(57)【要約】【課題】  プロジェクタ装置の色分離光学系内の光路中に、色再現性優先モード、明るさ優先モード等のモード切替のためのフィルタ挿脱機構を設けるため、フィルタ挿脱機構の構成が複雑であり、操作性、コスト面、スペースの点で問題がある。【解決手段】  投射光学系の内部または前面にフィルタ挿脱機構を設ける。【選択図】        図１
2006145845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を画像表示素子により変調し、変調された光を投射光学系により投射する投射型表示装置であって、前記変調された光を導く光路に対し挿脱自在に設けられたフィルタと、該フィルタを前記光路へ挿脱する挿脱機構と、該挿脱機構を操作する操作部材とを有し、該操作部材は前記投射光学系の最前部側に配置されていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記操作部材を前記投射光学系の手動フォーカス操作部材より前記投射光学系の先端から離れた位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記フィルタは前記投射光学系の絞り位置で挿脱を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記操作部材は前記投射光学系の光軸回りを回転可能で、前記光軸と平行な方向には規制されて保持され、前記操作部材と前記挿脱機構とは該挿脱機構の光軸方向への移動に関わらず連結可能に光軸方向へは非規制で連結されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
光源からの光を画像表示素子により変調し、変調された光を投射光学系により投射する投射型表示装置であって、前記変調された光の光路に対し挿脱自在に設けられたフィルタと、該フィルタを前記光路に対し挿脱する挿脱機構とを有し、該挿脱機構を前記投射光学系のレンズの前面に配置したことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項６】
前記挿脱機構は、前記投射光学系の前記レンズの前面を保護する保護キャップを該レンズの前面に挿脱する機構を兼ねることを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記挿脱機構を制御する制御手段と、該制御手段からの信号により前記挿脱機構の駆動を行う駆動手段とを備えたことを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記挿脱機構が前記保護キャップの挿脱機構を兼ねており、前記制御手段は、該保護キャップを前記レンズの前面から退避させた後に前記光源を点灯させ、前記光源を消灯後に該保護キャップを該レンズの前面に挿入させる制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
投射画像のモードの変更操作を行うモード切替スイッチを備え、前記制御手段は該モード切替スイッチからの信号により、前記挿脱機構を駆動する信号を出力することを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記フィルタは、投射される光束の光軸に非並行な軸を支点として移動し、該光束への挿脱されることを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記フィルタは、ノッチフィルタ、ＮＤフィルタ、偏光フィルタ、バンドパスフィルタのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置及び表示をスクリーン等に投射する投射レンズに関し、特に、光学フィルタの光束への挿脱機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に用いられる照明光学系は、光源から射出された光束を赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の光束に分離して夫々に対応する液晶パネルを照射する。その後、各液晶パネルの所定の画素を透過または反射した光束は合成されて所望の色に再現されるようになっている。
【０００３】
赤色光、緑色光、青色光の合成によって各画素を所望の色に精度良く再現するために、合成前の赤色光、緑色光、青色光の中心波長は所定の波長に決められている。例えば緑色光の中心波長は５５０ｎｍ付近に決められている。ところが、図１１に示すようなスペクトル強度の分布を有する光源を使用すると、波長が５８０ｎｍ付近のＡ部分の光束により緑色光（Ｇ）の中心波長が５５０ｎｍからずれて色再現性が劣化する。
【０００４】
このため、図中Ａ部分の波長域の光束をフィルタによりトリミングして良好な色再現性を得るようになっている。尚、同図において縦軸はスペクトル強度を示し、横軸は波長を示している。
【０００５】
しかし、Ａ部分の波長領域の光束をトリミングすると投射される光量が減少する。
【０００６】
一方、パソコン等を用いたプレゼンテーションでは色再現性より投射画像の明るさが求められる場合が多く、特許文献１にあるようにプロジェクタ装置内部でトリミングフィルタを緑色光束へ挿入及び光束から退避可能とし、色再現性優先または高輝度優先かを切り替え可能なプロジェクタ装置としたものがある。
【特許文献１】特開２００１−１３５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来例のように緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、赤色光（Ｒ）が分離された位置においてトリミングフィルタを光束に対して挿入、退避させるには装置の奥まった箇所に挿入、退避機構を設ける必要があり、外部から操作を可能とするには複雑な機構が必要となり操作性やコスト面、スペース等の点で問題となっている。また、フィルタの交換が容易に出来ない為、１種類のフィルタの挿脱による２つのバリエーションしか得ることしかできなく、ユーザーの要求に対してきめ細かな対応が出来ない等の問題もある。
【０００８】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、簡単な機構で投射画像を色再現性優先のモードもしくは明るさ優先のモードを選択することが可能となり、ユーザーを煩らせることなく使用環境、ユーザーの好み等に適した画像を得られ、また、フィルタの種類の交換も容易に行えることが出来て、投射画像の画質のバリエーションを豊富に出来るメリットがある投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明ではフィルタの挿入、退避手段を投射レンズ内または投射レンズ前方に備えることを特徴とする。
【００１０】
それにより複雑な構造を用いずとも装置外部からの操作が可能となる。特に、投射レンズは装置から先端部が僅かに覗いているものが多く、簡単な機構でカラートリミングフィルタの光束への挿入、退避構造が可能となりコスト、スペース、操作性の点で好適なものとなる。
【００１１】
更に、フィルタが外部から近い箇所にあることでフィルタの交換も容易に行えるようになる。これによってユーザーの好みや、装置の使用環境、使用条件等に応じた投射画像を得るのに適したフィルタに容易に交換可能となり、よりユーザーの要求に応えることが可能となる。
【００１２】
なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。
【００１３】
（１）光源からの光を画像表示素子により変調し、変調された光を投射光学系により投射する投射型表示装置であって、前記変調された光を導く光路に対し挿脱自在に設けられたフィルタと、該フィルタを前記光路へ挿脱する挿脱機構と、該挿脱機構を操作する操作部材とを有し、該操作部材は前記投射光学系の最前部側に配置されていることを特徴とする投射型表示装置。
【００１４】
（２）光源からの光を画像表示素子により変調し、変調された光を投射光学系により投射する投射型表示装置であって、前記変調された光の光路に対し挿脱自在に設けられたフィルタと、該フィルタを前記光路に対し挿脱する挿脱機構とを有し、該挿脱機構を前記投射光学系のレンズの前面に配置したことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の効果】
【００１５】
投射レンズの内部または投射レンズの前方においてフィルタを光束へ挿脱可能とすることで簡単な機構で投射画像を色再現性優先のモードもしくは明るさ優先のモードを選択することが可能となる。更に、フィルタ挿脱をモード切替スイッチと連動させモード切替信号によりフィルタの挿脱切り替えを行うようにすることでユーザーを煩らせることなく使用環境、ユーザーの好み等に適した画像を得られる。
【００１６】
また、フィルタの種類の交換も容易に行えることが出来て、投射画像の画質のバリエーションを豊富に出来るメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は本発明の実施例を示すプロジェクタ用投射レンズの断面図である。図１において１は１群鏡筒、２は２群鏡筒、３は３群鏡筒、４は４群鏡筒、５は５群鏡筒、６は６群鏡筒、７は固定筒、８はガイドバー、９はカム、１０はフォーカスレバー、１１はズームレバー、１２はモード切替レバー、１３はフィルタ、１４はフィルタホルダーである。尚、ここでフィルタ１３は波長５８０ｎｍ付近の光をカットするノッチフィルタであり、このフィルタを光束に挿入することでメタルハライドランプを光源としたプロジェクタにおいて、投射される画像の色再現性に悪影響を与える波長領域の光をカットし色再現性を良くする。以下、特に記載が無い場合は本文中のフィルタはノッチフィルタとする。
【００１９】
図１において１群鏡筒１はフォーカス形のレンズ群で固定筒７とヘリコイドネジ螺合されており、フォーカスレバー１０と連結されている。フォーカスレバー１０が手動により光軸周りに回転させられることで光軸方向に移動し、フォーカシングを行う。
【００２０】
２群鏡筒２、３群鏡筒３、４群鏡筒４、５群鏡筒５はそれぞれズーム系のレンズ群であり、ガイドバー８によって支持されており、該レンズ群から外側へ突出したコロがカム９に設けられたカム溝に嵌合しており、カム９が手動で光軸周りを回転することで該レンズ群は各々所定の量だけ光軸方向へ移動しズーミングを行う。なお、この時カム９は固定筒７の外周形状に合った円弧状で固定筒７の外周上を任意の角度回転可能なものである。
【００２１】
モード切替レバー１２は固定筒７の周りを任意角度回転可能で、スラスト方向への移動が出来ないように固定筒７に保持されている。
【００２２】
図２は投射レンズ内部の矢視図で４群鏡筒４を後ろから見た図である。この図のようにフィルタホルダー１４は４群鏡筒４の任意の支点周りに回転可能に取り付けられており、フィルタホルダー１４のレバー部はモード切替レバー１２の一部に挟まれており、モード切替レバー１２が手動により光軸周りに回転すると、それに連動して４群鏡筒４上の点を支点に回転し、光束へのフィルタの挿入、退避の切替を行う。フィルタホルダー１４は４群鏡筒４上にあるのでズーミング時には４群鏡筒４に追従して光軸方向へ移動する為、４群鏡筒４の位置に関わらずフィルタの回動を可能とする構成でなければならない。
【００２３】
図３はフィルタホルダー１４のレバー部とモード切替レバー１２のレバー部の連結部を示す図であり、連結形態は光軸を中心とした回転方向の拘束のみで光軸に平行な方向は非拘束となっている。この様な構成とすることで４群鏡筒４の位置に関わらずフィルタホルダー１４とモード切替レバー１２は常に連結しておりフィルタの移動を可能としている。
【００２４】
尚、フィルタホルダー１４を４群鏡筒に取り付けたのは当該箇所が絞り位置であり、光束の径が最も小さく収束する位置である為、トリミングフィルタの径を小さく出来てレンズ径の小型化に対して有利である。
【００２５】
モード切替レバー１２の操作レバー部の位置であるが、投射レンズの前玉近傍に位置しフォーカスレバー１０の奥隣に位置するように配置している。レバー類を投射レンズ先端部に配置しているのは、投射レンズがプロジェクタに装着された場合に外部からの衝撃対策で投射レンズの先端部僅かしか外装から露出しない場合が多くそれに対応する為である。また、モード切替レバー１２の操作部をフォーカスレバー１０の操作部よりも奥側に配置したのは装置使用上でユーザーがフォーカスレバー１０を操作する頻度が最も高いと推測出来、操作性を考慮したものである。
【００２６】
また、上記例ではフォーカス、ズームの操作を手動としているが、その両方を電動とした場合（図示せず）にもモード切替レバーをマニュアル操作可能としても良い。その場合にも操作箇所はレンズ先端付近に設け先端付近で操作可能とするのが良い。
【００２７】
以上のように、モードの切り替えを投射レンズに取り付けたレバー操作による手動で直接行える構成にすると、アクチュエイターが必要無くなるのでコストダウンが図れ、廉価なフィルタ挿脱機構を得ることが出来る。更に、切替レバー状態が外部から直接見えるので特に電気的な信号を介在させなくともユーザーがフィルタの位置状態を容易に知ることが出来る。
【００２８】
図４は本発明における第２の実施例を示す断面図、図５は投射レンズ内部の矢視図であり、これらの図は図１、２に対して、モード切替レバーが廃止され、新たにモード切替モータ２０が追加、フィルタホルダーの形状が変更となっているのみなので、共通部の説明は省略する。
【００２９】
図５に示す通りフィルタホルダー１４の一部にはギアが設けられており、モード切替モータ２０のギア部と噛み合っており、モード切替モータ２０の駆動により回転し光束へのフィルタの挿脱を行う。この時、ズーミングによる４群鏡筒４の光軸への移動に伴いフィルタ保持板（不図示）が光軸方向に移動してもモード切替モータ２０とのギア噛合が可能なようにギアのスラスト長は移動量に適した長さとなっている。
【００３０】
図６は本発明における第３の実施例を示すプロジェクタの斜視図である。この図において、１０１はランプ（図示せず）で発光された光を投射する投射レンズ、１０２は外装カバー、１０３はフィルタフレーム、１０４はモード切替モータである。
【００３１】
フィルタフレーム１０３は仕切りによりその開口部は３分割されており、分割された開口部の左端にはキャップ材、右端にはトリミングフィルタが取り付けられており、中央部の開口部には何も取り付けていない状態である。フィルタフレーム１０３は外装カバー１０２の前面内側に位置し、左右にスライド移動可能であるように保持されている。更に、フィルタフレーム１０３の上面にはラックギアが設けてありモード切替モータ１０４のギア部と噛み合っており、モード切替モータ１０４により駆動されることでフィルタフレーム１０３は左右にスライド移動するようになっている。
【００３２】
図７は本実施例におけるブロック図である。この図において、１１１はフィルタフレーム、１１２はフィルタフレームを駆動するモード切替モータ、１１３はモータドライバ、１１４は制御回路、１１５は本体電源スイッチ、１１６は投射画像のモードを切り替えるモード切替スイッチ、１１７は電源、１１８はランプドライバ、１１９はランプ、１２０は投射レンズである。
【００３３】
尚、フィルタフレーム１１１はキャップ部、素通し部、フィルタ部の３種類の部分から成り立っておりモード切替モータ１１２の駆動により投射レンズ１２０の前をスライド移動し、投射レンズ１２０の前方を保護するキャップポジション、投射レンズ１２０から投射される光束をそのまま投射し明るさを優先する高輝度ポジション、投射レンズ１２０から投射される光束にトリミングフィルタを挿入し、色再現性を優先するビデオポジションの３種類のポジションが可能となっている。
【００３４】
図８は本発明に関するフローチャートであり、この図に基づき本発明における動作を説明する。
【００３５】
ステップ１３１にてユーザーが本体電源スイッチ１１５をＯＮにすると、ステップ１３２にて装置の主電源がＯＮされ、ステップ１３３にてモード切替モータ１１２が所定のステップだけ駆動しフィルタフレーム１１１をキャップポジションから素通し部を投射レンズ１２０の前へ移動させ、高輝度ポジションへと切り替えた後、ステップ１３４にてモータを停止する。
【００３６】
フィルタフレーム１１１を高輝度ポジションへ完全に移動させた後にステップ１３５にてランプ１１９の点灯が行われる。イニシャルのモード設定ではフィルタフレーム１１１を高輝度ポジションに位置させ、明るさを優先した高輝度モードとなっているが、ユーザーがモード切替スイッチ１１６を操作することにて明るさ優先の高輝度モードからビデオモードへの切替が行われる（ステップ１３６）と、ステップ１３７〜ステップ１３８にてモード切替モータ１１２が所定のステップだけ駆動し、フィルタフレーム１１１をビデオポジションへ移動させる。
【００３７】
ステップ１４０にて電源スイッチにＯＦＦ信号が入力されるとステップ１４１にてランプ１１９が消灯され、ランプ１１９が完全消灯された後にモード切替モータ１１２によりフィルタフレーム１１１をキャップポジションまで戻すまで駆動（ステップ１４２〜ステップ１４３）した後、ステップ１４４にて主電源をＯＦＦ状態とする。
【００３８】
また、上記の例ではユーザーはビデオモード、高輝度モードの２種類の選択が行え、その切り替えの信号でフィルタの挿脱を行ったが、例えば、画像表示素子の駆動電圧を可変とする等の手段で電気的に色諧調を段階的に調整出来る装置であれば所定の階調をしきい値としてそこを跨ぐ際にモード切替信号を発生させ、その信号によりフィルタの切替を行う構成としても良い。また、プロジェクタに入力される信号がビデオ信号ならばフィルタを挿入し、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号ならばフィルタを脱すると言うように入力信号によってモータが作動し、フィルタの挿脱が行われる構成としても良い。
【００３９】
また、上記の実施例ではフィルタフレーム１０３の移動をアクチュエイターを用いて電動で行ったが、フィルタフレームと一体になった操作レバーを外装外へ突出してマニュアル操作でスライドさせフィルタの挿脱及びキャップ動作を行っても良い。
【００４０】
更に、フィルタフレーム１０３の開口部を増やして別の種類のフィルタを取り付けて、切り替え可能なモードを増設しても良い。
【００４１】
上記のマニュアル切替の別形態を図９、図１０を用いて説明する。図９はプロジェクタ装置の投射レンズ近傍の上視図であり、図１０は正面図である。これらの図において、２０１は投射レンズ、２０２は外装カバー、２０３はキャップ、２０４はフィルタホルダー、２０５はフィルタである。
【００４２】
外装カバー２０２の前面は投射レンズから投射される光束の範囲以上に開口しており、キャップ２０３はこの開口部を覆う大きさとなっている。また、フィルタ２０５はフィルタホルダー２０４に取り付けられており、その大きさは投射レンズ２０１からの光束を上回る範囲となっており、フィルタホルダー２０４はキャップ２０３内に収まる大きさとなっている。
【００４３】
外装カバー２０２に設けた支点部を中心として回転可能であるようにキャップ２０３及びフィルタホルダー２０４から延びたヒンジが取り付けられている。この時、キャップ２０３及びフィルタホルダー２０４の回転範囲はそれぞれ光軸に垂直な角度まで閉じて、開いた時は投射レンズ２０１からの光束を避ける角度以上に開く様に設定されている。
【００４４】
キャップ２０３が完全に閉じた状態では外装カバー２０２の開口部を覆い、投射レンズ２０１を保護する役割を果たす。この時、フィルタホルダー２０４はキャップ２０３と外装カバー２０２の間に収まっている。また、キャップ２０３、フィルタホルダー２０４それぞれから開閉用操作つまみが別方向へ延びている。この時、キャップ２０３から延びている操作つまみを操作をするとキャップ２０２のみ開きフィルホルダー２０４は投射レンズ２０１の前に残ったままとなっている。
【００４５】
また、キャップ２０３が閉じた状態でフィルタホルダー２０４から延びているつまみ部を持って開操作するとキャップ２０３もフィルタホルダー２０４に押されて同時に開く。即ち、キャップ２０３を開く際に、操作するつまみ部によってフィルタ２０５を投射レンズ２０１の前に残したままとするかどうかユーザーが選択出来ることとなる。また、キャップ２０３とフィルタホルダー２０４が同時に開いている状態からでもフィルタホルダー２０４のつまみ部を操作して閉めると、フィルタＯＮ状態に出来るのは当然のことである。このようにフィルタを前開きとすることで、プロジェクタ内に不要なスペースを設けることなくフィルタ挿脱機構をより簡単な構成で実現できる。
【００４６】
更に、キャップ２０３とフィルタホルダー２０４の間に第２のフィルタホルダー（不図示）及び第２のフィルタ（不図示）を設けても良い。第２のフィルタホルダーは第２のフィルタを保持し、フィルタホルダー２０３と同様に投射レンズ２０１の前を開閉自由になっている。従って、外側からキャップ２０３、第２のフィルタホルダー、フィルタホルダー２０４が投射レンズ２０１の前を開閉できるようになっており、投射される光束をそのまま投射する高輝度モード、フィルタ２０５のみを挿入するモード、フィルタ２０５と第２のフィルタを重複して挿入する３種類のモードが可能となる。
【００４７】
フィルタ２０５はノッチフィルタであるが、第２のフィルタをＮＤフィルタとすれば、例えば、明るい部屋でパソコン画像や白黒画像等の色再現性がさほど重要でない画像を見る場合は光束になにも挿入しない高輝度モードを用い、ビデオ映像等の色再現性が重要な画像を見る場合は光束にノッチフィルタのみを挿入するモードを用い、暗い部屋等でビデオ画像等を見る場合は光束にノッチフィルタとＮＤフィルタを重複して挿入すれば、色再現性を重視した上にコントラストも上げた画像を見られることになり、環境、用途に応じた画像を光学的に得ることが可能となる。
【００４８】
尚、この時ＮＤフィルタを外側としたのは、実使用時にはＮＤフィルタとノッチフィルタ単独での使用頻度を考慮してノッチフィルタ単独で使用する頻度が高いと想定しノッチフィルタを内側に配置した。また、フィルタの耐熱性を考慮してＮＤフィルタを外側に配置した。
【００４９】
また、上記では外装カバー２０２にキャップ２０３とフィルタホルダー２０４を取り付けたが、投射レンズの前側に直接取り付けても良い。投射レンズ自体にフィルタ挿脱機構を備えたことで、交換レンズとして考えた時など特徴ある投射レンズとなり得る。
【００５０】
以上の実施例では、光束に対して挿脱するフィルタをノッチフィルタとして投射画像を明るさ優先モードまたは色再現性優先モードのいずれか選択可能としたが、これに限らず他の特性のフィルタを用いて別のモード選択としても良い。
【００５１】
例えば、挿脱可能なフィルタをＮＤフィルタとすれば、明るさ優先モードとコントラスト優先モードの選択が可能となる。
【００５２】
更に、挿脱可能なフィルタを偏光フィルタとした場合には偏光スクリーン対応でコントラストを優先した表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例を示す投射レンズの断面図
【図２】本発明の実施例を示す断面図
【図３】本発明の実施例を示す説明図
【図４】本発明の第２の実施例を示す断面図
【図５】本発明の第２の実施例を示す断面図
【図６】本発明の第３の実施例を示す斜視図
【図７】本発明の第３の実施例に関わるブロック図
【図８】本発明の第３の実施例に関わるフローチャート
【図９】本発明の他の実施例に関わる上視図
【図１０】本発明の他の実施例に関わる正面図
【図１１】スペクトル分布を説明するための図
【符号の説明】
【００５４】
１０    フォーカスレバー
１１    ズームレバー
１２    モード切替レバー
１３    フィルタ
２０、１１２  モード切替モータ
１１１  フィルタフレーム
１１３  モータドライバ
１１４  制御回路
１１６  モード切替スイッチ
１１９  ランプ
１２０  投射レンズ
【図１】
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【図２】
2006145845.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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