JPH0511179A - 焦点検出手段を有した投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成でスクリーン面上に投影される投
影画像のピント調整を行ない良好なる画質の投影画像が
容易に得られる焦点検出手段を有した投影装置を得るこ
と。 【構成】 照明手段１で照明した被投影画像４を投影レ
ンズ５によってスクリーン面１５上に投影する際、該投
影レンズ５と該スクリーン面１５との間の光路中に光束
分離手段６を設け、該被投影画像４に基づく光束の一部
を該光束分離手段６を介して結像レンズにより縮小結像
させ、その結像面上に配置した受光手段１０に導光し、
該受光手段１０で得られた信号を利用して該スクリーン
面１５上における投影画像の結像状態を調整したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は焦点検出手段を有した投
影装置に関し、特に投影レンズによりスクリーン面上に
投影される投影画像の結像状態を検出し、常にピントの
合った良好なる投影画像が得られる例えばマイクロリー
ダやマイクロリーダプリンタ等の装置に好適なコンパク
トな焦点検出手段を有した投影装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来よりマイクロリーダプリンタは大別
してマイクロフィルムに縮小記録している被投影画像
（画像情報）を投影レンズによりスクリーン面上に拡大
投影する表示部と、該被投影画像を投影レンズにより感
光体に投影記録し複写物として出力するプリンタ部とを
有している。

【０００３】このマイクロリーダプリンタにおいては、
多くの場合焦点検出手段を用いて、スクリーン面又は感
光体面上に形成される投影画像の結像状態を検出してい
る。焦点検出手段による焦点検出方法（ピント調整）と
しては例えばスクリーン部や感光体等の投影面、若しく
はその近傍に受光素子を配置し、該受光素子からの出力
信号を用いて演算処理回路で演算処理し検出する方法が
ある。

【０００４】このように従来のマイクロリーダプリンタ
においては焦点検出手段を用いてスクリーン面上におけ
る投影画像のピント位置のズレを補正しピントの合った
良好なる投影画像を得ている。

【０００５】図９は従来の焦点検出手段を有した投影装
置としてのマイクロリーダの光学系の要部概略図であ
る。

【０００６】同図においてハロゲンランプ等から成る光
源手段９１から放射した光束はコンデンサーレンズ９２
で集光してコールドミラー又は全反射ミラー９３を介し
てマイクロフィルム等から成る被投影画像９４の有効照
明領域を均一に照明している。被投影画像９４に基づく
光束は投影レンズ９５により２つの折り返しミラー９
６，９７を介してスクリーン面９８上に拡大投影してい
る。

【０００７】同図に示したマイクロリーダにおいて被投
影画像９４のピント調整はスクリーン面９８の近傍に焦
点検出用のラインセンサー（ＣＣＤ）等の受光素子９９
を配置し、該受光素子９９からの出力信号を利用して行
なっている。例えば受光素子９９の各画素のコントラス
ト比が最大となる位置に投影レンズ９５を光軸上移動さ
せ、これによりピント調整を行なっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のマ
イクロリーダ等の投影装置においては、被投影画像９４
のスクリーン面上でのピント状態を検出する為にスクリ
ーン面９８近傍に非常に大きな受光素子９９を設けてい
た為、装置全体が大型になり易いという問題点があっ
た。

【０００９】更にピント調整の際にはその都度、受光素
子９９をスクリーン面９８上に被投影画像が投影されて
いる領域に設置しなくてはならず、その為それに関わる
移動機構が複雑となり装置全体のコンパクト化を図るの
が大変難しいという問題点があった。

【００１０】本発明は投影レンズとスクリーン面との間
の光路中に光束分離手段を設け、該光束分離手段で分離
する光束の一部を受光手段で検出し、該受光手段からの
信号を利用することにより、装置全体の小型化を図りつ
つ被投影画像のスクリーン面上の結像状態、即ちピント
調整を容易に行なうことができる焦点検出手段を有した
投影装置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の焦点検出手段を
有した投影装置は、照明手段で照明した被投影画像を投
影レンズによってスクリーン面上に投影する際、該投影
レンズと該スクリーン面との間の光路中に光束分離手段
を設け、該被投影画像に基づく光束の一部を該光束分離
手段を介して結像レンズにより縮小結像させ、その結像
面上に配置した受光手段に導光し、該受光手段で得られ
た信号を利用して該スクリーン面上における投影画像の
結像状態を調整したことを特徴としている。

【００１２】特に本発明の前記光束分離手段はハーフミ
ラー又はハーフプリズム又は回動可能なハーフミラー又
は回動可能な全反射ミラーより成っていることを特徴と
している。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例１の焦点検出手段を有
した投影装置をマイクロリーダプリンタに適用したとき
の要部概略図、図２は図１の一部分の拡大説明図であ
る。

【００１４】図中、１は光源手段であり、例えばハロゲ
ンランプや螢光灯等より成っている。２は集光レンズで
あり、光源手段１からの光束を集光している。３はコー
ルドミラー又は全反射ミラーであり、集光レンズ２から
の光束を所定方向に偏向している。

【００１５】４は透過型の被投影画像（画像情報）であ
り、例えばマイクロフィルム等から成っている。５は投
影レンズであり、被投影画像４をスクリーン面１５又は
感光体ドラム面１９上に拡大投影している。投影レンズ
５は後述する受光手段１０で得られる信号（出力値）に
基づいて駆動手段１０２により光軸上矢印Ａの如く移動
し、これによりスクリーン面１５上又は感光体ドラム面
１９上の投影画像のピント調整（フォーカシング）を行
なっている。

【００１６】６は光束分離手段であり、ハーフミラーよ
り成っており、投影レンズ５とスクリーン面１５との間
の光路中に設けており、投影レンズ５からの光束の一部
を分離している。

【００１７】本実施例においてはハーフミラー６を透過
した被投影画像４に基づく光束をスクリーン面１５（或
は感光体ドラム面１９）上に導光し、その面上に投影画
像を結像させている。又ハーフミラー６を反射した光束
を後述する受光手段１０の一部を構成する焦点検出用の
ラインセンサー（ＣＣＤ）８面上に導光し、その面上に
投影画像を結像している。

【００１８】受光手段１０は結像レンズ７とラインセン
サー（ＣＣＤ）等の受光素子（以下「ラインセンサー」
ともいう。）８から成っており、ハーフミラー６で反射
した被投影画像４に基づく光束の一部を受光して投影レ
ンズ５の結像状態（ピント状態）を検出している。

【００１９】１０１は演算手段であり、受光素子８から
の信号を用いてピントの合う投影レンズ５の光軸上の位
置を演算し求めている。１０２は駆動手段であり、演算
手段１０１からの信号に基づいて投影レンズ５を駆動さ
せている。

【００２０】１１は走査用ミラーであり、矢印Ｂの如く
振動し後述するように感光体ドラム面１９上を副走査方
向に走査し投影画像４を感光体ドラム面１９上に形成し
ている。又走査用ミラー１１はハーフミラー６を透過し
た光束をスクリーン面１５又は感光体ドラム面１９に選
択して導光する切換機能も合わせて有している。

【００２１】１２，１３，１４は各々リーダー用のミラ
ーであり、走査用ミラー１１からの光束を反射させスク
リーン面１５上に導光している。１６，１７，１８は各
々プリンター用のミラーであり、走査用ミラー１１から
の光束を反射させて感光体ドラム面１９上に導光してい
る。

【００２２】本実施例においては光源手段１から放射し
た光束を集光レンズ２で集光しコールドミラー又は全反
射ミラー３で反射させた後、該光束で被投影画像４の有
効照明領域を照明している。投影レンズ５を介した被投
影画像４はハーフミラー６へ入射し、スクリーン面１５
（及び感光体ドラム面１９）方向と受光手段１０方向へ
の２方向に分離している。

【００２３】そしてスクリーン面１５上で被投影画像４
を観察するリーダーのときにはハーフミラー６を透過し
た光束を走査用ミラー１１でミラー１２の方向に反射さ
せ、その後ミラー１３，１４を介してスクリーン面１５
上に拡大した投影画像を形成している。

【００２４】又、感光体ドラム面１９上に投影画像を形
成するプリンターとして用いるときには走査用ミラー１
１の傾きを変えてハーフミラー６を透過した光束をミラ
ー１６の方向に反射させ、その後ミラー１７，１８で反
射させ感光体ドラム面１９上に入射させている。そして
感光体ドラム面１９上に拡大した投影画像を形成してい
る。

【００２５】このとき走査用ミラー１１を矢印Ｂ方向に
振動させて感光体ドラム面１９上を副走査方向に走査
し、これにより被投影画像４全体の画像情報を感光体ド
ラム面１９上に投影記録している。

【００２６】一方、ハーフミラー６で反射した被投影画
像４に基づく光束の一部は結像レンズ７によりラインセ
ンサー８に入射し、その面上に投影画像を結像してい
る。このとき本実施例においてはラインセンサー８の各
画素からの出力信号（出力値）を用いて演算手段１０１
により投影画像のコントラスト比を演算し、そのコント
ラスト比が最大となる位置に投影レンズ５を光軸上矢印
Ａ方向に移動させている。これによりピント調整を行な
いスクリーン面上に良好なる投影画像を形成している。

【００２７】このように本実施例においてはハーフミラ
ー６で反射した被投影画像４に基づく光束の一部を結像
レンズにより縮小結像させ、その結像面上にラインセン
サー８を設けて受光することにより投影画像の結像状態
を検出している。これによりラインセンサー８として従
来のマイクロリーダに用いた焦点検出用のラインセンサ
ーと比べ小さいものを使用することができ、これにより
受光手段１０の小型化を図っている。

【００２８】図３は本発明の実施例２の一部分の要部概
略図である。同図において図２に示した要素と同一要素
には同符番を付している。

【００２９】本実施例において実施例１と異なる点は光
束分離手段としてハーフミラー６の代わりに内部に半透
過面３６ａを有するハーフプリズム３６を用いて構成し
たことであり、その他の構成及び光学的作用は実施例１
と実質的に同様である。

【００３０】このように光束分離手段としてハーフプリ
ズム３６を用いて光束を分離しても前述の実施例１と同
様の効果を得ることができる。

【００３１】図４は本発明の実施例３の要部概略図であ
る。同図において図２に示した要素と同一要素には同符
番を付している。

【００３２】本実施例において実施例１と異なる点は光
束分離手段としてハーフミラー６の代わりに回動可能な
ハーフミラー又は回動可能なアルミ蒸着等で形成した全
反射ミラー等の回動ミラー４６を用いて構成したことで
あり、その他の構成は実質的に同様である。尚、同図に
おいては回動ミラーとしてハーフミラーを用いた場合を
示している。

【００３３】即ち、本実施例においてはピント合わせを
行なう際だけハーフミラー４６を矢印Ａの如く投影レン
ズ５とスクリーン面との間の光路中に位置するように所
定量回動させている。そしてスクリーン面に投影された
画像を観察しつつ、該ハーフミラー４６で反射した被投
影画像に基づく光束の一部を受光手段１０へ導光させ前
述の実施例１と同様にしてピント調整を行なっている。

【００３４】図５は本発明の実施例４の受光手段５０の
説明図である。同図において５１ａ，５１ｂは各々ハー
フミラー、５１ｃは全反射ミラー、５８ａ，５８ｂ，５
８ｃは各々ラインセンサー（ＣＣＤ）である。

【００３５】本実施例においての受光手段５０は同図に
示す如く結像レンズ５７を通過した被投影画像に基づく
光束を２つのハーフミラー５１ａ，５１ｂと１つの全反
射ミラー５１ｃを利用して分離させ、それぞれ光軸上の
位置が異なるラインセンサー５８ａ，５８ｂ，５８ｃ面
上に各々結像させている。

【００３６】即ち、結像レンズ５７から各々のラインセ
ンサー５８ａ，５８ｂ，５８ｃ面までの光路長が順に長
くなるようにしている。例えば投影レンズからスクリー
ン面までの距離と投影レンズからラインセンサー５８ｂ
面までの距離が光学的に等位置にあるとしている。この
ときラインセンサー５８ｂ面上に被投影画像がピントが
合って結像するように投影レンズの光軸上の位置を設定
すると、ラインセンサー５８ｂに対して光軸上前後方向
にある他の２つのラインセンサー５８ａ，５８ｃ面上で
は像がボケてある広がりの幅を持つようになる。

【００３７】そこで本実施例においては、このときのラ
インセンサー５８ａ，５８ｂ，５８ｃ面上での像の広が
り幅をそれぞれ順にＬ１，Ｌ２，Ｌ３としたとき、Ｌ１
＝Ｌ３で、かつＬ２＜Ｌ３、Ｌ２＜Ｌ１の各条件式が成
り立つような位置に投影レンズを移動させている。これ
によりピント調整を行ない、スクリーン面上でピントの
合った投影画像を得ている。

【００３８】尚、本実施例においては結像レンズ５７か
らの光束を２つのハーフミラー５１ａ，５１ｂと１つの
全反射ミラー５１ｃを用いて各々分離させ、各ラインセ
ンサー５８ａ，５８ｂ，５８ｃ面へ導光させたが、該ハ
ーフミラーの代わりに入射光束を少なくとも２つの光束
に分離できる部材、例えばハーフプリズム等を用いて構
成しても良い。

【００３９】尚、本実施例において光束分離手段として
は前述の実施例２、３で示した光学部材を用いて構成す
るようにしても良い図６は本発明の実施例５の受光手段
６０の説明図である。本実施例における受光手段６０は
結像レンズ６７によって点Ｐ（予定結像面）に結像した
投影画像を光軸６７ａに対して対称に配置した２つの再
結像レンズ６１ａ，６１ｂにより、ラインセンサー６８
面上に投影している。

【００４０】即ち、本実施例においては点Ｐ近傍に形成
した投影画像を再結像レンズ６１ａ，６１ｂによりライ
ンセンサー６８面上に２つの投影画像Ａ，Ｂとして形成
している。そしてこのときの２つの投影画像Ａ，Ｂの間
隔を求めることによってピント状態を検出している。例
えば投影レンズが合焦状態にあるときには２つの投影画
像Ａ，Ｂの間隔は予め設定した値となり、この間隔を基
準間隔Ｄとすると、該基準間隔Ｄは計算によって求める
ことができる。

【００４１】ここで例えば図７に示すように投影レンズ
のピント位置がズレて例えば結像位置が点Ｐから点Ｐ´
に移動したとするとラインセンサー６８面上における２
つの投影画像Ａ，Ｂの間隔は基準間隔Ｄからズレて間隔
Ｄ´へと変化する。

【００４２】ここでズレ間隔Ｄ´の検出方法について図
７、図８を用いて説明する。例えば図７に示したように
投影レンズの結像位置が点Ｐから点Ｐ´へと変化したと
きにはラインセンサー６８面上で像がボケてある広がり
を持ってしまう。このときのラインセンサー６８からの
出力信号（出力波形）は図８に示すようになる。

【００４３】そこで本実施例においてはラインセンサー
６８から得られる出力信号にあるスレッシュホールドレ
ベルを設定し、該ラインセンサー６８からの出力信号と
該スレッシュホールドレベルとの交点を各々ａ，ｂ，
ｃ，ｄとしたとき、この交点ａとｂの中間の位置ｇと交
点ｃとｄの中間の位置ｈとの距離をズレ間隔Ｄ´として
検出している。

【００４４】又、他のズレ間隔Ｄ´の検出方法としては
図８に示すように交点ａとｂの間にある出力ピーク値ｅ
と交点ｃとｄの間にある出力ピーク値ｆとの距離をズレ
間隔Ｄ´として検出することもできる。

【００４５】そこで本実施例においては、このときの変
化量ΔＤ（ズレ間隔Ｄ´−基準間隔Ｄ）を演算手段（不
図示）により求め、該変化量ΔＤが０（ΔＤ＝Ｄ´−Ｄ
＝０）となるように投影レンズを光軸上移動させてい
る。これによりスクリーン面上においてピントの合った
投影画像を得ている。

【００４６】尚、本実施例においての光束分離手段は入
射した光束を少なくとも２方向に分離させることができ
る光学部材なら何を用いても前述の実施例と同様に適用
することができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く投影レンズと
スクリーン面との間の光路中に光束分離手段を設け、該
光束分離手段を介した被投影画像に基づく光束の一部を
結像レンズにより縮小結像させ、その結像面上にある受
光手段へ導光し、該受光手段で得られた出力信号を利用
して該投影レンズを移動させてピント調整を行なうこと
により、装置全体の小型化を図りつつ簡易な構成でスク
リーン面上でピントの合った良好なる投影画像を得るこ
とができる焦点検出手段を有した投影装置を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の焦点検出手段を有した投
影装置をマイクロリーダプリンタに適用したときの要部
概略図

【図２】 図１の一部分の拡大説明図

【図３】 本発明の実施例２の一部分の要部概略図

【図４】 本発明の実施例３の一部分の要部概略図

【図５】 本発明の実施例４の受光手段の要部概略図

【図６】 本発明の実施例５の受光手段の要部概略図

【図７】 本発明の実施例５の受光手段の要部概略図

【図８】 ラインセンサーからの出力信号を示す説明図

【図９】 従来の焦点検出手段を有した投影装置をマイ
クロリーダに適用したときの光学系の要部概略図

【符号の説明】

１ 光源手段 ２ 集光レンズ ３ コールドミラー又は全反射ミラー ４ 被投影画像 ５ 投影レンズ ６ 光束分離手段（ハーフミラー） １１ 走査用ミラー １２，１３，１４ リーダ用ミラー １５ スクリーン面 １６，１７，１８ プリンタ用ミラー １９ 感光体ドラム面 ３６ 光束分離手段（ハーフプリズム） ４６ 光束分離手段（ハーフミラー又は全反射ミラー） ７，５７，６７ 結像レンズ ８．５８ａ．５８ｂ．５８ｃ．６８ ラインセンサー
（ＣＣＤ） １０，５０，６０ 受光手段 ５１ａ，５１ｂ ハーフミラー ５１ｃ 全反射ミラー ６１ａ，６１ｂ 再結像レンズ １０１ 演算手段 １０２ 駆動手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明手段で照明した被投影画像を投影レ
   ンズによってスクリーン面上に投影する際、該投影レン
   ズと該スクリーン面との間の光路中に光束分離手段を設
   け、該被投影画像に基づく光束の一部を該光束分離手段
   を介して結像レンズにより縮小結像させ、その結像面上
   に配置した受光手段に導光し、該受光手段で得られた信
   号を利用して該スクリーン面上における投影画像の結像
   状態を調整したことを特徴とする焦点検出手段を有した
   投影装置。
2. 【請求項２】 前記光束分離手段はハーフミラー又はハ
   ーフプリズム又は回動可能なハーフミラー又は回動可能
   な全反射ミラーより成っていることを特徴とする請求項
   １記載の焦点検出手段を有した投影装置。