JP2010190940A - プロジェクターの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルに防塵板等の光学素子を固定する際に、光学素子や液晶パネルが偏光板に対して精密にアライメントできるようにするプロジェクターの調整方法を提供すること。
【解決手段】液晶モジュール８２ｍの外形を基準にして液晶モジュール８２ｍに対して光学素子のアライメントを行うので、液晶モジュールの外形を介して光学素子の光学軸と偏光板の偏光軸との配置関係を調整するアライメントが可能になる。これにより、防塵板８２ｄ，８２ｅに適正な偏光を入射させ、ライトバルブ８０を適正に動作させることができるので、プロジェクター１０による投射画像のコントラストを向上させ、延いては色ムラを低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ライトバルブによって形成された画像をスクリーンに投射するプロジェクターの内蔵部品のための光学的な調整方法に関する。

プロジェクターに組み込まれるライトバルブとして、液晶パネルの表面にサファイア製の防塵板を貼り付けて、液晶パネル上に付着した塵が投射表示されることを防止するとともに、液晶パネルの温度上昇を防止するものが存在する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−８５８６２号公報

しかし、液晶パネルの表面に貼り付けられる防塵板は、精密な位置調整がされておらず、例えば液晶パネルと偏光板とをこれらの外形フレームを基準として相互に固定することによってライトバルブやプロジェクターを組み立てた場合、防塵板の光学軸が偏光板の偏光軸からずれる等のバラつきにより、位相が乱れて理想的な偏光を液晶パネル内に入射させることができず、投射画像のコントラストを低下させている場合があった。

そこで、本発明は、液晶パネルに防塵板等の光学素子を固定する際に、光学素子や液晶パネルが偏光板に対して簡易かつ精密にアライメントできるようにするプロジェクターの調整方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターの調整方法は、液晶モジュールと、偏光板と、複屈折材料製の光学素子とを備えるライトバルブを照明するとともに、ライトバルブによって形成された画像を投射するプロジェクターの調整方法であって、液晶モジュールの外形を基準にして、液晶モジュールに対して光学素子のアライメントを行う工程と、液晶モジュールの外形を基準にして、液晶モジュールに対して偏光板のアライメントを行う工程と、を備える。

上記調整方法では、液晶モジュールの外形を基準にして液晶モジュールに対して光学素子のアライメントを行うので、液晶モジュールの外形を介して光学素子の光学軸と偏光板の偏光軸との配置関係を調整するアライメントが可能になる。これにより、光学素子に適正な偏光を入射させ、ライトバルブを適正に動作させることができるので、投射画像のコントラストを向上させ、延いては色ムラを低減することができる。

本発明の具体的な態様又は側面では、上記調整方法において、液晶モジュールの外形として、液晶モジュールを周囲から支持する外形フレームの外周に形成された輪郭部と、外形フレームの表面に形成された凹凸部との少なくとも１つを基準としてアライメントを行う。ここで、輪郭部には、外形フレームの外縁端面、隅部、切欠き等が含まれる。また、凹凸部には、外形フレームの貫通孔、突起部、窪み部等が含まれる。

本発明の別の態様によれば、光学素子は、板状の部材であり、法線のまわりに回転させるとともに法線に垂直な方向にシフトさせるホルダによってアライメントされる。この場合、ホルダの調整によって、光学素子を標準的なアライメント状態とすることができ、ホルダの微調整によって、光学素子をより精密なアライメント状態とすることができる。

本発明のさらに別の態様によれば、液晶モジュールと光学素子とは、矩形の輪郭を有し、液晶モジュールの外周端面と光学素子の外周端面とをアライメントに際しての基準とする。この場合、光学素子等のアライメントが簡易で精密なものとなる。

本発明のさらに別の態様によれば、光学素子は、液晶モジュールの表面に貼り付けられる防塵板である。この場合、防塵板としてサファイア、水晶等の使用が可能になり、防塵板による液晶モジュールの冷却効果を高めることができる。

本発明のさらに別の態様によれば、液晶モジュールに対して光学素子のアライメントを行う際に、ライトバルブとしての遮光状態を観察しながら微調整を行う。この場合、微調整によって、液晶モジュールに対して偏光板や光学素子をより精密にアライメントすることができる。

本実施形態の調整方法の対象であるプロジェクターを説明する図である。 調整の具体的対象であるライトバルブの構造等について説明する分解斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、液晶ユニットの作製を説明する斜視図である。 ライトバルブの構造等について説明する拡大断面図である。 ライトバルブやプロジェクターを組み立てる際に用いられる調整装置の概念図である。 チャック部による液晶モジュールの保持方法を説明する図である。 チャック部による液晶モジュールの別の保持方法を説明する図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、チャック部による液晶モジュールのさらに別の保持方法を説明する図である。

以下、図１〜６等を参照して、本発明の一実施形態に係るプロジェクターの調整方法について説明する。

〔１．調整対象であるプロジェクターの構造の概要〕
図１に示すように、調整の対象であるプロジェクター１０は、光学エンジンユニットとも呼ばれる本体光学装置１１と、装置全体を覆う外装ケース１９とを備える。

本体光学装置１１は、光源ランプユニット２０、均一化光学系３０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、及び投射光学部７０を備えて構成される。これらの光源ランプユニット２０、均一化光学系３０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、及び投射光学部７０は、遮光性を有するライトガイド１１ａ中に略全体が収納されている。

このうち、光源ランプユニット２０は、光源部として、ランプ部２１ａと、凹レンズ２１ｂとを備える。このうち、ランプ部２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等であるランプ本体２２ａと、光源光を反射して前方に出射させる凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、ランプ部２１ａからの光源光をシステム光軸ＳＡすなわち照明光軸に略平行な光束にする役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。

均一化光学系３０は、第１及び第２レンズアレイ３１，３２と、偏光変換部材３４と、重畳レンズ３５とを備える。第１及び第２レンズアレイ３１，３２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなる。このうち、第１レンズアレイ３１を構成する要素レンズによって、光源ランプユニット２０から出射された光束が複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ３２を構成する要素レンズによって、第１レンズアレイ３１からの各部分光束は適当な発散角で出射される。偏光変換部材３４は、プリズムアレイ等で構成され、レンズアレイ３２から出射した光源光を特定方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ３５は、偏光変換部材３４を経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部５０に設けた各色のライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃに対する重畳照明を可能にする。

色分離導光光学系４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、３つのフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備え、光源ランプユニット２０から出射された照明光を赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色の３色に分離するとともに、各色光を後段のライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー４１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ色の照明光ＬＲを反射しＧ色及びＢ色の照明光ＬＧ，ＬＢを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ色の照明光ＬＧを反射しＢ色の照明光ＬＢを透過させる。この色分離導光光学系４０において、第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された照明光ＬＲは、反射ミラー４２ａを経て入射角調節用のフィールドレンズ４３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された照明光ＬＧは、入射角調節用のフィールドレンズ４３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した照明光ＬＢは、リレーレンズ４４ａ，４４ｂ及び反射ミラー４２ｂ，４２ｃを経て入射角調節用のフィールドレンズ４３ｃに入射する。

光変調部５０は、３色の照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢがそれぞれ入射する３つのライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃを備える。なお、図示を省略しているが、後に詳述するように、各ライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、中央に配置される液晶パネルと、これを挟むように配置される１対の入射側及び出射側偏光フィルターとを備えている。各ライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃにそれぞれ入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、各ライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で強度変調される。

クロスダイクロイックプリズム６０は、カラー画像を合成するための光合成光学系であり、その内部には、Ｒ光反射用の第１ダイクロイック膜６１と、Ｂ光反射用の第２ダイクロイック膜６２とが、Ｘ字状に配置されている。このクロスダイクロイックプリズム６０は、ライトバルブ５１ａからの赤色光ＬＲを第１ダイクロイック膜６１で反射して進行方向右側に出射させ、ライトバルブ５１ｂからの緑色光ＬＧを両ダイクロイック膜６１，６２を介して直進・出射させ、ライトバルブ５１ｃからの青色光ＬＢを第２ダイクロイック膜６２で反射して進行方向左側に出射させる。

投射光学部７０は、投射レンズとして、クロスダイクロイックプリズム６０で合成された像光をスクリーン（不図示）上にカラー画像として投射する。

〔２．調整の具体的対象であるライトバルブ〕
図２〜図４等に示すように、ライトバルブ８０は、光変調用の能動素子である液晶ユニット８２と、液晶ユニット８２の入射側に配置される入射偏光フィルター８４と、液晶ユニット８２の出射側に配置される出射偏光フィルター８５とを備える。ライトバルブ８０は、照明光である入射光ＬＩの強度の空間分布を変調して、変調光である出射光ＬＯを出力する非発光型で透過型の光変調装置である。なお、図２に示すライトバルブ８０は、図１に示す各ライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃに対応するものとなっている。

ライトバルブ８０において、入射偏光フィルター８４は、第１偏光方向の直線偏光を選択的に透過させて液晶ユニット８２に導く。ここで、第１偏光方向は、システム光軸ＳＡに対して垂直な横のＸ軸方向を意味する。液晶ユニット８２は、これに入射した第１偏光方向の直線偏光を画像信号に応じて例えば部分的に第２偏光方向の直線偏光に変換する。ここで、第２偏光方向は、システム光軸ＳＡ及び第１偏光方向に垂直な縦のＹ軸方向を意味する。出射偏光フィルター８５は、液晶ユニット８２を経て変調された第２偏光方向の直線偏光のみを選択的に透過させる。

図２に示すように、液晶ユニット８２は、矩形の液晶デバイス８２ａと、液晶デバイス８２ａを周囲から支持する矩形枠状の外形フレーム８２ｂと、液晶デバイス８２ａの光入射面に貼り付けられる入射側防塵板８２ｄと、液晶デバイス８２ａの光出射面に貼り付けられる出射側防塵板８２ｅとを備える。液晶ユニット８２の光路上流に配置される入射偏光フィルター８４は、偏光板である矩形の第１フィルター板８４ａと、第１フィルター板８４ａを周囲から支持する矩形枠状の外形フレーム８４ｂとを備える。液晶ユニット８２の光路下流に配置される出射偏光フィルター８５は、偏光板である矩形の第２フィルター板８５ａと、第２フィルター板８５ａを周囲から支持する矩形枠状の外形フレーム８５ｂとを備える。

入射偏光フィルター８４は、液晶ユニット８２に対してアライメントされ間接的に又は直接的に固定されるが、この際、例えば入射偏光フィルター８４の外形フレーム８４ｂの適所に形成された複数の突起部８４ｄが液晶ユニット８２の外形フレーム８２ｂの表面８３ｆに対して接着される。同様に、出射偏光フィルター８５も、液晶ユニット８２に対してアライメントされ間接的に又は直接的に固定されるが、この際、例えば入射偏光フィルター８５の外形フレーム８５ｂの適所に形成された複数の突起部８５ｄが液晶ユニット８２の外形フレーム８２ｂの裏面８３ｒに対して接着される。

図３に示すように、液晶ユニット８２のうち、液晶デバイス８２ａと外形フレーム８２ｂとを組み合わせたものは、液晶製造プロセスで一括して製造される一体的な部品であり、液晶モジュール８２ｍと呼ばれる（図３（Ａ）参照）。この液晶モジュール８２ｍには、図１のプロジェクター１０に組み込まれる前に、入射側防塵板８２ｄと出射側防塵板８２ｅとが貼り付けられて液晶ユニット８２となる（図３（Ｂ）参照）。この液晶ユニット８２に対して入射偏光フィルター８４と出射偏光フィルター８５とが固定されると、ライトバルブ８０が完成する。

図４に示すように、ライトバルブ８０において、入射側に配置された第１フィルター板８４ａは、例えば基板Ｓ１上に樹脂製の第１偏光フィルムＰＦ１を接着した構造を有し、入出射面の法線がそれぞれシステム光軸ＳＡすなわちＺ軸に平行になっている。第１フィルター板８４ａは、偏光素子としての第１偏光フィルムＰＦ１によって、Ｘ軸方向に沿った第１偏光方向のＰ偏光のみを通過させる。つまり、第１フィルター板８４ａの偏光軸はＸ軸方向に延びている。ここで、第１偏光フィルムＰＦ１を支持する基板Ｓ１は、例えば石英ガラス製であり、Ｘ軸方向に沿った第１偏光方向のＰ偏光をそのままシステム光軸ＳＡに沿って出射させる。

一方、出射側に配置された第２フィルター板８５ａは、例えば基板Ｓ２上に樹脂製の第２偏光フィルムＰＦ２を接着した構造を有し、入出射面の法線がそれぞれシステム光軸ＳＡすなわちＺ軸に平行になっている。第２フィルター板８５ａは、偏光素子としての第２偏光フィルムＰＦ２によって、Ｙ軸方向に沿った第２偏光方向のＳ偏光のみを通過させる。つまり、第２フィルター板８５ａの偏光軸はＹ軸方向に延びている。ここで、第２偏光フィルムＰＦ２を支持する基板Ｓ２は、例えば石英ガラス製であり、Ｙ軸方向に沿った第２偏光方向のＳ偏光をそのままシステム光軸ＳＡに沿って出射させる。

以上では、第２偏光フィルムＰＦ２の支持用の基板Ｓ２を石英ガラス製としたが、例えば水晶製とすることにより、第１偏光フィルムＰＦ１よりも比較的加熱されやすい状態にある第２偏光フィルムＰＦ２を効率良く冷却することができる。

以上の説明から明らかなように、第１フィルター板８４ａすなわち入射偏光フィルター８４と、第２フィルター板８５ａすなわち出射偏光フィルター８５とは、クロスニコルを構成するように配置されている。これら第１及び第２フィルター板８４ａ，８５ａ間に挟まれた液晶デバイス８２ａは、フィルター板８４ａ側から入射した入射光ＬＩを入力信号に応じて画素単位で部分的にＰ偏光からＳ偏光に変化させ、Ｓ偏光すなわち変化後の変調光を出射光ＬＯとして第２フィルター板８５ａ側に出射する。

第１及び第２フィルター板８４ａ，８５ａ間に配置された液晶ユニット８２のうち、本体の液晶デバイス８２ａは、例えば垂直配向モードやツイストネマチックモードで動作する液晶で構成される液晶層７１を挟んで、入射側に第１基板７２と、出射側に第２基板７３とを備える。これらの基板７２，７３は、ともに平板状であり、第１フィルター板８４ａ等と同様に、入出射面の法線がシステム光軸ＳＡすなわちＺ軸に平行になるように配置されている。

液晶ユニット８２において、第１基板７２の液晶層７１側の面上には、透明な共通電極７５が設けられており、その上には、例えば配向膜７６が形成されている。一方、第２基板７３の液晶層７１側の面上には、マトリクス状に配置された表示用電極としての複数の透明画素電極７７と、各透明画素電極７７に電気的に接続可能な配線（不図示）と、透明画素電極７７及び配線の間に介在する薄膜トランジスタ（不図示）とが設けられており、その上には、例えば配向膜７８が形成されている。この液晶デバイス８２ａを構成する各画素部分ＰＰは、1つの透明画素電極７７と、共通電極７５の一部と、両配向膜７６，７８の一部と、液晶層７１の一部とを含む。なお、第１基板７２と共通電極７５との間には、各画素部分ＰＰを区分するように格子状のブラックマトリクス７９が設けられている。

以上の液晶デバイス８２ａにおいて、液晶層７１が例えば垂直配向型の液晶で構成される場合、配向膜７６，７８は、電界の存在しない状態で、液晶層７１を構成する液晶性化合物をシステム光軸ＳＡすなわちＺ軸に略平行な状態に配列させる役割を有する。ただし、Ｚ軸に沿った方向に適度な電界を形成した場合、液晶層７１を構成する液晶性化合物は、システム光軸ＳＡすなわちＺ軸に略平行な状態から例えばＸＹ面内の所定方位に向けて傾けられる。これにより、一対のフィルター板８４ａ，８５ａ間に挟まれた液晶層７１をノーマリーブラックモードで動作させることになり、電圧非印加のオフ状態で最大遮光状態（光オフ状態）を確保することができる。つまり、液晶ユニット８２は、光オフ状態の黒表示時に、Ｐ偏光をそのまま変化させないで通過させる。また、液晶ユニット８２は、光オン状態の白表示時に、Ｐ偏光をＳ偏光に切替えて通過させる。

液晶デバイス８２ａの光入射側すなわち第１基板７２の外側には、光透過性の入射側防塵板８２ｄが貼り付けられている。また、液晶デバイス８２ａの光出射側すなわち第２基板７３の外側には、光透過性の出射側防塵板８２ｅが貼り付けられている。これらの防塵板８２ｄ，８２ｅは、ともに複屈折性の材料で形成された平板状の光学素子であり、第１フィルター板８４ａ等と同様に、入出射面の法線がシステム光軸ＳＡすなわちＺ軸に平行になるように配置されている。入射側防塵板８２ｄは、例えば正の一軸性の結晶材料（具体的には水晶）で形成された平板であり、出射側防塵板８２ｅも、例えば正の一軸性の結晶材料（具体的には水晶）で形成された平板である。本実施形態の場合、両防塵板８２ｄ，８２ｅは、例えばこれを形成する水晶の光学軸がＹ軸方向に延びるように切り出されたものである。つまり、入射側防塵板８２ｄの光学軸は、入射偏光フィルター８４の偏光軸（透過軸）に対して垂直な状態になっており、出射側防塵板８２ｅの光学軸は、出射偏光フィルター８５の偏光軸（透過軸）に対して平行な状態になっている。このように、入射側防塵板８２ｄの光学軸と入射偏光フィルター８４の偏光軸とを垂直又は平行に設定し、出射側防塵板８２ｅの光学軸と出射偏光フィルター８５の偏光軸とを垂直又は平行に設定することで、両防塵板８２ｄ，８２ｅの屈折率異方性によって変調量がずれた変調光がライトバルブ８０から出射されてコントラストが低下する現象を回避できる。

〔３．調整装置の説明〕
図５は、図１等に示すライトバルブ８０を組み立てる際の調整に用いられる装置を概念的に説明する図である。図示の調整装置９０は、ステージＳＴ上に、第１〜第５ホルダ９１〜９５と、検査用照明装置９７と、透過光検出装置９８とを設けたものである。

第１ホルダ９１は、液晶モジュール８２ｍを支持してステージＳＴ上に予め設定されているモジュール用基準位置に自動的に配置すること等を目的としたものであり、基部９１ａと、微動機構９１ｂと、チャック部９１ｃとを備える。基部９１ａは、ステージＳＴ上に固定されており、微動機構９１ｂは、基部９１ａに支持されてチャック部９１ｃを変位させることができ、チャック部９１ｃは、液晶モジュール８２ｍを保持して液晶モジュール８２ｍとともに変位する。この第１ホルダ９１により、チャック部９１ｃにセットした液晶モジュール８２ｍを標準的なアライメント状態であるモジュール用基準位置に配置することができるとともに、微動機構９１ｂを利用したチャック部９１ｃの微調整によって、液晶モジュール８２ｍをより精密なアライメント状態である修正位置に配置することができる。なお、微動機構９１ｂは、液晶モジュール８２ｍの第１基板７２の法線を基準となる検査軸ＤＡに一致させるための微調整機構を有する。また、微動機構９１ｂは、液晶モジュール８２ｍを保持したチャック部９１ｃを検査軸ＤＡのまわりに所望の角度だけ微小回転させることができるとともに、検査軸ＤＡに垂直なｘ方向やｙ方向に所望の距離だけ微小シフトさせることができる。

図６は、チャック部９１ｃによる液晶モジュール８２ｍの保持方法を説明する図である。この場合、チャック部９１ｃには、矩形の開口９１ｄを有する枠状の本体部分９１ｅの下部にアライメント部９１ｆが設けられており、側部及び上部に複数の係止具９１ｇが設けられている。チャック部９１ｃに液晶モジュール８２ｍを保持させる際には、アライメント部９１ｆの上面９１ｈ上に、液晶モジュール８２ｍの外形フレーム８２ｂのうち輪郭部に相当する外縁端面８２ｐが密着するように液晶モジュール８２ｍを載置する。そして、係止具９１ｇを利用して液晶モジュール８２ｍの表面８３ｆを一定の付勢力でチャック部９１ｃの支持面９１ｉに押しつける。これにより、液晶モジュール８２ｍがチャック部９１ｃに対してアライメントして固定され、液晶モジュール８２ｍの基準軸ＳＸ１を調整装置９０の基準軸ＳＸ０と平行にすることができる。つまり、調整装置９０内において、液晶モジュール８２ｍを標準的なアライメント状態とすることができる。

なお、チャック部９１ｃは、微動機構９１ｂによって、検査軸ＤＡのまわりに微小回転させることができ、ｘ方向やｙ方向に微小量だけシフトさせることができるようになっている。これにより、調整装置９０内において、液晶モジュール８２ｍをさらに精密なアライメント状態とすることができる。

図７は、図６のチャック部９１ｃの変形例を示す。このチャック部９１ｃの場合、本体部分９１ｅの下部に設けたアライメント部９１ｆが、一対の鉤形部１９１ｈを有し、液晶モジュール８２ｍの外形フレーム８２ｂのうち輪郭部に相当する一対の隅部８２ｑが嵌合する。この際、隅部８２ｑの端面８２ｒが鉤型部１９１ｈの支持面１９１ｉ，１９１ｉに密着して保持される。これにより、液晶モジュール８２ｍがチャック部９１ｃに対してアライメントして固定され、液晶モジュール８２ｍの基準軸ＳＸ１を調整装置９０の基準軸ＳＸ０と平行にすることができる。つまり、調整装置９０内において、液晶モジュール８２ｍを標準的なアライメント状態とすることができる。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は、図６のチャック部９１ｃの別の変形例を示す。このチャック部９１ｃの場合、本体部分９１ｅの支持面９１ｉ上に４つの突起２９１ｐが形成されている。これらの突起２９１ｐは、液晶モジュール８２ｍに形成された４つの貫通孔８２ｈに対応して設けられている。これらの貫通孔８２ｈは、液晶モジュール８２ｍに形成された凹凸部である。液晶モジュール８２ｍを固定する際には、チャック部９１ｃの突起２９１ｐと液晶モジュール８２ｍの貫通孔８２ｈとを嵌合させ、係止具９１ｇを利用して液晶モジュール８２ｍの表面８３ｆを一定の付勢力でチャック部９１ｃの支持面９１ｉに押しつける。これにより、液晶モジュール８２ｍがチャック部９１ｃに対してアライメントして固定され、液晶モジュール８２ｍの基準軸ＳＸ１を調整装置９０の基準軸ＳＸ０と平行にすることができる。つまり、調整装置９０内において、液晶モジュール８２ｍを標準的なアライメント状態とすることができる。

図５に戻って、第２ホルダ９２は、入射側防塵板８２ｄを支持してステージＳＴ上に予め設定されている入射防塵用基準位置に自動的に配置すること等を目的としたものであり、基部９２ａと、微動機構９２ｂと、チャック部９２ｃとを備える。基部９２ａは、ステージＳＴ上に固定されており、微動機構９２ｂは、基部９２ａに支持されてチャック部９２ｃを変位させることができ、チャック部９２ｃは、図６、７に示すチャック部９１ｃと同様の構造を有し、入射側防塵板８２ｄを保持して入射側防塵板８２ｄとともに変位する。この第２ホルダ９２により、チャック部９２ｃにセットした入射側防塵板８２ｄを標準的なアライメント状態である入射防塵用基準位置に配置することができるとともに、微動機構９２ｂを利用したチャック部９２ｃの微調整によって、入射側防塵板８２ｄをより精密なアライメント状態である修正位置に配置することができる。なお、基部９２ａは、ステージＳＴに設けられたスライド装置９６に支持されており、チャック部９２ｃに保持された入射側防塵板８２ｄを検査軸ＤＡに沿って移動させ、液晶モジュール８２ｍの入射面側に近接させることができる。微動機構９２ｂは、入射側防塵板８２ｄの法線を基準となる検査軸ＤＡに一致させるための微調整機構を有する。また、微動機構９２ｂは、入射側防塵板８２ｄを保持したチャック部９２ｃを検査軸ＤＡのまわりに所望の角度だけ微小回転させることができるとともに、検査軸ＤＡに垂直なｘ方向やｙ方向に所望の距離だけ微小シフトさせることができる。

第３ホルダ９３は、出射側防塵板８２ｅを支持してステージＳＴ上に予め設定されている出射防塵用基準位置に自動的に配置すること等を目的としたものであり、基部９３ａと、微動機構９３ｂと、チャック部９３ｃとを備える。基部９３ａは、ステージＳＴ上に固定されており、微動機構９３ｂは、基部９３ａに支持されてチャック部９３ｃを変位させることができ、チャック部９３ｃは、図６、７に示すチャック部９１ｃと同様の構造を有し、出射側防塵板８２ｅを保持して出射側防塵板８２ｅとともに変位する。この第３ホルダ９３により、チャック部９３ｃにセットした出射側防塵板８２ｅを標準的なアライメント状態である出射防塵用基準位置に配置することができるとともに、微動機構９３ｂを利用したチャック部９３ｃの微調整によって、出射側防塵板８２ｅをより精密なアライメント状態である修正位置に配置することができる。なお、基部９３ａは、ステージＳＴに設けられたスライド装置９６に支持されており、チャック部９３ｃに保持された出射側防塵板８２ｅを検査軸ＤＡに沿って移動させ、液晶モジュール８２ｍの入射面側に近接させることができる。微動機構９３ｂは、出射側防塵板８２ｅの法線を基準となる検査軸ＤＡに一致させるための微調整機構を有する。また、微動機構９３ｂは、出射側防塵板８２ｅを保持したチャック部９３ｃを検査軸ＤＡのまわりに所望の角度だけ微小回転させることができるとともに、検査軸ＤＡに垂直なｘ方向やｙ方向に所望の距離だけ微小シフトさせることができる。

第４ホルダ９４は、入射偏光フィルター８４に相当する第１フィルター板１８４ａを支持してステージＳＴ上に予め設定されている入射偏光用基準位置に自動的に配置すること等を目的としたものであり、基部９４ａと、微動機構９４ｂと、チャック部９４ｃとを備える。基部９４ａは、ステージＳＴ上に固定されており、微動機構９４ｂは、基部９４ａに支持されてチャック部９４ｃを変位させることができ、チャック部９４ｃは、図６、７に示すチャック部９１ｃと同様の構造を有し、第１フィルター板１８４ａを保持して第１フィルター板１８４ａとともに変位する。この第４ホルダ９４により、チャック部９４ｃにセットした第１フィルター板１８４ａを標準的なアライメント状態である入射偏光用基準位置に配置することができるとともに、微動機構９４ｂを利用したチャック部９４ｃの微調整によって、第１フィルター板１８４ａをより精密なアライメント状態である修正位置に配置することができる。なお、微動機構９４ｂは、第１フィルター板１８４ａの法線を基準となる検査軸ＤＡに一致させるための微調整機構を有する。また、微動機構９４ｂは、第１フィルター板１８４ａを保持したチャック部９４ｃを検査軸ＤＡのまわりに所望の角度だけ微小回転させることができるとともに、検査軸ＤＡに垂直なｘ方向やｙ方向に所望の距離だけ微小シフトさせることができる。

第４ホルダ９４に支持される第１フィルター板１８４ａは、図１等に示す入射偏光フィルター８４若しくは第１フィルター板８４ａに置き換えることができる。この場合、図示の調整装置９０によって入射偏光フィルター８４をアライメントしつつ液晶モジュール８２ｍに固定するといった直接的な組み立ても可能になる。

第５ホルダ９５は、出射偏光フィルター８５に相当する第２フィルター板１８５ａを支持してステージＳＴ上に予め設定されている出射偏光用基準位置に自動的に配置すること等を目的としたものであり、基部９５ａと、微動機構９５ｂと、チャック部９５ｃとを備える。基部９５ａは、ステージＳＴ上に固定されており、微動機構９５ｂは、基部９５ａに支持されてチャック部９５ｃを変位させることができ、チャック部９５ｃは、図６、７に示すチャック部９１ｃと同様の構造を有し、第２フィルター板１８５ａを保持して第２フィルター板１８５ａとともに変位する。この第４ホルダ９５により、チャック部９５ｃにセットした第２フィルター板１８５ａを標準的なアライメント状態である出射偏光用基準位置に配置することができるとともに、微動機構９５ｂを利用したチャック部９５ｃの微調整によって、第２フィルター板１８５ａをより精密なアライメント状態である修正位置に配置することができる。なお、微動機構９５ｂは、第２フィルター板１８５ａの法線を基準となる検査軸ＤＡに一致させるための微調整機構を有する。また、微動機構９５ｂは、第２フィルター板１８５ａを保持したチャック部９５ｃを検査軸ＤＡのまわりに所望の角度だけ微小回転させることができるとともに、検査軸ＤＡに垂直なｘ方向やｙ方向に所望の距離だけ微小シフトさせることができる。

第５ホルダ９５に支持される第２フィルター板１８５ａは、図１等に示す出射偏光フィルター８５若しくは第２フィルター板８５ａに置き換えることができる。この場合、図示の調整装置９０によって出射偏光フィルター８５をアライメントしつつ液晶モジュール８２ｍに固定するといった直接的な組み立ても可能になる。

〔４．調整装置を用いた調整及び組み立ての手順〕
まず、液晶デバイス８２ａと外形フレーム８２ｂとを一組とする液晶モジュール８２ｍを準備する。なお、調整装置９０の第４ホルダ９４には、第１フィルター板１８４ａが予めアライメントされた状態で固定され、第５ホルダ９５には、第２フィルター板１８５ａが予めアライメントされた状態で固定されている。この際、第１及び第２フィルター板１８４ａ，１８５ａは、クロスニコル状態で配置される。

次に、調整装置９０の第１ホルダ９１に液晶モジュール８２ｍを固定する。この際、チャック部９１ｃによって、液晶モジュール８２ｍの姿勢及び配置が外形を利用して自動的にアライメントされ、液晶モジュール８２ｍをモジュール用基準位置に配置することができ、液晶モジュール８２ｍの基準軸ＳＸ１を調整装置９０の基準軸ＳＸ０と平行にする標準的なアライメントが達成される。この際、検査用照明装置９７によって第１フィルター板１８４ａを介して液晶モジュール８２ｍを照明し、透過光検出装置９８によって第２フィルター板１８５ａを介して液晶モジュール８２ｍを観察する。これにより、液晶モジュール８２ｍによる遮光状態又は光透過状態を確認することができ、例えばチャック部９１ｃを検査軸ＤＡのまわりに回転させて液晶モジュール８２ｍの回転姿勢を調整することで、液晶モジュール８２ｍを修正位置に配置するさらに精密なアライメントが可能になる。

次に、調整装置９０の第２ホルダ９２に入射側防塵板８２ｄを固定する。この際、チャック部９２ｃによって、入射側防塵板８２ｄの姿勢及び配置が外形を利用して自動的にアライメントされ、入射側防塵板８２ｄを入射防塵用基準位置に配置することができ、入射側防塵板８２ｄの基準軸ＳＸ１を調整装置９０の基準軸ＳＸ０と平行にする標準的なアライメントが達成される。このため、入射側防塵板８２ｄの輪郭の各辺は、その光学軸又はこれに垂直な軸と一致するものとなっている。この際、検査用照明装置９７と透過光検出装置９８とを利用した観察により、入射側防塵板８２ｄの挿入による遮光状態の劣化を確認することができ、例えばチャック部９２ｃを検査軸ＤＡのまわりに回転させて、透過光検出装置９８による検出光量が減少するように入射側防塵板８２ｄの回転姿勢を調整することで、入射側防塵板８２ｄを修正位置に配置するさらに精密なアライメントが可能になる。このように標準的なアライメントが達成された状態、又はより精密なアライメントが達成された状態で、スライド装置９６を利用して、チャック部９２ｃ上の入射側防塵板８２ｄを検査軸ＤＡに沿って移動させて液晶モジュール８２ｍの入射面側に近接させる。さらに、入射側防塵板８２ｄと液晶モジュール８２ｍ表面の第１基板７２（図４参照）との間に不図示の接着剤供給装置からの紫外線硬化樹脂等を注入し硬化させることで、液晶モジュール８２ｍの第１基板７２上に入射側防塵板８２ｄをアライメントした状態で固定することができる。

次に、調整装置９０の第３ホルダ９３に出射側防塵板８２ｅを固定する。この際、チャック部９３ｃによって、出射側防塵板８２ｅの姿勢及び配置が外形を利用して自動的にアライメントされ、出射側防塵板８２ｅを出射防塵用基準位置に配置することができ、出射側防塵板８２ｅの基準軸ＳＸ１を調整装置９０の基準軸ＳＸ０と平行にする標準的なアライメントが達成される。このため、出射側防塵板８２ｅの輪郭の各辺は、その光学軸又はこれに垂直な軸と一致するものとなっている。この際、検査用照明装置９７と透過光検出装置９８とを利用した観察により、出射側防塵板８２ｅの挿入による遮光状態の劣化を確認することができ、例えばチャック部９３ｃを検査軸ＤＡのまわりに回転させて、透過光検出装置９８による検出光量が減少するように出射側防塵板８２ｅの回転姿勢を調整することで、出射側防塵板８２ｅを修正位置に配置するさらに精密なアライメントが可能になる。このように標準的なアライメントが達成された状態、又はより精密なアライメントが達成された状態で、スライド装置９６を利用して、チャック部９３ｃ上の出射側防塵板８２ｅを検査軸ＤＡに沿って移動させて液晶モジュール８２ｍの入射面側に近接させる。さらに、入射側防塵板８２ｄと液晶モジュール８２ｍ表面の第２基板７３（図４参照）との間に不図示の接着剤供給装置からの紫外線硬化樹脂等を注入し硬化させることで、液晶モジュール８２ｍの第２基板７３上に出射側防塵板８２ｅをアライメントした状態で固定することができる。

以上の工程により、液晶モジュール８２ｍ上に一対の防塵板８２ｄ，８２ｅを貼り付けた液晶ユニット８２が得られる。この液晶ユニット８２は、例えば図１に示すライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの一部として、ライトガイド１１ａ内の適所に固定される。この際、ライトガイド１１ａの対応箇所に設けた保持具５３ａ，５３ｂ，５３ｃによって、液晶ユニット８２を本体光学装置１１内にアライメントした状態で組み付けが可能になる。さらに、別途準備した入射偏光フィルター８４と出射偏光フィルター８５とを保持具５３ａ，５３ｂ，５３ｃに固定することによって、ライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃが完成する。この際、液晶ユニット８２の外形と偏光フィルター８４，８５の外形とを基準にして、これら液晶ユニット８２及び偏光フィルター８４，８５のアライメントが可能になるので、ライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃについて簡易かつ精密なアライメントが達成される。

〔５．調整装置を用いた調整及び組み立ての変形例〕
まず、第１フィルター板８４ａを組み込んだ入射偏光フィルター８４を準備する。この入射偏光フィルター８４は、第１フィルター板８４ａの偏光軸が外形フレーム８４ｂの輪郭に沿った外周端面等に対して直角又は垂直となるように外形基準で組み立てられている。そして、調整装置９０の第４ホルダ９４に入射偏光フィルター８４を固定する。この際、チャック部９４ｃによって、第１フィルター板８４ａの姿勢及び配置が外形を利用して自動的にアライメントされ、第１フィルター板８４ａを入射偏光用基準位置に配置することができ、第１フィルター板８４ａの基準軸（吸収軸又は偏光軸）ＳＸ１を調整装置９０の基準軸ＳＸ０と平行にする標準的なアライメントが達成される。

次に、第２フィルター板８５ａを組み込んだ出射偏光フィルター８５を準備する。この出射偏光フィルター８５は、第２フィルター板８５ａの偏光軸が外形フレーム８５ｂの輪郭に沿った外周端面等に対して直角又は垂直となるように外形基準で組み立てられている。そして、調整装置９０の第５ホルダ９５に入射偏光フィルター８５を固定する。この際、チャック部９５ｃによって、第２フィルター板８５ａの姿勢及び配置が外形を利用して自動的にアライメントされ、第２フィルター板８５ａを出射偏光用基準位置に配置することができ、第２フィルター板８５ａの基準軸（吸収軸又は偏光軸）ＳＸ１を調整装置９０の基準軸ＳＸ０と平行にする標準的なアライメントが達成される。この際、検査用照明装置９７と透過光検出装置９８とを利用した観察により、出射偏光フィルター８５の挿入による遮光状態を確認することができ、例えばチャック部９５ｃを検査軸ＤＡのまわりに回転させて、透過光検出装置９８による検出光量が減少するように第２フィルター板８５ａの回転姿勢を調整することで、出射偏光フィルター８５を修正位置に配置するさらに精密なアライメントが可能になる。

次に、調整装置９０の第２ホルダ９２に入射側防塵板８２ｄをセットし、アライメント後、液晶モジュール８２ｍの第１基板７２上に入射側防塵板８２ｄを固定する。この手順については、変形していない元の手順と同様である。

次に、調整装置９０の第３ホルダ９３に出射側防塵板８２ｅをセットし、アライメント後、液晶モジュール８２ｍの第２基板７３上に出射側防塵板８２ｅを固定する。この手順については、変形していない元の手順と同様である。

次に、スライド装置９６を利用して、チャック部９４ｃ上の入射偏光フィルター８４を検査軸ＤＡに沿って移動させて液晶モジュール８２ｍの入射面側に近接させる。さらに、外形フレーム８４ｂの突起部８４ｄ（図２参照）と、液晶モジュール８２ｍの外形フレーム８２ｂの表面８３ｆ（図２参照）との間に不図示の接着剤供給装置からの紫外線硬化樹脂等を注入し硬化させることで、液晶モジュール８２ｍの外形フレーム８２ｂ上に入射偏光フィルター８４をアライメントした状態で固定することができる。

次に、スライド装置９６を利用して、チャック部９５ｃ上の出射偏光フィルター８５を検査軸ＤＡに沿って移動させて液晶モジュール８２ｍの出射面側に近接させる。さらに、外形フレーム８５ｂの突起部８５ｄ（図２参照）と、液晶モジュール８２ｍの外形フレーム８２ｂの裏面８３ｒ（図２参照）との間に不図示の接着剤供給装置からの紫外線硬化樹脂等を注入し硬化させることで、液晶モジュール８２ｍの外形フレーム８２ｂ上に出射偏光フィルター８５をアライメントした状態で固定することができる。

以上により、液晶ユニット８２に一対の偏光フィルター８４，８５を固定したライトバルブ８０が得られる。このライトバルブ８０は、図１に示すライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃとして、ライトガイド１１ａ内の適所に固定される。この際、ライトガイド１１ａの対応箇所に設けた保持具５３ａ，５３ｂ，５３ｃによって、ライトバルブ８０すなわちライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃを本体光学装置１１内にアライメントした状態で組み付け可能になる。

〔まとめ〕
以上説明した実施形態の調整方法によれば、液晶モジュール８２ｍの外形を基準にして、液晶モジュール８２ｍに対して光学素子の一例である防塵板８２ｄ，８２ｅのアライメントを行うので、液晶モジュールの外形を介して光学素子の光学軸と偏光板の偏光軸との配置関係を調整するアライメントが可能になる。これにより、防塵板８２ｄ，８２ｅに適正な偏光を入射させ、ライトバルブ８０（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）を適正に動作させることができるので、プロジェクター１０による投射画像のコントラストを向上させ、延いては色ムラを低減することができる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば光学素子として、防塵板８２ｄ，８２ｅに代えて或いは追加して、光学補償板等の位相差板を液晶モジュール８２ｍに隣接して配置する場合にも、液晶モジュール８２ｍの外形と位相差板の外形とを利用することにより、防塵板８２ｄ，８２ｅと同様のアライメントが可能になる。

また、上記実施形態では、防塵板８２ｄ，８２ｅを正の一軸性の結晶材料で形成するとしたが、防塵板８２ｄ，８２ｅをサファイア等の負の一軸性の結晶材料で形成することもできる。

また、上記実施形態では、外形フレーム８２ｂの輪郭部として外縁端面８２ｐの下辺等を用いているが、外縁端面８２ｐの左右辺又は上辺を用いることによっても、チャック部９１ｃに対する液晶モジュール８２ｍのアライメントを行うことができる。

また、上記実施形態では、外形フレーム８２ｂの凹凸部として貫通孔８２ｈを用いているが、外縁端面８２ｐに凹部や凸部を形成するとともにチャック部９１ｃに対応する凸部（突起部）や凹部（窪み部）を形成することによっても、チャック部９１ｃに対する液晶モジュール８２ｍのアライメントを行うことができる。

また、上記実施形態では、ライトバルブ８０の液晶ユニット８２にＸ軸方向の偏光を入射させるものとしているが、液晶ユニット８２にｙ軸方向の偏光を入射させるものとすることもできる。

本発明の調整方法の対象となるプロジェクターは、ライトバルブ８０を備える多様な装置とすることができる。つまり、上記実施形態では、本体光学装置１１が、光源ランプユニット２０、均一化光学系３０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、及び投射光学部７０を備えるものであるとして具体的に説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、上記実施形態では、光変調部５０において、透過型のライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃを用いているが、本発明は、反射型のライトバルブを組み込んだプロジェクターにも適用することができる。ここで、「反射型」とは、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。この場合、液晶モジュール８２ｍの外形フレーム８２ｂを利用して単一の防塵板を貼り付けることになる。さらに、上記実施形態では、光変調部５０を３個のライトバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃで構成しているが、本発明は、１個以上の任意のライトバルブを組み込んだプロジェクターにも適用することができる。

ＤＡ…検査軸、ＬＩ…入射光、ＬＯ…出射光、ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ…照明光、ＰＦ１…第１偏光フィルム、ＰＦ２…第２偏光フィルム、ＳＡ…システム光軸、ＳＴ…ステージ、ＳＸ０，ＳＸ１…基準軸、１０…プロジェクター、１１ａ…ライトガイド、２０…光源ランプユニット、３０…均一化光学系、４０…色分離導光光学系、４１ａ，４１ｂ…ダイクロイックミラー、５０…光変調部、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ…ライトバルブ、５３ａ，５３ｂ，５３ｃ…保持具、６０…クロスダイクロイックプリズム、７０…投射光学部、７１…液晶層、７２，７３…基板、７６，７８…配向膜、８０…ライトバルブ、８２…液晶ユニット、８２ａ…液晶デバイス、８２ｂ…外形フレーム、８２ｄ…入射側防塵板、８２ｅ…出射側防塵板、８２ｈ…貫通孔、８２ｍ…液晶モジュール、８２ｐ…外縁端面、８４…入射偏光フィルター、８４ａ…第１フィルター板、８４ｂ…外形フレーム、８５…出射偏光フィルター、８５ａ…第２フィルター板、８５ｂ…外形フレーム、９０…調整装置、９１，９２，９３，９４，９５…ホルダ、９１ｂ，９２ｂ，９３ｂ，９４ｂ，９５ｂ…微動機構、９１ｃ，９２ｃ，９３ｃ，９４ｃ，９５ｃ……チャック部、９１ｅ…本体部分、９１ｆ…アライメント部、９１ｇ…係止具、９６…スライド装置、９７…検査用照明装置、９８…透過光検出装置

Claims (6)

1. 液晶モジュールと、偏光板と、複屈折材料製の光学素子とを備えるライトバルブを照明するとともに、前記ライトバルブによって形成された画像を投射するプロジェクターの調整方法であって、
   前記液晶モジュールの外形を基準にして、前記液晶モジュールに対して前記光学素子のアライメントを行う工程と、
   前記液晶モジュールの外形を基準にして、前記液晶モジュールに対して前記偏光板のアライメントを行う工程と、
   を備えるプロジェクターの調整方法。
2. 前記液晶モジュールの外形として、前記液晶モジュールを周囲から支持する外形フレームの外周に形成された輪郭部と、前記外形フレームの表面に形成された凹凸部との少なくとも１つを基準としてアライメントを行う、請求項１に記載のプロジェクターの調整方法。
3. 前記光学素子は、板状の部材であり、法線のまわりに回転させるとともに法線に垂直な方向にシフトさせるホルダによってアライメントされる、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクターの調整方法。
4. 前記液晶モジュールと前記光学素子とは、矩形の輪郭を有し、前記液晶モジュールの外周端面と前記光学素子の外周端面とをアライメントに際しての基準とする、請求項３に記載のプロジェクターの調整方法。
5. 前記光学素子は、前記液晶モジュールの表面に貼り付けられる防塵板である、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクターの調整方法。
6. 前記液晶モジュールに対して前記光学素子のアライメントを行う際に、前記ライトバルブとしての遮光状態を観察しながら微調整を行う、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のプロジェクターの調整方法。

Images