JP3466110B2 - 投写レンズ光軸可視化装置、投写レンズ、投写型表示装置及び投写型表示装置の設置調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の投写型表示
装置を用いて主としてスタック投写を行う場合の設置調
整作業を容易にするための投写型表示装置の設置調整方
法、投写レンズ光軸可視化装置、投写レンズ及び投写型
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方
法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバル
ブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目され
ている（例えば、特開昭６２−１３３４２４号公報）。
液晶パネルは、高画質の投写画像を得るために、液晶材
料としてツイストネマティック（ＴＮ）液晶を用い、各
画素にスイッチング素子としてＴＦＴを設けたアクティ
ブマトリックス型を用い、赤用、緑用、青用として３枚
の液晶パネルを用いるのが主流となりつつある。最近で
は、液晶パネルの開口率の向上、高輝度小型ランプの開
発などにより、投写型表示装置の光出力が以前に比べて
大幅に向上している。

【０００３】投写画像を更に明るくするために、複数の
投写型表示装置を用いてそれぞれの投写画像をスクリー
ン上で重ね合わせる方法（スタック投写）が知られてい
る（例えば、特開平５−１０７６３９号公報）。又、大
画面の立体表示を行うために右眼用投写画像と左眼用投
写画像とを２台の投写型表示装置を用いて投写する場合
にもスタック投写が用いられる。

【０００４】２台の投写型表示装置を用いてスタック投
写する場合の例を図１４に示す。２台の投写型表示装置
１，２を上下に配置し、下側の投写型表示装置１は、投
写レンズ３の光軸４がスクリーン上の投写画像６の下端
７を通過するように、液晶パネル８の画面中心９に対し
て投写レンズ３の光軸４を上側にずらしている。上側の
投写型表示装置２も、液晶パネル１０の画面中心１１に
対して投写レンズ１２の光軸１３を上側にずらして、光
軸４と平行とし、２つの投写画像が重なり合うようにし
ている。投写画像６が投写型表示装置１，２により遮ら
れないようにするために、２台の投写型表示装置１，２
は投写画像６の画面中心１４より低くなるようにしてい
る。２台の投写型表示装置を用いて投写画像を重ね合わ
せるようにしているので、投写画像は１台だけ用いる場
合に比べて２倍明るくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】複数の投写型表示装置
を用いてスタック投写を行う場合、スクリーン上で複数
の投写画像を重ね合わせる必要がある。ところで、液晶
パネルをライトバルブとして用いた投写型表示装置は、
液晶パネルが画素構造を有するために、ＣＲＴを用いた
投写型表示装置のように回路調整により投写画像を自由
に変形することはできない。対応する複数の画素の間の
画素ずれ量を小さくすることを検討した結果、投写レン
ズの歪曲収差を小さくし、投写レンズの光軸に対してラ
イトバルブの画像形成面とスクリーンとを垂直に配置す
る必要があることが分かった。

【０００６】投写レンズの光軸がスクリーンに対してど
のようになっているかを把握する必要があるが、投写レ
ンズの光軸は実際には眼に見えないので、スタック投写
を行う場合の設置調整作業は非常に面倒であり、長時間
を要するという問題があった。

【０００７】尚、ＣＲＴに映出された画像を投写レンズ
により拡大投写する方式のＣＲＴ投写型表示装置を複数
台用いてスタック投写を行う場合も、セット間コンバー
ジェンス調整が非常に面倒であるという問題があった。

【０００８】本発明は、スタック投写における投写型表
示装置の設置調整作業を容易にするための投写型表示装
置の設置調整方法を提供することを目的とする。又、投
写型表示装置の設置調整を容易にするための投写レンズ
光軸可視化装置、投写レンズ及びそれを用いた投写型表
示装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、可視光の光ビームを出射する光ビーム生成手段と、
前記光ビーム生成手段を投写レンズに装着する装着手段
とを備えたことを特徴とするものである。

【００１０】本願の請求項２の発明は、請求項１の投写
レンズ光軸可視化装置において、前記装着手段は、前記
光ビーム生成手段を投写レンズに装着する場合に、光ビ
ームが前記投写レンズの光軸上を進む位置に装着するこ
とを特徴とするものである。

【００１１】光ビーム生成装置は、光源を投写レンズの
光軸と一致する位置に取付け、光ビーム生成装置から出
力される光ビームを投写レンズの光軸と一致させるよう
にすることができる。又光軸の位置に小型のミラーを配
置し、光ビームをミラーに入射し反射光が光軸と一致す
るようにしてもよい。

【００１２】本願の請求項３の発明は、請求項１の投写
レンズ光軸可視化装置において、前記装着手段は、前記
光ビーム生成手段から出射する光ビームと投写レンズか
ら出射する投写画像形成光の一部とを、同時にスクリー
ン上に到達させるようにしたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】装着手段は、光ビーム生成手段の光源部を
投写レンズの鏡筒の中心位置に配置すると共に、アーム
等で中心位置に保持し、アームで被われない領域を多く
して投写レンズより出射される投写画面形成光と可視光
の光ビームとを同時にスクリーン上に照射するように構
成することができる。

【００１４】本願の請求項４の発明は、請求項１の投写
レンズ光軸可視化装置において、前記光ビーム生成手段
は、可視光の光ビームを出射するレーザを備えているこ
とを特徴とするものである。

【００１５】本願の請求項５の発明は、請求項４の投写
レンズ光軸可視化装置において、前記光ビーム生成手段
は、可視光を出力する半導体レーザと、前記半導体レー
ザの出力光を平行光に変換するコリメータレンズとを備
えていることを特徴とするものである。

【００１６】本願の請求項６の発明は、請求項１の投写
レンズ光軸可視化装置において、前記装着手段は、前記
光ビーム生成手段を投写レンズに装着した後に、前記投
写レンズの鏡筒の中心軸を中心として回転可能であるこ
とを特徴とするものである。

【００１７】本願の請求項７の発明は、請求項１の投写
レンズ光軸可視化装置において、前記装着手段は、前記
光ビーム生成手段から出射する光ビームの出射方向を調
整する調整手段を有することを特徴とするものである。

【００１８】装着手段は、例えば投写レンズの鏡筒の外
周部に等しい内径を有する円筒形の構造とし、投写レン
ズの鏡筒の外壁を摺動させて回転可能に構成することが
できる。

【００１９】光ビーム生成手段は２つのレンズの間に配
置するとよい。又、光ビーム生成手段は、可視光の光ビ
ームを出射するレーザを用いるとよく、可視光を出力す
る半導体レーザと、前記半導体レーザの出力光を平行光
に変換するコリメータレンズとを備えて構成するのが望
ましい。

【００２０】本願の請求項８の発明は、鏡筒と、前記鏡
筒内に保持され、画像をスクリーン上に拡大投写するレ
ンズ群と、前記レンズ群の光軸上を進む可視光の光ビー
ムを出射する光ビーム生成手段とを備え、前記光ビーム
生成手段より出射する光ビームと投写画像形成光の一部
とが同時にスクリーン上に到達するようにしたことを特
徴とするものである。

【００２１】本願の請求項９の発明は、請求項８の投写
レンズにおいて、前記光ビーム生成手段は、前記レンズ
群のうちの２つのレンズの間に配置されていることを特
徴とするものである。

【００２２】本願の請求項１０の発明は、請求項８の投
写レンズにおいて、前記光ビーム生成手段は、可視光の
光ビームを出射するレーザを備えていることを特徴とす
るものである。

【００２３】本願の請求項１１の発明は、請求項１０の
投写レンズにおいて、前記光ビーム生成手段は、可視光
を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザの出力光
を平行光に変換するコリメータレンズとを備えているこ
とを特徴とするものである。

【００２４】本願の請求項１２の発明は、請求項８の投
写レンズにおいて、前記レンズ群は、その一部のレンズ
間隔を変化可能のように構成されたものであり、前記光
ビーム生成手段より出射する光ビームが通過しないレン
ズと光ビーム生成手段とは位置関係が固定であることを
特徴とするものである。

【００２５】本願の請求項１３の発明は、光源と、前記
光源から出射する光が入射し映像信号により光学像を形
成するライトバルブと、前記ライトバルブから出射する
光が入射し前記ライトバルブ上に形成された光学像をス
クリーン上に投写する請求項８から請求項１２のいずれ
かに記載の投写レンズと、を備えたことを特徴とするも
のである。

【００２６】本願の請求項１４の発明は、光源と、前記
光源から出射する光が入射し映像信号により光学像を形
成するライトバルブと、前記ライトバルブから出射する
光が入射し前記ライトバルブ上に形成された光学像をス
クリーン上に投写する投写レンズと、前記投写レンズに
取付けられ、前記投写レンズの光軸に沿って可視光の光
ビームが進むようにした投写レンズ光軸可視化装置と、
を有する投写型表示装置の設置調整方法であって、前記
投写レンズに投写レンズ光軸可視化装置を装着し、前記
投写レンズ光軸可視化装置より出力される光ビームがス
クリーン上の所定位置に投写されるように前記投写型表
示装置の位置又は方向を調整することを特徴とするもの
である。

【００２７】本願の請求項１５の発明は、請求項１４の
投写型表示装置の設置調整方法において、前記投写レン
ズ光軸可視化装置の光ビームが、スクリーン上に形成さ
れる投写画像の所定の位置に当たるようにライトバルブ
に対する投写レンズの位置の調整を行うことを特徴とす
るものである。

【００２８】本願の請求項１６の発明は、光源と、前記
光源から出射する光が入射し映像信号により光学像を形
成するライトバルブと、前記ライトバルブから出射する
光が入射し、前記ライトバルブ上に形成された光学像を
スクリーンに投写すると共に、その光軸に沿って可視光
の光ビームを投写する光ビーム生成手段を有する投写レ
ンズとを有する投写型表示装置の設置調整方法であっ
て、投写型表示装置の投写レンズより出射される光ビー
ムがスクリーン上の所定の位置に当たるように前記投写
型表示装置の位置又は方向を調整することを特徴とする
ものである。

【００２９】本願の請求項１７の発明は、請求項１６の
投写型表示装置の設置調整方法において、光ビームがス
クリーン上に形成される投写画像の所定の位置に当たる
ようにライトバルブに対する投写レンズの位置の調整を
行うことを特徴とするものである。

【００３０】本願の請求項１８の発明は、光学像をスク
リーン上に投写する投写レンズを有する投写型表示装置
の設置調整方法であって、投写型表示装置の投写レンズ
に請求項１から請求項７のいずれかに記載の投写レンズ
光軸可視化装置を装着し、スクリーンに近接して反射面
が前記スクリーンと平行となるように平面ミラーを配置
し、前記投写レンズ光軸可視化装置から出射する光ビー
ムが前記スクリーン上の所定の位置で前記平面ミラーに
より反射されて前記投写レンズ光軸可視化装置の中央部
に戻るように、前記投写型表示装置の位置及び方向を調
整することを特徴とするものである。

【００３１】本願の請求項１９の発明は、光学像をスク
リーン上に投写する請求項８から請求項１２のいずれか
に記載の投写レンズを有する投写型表示装置の設置調整
方法であって、スクリーンに近接して反射面が前記スク
リーンと平行となるように平面ミラーを配置し、前記投
写レンズから出射する光ビームが前記スクリーン上の所
定の位置で前記平面ミラーにより反射されて前記投写レ
ンズの中央部に戻るように、前記投写型表示装置の位置
及び方向を調整することを特徴とするものである。

【００３２】本願の請求項２０の発明は、光学像をスク
リーン上に投写する投写レンズを有する投写型表示装置
の設置調整方法であって、請求項１から請求項７のいず
れかに記載の投写レンズ光軸可視化装置をスクリーン上
の所定の位置に前記スクリーンと垂直な方向に光ビーム
を出射するように配置し、前記投写レンズ光軸可視化装
置から出射される前記光ビームが投写型表示装置の投写
レンズの中央部に当たるように投写型表示装置の位置を
調整し、前記投写レンズに前記投写レンズ光軸可視化装
置を装着して光ビームが前記スクリーン上の所定の位置
に当たるように投写型表示装置の方向を調整することを
特徴とするものである。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図１３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１及び図２は本発明の実施の形態１
における投写レンズ光軸可視化装置の構成を示したもの
である。投写レンズ光軸可視化装置５１は、光ビーム生
成装置２１，光ビーム生成装置固定部材２２，装着リン
グ２３，半導体レーザ駆動回路２４，乾電池ボックス２
５を含んで構成されている。光ビーム生成装置２１，半
導体レーザ駆動回路２４及び乾電池ボックス２５は可視
光の光ビームを出射する光ビーム生成手段を構成してお
り、光ビーム生成装置固定部材２２と装着リング２３は
光ビーム生成手段を投写レンズに装着する装着手段を構
成している。

【００３４】光ビーム生成装置２１は、図３に示すよう
に、半導体レーザ２８，コリメータレンズ２９，鏡筒３
０，マウント３１で構成されている。半導体レーザ２８
は可視光、例えば波長６３５ｎｍの赤色レーザ光を出射
するものである。コリメータレンズ２９は、１枚の非球
面レンズであり、半導体レーザ２８から出射する光を細
い光ビームに変換するものである。

【００３５】マウント３１は円筒状の部材であり、内壁
にネジが形成され、その一部には内向きに厚肉の段差部
３６が形成されている。マウント３１には後側から半導
体レーザ２８、固定リング３２が順に取り付けられてい
る。固定リング３２の外周３３にはマウント３１の後側
のネジ溝に対応するネジが設けられており、固定リング
３２により半導体レーザ２８がマウント３１に安定に固
定されている。鏡筒３０は外周にネジが形成され、マウ
ント３１の円筒内を回転可能な円筒部材であり、その先
端の開口３５には光ビームを出射させるコリメータレン
ズ２９が取り付けられている。コリメータレンズ２９と
マウント３１の段差部３６との間にコイルバネ３７が配
置され、鏡筒３０がマウント３１に取り付けられてい
る。コイルバネ３７によりコリメータレンズ２９が鏡筒
３０の所定の位置に固定される。鏡筒３０の外周とマウ
ント３１の内周にはネジが設けられているため、鏡筒３
０を回すと半導体レーザ２８とコリメータレンズ２９と
の間の空気間隔が変わるので、出射する光ビームの離れ
た位置におけるビームスポットのフォーカス調整を行う
ことができる。鏡筒３０の前端には、回転調整を容易に
するために、側面にぎざぎざを有するフランジ２７が設
けられている。

【００３６】図１，図２において、光ビーム生成装置２
１は光ビーム生成装置固定部材２２に取付けられる。光
ビーム生成装置固定部材２２は、回転対称のＹ字型部材
４０とその中央の円筒状部材４１とから成り、円筒状部
材４１の先端部には前述した光ビーム生成装置２１が取
り付けられている。この円筒状部材４１と同軸に径の大
きいリング状の装着リング２３が設けられ、その内周に
は段差部４２が設けられている。装着リング２３は、投
写レンズ光軸可視化装置５１を投写レンズ鏡筒（図示せ
ず）の先端部に装着するためのもので、段差部４２の後
側端面４８が投写レンズ鏡筒の先端の端面に当接するよ
うになっている。又、段差部４２の後側端面４８は後側
端面４９と平行とする。装着リング２３の段差部４２に
は３カ所にネジ穴４４が設けられ、Ｙ字型部材４０の３
つの端部にはこれに対応する穴４５が設けられている。
Ｙ字型部材４０の３カ所の穴４５にはそれぞれ調整ネジ
４６が通され、その調整ネジ４６はコイルバネ４７を通
して装着リング２３のネジ穴４４に通されている。こう
すれば３本の調整ネジ４６を回すことにより、装着リン
グ２３に保持された光ビーム生成装置２１から出射する
光ビームの進む方向を調整することができる。

【００３７】図２に示すように、円筒状部材４１の内部
には半導体レーザ駆動回路２４が収納され、装着リング
２３の周辺部には乾電池を収納する乾電池ボックス２５
が設けられている。半導体レーザ駆動回路２４は、半導
体レーザ２８に一定電流を供給するもので、電源として
乾電池２本が用いられている。乾電池ボックス２５には
スイッチ２６が取り付けられている。スイッチ２６をオ
ンにすると、光ビーム生成装置２１から光ビームが出射
する。

【００３８】図１，図２に示した投写レンズ光軸可視化
装置５１は、光ビーム生成装置２１を中心に固定するた
めアーム状のＹ字状部材４０を用いている。従って投写
レンズ光軸可視化装置５１を投写レンズの鏡筒に取付け
た場合、投写レンズから出射する画像形成光の一部が投
写レンズ光軸可視化装置５１を通過し、スクリーン上に
投写画像とビームスポットとを表示することができる。

【００３９】図４は、液晶パネルを用いた投写型表示装
置に図１，図２に示した投写レンズ光軸可視化装置５１
を装着した状態を示したものである。この投写型表示装
置は、ライトバルブとして液晶パネルを用いており、投
写レンズは画面垂直方向及び画面水平方向に平行移動で
きるようになっている。投写レンズ光軸可視化装置５１
は投写型表示装置５２の投写レンズ５３の先端に取り付
けて用いる。装着リング２３の内径は投写レンズ５３の
鏡筒の先端部の外径よりわずかに大きくしてあり、装着
リング２３は投写レンズ５３に対して同心でスムーズに
回転可能とする。

【００４０】投写レンズ光軸可視化装置５１は、後述の
調整方法により、どのような照射距離でもビームスポッ
トが小さくなるように、又、装着リング２３の投写レン
ズの先端面に接触する面に対して直角に光ビームが進む
ように調整される。一般に、投写レンズの光軸は投写レ
ンズ鏡筒の外周の中心軸と一致し、この中心軸と投写レ
ンズ鏡筒の先端部の端面とは直角であるので、上記のよ
うに調整された投写レンズ光軸可視化装置を投写レンズ
に装着すると、光ビームは投写レンズの光軸上を進むと
みなせる。

【００４１】こうして、図１，図２に示した投写レンズ
光軸可視化装置は、投写レンズの先端に取り付けること
により、光ビームが投写レンズの光軸に沿って進むの
で、投写レンズの眼に見えない光軸を可視化することが
できる。そのため、投写レンズ光軸可視化装置を用いる
と、投写レンズの光軸とスクリーンとの交点を容易に認
識することができる。これを利用して、スクリーン上の
スポットの位置が所定の位置にくるように投写型表示装
置の位置又は方向を調整することができる。

【００４２】又、前述のように、スクリーン上に投写画
像とビームスポットとを表示することができるため、投
写画像上のビームスポットの位置から投写レンズの光軸
と液晶パネルとの交点を認識することができる。これを
利用して、光ビームが投写画像上の所定の位置に当たる
ように投写レンズを平行移動すれば、液晶パネルに対す
る投写レンズの位置が所定の位置となるように調整する
ことができる。

【００４３】投写レンズ光軸可視化装置５１は、どのよ
うな照射距離でもビームスポットが小さく、光ビームが
投写レンズ５３の光軸と一致する必要がある。投写レン
ズ光軸可視化装置５１がこれらの条件を満足するように
調整する方法について、説明する。

【００４４】どのような照射距離でもビームスポットを
小さくするには、投写レンズ鏡筒の先端に投写レンズ光
軸可視化装置５１を取り付け、できる限り遠く離れたス
クリーン又は壁に光ビームを照射し、光ビーム生成装置
２１の鏡筒３０を回してビームスポットが最小となるよ
うに調整し、更に鏡筒３０を細かく回してビームスポッ
トが複数の縞に最も分かれて見えるように調整するとよ
い。こうすると、どのような照射距離でも再びフォーカ
ス調整を行う必要はない。

【００４５】光ビームを投写レンズ５３の光軸と一致さ
せるには、投写レンズ光軸可視化装置５１の装着リング
２３に投写レンズ５４の先端が接触する面に対して光ビ
ームの進む方向を直角にする必要がある。このために
は、図５に示すように、投写レンズ５３をＶブロック５
５の上に載せ、投写レンズ光軸可視化装置５１を投写レ
ンズ５３の先端に装着し、離れた位置に配置したスクリ
ーン５６に光ビーム５７を当てる。投写レンズ５３は動
かさないで投写レンズ光軸可視化装置５１の装着リング
２３を回転して、スクリーン５６上のビームスポットの
中心が描く円５８を見て、軌跡の直径が十分に小さくな
るように３本の調整ネジ４６を回して調整するとよい。
この調整を行うとき、ビームスポットの中心が描く円５
８の中心５９にビームスポットの中心が少しずつ近づく
ように、調整ネジ４６を１本ずつ回すとよい。

【００４６】光ビームが投写レンズ５３の光軸上を進む
とみなせることを確認するには、図５に示したように、
投写レンズ５３をＶブロック５５に載せ、投写レンズ５
３の先端に投写レンズ光軸可視化装置５１を固定し、投
写レンズ５３を回転してビームスポットの中心の移動を
見るとよい。

【００４７】尚、ビームスポットの中心が描く円が不動
の点になるのが理想であるが、これはなかなか困難であ
る。しかし、投写レンズの光軸はビームスポットの中心
が描く円５８の中心５９を通るわけであるから、円５８
の直径がある程度小さければ、ビームスポットに対する
投写レンズ５３の光軸の位置を十分に把握することがで
きる。

【００４８】以上のように、本発明の投写レンズ光軸可
視化装置は、光ビーム生成装置から出射する光ビームが
投写レンズの光軸上を進み、投写レンズの眼に見えない
光軸又は光軸とみなせるラインを可視化することができ
るので、投写レンズの光軸とスクリーンとの交点、投写
レンズの光軸とライトバルブとの交点を容易に認識する
ことができる。そのため、本発明の投写レンズ光軸可視
化装置を用いると、投写型表示装置の設置調整を容易に
行うことができる。

【００４９】（実施の形態２）本発明の投写レンズ光軸
可視化装置を用いて、投写型表示装置の投写レンズの光
軸がスクリーンと所定の位置で垂直に交わるように調整
する方法について説明する。

【００５０】図６に示すように、投写型表示装置６１の
投写レンズ６２の先端に投写レンズ光軸可視化装置６３
を装着する。投写レンズ光軸可視化装置６３自体は実施
の形態１の投写レンズ光軸可視装置５１と同様のもので
ある。そしてスクリーン６４上の所定の位置に、平面ミ
ラー６５を反射面がスクリーン６４と平行となるように
配置する。そして投写レンズ光軸可視化装置６３から出
射する光ビーム６６が平面ミラー６５の所定の位置で反
射して、投写レンズ光軸可視化装置６３に戻ってくるよ
うに、投写型表示装置６１の位置と方向を調整する。こ
うすると、投写レンズの光軸が可視化されているため、
投写型表示装置の設置調整を非常に容易に行うことがで
きる。

【００５１】（実施の形態３）本発明の投写レンズ光軸
可視化装置を用いて、投写型表示装置を所定の位置に設
置する別の方法について説明する。ここで用いる投写レ
ンズ光軸可視化装置７１は、実施の形態１及び２に示し
たものと同一であり、装着リング７３も図１，２の装着
リング２３と同一である。前述のように、装着リング７
３の投写レンズの先端面と接する面４８と後側端面４９
とが平行であるため、光ビームは面４８と面４９のいず
れとも垂直になる。

【００５２】図７に示すように、投写レンズ光軸可視化
装置７１をスクリーン７２上の所定の位置に、装着リン
グ７３の後端面がスクリーン７２と平行になるように配
置する。そしてその光ビーム７５が投写型表示装置７６
の投写レンズ７７の中心に入射するように、投写型表示
装置７６の位置を調整する。次に、投写レンズ光軸可視
化装置７１を投写レンズ７７に装着し、光ビームがスク
リーン上の所定の位置に入射するように、投写型表示装
置の方向を調整する。この場合も、投写レンズ７７の光
軸が可視化されているため、投写型表示装置の設置調整
を非常に容易に行える。

【００５３】（実施の形態４）図８は本発明の実施の形
態４における投写レンズの構成を示す断面図である。同
図において、８１は投写レンズ鏡筒、９１はプリズム型
ミラー、９２は光ビーム生成装置である。尚、図を見や
すくするために、各レンズを保持するスペーサ、リング
は省略している。

【００５４】本実施の形態による投写レンズは、投写レ
ンズ鏡筒８１内に、９枚のレンズ８２，８３，８４，８
５，８６，８７，８８，８９，９０が配置され、２枚の
レンズ８６，８７の間にプリズム型ミラー９１が配置さ
れ、投写レンズ鏡筒８１の外面に光ビーム生成装置９２
が配置されている。

【００５５】プリズム型ミラー９１は、図９に示すよう
に、光軸に対して４５°の傾きを有する断面を合わせて
２つのプリズム９３，９４を透明接着剤により接合した
ものであり、正方形の四隅を円弧にした形状となってい
る。一方のプリズム９３の接合面９６の中央部の小さな
領域に可視光の光ビームを反射する金属薄膜９７が蒸着
されている。金属薄膜９７は小さく、ライトバルブから
離れた位置にあるため、金属薄膜９７のぼけた像がスク
リーン上に現れる心配は少ない。

【００５６】光ビーム生成装置９２は、鏡筒１０１とマ
ウント１０２の外部形状が異なる点を除けば図３に示し
たものと同一である。図１０に示すように、鏡筒１０１
には周囲が歯車状のフランジ１０３が設けられている。
マウント１０２には端部に正方形状のフランジ１０４が
設けられている。フランジ１０４は、端面１０５が凹球
面となっており、フランジ１０３の歯車状部分に相当す
る位置に長穴１０６が設けられ、又端部の４カ所にネジ
を通すための穴１０７が設けられている。

【００５７】図８に示すように投写レンズ鏡筒８１のプ
リズム型ミラー９１が配置される位置の側面には、台座
１０８が設けられる。台座１０８は外面１０９が凸球面
となっており、端部の４カ所にネジ穴が設けられ、中央
部に貫通穴１１１が設けられている。台座１０８の球面
１０９の曲率半径はマウント１０２の端面１０５の曲率
半径と同一である。光ビーム生成装置９２は、４本のネ
ジにより投写レンズ鏡筒８１に取り付けられている。

【００５８】光ビーム生成装置９２から出射する光ビー
ムは、プリズム型ミラー９１に入射し、金属薄膜９７に
より反射され、レンズ８６，８５，８４，８３，８２を
透過して外部に出射する。

【００５９】光ビーム生成装置９２のマウント１０２は
台座１０８に対して移動可能であり、互いの接触面が球
面であるため、台座１０８に対するマウント１０２の取
り付け位置をずらすことにより、光ビーム生成装置９２
から出射する光ビームの方向を調節することができる。
球面１０５，１０９の曲率半径は、マウント１０２を移
動しても光ビームがプリズム型ミラー９１の金属薄膜９
７に入射するように設定されている。こうすれば光ビー
ム生成装置９２の取り付け位置を調整することにより、
投写レンズから出射する光ビームが投写レンズの光軸上
を進むようにできる。又、細い棒をマウント１０２の長
穴１０６に差し込み、歯車状フランジ１０３を動かして
鏡筒１０１を回転させれば、半導体レーザとコリメータ
レンズとの間の空気間隔を変えることができるので、投
写レンズから出射する光ビームの離れた位置におけるビ
ームスポットのフォーカス調整を行うことができる。

【００６０】図８に示した投写レンズにおける光ビーム
のフォーカス調整、光ビームを投写レンズの光軸と一致
させる調整は、前述の図５を用いて説明した調整と同様
に行うとよい。

【００６１】図８に示した投写レンズを投写型表示装置
に用いると、投写レンズの光軸が可視化されるため、投
写型表示装置の設置調整を容易に行うことができる。

【００６２】尚、投写レンズがズームレンズの場合に
は、光ビームが通過しないレンズが移動しないような構
成にするとよい。こうすると、あるズーム状態で光ビー
ムのフォーカス調整が行われていれば、すべてのズーム
状態で光ビームのフォーカスを良好にすることができ
る。

【００６３】（実施の形態５）図１１は本発明の実施の
形態５における投写レンズの構成を示したものである。
同図において、１２１は投写レンズ鏡筒、１３１は光ビ
ーム生成装置である。尚、図を見やすくするために、各
レンズを保持するスペーサ、リングは省略している。

【００６４】本実施の形態において投写レンズ鏡筒１２
１内に、９枚のレンズ１２２，１２３，１２４，１２
５，１２６，１２７，１２８，１２９，１３０が配置さ
れ、２枚のレンズ１２６，１２７の間の中心の位置に光
ビーム生成装置１３１が配置されている。

【００６５】光ビーム生成装置１３１は、鏡筒１３３の
外部形状が異なる点を除けば図３に示したものと同一で
ある。鏡筒１３３には、図１０に示したものと同様に、
周囲が歯車状のフランジ１３５が設けられている。光ビ
ーム生成装置１３１は、光ビーム生成装置固定部材１３
６を介して投写レンズ鏡筒１２１に取り付けられてい
る。光ビーム生成装置固定部材１３６は図１２に示すよ
うに、大小２つの同軸の円筒材１３７，１３８と、これ
らの間を連結する放射線状の薄い板材１３９とで構成さ
れている。外側の円筒材１３７の外径は投写レンズ鏡筒
１２１の該当部分の内径よりわずかに小さくしてある。
内側の円筒材１３８内には光ビーム生成装置１３１のマ
ウントが挿入されている。又円筒材１３７には３カ所に
貫通穴１４０が設けられている。投写レンズ鏡筒１２１
の貫通穴１４０に対応する位置に３カ所のネジ穴が設け
られている。３本のネジ１４２が光ビーム生成装置固定
部材１３６の貫通穴１４０、コイルバネ（図示せず）を
通して、投写レンズ鏡筒のネジ穴１４１に通されてい
る。

【００６６】光ビーム生成装置の調整は、次のように、
投写レンズの組立の途中で行う。投写レンズ鏡筒１２１
にレンズ１２２，１２３，１２４，１２５，１２６を取
り付け、光ビーム生成装置１３１を有する光ビーム生成
装置固定部材１３６を取り付けた後、投写レンズ鏡筒１
２１をＶブロックの上に置き、離れた位置に配置された
スクリーンに光ビームを照射する。細い棒で歯車状フラ
ンジ１３５を動かして鏡筒１３３を回転させることによ
り、スクリーン上のビームスポットが小さくなるように
調整する。次に、投写レンズ鏡筒１２１を回転させても
スクリーン上のビームスポットの中心が描く円の直径が
非常に小さくなるように、３本のネジ１４２を回して調
整する。

【００６７】投写型表示装置は一般にランプから放射さ
れる光を集光するために凹面鏡を用いており、凹面鏡の
中央にはランプの発光管を貫通させるための窓が設けら
れているため、投写レンズの外径が大きい場合には投写
レンズの内部に光ビーム生成装置を配置しても、光出力
は低下しない場合がある。このような場合には、図１１
に示したように、投写レンズの内部に光ビーム生成装置
を取り付けることができる。図１１に示した投写レンズ
もその光軸が可視化されるため、投写型表示装置に用い
ると、投写型表示装置の設置調整を容易に行うことがで
きる。

【００６８】（実施の形態６）図１３は本発明の第６の
形態におけるスタック投写型表示装置の構成を示したも
のである。同図において１６１，１６２は投写型表示装
置、１６３は架台、１６７，１６８は投写レンズであ
る。

【００６９】図１３に示すように、２台の投写型表示装
置１６１，１６２がそれぞれ架台１６３の下板１６４と
上板１６５の上に置かれている。架台１６３は鉄製パイ
プで構成したフレーム１６６に下板１６４と上板１６５
とを取り付けたものである。２台の投写型表示装置１６
１，１６２は、全く同一であり、ライトバルブとして画
素がマトリックス状に配列された液晶パネルを用いてい
る。２本の投写レンズ１６７，１６８は、歪曲収差が非
常に小さく、画面垂直方向と画面水平方向に平行移動で
きるようになっている。投写型表示装置１６１，１６２
の下側には、夫々高さ可変の脚１６９，１７０が設けら
れている。

【００７０】２台の投写型表示装置を用いてスタック投
写を行う場合、２つの投写画像の対応する画素が重なり
合うようにする必要がある。このためには、投写レンズ
の歪曲収差が非常に小さいことと、２つの投写画像が全
く同じ大きさの長方形であることが必要である。投写画
像を長方形とするには、投写レンズの光軸に対して液晶
パネルとスクリーンとをいずれも垂直にする必要があ
る。投写レンズの光軸に対して液晶パネルとスクリーン
とがいずれも垂直であれば、液晶パネルに対して投写レ
ンズを平行移動しても投写画像は長方形のままである。
一般に、投写型表示装置を組み立てる時に、投写レンズ
の光軸に対して液晶パネルが垂直となるように調整して
いる。しかし、投写レンズの光軸に対してスクリーンを
垂直にするのは、投写型表示装置の設置調整で行わなけ
ればならない。

【００７１】２台の投写型表示装置を上下に配置してス
タック投写を行う場合の設置調整方法について説明す
る。まず、下側の投写型表示装置１６１の投写レンズ１
６７に図１に示した投写レンズ光軸可視化装置５１を装
着する。そして図示しないスクリーン上にクロスハッチ
パターンを投写し、投写レンズ光軸可視化装置５１から
出射する光ビーム１７１がクロスハッチパターンの所定
の位置に当たるように投写レンズ１６７を水平方向、垂
直方向に移動する。図６、図７を用いて説明した２つの
方法のいずれかにより、光ビームがスクリーン上の所定
の点を垂直に通過するように、投写型表示装置１６１の
水平面内微小回転調整及び脚１６９の高さ調整を行う。
又、脚１６９の高さを調整して、クロスハッチパターン
の水平傾斜を正しくする。

【００７２】次に、上側の投写型表示装置１６２の投写
レンズ１６８に投写レンズ光軸可視化装置５１を装着
し、スクリーン上にクロスハッチパターンを投写し、投
写レンズ光軸可視化装置から出射する光ビーム１７２が
クロスハッチパターンの所定の位置に当たるように投写
レンズ１６８を水平方向、垂直方向に移動する。架台１
６３は動かさないで、光ビーム１７２がスクリーン上の
所定の位置に当たるように、上側の投写型表示装置１６
２の水平面内微小回転調整及び仰角調整を行う。このと
き投写レンズ６７，１６８のピッチは投写型表示装置１
６１，１６２のピッチとほぼ等しいと考えられるので、
光ビーム１７１，１７２によるスクリーン上の２つのビ
ームスポットのピッチが投写型表示装置１６１，１６２
のピッチと等しくなるように設定する。

【００７３】次いで２台の投写型表示装置からスクリー
ン上にクロスハッチパターンを投写させ、２つのクロス
ハッチパターンができるだけ重なり合うように、上側の
投写型表示装置１６２の水平面内微小回転調整及び脚１
７０の高さ調整、投写レンズ１６８の垂直方向移動及び
水平方向移動、投写型表示装置１６２の水平傾斜を調整
して、セット間コンバージェンス調整を行う。

【００７４】投写レンズ光軸可視化装置を用いることに
より投写レンズの光軸が可視化されるため、各投写レン
ズの光軸とスクリーンとを確実に容易に垂直にすること
ができる。これにより、セット間コンバージェンス調整
に入る前までの段階で、投写型表示装置の位置、方向を
理想に近い状態に設定できるため、２つの投写画像の間
の画素ずれが小さくなるための条件を満たすことにな
る。そのため、この後に行うセット間コンバージェンス
調整も短時間で容易に行うことができる。このように、
投写レンズ光軸可視化装置を用いると投写レンズの光軸
が眼に見えるので、作業者が全体の状態を理解しやすく
なり、スタック投写を行う場合の設置調整を短時間に容
易に行うことができる。

【００７５】こうして、画素ずれが少なく、投写型表示
装置を１台だけ用いる場合に比べて２倍明るい投写画像
を容易に得ることができる。

【００７６】尚、投写型表示装置を３台以上用いてスタ
ック投写する場合には、基準となる投写型表示装置に本
発明の投写レンズ光軸可視化装置を用いて、投写レンズ
の光軸がスクリーン上の所定の位置を垂直に通るように
し、次に、他の投写型表示装置の投写レンズに投写レン
ズ光軸可視化装置を装着して、その投写レンズの光軸が
スクリーン上の所定の位置を通過するように、投写型表
示装置の方向を調整するという作業を繰り返すとよい。

【００７７】又、図１３に示した投写型表示装置に図８
又は図１１に示した投写レンズを用いる場合も、設置調
整を短時間に容易に行うことができ、画素ずれが少な
く、投写型表示装置を１台だけ用いる場合に比べて２倍
明るい投写画像を容易に得ることができる。

【００７８】以上の各実施の形態の説明では、ライトバ
ルブとして液晶パネルを用いた投写型表示装置について
説明したが、液晶パネル以外のライトバルブ、例えばス
ライドフィルム，映画フィルム等を用いた投写型表示装
置、スライドプロジェクタ、映画映写機などにも本発明
の投写型表示装置の設置調整方法、投写レンズ光軸可視
化装置、投写レンズを用いることができる。いずれの場
合も、投写型表示装置１台で投写する場合はもちろん、
スタック投写の場合も設置調整を容易に行うことができ
る。

【００７９】

【発明の効果】以上のように本願の請求項１〜７の発明
によれば、投写レンズに光ビーム生成装置を装着するこ
とによって投写レンズから投写される光軸をそのまま可
視化することができる。そのため投写レンズの位置や方
向を正確に調整することができる。又請求項８〜１２の
投写レンズによれば、画像をスクリーン上に拡大投写す
るレンズ群を有する投写レンズに光ビーム生成装置を取
付けるため、スクリーン上で投写レンズの光軸が交わる
位置を正確に確認することができ、投写レンズの調整作
業を容易に行うことができる。更に本願の請求項１３の
投写型表示装置及び請求項１４〜２０の設置調整方法に
よれば、投写型表示装置の設置調整、特にスタック投写
の場合の設置調整を容易にする投写型表示装置の設置調
整方法を提供することができ、又、投写型表示装置の設
置調整を容易にするための投写レンズ光軸可視化装置、
投写レンズ及びそれを用いた投写型表示装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における投写レンズ光軸
可視化装置の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態１における投写レンズ光軸
可視化装置の構成を示す断面図である。

【図３】図１に示した投写レンズ光軸可視化装置に使用
される光ビーム生成装置の構成を示す断面図である。

【図４】図１に示した投写レンズ光軸可視化装置を投写
レンズに装着した状態を示す斜視図である。

【図５】図１に示した投写レンズ光軸可視化装置の調整
方法を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態２における投写型表示装置
の設置調整方法を示す斜視図である。

【図７】本発明の実施の形態３における投写型表示装置
の設置調整方法を示す斜視図である。

【図８】本発明の実施の形態４における投写レンズの構
成を示す断面図である。

【図９】図８に示した投写レンズに用いるプリズム型ミ
ラーの構成を示す斜視図である。

【図１０】図８に示した投写レンズに用いる光ビーム生
成装置の構成を示す斜視図である。

【図１１】本発明の実施の形態５における投写レンズの
構成を示す断面図である。

【図１２】図１１に示した投写レンズに用いる光ビーム
生成装置固定部材の構成を示す斜視図である。

【図１３】本発明の第６の形態におけるスタック投写型
表示装置の構成を示す概略構成図である。

【図１４】２台の投写型表示装置を用いてスタック投写
する場合の構成を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２１，９２，１３１ 光ビーム生成装置 ２２，１３６ 光ビーム生成装置固定部材 ２３，７３ 装着リング ２８ 半導体レーザ ２９ コリメータレンズ ４３，８１，１２１ 投写レンズ鏡筒 ５１，６３，７１ 投写レンズ光軸可視化装置 ５２，６１，７６，１６１，１６２ 投写型表示装置 ５３，６２，７７，１６７，１６８ 投写レンズ ５５ Ｖブロック ５６，６４，７２ スクリーン ６５ 平面ミラー ９１ プリズム型ミラー １６３ 架台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 21/00 - 21/30 G03B 33/12 G02F 1/13 G02F 1/1335 - 1/13363 H04N 5/74

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可視光の光ビームを出射する光ビーム生
   成手段と、 前記光ビーム生成手段を投写レンズに装着する装着手段
   とを備えたことを特徴とする投写レンズ光軸可視化装
   置。
2. 【請求項２】 前記装着手段は、前記光ビーム生成手段
   を投写レンズに装着する場合に、光ビームが前記投写レ
   ンズの光軸上を進む位置に装着するものであることを特
   徴とする請求項１記載の投写レンズ光軸可視化装置。
3. 【請求項３】 前記装着手段は、前記光ビーム生成手段
   から出射する光ビームと投写レンズから出射する投写画
   像形成光の一部とを、同時にスクリーン上に到達させる
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載の投写レンズ
   光軸可視化装置。
4. 【請求項４】 前記光ビーム生成手段は、可視光の光ビ
   ームを出射するレーザを備えていることを特徴とする請
   求項１記載の投写レンズ光軸可視化装置。
5. 【請求項５】 前記光ビーム生成手段は、可視光を出力
   する半導体レーザと、前記半導体レーザの出力光を平行
   光に変換するコリメータレンズとを備えていることを特
   徴とする請求項４記載の投写レンズ光軸可視化装置。
6. 【請求項６】 前記装着手段は、前記光ビーム生成手段
   を投写レンズに装着した後に、前記投写レンズの鏡筒の
   中心軸を中心として回転可能であることを特徴とする請
   求項１記載の投写レンズ光軸可視化装置。
7. 【請求項７】 前記装着手段は、前記光ビーム生成手段
   から出射する光ビームの出射方向を調整する調整手段を
   有するものであることを特徴とする請求項１記載の投写
   レンズ光軸可視化装置。
8. 【請求項８】 鏡筒と、 前記鏡筒内に保持され、画像をスクリーン上に拡大投写
   するレンズ群と、 前記レンズ群の光軸上を進む可視光の光ビームを出射す
   る光ビーム生成手段とを備え、 前記光ビーム生成手段より出射する光ビームと投写画像
   形成光の一部とが同時にスクリーン上に到達するように
   したことを特徴とする投写レンズ。
9. 【請求項９】 前記光ビーム生成手段は、前記レンズ群
   のうちの２つのレンズの間に配置されていることを特徴
   とする請求項８記載の投写レンズ。
10. 【請求項１０】 前記光ビーム生成手段は、可視光の光
    ビームを出射するレーザを備えていることを特徴とする
    請求項８記載の投写レンズ。
11. 【請求項１１】 前記光ビーム生成手段は、可視光を出
    力する半導体レーザと、前記半導体レーザの出力光を平
    行光に変換するコリメータレンズとを備えていることを
    特徴とする請求項１０記載の投写レンズ。
12. 【請求項１２】 前記レンズ群は、その一部のレンズ間
    隔を変化可能のように構成されたものであり、前記光ビ
    ーム生成手段より出射する光ビームが通過しないレンズ
    と光ビーム生成手段とは位置関係が固定であることを特
    徴とする請求項８記載の投写レンズ。
13. 【請求項１３】 光源と、 前記光源から出射する光が入射し映像信号により光学像
    を形成するライトバルブと、 前記ライトバルブから出射する光が入射し前記ライトバ
    ルブ上に形成された光学像をスクリーン上に投写する請
    求項８から請求項１２のいずれかに記載の投写レンズ
    と、を備えたことを特徴とする投写型表示装置。
14. 【請求項１４】 光源と、 前記光源から出射する光が入射し映像信号により光学像
    を形成するライトバルブと、 前記ライトバルブから出射する光が入射し前記ライトバ
    ルブ上に形成された光学像をスクリーン上に投写する投
    写レンズと、 前記投写レンズに取付けられ、前記投写レンズの光軸に
    沿って可視光の光ビームが進むようにした投写レンズ光
    軸可視化装置と、を有する投写型表示装置の設置調整方
    法であって、 前記投写レンズに投写レンズ光軸可視化装置を装着し、
    前記投写レンズ光軸可視化装置より出力される光ビーム
    がスクリーン上の所定位置に投写されるように前記投写
    型表示装置の位置又は方向を調整することを特徴とする
    投写型表示装置の設置調整方法。
15. 【請求項１５】 前記投写レンズ光軸可視化装置の光ビ
    ームが、スクリーン上に形成される投写画像の所定の位
    置に当たるようにライトバルブに対する投写レンズの位
    置の調整を行うことを特徴とする請求項１４記載の投写
    型表示装置の設置調整方法。
16. 【請求項１６】 光源と、 前記光源から出射する光が入射し映像信号により光学像
    を形成するライトバルブと、 前記ライトバルブから出射する光が入射し、前記ライト
    バルブ上に形成された光学像をスクリーンに投写すると
    共に、その光軸に沿って可視光の光ビームを投写する光
    ビーム生成手段を有する投写レンズとを有する投写型表
    示装置の設置調整方法であって、 投写型表示装置の投写レンズより出射される光ビームが
    スクリーン上の所定の位置に当たるように前記投写型表
    示装置の位置又は方向を調整することを特徴とする投写
    型表示装置の設置調整方法。
17. 【請求項１７】 光ビームがスクリーン上に形成される
    投写画像の所定の位置に当たるようにライトバルブに対
    する投写レンズの位置の調整を行うことを特徴とする請
    求項１６記載の投写型表示装置の設置調整方法。
18. 【請求項１８】 光学像をスクリーン上に投写する投写
    レンズを有する投写型表示装置の設置調整方法であっ
    て、 投写型表示装置の投写レンズに請求項１から請求項７の
    いずれかに記載の投写レンズ光軸可視化装置を装着し、 スクリーンに近接して反射面が前記スクリーンと平行と
    なるように平面ミラーを配置し、 前記投写レンズ光軸可視化装置から出射する光ビームが
    前記スクリーン上の所定の位置で前記平面ミラーにより
    反射されて前記投写レンズ光軸可視化装置の中央部に戻
    るように、前記投写型表示装置の位置及び方向を調整す
    ることを特徴とする投写型表示装置の設置調整方法。
19. 【請求項１９】 光学像をスクリーン上に投写する請求
    項８から請求項１２のいずれかに記載の投写レンズを有
    する投写型表示装置の設置調整方法であって、 スクリーンに近接して反射面が前記スクリーンと平行と
    なるように平面ミラーを配置し、 前記投写レンズから出射する光ビームが前記スクリーン
    上の所定の位置で前記平面ミラーにより反射されて前記
    投写レンズの中央部に戻るように、前記投写型表示装置
    の位置及び方向を調整することを特徴とする投写型表示
    装置の設置調整方法。
20. 【請求項２０】 光学像をスクリーン上に投写する投写
    レンズを有する投写型表示装置の設置調整方法であっ
    て、 請求項１から請求項７のいずれかに記載の投写レンズ光
    軸可視化装置をスクリーン上の所定の位置に前記スクリ
    ーンと垂直な方向に光ビームを出射するように配置し、 前記投写レンズ光軸可視化装置から出射される前記光ビ
    ームが投写型表示装置の投写レンズの中央部に当たるよ
    うに投写型表示装置の位置を調整し、 前記投写レンズに前記投写レンズ光軸可視化装置を装着
    して光ビームが前記スクリーン上の所定の位置に当たる
    ように投写型表示装置の方向を調整することを特徴とす
    る投写型表示装置の設置調整方法。