CN1220094C - 色彩组合光学系统的位置调整方法与位置调整系统以及放映机 - Google Patents

Abstract

制造放映机时，为了调整色彩组合光学系统相对于容纳在光学组件壳体中的色彩分离光学系统的位置，沿着穿过光学组件壳体的光束光轴照射白色激光光束，且用色彩分离光学系统将白色激光光束分离为各种彩色光，各种彩色光入射到色彩组合光学系统的光入射端面进行组合，用传感器检测组合的光束，其中在检测该组合光束时调整位置。

Description

色彩组合光学系统的位置调整方法与位置调整系统以及放映机

技术领域

本发明涉及一种色彩组合光学系统的位置调整方法与位置调整系统，用于相对于容纳构成放映机的色彩分离光学系统的光学组件的光学组件壳体调整色彩组合光学系统的位置，一种通过所述位置调整方法调整的色彩组合光学系统，本发明还涉及一种光调制器的位置调整方法与位置调整系统，用于调整放映机的多个光调制器的相对位置，且本发明还涉及通过位置调整方法调整的放映机。

背景技术

通常，已知用于根据图像信息调制多个彩色光通过投射透镜投射在屏幕上的放映机，广泛应用于会议、学会、展示会等等场合的多媒体显示。

已知所谓三板放映机具有色彩分离光学系统、三个光调制器、以及正交分色棱镜，色彩分离光学系统用于将光源发出的光束通过分色镜分离为红、绿和蓝三色光，三个光调制器用于调制根据图像信息的每一彩色光的分离的光束，正交分色棱镜用于组合经各个光调制器调制的光束。

诸如构成色彩分离光学系统的分色镜和构成均匀照明光学系统的镜头阵列这样的光学组件、从光源到光调制器的光路都容纳在光学组件壳体中。该光学组件壳体由上壳体、下壳体组成，上壳体具有用于安装光学组件的凹进，下壳体用于封闭上壳体的下面。透镜固定装置用于固定投影镜头，设置在下壳体上，位于光路的一端。

将三个光调制器直接连接到正交分色棱镜的光入射端面。将固定板粘接且固定到正交分色棱镜的下面，正交分色棱镜与光调制器连接，通过螺钉利用固定板上开设的螺纹孔将固定板固定到壳体下部投射透镜光路的前段。

采用这样的配置构成是因为，在将光调制器固定到正交分色棱镜的光入射端面的过程中，为了避免象素等的偏移必须高精度地确定各个光调制器的相对位置。按照惯例，将光调制器纳入壳体的步骤和将光调制器固定到正交分色棱镜的步骤分别独立实施，并且在最后的步骤中完成两者的组合。

但是，依照传统方法，由于光学组件与内部光学组件的配置位置和固定板到正交分色棱镜的固定位置的偏移而不能获得适当的投映图像。具体的讲，当正交分色棱镜与固定板的固定位置偏移时，由于通过螺钉将固定板固定到壳体下部的预设位置，也相应地固定了正交分色棱镜的位置。因此，将正交分色棱镜调整得与光学组件壳体中的光束的光轴一致是不可能的，且不能适当地组合彩色光，由此恶化了投射透镜投映的图像质量。

本发明的一个目的是对放映机的色彩组合光学系统的位置进行高精度地确定。

进而，小型化的光调制器的使用推动了小型化放映机的发展，其缩短了从光源到投射透镜的光路，且减小了光源光的光束聚光率，因此照明裕度趋于减小。因此，在传统方法中，制造光学组件壳体的步骤和将光调制器固定到正交分色棱镜的步骤是分别进行的，且在最后阶段装配这两组件时调整组件位置，必须用小照明裕度来调整这两装配组件的位置，这样在调整精度上就存在一定局限性。

本发明的另一个目的是在调整光调制器位置的过程中应对克服由于放映机尺寸减小带来的照明裕度小的问题。

发明内容

依照本发明，提供一种色彩组合系统的位置调整方法，其用于制造这样一种放映机，所述放映机包括：光源；色彩分离光学系统，其将该光源发射的光束分离为多种彩色光；光学组件壳体，其容纳构成上述色彩分离光学系统的光学组件；多个光调制器，其根据图像信息对上述色彩分离光学系统分离出的各种彩色光分别进行调制；以及色彩组合光学系统，其对经过各个光调制器调制过的光束分别进行组合以形成光学图像，利用该位置调整方法调整上述色彩组合光学系统相对于上述光学组件壳体的位置，其包括步骤：沿着穿过上述光学组件壳体的光束光轴发射白色激光光束的激光光束发射步骤；用上述色彩分离光学系统将该白色激光光束分离为各相应的彩色光，各相应的彩色光入射到上述色彩组合光学系统的光入射端面，且用传感器检测由上述色彩组合光学系统组合的光束的组合光检测步骤；以及在检测该组合光束的同时调整色彩组合光学系统相对于上述光学组件壳体的位置的位置调整步骤。

依照上述配置，由于在调整色彩组合光学系统位置时实施激光光束照射步骤、组合光检测步骤以及位置调整步骤，白色激光光束通过色彩分离光学系统分离为多种彩色光诸如RGB入射到色彩组合光学系统的光入射端面，且在检测由色彩组合光学系统组合的光束的同时可以调整色彩组合光学系统相对于光学组件壳体的位置，以便高精度地确定色彩组合光学系统相对于光学组件壳体的位置。

在上述方法中，当传感器是点传感器时，可优选地在组合光检测步骤中的监控检测状态时确定完成位置调整。

在上述方法中，当点传感器检测到的组合光面积变为最小时可优选地确定完成位置调整步骤。顺便提及，通过图像输入装置诸如视频记录板将传感器检测信号输入到计算机之类装置中且利用图像处理软件等处理该信号，来计算组合光点的最小面积。

由于在调整完成确定步骤中，在调整色彩组合光学系统的位置时，借助于计算机等可以自动地确定该调整是否完成，因此利用计算机等可以自动地对色彩组合光学系统的位置进行调整。

而且，由于当点传感器检测到的组合光面积为最小时可以确认位置调整完成，其中单白色激光光束通过色彩分离光学系统分离又通过色彩组合光学系统恢复为单白色激光光束，其中可以将包括色彩分离光学系统在内的光学组件壳体与色彩组合光学系统的相对位置调整到最适当位置上，因此可以用简便地确认步骤高精度地调整该位置。

色彩组合光学系统包括：棱镜，其用于组合彩色光；以及固定板，其用光固化胶粘剂粘接在该棱镜的底面，且机械固定到光学组件壳体。这种情况下，可优选地在光固化胶粘剂未固化的时候实施位置调整步骤，且可优选地在确认调整结束之后用光照射光固化胶粘剂以固化该胶粘剂。顺便提及，在执行胶粘剂固化步骤期间该光束可优选地由棱镜的上方照射。

由于在光固化胶粘剂未固化的时候实施位置调整步骤，棱镜相对于固定板的位置可以自由调整，因此可将棱镜的位置调整到相对于光学组件壳体的最佳位置，且在确认调整完成之后可照射该光以固化光固化胶粘剂，由此确保棱镜的位置处于最佳位置。

固定板优选地具有构成棱镜的固定面的球面隆起部分，并且当胶粘剂未固化且棱镜与球面隆起部分接触时优选地可对棱镜的位置进行三维调整。

在以传统方法粘接与固定色彩组合棱镜与固定板时，当将切割精度恶劣的棱镜150按压固定到固定板152时(如图1(a)所示)，两个表面对准使得棱镜150的侧面外形位置与蒸汽蒸发面倾斜，因此即使调整棱镜150的位置也不能得到按理想的光轴配置的效果。

在本发明中，如图1(b)所示，球面隆起部分152B形成在固定板152的端面且用紫外光固化胶粘剂153粘接与固定板152的球面隆起部分152B接触的色彩组合棱镜150，色彩组合棱镜150与固定板152的球面隆起部分152B是点接触，因此甚至在色彩组合棱镜150的切割精度恶劣的情况下也可以对棱镜150的侧面外形位置与蒸汽蒸发面的位置进行三维调整，由此确保棱镜150的侧面外形位置与蒸汽蒸发面的精度不受棱镜150切割精度的影响，以牢固地固定连接棱镜150与固定板152。

优选地用光固化胶粘剂填满棱镜的下部表面与固定板之间由于球面隆起部分而形成空隙。

依照上述配置，由于这样填充光固化胶粘剂以致色彩组合棱镜150的下部表面与固定板152之间的空隙填满了(如图1(b)所示)，色彩组合棱镜150的下部表面不仅得到固定板152球面隆起部分152B点接触支撑，而且还得到填充的紫外光固化胶粘剂153的支撑，由此确保棱镜150与固定板152的稳固连接。

在上述方法中，固定板的隆起部分的高度优选地为棱镜下部表面切割精度最大公差的50-100％，且隆起部分的曲率半径优选地设定为使得隆起部分的表面积等于棱镜下部表面面积的1-50％。

当隆起部分的高度小于棱镜下部表面切割精度最大公差的50％时，固定板152的隆起部分152B与棱镜150的下部表面在调整棱镜150的侧面外形位置时不接触(如图2(a)所示)，以至于无法调整棱镜150。另一方面，当隆起部分152B的高度大于色彩组合棱镜150下部表面切割精度的最大公差A时，棱镜150的下部表面与固定板152如图2(b)所示分离开，以至于需要在在棱镜150的下部表面与固定板152之间间隙填充大量的紫外光胶粘剂153，由此增加制造费用和次品率。因此，形成的固定板152的隆起部分152B的高度优选地处于棱镜150下部表面切割精度最大公差A的50-100％范围内。

当确定的隆起部分的曲率半径使得隆起部分的表面积大于色彩组合棱镜下部表面面积时，棱镜150下部表面与隆起部分152B接触的点偏离了棱镜150的中心(如图2(c)所示)，以至于棱镜150与固定板152的连接不稳固。另一方面，当确定的隆起部分152B的曲率半径使得隆起部分152B的表面积小于棱镜150下部表面面积的1％时，隆起部分152B相对于固定板152的强度劣化，由此劣化棱镜150与固定板152的连接固定强度。因此，隆起部分152B的曲率半径优选地设定为使得隆起部分152B的表面积处于色彩组合棱镜150下部表面面积的1-50％范围内。

依照本发明的一种色彩组合光学系统的位置调整系统，用于制造一种放映机，所述放映机具有：光源；色彩分离光学系统，其将光源发射的光束分离为多种彩色光；光学组件壳体，其容纳构成色彩分离光学系统的光学组件；多个色彩调制器，其根据图像信息对色彩分离光学系统分离出的各种彩色光进行调制；以及色彩组合光学系统，其对经过各个光调制器调制过的光束进行组合以形成光学图像。利用该位置调整方法调整色彩组合光学系统相对于光学组件壳体的位置，该位置调整系统包括：激光光束发射器，其用于提供沿着穿过光学组件壳体的光束光轴的白色激光光束；组合光传感器，其使色彩分离光学系统对白色激光光束分离得到的各种彩色光入射到色彩组合光学系统的光入射端面，且检测由色彩组合光学系统组合的光束；以及位置调整器，其根据组合光传感器检测的组合光调整色彩组合光学系统的位置。

依照本发明色彩组合光学系统的位置调整系统，可以实施上述色彩组合光学系统的位置调整方法，由此获得上述效果和优点。

在上述的位置调整系统中，组合光传感器优选地具有调整完成确认部分，其在组合光监控检测状态确认对色彩组合光学系统的位置调整的完成。调整终止确认部分能够确保实施上述位置调整方法中的调整终止确认步骤。

色彩组合光学系统具有棱镜与固定板，固定板通过光固化胶粘剂粘接在棱镜的下部表面上，固定板通过机械方式固定到光学组件壳体上，这种情况下，位置调整器优选地具有：棱镜保持器，其用于保持棱镜；以及光束照射器，其照射固化光固化胶粘剂的光。

通过提供棱镜保持器与光束照射器，可实施上述位置调整方法中的胶粘剂固化步骤。

附图说明

图1(a)和图1(b)是显示色彩组合光学系统连接构造的侧视图，用于解释本发明的作用；

图2(a)至图2(d)是显示色彩组合光学系统连接构造的侧视图，用于解释本发明的作用；

图3是依照本发明实施例通过位置调整方法进行调整的光学单元的结构的示例性说明图；

图4是依照上述实施例的光学组件壳体的结构的整体透视图；

图5是表示将光调制器连接到上述实施例的色彩组合光学系统的构造概要透视图；

图6是表示依照上述实施例的色彩组合光学系统的连接构造的侧视图；

图7是表示依照上述实施例的色彩组合光学系统的连接构造的侧视图；

图8是表示上述实施例的光学组件壳体的构造的整体透视图；

图9是描绘用于实施上述实施例的色彩组合光学系统的位置调整方法的光调制器的位置调整系统的构造的侧视图；

图10是表示上述实施例的光调制器的位置调整系统的构造的平面图；

图11是表示上述实施例的光调制器的位置调整机构的构造的侧视图；

图12是表示上述实施例的光调制器的支架的构造的整体透视图；

图13是表示将光调制器连接到上述实施例的色彩组合光学系统的构造的垂直剖面图；

图14是描绘上述实施例的调整光源和激光束输出的示意图；

图15是表示上述实施例的色彩组合光学系统的位置调整设备的构造的侧视图和平面图；

图16是表示上述实施例的在其上投射投射图像的屏幕、检测装置以及光轴传感器的正视图；

图17是表示上述实施例系统的控制结构的框图；

图18是表示上述实施例的位置调整步骤的流程图；

图19是表示上述实施例的棱镜位置调整步骤的流程图；

图20是表示依照上述实施例的确定棱镜位置调整完成的标样的示意图；

图21是表示依照上述实施例的确定光调制器的光轴的步骤的流程图；以及

图22是表示依照上述实施例的调整光调制器的位置的步骤的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图描述本发明实施例。

[1.放映机构造]

图3显示了放映机100的配置构造，放映机100利用一个包含色彩分离光学系统、多个光调制器、色彩组合光学系统、以及投映光学系统的光学单元，作为依照本发明实施例的光调制器的位置调整系统的调整对象。放映机100具有积分照明光学系统110、色彩分离光学系统120、中继光学系统130、电子光学装置140、作为色彩组合光学系统的正交分色棱镜150以及作为投映光学系统的投射透镜160。

积分照明光学系统110具有包括光源灯111A与反射器111B的光源111、第一透镜阵列113、第二透镜阵列115、反射镜117以及叠置透镜119。

光源灯111A发出光束的照射方向经反射器111B调整且第一透镜阵列113将光束分为多个子光束。在光束的照射方向经反射镜117九十度弯转改变之后，该光束聚焦在第二透镜阵列115附近。第二透镜阵列115发出的各个子光束以其中心轴(主光束)与叠置透镜119的入射面垂直的方式入射到叠置透镜119的入射面。而且，叠置透镜119发出的多个子光束叠置在三个液晶板141R、141G和141B(包括在下文描述的电子光学装置140中)上。

色彩分离光学系统120具有两个分色镜121与122以及反射镜123，分色镜121与122以及反射镜123将积分照明光学系统110发出的多个子光束分为红、绿与蓝三种彩色光。

中继光学系统130包括入射侧透镜131、中继透镜133以及反射镜135与137，中继光学系统将色彩分离光学系统120分离出来的彩色光例如将蓝色光B导入液晶板141B。

电子光学装置140具有作为三个光调制器的液晶板141R、141G和141B，光调制器使用例如多晶硅薄膜晶体管作为开关元件。三个液晶板141R、141G和141B根据图像信息对色彩分离光学系统120分离出来的各个彩色光进行调制以形成光学影像。

作为色彩组合光学系统的正交分色棱镜150将三个液晶板141R、141G和141B发出的各个彩色光的调制图像进行组合以形成彩色图像。顺便提及，在正交分色棱镜150中，用于反射红色光的介质多层薄膜和用于反射蓝色光的介质多层薄膜沿着四直角棱镜的边缘大致形成X形，介质多层薄膜用于组合三种彩色光。投射透镜160照射出由正交分色棱镜150组合的彩色图像且放大图像并投映在屏幕上。

[2.被调整的光学单元的构造]

在放映机100中，构成积分照明光学系统110、色彩分离光学系统120、以及中继光学系统130的光学组件都容纳在如图4所示的上部光导向器171中，且通过夹子等固定在上部光导向器171的内部。

组成电子光学装置140的三个液晶板141R、141G和141B三面环绕正交分色棱镜150。具体的讲，如图5所示，各个液晶板141R、141G和141B容纳在固定框架143中且通过POP(板在棱镜上)构造方式固定在正交分色棱镜150上，POP构造方式指通过将透明树脂销钉145穿入位于固定框架143四角的孔143A中同时使用紫外线固化胶粘剂的方法将液晶板粘附固定到正交分色棱镜150的光束入射端面151上。固定框架143上有一矩形开口143B，各个液晶板141R、141G和141B通过它显露出成像区域。换言之，将各种彩色光R、G和B引向各个液晶板141R、141G和141B的外露部分以根据图像信息形成光学影像。

用紫外线固化胶粘剂将固定板152粘附且固定在正交分色棱镜150的下部表面，固定板152具有螺丝孔152A。如图6所示，固定板152在其中心部分具有一个球面隆起部分152B。使正交分色棱镜150的下部表面接触隆起部分152B且将固化前的紫外线固化胶粘剂153填充在正交分色棱镜150和固定板152之间，此时调整正交分色棱镜150的位置。完成位置调整之后，从正交分色棱镜150的上侧向其下侧照射紫外线以固化紫外线固化胶粘剂153。顺便提及，在固定板152上形成球面隆起部分152B，是因为需要相对于光轴垂直旋转的位置调整。

在正交分色棱镜150的实际制造中，会存在如图7所示的公差。在本发明的实施例中，通过根据正交分色棱镜150切割精度A的最大公差将球面隆起部分152B的高度h和曲率半径R设定为适当的尺寸，正交分色棱镜150得到稳固的支撑。明确得讲，当正交分色棱镜150切割精度的最大公差是A时，将球面隆起部分152B的高度h设定为1/2*A。而且，当正交分色棱镜150的下部表面的面积是Sa时，设定球面隆起部分152B的曲率半径使得隆起部分152B的表面积Sb等于1/2*Sa。这样形成了隆起部分152B的外形，隆起部分152B和正交分色棱镜150在中心部分点接触，由此稳固地支撑且固定正交分色棱镜150。

如图8所示，通过将螺丝钉154插入固定板152的孔152A中把正交分色棱镜150和液晶板141R、141G和141B固定到下部光导向器172。上部光导向器171和下部光导向器172组合形成光学单元。上部光导向器171和下部光导向器172构成光学组件外壳。

在如此布置的光学单元中，构成积分照明光学系统110、色彩分离光学系统120、以及中继光学系统130的光学组件都容纳在上部光导向器171中。接着，当固定胶粘剂未固化时将正交分色棱镜150和液晶板141R、141G和141B固定到下部光导向器172。然后，在组合装配上部光导向器171和下部光导向器172后，利用光源发出的光束来调整正交分色棱镜150和液晶板141R、141G和141B的位置，且在最后一个步骤，固化胶粘剂以确保正交分色棱镜150和液晶板141R、141G和141B的位置稳固。

[3.光调制器的位置调整系统的构造]

位置调整系统2用于调整构成光学单元的液晶板141R、141G和141B和正交分色棱镜150的位置，如图9和10所示。位置调整系统2主要由作为调整装置主体的调整器主体30和放映器主体40构成。如图9所示，光学单元170安装在调整器主体30上，用于位置调整。

调整器主体30具有紫外光屏蔽罩20A、用于调整液晶板141R、141G和141B位置的三个六轴位置调整单元31、用于调整正交分色棱镜150的棱镜位置调整单元32、以及用于照射白色激光光束以确定光轴位置和调整光的光源单元37。

紫外光屏蔽罩20A包括环绕着六轴位置调整单元31的侧板21、底板22、设置在侧板21的可打开的门24、以及设置在其下部的载置台25。透射窗21A设置在侧板21上，用于透射光源单元37发射的光且透过投射透镜160到达放映器主体40。

在调整六轴位置调整单元31、及提供和去除被调整的光学单元170时利用门24，门24由不透过紫外光的的丙烯酸纤维板制成。载置台25在其下部具有轮脚25A，这样在组装该设备时便于移动调整器主体30。

放映器主体40具有屏幕单元50、反射装置60以及暗室20B。暗室20B具有侧板26、底板27和绕着屏幕单元50和反射装置60的顶板28、以及载置台29。一个透射窗26A是为侧板26设置的，用于透射光源单元37经过光学单元170发出的光。一个轮脚29A设置在载置台29的一个下部上。

(3-1)调整器主体的构造

六轴位置调整单元31和夹持夹具33设置在调整器主体30的紫外光屏蔽罩20A的内部，用于支撑和固定作为调整对象的光学单元170。光源单元37设置在夹持夹具33表面的下方，光学单元170安装在夹持夹具33上。具有三维自由度的棱镜位置调整单元32设置在调整器主体30的夹持夹具33上方。顺便提及，尽管没有在图9调整器主体30中示出，计算机70(在下文中描述)、和紫外光源装置都设置在载置台25的下方，计算机70作为控制屏幕单元50与反射装置60的控制器，紫外光源装置用于固化紫外线固化胶粘剂以在正交分色棱镜150上固定光学单元170的液晶板141R、141G和141B。

六轴位置调整单元31用于调整液晶板141R、141G和141B相对于正交分色棱镜150的光束入射端面151的配置位置。如图11所示，六轴位置调整单元31具有：平面位置调整器311，其可沿着紫外光屏蔽罩20的底板22的导轨351移动；面内旋转位置调整器313，其位于平面位置调整器311的末梢端部；面外旋转位置调整器315，其位于面内旋转位置调整器313的末梢端部；以及液晶板保持器317，其位于面外旋转位置调整器315的末梢端部。

平面位置调整器311调整正交分色棱镜150相对于光束入射端面151的进退位置和平面位置，其包括：基部311A，将其可滑动地设置在载置台25上；脚部311B，其垂直设置在基部311A上；以及连接部311C，其设置在脚部311B的上部末梢部分，用于连接面内旋转位置调整器313。用驱动机构诸如马达(未示出)沿着载置台25的Z轴方向(图11中的左右方向)移动基部311A。用设置在基部311A上的驱动机构诸如马达(未示出)沿着X轴方向(与图11纸面垂直的方向)相对于基部311A移动脚部311B。用驱动机构诸如马达(未示出)沿着Y轴方向(图11中的上下方向)相对于脚部311B移动连接部311C。

面内旋转位置调整器313调整液晶板141R、141G和141B相对于正交分色棱镜150的光束入射端面151的面内旋转位置，其包括：圆柱状基部313A，其固定在平面位置调整器311的末梢端部；以及旋转调整部313B，其可沿着圆柱状基部313A的圆周方向旋转。通过调整旋转调整部313B的旋转位置，可以高精度地调整液晶板141R、141G和141B相对于正交分色棱镜150的光束入射端面151的面内旋转位置。

面外旋转位置调整器315调整液晶板141R、141G和141B相对于正交分色棱镜150的光束入射端面151的面外旋转位置。面外旋转位置调整器315具有：基部315A，其固定在面内旋转位置调整器313的末梢端部，且带有水平方向弧形的凹曲面；第一调整部315B，其可沿着基部315A的凹曲面滑动，且带有垂直方向弧形的凹曲面；以及第二调整部315C，其可沿着第一调整部315B的凹曲面滑动。当设置在基部315A上的马达(未示出)转动时，第一调整部315B滑动。当设置在第一调整部315B上的马达(未示出)转动时，第二调整部315C滑动，这样就可以高精度地调整液晶板141R、141G和141B相对于正交分色棱镜150的光束入射端面151的面外旋转位置。

液晶板保持器317夹持作为调整对象的液晶板141R、141G和141B，其设置在第二调整部315C的末梢部分，且可通过固定到第二调整部315C上的制动器315D而沿Y轴方向移动。

如图12所示，液晶板保持器317由大致呈Z字形侧面的金属板状体构成。孔317A用于连接第二调整部315C，开设在底端部，表示在图中左上部。吸着面317B用于吸附液晶板141R、141G和141B的成像区域，抽吸空气的吸着孔317C大致位于吸着面317B的中心部分，以及四个光束透射孔317D，其设置在末端部分，位于吸着面317B部分，穿透保持器317的顶面和底面，如图右下角部分所示。4个镜子317E相对于吸着面317B以45度角设置。两个孔317F用于照射紫外光，在保持器317上的设置位置相应于上面的两个镜子317E。顺便提及，光束透射孔317D开设在能够将光束导引进入液晶板141R、141G和141B成像区域的四角部分的位置。

如图13所示，液晶板保持器317将液晶板141R、141G和141B保持住，使液晶板141R、141G和141B的成像区域处于被吸附状态。调整光源单元37发射的调整用光束，沿着照明光轴透过光导向设备，穿透过光束透射孔317D入射在液晶板141R、141G和141B的成像区域上。由从夹持夹具33底部面伸出的光纤38和设置在液晶板保持器317内表面的光纤39照射的紫外光入射在镜子317E上。各个镜子317E反射的紫外光入射到透明销钉145的底部以固化涂附在销钉末端和孔143A内面的紫外光固化胶粘剂，所述孔143A位于液晶板141R、141G和141B的固定框架143上。

如图14所示，光源单元37具有用于调整正交分色棱镜150和液晶板141R、141G和141B的位置的光源，其包括光源主体371和光导向装置372。

在光源主体371的壳体内容纳有作为调整用光源的光源灯371A，光源主体提供光束给光学单元170。尽管未示出，在该壳体上设置有冷却用的开口和位于开口内侧的冷却用风扇。顺便提及，由下文描述的计算机70控制光源灯371A的遮光器。

光导向装置372的构成形式是上下延伸的圆筒体。开口372A设置在其上端且镜子372B位于开口372A的内侧，镜子372B相对于开口372A的开口面呈约45度角。

光导向装置372的下端部分延伸到了载置台25的下部。开口372C开设在下端部分的侧面，正对着位于载置台25下方的激光光束输出装置373的光束射出部分。镜子372D设置在光导向装置的内部，位置对应于开口372C，且相对于开口372C的开口面呈约45度角。

开口372E位于光导向装置的中间部分，位置对应于光源主体371的光源灯371A的光束射出部分。可移动式镜子372F能够相对于开口372E的开口面在0至45度范围内调整，设置在光导向装置372的内部，位置对应于开口372E。

当利用光源单元37调整光学单元170时，光导向装置372的上部开口372A和光学单元170的光源灯的交换用开口相邻接，用于导引光源主体371的光源灯371A和激光光束输出装置373发射的光束，由此调整正交分色棱镜150和液晶板141R、141G和141B的位置。

具体的讲，当白色激光光束导引进入光学单元170时，此时移动可移动式镜子372F使其对正开口372E，就是说使其移动到相对于开口372E的开口面为0度的位置，激光光束输出装置373发射白色激光光束，使得计算机能够识别正交分色棱镜150的位置调整和光学单元170自身的光轴位置。另一方面，当可移动式镜子372F呈45度倾斜时，光源主体371的光源灯371A发射调整用激光光束，用于调整液晶板141R、141G和141B的聚焦和准直。

如图15所示，棱镜位置调整单元32调整正交分色棱镜150的位置，其包括棱镜保持部321和驱动轴部322，棱镜保持部321用于吸附和保持正交分色棱镜150，驱动轴部322末端连接到棱镜保持部321且其主体端连接到驱动机构(未示出)。

棱镜保持部321具有和正交分色棱镜150大致相同的平面形状，吸附和保持在正交分色棱镜150的上表面，用于调整正交分色棱镜150的位置。因此，吸引用的孔323设置在棱镜保持部321和正交分色棱镜150的对抵面上。

紫外线照射部324设置在对抵表面上。在棱镜位置调整单元32完成位置调整之后，紫外线照射部324发射紫外线固化在正交分色棱镜150下面侧的紫外线固化胶粘剂153。

用马达等驱动驱动轴部322以调整棱镜保持部321的姿态，使得能够对棱镜保持部321吸附的正交分色棱镜150进行三维自由度调整定位。

(3-2)放映器主体构造

图9中，构成放映器主体40的屏幕单元50与反射装置60位于暗室20B中，处于相互面对的位置。

屏幕单元50位于暗室20B的六轴位置调整单元31一侧，其包括：透过型屏幕53，其作为待调整的光学单元170的投影面，设置在暗室20B的底板27上表面上；CCD照相机55，其设置在透过型屏幕53的后面，包括光调制器的位置调整装置的检测装置；CCD照相机56，其设置在透过型屏幕53的大致中心位置，用作光传感器；以及移动机构57，其用于沿着透过型屏幕53的表面移动CCD照相机55与56。透射窗53A用于透射光源单元37经过光学单元170发出的光，它是为透过型屏幕53设置的。位置传感器58，其用于检测激光光束输出装置373发射的白色激光，设置在镜子63的下部中心。

如图16所示，透过型屏幕53具有：矩形框架主体531，其设置在透过型屏幕53的周边；以及屏幕主体533，其设置在矩形框架主体531的内部。屏幕主体533可以由在不透明树脂层上均匀分散光学珠子来构成。当光束由光学珠子一侧入射的时候，这些光学珠子的作用就象透镜一样将光束射到屏幕主体533的后侧。

作为检测装置的CCD照相机55和作为光传感器的CCD照相机56都是作为图像传感器的具有电荷耦合装置的区域传感器，其检测在屏幕主体533的后侧形成的投影图像以输出电信号。

CCD照相机55与56分布在透过型屏幕53显示的矩形投影图像的四角。CCD照相机55位于投影图像的四角而CCD照相机56位于投影图像的大致中心位置。顺便提及，CCD照相机55与56具有变焦距机构，用于高精度地检测投影图像，遥控自由调整变焦距。

位置传感器58作为点传感器用于测量白色激光光束等的光点的二维位置，该传感器包括半导体位置传感元件且使用光电二极管作为传感元件。

移动机构57具有水平部分571和垂直部分573以及照相机固定部分575，水平部分571沿框架主体531的水平方向延伸，垂直部分573沿框架主体531的垂直方向延伸，CCD照相机55与56固定在照相机固定部分575上。

通过垂直部分573相对于水平部分571的水平滑动，CCD照相机55能够沿着透过型屏幕53自由移动。

另一方面，通过水平部分571相对于垂直部分573的垂直滑动和随后的照相机固定部分575相对于水平部分571的水平滑动，CCD照相机56能够沿着透过型屏幕53自由移动。

而且，在下述的棱镜位置调整中，用位置传感器58检测白色激光光束，且在确定光学系统170的光轴位置时用位置传感器58检测白色激光光束。顺便提及，位置传感器58用于调整棱镜以便追踪与检测在调整正交分色棱镜150位置的过程中白色激光光束明显移动的光点的位置。

载置台51内部的伺服控制机构通过遥控可移动CCD照相机55与56和位置传感器58。

在图9和10中，反射装置60反射由光源单元37经过投射透镜160投射的光，其包括反射器主体61和反射器移动机构62，反射器主体61正对着投射透镜160，反射器移动机构62用于移动反射器主体61使其靠近或远离投射透镜160。

反射器主体61具有：镜子63，其配置在对应于发出的投射光的位置的同一个平面上；连接板64，其用于连接镜子63；以及支撑板65，其用于支撑连接板64的下部。镜子63具有反射表面63A，反射表面63A与投射透镜160发出的投射光的光轴垂直。

反射器移动机构62具有多个导轨66、轮子67以及驱动机构(未示出)，导轨66在暗室20B的底板22上沿着与透过型屏幕53的平面垂直的方向延伸，轮子67可在导轨66上旋转移动且设置在支撑板65上，所述驱动机构用于驱动轮子67使其旋转。

(3-3)位置调整系统的控制构造

如图17方框图所示，上述调整器主体30、屏幕单元50与反射装置60都与作为控制器的计算机电连接。

计算机70具有中央处理器(CPU)和存储器，用于控制调整器主体30、屏幕单元50与反射装置60的伺服机构的运行，并且其与CCD照相机55与56以及位置传感器58通过图像输入装置诸如视频记录板(video capture board)连接。

将CCD照相机55摄录的投影图像经过图像输入装置输入计算机70，其被转换为适应于计算机的图像信号，且随后通过操作系统上执行的图像处理软件进行处理，用以控制计算机70包括CPU的运行，由此实施液晶板141R、141G和141B的聚焦和准直调整。

以同样的方式，通过在操作系统上执行的棱镜位置调整程序与光轴计算程序来处理CCD照相机56摄录的投影图像，由此实施正交分色棱镜150的位置调整和计算光学单元170的光轴。

将通过位置传感器58检测到的光点位置输入到计算机70进行处理。

[4.通过位置调整系统对棱镜与液晶板的位置调整操作]

在调制器的位置调整系统2中，依照图18所示的流程图调整光学单元170。

(1)首先，将如图4所示在其上安装各种光学组件的上部光导向器171、和如图8所示的下部光导向器172组合起来构成作为调整对象的光学单元170，将光学单元170放置在调整器主体30的夹持夹具33上(步骤S1)。在这个时候，只是将固定板152用螺钉154固定到下部光导向器172且将紫外线固化胶粘剂153以未固化方式涂布在正交分色棱镜150安装表面上。

(2)然后，将正交分色棱镜150固定到棱镜位置调整单元32(步骤S2)且将液晶板141R、141G和141B固定到六轴位置调整单元31(步骤S3)。顺便提及，如图5所示，通过将涂附有未固化的紫外线固化胶粘剂的销钉145插入开设在固定框架143四角的孔143A中的方法固定液晶板141R、141G和141B。

(3)操作计算机为每种放映机类型调用存储在存储器中的机器数据，将其载入CPU内存(步骤S4)。机器数据包括正交分色棱镜150、液晶板141R、141G和141B的设计配置。在调整各个位置时将设计配置设定为初始位置。

(4)在完成调整的准备工作后，调整棱镜位置(步骤S5)，具体的讲，依照图19所示的流程图实施。

(4-1)计算机70的CPU输出控制指令到棱镜位置调整单元32，该控制指令基于载入内存的机器数据的正交分色棱镜150设计位置。棱镜位置调整单元32将正交分色棱镜150设定为基于控制指令的初始位置(步骤S51)。顺便提及，CPU还输出控制指令到六轴位置调整单元31，使得屏蔽配属的液晶板141R、141G和141B，以不妨碍用于调整正交分色棱镜150的白色激光光束。

(4-2)计算机70的CPU实质上将位置传感器58移动到在投射到透过型屏幕53的投影图像的中心，为位置传感器58的检测做准备(步骤S52)。CPU还移动光源单元37的可移动式镜子372F，以使激光光束输出装置373发射的白色激光光束照射出(步骤S53：激光束照射步骤)。

(4-3)将光源单元37射出的白色激光光束分离为在光学单元170中的RGB三种彩色光，且随后用正交分色棱镜150组合以在透过型屏幕53上建立光点图像。位置传感器58检测所有的各种光的光点图像(步骤S54)。

(4-4)将位置传感器58检测到的光点图像输入计算机70作为数字信号。计算机70的CPU根据输入的数字信号输出控制指令到棱镜位置调整单元32，以调整正交分色棱镜150的位置(步骤S55：位置调整步骤)，而后又在调整之后检测光点图像(步骤S56：组合光检测步骤)。

(4-5)计算机70的CPU通过图像处理程序计算光点图像的面积，同时实施棱镜位置调整且根据计算得到的面积确定是否终止该调整(步骤S57：确定调整终止的步骤)。具体的讲，当正交分色棱镜150相对于照明光轴处于偏离位置的时候，分离的RGB的各种彩色光的光点图像SR、SG与SB都如图20所示偏离了，以至于光点图像SR、SG与SB的面积总和变得大于初始白色激光光束的光点图像SO的面积。因此，当光点图像SR、SG与SB的面积总和变得等于初始白色激光光束的光点图像SO的面积的时候，终止调整。

(4-6)在完成了正交分色棱镜150的位置调整之后，CPU输出控制指令到棱镜位置调整单元32，棱镜位置调整单元32根据该指令从棱镜保持部321的紫外线照射部324发射出紫外光以固化固定板152上的紫外光固化胶粘剂153(步骤S58：胶粘剂固化步骤)，从而完成了正交分色棱镜150的位置调整。

(5)在完成棱镜位置调整步骤和正交分色棱镜150的位置确定之后，开始确定光学单元170的光轴(步骤S56)，具体依照图21所示的流程图实施。

(5-1)首先，将具有平均光学特性的投射透镜160固定到光学单元170作为主透镜(步骤S61)。

(5-2)然后，计算机70的CPU输出一个控制指令到移动机构57将位置传感器58切换到CCD相机56，以为CCD相机56的检测做准备(步骤S62)。

(5-3)计算机70的CPU输出一个控制指令到激光输出装置373以发射白色激光光束通过投射透镜160将光点图像投影到透过型屏幕53上(步骤S63：激光光束照射步骤)，且用中心CCD相机56检测该投影到透过型屏幕53上的光点图像(S64：激光光束检测步骤)，将其输出到计算机70作为数字信号。

(5-4)计算机70的CPU根据中心CCD相机56上的激光点质心位置计算光轴位置(S65：光轴位置计算步骤)且将光学单元170的光轴位置存储到存储器中(步骤S66)。

(6)在识别了光学单元170的光轴位置之后，计算机70的CPU根据机器数据中的液晶板141R、141G和141B的设计位置产生一个控制指令，输出到六轴位置调整单元31。六轴位置调整单元31移动液晶板141R、141G和141B以将销钉145放置在初始位置上，在该处销钉145邻接在正交分色棱镜150的光束入射端面151上(步骤S7)。

(7)在终止光轴位置设定后，调整液晶板141R、141G和141B相对于正交分色棱镜150的位置(步骤S8)，具体依据图22所示的流程图实施。

(7-1)计算机的CPU输出一个控制指令到光源单元37，以移动光源单元37的可移动式镜子372F，且从白色激光光束切换到光源主体371的光源灯371A(步骤S81)以使光源灯371A发光(打开遮光器)。光源灯371A发出的光束通过光导向装置372进入光学单元170的内部，且通过液晶板保持器317的光束透射孔317D入射到液晶板141R、141G和141B上，用以通过投射透镜160在透过型屏幕53的四角形成投影图像。

(7-2)计算机70的CPU将位于角部位置的四个CCD相机55移动到四角位置，所述四角位置是相对于在光轴位置确定步骤期间识别的光学单元170的光轴位置而言的，由此通过各个CCD相机55检测投影图像(步骤S82)。

(7-3)在上述状态，计算机70的CPU将包含用于调整准直的图像型式的图像信号仅输出到作为调整对象的液晶板，且输出用于显示黑色图像的图像信号到另一个液晶板(步骤S83)。由于在调整液晶板141G位置之后调整液晶板141R与141B的位置，因此不同的图像信号顺次输出。顺便提及，在液晶板141R、141G和141B的位置调整中，3-CCD相机可用作CCD相机55，用于同时调整三个液晶板141R、141G和141B的位置，由此大幅提高调整速度。

(7-4)计算机70的CPU调整液晶板141G的焦距以便在执行S7步骤时要光轴位置不移动，在完成调焦之后，利用图像型式调整准直(步骤S84，S85：位置调整步骤)。

(7-5)在完成液晶板141G的位置调整之后，由光纤38与39照射紫外光，以固化销钉145末端上的胶粘剂(步骤S86)，且输出图像信号开始调整下一个液晶板141R。反复重复上述步骤直至调整完所有的液晶板141R、141G和141B的位置(步骤S87)。

[5.实施例的效果]

依照上述的实施例可以得到下述的效果。

在对作为色彩组合光学系统的正交分色棱镜150进行调整的过程中，通过执行激光光束照射步骤S53、组合光检测步骤S56以及位置调整步骤S55，色彩分离光学系统120将白色激光光束分离为入射到正交分色棱镜150的光束入射端面151上的三种彩色光，并且当位置传感器58检测组合光束时可调整正交分色棱镜150的位置，以便可以高精度地确定正交分色棱镜150相对于光学单元170的位置。

而且，由于提供了确定调整终止的步骤S57，因此正交分色棱镜150的位置调整可以通过计算机70自动地确定，以便更加高速简便地调整正交分色棱镜150。

而且，由于当光点图像SR、SG与SB的面积总和变为最小时才确认完成位置调整，因此可以将正交分色棱镜150相对于光学单元170的位置调整到最佳位置，由此利用简单且高精度的判断步骤来实施位置调整。

由于位置调整步骤S55是在紫外光固化胶粘剂153未固化时执行，因此可以自由调整正交分色棱镜150的位置。而且，由于胶粘剂固化步骤S58是在确认完成调整之后执行，因此可以在最适当的位置处确定正交分色棱镜150相对于光学单元170的位置。

由于球面隆起部分152B形成在固定板152上，正交分色棱镜150与球面隆起部分152B点接触，因此即使当正交分色棱镜150的切割精度差劣情况下也可以利用棱镜位置调整单元32对正交分色棱镜150的位置进行三维调整，因此正交分色棱镜150的侧面外形位置和形成大致呈X字状的蒸汽蒸发面可以得到适当调整。而且，同样地，可以适当调整正交分色棱镜150的位置而不受正交分色棱镜150表面粗糙度的影响。

由于在正交分色棱镜150下表面与固定板152之间的间隙填满了紫外光固化胶粘剂153，因此正交分色棱镜150下表面不仅得到固定板152的球面隆起部分152B点接触支撑，而且还得到填充的紫外光固化胶粘剂153的支撑，由此在位置调整步骤S5期间将正交分色棱镜150与固定板152稳固地连接起来。

由于球面隆起部分152B的高度h设定为1/2*A，其中A代表正交分色棱镜150切割精度的最大公差，固定板152的球面隆起部分152B与正交分色棱镜150下表面点接触，因此将适当量的紫外光固化胶粘剂153用来适当调整正交分色棱镜150的位置。由于球面隆起部分152B的曲率半径R的设定使得隆起部分152B的表面积Sb等于1/2*Sa，其中Sa是正交分色棱镜150与固定板152相粘接的表面的面积，固定板152的球面隆起部分152B可以支撑正交分色棱镜150的下表面中心，由此稳固地与正交分色棱镜150连接。而且，由于存在曲率半径，保证了与固定板152有关的球面隆起部分152B的强度。

另一方面，由于提供了激光光束输出装置373与作为光轴传感器的CCD相机56，当检查光学单元170的照明光轴的时候可以调整液晶板141R、141G和141B的位置，在调整完液晶板141R、141G和141B相对于光学组件壳体的位置之后可以调整各个液晶板141R、141G和141B的相对位置，所述光学组件壳体由上部光导向器171与下部光导向器172组成。因此，可以以高生产率生产具有小照明裕度的小型化放映机。

而且，由于调整器主体30具有用于提供调整光束的光源单元37以及具有光束透射孔317D的液晶板保持器317，因此可以用光学单元170发射的光束(与实际光束相近)来调整液晶板141R、141G与141B的位置，考虑光学组件在光学组件壳体中的配置精度，以便高精度地调整液晶板141R、141G与141B的位置。而且，由于只有通过在液晶板保持器317上开设光束透射孔317D才能将调整用光束导引到液晶板141R、141G与141B的成像区域，因此可以用简单结构来构造能够进行高精度位置调整的光调制器的位置调整系统2。

而且，由于用于照射紫外光的紫外光照射部分包括孔317F与镜子317E，可通过在完成液晶板141R、141G与141B位置调整之后立即照射紫外光来固化涂附在上销钉145末端的紫外光固化胶粘剂固定液晶板141R、141G与141B，因此可以快速完成位置调整与位置固定，由此提高放映机的制造效率。

[6.实施例的变型]

顺便提及，本发明的范围不局限于上述实施例，还应包括下述实施例的变型。

尽管在上述实施例中是在调整正交分色棱镜150的位置之后执行光轴确定步骤S7，设置不局限于此。具体的讲，可以在正交分色棱镜的位置调整与位置确定之后执行通常的位置调整步骤。

尽管在上述实施例中是利用计算机70自动调整正交分色棱镜150的位置，位置调整可以由人工完成。

尽管在上述实施例中调整用于通过液晶板141R、141G与141B调制光的放映机光学单元170，本发明可用于调整液晶板之外的其他光调制器诸如利用微镜(micro-mirrors)的装置。换言之，本发明可用于具有多个光调制器的任何放映机，其中用各个光调制器调制的光束通过色彩组合光学系统组合到一起。

尽管在上述实施例中当光点面积变为最小时才确认完成正交分色棱镜150的位置调整，但不局限于这种安排。具体的讲，可用CCD相机替代点传感器且当光点白色区域变为最小时确定调整完成。

另一方面，尽管在上述实施例中棱镜位置调整单元32安装在光调制器的位置调整系统2中，但不局限于这种安排。具体的讲，在正交分色棱镜预先粘接固定在固定板上之后，可将正交分色棱镜固定在下部光导向器上以调整液晶板的位置。

尽管在上述实施例中调整液晶板141R、141G与141B位置的次序是141G、141R与141B，但可以同时调整这三个液晶板的位置。

尽管放大的投映图像是由CCD相机55检测通过投映镜头160调整，但不局限于这种安排。具体的讲，可不通过投映镜头来调整光调制器的光轴位置与校准。

在实施本发明过程中只要能够达成本发明的目的就可以使用其他装置排列与结构形状。

Claims (11)

1.一种色彩组合光学系统的位置调整方法，其用于制造这样一种放映机，所述放映机包括：光源；色彩分离光学系统，其将该光源发射的光束分离为多种彩色光；光学组件壳体，其容纳构成上述色彩分离光学系统的光学组件；多个光调制器，其根据图像信息对上述色彩分离光学系统分离出的各种彩色光分别进行调制；以及色彩组合光学系统，其对经过各个光调制器调制过的光束分别进行组合以形成光学图像，利用该位置调整方法调整上述色彩组合光学系统相对于上述光学组件壳体的位置，其包括步骤：

沿着穿过上述光学组件壳体的光束光轴发射白色激光光束的激光光束发射步骤；

用上述色彩分离光学系统将该白色激光光束分离为各相应的彩色光，各相应的彩色光入射到上述色彩组合光学系统的光入射端面，且用传感器检测由上述色彩组合光学系统组合的光束的组合光检测步骤；以及

在检测该组合光束的同时调整色彩组合光学系统相对于上述光学组件壳体的位置的位置调整步骤。

2.根据权利要求1的色彩组合光学系统的位置调整方法，其特征在于所述传感器是点传感器，且

其中上述位置调整的完成是由在组合光检测步骤中监控检测状态来确定的。

3.根据权利要求2的色彩组合光学系统的位置调整方法，其特征在于当点传感器检测到的组合光的面积变为最小时确认调整的完成。

4.根据权利要求2的色彩组合光学系统的位置调整方法，其特征在于色彩组合光学系统包括：棱镜，其用于组合彩色光；以及固定板，其用光固化胶粘剂粘接在该棱镜的底面上，且机械固定到光学组件壳体，

其中，在光固化胶粘剂未固化的时候实施位置调整步骤，且

其中，在确认调整结束之后用光照射光固化胶粘剂以固化该胶粘剂。

5.根据权利要求4的色彩组合光学系统的位置调整方法，其特征在于固定板具有构成棱镜的固定面的球面隆起部分，并且

当胶粘剂未固化且棱镜与球面隆起部分接触时对棱镜位置进行三维调整。

6.根据权利要求5的色彩组合光学系统的位置调整方法，其特征在于用光固化胶粘剂填满棱镜的下部表面与固定板之间由于球面隆起部分而形成空隙。

7.根据权利要求5的色彩组合光学系统的位置调整方法，其特征在于固定板的隆起部分的高度为棱镜下部表面切割精度最大公差的50-100％，且隆起部分的曲率半径的设定值使得隆起部分的表面积等于棱镜下部表面面积的1-50％。

8.一种色彩组合光学系统的位置调整系统，其用于制造这样一种放映机，所述放映机包括：光源；色彩分离光学系统，其将该光源发射的光束分离为多种彩色光；光学组件壳体，其容纳构成上述色彩分离光学系统的光学组件；多个色彩调制器，其根据图像信息对上述色彩分离光学系统分离出的各种彩色光分别进行调制；以及色彩组合光学系统，其对经过各个光调制器调制过的光束进行组合以形成光学图像，用于调整上述位置调整系统相对于上述光学组件壳体的位置的位置调整系统包括：

激光光束发射器，其用于提供沿着穿过上述光学组件壳体的光束光轴的白色激光光束；

组合光传感器，其使上述色彩分离光学系统对上述白色激光光束分离得到的各种彩色光入射到上述色彩组合光学系统的光入射端面，且检测由上述色彩组合光学系统组合的光束；以及

位置调整器，其根据该组合光传感器检测的组合光调整上述色彩组合光学系统的位置。

9.根据权利要求8的色彩组合光学系统的位置调整系统，其特征在于组合光传感器具有调整完成确认部分，用于在监控检测组合光状态时确认完成色彩组合光学系统的位置调整。

10.根据权利要求8的色彩组合光学系统的位置调整系统，其特征在于色彩组合光学系统具有色彩组合棱镜与固定板，固定板通过光固化胶粘剂粘接在棱镜的下部表面上，以机械方式固定在光学组件壳体上，且

其中位置调整器具有：棱镜保持器，其用于保持棱镜；以及光束照射器，其照射固化光固化胶粘剂的光。

11.一种放映机，其包括根据权利要求1的色彩组合系统的位置调整方法进行调整的色彩组合光学系统。

Images