JPH0713065A - 自動焦点システムを備えた投射型画像表示装置 - Google Patents
自動焦点システムを備えた投射型画像表示装置Info
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- JPH0713065A JPH0713065A JP6076681A JP7668194A JPH0713065A JP H0713065 A JPH0713065 A JP H0713065A JP 6076681 A JP6076681 A JP 6076681A JP 7668194 A JP7668194 A JP 7668194A JP H0713065 A JPH0713065 A JP H0713065A
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- Focusing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 効率的で安価な焦点誤差検出システムを有し
た投射型画像表示装置を提供することにある。 【構成】 少なくとも一つの表示パネル（２６、２７、
２８）と投射レンズシステム（Ｃ）と焦点誤差検出シス
テムとを有する投射型画像表示装置が記載されている。
前記焦点誤差検出システムは焦点測定用ビーム（ｂ）を
送出する補助放射線源（５０）と投射スクリーン（Ｄ）
により散乱的に反射された放射光（ｂr）を集光するた
めの補助レンズ（６１）と前記ビーム（ｂ）により前記
スクリーン上に形成されたスポット（Ｓ）の大きさを測
定するための検出ユニット（６０）とを有している。
た投射型画像表示装置を提供することにある。 【構成】 少なくとも一つの表示パネル（２６、２７、
２８）と投射レンズシステム（Ｃ）と焦点誤差検出シス
テムとを有する投射型画像表示装置が記載されている。
前記焦点誤差検出システムは焦点測定用ビーム（ｂ）を
送出する補助放射線源（５０）と投射スクリーン（Ｄ）
により散乱的に反射された放射光（ｂr）を集光するた
めの補助レンズ（６１）と前記ビーム（ｂ）により前記
スクリーン上に形成されたスポット（Ｓ）の大きさを測
定するための検出ユニット（６０）とを有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、少なくとも投射すべ
き画像を作るための表示パネルを有する表示システム
と、投射スクリーン上に上記表示システムにより作られ
た画像を投射するための投射レンズシステムと、焦点測
定用ビームを供給する補助放射線源を備えた焦点誤差検
出システムと、前記投射スクリーンにより反射された焦
点測定用ビームを焦点誤差信号に変換するための検出ユ
ニットとを有した投射型画像表示装置に関するものであ
る。
き画像を作るための表示パネルを有する表示システム
と、投射スクリーン上に上記表示システムにより作られ
た画像を投射するための投射レンズシステムと、焦点測
定用ビームを供給する補助放射線源を備えた焦点誤差検
出システムと、前記投射スクリーンにより反射された焦
点測定用ビームを焦点誤差信号に変換するための検出ユ
ニットとを有した投射型画像表示装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】投射型画像表示装置の用語は広い意味を
持つように考えられ、例えばビデオ画像、グラフィック
画像、数字情報又はこれらの組合せを表示するための装
置を含む。上記画像は白黒とカラーの両方どちらでもよ
い。後者の場合、表示システムは例えば基本原色の赤、
緑と青の３つの色チャンネルを有してもよく、各々は表
示パネルを具備する。表示パネルは陰極線管の表示スク
リーンにより構成されてもよいが液晶パネルが好まし
い。後者の場合、上記表示システムは上記パネルまたは
複数の前記パネルを照射するための照射ユニットを有す
る。
持つように考えられ、例えばビデオ画像、グラフィック
画像、数字情報又はこれらの組合せを表示するための装
置を含む。上記画像は白黒とカラーの両方どちらでもよ
い。後者の場合、表示システムは例えば基本原色の赤、
緑と青の３つの色チャンネルを有してもよく、各々は表
示パネルを具備する。表示パネルは陰極線管の表示スク
リーンにより構成されてもよいが液晶パネルが好まし
い。後者の場合、上記表示システムは上記パネルまたは
複数の前記パネルを照射するための照射ユニットを有す
る。
【０００３】例えば投射装置から数ｍ離れた投射スクリ
ーン上に拡大された画像を投射するためのズームレンズ
の形態の１つの投射レンズシステムを有した最近の投射
型画像表示装置において、投射距離の各々の変更は手動
で、または多分リモートコントロールユニットによりズ
ームレンズの再調整による画像の再焦点合わせを必要と
する。さらにまた、上記投射型画像表示装置の光学系の
要素はなかんずく温度により互いに動いてしまうので、
上記投射された画像は焦点がぼけてしまう。既知の投射
型画像表示装置はこのように余分な時間、注意と使用者
の熟練を要求する。もし投射型画像表示装置が、自動焦
点システム、すなわち表示パネルと上記投射スクリーン
との間の距離が測定され上記投射レンズシステムの焦点
が上記測定により自動的に調整されるシステムを有する
ならば、投射型画像表示装置の使用の便利さは大幅に向
上するだろう。
ーン上に拡大された画像を投射するためのズームレンズ
の形態の１つの投射レンズシステムを有した最近の投射
型画像表示装置において、投射距離の各々の変更は手動
で、または多分リモートコントロールユニットによりズ
ームレンズの再調整による画像の再焦点合わせを必要と
する。さらにまた、上記投射型画像表示装置の光学系の
要素はなかんずく温度により互いに動いてしまうので、
上記投射された画像は焦点がぼけてしまう。既知の投射
型画像表示装置はこのように余分な時間、注意と使用者
の熟練を要求する。もし投射型画像表示装置が、自動焦
点システム、すなわち表示パネルと上記投射スクリーン
との間の距離が測定され上記投射レンズシステムの焦点
が上記測定により自動的に調整されるシステムを有する
ならば、投射型画像表示装置の使用の便利さは大幅に向
上するだろう。
【０００４】補助放射線源が目に見えない赤外の測定用
ビームをスクリーンに放射しスクリーンにより反射され
たこの放射ビームが位置検出器により受光されるような
投射型画像表示装置は、日本の特許公開公報第３−１４
９５３８号に記載されている。前記スクリーンと基準面
（放射線源及び／又は検出器の面）との間の距離は三角
測量システムと呼ばれるこのシステムにより決めること
ができる。このシステムと前記スクリーンとの間の距離
が投射レンズシステムの焦点距離に合わせられるよう
に、この情報は光軸に沿って上記投射レンズシステム全
体を移動させるのに利用される。このシステムは前記測
定用ビームが前記投射レンズシステムと表示パネルとに
光学的に結合されていないので前記投射レンズシステム
の焦点距離が常に前記スクリーンと表示パネルとの間の
距離に合わされることを保証するものではないという欠
点を有している。
ビームをスクリーンに放射しスクリーンにより反射され
たこの放射ビームが位置検出器により受光されるような
投射型画像表示装置は、日本の特許公開公報第３−１４
９５３８号に記載されている。前記スクリーンと基準面
（放射線源及び／又は検出器の面）との間の距離は三角
測量システムと呼ばれるこのシステムにより決めること
ができる。このシステムと前記スクリーンとの間の距離
が投射レンズシステムの焦点距離に合わせられるよう
に、この情報は光軸に沿って上記投射レンズシステム全
体を移動させるのに利用される。このシステムは前記測
定用ビームが前記投射レンズシステムと表示パネルとに
光学的に結合されていないので前記投射レンズシステム
の焦点距離が常に前記スクリーンと表示パネルとの間の
距離に合わされることを保証するものではないという欠
点を有している。
【０００５】
【発明の目的及び概要】本発明の目的は新しい概念を基
にしてとても効率的で安価な投射型画像表示装置のため
の焦点誤差検出システムを提供することにある。この目
的のため本発明による投射型画像表示装置は補助放射線
源が投射レンズシステムから見て表示パネルの平面と実
効的に一致する面に配置され、上記補助放射線源が投射
レンズシステムにより投射スクリーン上にスポットとし
て結像され、補助のレンズシステムが前記スポットを検
出ユニット上に第２のスポットとして結像させるために
設けられ、このユニットがスポットサイズ測定ユニット
であることを特徴とする。
にしてとても効率的で安価な投射型画像表示装置のため
の焦点誤差検出システムを提供することにある。この目
的のため本発明による投射型画像表示装置は補助放射線
源が投射レンズシステムから見て表示パネルの平面と実
効的に一致する面に配置され、上記補助放射線源が投射
レンズシステムにより投射スクリーン上にスポットとし
て結像され、補助のレンズシステムが前記スポットを検
出ユニット上に第２のスポットとして結像させるために
設けられ、このユニットがスポットサイズ測定ユニット
であることを特徴とする。
【０００６】この焦点誤差検出システムは上記表示パネ
ルが上記投射スクリーン上に常にシャープに結像されて
いるかどうかを上記投射レンズシステムと投射型画像表
示装置との間の距離に無関係に検出するので、もしシャ
ープでない場合は上記投射レンズシステムの焦点距離は
調整することができる。さらに、焦点誤差は上記投射レ
ンズシステムを通じて測定される。
ルが上記投射スクリーン上に常にシャープに結像されて
いるかどうかを上記投射レンズシステムと投射型画像表
示装置との間の距離に無関係に検出するので、もしシャ
ープでない場合は上記投射レンズシステムの焦点距離は
調整することができる。さらに、焦点誤差は上記投射レ
ンズシステムを通じて測定される。
【０００７】日本の特許公開公報第３−２３９０８５号
の要約書は焦点誤差が投射レンズシステムを通じて測定
される焦点誤差検出システムを備えた投射型画像表示装
置を開示していることは注目されたい。しかしながら、
その焦点測定用ビームは表示パネルの面に実効的に配置
された補助放射線源により与えられるのではなく、投射
用ビームを提供する主光線源からであり、この主光線源
は上記表示パネルの後方に配置されている。既知の装置
においては、主光線源と投射スクリーンとの間の距離が
測定され表示パネルと投射スクリーンとの間の距離は測
定されない。さらに、この既知の装置において焦点測定
用ビームは投射スクリーン上にスポットとして合焦され
るのではなく焦点誤差を検出するため、上記焦点測定用
ビームが前記リフレクタの後ろの光路に位置しているセ
ンサーに到着できるよう前記色チャンネルの一つで且つ
このチャンネルの外側に通常配置されたリフレクタを動
かすことが必要である。
の要約書は焦点誤差が投射レンズシステムを通じて測定
される焦点誤差検出システムを備えた投射型画像表示装
置を開示していることは注目されたい。しかしながら、
その焦点測定用ビームは表示パネルの面に実効的に配置
された補助放射線源により与えられるのではなく、投射
用ビームを提供する主光線源からであり、この主光線源
は上記表示パネルの後方に配置されている。既知の装置
においては、主光線源と投射スクリーンとの間の距離が
測定され表示パネルと投射スクリーンとの間の距離は測
定されない。さらに、この既知の装置において焦点測定
用ビームは投射スクリーン上にスポットとして合焦され
るのではなく焦点誤差を検出するため、上記焦点測定用
ビームが前記リフレクタの後ろの光路に位置しているセ
ンサーに到着できるよう前記色チャンネルの一つで且つ
このチャンネルの外側に通常配置されたリフレクタを動
かすことが必要である。
【０００８】反射された焦点測定用ビームは投射スクリ
ーンにより反射された焦点測定用ビームの一部により形
成されたビームであり、この部分のビームは補助のレン
ズシステムにより集光され検出ユニットに到着する。上
記投射スクリーンは表示システムからの信号の光を大き
な視聴用空間にわたって拡げなければならないので、上
記投射スクリーンは上記焦点測定用ビームにとって散乱
反射板として振る舞う。結果として上記投射スクリーン
により反射された焦点測定用ビームの放射の一部だけが
検出システムに集まるように上記補助のレンズシステム
に入る。上記反射された焦点測定用ビームの放射線のこ
の部分の強度は適切な焦点誤差信号を発生するために充
分な大きさである。
ーンにより反射された焦点測定用ビームの一部により形
成されたビームであり、この部分のビームは補助のレン
ズシステムにより集光され検出ユニットに到着する。上
記投射スクリーンは表示システムからの信号の光を大き
な視聴用空間にわたって拡げなければならないので、上
記投射スクリーンは上記焦点測定用ビームにとって散乱
反射板として振る舞う。結果として上記投射スクリーン
により反射された焦点測定用ビームの放射の一部だけが
検出システムに集まるように上記補助のレンズシステム
に入る。上記反射された焦点測定用ビームの放射線のこ
の部分の強度は適切な焦点誤差信号を発生するために充
分な大きさである。
【０００９】上記投射レンズシステムの焦点距離調整は
上記焦点誤差信号の制御の下、光軸に沿って投射レンズ
システム全体を動かすことにより行うことができる。
上記焦点誤差信号の制御の下、光軸に沿って投射レンズ
システム全体を動かすことにより行うことができる。
【００１０】上記投射レンズシステムがズームレンズで
ある投射型画像表示装置は好ましくはさらに上記焦点誤
差信号がズームレンズの調整可能なレンズグループに対
するアクチュエータに印可されることを特徴とする。
ある投射型画像表示装置は好ましくはさらに上記焦点誤
差信号がズームレンズの調整可能なレンズグループに対
するアクチュエータに印可されることを特徴とする。
【００１１】上記の調整可能なレンズグループは好まし
くはズームレンズの前部グループと呼ばれるグループで
ある。
くはズームレンズの前部グループと呼ばれるグループで
ある。
【００１２】自動焦点誤差検出システムが投射ズームレ
ンズの前部のグループを制御するという投射型画像表示
装置は日本の特許公開公報第３−１４１３３６号に記載
されていることは注目されたい。しかしながら、この特
許公開公報はどうやって焦点誤差信号を発生させるかを
示していない。
ンズの前部のグループを制御するという投射型画像表示
装置は日本の特許公開公報第３−１４１３３６号に記載
されていることは注目されたい。しかしながら、この特
許公開公報はどうやって焦点誤差信号を発生させるかを
示していない。
【００１３】投射型画像表示装置は補助放射線源が表示
パネルの面内で且つこのパネルの外にあるということを
さらに特徴としてもよい。
パネルの面内で且つこのパネルの外にあるということを
さらに特徴としてもよい。
【００１４】このときスクリーンは投射画像の最大値よ
り大きいことが保証されるべきである。
り大きいことが保証されるべきである。
【００１５】このことは、投射レンズシステムの光軸に
鋭角に延在している波長選択リフレクタに対して補助放
射線源が表示パネルの面に鏡像である面に配置されてい
ることを特徴とした投射型画像表示装置の好ましい実施
例においてはもはや必要ではない。
鋭角に延在している波長選択リフレクタに対して補助放
射線源が表示パネルの面に鏡像である面に配置されてい
ることを特徴とした投射型画像表示装置の好ましい実施
例においてはもはや必要ではない。
【００１６】このリフレクタは例えばダイクロイックミ
ラーであり、このダイクロイックミラーは表示パネルか
らの可視光を反射し補助放射線源からの例えば赤外光を
通過させる。
ラーであり、このダイクロイックミラーは表示パネルか
らの可視光を反射し補助放射線源からの例えば赤外光を
通過させる。
【００１７】この実施例は、好ましくは前記鋭角な角度
が４５度の角度であり補助放射線源が前述の光軸と等し
い線上にあることをさらに特徴としている。
が４５度の角度であり補助放射線源が前述の光軸と等し
い線上にあることをさらに特徴としている。
【００１８】このとき焦点誤差が投射レンズシステムの
光軸上で測定され、このことは焦点測定用ビームが投射
スクリーンに垂直に入射するという利点を持つ。
光軸上で測定され、このことは焦点測定用ビームが投射
スクリーンに垂直に入射するという利点を持つ。
【００１９】さらにまた検出ユニットに対していくつか
の実施例が可能である。このようなユニットの第１の実
施例は投射スクリーン上に補助放射線源が正しく結像さ
れている際に第２のスポットが形成される位置に配置さ
れたＣＣＤフォトダイオードマトリクスを当該ユニット
が有していることを特徴とする。
の実施例が可能である。このようなユニットの第１の実
施例は投射スクリーン上に補助放射線源が正しく結像さ
れている際に第２のスポットが形成される位置に配置さ
れたＣＣＤフォトダイオードマトリクスを当該ユニット
が有していることを特徴とする。
【００２０】この実施例において第２のスポットの大き
さは電子的手段により測定され光学的要素の数は最小と
なる。
さは電子的手段により測定され光学的要素の数は最小と
なる。
【００２１】キャプチャーレンジを増やす一方感度を維
持するために、この実施例と後述する他の実施例は検出
ユニットの第１の面が補助のレンズシステムの光軸に対
して鋭角に配置され、反射された焦点測定用ビームが当
該面からこのユニットに入ることをさらに特徴としても
よい。
持するために、この実施例と後述する他の実施例は検出
ユニットの第１の面が補助のレンズシステムの光軸に対
して鋭角に配置され、反射された焦点測定用ビームが当
該面からこのユニットに入ることをさらに特徴としても
よい。
【００２２】フォトダイオードマトリクスを有する実施
例の代わりとなる他の装置の実施例は、補助放射線源が
投射スクリーン上にシャープに結像されたときに形成さ
れる第２のスポットの位置に配置されている絞りと、こ
の絞りの開口の後方に配置された光検出器とを検出ユニ
ットが有していることを特徴とする。
例の代わりとなる他の装置の実施例は、補助放射線源が
投射スクリーン上にシャープに結像されたときに形成さ
れる第２のスポットの位置に配置されている絞りと、こ
の絞りの開口の後方に配置された光検出器とを検出ユニ
ットが有していることを特徴とする。
【００２３】このとき第２のスポットの大きさは上記絞
り開口を通過する放射線の総量を検出することにより測
定される。
り開口を通過する放射線の総量を検出することにより測
定される。
【００２４】後者の実施例は絞り開口の大きさが、上記
焦点測定用ビームが投射スクリーン上に合焦されるとき
に形成される第２のスポットの大きさと対応することを
さらに特徴としてもよい。このとき大きなＳ／Ｎ比をも
つ焦点誤差信号を得ることができる。
焦点測定用ビームが投射スクリーン上に合焦されるとき
に形成される第２のスポットの大きさと対応することを
さらに特徴としてもよい。このとき大きなＳ／Ｎ比をも
つ焦点誤差信号を得ることができる。
【００２５】他の実施例は絞り開口がスリットであり、
当該スリットの長さ方向と投射レンズシステムの光軸に
沿った投射スクリーンの動きの際第２のスポットが動く
方向とは平行であることを特徴としてもよい。このとき
増大したキャプチャーレンジが得られ、一方感度は維持
される。
当該スリットの長さ方向と投射レンズシステムの光軸に
沿った投射スクリーンの動きの際第２のスポットが動く
方向とは平行であることを特徴としてもよい。このとき
増大したキャプチャーレンジが得られ、一方感度は維持
される。
【００２６】大きなキャプチャーレンジを持つ他の実施
例は検出ユニットがアナモルフィックシステムと、この
アナモルフィックシステムの最大倍率の方向に実質平行
なスリット方向をもつスリット開口を有する絞りと、光
検出器とを補助のレンズシステムから見て、この順番に
有していることを特徴とする。上記アナモルフィックシ
ステムは１個又は２個の円筒形のレンズ又はプリズムを
有してもよい。
例は検出ユニットがアナモルフィックシステムと、この
アナモルフィックシステムの最大倍率の方向に実質平行
なスリット方向をもつスリット開口を有する絞りと、光
検出器とを補助のレンズシステムから見て、この順番に
有していることを特徴とする。上記アナモルフィックシ
ステムは１個又は２個の円筒形のレンズ又はプリズムを
有してもよい。
【００２７】焦点誤差の大きさと符号とを検出するた
め、上記全ての実施例は投射スクリーンに対し第１のス
ポットを周期的に動かす手段を有し、検出ユニットの出
力が信号処理回路の一方の入力に結合されもう一方の入
力が第１のスポットを軸方向に動かすための上述の手段
に結合されていることを特徴とする。
め、上記全ての実施例は投射スクリーンに対し第１のス
ポットを周期的に動かす手段を有し、検出ユニットの出
力が信号処理回路の一方の入力に結合されもう一方の入
力が第１のスポットを軸方向に動かすための上述の手段
に結合されていることを特徴とする。
【００２８】上記手段は周期的に軸方向に補助放射線源
を動かすためのアクチュエータ、または周期的に投射レ
ンズシステム又はこのレンズシステムの可動レンズグル
ープを動かすためのアクチュエータにより構成されても
よい。
を動かすためのアクチュエータ、または周期的に投射レ
ンズシステム又はこのレンズシステムの可動レンズグル
ープを動かすためのアクチュエータにより構成されても
よい。
【００２９】軸方向とは上記投射レンズシステムの光軸
に沿っていることを意味する。
に沿っていることを意味する。
【００３０】検出ユニットの出力が焦点誤差の大きさと
符号を表わす他の実施例は、放射線源が投射レンズシス
テムの光軸に平行な第１の方向と、この第１の方向に垂
直な第２の方向の両方向において互いにずらされた少な
くとも２つの放射線射出要素を有し上記検出ユニットが
上記放射線射出要素の数に対応した数の検出器を有して
いることを特徴とする。
符号を表わす他の実施例は、放射線源が投射レンズシス
テムの光軸に平行な第１の方向と、この第１の方向に垂
直な第２の方向の両方向において互いにずらされた少な
くとも２つの放射線射出要素を有し上記検出ユニットが
上記放射線射出要素の数に対応した数の検出器を有して
いることを特徴とする。
【００３１】
【実施例】本発明の実施例の理解を容易にするために、
従来の装置の機能を図１を用いて説明する。
従来の装置の機能を図１を用いて説明する。
【００３２】図１においてブロックＡは主光線が投射型
画像表示装置の光軸ＯＯ’と一致するビーム光ｂを放射
する照射システムを表わす。このビームは白黒画像を投
射する場合に１個の表示パネル１を有する画像表示シス
テムＢに入射する。このパネルは例えば液晶表示（ＬＣ
Ｄ）パネルである。このようなパネルは２つの透明プレ
ート２及び３例えばガラス、に囲まれた液晶物質４、例
えばネマテイック型、の層を有する。駆動電極５及び６
は各々のプレート上に配置される。これらの電極はたく
さんの行と列で配置されてもよく、このように上記表示
パネルの大量のピクセルを規定する。線図的に示される
ように前記マトリックス電極を駆動点７及び８により駆
動することにより違ったピクセルが駆動される。このよ
うに電界は液晶物質４の間に望ましい位置で印加可能で
ある。与えられたピクセルを通った光が当該ピクセルの
位置での部分的電界の存在または不存在に依存して極性
の方向回転が起こったり起こらなかったりするように、
このような電界は上記物質４の実効屈折率の変化を生じ
させる。
画像表示装置の光軸ＯＯ’と一致するビーム光ｂを放射
する照射システムを表わす。このビームは白黒画像を投
射する場合に１個の表示パネル１を有する画像表示シス
テムＢに入射する。このパネルは例えば液晶表示（ＬＣ
Ｄ）パネルである。このようなパネルは２つの透明プレ
ート２及び３例えばガラス、に囲まれた液晶物質４、例
えばネマテイック型、の層を有する。駆動電極５及び６
は各々のプレート上に配置される。これらの電極はたく
さんの行と列で配置されてもよく、このように上記表示
パネルの大量のピクセルを規定する。線図的に示される
ように前記マトリックス電極を駆動点７及び８により駆
動することにより違ったピクセルが駆動される。このよ
うに電界は液晶物質４の間に望ましい位置で印加可能で
ある。与えられたピクセルを通った光が当該ピクセルの
位置での部分的電界の存在または不存在に依存して極性
の方向回転が起こったり起こらなかったりするように、
このような電界は上記物質４の実効屈折率の変化を生じ
させる。
【００３３】この受動的駆動画像表示パネルの代わり
に、能動的駆動パネルが使われてもよい。後者の表示パ
ネルにおいて支持プレートの一つは電極を有し一方他方
のプレートは半導体駆動電子物を備えている。かくし
て、各々のピクセルは例えば薄膜トランジスタのような
ピクセル自身の能動的駆動要素により駆動される。直接
的駆動表示パネルの上記両タイプは例えばヨーロッパ特
許公報第０２６６１８４号に記載されている。
に、能動的駆動パネルが使われてもよい。後者の表示パ
ネルにおいて支持プレートの一つは電極を有し一方他方
のプレートは半導体駆動電子物を備えている。かくし
て、各々のピクセルは例えば薄膜トランジスタのような
ピクセル自身の能動的駆動要素により駆動される。直接
的駆動表示パネルの上記両タイプは例えばヨーロッパ特
許公報第０２６６１８４号に記載されている。
【００３４】上記表示パネル１に入射するビームは偏
光、好ましくは直線偏光されているべきである。しかし
ながら、上記照射システムＡは偏光されていない光を発
生させる。好ましい方向の偏光を持つ直線偏光成分は偏
光器１０によりこの光から選ばれる。偏光器１０の偏光
方向に例えば実効的に平行な偏光方向をもつ検光子１１
は上記表示パネルにより通過された光の経路に配置され
る。したがって、活性化されビームの偏光方向を変えて
いないピクセルからの光は検光子により透過され投射レ
ンズシステムＣに向かう。ビームの偏光方向を９０度回
転させる不活性ピクセルからの光は上記検光子により遮
られる。このように上記検光子はビームの偏光変調を強
度変調に変える。上記投射レンズシステムＣは投射スク
リーンＤ上にパネル１で作られた画像を投射する。この
投射された画像は観察者Ｗにより観察可能である。
光、好ましくは直線偏光されているべきである。しかし
ながら、上記照射システムＡは偏光されていない光を発
生させる。好ましい方向の偏光を持つ直線偏光成分は偏
光器１０によりこの光から選ばれる。偏光器１０の偏光
方向に例えば実効的に平行な偏光方向をもつ検光子１１
は上記表示パネルにより通過された光の経路に配置され
る。したがって、活性化されビームの偏光方向を変えて
いないピクセルからの光は検光子により透過され投射レ
ンズシステムＣに向かう。ビームの偏光方向を９０度回
転させる不活性ピクセルからの光は上記検光子により遮
られる。このように上記検光子はビームの偏光変調を強
度変調に変える。上記投射レンズシステムＣは投射スク
リーンＤ上にパネル１で作られた画像を投射する。この
投射された画像は観察者Ｗにより観察可能である。
【００３５】上記照射システムは高パワーランプとラン
プの片側に配置された反射板とランプの他方の側に配置
されたコンデンサシステムとを有してもよい。このコン
デンサシステムはＵＳ特許第５、０４６、８３７号に記
載されたような装置であってもよいし、そして大きな光
集中力をもつだけでなく低い通過量なので例えば上記投
射レンズシステムＣのような投射装置の他の光学的要素
の開口数と断面積が制限されてもよいし、このことが装
置の値段に好ましい効果をもつ。
プの片側に配置された反射板とランプの他方の側に配置
されたコンデンサシステムとを有してもよい。このコン
デンサシステムはＵＳ特許第５、０４６、８３７号に記
載されたような装置であってもよいし、そして大きな光
集中力をもつだけでなく低い通過量なので例えば上記投
射レンズシステムＣのような投射装置の他の光学的要素
の開口数と断面積が制限されてもよいし、このことが装
置の値段に好ましい効果をもつ。
【００３６】上記照射システムは好ましくはヨーロッパ
特許公報第０３９５１５６号に記載のような装置であ
り、他の要素として２つのレンズプレートを有する。こ
れにより表示パネルの領域での照射ビームの断面積が、
照射されるべきこのパネル面の領域に対応していること
と、このビームが一様の強度分布を持つということが達
成される。利用可能な光はこのとき最適な程度に使わ
れ、そして投射スクリーン上の画像は一様の明るさにな
る。
特許公報第０３９５１５６号に記載のような装置であ
り、他の要素として２つのレンズプレートを有する。こ
れにより表示パネルの領域での照射ビームの断面積が、
照射されるべきこのパネル面の領域に対応していること
と、このビームが一様の強度分布を持つということが達
成される。利用可能な光はこのとき最適な程度に使わ
れ、そして投射スクリーン上の画像は一様の明るさにな
る。
【００３７】光の使用に関して最適な能力をもち投射型
画像表示装置に好ましく使われる照射システムはヨーロ
ッパ特許公報第０４６７４４７号に記載されている。こ
の照射システムは特別な偏光感度ビームスプリッタと回
転偏光器とを備えている。上記ビームスプリッタは入射
した照射ビームを異なった偏光方向を持つ２つの副ビー
ムに分離し、これら副ビームの一つは表示パネルによる
変調に直接適している。前記回転偏光器は第２の副ビー
ムを第１の副ビームと同じ偏光方向をもつビームに変え
る。上記ビームスプリッタと回転偏光器との組合せから
出てきた副ビームは一緒になって一つのビームとなり適
切な偏光方向をもって表示システムを通過する。
画像表示装置に好ましく使われる照射システムはヨーロ
ッパ特許公報第０４６７４４７号に記載されている。こ
の照射システムは特別な偏光感度ビームスプリッタと回
転偏光器とを備えている。上記ビームスプリッタは入射
した照射ビームを異なった偏光方向を持つ２つの副ビー
ムに分離し、これら副ビームの一つは表示パネルによる
変調に直接適している。前記回転偏光器は第２の副ビー
ムを第１の副ビームと同じ偏光方向をもつビームに変え
る。上記ビームスプリッタと回転偏光器との組合せから
出てきた副ビームは一緒になって一つのビームとなり適
切な偏光方向をもって表示システムを通過する。
【００３８】照射システムの上述の実施例は実際上とて
も有益であることがわかった、なぜならば液晶表示パネ
ルが低い透過力とその上拡大されて結像されるという事
実にもかかわらず、これらの実施例が投射スクリーン上
の表面ユニット当たりの大きな光強度をもたらすからで
ある。
も有益であることがわかった、なぜならば液晶表示パネ
ルが低い透過力とその上拡大されて結像されるという事
実にもかかわらず、これらの実施例が投射スクリーン上
の表面ユニット当たりの大きな光強度をもたらすからで
ある。
【００３９】上述された投射型画像表示装置が操作され
たとき、使用者は手作業で投射スクリーン上の投射画像
の焦点を最初に合わせなければならない、すなわち使用
者は表示パネルの面とスクリーンとの間の距離に投射レ
ンズの焦点を合わせなければならない。使用中、この距
離は例えば投射装置内部の温度変化、又は投射スクリー
ンの移動により変わるかもしれない。このとき使用者は
再度焦点合わせをしなければならない。さらにまた、前
記投射レンズは投射された画像又はこの画像の一部の大
きさを調節するためにズームレンズの形態でもよい。従
来の投射型画像表示装置のために、このようなズームレ
ンズは主部レンズグループと前部レンズグループと画像
サイズ調整用のバリエータレンズグループとを有するだ
けでなく、上記バリエータグループの動きによる焦点変
化を補償するためのコンペンセータレンズグループを有
する。本発明による自動焦点サーボシステムを上記投射
型画像表示装置に設けることにより、手作業による焦点
合わせを省略してもよいだけでなく３個の前述したレン
ズグループだけを具備したズームレンズを使用するだけ
で充分となる。実際、ズーミングにより生じる焦点誤差
は上記自動焦点サーボシステムにより検出され上記前部
レンズグループを動かすことにより取り除かれる。三つ
のレンズグループを持つズームレンズは四つのレンズグ
ループを持つズームレンズより安い値段で作ることが可
能であり、このことは民生用機器にとって特に重要であ
る。
たとき、使用者は手作業で投射スクリーン上の投射画像
の焦点を最初に合わせなければならない、すなわち使用
者は表示パネルの面とスクリーンとの間の距離に投射レ
ンズの焦点を合わせなければならない。使用中、この距
離は例えば投射装置内部の温度変化、又は投射スクリー
ンの移動により変わるかもしれない。このとき使用者は
再度焦点合わせをしなければならない。さらにまた、前
記投射レンズは投射された画像又はこの画像の一部の大
きさを調節するためにズームレンズの形態でもよい。従
来の投射型画像表示装置のために、このようなズームレ
ンズは主部レンズグループと前部レンズグループと画像
サイズ調整用のバリエータレンズグループとを有するだ
けでなく、上記バリエータグループの動きによる焦点変
化を補償するためのコンペンセータレンズグループを有
する。本発明による自動焦点サーボシステムを上記投射
型画像表示装置に設けることにより、手作業による焦点
合わせを省略してもよいだけでなく３個の前述したレン
ズグループだけを具備したズームレンズを使用するだけ
で充分となる。実際、ズーミングにより生じる焦点誤差
は上記自動焦点サーボシステムにより検出され上記前部
レンズグループを動かすことにより取り除かれる。三つ
のレンズグループを持つズームレンズは四つのレンズグ
ループを持つズームレンズより安い値段で作ることが可
能であり、このことは民生用機器にとって特に重要であ
る。
【００４０】図２はカラーテレビジョン投射装置の例を
とって、本発明による投射型画像表示装置の原理を示
す。この装置もまた三つの主要部を有する。すなわち、
照射システムＡと，表示システムＢと、ズームレンズで
できた投射レンズシステムＣとである。上記照射システ
ムの基本軸ＯＯ’は実施例で示されるように最初に三つ
の補助軸に分けられ、当該補助軸は後で上記投射レンズ
システムの光学軸ＥＥ’と一致してもよい一つの光学軸
に結合するような装置の光学軸ΔΔ’上に配置される。
最適な画像コントラストを得るために、上記軸ＥＥ’
は、上述の補助軸に対して鋭角に実効的に延在してもよ
い。実効的にとは図２で起きるようにリフレクタにより
生じる可能性のある９０度は別であることを意味すると
理解される。
とって、本発明による投射型画像表示装置の原理を示
す。この装置もまた三つの主要部を有する。すなわち、
照射システムＡと，表示システムＢと、ズームレンズで
できた投射レンズシステムＣとである。上記照射システ
ムの基本軸ＯＯ’は実施例で示されるように最初に三つ
の補助軸に分けられ、当該補助軸は後で上記投射レンズ
システムの光学軸ＥＥ’と一致してもよい一つの光学軸
に結合するような装置の光学軸ΔΔ’上に配置される。
最適な画像コントラストを得るために、上記軸ＥＥ’
は、上述の補助軸に対して鋭角に実効的に延在してもよ
い。実効的にとは図２で起きるようにリフレクタにより
生じる可能性のある９０度は別であることを意味すると
理解される。
【００４１】照射システムＡからの上記ビームは色選択
リフレクタ２０、例えば青色成分ｂB を反射しビームの
残りの成分を通過させるようなダイクロイックミラーに
入射する。この残りのビームは緑色成分ｂG を反射し残
っている赤色成分ｂR を通過させる第２の色選択リフレ
クタ２１を通過して、この赤色ビームを反射して投射レ
ンズシステムへ向かわせるリフレクタ２２へ向かう。上
記リフレクタ２２は、中立リフレクタまたは赤い光に最
適なリフレクタであってもよい。上記青色ビームは中立
又は青を選択するリフレクタ２３により反射し、液晶パ
ネルの形態である表示パネル２６に向かう。このパネル
は投射されるべき画像の青色成分がこのパネル上に現れ
るように既知のやり方で電子的に駆動される。青色情報
で変調されたビームは、青色ビームを通過させ緑色ビー
ムを反射する色選択リフレクタ２４と青色ビームを反射
する他の色選択リフレクタ２５とを通じて上記投射レン
ズシステムＣに到達する。上記緑色ビームｂG は緑色の
画像成分で変調する第２の表示パネル２７を通過し、そ
れから続いて色選択リフレクタ２４及び２５により上記
投射レンズシステムＣに向かって反射される。上記赤色
ビームｂR は赤色の画像成分を変調する第３の表示パネ
ル２８を通過し続いてリフレクタ２２と色選択リフレク
タ２５を通じて上記投射レンズシステムＣに到達する。
リフレクタ２０、例えば青色成分ｂB を反射しビームの
残りの成分を通過させるようなダイクロイックミラーに
入射する。この残りのビームは緑色成分ｂG を反射し残
っている赤色成分ｂR を通過させる第２の色選択リフレ
クタ２１を通過して、この赤色ビームを反射して投射レ
ンズシステムへ向かわせるリフレクタ２２へ向かう。上
記リフレクタ２２は、中立リフレクタまたは赤い光に最
適なリフレクタであってもよい。上記青色ビームは中立
又は青を選択するリフレクタ２３により反射し、液晶パ
ネルの形態である表示パネル２６に向かう。このパネル
は投射されるべき画像の青色成分がこのパネル上に現れ
るように既知のやり方で電子的に駆動される。青色情報
で変調されたビームは、青色ビームを通過させ緑色ビー
ムを反射する色選択リフレクタ２４と青色ビームを反射
する他の色選択リフレクタ２５とを通じて上記投射レン
ズシステムＣに到達する。上記緑色ビームｂG は緑色の
画像成分で変調する第２の表示パネル２７を通過し、そ
れから続いて色選択リフレクタ２４及び２５により上記
投射レンズシステムＣに向かって反射される。上記赤色
ビームｂR は赤色の画像成分を変調する第３の表示パネ
ル２８を通過し続いてリフレクタ２２と色選択リフレク
タ２５を通じて上記投射レンズシステムＣに到達する。
【００４２】上記青と赤と緑のビームはこのレンズシス
テムの入力で重なるので図２で示されていない投射スク
リーン上にこのシステムにより拡大されるカラー画像が
この入力で作られる。
テムの入力で重なるので図２で示されていない投射スク
リーン上にこのシステムにより拡大されるカラー画像が
この入力で作られる。
【００４３】上記ビームｂB ，ｂG 及びｂR の断面積が
これら表示パネルの領域で等しくなるように上記照射シ
ステムＡの出力と表示パネル２６、２７及び２８の各々
との間の光路長は好ましくは等しい。さらにまた、違っ
た色の付いたシーン全てが上記投射スクリーン上に満足
のゆくように合焦されるように、上記表示パネル２６、
２７及び２８と投射レンズシステムの入力開口との間の
光路長は等しい。
これら表示パネルの領域で等しくなるように上記照射シ
ステムＡの出力と表示パネル２６、２７及び２８の各々
との間の光路長は好ましくは等しい。さらにまた、違っ
た色の付いたシーン全てが上記投射スクリーン上に満足
のゆくように合焦されるように、上記表示パネル２６、
２７及び２８と投射レンズシステムの入力開口との間の
光路長は等しい。
【００４４】レンズ４０、４１及び４２は、表示パネル
２６、２７及び２８の各々の前に配置されてもよく、当
該レンズは共同して照射システムの射出面からの全放射
線が上記投射レンズシステムＣの入射瞳に集中すること
を保証する。このようなレンズ４０、４１及び４２は当
該表示パネルの前に配置される代わりに後ろに配置され
てもよい。他の例として、１個は各々の表示パネルの前
に配置され他のもう１個は各々の表示パネルの後ろに配
置されるような２つのレンズにより各々のレンズ機能を
満たすことが可能である。
２６、２７及び２８の各々の前に配置されてもよく、当
該レンズは共同して照射システムの射出面からの全放射
線が上記投射レンズシステムＣの入射瞳に集中すること
を保証する。このようなレンズ４０、４１及び４２は当
該表示パネルの前に配置される代わりに後ろに配置され
てもよい。他の例として、１個は各々の表示パネルの前
に配置され他のもう１個は各々の表示パネルの後ろに配
置されるような２つのレンズにより各々のレンズ機能を
満たすことが可能である。
【００４５】図２で示された透過表示パネルの代わりに
当該投射型画像表示装置は反射型表示パネルを有しても
よい。このような装置はヨーロッパ特許公報第０４６７
４４７号の図２８に記載されている。
当該投射型画像表示装置は反射型表示パネルを有しても
よい。このような装置はヨーロッパ特許公報第０４６７
４４７号の図２８に記載されている。
【００４６】三つの単色パネルを持つ表示パネルの代わ
りに他のカラー投射型画像表示装置は一つだけの表示パ
ネルすなわち複合又はカラーパネルを持つ表示システム
を備えてもよい。このときこのカラーパネルは例えば単
色パネルのピクセルの３倍の数に等しいピクセルの数を
有する。このカラーパネルのピクセルは、赤、緑及び青
のサブ画像が発生されるような３グループで配置され
る。それぞれのグループの１個のピクセルは投射スクリ
ーン上で１個のピクセルに対応する。例えば、別々のカ
ラーフィルタが各々のピクセルの前に配置され、当該カ
ラーフィルタは当該ピクセルに対して望ましい色を通す
だけである。このカラーパネルは透過パネル又は反射パ
ネルのどちらでもよい。
りに他のカラー投射型画像表示装置は一つだけの表示パ
ネルすなわち複合又はカラーパネルを持つ表示システム
を備えてもよい。このときこのカラーパネルは例えば単
色パネルのピクセルの３倍の数に等しいピクセルの数を
有する。このカラーパネルのピクセルは、赤、緑及び青
のサブ画像が発生されるような３グループで配置され
る。それぞれのグループの１個のピクセルは投射スクリ
ーン上で１個のピクセルに対応する。例えば、別々のカ
ラーフィルタが各々のピクセルの前に配置され、当該カ
ラーフィルタは当該ピクセルに対して望ましい色を通す
だけである。このカラーパネルは透過パネル又は反射パ
ネルのどちらでもよい。
【００４７】上記カラー投射型画像表示装置の三つのカ
ラーチャンネルは、他の例として、それら自身の照射シ
ステムと表示パネルとを各々有する別個のユニットに収
容される。これらのユニットにより与えられ画像情報に
より変調された赤と緑と青のビームは、例えばダイクロ
イックミラーにより組み合わされて次に投射レンズに達
する。このような投射型画像表示装置の実施例はヨーロ
ッパ特許公報第０４６７４４７号の図２９に開示されて
いる。
ラーチャンネルは、他の例として、それら自身の照射シ
ステムと表示パネルとを各々有する別個のユニットに収
容される。これらのユニットにより与えられ画像情報に
より変調された赤と緑と青のビームは、例えばダイクロ
イックミラーにより組み合わされて次に投射レンズに達
する。このような投射型画像表示装置の実施例はヨーロ
ッパ特許公報第０４６７４４７号の図２９に開示されて
いる。
【００４８】焦点サーボシステムは放射線源５０と放射
線感知検出システム６０と電子増幅−制御回路ＣＡとモ
ータＭとを有する。上記放射線源５０は不可視光を放出
する、例えば発光ダイオード又は赤外線ｂを放射する半
導体レーザである。上記リフレクタ２２と２５はこのビ
ームを通すように形成される。上記ビームｂは次に上記
投射レンズＣを通過し投射スクリーン（Ｄ）上に放射線
スポット（Ｓ）を形成する。この放射線スポットは上記
投射レンズにより作られた放射線源５０の像である。上
記投射スクリーンはビームｂの放射線の一部をレンズ６
１と検出器６２とを有する上記検出システム６０に向か
って反射する。上記レンズ６１は前記スポット（Ｓ）を
上記検出器６２上に第２のスポットＳ’として再結像さ
せる。後述されるように上記検出器６２は出力信号、即
ち焦点誤差信号Ｓf を与え、このＳf はこのスクリーン
上で放射線源５０がシャープに結像される程度に依存す
る。上記放射線源５０の面がリフレクタ２２、リフレク
タ２５及びリフレクタ２４と２５とに対して表示パネル
２８、２６及び２７の面に各々鏡像となっているので、
上記信号Ｓf はまたスクリーン上にこれらのパネルが合
焦する程度を示している。例えば上記スクリーンが光軸
に沿って動かされてしまったり又は上記投射レンズの焦
点距離が変わってしまったりしたために、もし上記表示
パネルがスクリーン上でぼけて現れた場合、上記投射レ
ンズの焦点合わせは上記信号Ｓf によりシャープな像が
スクリーン上に再び形成されるように調整可能である。
この目的のため、上記信号Ｓf は上記モータＭに対して
制御信号Ｓc を与える上記電子増幅−制御回路ＣＡに印
可される。例えば、上記投射レンズの焦点合わせ用グル
ープがこのモータにより上記投射レンズの他のレンズグ
ループに対して動かすことができる。
線感知検出システム６０と電子増幅−制御回路ＣＡとモ
ータＭとを有する。上記放射線源５０は不可視光を放出
する、例えば発光ダイオード又は赤外線ｂを放射する半
導体レーザである。上記リフレクタ２２と２５はこのビ
ームを通すように形成される。上記ビームｂは次に上記
投射レンズＣを通過し投射スクリーン（Ｄ）上に放射線
スポット（Ｓ）を形成する。この放射線スポットは上記
投射レンズにより作られた放射線源５０の像である。上
記投射スクリーンはビームｂの放射線の一部をレンズ６
１と検出器６２とを有する上記検出システム６０に向か
って反射する。上記レンズ６１は前記スポット（Ｓ）を
上記検出器６２上に第２のスポットＳ’として再結像さ
せる。後述されるように上記検出器６２は出力信号、即
ち焦点誤差信号Ｓf を与え、このＳf はこのスクリーン
上で放射線源５０がシャープに結像される程度に依存す
る。上記放射線源５０の面がリフレクタ２２、リフレク
タ２５及びリフレクタ２４と２５とに対して表示パネル
２８、２６及び２７の面に各々鏡像となっているので、
上記信号Ｓf はまたスクリーン上にこれらのパネルが合
焦する程度を示している。例えば上記スクリーンが光軸
に沿って動かされてしまったり又は上記投射レンズの焦
点距離が変わってしまったりしたために、もし上記表示
パネルがスクリーン上でぼけて現れた場合、上記投射レ
ンズの焦点合わせは上記信号Ｓf によりシャープな像が
スクリーン上に再び形成されるように調整可能である。
この目的のため、上記信号Ｓf は上記モータＭに対して
制御信号Ｓc を与える上記電子増幅−制御回路ＣＡに印
可される。例えば、上記投射レンズの焦点合わせ用グル
ープがこのモータにより上記投射レンズの他のレンズグ
ループに対して動かすことができる。
【００４９】図３は投射ズームレンズの実施例を示す。
このレンズは各々複数のレンズ要素を有する三つのレン
ズグループＧ1 、Ｇ2 及びＧ3 を持っている。Ｇ3 はレ
ンズ倍率のより大きな部分を与える主レンズグループで
ある。Ｇ1 は焦点合わせ用レンズグループ、即ち上記表
示システムに面していて上記モータＭと記号で示される
ラック（５５）とピニオン（５６）ギアとによりＧ1 を
動かすことにより焦点合わせが可能である前部レンズグ
ループである。バリエータグループＧ2 はグループＧ1
とＧ3 との間に配置される。焦点距離が調整可能なよう
にこのグループは他のモータ（図示しない）により上記
グループＧ1 とＧ3 との間の空間内で動かしてもよい。
このような動きは上記投射レンズの結像面の変動を生じ
させ、当該変動は補償されなければならない。しかしな
がら、この変動は上記焦点誤差検出システムにより検出
されるので、当該変動は上記前部グループＧ1 を動かす
ことにより補償可能である。上記投射スクリーン上の画
像のシャープさ又は鮮明さは上記バリエータグループの
動きによる結像面の変動を補償可能とするためにバリエ
ータグループの動きと連動するコンペンセータグループ
と呼ばれる第４の可動レンズグループによりまた制御可
能である。このような第４のレンズグループは上記投射
レンズをより複雑にし高価にしている。
このレンズは各々複数のレンズ要素を有する三つのレン
ズグループＧ1 、Ｇ2 及びＧ3 を持っている。Ｇ3 はレ
ンズ倍率のより大きな部分を与える主レンズグループで
ある。Ｇ1 は焦点合わせ用レンズグループ、即ち上記表
示システムに面していて上記モータＭと記号で示される
ラック（５５）とピニオン（５６）ギアとによりＧ1 を
動かすことにより焦点合わせが可能である前部レンズグ
ループである。バリエータグループＧ2 はグループＧ1
とＧ3 との間に配置される。焦点距離が調整可能なよう
にこのグループは他のモータ（図示しない）により上記
グループＧ1 とＧ3 との間の空間内で動かしてもよい。
このような動きは上記投射レンズの結像面の変動を生じ
させ、当該変動は補償されなければならない。しかしな
がら、この変動は上記焦点誤差検出システムにより検出
されるので、当該変動は上記前部グループＧ1 を動かす
ことにより補償可能である。上記投射スクリーン上の画
像のシャープさ又は鮮明さは上記バリエータグループの
動きによる結像面の変動を補償可能とするためにバリエ
ータグループの動きと連動するコンペンセータグループ
と呼ばれる第４の可動レンズグループによりまた制御可
能である。このような第４のレンズグループは上記投射
レンズをより複雑にし高価にしている。
【００５０】図４は上記焦点誤差検出システムの第１の
実施例を図解して示している。図２の要素と対応する要
素は同じ参照番号により示される。上記投射スクリーン
Ｄは散乱スクリーンであり上記焦点測定用ビームｂの放
射線の一部は散乱的に反射されるので、前記スポットＳ
は第２の放射線源として考えることができる。上記反射
された放射線、即ち反射された焦点測定用ビームの一部
はレンズ６１に入射する。このレンズは第２の放射線源
Ｓを上記検出器６２上にスポットＳ’として結像させ
る。上記像が上記投射スクリーンに対する投射レンズの
焦点条件に無関係にこのレンズからの一定距離ｆ’に形
成されるように、好ましくは上記レンズ６１は深い焦点
深度をもつ。この焦点条件がまさに上記スポットＳの大
きさと結果として第２のスポットＳ’の大きさとを決め
る。もし上記補助光源５０がスクリーンＤ上にシャープ
に結像されるならば上記スポットＳ’は最小サイズを有
する。
実施例を図解して示している。図２の要素と対応する要
素は同じ参照番号により示される。上記投射スクリーン
Ｄは散乱スクリーンであり上記焦点測定用ビームｂの放
射線の一部は散乱的に反射されるので、前記スポットＳ
は第２の放射線源として考えることができる。上記反射
された放射線、即ち反射された焦点測定用ビームの一部
はレンズ６１に入射する。このレンズは第２の放射線源
Ｓを上記検出器６２上にスポットＳ’として結像させ
る。上記像が上記投射スクリーンに対する投射レンズの
焦点条件に無関係にこのレンズからの一定距離ｆ’に形
成されるように、好ましくは上記レンズ６１は深い焦点
深度をもつ。この焦点条件がまさに上記スポットＳの大
きさと結果として第２のスポットＳ’の大きさとを決め
る。もし上記補助光源５０がスクリーンＤ上にシャープ
に結像されるならば上記スポットＳ’は最小サイズを有
する。
【００５１】前記スポットＳ’の大きさはフォトダイオ
ードアレイ、例えばいわゆるＣＣＤアレイにより決めら
れてもよく、当該ダイオードは個々に読み出される。図
５はこのようなアレイ６２のいくつかのフォトダイオー
ド６３を示す。照射された、すなわち前記スポットＳ’
により覆われたフォトダイオードの数を決めることによ
り、このスポットの大きさは測定可能である。２次元の
アレイの代わりにフォトダイオードのラインアレイも又
使用可能である。前記フォトダイオードはダイオード信
号を処理するための電子回路に結合された行及び／又は
列の電極を通じて読出されることができ、当該回路にお
いて照射されたダイオードの数が数えられる。
ードアレイ、例えばいわゆるＣＣＤアレイにより決めら
れてもよく、当該ダイオードは個々に読み出される。図
５はこのようなアレイ６２のいくつかのフォトダイオー
ド６３を示す。照射された、すなわち前記スポットＳ’
により覆われたフォトダイオードの数を決めることによ
り、このスポットの大きさは測定可能である。２次元の
アレイの代わりにフォトダイオードのラインアレイも又
使用可能である。前記フォトダイオードはダイオード信
号を処理するための電子回路に結合された行及び／又は
列の電極を通じて読出されることができ、当該回路にお
いて照射されたダイオードの数が数えられる。
【００５２】図６に上記焦点誤差検出システムの第２の
実施例が示されている。この実施例は上記焦点測定用ビ
ームが投射スクリーンＤ上にシャープに合焦されるとき
形成される上記スポットＳの像Ｓ’の場所にある絞り７
０と、この絞りの後方に配置された光検出器７２とを有
する。もし上記スポットＳが上記放射線源５０のシャー
プな像であるならば、上記絞りの開口７１は上記スポッ
トＳ’の大きさに対応する。最適な焦点条件のとき、す
なわち上記投射レンズＣの焦点距離が上記放射線源５０
とスクリーンＤとの互いの距離に対応するとき、上記信
号Ｓf は最大となる。この相互距離が変動すると上記信
号Ｓf は減少する。
実施例が示されている。この実施例は上記焦点測定用ビ
ームが投射スクリーンＤ上にシャープに合焦されるとき
形成される上記スポットＳの像Ｓ’の場所にある絞り７
０と、この絞りの後方に配置された光検出器７２とを有
する。もし上記スポットＳが上記放射線源５０のシャー
プな像であるならば、上記絞りの開口７１は上記スポッ
トＳ’の大きさに対応する。最適な焦点条件のとき、す
なわち上記投射レンズＣの焦点距離が上記放射線源５０
とスクリーンＤとの互いの距離に対応するとき、上記信
号Ｓf は最大となる。この相互距離が変動すると上記信
号Ｓf は減少する。
【００５３】この実施例の焦点条件と図４及び図５の実
施例との２つの焦点条件の関数として上記信号Ｓf は図
７に示される。この信号は最適な焦点条件Ｚ0 からの誤
差があるときだけ決めることができるのでこの信号はた
だ一つの極性を持ち、このような誤差の符号をもたな
い。またこの符号を決めるために、上記焦点誤差は図８
に示されるような形を持つべきである。このような信号
は上記投射レンズの光軸ＺＺ’に沿って前記スポットＳ
の周期的動きを起こす手段を伴ったシステムを有するこ
とにより得られる。この周期的動きは上記ＺＺ’軸に沿
って上記放射線源５０を周期的に動かすことにより得る
ことができる。図９に示されるように、この目的のため
上記放射線源が上記投射レンズシステムＣの光軸に沿っ
て小さい振幅で周期的に動くように上記放射線源は電源
８１から周期的電圧ＶD により励起されるピエゾ電子的
要素８０上に配置されてもよい。上記検出信号Ｓo の振
幅度が周期的に変化するようにこのシステムにより形成
されるダイオードレーザ５０の像Ｓはこのとき上記Ｚ
Ｚ’軸に沿って周期的に動く。
施例との２つの焦点条件の関数として上記信号Ｓf は図
７に示される。この信号は最適な焦点条件Ｚ0 からの誤
差があるときだけ決めることができるのでこの信号はた
だ一つの極性を持ち、このような誤差の符号をもたな
い。またこの符号を決めるために、上記焦点誤差は図８
に示されるような形を持つべきである。このような信号
は上記投射レンズの光軸ＺＺ’に沿って前記スポットＳ
の周期的動きを起こす手段を伴ったシステムを有するこ
とにより得られる。この周期的動きは上記ＺＺ’軸に沿
って上記放射線源５０を周期的に動かすことにより得る
ことができる。図９に示されるように、この目的のため
上記放射線源が上記投射レンズシステムＣの光軸に沿っ
て小さい振幅で周期的に動くように上記放射線源は電源
８１から周期的電圧ＶD により励起されるピエゾ電子的
要素８０上に配置されてもよい。上記検出信号Ｓo の振
幅度が周期的に変化するようにこのシステムにより形成
されるダイオードレーザ５０の像Ｓはこのとき上記Ｚ
Ｚ’軸に沿って周期的に動く。
【００５４】図１０は図９に対する上記焦点誤差検出シ
ステムの操作を五つのグラフで図示したものである。第
１のグラフは、Ｓ0 ，1 により示されていて、上記電源
８１がオフならば上記投射スクリーンＤの位置Ｚの関数
として上記検出信号の振幅Ａm の変化を示す。上記スク
リーンが上記放射線源５０の像Ｓの位置にあるならば、
すなわち上記焦点測定用ビームがスクリーン上に合焦さ
れるならば、振幅は最大のＡm ，0 になる。上記スクリ
ーンが上記像Ｓの一方の側の各々Ｚ1 ，Ｚ2 の位置に向
かって移動するならば、振幅はぼけて小さくなり値
Ａm ，1 、Ａm ，2になる。上記像Ｓのもう一方の側の
−Ｚ1 ，−Ｚ2 の位置に向かって上記スクリーンを移動
させるとき、上記検出信号の振幅は各々Ａm ，- 1 、Ａ
m ，- 2 になる。
ステムの操作を五つのグラフで図示したものである。第
１のグラフは、Ｓ0 ，1 により示されていて、上記電源
８１がオフならば上記投射スクリーンＤの位置Ｚの関数
として上記検出信号の振幅Ａm の変化を示す。上記スク
リーンが上記放射線源５０の像Ｓの位置にあるならば、
すなわち上記焦点測定用ビームがスクリーン上に合焦さ
れるならば、振幅は最大のＡm ，0 になる。上記スクリ
ーンが上記像Ｓの一方の側の各々Ｚ1 ，Ｚ2 の位置に向
かって移動するならば、振幅はぼけて小さくなり値
Ａm ，1 、Ａm ，2になる。上記像Ｓのもう一方の側の
−Ｚ1 ，−Ｚ2 の位置に向かって上記スクリーンを移動
させるとき、上記検出信号の振幅は各々Ａm ，- 1 、Ａ
m ，- 2 になる。
【００５５】図１０の下側に時間ｔの関数として、アク
チュエータ８０を励起する電源の電圧ＶD の変化を示
す。この電圧は周期Ｔを持つ。上記スクリーンの位置に
依存して、電圧ＶD により生じる上記像Ｓの周期的変動
は上記検出信号に違う効果をもたせる。図９に示すよう
に、この信号はＡＣ成分のみを通過させるフィルタ８２
に印可される。図１０の右側面は上記焦点測定用ビーム
ｂが上記投射スクリーン上に合焦された場合に得られる
フィルタ通過後の検出信号Ｓ0 ，2 を示す。上記像Ｓの
周期的位置変動はスクリーン上に合焦したビームがはじ
めぼけ、次に再び合焦し、それからぼけるという繰り返
しの結果である。上記フィルタ通過後の検出信号Ｓ0 ，
2 はこれにより周期Ｔ／２、一方電圧ＶD の周波数の２
倍の周波数をもつ。上記スクリーンがＺ1 の位置にある
場合、電圧ＶD のためぼけが小さくなったり大きくなっ
たりする。このとき得られるフィルタ後の出力信号
Ｓ0 ，3は電圧ＶD の周波数に等しい周波数と位置Ｚ1
に依存する振幅を持つ。上記スクリーンが位置−Ｚ1 に
あるとき、すなわちぼけが等しい大きさで位置Ｚ1 とス
クリーンに対して反対位置であるならば、フィルタ通過
後の検出信号Ｓ0 ，4 は信号Ｓ0 ，3 と同じ周波数と振
幅を持ち、位相が１８０度移相している。
チュエータ８０を励起する電源の電圧ＶD の変化を示
す。この電圧は周期Ｔを持つ。上記スクリーンの位置に
依存して、電圧ＶD により生じる上記像Ｓの周期的変動
は上記検出信号に違う効果をもたせる。図９に示すよう
に、この信号はＡＣ成分のみを通過させるフィルタ８２
に印可される。図１０の右側面は上記焦点測定用ビーム
ｂが上記投射スクリーン上に合焦された場合に得られる
フィルタ通過後の検出信号Ｓ0 ，2 を示す。上記像Ｓの
周期的位置変動はスクリーン上に合焦したビームがはじ
めぼけ、次に再び合焦し、それからぼけるという繰り返
しの結果である。上記フィルタ通過後の検出信号Ｓ0 ，
2 はこれにより周期Ｔ／２、一方電圧ＶD の周波数の２
倍の周波数をもつ。上記スクリーンがＺ1 の位置にある
場合、電圧ＶD のためぼけが小さくなったり大きくなっ
たりする。このとき得られるフィルタ後の出力信号
Ｓ0 ，3は電圧ＶD の周波数に等しい周波数と位置Ｚ1
に依存する振幅を持つ。上記スクリーンが位置−Ｚ1 に
あるとき、すなわちぼけが等しい大きさで位置Ｚ1 とス
クリーンに対して反対位置であるならば、フィルタ通過
後の検出信号Ｓ0 ，4 は信号Ｓ0 ，3 と同じ周波数と振
幅を持ち、位相が１８０度移相している。
【００５６】上記フィルタ通過後の検出信号は図９の同
期検出回路８３で上記信号ＶD と比較される。両方の信
号が違う周波数をもつならば焦点誤差はないだろう。周
波数が等しいならばぼけが生じ、当該符号は上記フィル
タ通過後の検出信号（Ｓ0 ，3 又はＳ0 ，4 ）の位相と
信号ＶD の位相との比較により決められ、当該ぼけの大
きさは信号Ｓ0 ，3 又はＳ0 ，4 の振幅により与えられ
る。
期検出回路８３で上記信号ＶD と比較される。両方の信
号が違う周波数をもつならば焦点誤差はないだろう。周
波数が等しいならばぼけが生じ、当該符号は上記フィル
タ通過後の検出信号（Ｓ0 ，3 又はＳ0 ，4 ）の位相と
信号ＶD の位相との比較により決められ、当該ぼけの大
きさは信号Ｓ0 ，3 又はＳ0 ，4 の振幅により与えられ
る。
【００５７】上記投射レンズシステムは上記同期検出回
路により与えられる焦点誤差信号により再び補正可能と
なる。
路により与えられる焦点誤差信号により再び補正可能と
なる。
【００５８】通常の環境下で、上記投射型装置はプログ
ラムを起動する前又は２つの連続するプログラム間の合
間で自動的な焦点合わせが満足される。他の例で周期的
な変化の、即ち動的な焦点誤差信号は得ることが可能
で、つまりレンズ手段の焦点合わせ段階中の小さな周期
的動きであり、当該レンズ手段は投射レンズシステムＣ
全体又はこのシステムの前部グループの周期的動きによ
る焦点補正のために使われる。この実施可能な手段は図
１１に示されている。この図の実施例は上記電源８１の
周期電圧ＶD が上記投射レンズＣ又はその一部を動かす
ためのアクチュエータ８５を起動させることを除いて
は、図９に示された要素と同じ要素を有する。後者が小
さくて速い動きと大きい動きの両方を行うように構成さ
れているとき上記検出回路８３から得た焦点誤差信号Ｓ
f は同じアクチュエータへ与えることができる。図９及
び図１０の実施例の説明の後では図１１の実施例はこれ
以上の説明を必要としない。
ラムを起動する前又は２つの連続するプログラム間の合
間で自動的な焦点合わせが満足される。他の例で周期的
な変化の、即ち動的な焦点誤差信号は得ることが可能
で、つまりレンズ手段の焦点合わせ段階中の小さな周期
的動きであり、当該レンズ手段は投射レンズシステムＣ
全体又はこのシステムの前部グループの周期的動きによ
る焦点補正のために使われる。この実施可能な手段は図
１１に示されている。この図の実施例は上記電源８１の
周期電圧ＶD が上記投射レンズＣ又はその一部を動かす
ためのアクチュエータ８５を起動させることを除いて
は、図９に示された要素と同じ要素を有する。後者が小
さくて速い動きと大きい動きの両方を行うように構成さ
れているとき上記検出回路８３から得た焦点誤差信号Ｓ
f は同じアクチュエータへ与えることができる。図９及
び図１０の実施例の説明の後では図１１の実施例はこれ
以上の説明を必要としない。
【００５９】図１２ａ及び１２ｂは周期的な動き要素を
使わずに焦点誤差の大きさと向きの両方を示す焦点誤差
信号を与える焦点誤差検出システムの実施例を示す。目
的を明らかにするためこのシステムは２つの図で表さ
れ、図１２ａは放射線源からスクリーンＤ上への放射線
経路を示し図１２ｂはこのスクリーンから検出器への放
射線経路を示す。２個の固定の放射線源９０、９１、Ｌ
ＥＤ又はダイオードレーザ、が使用され、これらは点５
８に対してＺとＸ両方向にずれていて、当該点５８は表
示パネル２８（図１）の中心を表してもよく上記スクリ
ーン上にスポットＳとして結像される。上記投射レンズ
システムＣの焦点距離が上記パネルが上記スクリーンＤ
1 上にシャープに結像するような距離のとき、上記放射
線源９０と９１の焦点測定用ビームｂ1 とｂ2 は上記ス
クリーンの後ろの点９０’とスクリーンの前の点９１’
に各々焦点が合う。上記ビームｂ1 とｂ2 はこのように
上記スクリーン上にスポットＳ1 とＳ2 とを形成し、当
該スポットは第２の放射線源を構成する。点５８と上記
スクリーンとの間の距離がレンズシステムＣの上記焦点
距離と適合したとき、すなわち点５８がスクリーンＤ上
に点像Ｓとして結像されたとき、これらの放射線源は同
じ大きさを持つ。
使わずに焦点誤差の大きさと向きの両方を示す焦点誤差
信号を与える焦点誤差検出システムの実施例を示す。目
的を明らかにするためこのシステムは２つの図で表さ
れ、図１２ａは放射線源からスクリーンＤ上への放射線
経路を示し図１２ｂはこのスクリーンから検出器への放
射線経路を示す。２個の固定の放射線源９０、９１、Ｌ
ＥＤ又はダイオードレーザ、が使用され、これらは点５
８に対してＺとＸ両方向にずれていて、当該点５８は表
示パネル２８（図１）の中心を表してもよく上記スクリ
ーン上にスポットＳとして結像される。上記投射レンズ
システムＣの焦点距離が上記パネルが上記スクリーンＤ
1 上にシャープに結像するような距離のとき、上記放射
線源９０と９１の焦点測定用ビームｂ1 とｂ2 は上記ス
クリーンの後ろの点９０’とスクリーンの前の点９１’
に各々焦点が合う。上記ビームｂ1 とｂ2 はこのように
上記スクリーン上にスポットＳ1 とＳ2 とを形成し、当
該スポットは第２の放射線源を構成する。点５８と上記
スクリーンとの間の距離がレンズシステムＣの上記焦点
距離と適合したとき、すなわち点５８がスクリーンＤ上
に点像Ｓとして結像されたとき、これらの放射線源は同
じ大きさを持つ。
【００６０】図１２ｂに示されるように上記スポットＳ
1 とＳ2 から上記反射された焦点測定用ビームｂ1 ,r
及びｂ2 ,r はレンズ６１により集光され、絞り９３上
に像Ｓ1 ’及びＳ2 ’を形成する。この絞りは点５８が
スクリーンＤ上にシャープに結像されたときスポットＳ
が結像される面に位置し２個の開口９４及び９５をも
つ。これらの開口の各々後ろに検出器９６、９７は配置
される。これらの検出器の出力は差動増幅器９８の入力
に結合される。
1 とＳ2 から上記反射された焦点測定用ビームｂ1 ,r
及びｂ2 ,r はレンズ６１により集光され、絞り９３上
に像Ｓ1 ’及びＳ2 ’を形成する。この絞りは点５８が
スクリーンＤ上にシャープに結像されたときスポットＳ
が結像される面に位置し２個の開口９４及び９５をも
つ。これらの開口の各々後ろに検出器９６、９７は配置
される。これらの検出器の出力は差動増幅器９８の入力
に結合される。
【００６１】合焦条件においてスポットＳ1 とＳ2 の大
きさは等しく結果としてスポットＳ1 ’とＳ2 ’の大き
さも又等しい。上記検出器９６と９７はこのとき同じ放
射線総量を受け、上記焦点誤差信号はこのとき例えば０
になる。上記スクリーンＤが上記投射レンズＣに対して
右へ動くとき、上記スポットＳ1 とスポットＳ1 ’が小
さくなり上記スポットＳ2 とＳ2 ’が大きくなる。結果
としてビームｂ2 ,rの少量の放射線が検出器９７に到達
しビームｂ1 ,r の多量の放射線が検出器９６に到達す
る。上記焦点誤差信号はこのとき正となる。上記スクリ
ーンＤが左へ動くとき，上記スポットＳ1 とＳ1 ’の大
きさは増大し上記スポットＳ2 とＳ2’の大きさは減少
し上記焦点誤差信号は負になる。
きさは等しく結果としてスポットＳ1 ’とＳ2 ’の大き
さも又等しい。上記検出器９６と９７はこのとき同じ放
射線総量を受け、上記焦点誤差信号はこのとき例えば０
になる。上記スクリーンＤが上記投射レンズＣに対して
右へ動くとき、上記スポットＳ1 とスポットＳ1 ’が小
さくなり上記スポットＳ2 とＳ2 ’が大きくなる。結果
としてビームｂ2 ,rの少量の放射線が検出器９７に到達
しビームｂ1 ,r の多量の放射線が検出器９６に到達す
る。上記焦点誤差信号はこのとき正となる。上記スクリ
ーンＤが左へ動くとき，上記スポットＳ1 とＳ1 ’の大
きさは増大し上記スポットＳ2 とＳ2’の大きさは減少
し上記焦点誤差信号は負になる。
【００６２】上記絞り９３と上記２個の検出器９６およ
び９７との組合せの代わりに、図１２ａと１２ｂの実施
例において２個のＣＣＤセンサが使われてもよく、当該
センサは絞り９３の面に位置されるべきである。前記２
個のセンサは２個のスポットの大きさを別々に測定する
能力を備えた１個のＣＣＤセンサで置き換えてもよい。
び９７との組合せの代わりに、図１２ａと１２ｂの実施
例において２個のＣＣＤセンサが使われてもよく、当該
センサは絞り９３の面に位置されるべきである。前記２
個のセンサは２個のスポットの大きさを別々に測定する
能力を備えた１個のＣＣＤセンサで置き換えてもよい。
【００６３】上述の実施例において絞りスリットと検出
器の各々の組合せは放射線源（５０、９０、９１）がス
クリーンＤ上に合焦されているときスポット像（Ｓ’；
Ｓ1’；Ｓ2 ’）がもつ大きさに対応した放射線領域を
もつ検出器により置き換えてもよい。
器の各々の組合せは放射線源（５０、９０、９１）がス
クリーンＤ上に合焦されているときスポット像（Ｓ’；
Ｓ1’；Ｓ2 ’）がもつ大きさに対応した放射線領域を
もつ検出器により置き換えてもよい。
【００６４】これまでに説明した全ての実施例において
焦点誤差に対して最大感度をもつために、絞り開口の大
きさ、即ち検出器の放射線感知領域の大きさが、放射線
源が投射スクリーンに合焦しているときスポット像Ｓ’
が有する大きさと好ましくは同じ程度である。
焦点誤差に対して最大感度をもつために、絞り開口の大
きさ、即ち検出器の放射線感知領域の大きさが、放射線
源が投射スクリーンに合焦しているときスポット像Ｓ’
が有する大きさと好ましくは同じ程度である。
【００６５】スクリーンＤが図４、６、９、１１又は１
２において右又は左へ長距離にわたって動くとき、上記
スポット像Ｓ’の大きさが大きくなるだけでなくレンズ
６１により集光された上記反射された焦点測定用ビーム
ｂr の主光線の方向もまた変化するので、上記スポット
像は上述の図に描かれた面の下方向又は上方向に動くだ
ろう。もし高い感度のため、絞り開口又は検出器の感知
領域が小さいならば、焦点誤差信号が消滅するように上
記スポット像がこれらの要素から離れて行くことも起こ
り得る。
２において右又は左へ長距離にわたって動くとき、上記
スポット像Ｓ’の大きさが大きくなるだけでなくレンズ
６１により集光された上記反射された焦点測定用ビーム
ｂr の主光線の方向もまた変化するので、上記スポット
像は上述の図に描かれた面の下方向又は上方向に動くだ
ろう。もし高い感度のため、絞り開口又は検出器の感知
領域が小さいならば、焦点誤差信号が消滅するように上
記スポット像がこれらの要素から離れて行くことも起こ
り得る。
【００６６】これはスリット形の開口１０１を有する絞
り１００が検出器１０２の前に置かれている図１３ａに
示される実施例で防止される。図１３ｂは実線内の上記
スリット１０１と下に置かれた検出器１０２の図１３ａ
の線ＡＡ’に沿って見た図を示す。上記スリットは図１
３ａの図の面内方向に延在しレンズ６１の光軸に垂直で
ある。合焦条件の際上記検出器が放射線の最大総量を受
けるようにスポット像はスポットＳ’の位置と大きさを
もつ。ぼけが生じたとき上記スポット像はより大きくな
りスポットＳ’’により示されるように例えば右へ動く
だろう。上記検出器はこのときより少量の放射線を受け
そして上記絞りスリットと検出器が充分に長いので受光
し続けるだろう。
り１００が検出器１０２の前に置かれている図１３ａに
示される実施例で防止される。図１３ｂは実線内の上記
スリット１０１と下に置かれた検出器１０２の図１３ａ
の線ＡＡ’に沿って見た図を示す。上記スリットは図１
３ａの図の面内方向に延在しレンズ６１の光軸に垂直で
ある。合焦条件の際上記検出器が放射線の最大総量を受
けるようにスポット像はスポットＳ’の位置と大きさを
もつ。ぼけが生じたとき上記スポット像はより大きくな
りスポットＳ’’により示されるように例えば右へ動く
だろう。上記検出器はこのときより少量の放射線を受け
そして上記絞りスリットと検出器が充分に長いので受光
し続けるだろう。
【００６７】焦点誤差検出システムのキャプチャーレン
ジを増やし一方感度を維持するための他の可能性は上記
反射された焦点測定用ビームの経路に円筒レンズを配置
してスリット絞りを使うことである。これらの要素１１
１と１１２は各々Ｚ’軸すなわち合焦条件で上記反射さ
れた焦点測定用ビームの主光線がもつ方向に沿って一方
の後ろにもう一方を配置した図１４ａで示される。図１
４ｂは像レンズ１１０から検出器１１４への上記反射さ
れたビームｂr の放射線経路の図を示す。図１４ｂの要
素は図１４ａの要素に対して上記ビームｂr の主光線の
周りに９０度回転されている。図１４ａでは上記レンズ
１１１の円筒軸は図の面に垂直である。上記レンズ１１
０と共にこのレンズは上記スポットＳを図１４ａの図の
面に延在して上記ビームｂr の主光線上に位置されるス
リット１１３をもつ上記絞り１１２上に引き伸ばされた
スポットＥＳとして結像させる。このスリットを通過し
た上記放射線は上記検出器１１４により電気信号に変換
される。
ジを増やし一方感度を維持するための他の可能性は上記
反射された焦点測定用ビームの経路に円筒レンズを配置
してスリット絞りを使うことである。これらの要素１１
１と１１２は各々Ｚ’軸すなわち合焦条件で上記反射さ
れた焦点測定用ビームの主光線がもつ方向に沿って一方
の後ろにもう一方を配置した図１４ａで示される。図１
４ｂは像レンズ１１０から検出器１１４への上記反射さ
れたビームｂr の放射線経路の図を示す。図１４ｂの要
素は図１４ａの要素に対して上記ビームｂr の主光線の
周りに９０度回転されている。図１４ａでは上記レンズ
１１１の円筒軸は図の面に垂直である。上記レンズ１１
０と共にこのレンズは上記スポットＳを図１４ａの図の
面に延在して上記ビームｂr の主光線上に位置されるス
リット１１３をもつ上記絞り１１２上に引き伸ばされた
スポットＥＳとして結像させる。このスリットを通過し
た上記放射線は上記検出器１１４により電気信号に変換
される。
【００６８】合焦条件の際上記引き伸ばされたスポット
ＥＳは最小の大きさであるので、上記絞りスリットを通
過し上記検出器１１４により受光された放射線の総量は
最大になる。この実施例において上記ビームｂr の放射
線の一部だけが上記絞りスリットを通過することができ
る。ぼけが起こるとき上記引き伸ばされたスポットＥＳ
は引き伸ばされ、このことは引き伸ばされたスポットの
放射線強度（単位面積当たりの放射線強度）が焦点誤差
の２乗で減少することを意味する。上記スポットＥＳに
より覆われた上記スリットの部分は焦点誤差に対して線
形的に増加するので、上記検出器に入射する放射線の総
量は焦点誤差が増加するにしたがって線形的に減少す
る。上記投射レンズシステムＣの光軸に沿った上記スク
リーンＤの移動による上記スポットＥＳの動きは上記ス
リット１１３の長さ方向であるので、このような動きは
上記検出器に入射する放射線の変化の結果とはならな
い。
ＥＳは最小の大きさであるので、上記絞りスリットを通
過し上記検出器１１４により受光された放射線の総量は
最大になる。この実施例において上記ビームｂr の放射
線の一部だけが上記絞りスリットを通過することができ
る。ぼけが起こるとき上記引き伸ばされたスポットＥＳ
は引き伸ばされ、このことは引き伸ばされたスポットの
放射線強度（単位面積当たりの放射線強度）が焦点誤差
の２乗で減少することを意味する。上記スポットＥＳに
より覆われた上記スリットの部分は焦点誤差に対して線
形的に増加するので、上記検出器に入射する放射線の総
量は焦点誤差が増加するにしたがって線形的に減少す
る。上記投射レンズシステムＣの光軸に沿った上記スク
リーンＤの移動による上記スポットＥＳの動きは上記ス
リット１１３の長さ方向であるので、このような動きは
上記検出器に入射する放射線の変化の結果とはならな
い。
【００６９】１個の円筒レンズをもつ代わりに上記引き
伸ばされたスポットＥＳは平行な円筒軸をもつ２個のレ
ンズの組合せ、即ち１個又は２個のプリズム、即ち一般
に呼ばれるアナモルフィックシステム、つまり第１の方
向と垂直な方向にある第２の方向の光学的倍率とかなり
異なる光学的倍率を第１の方向にもつシステムで得るこ
とが可能である。
伸ばされたスポットＥＳは平行な円筒軸をもつ２個のレ
ンズの組合せ、即ち１個又は２個のプリズム、即ち一般
に呼ばれるアナモルフィックシステム、つまり第１の方
向と垂直な方向にある第２の方向の光学的倍率とかなり
異なる光学的倍率を第１の方向にもつシステムで得るこ
とが可能である。
【００７０】スリット絞りと上記焦点測定用ビームの放
射線の一部だけが当該絞りで使われている図１３ａ乃至
１４ｂの実施例はこのビームが充分な強度を有していた
なら満足されるように機能するだろう。
射線の一部だけが当該絞りで使われている図１３ａ乃至
１４ｂの実施例はこのビームが充分な強度を有していた
なら満足されるように機能するだろう。
【００７１】より低い強度をもつ焦点測定用ビームが使
用可能で一方依然高感度で大きなキャプチャーレンジを
もつような焦点誤差検出システムの実施例は検出器、即
ち上記レンズ６１の光軸と９０度より小さい角度に配置
された検出用絞りユニットを有し、スポット像は常に上
記検出器上で形成されるだろう。この実施例の原理は図
１５に記載されている。この型の目的を明らかにするた
めにＹ方向の寸法はＸ方向の寸法に対して誇張されてい
る。上記補助放射線源５０は上記投射レンズシステムの
光軸ＯＯ’からの距離Ｙとこのレンズシステムからの距
離Ｘに配置される。上記スクリーンＤの位置Ｐ0 は合焦
位置である。この位置に上記放射線源は上記スクリーン
上に最小サイズのスポットＳ0 として結像される。この
スポットは上記レンズ６１の光軸ＢＢ’からの距離
Ｙ0 ’とこのレンズからの距離Ｘ0 ’にスポットＳ0 ’
としてレンズ６１により再結像される。上記スクリーン
が右に向かって位置Ｐ1 へ移動するとき、スポットＳ1
が上記スクリーン上に形成される。上記レンズ６１はこ
のスポットをスポットＳ1 ’として再結像させ、当該ス
ポットＳ’は光軸ＢＢ’からＹ0 より小さい距離Ｙ1 ’
とレンズ６１からＸ0 ’より小さい距離Ｘ1 ’に位置す
る。上記スクリーンが位置Ｐ2 の左方向に移動するとき
スポットＳ2 が上記スクリーン上に形成される。上記レ
ンズ６１はこのスポットを光軸ＡＡ’からＹ0 ’より大
きい距離Ｙ2 ’と上記レンズからＸ0 ’より大きい距離
Ｘ2 ’に位置するスポットＳ2 ’として再結像させる。
それから、上記スクリーンのより大きな移動の際上記再
結像されたスポットはスポットＳ1’，Ｓ0 ’及び
Ｓ2 ’の位置を通るライン１２０に沿って動く。上記検
出器、即ち検出用絞りユニットがこの方向に回転すると
き上記焦点誤差検出システムのキャプチャーレンジは例
えば２ｍから１５ｍへと大きくなり感度は依然高い。一
般に上記反射された焦点測定用ビームがこのユニットに
入る際に通過する検出ユニットの第１の面はライン１２
０の配向をもつべきである。
用可能で一方依然高感度で大きなキャプチャーレンジを
もつような焦点誤差検出システムの実施例は検出器、即
ち上記レンズ６１の光軸と９０度より小さい角度に配置
された検出用絞りユニットを有し、スポット像は常に上
記検出器上で形成されるだろう。この実施例の原理は図
１５に記載されている。この型の目的を明らかにするた
めにＹ方向の寸法はＸ方向の寸法に対して誇張されてい
る。上記補助放射線源５０は上記投射レンズシステムの
光軸ＯＯ’からの距離Ｙとこのレンズシステムからの距
離Ｘに配置される。上記スクリーンＤの位置Ｐ0 は合焦
位置である。この位置に上記放射線源は上記スクリーン
上に最小サイズのスポットＳ0 として結像される。この
スポットは上記レンズ６１の光軸ＢＢ’からの距離
Ｙ0 ’とこのレンズからの距離Ｘ0 ’にスポットＳ0 ’
としてレンズ６１により再結像される。上記スクリーン
が右に向かって位置Ｐ1 へ移動するとき、スポットＳ1
が上記スクリーン上に形成される。上記レンズ６１はこ
のスポットをスポットＳ1 ’として再結像させ、当該ス
ポットＳ’は光軸ＢＢ’からＹ0 より小さい距離Ｙ1 ’
とレンズ６１からＸ0 ’より小さい距離Ｘ1 ’に位置す
る。上記スクリーンが位置Ｐ2 の左方向に移動するとき
スポットＳ2 が上記スクリーン上に形成される。上記レ
ンズ６１はこのスポットを光軸ＡＡ’からＹ0 ’より大
きい距離Ｙ2 ’と上記レンズからＸ0 ’より大きい距離
Ｘ2 ’に位置するスポットＳ2 ’として再結像させる。
それから、上記スクリーンのより大きな移動の際上記再
結像されたスポットはスポットＳ1’，Ｓ0 ’及び
Ｓ2 ’の位置を通るライン１２０に沿って動く。上記検
出器、即ち検出用絞りユニットがこの方向に回転すると
き上記焦点誤差検出システムのキャプチャーレンジは例
えば２ｍから１５ｍへと大きくなり感度は依然高い。一
般に上記反射された焦点測定用ビームがこのユニットに
入る際に通過する検出ユニットの第１の面はライン１２
０の配向をもつべきである。
【００７２】上記ライン１２０と光軸との間の角度ψは
Ｙの寸法の拡大により誇張されていることは注目された
い。実際にこの角度ψはＸとＹ方向における上記システ
ムの要素間の距離により決められるだろう。図１５から Ｙ／Ｘ＝Ｙs ／Ｘd であることは明らかである。ここでＹs はスポットＳ０
と上記光軸ＯＯ’との間の距離でありＸd は上記投射レ
ンズシステムとスクリーンとの間の距離である。これに
対して上記スポット像Ｓo ’の位置は Ｙo ’／Ｘo ’＝（Ｙd −Ｙs ）／Ｘd で表せる。ここでＹd は上記光軸ＯＯ’とＢＢ’との間
の距離である。これは Ｙo ’／Ｘo ’＝Ｙd ／Ｘd −Ｙs ／Ｘd ＝Ｙd ／Ｘd
−Ｙ／Ｘ と書き表せる。上記放射線源５０が上記光軸ＯＯ’に位
置するような好ましい場合にはＹ＝０となり、 Ｙo ’＝Ｘo ’（Ｙd ／Ｘd ） と表せる。実際上記距離Ｘd が２ｍと１５ｍとの間で可
変可能であり上記検出器に対するスポット像の動きの結
果が５ｍｍまでであるということは要求されてもよい。
この要求は５０ｍｍのバック焦点距離（＝Ｘ0 ’）をも
つレンズ６１と約２３ｃｍの距離Ｙd と合わせられる。
角度ψはこのとき約８０度である。
Ｙの寸法の拡大により誇張されていることは注目された
い。実際にこの角度ψはＸとＹ方向における上記システ
ムの要素間の距離により決められるだろう。図１５から Ｙ／Ｘ＝Ｙs ／Ｘd であることは明らかである。ここでＹs はスポットＳ０
と上記光軸ＯＯ’との間の距離でありＸd は上記投射レ
ンズシステムとスクリーンとの間の距離である。これに
対して上記スポット像Ｓo ’の位置は Ｙo ’／Ｘo ’＝（Ｙd −Ｙs ）／Ｘd で表せる。ここでＹd は上記光軸ＯＯ’とＢＢ’との間
の距離である。これは Ｙo ’／Ｘo ’＝Ｙd ／Ｘd −Ｙs ／Ｘd ＝Ｙd ／Ｘd
−Ｙ／Ｘ と書き表せる。上記放射線源５０が上記光軸ＯＯ’に位
置するような好ましい場合にはＹ＝０となり、 Ｙo ’＝Ｘo ’（Ｙd ／Ｘd ） と表せる。実際上記距離Ｘd が２ｍと１５ｍとの間で可
変可能であり上記検出器に対するスポット像の動きの結
果が５ｍｍまでであるということは要求されてもよい。
この要求は５０ｍｍのバック焦点距離（＝Ｘ0 ’）をも
つレンズ６１と約２３ｃｍの距離Ｙd と合わせられる。
角度ψはこのとき約８０度である。
【００７３】上記傾いた検出器はまた図４、６、９、１
１及び１２の実施例に使用可能である。
１及び１２の実施例に使用可能である。
【００７４】全ての実施例に対して好ましくは上記投射
レンズシステムの軸（ＯＯ’）と上記レンズ６１の軸
（ＢＢ’）との間の距離（Ｙd ）はできるだけ小さく、
そして後者の軸と上記スクリーンに対する法線との間の
角度はできるだけ小さい。
レンズシステムの軸（ＯＯ’）と上記レンズ６１の軸
（ＢＢ’）との間の距離（Ｙd ）はできるだけ小さく、
そして後者の軸と上記スクリーンに対する法線との間の
角度はできるだけ小さい。
【図１】 従来の投射型画像表示装置図を表す。
【図２】 本発明による焦点サーボシステムを有する投
射型画像表示装置図を表す。
射型画像表示装置図を表す。
【図３】 本発明の装置に使用される投射レンズシステ
ム図を表す。
ム図を表す。
【図４】 焦点誤差検出システムの第１実施例図を表
す。
す。
【図５】 図４のシステムの検出ユニット図を表す。
【図６】 焦点誤差検出システムの第２実施例図を表
す。
す。
【図７】 図６のシステムの出力信号図を表す。
【図８】 スポットを軸方向に動かす焦点誤差検出シス
テムの出力信号図を表す。
テムの出力信号図を表す。
【図９】 図８の焦点誤差検出システムの第１実施例図
を表す。
を表す。
【図１０】 図８の焦点誤差検出システムの操作原理図
を表す。
を表す。
【図１１】 スポットを軸方向に動かす焦点誤差検出シ
ステムの第２実施例図を表す。
ステムの第２実施例図を表す。
【図１２】 複数の放射線源を有する焦点誤差検出シス
テムの実施例図を表し、同図のａは放射線源からスクリ
−ン上への放射線経路を表し、同図のｂはスクリ−ンか
ら検出器への放射線経路を表す。
テムの実施例図を表し、同図のａは放射線源からスクリ
−ン上への放射線経路を表し、同図のｂはスクリ−ンか
ら検出器への放射線経路を表す。
【図１３】 スリット絞りを有する焦点誤差検出システ
ム図を表し、同図のａは全体のシステム図を表し、同図
のｂはスリット絞りを表す。
ム図を表し、同図のａは全体のシステム図を表し、同図
のｂはスリット絞りを表す。
【図１４】 円筒形レンズとスリット絞りとを有する焦
点誤差検出システム図を表し、同図のａは全体のシステ
ム図を表し、同図のｂはスクリ−ンから検出器への放射
線経路を表す。
点誤差検出システム図を表し、同図のａは全体のシステ
ム図を表し、同図のｂはスクリ−ンから検出器への放射
線経路を表す。
【図１５】 検出ユニットが傾いている場合のシステム
図を表す。
図を表す。
Ａ．．．照射システム Ｂ．．．表示システム Ｃ．．．投射レンズシステム ＣＡ．．．増幅−制御回路 Ｄ．．．スクリーン Ｍ．．．モータ Ｓf ．．．焦点誤差信号 ２０、２１、２２、２３、２４、２５．．．リフレクタ ２６、２７、２８．．．表示パネル ４０、４１、４２．．．レンズ ５０．．．放射線源 ６０．．．放射感度検出システム ６２．．．検出器
Claims (15)
- 【請求項１】 投射すべき画像を発生させるための少な
くとも一つの画像表示パネルを有する画像表示システム
と、投射スクリーン上に前記表示システムからの前記画
像を投射するための投射レンズシステムと、焦点検出用
ビームを送出する補助放射線源と前記スクリーンにより
反射された前記焦点検出用ビームを焦点誤差信号に変換
するための検出ユニットとを有する焦点誤差検出システ
ムとを備えた投射型画像表示装置において、前記補助放
射線源は前記投射レンズシステムから見て実効的に画像
表示パネルの面と一致するような面に配置され、前記補
助放射線源は前記投射レンズシステムにより前記投射ス
クリーン上にスポットとして結像され、補助レンズシス
テムは前記スポットを前記検出ユニット上に第２のスポ
ットとして結像させるために設けられ、このユニットが
スポットサイズ測定用ユニットであることを特徴とした
投射型画像表示装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の投射型画像表示装置に
おいて、前記投射レンズシステムがズームレンズであ
り、前記焦点誤差信号が前記ズームレンズの可動可能な
レンズグループのアクチュエータに印可されることを特
徴とした投射型画像表示装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の投射型画像表示
装置において、前記補助放射線源が前記表示パネルの面
内で且つこのパネルの外側に配置されたことを特徴とし
た投射型画像表示装置。 - 【請求項４】 請求項１又は２に記載の投射型画像表示
装置において、前記補助放射線源が、前記投射レンズシ
ステムの光軸に対して鋭角に配置された波長選択リフレ
クタに対して表示パネルの面の鏡像である面に配置され
たことを特徴とした投射型画像表示装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の投射型画像表示装置に
おいて、前記鋭角な角度が４５度の角度であり、前記補
助放射線源が前記光軸と等しい線上に配置されたことを
特徴とした投射型画像表示装置。 - 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５に記載の投
射型画像表示装置において、前記検出ユニットは前記投
射スクリーン上に前記補助放射線源が正しく結像された
際に前記第２のスポットが形成される位置に配置されて
いるＣＣＤフォトダイオードマトリクスを有することを
特徴とした投射型画像表示装置。 - 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５又は６に記載
の投射型画像表示装置において、前記反射された焦点測
定用ビームが前記検出ユニットに入るのに通過する前記
検出ユニットの第１の面が前記補助レンズシステムの前
記光軸と鋭角な角度で配置されていることを特徴とした
投射型画像表示装置。 - 【請求項８】 請求項１、２、３、４又は５に記載の投
射型画像表示装置において、前記検出ユニットが前記投
射スクリーン上へ前記補助放射線源のシャープな結像が
された際に前記第２のスポットが形成される前記位置に
配置された絞りと、前記絞りの開口の後ろに配置された
光検出器とを有したことを特徴とした投射型画像表示装
置。 - 【請求項９】 請求項８に記載の投射型画像表示装置に
おいて、前記絞り開口の大きさが、前記焦点測定用ビー
ムが前記投射スクリーン上に合焦したとき形成される前
記第２のスポットの大きさに対応したことを特徴とした
投射型画像表示装置。 - 【請求項１０】 請求項８に記載の投射型画像表示装置
において、前記絞り開口がスリットであり、当該絞り開
口の長さ方向が前記投射レンズシステムの前記光軸に沿
う前記投射スクリーンの移動の際前記第２のスポットが
動く方向に沿って平行であることを特徴とした投射型画
像表示装置。 - 【請求項１１】 請求項８に記載の投射型画像表示装置
において、前記検出ユニットが、アナモルフィックシス
テムと、前記アナモルフィックシステムの最大の光学的
倍率の方向に実質的に平行であるスリット方向にスリッ
ト開口をもつ絞りと、光検出器とをこの順番に前記補助
レンズシステムからみて有したことを特徴とした投射型
画像表示装置。 - 【請求項１２】 請求項１乃至１１の何れか一項に記載
の投射型画像表示装置において、前記投射スクリーンに
対して前記第１のスポットを軸方向に動かすための手段
が設けられ、前記検出ユニットの出力が信号処理回路の
一方の入力と結合され、当該信号処理回路のもう一方の
入力が前記第１のスポットを軸方向に動かすための手段
と結合されていることを特徴とした投射型画像表示装
置。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の投射型画像表示装
置において、前記第１のスポットを軸方向に動かすため
の手段が前記補助放射線源を周期的に軸方向に動かすた
めのアクチュエータにより構成されていることを特徴と
した投射型画像表示装置。 - 【請求項１４】 請求項１２に記載の投射型画像表示装
置において、前記第１のスポットを軸方向に動かすため
の手段が前記投射レンズシステムの可動可能なレンズグ
ループを周期的に動かすためのアクチュエータにより構
成されていることを特徴とした投射型画像表示装置。 - 【請求項１５】 請求項１乃至１１の何れか一項に記載
の投射型画像表示装置において、前記放射線源が前記投
射レンズシステムの光軸に平行な第１の方向と前記第１
の方向に垂直な第２の方向とで互いにずれている少なく
とも２つの放射線射出要素を有し、前記検出ユニットが
放射線射出要素の数と対応する数の検出器を有したこと
を特徴とした投射型画像表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL93200826.1 | 1993-03-22 | ||
| EP93200826 | 1993-03-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0713065A true JPH0713065A (ja) | 1995-01-17 |
| JP2863822B2 JP2863822B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=8213715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6076681A Expired - Fee Related JP2863822B2 (ja) | 1993-03-22 | 1994-03-22 | 自動焦点システムを備えた投射型画像表示装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5434632A (ja) |
| EP (1) | EP0617306B1 (ja) |
| JP (1) | JP2863822B2 (ja) |
| KR (1) | KR100306826B1 (ja) |
| CN (1) | CN1076834C (ja) |
| DE (1) | DE69407078T2 (ja) |
| SG (1) | SG48354A1 (ja) |
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| JP2006178473A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Lg Electronics Inc | プロジェクタ |
| JP2006178468A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Lg Electronics Inc | 投射レンズユニット及びこれを用いた薄型プロジェクタ |
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