JP2603340B2 - Projection device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、複数の像を合成して投映像をつくる投映装
置あって、特にその光学系に関する技術である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a projection apparatus that combines a plurality of images to form a projection image, and particularly relates to a technique relating to an optical system thereof.
[従来技術] ある色成分をもった複数の像を合成して例えばカラー
画像を得る投映装置はよく知られているが、その方式
は、いくつかに分類することができる。2. Description of the Related Art Projection devices that combine a plurality of images having a certain color component to obtain a color image, for example, are well known, but their methods can be classified into several types.
第8図は三管三レンズ方式と呼ばれる方式を示す。青
色発光、緑色発光、赤色発光のブラウン管39,40,41から
出射される画像をそれぞれに対応した投映光学系12を介
してスクリーン13上に拡大投写してカラー画像を得てい
る。FIG. 8 shows a system called a three tube three lens system. Images emitted from blue, green, and red light-emitting cathode ray tubes 39, 40, and 41 are enlarged and projected on a screen 13 via projection optical systems 12 corresponding to the respective tubes to obtain color images.
第9図に三管一レンズ方式と呼ばれる方式を示す。青
色発光、緑色発光、赤色発光のブラウン管39,40,41から
出射される3色の画像がハーフミラーを内蔵する色合成
光学系11で合成され、1つの投映光学系12を介してスク
リーン13上に拡大投写してカラー画像を得ている。FIG. 9 shows a system called a three tube one lens system. Images of three colors emitted from CRTs 39, 40, and 41 emitting blue light, green light, and red light are synthesized by a color synthesizing optical system 11 including a half mirror, and are projected onto a screen 13 via one projection optical system 12. To obtain a color image.
第10図に三パネル一レンズ方式と呼ばれる方式を示
す。反射ミラー1と光源2と集光レンズ3とからなる照
明光学系から出射される白色光が色分解光学系4,5,6に
より青色光、緑色光、赤色光の3色に分解され、ライト
バルブ(液晶素子)8を照射し、画像変調された後に、
各分解光は色合成光学系11で構成され、そして投映光学
系12を介してスクリーン13上に映像を投映している。FIG. 10 shows a system called a three-panel one-lens system. White light emitted from an illumination optical system including a reflection mirror 1, a light source 2, and a condenser lens 3 is separated into three colors of blue light, green light, and red light by color separation optical systems 4, 5, and 6, and After irradiating the bulb (liquid crystal element) 8 and modulating the image,
Each decomposed light is constituted by a color combining optical system 11, and projects an image on a screen 13 via a projection optical system 12.
[発明が解決しようとする問題点] ところが、投映レンズは原画をありのままに投映描写
することが理想とされるが、現実には投映レンズが発生
する収差の影響を受けることになる。従って特に上述し
た異なる色成分を合成してカラー画像を得る場合は、投
映光学系に残存する色収差、特に倍率色収差を十分に補
正する必要がある。もし倍率色収差が残存しているとス
クリーン13で3色光が分離する、いわゆるレジストレー
ションエラーが発生し、解像力の低下そして画質の低下
を招くことになる。[Problems to be Solved by the Invention] However, it is ideal for a projection lens to project and render an original image as it is, but in reality, it is affected by aberrations generated by the projection lens. Therefore, in particular, when a color image is obtained by combining the different color components described above, it is necessary to sufficiently correct the chromatic aberration remaining in the projection optical system, particularly, the chromatic aberration of magnification. If the chromatic aberration of magnification remains, a so-called registration error occurs in which the three colors of light are separated on the screen 13, resulting in a reduction in resolution and a reduction in image quality.
これに対して、特に第9図、及び第10図に示す通り
の、ブラウン管を用いてカラー画像を得る投映装置で
は、ブラウン管自体39,40,41に写し出される画像の大き
さを、各々両立にそして電気的に変化させることが比較
的に容易で、投映光学系に残存する倍率色収差をある程
度補正することも可能である。On the other hand, in particular, in a projection apparatus for obtaining a color image using a CRT as shown in FIGS. 9 and 10, the sizes of the images projected on the CRTs 39, 40, and 41 are compatible. It is relatively easy to make electrical changes, and it is also possible to correct the chromatic aberration of magnification remaining in the projection optical system to some extent.
しかしながら液晶パネルを用いてカラー画像を得る方
式に於いては、画面サイズを変化させることが困難とな
っている。However, in a method of obtaining a color image using a liquid crystal panel, it is difficult to change the screen size.
一方、投映光学系に色消レンズを用いたり又レンズ構
成枚数を増加させる等のレンズ設計の立場から収差をあ
る程度まで補正することも可能ではあるが、それにも限
界がある。又、同時に、コストアップ、重量増、大型化
につながってくるという実用上の問題点が生じてくる。On the other hand, it is possible to correct aberrations to some extent from the viewpoint of lens design, such as using an achromatic lens in the projection optical system or increasing the number of lens components, but there is a limit to this. At the same time, there is a practical problem that leads to an increase in cost, weight and size.
本発明は、かかる問題点を解決することを目的とす
る。An object of the present invention is to solve such a problem.
[問題点を解決するための手段] そして本発明は、投映される各像の大きさ、そしてピ
ントが各々実質的に一致するようにしたもので、その特
徴事項は 異なる色成分の複数の像を形成する像形成手段と、前
記各像形成手段の像を合成する合成手段とを有し、合成
した像を1つの投映光学系を介して投映する投映装置に
おいて、 少なくとも1つの前記像形成手段と前記合成手段との
間に正のパワーを持つレンズ群と負のパワーを持つレン
ズ群とを配置し、いずれか一方のレンズ群の移動または
パワー変化で倍率補正し、両方のレンズ群の移動でピン
ト位置補正し、投映された像が実質的に一致するように
調整したことにある。[Means for Solving the Problems] In the present invention, the size of each projected image and the focus are substantially the same, and the characteristic feature is that a plurality of images of different color components are provided. And a synthesizing unit for synthesizing the images of the respective image forming units, wherein the projection device projects the synthesized image via one projection optical system. At least one of the image forming units A lens group having a positive power and a lens group having a negative power are disposed between the lens group and the synthesizing means, and magnification correction is performed by moving one of the lens groups or changing the power, and moving both lens groups. The focus position is corrected in the step (2), and the adjustment is performed so that the projected images substantially match.
[実施例] 以下図面にもとずいて本発明の実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
2はハロゲンランプ、キセノンランプあるいはメタル
ハライドランプ等の光源、1は反射ミラー、3は集光レ
ンズ、4は480mm付近の青色光成分だけを反射する第1
のダイクロイックミラー、5は540mm付近の緑色光成分
だけを反射する第2のダイクロイックミラー、6は600m
m付近の赤色光成分だけを反射する第3のダイクロイッ
クミラー、7は鏡面からなる反射ミラー、8a,8b,8cは原
画像を形成するライトバルブ(液晶パネル)、9a,9b
は、後述する構成をとり、色ずれを光学的に補正するた
めの補正手段である。10は基準状態(補正前)において
補正手段9a,9bと光学的に等価な光学素子である。11は
色合成光学系で2枚のダイクロイックミラーを直交させ
たクロスダイクロイックプリズムで構成される。12はズ
ームレンズから成る投映光学系では、13はスクリーンで
ある。2 is a light source such as a halogen lamp, a xenon lamp or a metal halide lamp, 1 is a reflection mirror, 3 is a condenser lens, and 4 is a first which reflects only a blue light component near 480 mm.
Dichroic mirror, 5 is a second dichroic mirror that reflects only the green light component near 540 mm, 6 is 600 m
A third dichroic mirror that reflects only the red light component near m, 7 is a reflecting mirror having a mirror surface, 8a, 8b, and 8c are light valves (liquid crystal panels) that form an original image, 9a and 9b.
Is a correction means for optically correcting a color shift, having a configuration described later. Reference numeral 10 denotes an optical element which is optically equivalent to the correction means 9a and 9b in a reference state (before correction). Numeral 11 denotes a color synthesizing optical system which is composed of a cross dichroic prism in which two dichroic mirrors are made orthogonal. Reference numeral 12 denotes a projection optical system including a zoom lens, and reference numeral 13 denotes a screen.
以上の構成を、各液晶パネル8a,8b,8cに形成された各
像は、各ダイクロイックミラー(4,5,6)によって色分
解された各色の照明光によって照明される一方、色合成
光学系11によって合成され後に投映レンズ12に入射し、
そしてスクリーン13へカラー画像が拡大投映されること
になる。In the above configuration, each image formed on each of the liquid crystal panels 8a, 8b, 8c is illuminated by the illumination light of each color separated by each dichroic mirror (4, 5, 6), while the color combining optical system After being synthesized by 11, it enters the projection lens 12 and
Then, the color image is projected on the screen 13 in an enlarged manner.
第2図は前述の補正手段9a,9bを具体的に示す図であ
る。この補正手段9a,9bは屈折力の異なる第1レンズ群1
4と第2レンズ群15の少なくとも2つのレンズ群で構成
される。そして、投映レンズ自体の色収差、特に倍率色
収差が原因となって引き起こされる相対的な像の大きさ
の相違が、投映された画像に生じた場合、つまりレジス
トレーションエラーから生じた場合は、2つのレンズ群
の間隔を変化させ(矢印16に示す)各像の大きさが基準
となる緑色光のそれと一致する調整、つまりレジストレ
ーション調整を行う。FIG. 2 is a diagram specifically showing the correction means 9a and 9b described above. The correcting means 9a and 9b are provided in the first lens group 1 having different refractive powers.
4 and at least two lens groups of the second lens group 15. When a difference in relative image size caused by chromatic aberration of the projection lens itself, particularly a chromatic aberration of magnification, occurs in a projected image, that is, when a registration error occurs, there are two cases. The distance between the lens groups is changed (indicated by an arrow 16), and adjustment is performed so that the size of each image matches that of the reference green light, that is, registration adjustment.
又、本実施例に於いては、補正手段を光軸方向に一体
的に移動させて(矢印17に示す)ピント調整を行うとと
もに、更に光軸に交れる方向に移動させて(矢印18に示
す)青色・赤色光のスクリーン上における投映像の位置
を緑色光のそれに一致させている(芯ずれの調整)。
尚、矢印17、及び18で示す操作の代りにライトバルブを
移動機構に支持し、ライトバルブ8を光軸に関して平行
な方向、あるいは垂直な方向へ移動させる操作を行って
も同様の効果を得ることができる。In the present embodiment, the correction means is moved integrally in the optical axis direction (indicated by arrow 17) to perform focus adjustment, and further moved in the direction intersecting the optical axis (indicated by arrow 18). The position of the projected image on the screen for blue / red light is matched with that for green light (adjustment of misalignment).
Note that the same effect can be obtained by performing an operation of moving the light valve 8 in a direction parallel to or perpendicular to the optical axis by supporting the light valve on a moving mechanism instead of the operations indicated by arrows 17 and 18. be able to.
次に、補正手段を別の形態で構成した実施例を第3図
に示す。本実施例では、補正手段の一部のレンズをシリ
コンゴム等からなる透明な弾性あるいは流動物質で構成
した例を示す。19は流動物質で透明弾性膜21内に封入さ
れている。そしてシリンダ22を介して圧力を加減するこ
とによって透明弾性膜の曲率が変化するので屈折力が変
化し倍率を変化することが可能となる。20で示す仮想縁
は平衡状態に於ける透明弾性膜の位置を示す。尚第3図
(A)は、圧力を加えた状態、第3図(B)は、圧力を
減じた状態の図をそれぞれ示す。Next, an embodiment in which the correction means is configured in another form is shown in FIG. In the present embodiment, an example is shown in which a part of the lens of the correction means is made of a transparent elastic or fluid substance made of silicon rubber or the like. Numeral 19 denotes a fluid material which is sealed in the transparent elastic film 21. Then, by adjusting the pressure through the cylinder 22, the curvature of the transparent elastic film changes, so that the refractive power changes and the magnification can be changed. The imaginary edge indicated by 20 indicates the position of the transparent elastic film in the equilibrium state. FIG. 3 (A) shows a state where pressure is applied, and FIG. 3 (B) shows a state where pressure is reduced.
次に第4図をもとに、別の実施例を示す。 Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
本実施例に於いては、補正手段の一部のレンズとして
透明誘電体23へ電力を供給する透明薄膜電極24に電源26
から電圧を印加することにより焦点距離が変化する性質
をもつ公知の素子を利用した例を示す。In this embodiment, the transparent thin-film electrode 24 for supplying power to the transparent dielectric 23 as a part of the lens of the correction means is connected to the power supply 26.
An example is shown in which a known element having a property that the focal length changes when a voltage is applied from the device is used.
この素子は、例えば特開昭57−19216号公報、あるい
は特開昭59−78317号公報を既に知られている。簡単に
説明すると透明薄膜電極24に電源26により電圧を印加す
ることにより、透明誘電体23は光軸と垂直方向に屈折率
が変化し第6図の特性図(縦軸nは屈折率、横軸Rは透
明誘電体23の中心から光軸と垂直方向に向かう距離)に
示される曲線29のような屈折率分布を持つ特性の素子で
ある。This element is already known, for example, from JP-A-57-19216 or JP-A-59-78317. Briefly, by applying a voltage to the transparent thin-film electrode 24 from the power supply 26, the refractive index of the transparent dielectric 23 changes in the direction perpendicular to the optical axis, and the characteristic diagram shown in FIG. The axis R is a device having a characteristic having a refractive index distribution as shown by a curve 29 indicated by a distance from the center of the transparent dielectric 23 in a direction perpendicular to the optical axis).
従って、第2図に示す16の操作によるものと同様の変
倍効果が得られ画質の良好なカラー画像が得られる。Therefore, the same magnification effect as that obtained by the operation 16 shown in FIG. 2 can be obtained, and a color image with good image quality can be obtained.
ところで、投映光学系が特にズームレンズであった場
合に、倍率色収差特性は、焦点距離に応じて変動する
が、次にこの点に着目して更なる良好な画像を得ること
を目的とする実施例を説明する。By the way, when the projection optical system is a zoom lens in particular, the chromatic aberration of magnification characteristics fluctuates according to the focal length. An example will be described.
第6図は横軸を投写光学系12のズーミング焦点距離
f、縦軸を倍率βとしたグラフで緑色光の投写倍率(直
線35)を基準として青色光の倍率変動曲線31、赤色光の
倍率変動曲線32を表わした特性図である。FIG. 6 is a graph in which the horizontal axis represents the zooming focal length f of the projection optical system 12 and the vertical axis represents the magnification β. The blue light magnification variation curve 31 and the red light magnification are based on the green light projection magnification (straight line 35). FIG. 6 is a characteristic diagram showing a variation curve 32.
第8図に示すようなズーミングによる倍率色収差変動
特性を持つ投写光学系を用いた本実施例の基本動作及び
構成を第7図を用いて説明する。第7図は第1図におけ
る3色光のうち1色、例えば青色光についてライトバル
ブ8から投写光学系12までの部分を本実施例の構成に置
き換えたものである。補正手段9として第1の実施例で
用いた第2図に示す装置を用い、投写光学系12として具
体的にフォーカス群33とズーム群34とリレー群35とから
なるズームレンズを用いている。36はズーム部34の位置
を検出する位置検出手段(エンコーダーあるいは、ポテ
ンショメーター)37、38は補正手段の一部のレンズ14、
補正手段9の駆動手段(モーター)である。位置検出手
段36のズーム位置信号は倍率補正信号発生装置39に送ら
れる。39にはズーム群34の各ズーム位置における第6図
に示すような倍率色収差変動と、これを打ち消すために
主にレンズ14を移動させる一方、変倍による像面移動か
ら防止するため、補正手段9の全体的な位置関係があら
かじめ記憶しているROMを有しており、このROMの内容に
従って駆動手段37、38に位置制御の指令が送られる。赤
色光例についても同様の機構を備えることによって投写
光学系12のズーミング全域において、レジストレーショ
ンエラーの無い、鮮明な映像が得られる。The basic operation and configuration of this embodiment using a projection optical system having a chromatic aberration variation characteristic due to zooming as shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram in which a portion from the light valve 8 to the projection optical system 12 for one of the three colors of light, for example, blue light in FIG. The apparatus shown in FIG. 2 used in the first embodiment is used as the correcting means 9, and a zoom lens including a focus group 33, a zoom group 34 and a relay group 35 is specifically used as the projection optical system 12. 36 is a position detecting means (encoder or potentiometer) 37 for detecting the position of the zoom unit 34, and 38 is a part of the lens 14 of the correcting means,
The driving means (motor) of the correcting means 9. The zoom position signal of the position detecting means 36 is sent to a magnification correction signal generator 39. In FIG. 39, there are magnification chromatic aberration fluctuations as shown in FIG. 6 at each zoom position of the zoom group 34, and the lens 14 is mainly moved to cancel the fluctuations. 9 has a ROM in which the overall positional relationship is stored in advance, and a position control command is sent to the driving means 37 and 38 in accordance with the contents of the ROM. By providing the same mechanism for the red light example, a clear image without registration errors can be obtained in the entire zooming range of the projection optical system 12.
また、フォーカシングを行なった場合、第6図に示す
ような倍率色収差変動特性が変わるのが従来のズームレ
ンズにおいては一般的である。この特性をもあらかじめ
ROMに記憶させ、フォーカス群33に前出36と同様の位置
検出手段を備えれば、前記と同様な動作によって、全投
写距離範囲においても、レジストレーションエラーの無
い鮮明な映像を得ることができる。In addition, when focusing is performed, the chromatic aberration variation characteristic of magnification as shown in FIG. 6 generally changes in a conventional zoom lens. This characteristic
If the focus group 33 is provided with the same position detection means as that described above in the focus group 33 and stored in the ROM, a clear image without registration errors can be obtained even in the entire projection distance range by the same operation as described above. .
尚、上述の例はレジストレーションエラーの高度の補
償を目標としているが、普及機の場合、他の色成分像に
対して最も寸法の異なる色成分像を投光する1つの光路
に補償用のレンズを1枚装着して像寸法を変えてレジス
トレーションエラーを軽減しても良い。Although the above-mentioned example aims at the high compensation of the registration error, in the case of a general-purpose device, the compensation for the compensation is provided in one optical path for projecting the color component image having the most different size with respect to the other color component images. The registration error may be reduced by changing the image size by attaching one lens.
以上説明した、本発明の実施例に於いては画像形成装
置8として液晶パネルを利用したが、必ずしもこれに限
ることなく、ブラウン管であってもよい。Although the liquid crystal panel is used as the image forming apparatus 8 in the embodiment of the present invention described above, the present invention is not limited to this, and a cathode ray tube may be used.
以上述べたように本発明による投映装置は、投写光学
系の倍率色収差に関する補正は弱い状態のまま、青・緑
・赤の3色光の投写像を一致させることができ、従来よ
り極めて鮮明で高画質な投写映像が得られる。As described above, the projection apparatus according to the present invention can match the projected images of blue, green, and red light with the correction of the chromatic aberration of magnification of the projection optical system in a weak state. High quality projected images can be obtained.
近年、カラー表示装置の分野では、より高解像・高画
質な映像が要求される傾向が高まってきている。従来の
ライトバルブを用いる投写型表示装置はブラウン管等を
用いる他の方式によるものと比べて、小型・軽量・低コ
ストという勝れた長所を持ち合わせていながら、解像
度、画質の面では劣っている。本発明はこの欠点を大き
く改善するものであり、設置条件の制約の少ない、低価
格な投写型表示装置で高品位なカラー映像を提供できる
ため、投写型表示装置分野において応用範囲が広がる効
果をもたらす。2. Description of the Related Art In recent years, in the field of color display devices, there has been an increasing tendency to demand higher resolution and higher quality images. A projection type display device using a conventional light valve has the advantages of small size, light weight, and low cost, but is inferior in resolution and image quality as compared with other types using a CRT or the like. The present invention significantly improves this drawback, and provides a high-quality color image with a low-cost projection display device with less restrictions on installation conditions, and has an effect of expanding the application range in the field of the projection display device. Bring.
第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図。 第2図は本発明の第1の実施例に用いる補正手段9の構
成図。 第3図は本発明の第2の実施例に用いる補正手段9の構
成図。 第4図は本発明の第3の実施例に用いる補正手段9の構
成図。 第5図は第4図に示す素子の屈折率特性図。 第6図は第7図に用いる投写光学系12のズーミングによ
る倍率色収差変動特性図。 第7図は本発明の第4の実施例に用いる第1図における
一部分8,9,11,12の詳細図。 第8図、第9図、第10図は従来の投写型表示装置の方式
を示す図。 8……ライトバルブ 9……補正手段 11……色合成装置 12……投映光学系FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of the correction means 9 used in the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram of the correction means 9 used in the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a configuration diagram of the correction means 9 used in the third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a refractive index characteristic diagram of the element shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing a change characteristic of lateral chromatic aberration caused by zooming of the projection optical system 12 used in FIG. FIG. 7 is a detailed view of portions 8, 9, 11, and 12 in FIG. 1 used in the fourth embodiment of the present invention. FIGS. 8, 9 and 10 are diagrams showing a conventional projection display apparatus. 8 light valve 9 correction means 11 color synthesizer 12 projection optical system
Claims (2)
手段と、前記各像形成手段の像を合成する合成手段とを
有し、合成した像を1つの投映光学系を介して投映する
投映装置において、 少なくとも1つの前記像形成手段と前記合成手段との間
に正のパワーを持つレンズ群と負のパワーを持つレンズ
群とを配置し、いずれか一方のレンズ群の移動またはパ
ワー変化で倍率補正し、両方のレンズ群の移動でピント
位置補正し、投映された各像が実質的に一致するように
調整したことを特徴とする投映装置。An image forming means for forming a plurality of images of different color components; and a synthesizing means for synthesizing the images of the respective image forming means, and projecting the synthesized image via one projection optical system. A lens group having a positive power and a lens group having a negative power are arranged between at least one of the image forming means and the synthesizing means, and the movement or power of one of the lens groups is arranged. A projection apparatus, wherein magnification is corrected by a change, focus position is corrected by movement of both lens groups, and adjustment is performed so that projected images substantially match.
前記レンズ群の移動またはパワー変化を該ズームレンズ
のズーミングに連動して制御する制御手段を備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の投映装置。2. The projection optical system is a zoom lens,
2. The projection apparatus according to claim 1, further comprising control means for controlling movement or power change of the lens group in conjunction with zooming of the zoom lens.
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Publication number | Publication date |
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JPH0378718A (en) | 1991-04-03 |
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