JPH08339259A - 投影表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】投影スクリーン上で正確な指示操作を行え、し
かも確実な目視確認の可能な投影表示装置を提供する。 【構成】投影光やスクリーン放射光の中から、スクリー
ン放射光の投影光反射成分や投射光とは偏光方向の異な
る輝点成分を分離する偏光ビームスプリッタ５を、授受
光兼用レンズ６と液晶パネル１３との間に設けて投影表
示装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信回線を用いた遠隔
電子会議、商品説明におけるプレゼンテーション、遠隔
授業システム等において用いられる投影表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プレゼンテーションや会議等で多人数の
観察者が同時に投影スクリーン上の表示像を観察できる
装置として、プロジェクタとも呼ばれる投影表示装置が
利用されている。そして、従来から、このような投影表
示装置をさらに発展させて、投影スクリーン上にライト
ペンによって記入した内容を読み取り、ライトペンの軌
跡を表示したり、特定の処理を行ったりする入力機能付
きの投影表示装置が各種提案されている。

【０００３】例えば、特開平４―２９９７２７号公報に
記載の投影表示装置は、図３に示すように構成されてい
る。すなわち、高輝度投影ランプ１１１からの光をフレ
ネルレンズ１２０によって収束して液晶パネル１１９の
背面側に投光する。高輝度投影ランプ１１１の投光を受
けた液晶パネル１１９では、その表示像を投影レンズ１
０７側に投影し、投影レンズ１０７では表示像を拡大し
て、投影スクリーン１０３上に表示する。

【０００４】一方、ライトペン１０２によって赤外ビー
ムを投影スクリーン１０３上の入力したい位置に投影す
る。すると、投影スクリーン１０３上の表示像と赤外ビ
ームとが、縮小レンズ１２１によって位置検出フォトダ
イオード１２３上に集光される。その際、縮小レンズ１
２１と位置検出フォトダイオード１２３との間に配置さ
れた赤外フィルタ１２２が赤外ビームだけを透過させる
ので、位置検出フォトダイオード１２３では、赤外ビー
ムだけが検出される。このようにして、ライトペンの位
置を赤外ビームの位置として検知するのである。そし
て、赤外ビームの表示位置情報に基づいて図示しない輝
点表示画像形成部が輝点表示画像を投影スクリーン１０
３上の表示像に重ね合わせて表示する。

【０００５】また、特開平５―２２４６３６号公報に記
載の投影表示装置は図４に示すように構成されている。
すなわち、光源２１１からの光をレンズ２２０を介して
液晶パネル２１９の背面側に投光することで、液晶パネ
ル２１９の表示像を液晶パネル前面側に投影する。液晶
パネル２１９から投影された表示像は、ビーム分割ミラ
ー２３０及び投影レンズ２０７を透過して投影スクリー
ン２０３上に投影される。

【０００６】一方、放射線投光器２０２で発生させた放
射線ビームは、表示像とともにスクリーン２０３上で反
射する。そして、スクリーン２０３で反射した表示像と
放射線ビームとは投影レンズ２０７を通過して、ビーム
分割ミラー２３０で放射線ビームのみ反射される。ビー
ム分割ミラー２３０を反射した放射線ビームは画像レン
ズ２３１及び画像縮小レンズ２２１を通ってセンサ手段
２２３に達する。センサ手段２２３では、放射線ビーム
の位置情報を図示しない輝点表示画像形成部に供給す
る。輝点表示画像形成部では、入力された位置情報を基
にして輝点表示画像等を投影スクリーン２０３上の表示
像に重ね合わせて表示する。

【０００７】図４に示す投影表示装置は、ビーム分割ミ
ラー２３０で可視光を透過させなければ、液晶パネル２
１９の表示像が投影スクリーン２０３に精度よく投影さ
れないという特徴がある。そのため、ビーム分割ミラー
２３０として、赤外光のように不可視光だけを反射して
可視光を透過させるダイクロイックミラーが用いられて
いるともに、放射線ビームとして赤外光が使われてい
る。

【０００８】また、特開平６―２３６２３６号公報に記
載された投影表示装置は光源からの白色光を青、緑、赤
の３つの基本成分に分割したのち種々の光学弁に加える
構成となっており、具体的には図５に示すように構成さ
れている。すなわち、光源３１０の白色光は反射鏡３１
１及び光学システム３１２によって集められたのち変調
システムに向かってコリメートされる。変調システムで
は、まず白色光の青成分を第１ダイクロイックミラー３
２０で反射させるととともに、青成分より波長の長い成
分を透過させる。第１ダイクロイックミラー３２０を透
過した成分は第２グイクロイックミラー３２１に達す
る。第２ダイクロイックミラー３２１は緑成分を反射さ
せるとともに、赤成分を透過させる。このようにして、
白色光を青、緑、赤の３成分に分離させる。

【０００９】一方、第１ダイクロイッククミラー３２０
で反射された青成分は単純ミラー３３０によって光学弁
ＶＢに導かれる。光学弁ＶＢは液晶デバイスであって通
過する青成分によって画像の青成分を決定している。ま
た、第２ダイクロイックミラー３２１で反射された緑成
分は光学弁ＶＧを通過する。光学弁ＶＧは液晶デバイス
であって、通過する緑成分によって画像の緑成分を決定
している。第２ダイクロイックミラー３２１を透過した
赤成分は光学弁ＶＲを通過する。光学弁ＶＲは液晶デバ
イスであって、通過する赤成分によって画像の赤成分を
決定している。

【００１０】光学弁ＶＢ，ＶＧで発生した画像の青成分
および緑成分は第３ダイクロイックミラー３２２に導か
れる。第３ダイクロイックミラー３２２は緑成分を反射
するとともに緑成分より短い波長の青成分を透過させ
る。したがって、画像の青成分と緑成分とは第３ダイク
ロイックミラー３２２によって結合されて、第４ダイク
ロイックミラー３２３に導かれる。

【００１１】一方、光学弁ＶＲで発生した画像の赤成分
は第５ダイクロイックミラー３２４によって反射され
る。第５ダイクロイックミラー３２４は赤成分および赤
成分より短い波長を反射する一方、赤成分より波長の長
い成分、すなわち、赤外光成分を透過させる。第５ダイ
クロイックミラー３２４を反射した画像の赤成分は第４
ダイクロイックミラー３２３に導かれる。

【００１２】第４ダイクロイックミラー３２３は、赤成
分および赤成分より長い波長である赤外成分を反射する
一方、赤成分より短い波長は透過させる。したがって、
画像の青成分、緑成分および赤成分は第４ダイクロイッ
クミラー３２３によって結合されて、対物レンズ３４０
に導かれる。各光学弁ＶＢ，ＶＧ，ＶＲは対物レンズ３
４０に対してそれぞれ同一距離に配置されているので、
第４ダイクロイックミラー３２３の出力において結合さ
れた青、緑、赤成分は対物レンズ３４０によって集光さ
れる。したがって、その拡大画像は投影スクリーン３５
０上に表示されることになる。

【００１３】一方、操作者が操作する赤外光放射器３７
０から発せられた赤外光は投影スクリ―ン３５０上に赤
外光スポットを形成する。

【００１４】投影スクリーン３５０で反射された表示
像、及び投影スクリ―ン３５０で屈折あるいは反射され
た赤外光は、対物レンズ３４０を通って、第４グイクロ
イックミラー３２３に達する。表示像の赤成分と赤外光
とは、第４グイクロイックミラー３２３によって反射さ
れたのち、第５ダイクロイックミラー３２４に達する。
第５ダイクロイックミラー３２４は赤外光のみ通過し、
表示像の赤成分は反射する。したがって、対物レンズ３
４０から光学弁ＶＢ、ＶＧ、ＶＲと同―距離にある赤外
光面検出器３６０上に赤外光スポッとが結像することに
なる。そして、結合した赤外光スポットの位置から、投
影スクリーン３５０上の赤外光スポットの位置を検出
し、その位置情報を図示しない輝点表示画像形成部に供
給する。そして、輝点表示画像形成部では、入力された
位置情報を基にして輝点表示画像を投影スクリーン３５
０上の表示像に重ね合わせて表示する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示した従来例で
は、この種の投影スクリーンではその構造上、精度高く
取り付けることが困難であるために、投影スクリーン１
０３の取り付け位置や角度が不意に変化することがあ
る。このような投影スクリーン１０３の位置変動が起こ
ると、投影スクリーン１０３上に投影される画像位置
と、縮小レンズ１２１で受光されるライトペン１０２に
よる赤外ビームのスポット位置との関係が一致しなくな
り、その結果、ライトペン１０２の入力位置と、それを
表示するライトペン指示画像との間にずれを生じさせる
という問題を引き起こした。

【００１６】また、図４や図５に示した従来例では、ダ
イクロイックミラーを用いてスクリーン放射光からライ
トペンの出射光を分離するようになっており、そのため
に、ライトペンの出射光は赤外光のような不可視光でな
ければならない。ところが、目視によって確認しながら
ライトペンの指示位置を行うことや、ライトペンの軌跡
を表示せずにライトペンの指示位置だけを示したいこと
がよくある。しかしながら、不可視光を用いたライトペ
ンでは、指示位置を目視確認することができず、目視確
認用に、別途可視光の光源を備える必要があり、コスト
アップの要因となっていた。

【００１７】したがって、本発明においては、投影スク
リーン上で正確な指示操作を行え、しかも確実な目視確
認の可能な投影表示装置を提供することを目的としてい
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明においては、液晶パネルに光を透過さ
せることで、この液晶パネルに作成した画像の投影光を
投影スクリーンに向かって出力する画像形成手段と、前
記投影光を前記投影スクリーン上で結像させる一方、前
記投影スクリーンを反射ないし透過したスクリーン放射
光を集光する結像手段と、前記投影スクリーンに可視光
からなる輝点を投射する輝点投射手段と、前記結像手段
と前記画像形成手段との間に設けられて、前記スクリー
ン放出光の中や前記投影光の中から、スクリーン放出光
の投影光反射成分や投射光とは偏光方向の異なる輝点成
分を分離する光学手段と、前記光学手段で分離したスク
リーン放射光の輝点成分の位置を検出する輝点位置検出
手段と、前記輝点位置検出手段が検出した位置情報を基
にして輝点表示画像を前記画像形成手段で作成させる輝
点表示画像形成手段とを備えていることに特徴を有して
いる。

【００１９】

【作用】輝点形成手段が形成した輝点は投影スクリーン
を反射ないし透過したのち、結像手段を通過して光学手
段に到達する。また、画像形成手段が形成した投影光も
投影スクリーンで反射したのち、光学手段に到達する。
ここで、投影光は液晶パネルを透過した光であって、偏
光方向が所定方向に揃った光となっている。また、投影
光反射成分もそのほとんどが投影光と同様の偏光方向を
備えた光となっている。そのため、光学手段に到達する
光には、偏光方向の揃った投影光やスクリーン放射光の
投影光成分と、投影光およびスクリーン放出光の投影光
成分とは偏光方向の異なる光という、二つの光が存在す
ることになる。光学手段は偏光方向の相違によってこれ
ら二つの光を分離する。

【００２０】スクリーン放射光の輝点光、すなわち、ス
クリーンを反射ないし透過した輝点光の中には、スクリ
ーン放射光の投影光成分や放射光とは偏光方向の異なる
光成分が存在しており、この光成分は、上記した光学手
段の作用によって他の光から分離される。

【００２１】このようにして他の光成分から分離された
スクリーン放射光の輝点成分を輝点位置検出手段で検出
し、その位置情報を基にして輝点表示画像形成手段で輝
点表示画像を形成して投影スクリーンに投影表示する。

【００２２】このとき、投影光の結像動作とスクリーン
放射光の集光動作とを別々に行うことなく、結像手段で
一緒に行っている。そのため、投影スクリーンの取り付
け位置精度に拘わらず、結像動作を行った投影光と集光
動作を行ったスクリーン放出光との間に、相対的な位置
関係の変化が起きない。

【００２３】また、偏光方向によって輝点成分を分離す
るので、輝点に可視光を用いても何ら支障がない。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る投影
表示装量を示す概略構成図である。

【００２５】この投影表示装置１は、投影スクリーンＡ
に向かって画像の投影光を出力する投影表示装置本体２
と、投影スクリーンＡに輝点を投射する輝点投射手段と
してのライトペン３とを備えている。

【００２６】投影表示装置本体２は、画像形成手段４
と、光学手段としての偏光ビームスプリッタ５と、結像
手段としての授受光兼用レンズ６と、輝点位置検出手段
としてのＣＣＤ（固体撮像素子）７と、ＣＣＤ７に対し
て集光作用を施す集光手段８と、画像形成制御部９と、
電源１０とを備えている。

【００２７】画像形成手段４の画像投影光の光軸上に授
受光兼用レンズ６が配置されるとともに、授受光兼用レ
ンズ６と画像形成手段４との間に偏光ビームスプリッタ
５が配置されている。また、ＣＣＤ７は偏光ビームスプ
リッタ５を通りかつ画像投影光の光軸とは直交する軸線
上に設けられており、集光手段８は、ＣＣＤ７と偏光ビ
ームスプリッタ５との間に配置されている。

【００２８】画像形成手段４は、反射板１１を備えた投
光用光源１２と、投光用光源１２の出力光の光軸上に配
置された液晶パネル１３とを備えている。液晶パネル１
３は、液晶セル１４の両面それぞれに偏光板１５Ａ，１
５Ｂを貼着して構成されている。偏光板１５Ａ、１５Ｂ
は、互いに直交する偏光方向となるように、液晶セル１
４に貼着されている。

【００２９】ＣＣＤ７は、ライトペン３によって投影ス
クリーンＡ上に形成されたのち反射する輝点光を検出す
るものであって、ＣＣＤ以外では半導***置検出器（Ｐ
ＳＤ）等を適用することも可能である。

【００３０】投光用光源１２としては発熱量や光量等の
関係で、メタルハライド放電ランプ等の非赤熱光源が適
しているが、これに限定されるものではない。

【００３１】また、反射板１１は投光用光源１２の光を
効率よく液晶パネル１３に照射するために、液晶パネル
１３の反対側に配置されるもので、金属板でもよいし、
反射コーティングされた紙やプラスチックフィルムでも
よい。

【００３２】偏光ビームスプリッタ５は、斜面に誘電体
多層膜コーティングを施した一対の直角プリズムを斜面
どうしで接着したキューブ状偏光子であって、所定の偏
光方向の光を透過する一方、この偏光方向とは直交する
偏光方向の光を反射するものである。この偏光ビームス
プリッタ５では、液晶パネル１３の偏光板１５Ａ，１５
Ｂのうち偏光ビームスプリッタ５に近接する側の偏光板
１５Ｂの偏光方向に合致する偏光方向の光を透過させる
一方、偏光板１５Ｂの偏光方向とは直交する偏光方向を
有する光、すなわち、偏光板１５Ａの偏光方向と平行な
偏光方向の光を反射するようになっている。

【００３３】したがって、液晶パネル１３の投影光は偏
光ビームスプリッタ５を透過して授受光兼用レンズ６側
に出力される。また、投影スクリーンＡを反射して授受
光兼用レンズ６で集光されるスクリーン放射光のうち、
前記投影光と同一の偏光方向を備えた投影光反射成分は
偏光ビームスプリッタ５を透過する。

【００３４】一方、ライトペン３によって投影スクリー
ンＡに形成された輝点の反射光のうち投影光とは偏光方
向が直交する輝点反射光成分は偏光ビームスプリッタ５
によってＣＣＤ７側に反射する。

【００３５】集光手段８は、スリガラス板からなる焦点
板１６と検出レンズ１７とを備えている。焦点板１６
は、授受光兼用レンズ６からみて液晶パネル１３の光路
長と同じ光路長となる位置に設けられている。検出レン
ズ１７は、焦点板１６とＣＣＤ７との間に設けられてお
り、焦点板１６を透過した光を集光してＣＣＤ７に導く
働きをしている。

【００３６】このように構成された集光手段８を設ける
ことにより、授受光兼用レンズ６単独の場合よりもスク
リーン放射光の焦点距離を短くしてその縮小率を大きく
している。したがって、ＣＣＤ７と偏光ビームスプリッ
タ５との離間距離を短くして、装置全体寸法の小型化を
図るとともに、スクリーン放射光の縮小率を高めてＣＣ
Ｄ７の小型化を図っている。ただ、集光手段８は装置全
体寸法やＣＣＤ７の小型化を望まなければ省略してもよ
い。

【００３７】検出レンズ１７としては、口径の大きいも
のほどスクリーン放射光を大量に取り込むことができ有
効である。しかしながら、口径の大きなレンズほど収差
が大きくなって像が乱れるという欠点がある。そこで集
光手段８では、授受光兼用レンズ６からみて液晶パネル
１３の光路長と同じ光路長となる位置に焦点板１６を設
けており、この焦点板１６でいったんスクリーン放射光
を結像させ、その結像光を焦点板１６で散乱させて透過
したのち、検出レンズ１７で集光してＣＣＤ７に導いて
いる。検出レンズ１７と偏光ビームスプリッタ５との間
に焦点板１６を設けることで、検出レンズ１７の小型化
を図っている。

【００３８】なお、焦点板１６に代えてフレネルレンズ
を用いることもできる。フレネルレンズは大口径のレン
ズに相当する光学性能（特に光の利用効率）を安価かつ
小型なもので達成できるという特徴があり、大口径レン
ズと同様の欠点（収差の悪化）を問題にしないのであれ
ば有効な光学手段となる。

【００３９】画像形成制御部９は、液晶パネル１３の駆
動制御を行う表示制御回路１８と、ＣＣＤ７の駆動制御
を行うＣＣＤ制御回路１９と、マイクロコンピュータか
らなる信号処理回路２０とを備えている。

【００４０】信号処理回路２０は、座標変換や座標の位
置補正のためのテーブルメモリ（図示省略）を備えて構
成されており、ＣＣＤ制御回路１９や表示制御回路１８
を介して液晶パネル１３およびＣＣＤ７の制御を行って
いる。また、信号処理回路２０は、ＣＣＤ７で検出され
た輝点位置情報信号を座標変換して、その座標信号を表
示制御回路１８に出力している。表示制御回路１８は、
入力される輝点の座標信号に基づいて輝点表示画像を形
成し、その輝点表示画像を投影画像信号と合成して液晶
パネル１３に出力している。

【００４１】なお、授受光兼用レンズ６および検出レン
ズ１７の収差や投影スクリーンＡの取り付け誤差等によ
って、投影スクリーンＡ上の輝点位置と液晶パネル１３
の表示位置とが合致しなくなることが考えられる。そこ
で、信号処理回路２０では、投影スクリーンＡ上の輝点
位置と液晶パネル１３の表示位置とが一致するように前
記した座標信号に補正を行うようになっている。

【００４２】また、投影スクリーンＡの表示領域内に各
種処理内容を指定するエリアを設定しておき、これらエ
リアをライトペン３で指定することによって、そのエリ
アを信号処理回路２０で認識してその処理を行うような
制御を行うこともできる。

【００４３】なお、図中符号２１は信号処理回路２０に
接続されたキーボード、外部記憶装置等の端末機器であ
る。

【００４４】ところで、ＣＣＤ制御回路１９によって駆
動されるＣＣＤ７の読み取り周波数は、表示制御回路１
８によって駆動される液晶パネル１３の表示周波数と略
同じであってもよいが、より高い精度が要求される場合
には、読み取り周波数を表示周波数よりも高く設定する
のが好ましい。例えば、表示のフレーム周波数が６ＯＨ
ｚである場合、読み取りフレーム周波数を１２０Ｈｚと
すれば、輝点の位置検出が各フレーム毎に行われるか
ら、輝点検出点数が１２０点／秒となる。

【００４５】読み取り周波数を高く設定するのは、次の
ような理由によっている。すなわち、輝点の位置を求め
て画像認識を行う場合、毎秒検出フレーム数が多いほ
ど、認識率が高くなる。また、表示フレーム数よりも読
み取りフレーム数が多くなれば、検出した座標位置の平
均を求めてその平均値を検出座標とすることにより、座
標検出精度が向上する。

【００４６】図２はライトペン３の構造を示す断面図で
ある。ライトペン３は、合成樹脂等からなる先細り円筒
状のケース３０内に電源３１、制御回路３２、発光素子
３３、およびマイクロスイッチ３４が内蔵されている。
発光素子３３とマイクロスイッチ３４とは、ケース３０
の一端に設けられた透明の出力窓３５と対向して設けら
れており、発光素子３３の光は出力窓３５からケース３
０外部に出力されるようになっている。

【００４７】出力窓３５の中央部には透孔３６が設けら
れており、この透孔３６とマイクロスイッチ３４との間
には棒状の接触子３７が設けられている。接触子３７の
一端３７ａは透孔３６からケース３０の外部に突出して
おり、この一端３７ａを押圧してマイクロスイッチ３４
を操作することで、発光素子３３をオンオフ操作するよ
うになっている。

【００４８】発光素子３３はＬＥＤや半導体レーザーか
らなっており、容易に目視できるように、比較的波長の
長い赤色光を発生するようになっているが、特にこれに
限定されるものではなく、可視光を発光させるものであ
ればよい。

【００４９】ライトペン３は、次のように操作される。
すなわち、操作者が手に持って接触子３７を投影スクリ
ーンＡに接触させると、マイクロスイッチ３４が動作
し、それに応じて制御回路３２が発光素子３３を点灯し
てその出力光が出力窓３５を透過してケース３０外部に
放射され、投影スクリーンＡ上に輝点を形成する。な
お、ライトペン３は長尺の指示棒の先端に取り付けて用
いてもよく、そうすれば、投影スクリーンＡ上で手の届
かない部分にも輝点を形成することができる。

【００５０】ところで、投影スクリーンＡの近辺で、操
作者等が喫煙した場合、投影表示装置本体２側では、た
ばこの火をライトペン３からの光と誤検出してしまう恐
れがある。このような誤検出は、制御回路３２によって
発光素子３３を所定の周期で点滅させるようにすれば、
信号処理回路２０で、ライトペン３の光とたばこの光と
を識別することができるようになる。ただし、その場
合、識別精度を高めるためには、発光素子３３の点滅周
期をＣＣＤ７による読み取りフレーム周期より高く設定
するのが好ましい。

【００５１】さらに、ライトペン３のケース３０の外周
部にもう一つマイクロスイッチ３８を設け、操作者の指
でこのマイクロスイッチ３８を操作することで発光素子
３３の点灯を行うようにしてもよい。この場合、制御回
路３２等において、マイクロスイッチ３４の操作による
発光とマイクロスイッチ３８の操作による発光とを、例
えばそれぞれの点灯周波数を異なるものにすることで区
別するようにする。そうすれば、一方のマイクロスイッ
チ（例えば、マイクロスイッチ３４）の操作の場合に
は、ライトペン３の軌跡の表示（軌跡表示はライトペン
３によって投影スクリーンＡ上に文字等を表示すること
を可能にする）を行う一方、他方のマイクロスイッチ
（例えば、マイクロスイッチ３８）の操作の場合には、
軌跡表示を行わないといった、輝点表示に変化を付ける
ことが可能になる。このようにすれば、操作者はライト
ペン３のよる文字等の表示と、投影スクリーンＡ上の指
示等とを区別して操作することができ、操作がやりやす
くなる。

【００５２】次の、この投影表示装置１による投影表示
操作を説明する。

【００５３】投影スクリーンＡは通常の布製の一枚シー
トやホワイトボード等から構成されており、さらには、
投影スクリーンＡが準備できない場合には壁面でも流用
可能である。この投影スクリーンＡを会議室等に設置す
る。この際、授受光兼用レンズ６の光軸に対して投影ス
クリーンＡの表面が直交するように投影スクリーンＡを
投影表示装置本体２に対して相対配置する。そして、液
晶パネル１３の表示像が投影スクリーンＡ上に結像する
ように授受光兼用レンズ６の焦点位置を調整する。

【００５４】このような準備作業を行ったうえで、画像
形成制御部９によって液晶パネル１３を駆動して液晶パ
ネル１３に表示画像を形成するとともに、投光用光源１
２を駆動して液晶パネル１３に向かって光を放射する。
すると、液晶パネル１３に形成された画像は投影光とな
って偏光ビームスプリッタ５側に出力される。投影光
は、液晶パネル１３に設けられた偏光板１５Ｂによって
所定の方向に偏光された光となって放出される。偏光ビ
ームスプリッタ５は前述したように、液晶パネル１３が
放出する投影光を透過させる働きをするので、投影光は
偏光ビームスプリッタ５を透過して授受光兼用レンズ６
に達する。そして、授受光兼用レンズ６に達した投影光
はここで集光されて投影スクリーンＡ上に拡大表示され
る。

【００５５】ここで、操作者が投影スクリーンＡ上に投
影された表示像に対して、ライトペン３の発光素子３３
を点灯した状態で操作すると、投影スクリーンＡの表示
像の光とライトペン３による輝点の光とが共に投影スク
リーンＡを反射して、スクリーン放射光となって授受光
兼用レンズ６に向う。

【００５６】なお、布製の投影スクリーンＡを用いる場
合には、投影表示装置本体２とは反対側となる投影スク
リーンＡの裏面側でライトペン３を操作することもあ
る。この場合、輝点の光は投影スクリ―ンＡを透過した
のち、投影光のスクリーン反射光と一緒になってスクリ
ーン放射光を形成して授受光兼用レンズ６に向かう。こ
のようにして投影スクリーンＡから放射されたスクリー
ン放射光は授受光兼用レンズ６で集光されて偏光ビーム
スプリッタ５に達する。

【００５７】投影スクリーンＡで反射した投影光の偏光
方向は、反射時に偏光方向を変える光も現れるものの、
ほとんどは投影光の偏光方向と略同じ方向に揃ってい
る。そのため、偏光ビームスプリッタ５に達したスクリ
ーン放射光のうち、投影光の反射光成分は、ほとんどが
偏光ビームスプリッタ５を透過していく。一方、ライト
ペン３が作成した光はあらゆる偏光方向の光が含まれて
いるので、スクリーン放射光のなかの輝点成分はその多
くが偏光ビームスプリッタ５で反射される。偏光ビーム
スプリッタ５で反射したスクリーン反射光の輝点成分
は、液晶パネル１３と同じ光路長位置に配置された焦点
板１６上で結像したのち透過散乱して、検出レンズ１７
によって再びＣＣＤ７上に結像する。

【００５８】ＣＣＤ７は、結像した光に応じた輝点位置
信号をＣＣＤ制御回路１９を介して信号処理回路２０に
送る。信号処理回路２０では、入力された輝点位置信号
に基づいて最も輝度の高い位置をライトペン３による輝
点の位置として決定する。そして、決定された輝点位置
情報に基づいて表示制御回賂１８が、輝点表示画像と画
像とを合成した輝点合成画像を液晶パネル１３で作成し
て、投影スクリーンＡに投影表示する。

【００５９】ライトペン３による輝点入力位置は投影ス
クリーンＡ上に投影される画像の位置との相対関係で決
まり、輝点表示に際しては両者の相対位置を合致させる
必要がある。そこで、投影表示装置１では、液晶パネル
１３の投影光を結像するレンズと、投影スクリーンＡの
スクリーン放射光の集光するレンズとを単一の授受光兼
用レンズ６で兼用しており、このように構成することで
投影表示装置本体２と投影スクリーンＡとの相対的な位
置関係が操作途中で変動したとしても、輝点表示位置と
画像表示位置との位置関係がばらつくことをなくし、輝
点表示と画像表示との連続性を常に確保している。

【００６０】ところで、液晶パネル１３は単色のもので
もよいが、カラー表示を行う場合には、各面素につき２
色あるいはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のフィ
ルタを備えた液晶パネルを用いればよい。

【００６１】また、上記実施例では単一の液晶パネル１
３を用いて投影表示を行っていたが、本発明は、複数の
液晶パネルとダイクロイックミラーと全反射ミラーとを
用いて高輝度カラー表示を行う投影表示装置においても
適用できるのはいうまでもない。

【００６２】さらにまた、ライトペン３としては、図２
に示す構成に限定されるものではない。例えば、発光素
子３３の前方位置に凸レンズを設け、この凸レンズの焦
点位置と発光素子３３の発光点とを―致させておけば、
出射する光を平行光とすることができる。ライトペン３
をこのように構成すれば、投影スクリーンＡからある程
度離れてライトペン３を操作しても、投影スクリーンＡ
上に輝点を形成することができるようになる。

【００６３】また、投影表示装置１では、偏光板１５Ｂ
を省略して、コストダウンと装置の小型化を図ることが
できるという構造上の特徴がある。以下、このことを説
明する。

【００６４】液晶パネル１３の画像投射動作において
は、偏光ビームスプリッタ５は液晶パネル１３の偏光板
１５Ｂと同一の偏光動作を行っている。すなわち、偏光
ビームスプリッタ５は、偏光板１５Ｂの偏光方向と同じ
方向をもつ光のみ透過させる動作を行っている。そのた
め、液晶パネル１３の画像投射動作に関しては、偏光板
１５Ｂと偏光ビームスプリツタ５とのうちのいずれか一
方を省略することができる。一方、輝点位置検出動作に
おいては、偏光板ビームスプリッタ５は必要な部品であ
るが偏光板１５Ｂは全く不必要な部品である。

【００６５】このような理由により、投影表示装置１で
は、第２の偏光板１５Ｂを無くして、その材料代や接着
工程等を省くことができ、その分、コストを低減でき
る。さらには、偏光板を一つ省略することで、投影光の
利用効率が上昇して投影スクリーン上の表示画像の輝度
を上昇させることができる。

【００６６】また、上記実施例ではライトペン３の放出
光は単に可視光としたが次のようにしてもよい。すなわ
ち、ライトペン３として、その放出光の偏光方向がラン
ダムなものを使用すれば、ライトペン３の放出光のなか
で、偏光ビームスプリッタ５で反射される放出光の成分
比率が高くなり、検出精度が上がる。

【００６７】さらには、ライトペン３として、円偏光状
態の放出光を出力するものを用いれば、ライトペン３の
放出光中に、偏光ビームスプリッタ５で反射される光成
分が確実に存在するのことになり、さらに検出精度が上
がる。

【００６８】また、上記した投影表示装置１では、偏光
ビームスプリッタ５は、液晶パネル１３を構成する偏光
板１５Ｂの偏光方向と平行な光、すなわち、偏光板１５
Ａの偏光方向と直交する偏光方向を有する光を透過する
ようにしていたが、偏光ビームスプリッタ５を次のよう
に構成してもよい。すなわち、偏光ビームスプリッタ５
において、液晶パネル１９を構成する偏光板１５Ｂを無
くすとともに、偏光板１５Ｂの偏光方向と直交する偏光
方向を有する光（偏光板１５Ａの偏光方向と平行な偏光
方向を有する光）を透過させる一方、偏光板１５Ｂの偏
光方向と平行な偏光方向を有する光（偏光板１５Ａの偏
光方向と直交する偏光方向を有する光）を反射させるよ
うにしてもよい。このように構成しても、投影スクリー
ンＡ上で表示の反転が起こるだけで基本的な動作に影響
を及ぼすことはない。

【００６９】さらには、上記した投影表示装置１では、
偏光ビームスプリッタ５は、液晶パネル１３の投影光を
透過させる一方、液晶パネル１３の投影光とは偏光方向
が直交するスクリーン放射光の成分を反射させること
で、スクリーン放射光から輝点成分を分離したが、これ
に限るものではなく、次のように構成することもでき
る。すなわち、偏光ビームスプリッタ５で液晶パネル１
３の投影光を反射させる一方、液晶パネル１３の投影光
とは偏光方向が直交するスクリーン放射光の成分を透過
させることで、スクリーン放射光から輝点成分を分離す
る。この場合、偏光ビームスプリッタ５に対して、液晶
パネル１３の配設位置と、ＣＣＤ７の配設位置とを反対
にする必要があるが、このように構成しても基本的な動
作に影響を及ぼすことはない。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、次のよう
な効果が得られる。

【００７１】・請求項１の効果 投影光の結像動作とスクリーン放射光の集光動作とを別
々に行うことなく、結像手段で一緒に行うことができる
ようになった。そのため、投影スクリーンの位置精度に
拘わらず、結像動作を行った投影光と集光動作を行った
スクリーン放射光との間に、相対的な位置関係の変化が
起きず、精度の高い輝点表示が行えるようになった。

【００７２】また、偏光方向によって輝点成分を分離す
ることで可視光による輝点形成が可能になった。そのた
め、投影スクリーン上の輝点の位置を目視によって確認
することができ、確実な輝点形成を行えるようになるう
え、輝点投射手段に、別途可視光出射手段を設ける必要
がなりなり、その分、余分な部品がいらなくなって、コ
ストダウンが図れた。

【００７３】・請求項２の効果 偏光ビームスプリッタによって、スクリーン放射光を分
離するので、分離精度が高くなり、その分、輝点検出の
確実性が増す。

【００７４】・請求項３の効果 スクリーン放射光の輝点成分の縮小率が大きくなり、こ
れに応じて輝点位置検出手段の構成を小型化できるの
で、その分、コストダウンが図れる。

【００７５】・請求項４の効果 スクリーン放射光の中に、光学手段で反射される光成分
が確実に存在することになり、さらに輝点の位置検出の
精度が上がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る投影表示装置の概略構
戒図である。

【図２】実施例の投影表示装置を構成するライトペンの
構造を示す断面図である。

【図３】第１の従来例の構成を示す図である。

【図４】第２の従来例の構成を示す図である。

【図５】第３の従来例の構成を示す図である。

【符号の説明】

５ 偏光ビームスプリッタ ６ 授受光兼用レンズ １３ 液晶パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネルに光を透過させることで、こ
   の液晶パネルで作成した画像の投影光を投影スクリーン
   に向かって出力する画像形成手段と、 前記投影光を前記投影スクリーン上で結像させる一方、
   前記投影スクリーンを反射ないし透過したスクリーン放
   射光を集光する結像手段と、 前記投影スクリーンに可視光からなる輝点を投射する輝
   点投射手段と、 前記結像手段と前記画像形成手段との間に設けられて、
   前記スクリーン放射光や前記投影光の中から、スクリー
   ン放射光の投影光反射成分や投射光とは偏光方向の異な
   る輝点成分を分離する光学手段と、 前記光学手段で分離したスクリーン放射光の輝点成分の
   位置を検出する輝点位置検出手段と、 前記輝点位置検出手段が検出した輝点位置情報を基にし
   て輝点表示画像を前記画像形成手段で作成させる輝点表
   示画像形成手段とを備えていることを特徴とする投影表
   示装置。
2. 【請求項２】 スクリーン放射光の投影光反射成分およ
   び投影光と、スクリーン放射光の輝点成分とを、偏光方
   向の相違によって分離し一方を反射するとともに他方を
   透過する偏光ビームスプリッタから前記光学手段を構成
   したことを特徴とする請求項１記載の投影表示装置。
3. 【請求項３】 前記光学手段と前記輝点位置検出手段と
   の間に、スクリーン放射光の輝点成分を集光する集光手
   段を更に設けたことを特徴とする請求項ｌ記載の投影表
   示装置。
4. 【請求項４】 前記輝点投射手段は、円偏光状態の光か
   らなる輝点を投射するものであることを特徴とする請求
   項１記載の投影表示装置。