射原画側に設けられて受
光部で受光して合焦点検出を行う構成としたことにより
、投射型表示装置の自動合焦点を行うものである。

【０００８】また、投射レンズから投射される光は７０
０ｎｍ以上の波長の一部の光を含むように、投射光源か
ら投射レンズまでの光学要素の分光特性を定め、かつ該
投射レンズ中、或は投射レンズより投射原画側に、７０
０ｎｍ以上の波長の少なくとも一部の光を合焦点検出装
置の受光部へ導く手段を有する様な構成とすることによ
り投射画像の明るさを損なわずにＴＴＬの自動合焦点装
置を投射型表示装置に導入することができたものである
。

【０００９】

【実施例】第１図は本発明の第１実施例を描いている。

【００１０】符番１は投射光源でハロゲンランプ或はメ
タルハライドランプが適する。２はレフレクターで、凹
球面鏡や楕円面鏡を使用する。３は熱カツトフイルター
で、図３の如く可視光と近赤外光（４００ｎｍから８０
０ｎｍの波長域）を透過するが、投射原画の熱損傷を防
ぐ様それ以上の放射はカツトする分光透過特性を有する
。４は液晶ライトバルブの様な投射原画である。液晶ラ
イトバルブはビデオ画像を映出する。５はビームスプリ
ツターで、例えば図４に図示する様な形で板面の半分は
可視光と近赤外光を透過する分光透過率特性を有し、下
半分は図のごとく４００ｎｍから７００ｎｍの波長域の
可視光は透過するが７００ｎｍから８００ｎｍの近赤外
光を反射する様な分光特性を有するコーテイング域５ａ
を施している。６は投射レンズで、ここではブロツク的
に描いているが、実際は複数板の成分レンズから構成さ
れている。投射レンズ６は任意のスクリーン７に投射原
画４の像を投射する。

【００１１】８は焦点検出器で、スクリーン７で反射し
投射レンズ６へ逆入射して通過した光束の内、区域５ａ
で反射した光束を受光する様に配置する。ここで、焦点
検出器８は画像のボケを検出する方式の従来より知られ
ている焦点検出器を使用しても良いし、瞳分割の光学系
を用いて２像のズレを検知して焦点を検出する従来より
知られている焦点検出器を使用することができる。

【００１２】９は信号処理及び駆動回路とアクチユエー
タを組み込んだ焦点調節ユニツトで、焦点検出器８の出
力に応じて投射レンズ６の焦点調節を行う。投射光源１
の光はフイルター３で可視光と近赤外光（４００ｎｍか
ら８００ｎｍの波長域）だけが透過し投射原画４を照明
する。投射原画４を射出した光はビームスプリツター５
に入射し、４００ｎｍから７００ｎｍの波長域の可視光
はビームスプリツター５の全面を殆ど影響なく透過する
が、７００ｎｍから８００ｎｍの近赤外光に関してはビ
ームスプリツター５の下半分の領域ではカツトされ、上
半分の領域では透過する。

【００１３】この様な光で投射原画４は投射レンズ６で
スクリーン７上に投射される。スクリーン７で拡散反射
された光は投射レンズ６を透過し、再びビームスプリツ
ター５に入射しビームスプリツター５の下半分の領域で
７００ｎｍから８００ｎｍの近赤外光だけがビームスプ
リツター５の下半分の領域で反射して焦点検出器８へ導
かれて焦点検出が行われる。更に、焦点検出器８の出力
信号に従ってレンズ駆動装置９で投射レンズ６を駆動し
、ピント合せが行われる。

【００１４】投射レンズを通して焦点検出を行う方法を
投射型表示装置に導入する場合は光を投射する光路中に
焦点検出器へ光を導くビームスプリツターが設けられて
いるため投射画像が暗くなってしまうというおそれがあ
ったが、本例の光学系によれば投射光源１を投光光源と
する自動合焦点装置に於て投射画像の明るさを損なわず
に投射レンズを通して、焦点を検出する投射型表示装置
に導入することができる。この形態の投射型表示装置に
すると、投射レンズ６に対して投射原画４と共役な位置
に焦点検出器８の受光部を設置すればよく、一旦セツト
された後には光源の熱等で投射レンズの屈折率変化は生
じてピント移動が起きたときやレンズのガタがあるとき
にも自動合焦点装置と投射レンズのピントずれが生じな
いというメリツトがある。

【００１５】ビームスプリツター５の７００ｎｍから８
００ｎｍの近赤外光を反射するコーテイング５ａの領域
は図４に図示する様な形の他、図５に図示する様にビー
ムスプリツター５の中央部やや下の位置に長円形に設け
ても良く、又図６に図示する様にビームスプリツター５
の中央部に市松模様状に設けても良い。或は可視光は透
過し７００ｎｍから８００ｎｍの近赤外光に関しては半
透過鏡のコーテイングを全面に着けたものでもよい。

【００１６】また本例では投射レンズ６より原画４側に
ビームスプリツター５を配置しているが、装置の構成の
都合あるいは小型化のためもしくは収差補正の都合上レ
ンズ内に大きな空間が生じることがあり、その場合は投
射レンズ中にビームスプリツター５を配置した方が良い
場合がある。その際は、ビームスプリツター５より光源
側のレンズ部は熱によって合成屈折力の変化しない形態
あるいはその部分が影響を受けても全体にあまり影響を
与えない程度の弱い屈折力にすると言った配慮を行う。

【００１７】図７は本発明の他の実施例であり、本発明
を３板式の液晶プロジエクターに適用したものである。

【００１８】まずハロゲンランプ或はメタルハライドラ
ンプの様な投射光源１、リフレクター２、図８の如く４
００ｎｍから８００ｎｍの波長域の光、即ち可視光と近
赤外光を透過し、投射原画の熱損傷を防ぐ様それ以上の
放射はカツトする分光透過特性を有するフイルター３を
順置する。

【００１９】次は色分解系で、１０ａは赤色光と緑色光
を透過し青色光を反射するダイクロイツクミラーであり
、図９の様な分光特性を持つ。１０ｂは赤色光を透過し
緑色光を反射するダイクロイツクミラーで、図１０の様
な分光特性を持つ。１３は全反射ミラーである。

【００２０】４ａ、４ｂ、４ｃは夫々液晶ライトバルブ
の投射原画で、４ａは赤色成分用、４ｂは緑色成分用、
４ｃは青色成分用である。続く色合成系をなす１１ａは
青色光を透過し緑色光を反射するダイクロイツクミラー
で図１２の様な分光特性を持つ。１１ｂは青色光と緑色
光を透過し赤色光を反射するダイクロイツクミラーで図
１１の様な分光特性を持つ。１４はビームスプリツター
で、図１４に描く様なフラツトな分光特性を持つ全反射
ミラーの中央部より少し上方の部分に有り、図１３の如
き分光特性を持ち、７００ｎｍから８００ｎｍ付近の近
赤外光を透過し４００ｎｍから７００ｎｍの波長域の可
視光と反射光を反射するコーテイングを施した領域を持
つ。

【００２１】６は投射レンズ、８は焦点検出器で、１５
は光束をより近い位置に結像させるための収斂レンズで
ある。

【００２２】投射光源から発する光のうち４００ｎｍか
ら７００ｎｍの波長域の可視光に付いてはダイクロイツ
クミラー１０ａ及び１０ｂでＲ、Ｇ、Ｂの３色の光に分
解され夫々のいろに対する画像情報を持つ液晶ライトバ
ルブの投射原画４ａ、４ｂ、４ｃを透過して再度ダイク
ロイツクミラー１１ａ及び１１ｂでＲ、Ｇ、Ｂの３色の
像が合成されて投射レンズ６で図示していないスクリー
ン上に投射される。一方、７００ｎｍ以上の波長の光の
熱線うち８００ｎｍ以上の波長の赤外光及び熱線はフイ
ルター３でカツトされ、７００ｎｍから８００ｎｍの近
赤外光がフイルター３、ダイクロイツクミラー１０ａ及
び１０ｂを透過し、ビームスプリツター１４のコーテイ
ング１４ａを施した部分以外の部分で反射されダイクロ
イツクミラー１１ａで反射し、投射レンズ６で図示して
いないスクリーン上に投射される。スクリーンからの反
射光は投射レンズ６を透過し、ダイクロイツクミラー１
１ｂで反射し、ビームスプリツター１４のコーテイング
を施した部分１４ａを透過し、結像レンズ１５で焦点検
出器８へと導かれて、焦点検出が行われる。

【００２３】この様な構成で３板式の液晶プロジエクタ
ーに於ても投射光源１を投光光源とする自動合焦点装置
に於て、投射画像の明るさを損なわずに投影レンズの光
軸位置で焦点検出する方法を投射型表示装置に導入する
ことができることになる。

【００２４】又、本実施例では投射原画４ａを射出した
光をダイクロイツクミラー１１ａの方向へ向わせるミラ
ーを焦点検出器８へ被投射面からの反射光を導くビーム
スプリツターを兼ねる様にしているので構造を簡単にす
ることができた。

【００２５】図１５は本発明を３板式の液晶プロジエク
ターに適用したさらに他の実施例である。

【００２６】本実施例は、投射原画４ａに隣接し、射出
光を反射する光学部材が全反射ミラー１６を配置し、Ｒ
、Ｇ、Ｂ光を合成するダイクロイツクミラー１１ａの一
部が図１６の様な分光特性を有するコーテイング１１ｂ
′が施されているビームスプリツターとなっており、そ
の後方に図１７の様な分光特性を有するビームスプリツ
ター１７が設けられている。スクリーンからの反射光は
投射レンズ６を透過し、ダイクロイツクミラーの図１６
を透過し、ビームスプリツター１７で反射した一部が結
像レンズ１５で焦点検出器８へと導かれて、焦点検出が
行われるものである。

【００２７】尚、本実施例に於てダイクロイツクミラー
１１ａと全反射ミラー１６、ビムスプリツター１７以外
のミラー及びフイルターの分光特性は図７の実施例と同
じで良い。

【００２８】その他、 １．スライドプロジエクターの様に投射原画を本装置か
ら出し入れ可能なものは投射原画を挿入部に投射原画を
挿入したときに本発明の構成をとるものと解釈する。

【００２９】２．焦点検出器へ反射光を導くビームスプ
リツターはペリクルミラーのような樹脂膜のものを使え
ば被点収差の発生が少なく良好な投射画像が得られる。

【００３０】３．焦点検出器に導かれる光の波長範囲が
７００ｎｍから７５０ｎｍとしても良いし、７５０ｎｍ
から８５０ｎｍという様に、観察光である４００ｎｍか
ら７００ｎｍの波長範囲との間にどちらにも使用されな
い波長領域があっても良い。

【００３１】４．焦点検出用に使用する赤外光はできる
だけ広い波長領域である方が光量が多くなるので有利な
場合があるが液晶の様な投射原画に対して熱損傷を与え
る恐れがある。従って投射光源付近のフイルターを２種
類のフイルターで構成し、第１のフイルターには４００
ｎｍから１０００ｎｍの広い波長範囲の光を透過しそれ
以上光をカツトする分光特性を持たせ、第２のフイルタ
ーには４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲の光を透過
しそれ以上の波長の光をカツトする分光特性を持たせて
、焦点検出を行わないときは少なくとも第２のフイルタ
ーを光路中に設け、焦点検出を行うときは第１のフイル
ターのみを光路中に残す様な構造にすると上記欠点を除
去できる。

【００３２】５．焦点検出装置に反射光を導くミラーは
、可視光は透過し、赤外光を選択的に反射する小ミラー
であってもよい。

【００３３】６．焦点検出装置に反射光を導くミラーは
投射画像が多少暗くなっても良い場合は可視光領域のハ
ーフミラーであってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上述べた本発明は投射された画像の中
央付近位置に対して焦点調節がなされるのでスクリーン
面に傾きがある様な場合でも最も明瞭な画像を得ること
ができる効果がある。

【００３５】また一旦セツトされた後には光源の熱等で
投射レンズの屈折率変化が生じてピント移動が起きたと
きやレンズのガタがあるときにも自動合焦点装置と投射
レンズのピントずれが生じない効果がある。

【００３６】更に投射画像を投射する投射光源を利用し
て焦点検出を行っているため、焦点検出用の投光光源を
別に持たなくてもよく部品点数が少なくなる利点がある
。

【００３７】また実施例の様な分光特性のフイルターを
組合せることにより投射型表示装置にＴＴＬのＡＦとい
う組合せでありながら照明光を遮断することなく投射画
像を暗くしないで達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す光学断面図。

【図２】透過分光特性図。

【図３】透過分光特性図。

【図４】構成要素のコーテイング領域を示す正面図。

【図５】構成要素のコーテイング領域を示す正面図。

【図６】構成要素のコーテイング領域を示す正面図。

【図７】第２実施例の光学断面図。

【図８】透過分光特性図。

【図９】透過分光特性図。

【図１０】透過分光特性図。

【図１１】透過分光特性図。

【図１２】透過分光特性図。

【図１３】透過分光特性図。

【図１４】透過分光特性図。

【図１５】第３実施例の光学断面図。

【図１６】透過分光特性図。

【図１７】透過分光特性図。

【符号の説明】

１　　投射光源 ３　　防熱フイルター ４　　投射原画 ５　　ビームスプリツター ５ａ　　コーテイングを施した領域 ６　　投射レンズ ８　　焦点検出器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　投射原画を投射光源からの光で照明し
   、照明された原画からの光束を投射レンズで投射する装
   置に於て、被投射面からの反射光を投射レンズの原画側
   もしくは投射レンズ中から取り出して焦点検出手段で受
   ける様に構成したことを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】　　光束を焦点検出手段へ導く手段は投射
   原画を発した投射光の４５０ｎｍから６５０ｎｍの波長
   範囲の光の減衰率は平均値で２５％以下であり、かつ、
   被投射面からの反射光を焦点検出手段へ導く特性を有す
   ることを特徴とする請求項１の投射型表示装置。
3. 【請求項３】　　投射レンズから投射される光が７００
   ｎｍ以上の波長の一部の光を含むように、投射光源から
   投射レンズまでの光学要素の分光特性を定め、かつ該投
   射レンズ中、或は投射レンズより投射原画側に７００ｎ
   ｍ以上の波長の少なくとも一部の光を焦点検出手段へ導
   く導光手段を有することを特徴とする請求項１の投射型
   表示装置。
4. 【請求項４】　　導光手段は投射原画を投射する光の４
   ５０ｎｍから６５０ｎｍの光の減衰が平均値で２５％以
   下である様な光学素子であることを特徴とする請求項３
   の投射型表示装置。
5. 【請求項５】　　投射光源の光を色分解系で複数の色光
   に分解し、分解した色光と同数の投射原画に導き、更に
   色合成系で複数の色光の像を合成して投射レンズで投射
   する画像投射装置の、投射原画より投射レンズ側に設け
   られた、色合成に関与しないミラーが導光手段である請
   求項３の投射型表示装置。