JPH0572469A - 投影光学機器におけるオートフオーカスシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の液晶プロジェクターにおいては投影光
学系と合焦検出光学系とが別々になっており、そのため
光学系としてプラスチックレンズを使用することができ
なかった。本発明はプラスチックレンズを使用できるよ
うにオートフォーカスシステムを構成した投影光学機器
を提供する。 【構成】 本発明による液晶プロジェクター用オートフ
ォーカスシステムにおいては、投影光学系と合焦光学系
とを共通にするＴＴＬ方式を採用することにより、光学
系にプラスチックレンズを採用可能したことを特徴とす
る。本発明の構成では、液晶画面の周辺部の光束を合焦
検出用の光束として使用しているので投影像に悪影響を
及ぼすことなく、光学系を小型にすることができるとと
もにプラスチックレンズの採用を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は投影光学機器のオートフ
ォーカスシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スライドプロジェクターやオーバ
ーヘッドプロジェクター等の投影装置においては任意の
撮影倍率を設定した後、手動で撮影レンズのピント調整
操作を行って合焦させる手動式の合焦装置が一般的に使
われている。一方、投影装置用の自動合焦装置として、
特公昭４７−１９０７７号公報にはスライドプロジェク
ター用のオートフォーカスシステムとして図５のような
システムが提案されている。

【０００３】このスライドプロジェクターにおいては同
図に示すように、投影レンズ３１の結像面にスライドフ
ィルム３２が配置され、撮影レンズの前面に配置された
投影面３３に前記フィルム３２の像が投影される。この
時、配置された状態で、最初の１回だけ投影面３３にピ
ントが合うように投影レンズ３１を光軸方向に移動させ
てピント調整を行う。フィルム３２の両側には光源部３
４と受光部３５とが配置されており、前記光源部３４か
ら射出された光束がフィルム３２の面で反射して、受光
部３５に入射されるようになっている。受光部３５は入
射する光束の位置が検出可能になっており、はじめに投
影レンズ３１を光軸方向に移動してピント調整をしたと
きのフィルム３２の面で反射された光束の位置をフィル
ムの合焦位置として記憶しておく。次に別のフィルムが
セットされたときには、このフィルム面から反射された
光束の位置を検出して、それが記憶されているフィルム
合焦位置と異なっている場合、フィルム位置駆動装置３
６によってフィルム３２を光軸方向に移動させ、記憶さ
れているフィルム合焦位置に合わせる。以上の動作によ
ってフィルムを変えても自動的に合焦状態が保たれる。

【０００４】また、特開平１−２０４０１０号公報にお
いては、液晶面に再生された像を投影面に投影する結像
光学系とは別に、合焦検出の為の専用光学系を持つ投受
光装置を配置して投影面までの距離を測距し、そのデー
タにより液晶面に再生された像を投影面に投影する結像
光学系を調節して合焦状態を得るというフォーカスシス
テムが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に投影光学機器に
おいては、明るい投影画面を得るために投影光学系は小
さいＦＮＯ（Ｆナンバー）が要求される。従って、レン
ズの大きさが一般的に大きくなり重量も重くなるのでコ
ストもあまり安くならない。そこでガラスレンズの替わ
りにプラスチックレンンズの使用が考えられている。プ
ラスチックレンズの加工方法はプレス加工の為、非球面
加工といった高度な技術が使えるので、光学系のレンズ
枚数の削減や光学性能の向上には大きな威力を発揮す
る。しかしながら欠点として熱による影響が大きい事が
あげられる。ガラスに比べて線膨張係数が大きいため周
囲の温度変化によりレンズの外形が変化してレンズの屈
折面の曲率が変化してしまうので、プラスチックレンズ
単体の焦点距離が変わってしまう。すると結像レンズ系
全体の焦点距離も変化してしまい初期状態で投影面に合
焦していたものが、周囲の温度変化によりだんだん合焦
状態からはずれてくるという事になる。投影光学系の多
くは非常に多くの熱を発生する光源部を本体内に内蔵し
ているため、他の光学機器に比べて温度変化量が大きく
ピントズレ量も大きい。このような光学機器に従来のオ
ートフォーカスシステムである、フィルム面、投影面及
び投影レンズの位置関係を一定に保つ方法では、投影レ
ンズの焦点距離が変化してしまうため合焦状態は得られ
ない。又、前述したように、液晶面に再生された像を投
影面に投影する結像光学系とは別に、合焦検出の為の専
用光学系を持つ投受光装置を配置して投影面までの距離
を測距する方法も知られているが、この方法においても
結像光学系と合焦検出の為の専用光学系とでは温度によ
る影響が違うため、結像光学系の温度による焦点距離変
化を完全に補正する事は難しい。

【０００６】本発明の目的は、上述した従来の投影光学
機器における問題点を解決できる、投影光学機器のオー
トフォーカスシステムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による投影光学機
器用のオートフォーカスシステムは、液晶面に再生され
た像を結像レンズによってスクリーン等の投影面に投影
する所謂液晶プロジェクターにおいて、投影面の合焦状
態を判断する為に、投影面の画像情報を合焦状態検出器
に導く光束と、液晶面に再生された像を投影面に投影す
る光束とが同一の光学系を通過するように構成した所謂
ＴＴＬ方式を採用し、その場合液晶面に再生された像を
投影面に投影する光量をあまり減らさないように、液晶
面に再生された像を投影面に投影する光束のうちの周辺
部分を使用して、投影面の画像情報を合焦状態検出器に
導くように構成したことを特徴とするものである。

【０００８】

【実施例】図１は本発明のオートフォーカスシステムを
有する投影光学機器の一実施例で、１は電子機器等（不
図示）から出力される電気的画像情報信号を視覚的画像
に変換する液晶パネル、２は液晶パネル１を後ろ側から
照らす照明ユニット、３は液晶パネル１に再生された画
像をスクリーン４に拡大投影する投影光学系、５は投影
光学系３を光軸方向に移動させる駆動ユニット、であ
る。

【０００９】結像レンズ３の前方の任意の位置にスクリ
ーン４を設置したあと、液晶パネル１に投影したい画像
を再生し、照明２に依って後ろ側から光を当て、結像レ
ンズ３で結像されてスクリーン４上に投影された画像を
再生する。この時スクリーン４上に投影された画像はピ
ントがあっていない場合が多いためピントを取り直す必
要がある。

【００１０】６は合焦状態検出装置、７はスクリーンか
ら入射した光線が投影光学系３を通過した後で、合焦状
態検出装置６に導く為の反射ミラー、である。

【００１１】図２は合焦状態検出装置６の概略図で、段
差がついた台１４の上にラインセンサー１１〜１３が配
置されている。ラインセンサー１２は反射ミラー７の反
射面に対して液晶パネル１とほぼ等価な位置に配置され
ており、ラインセンサー１１の位置はラインセンサー１
２の位置よりも反射ミラー７に対して少し遠い位置に、
逆に、ラインセンサー１３の位置はラインセンサー１２
の位置よりも少し近い位置に、それぞれ配置されてい
る。

【００１２】液晶パネル１に再生された画像は後ろ側か
ら液晶パネル１を照らす照明系２と投影光学系３に依っ
てスクリーン４に投影され投影像を再生する。そしてス
クリーン４に再生された画像からの光線の一部は再び投
影光学系３を通過して液晶パネル１に戻ってくる。その
光線の一部は投影光学系３と液晶パネル１の間に配置さ
れている反射ミラー７に依って合焦状態検出装置６に入
射する。合焦状態検出装置６に入射した光束はラインセ
ンサー１１〜１３上に結像するが、各ラインセンサーが
光軸方向に対してそれぞれ少しづつずれている為、それ
ぞれのラインセンサーから出力される電気信号に違いが
生じ、高周波成分が多いほど合焦状態に近いという判断
条件に依ってスクリーン４に投影され投影像の合焦位置
又は合焦方向が判別される。この情報に依ってマイクロ
コンピュータ（不図示）は液晶パネル１とほぼ等価な位
置に配置されたラインセンサー１２が合焦位置になるよ
うに、駆動ユニット５に依って投影光学系３を光軸上に
移動させ調整する。

【００１３】共通の結像レンズを使用する為、ラインセ
ンサー１２が合焦状態になることに依ってラインセンサ
ー１２とほぼ等価な位置に配置された液晶パネル１もス
クリーン４に対して合焦状態となる。

【００１４】図３は液晶パネル１を後ろ側から照射する
光源２からの光量分布を光束の高さで表したもので、一
般的にこのような投射系は光束の各部分で均一な光量に
なる必要性はあまりなく、図のように光束中心付近の光
量が周辺に比べて高くなっている。従って図１の反射ミ
ラー７による液晶パネル１からの光束のけられは実際の
面積比よりも影響は少ない。

【００１５】図４は本発明の第２の実施例で４組の合焦
検出装置６と反射ミラー７が光束中心に対して９０度お
きに水平垂直に配置されていて、スクリーン４には図６
の様に投影画面９の回りに黒い縁どり８がされている。
４台の合焦検出装置６はそれぞれ図２のように複数のラ
インセンサーで構成されており、その中の１つのライン
センサーがそれぞれペアになっている反射ミラー７に対
して、液晶パネル１と等価の位置に配置されている。そ
れぞれ全てのラインセンサーの位置と、液晶パネル１と
等価の位置に配置されているラインセンサーの番号はマ
イクロコンピューター（不図示）の記憶装置に記憶され
ている。

【００１６】結像レンズ３の前方の任意の位置にスクリ
ーン４を設置したあと、液晶パネル１に投影したい画像
を再生し、照明２に依って後ろ側から光を当て、結像レ
ンズ３で結像されてスクリーン４上に投影された画像を
再生する。

【００１７】合焦検出装置６には反射ミラー７を投影光
学系３をして縁どり８の像が結像されている。合焦状態
検出装置６に入射した光束はラインセンサー１１〜１３
上に結像するが、各ラインセンサーが光軸方向に対して
それぞれ少しづつずれている為に、それぞれのラインセ
ンサーから出力される電気信号に違いが生じ、高周波成
分が多いほど合焦状態に近いという判断条件に依って、
スクリーン４上にある縁どり８像の合焦位置又は合焦方
向が判別される。この情報に依ってマイクロコンピュー
ター（不図示）は、記憶している各合焦検出装置の中で
液晶パネル１とほぼ等価な位置に配置されたラインセン
サーが合焦位置になるように、駆動ユニット５に依って
投影光学系３を光軸上に移動させ調整する。

【００１８】液晶パネル１とほぼ等価な位置に配置され
たラインセンサーが合焦状態になることに依って、液晶
パネル１もスクリーン４に対して合焦状態となる。この
時４組の合焦検出装置の合焦データを解析することに依
って、液晶パネル１とスクリーン４の平行度、合焦検出
装置のエラー等が検出可能になりより正確な合焦状態が
得られる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明によれば、
液晶面に再生された像を結像レンズによってスクリーン
等の投影面に投影する所謂液晶プロジェクターにおい
て、投影面の合焦状態を判断する為に、投影面の画像情
報を合焦状態検出器に導く光束と、液晶面に再生された
像を投影面に投影する光束とが同一の光学系を通過する
ように構成した所謂ＴＴＬ方式を採用し、液晶面に再生
された像を投影面に投影する光束のうちの周辺部分を使
用して投影面の画像情報を合焦状態検出器に導く光束を
設定することに依り、液晶面に再生された像を投影面に
投影する光量をあまり減らさないようにしながら自動焦
点合焦装置が構成できる効果がある。

【００２０】又、結像光学系にプラスチックレンズ等の
温度による屈折率変化、形状変化が大きい光学部品を使
用した場合、温度変化の大きい液晶プロジェクター等で
は使っているうちに温度変化に依って焦点距離が変わっ
て合焦状態が変化してしまうが、本発明のオートフォー
カスシステムを有する投影光学機器では、液晶パネルと
ラインセンサー１２は同じ結像光学系を使用し、ほぼ等
価な位置に配置されているので、投影レンズの焦点距離
が変化してもマイクロコンピューターに依ってラインセ
ンサーの位置が常にスクリーンに対して合焦状態を保っ
ていれば液晶パネルも同様にスクリーンに対して合焦状
態を保つことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の要部概略図。

【図２】合焦検出器の概略図。

【図３】光源からの光量分布図。

【図４】本発明の第２の実施例の要部概略図。

【図５】従来例の要部概略図。

【図６】スクリーン上の枠の概略図。

【符号の説明】

１…液晶パネル ２…光源 ３…投影光学系 ４…スクリーン ５…投影光学系駆動装置 ６…合焦状態検出装置 ７…反射ミラー １１、１２及び１３…ラインセ
ンサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｄ 7316−2Ｋ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶面と、投影面と、該液晶面に再生さ
   れた像を該投影面に投影するための結像光学系と、該投
   影面の画像情報が入力される合焦状態検出器と、を有し
   た投影光学機器におけるオートフォーカスシステムにお
   いて、 該合焦状態検出器へ該投影面の画像情報を導入するため
   の光学系として該結像光学系が兼用されていることを特
   徴とする、投影光学機器におけるオートフォーカスシス
   テム。
2. 【請求項２】 該合焦状態検出器に導入される光束が該
   液晶面から該投影面へ導かれる光束のうち、該液晶面の
   周辺部の光束となるように該結像光学系及び該液晶並び
   に該投影面の関係が構成されていることを特徴とする請
   求項１のオートフォーカスシステム。