JP3716745B2 - 光変調装置の位置調整装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光変調装置と、これらの光変調装置で変調された光を合成する合成光学系と、この合成光学系で合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写光学系とを備えたプロジェクタを製造するために、各光変調装置相互の位置を調整する光変調装置の位置調整装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、複数の色光を画像情報に応じて各色光ごとに変調する複数の光変調装置（液晶パネル）と、各光変調装置で変調された色光を合成する色合成光学系（クロスダイクロイックプリズム）と、この色合成光学系で合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写光学系（投写レンズ）とを備えたプロジェクタが利用されている。
このようなプロジェクタとしては、例えば、光源から射出された光束を、ダイクロイックミラーによってＲＧＢの三色の色光に分離し、３枚の液晶パネルにより各色光毎に画像情報に応じて変調し、変調後の光束をクロスダイクロイックプリズムで合成し、投写レンズを介してカラー画像を拡大投写する、いわゆる三板式のプロジェクタが知られている。このようなプロジェクタでは、通常、光源から３枚の液晶パネルの手前までの光学系を構成する光学部品が、ライトガイドと呼ばれる筐体に収納されている。そして、ライトガイドの液晶パネルと対峙する面には、液晶パネルの画像形成領域に光を照射するための開口部が設けられている。
【０００３】
このようなプロジェクタにより鮮明な投写画像を得るには、各液晶パネル間での画素ずれ、投写レンズからの距離のずれの発生を防止するために、プロジェクタの製造時、各液晶パネル間相互のフォーカス・アライメント調整を高精度に行わなければならない。
ここで、フォーカス調整とは、各液晶パネルを投写レンズのバックフォーカスの位置に正確に配置するための調整をいい、アライメント調整とは、各液晶パネルの画素を一致させるための調整をいい、以下の説明においても同様である。
そして、従来より、液晶パネルのフォーカス・アライメント調整は、３枚の液晶パネル、クロスダイクロイックプリズム、および投写レンズを含む光学ユニットを調整対象として、(1) 各液晶パネルの画像形成領域に光束を入射させ、(2) クロスダイクロイックプリズムおよび投写レンズを経た投写画像をスクリーン上に表示し、(3) スクリーン上の投写画像の反射光を所定位置で固定されたＣＣＤカメラ等の検出装置で撮像し、(4) ＣＣＤカメラで検出される各液晶パネルのフォーカス、画素位置等を確認しながら、各液晶パネルの相対位置を位置調整機構で調整していた。すなわち、スクリーン上に投写される画像の位置を基準として、各液晶パネルの位置を調整していた。
【０００４】
従来では、光学ユニットとスクリーンとを投写レンズの光軸に沿って配置し、光学ユニットからの投写光を直接スクリーンに投写させるものや（従来例１）や、液晶パネルとプリズムを通った第１方向に沿った光源の光を第１方向とは異なる第２方向に反射させる反射装置と、この反射装置により第２方向に沿って反射された光源の光を投写するスクリーンとを備えたもの（特開2000-147654号公報；従来例２）がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１では、光学ユニットとスクリーンとを投写レンズの光軸に沿って直線上に配置するため、装置全体として大きなスペースが必要とされるという不都合がある。
これに対して、従来例２では、反射装置でミラーを介して投写レンズから投写される光を反射させることで、従来例１に比べて、装置全体の占有スペースを少なくすることができるという効果を奏することができる。
しかしながら、従来例２における反射装置は、投写レンズの光軸に対して傾斜した反射面を有するミラーを備えており、ミラーから反射した光が投影されるスクリーンをミラーに対して斜め上方となる位置に配置しているため、投写レンズの光軸から照射される光が屈折反射してスクリーンに投写されることになり、投写レンズから反射装置を経由してスクリーンまでの投写距離を正確に設定することができない。そのため、液晶パネルの位置調整の精度を挙げるにも限界があった。
【０００６】
本発明の目的は、占有スペースを少なくすることができるとともに、光変調装置の位置調整を精度良く行える光変調装置の位置調整装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は、投写光学系から照射される投写光をスクリーンに向けて反射させる反射装置を、投写光学系に正対配置し、かつ、投写光学系に対して近接離隔可能として前記目的を達成しようとするものである。
【０００８】
具体的には、本発明に係る光変調装置の位置調整装置は、複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光を合成する合成光学系と、この合成光学系で合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写光学系とを備えた光学ユニットを調整対象として、前記光変調装置の位置を調整する光変調装置の位置調整装置であって、前記光変調装置に向けて光を照射する光源と、前記投写光学系を介して投写された画像を表示するスクリーンと、このスクリーンに表示された投写画像の情報を検出する検出装置と、この検出装置によって検出された情報に基づいて前記光変調装置の位置を調整する位置調整機構と、前記光源から前記投写光学系を介して投写される投写光を前記スクリーンに向けて反射させる反射装置と、を有し、前記反射装置は、前記投写光学系に正対配置され、かつ、前記投写光学系に対して近接離隔方向に移動可能とされることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明によれば、反射装置によって投写光学系からの投写光が反射されてスクリーンに投写されるため、投写光学系から直接スクリーンに投写光を投写する場合に比べて、装置自体の占有スペースを少なくすることができる。
しかも、反射装置を投写光学系に正対配置したので、投写光学系から反射装置を経由してスクリーンまでの投写距離を正確に設定することができ、位置調整の精度を向上させることができる。その上、反射装置を、前記投写光学系に対して近接離隔可能とすることで、光学ユニットの機種に応じて投写距離を容易に設定することができる。
【００１０】
ここで、前述の構成の位置調整装置において、前記光源は前記各光変調装置に向けてそれぞれ複数の光を照射し、前記反射装置は、前記照射される投写光の位置に応じて同一面内に配置された複数のミラーを備えた構成が好ましい。
このようにすれば、光変調装置の角部に光源から光を照射すると、光源から照射される複数の光は、それぞれミラーで反射されてスクリーンに確実に投写されるため、光変調装置の位置調整が正確に行える。しかも、ミラーが１つではなく、複数に分割して設けられているため、大きなミラーを用意する必要がない。そのため、ミラー自体の構造を小型化することができる。
【００１１】
さらに、本発明では、前記反射装置は、各組が反射面を有する複数組を備え、これらの各組の反射面は対向配置されている構成が好ましい。
この構成では、反射装置が複数組設けられることで、反射回数を多くすることにより、投写光学系と反射装置との間で設定される投写距離をより短くして、装置の省スペース化をより達成することができる。
【００１２】
また、前記検出装置は、前記スクリーンの正面に表示された投写画像の情報を前記スクリーンの背面から検出する構成が好ましい。
この構成では、反射装置で反射される投写光が検出装置で遮られることがないので、投写光がスクリーンに確実に投写される。そのため、検出装置でスクリーンに表示された投写画像の情報を正確に検出することができて、光変調装置の正確な位置調整が行える。
【００１３】
さらに、前記光源および位置調整機構を備えて調整部本体を構成し、前記スクリーン、前記検出装置および前記反射装置を備えて投写部本体を構成し、これらの調整部本体と投写部本体とを互いに正対配置するためのレーザ位置だし装置を備え、このレーザ位置だし装置は、前記調整部本体に設けられ前記反射装置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、前記反射装置で反射されたレーザ光を検出するレーザ光検出装置と、このレーザ光検出装置での検出に基づいて前記反射装置の姿勢を判定する判定装置とを備えた構成が好ましい。
この構成では、装置全体が調整部本体と投写部本体とに分割されることで、運搬、保管が容易となる。このように装置全体が分割されても、これらを組み合わせる際には、レーザ位置だし装置によって、正確な位置決めをすることができるので、光変調装置の位置調整の精度を低下させることがない。
【００１４】
また、前記位置調整機構は、調整対象となる前記投写光学系のバックフォーカス位置と前記光変調装置および前記合成光学系に応じた前記位置調整機構の位置とを前記光学ユニットの機種毎に記憶する制御装置を有する構成が好ましい。
この構成では、光学ユニットの機種に応じて投写光学系のバックフォーカス位置や前記光変調装置および前記合成光学系に応じた前記光変調装置の位置を制御装置で予め記憶しておき、光学ユニットの装着に際しては、これらの位置を制御装置から呼び出す。そのため、合成光学系や投写光学系の中心位置を設定するだけで、光学ユニットの機種に応じた位置決め作業をすることを要しない。したがって、装置全体が小型化されても、これらの光学系の位置調整を容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
（１）レンズアレイが使用されるプロジェクタの構造
図１には、本発明の実施形態に係る光変調装置の位置調整装置の調整対象とされる、複数の光変調装置、色合成光学系、および投写光学系を含む光学ユニットが採用されたプロジェクタ１００の構造が示されている。このプロジェクタ１００は、インテグレータ照明光学系１１０、色分離光学系１２０、リレー光学系１３０、電気光学装置１４０、色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０、および投写光学系となる投写レンズ１６０を備えている。
【００１６】
前記インテグレータ照明光学系１１０は、光源ランプ１１１Ａおよびリフレクタ１１１Ｂを含む光源装置１１１と、第１レンズアレイ１１３と、第２レンズアレイ１１５と、反射ミラー１１７と、重畳レンズ１１９とを備えている。光源ランプ１１１Ａから射出された光束は、リフレクタ１１１Ｂによって射出方向が揃えられ、第１レンズアレイ１１３によって複数の部分光束に分割され、反射ミラー１１７によって射出方向を９０°折り曲げられた後、第２レンズアレイ１１５の近傍で結像する。第２レンズアレイ１１５から射出された各部分光束は、その中心軸（主光線）が後段の重畳レンズ１１９の入射面に垂直となるように入射し、さらに重畳レンズ１１９から射出された複数の部分光束は、後述する電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ上で重畳する。
【００１７】
前記色分離光学系１２０は、２枚のダイクロイックミラー１２１、１２２と、反射ミラー１２３とを備え、これらのミラー１２１、１２２、１２３によりインテグレータ照明光学系１１０から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
前記リレー光学系１３０は、入射側レンズ１３１、リレーレンズ１３３、および反射ミラー１３５、１３７を備え、この色分離光学系１２０で分離された色光、例えば、青色光Ｂを液晶パネル１４１Ｂまで導く機能を有している。
前記電気光学装置１４０は、３枚の光変調装置となる液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを備え、これらは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものであり、色分離光学系１２０で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂによって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
【００１８】
前記色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０は、前記３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂから射出された各色光ごとに変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。尚、クロスダイクロイックプリズム１５０には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。そして、クロスダイクロイックプリズム１５０で合成されたカラー画像は、投写レンズ１６０から射出され、スクリーン上に拡大投写される。
【００１９】
（２）調整対象となる光学ユニットの構造
このようなプロジェクタ１００において、電気光学装置１４０、クロスダイクロイックプリズム１５０、および投写レンズ１６０は、光学ユニットとして一体化されている。すなわち、図２に示すように、光学ユニット１７０は、マグネシウム合金製の側面Ｌ字状の構造体となるヘッド体１７１を備えている。
投写レンズ１６０は、ヘッド体１７１のＬ字の垂直面外側にねじにより固定される。クロスダイクロイックプリズム１５０は、ヘッド体１７１のＬ字の水平面上側に同様にねじにより固定されている。
【００２０】
電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、クロスダイクロイックプリズム１５０の側面三方を囲むように配置される。具体的には、図３に示すように、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、保持枠１４３内に収納され、この保持枠１４３の四隅部分に形成される孔１４３Ａに透明樹脂製のピン１４５を紫外線硬化型接着剤とともに挿入することにより、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に接着固定された、いわゆるＰＯＰ（Panel On Prism）構造によりクロスダイクロイックプリズム１５０に固定されている。ここで、保持枠１４３には、矩形状の開口部１４３Ｂが形成され、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、この開口部１４３Ｂで露出し、この部分が画像形成領域となる。すなわち、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂのこの部分に各色光Ｒ、Ｇ、Ｂが導入され、画像情報に応じて光学像が形成される。
【００２１】
このようなＰＯＰ構造が採用された光学ユニット１７０では、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂをクロスダイクロイックプリズム１５０に接着固定する際に、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂのフォーカス調整、アライメント調整、および固定を同時期（約８分以内）に行わなければならないので、通常以下の手順で組み立てが行われる。
【００２２】
1)ヘッド体１７１に投写レンズ１６０およびクロスダイクロイックプリズム１５０を取付固定する。
2)クロスダイクロイックプリズム１５０に第１の液晶パネル、例えば、液晶パネル１４１Ｇを接着固定する。具体的には、まず、液晶パネル１４１Ｇの保持枠１４３の孔１４３Ａに、先端に紫外線硬化型接着剤を塗布したピン１４５を挿入する。
3)次に、該ピン１４５の先端部分をクロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に当接させる。
4)この状態で液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域に光束を導入し、投写レンズ１６０を介して投写面上に表示された投写画像を確認しながら、光束入射端面１５１に対する進退位置、平面位置、および回転位置を調整して、液晶パネル１４１Ｇのフォーカス、アライメント調整を行う。
【００２３】
5)適切なフォーカス、アライメントが得られたら、ピン１４５の基端部分から紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤を完全に硬化させる。
6)他の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｂも前記と同様に接着固定されるが、調整に際しては、既に固定された液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域の画素位置を考慮する。すなわち、既に固定された液晶パネル１４１Ｇの画素位置を基準として、光束入射端面１５１に対する平面位置、および光束入射端面１５１に対する回転位置を調整する。
従って、このようなＰＯＰ構造を採用した光学ユニット１７０を組み立てる際には、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ相互のフォーカス、アライメントを調整する位置調整装置が必要となる。
【００２４】
（３）光変調装置の位置調整装置の構造
図４および図５には、前記の光学ユニット１７０の各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ相互のフォーカス、アライメントを調整する位置調整装置２が示されている。この位置調整装置２は、調整部本体３０および投写部本体４０を備えている。
調整部本体３０は、光源としての光源ユニット３７（図６参照）と、位置調整機構となる３つの６軸位置調整ユニット３１と、ＵＶ遮光カバー２０Ａとを備えて構成されている。
ＵＶ遮光カバー２０Ａは、６軸位置調整ユニット３１を囲む側板２１と、底板２２と、側板２１に開閉自在に設けられたドア２４と、下部に設けられた載置台２５とを備えて構成されている。側板２１には光源ユニット３７から照射されて投写レンズ１６０を透過した光を投写部本体４０に透過するための透過窓２１Ａが設けられている。
【００２５】
ドア２４は、ＰＯＰ調整ワークを給材・除材する時、及び６軸位置調整ユニット３１を調整作業する時に設けられるもので、紫外線を透過しないアクリル板から形成される。載置台２５は、装置据え付け時、調整部本体３０が容易に移動できるようにするために、その下部にキャスタ２５Ａが設けられている。投写部本体４０は、スクリーンユニット５０と、反射装置６０と、暗室２０Ｂとを備えて構成されている。暗室２０Ｂは、スクリーンユニット５０および反射装置６０を囲む側板２１、底板２２および天板２３と、載置台２５とを備えて構成されている。側板２１には光源ユニット３７から光学ユニット１７０を介して照射される光を透過するための透過窓２１Ａが設けられている。
【００２６】
(3-1) 調整部本体の構造
調整部本体３０のＵＶ遮光カバー２０Ａの内部には、６軸位置調整ユニット３１と、調整対象となる光学ユニット１７０を支持固定するクランプ治具３３とが設けられている。尚、図４では図示を略したが、載置台２５の下部には、調整部本体３０、スクリーンユニット５０および反射装置６０を制御する制御装置であるコンピュータ７０（後述）、調整対象である光学ユニット１７０の調整作業を行うに際し、調整用光源を導入する調整用光源装置、および紫外線硬化型接着剤を硬化させて光学ユニット１７０の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂをクロスダイクロイックプリズム１５０上に固定するための固定用紫外線光源装置が設置されている。
【００２７】
前記６軸位置調整ユニット３１は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対して、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの配置位置を調整するものである。この６軸位置調整ユニット３１は、図６に示すように、ＵＶ遮光カバー２０Ａの底板２２のレール３５１に沿って移動可能に設置される平面位置調整部３１１と、この平面位置調整部３１１の先端部分に設けられる面内回転位置調整部３１３と、この面内回転位置調整部３１３の先端部分に設けられる面外回転位置調整部３１５と、この面外回転位置調整部３１５の先端部分に設けられる液晶パネル狭持部３１７とを備えている。
【００２８】
平面位置調整部３１１は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対する進退位置および平面位置を調整する部分であり、載置台２５上に摺動可能に設けられる基部３１１Ａと、この基部３１１Ａ上に立設される脚部３１１Ｂと、この脚部３１１Ｂの上部先端部分に設けられ、面内回転位置調整部３１３が接続される接続部３１１Ｃを備えている。基部３１１Ａは、図示しないモータなどの駆動機構により、載置台２５のＺ軸方向（図６中左右方向）を移動する。脚部３１１Ｂは、側部に設けられるモータなどの駆動機構（図示略）によって基部３１１Ａに対してＸ軸方向（図６の紙面と直交する方向）に移動する。接続部３１１Ｃは、図示しないモータなどの駆動機構によって、脚部３１１Ｂに対してＹ軸方向（図６中上下方向）に移動する。
【００２９】
面内回転位置調整部３１３は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面内方向回転位置の調整を行う部分であり、平面位置調整部３１１の先端部分に固定される円柱状の基部３１３Ａと、この基部３１３Ａの円周方向に回転自在に設けられる回転調整部３１３Ｂを備えている。そして、この回転調整部３１３Ｂの回転位置を調整することにより、光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面内方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００３０】
面外回転位置調整部３１５は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面外方向回転位置の調整を行う部分である。この面外回転位置調整部３１５は、前記面内回転位置調整部３１３の先端部分に固定されるとともに、水平方向で円弧となる凹曲面が先端部分に形成された基部３１５Ａと、この基部３１５Ａの凹曲面上を円弧に沿って摺動可能に設けられ、垂直方向で円弧となる凹曲面が先端部分に形成された第１調整部３１５Ｂと、この第１調整部３１５Ｂの凹曲面上を円弧に沿って摺動可能に設けられる第２調整部３１５Ｃとを備えている。そして、基部３１５Ａの側部に設けられた図示しないモータを回転駆動すると、第１調整部３１５Ｂが摺動し、第１調整部３１５の上部に設けられた図示しないモータを回転すると、第２調整部３１５Ｃが摺動し、光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面外方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００３１】
液晶パネル狭持部３１７は、調整対象となる液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを保持する部分であり、前記第２調整部３１５Ｃの先端部分に固定される固定狭持片３１７Ａと、第２調整部３１５Ｃの先端部分でスライド自在に設けられる可動狭持片３１７Ｂと、可動狭持片３１７Ｂを動作させるアクチュエータ３１７Ｃとを備えている。そして、アクチュエータ３１７Ｃによって可動狭持片３１７Ｂを動作させることにより、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを狭持することができる。さらに、可動狭持片３１７Ｂのスライド初期位置を変更することにより、大きさの異なる液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを狭持することができる。
【００３２】
このような液晶パネル狭持部３１７の固定狭持片３１７Ａおよび可動狭持片３１７Ｂの間には、光源ユニット３７が配置されている。
この光源ユニット３７は、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂに調整用光源光、固定用光源光を供給するものであり、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂと当接するユニット本体３７１と、このユニット本体３７１に各光源光を供給するための４本の光ファイバ３７２とを含んで構成される。
【００３３】
光ファイバ３７２の先端は、載置台２５の下部に設置される調整用光源装置および固定用光源装置に接続されている。ユニット本体３７１の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂとの当接面には、図７（Ａ）に示すように、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの矩形状の画像形成領域の角隅部分に応じて設定された調整用光源部３７１Ａと、該画像形成領域の外側に配置され、透明樹脂製のピン１４５の基端部分と当接する固定用光源部３７１Ｂとを備えている。尚、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂとの当接部分となるユニット本体３７１は、図７（Ａ）に示されるものの他、図７（Ｂ）に示されるように、調整用光源部３７１Ａの外側側方に沿って固定用光源部３７１Ｃが配置されるものや、図７（Ｃ）に示されるように、固定用光源部３７１Ｂの配置が異なるものがあり、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの種類に応じて、これらのユニット本体３７１を適宜使い分けることにより、固定構造の異なる液晶パネルに対応できるようになっている。
【００３４】
前記クランプ治具３３は、図８および図９に示すように、底板２２上に設置される基板３３１と、この基板３３１上に立設される複数本の脚部３３３と、この脚部３３３の上部に設けられ、調整対象となる光学ユニット１７０が取り付けられるセット板３３５とを備えている。
セット板３３５は、ヘッド体１７１を支持する載置部３３９と、投写レンズ１６０を支持するレンズ支持部３４１と、投写レンズ１６０の射出光束の光量を減らすＮＤフィルターを配置する為のＮＤホルダー３４３と、載置部３３９に設置された光学ユニット１７０を狭持固定するためのクランプレバー３４５と、投写レンズ１６０および開口窓の間に配置されるフレアカッタ３４７とを備え、光学ユニット１７０の中心部が位置決め固定可能とされている。
【００３５】
フレアカッタ３４７は、図８に示すように、セット板３３５の端部に立設される立上部３４８に回動自在に設けられる棒状部３４９の先端側に設けられ、この棒状部３４９を回動させ、フレアカッタ３４７を投写レンズ１６０の直前に配置する事で、投写レンズ１６０からの射出光束のフレア光を規制し鮮明な画像をスクリーンユニット５０に投写できるようになっている。ＮＤホルダーは、製造機種により射出光量が異なる為、光量調整用のＮＤフィルターを保持し、光量を調整する様に設ける。
調整対象となる光学ユニット１７０を設置する場合、載置部３３９上に光学ユニット１７０を設置するとともに、投写レンズ１６０をレンズ支持部３４１に当接させた後、クランプレバー３４５を回動して、光学ユニット１７０のヘッド体１７１を狭持固定する。
【００３６】
ここで、光学ユニット１７０の機種毎に、光学ユニット１７０のバックフォーカス位置や液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂおよびクロスダイクロイックプリズム１５０に応じた６軸位置調整ユニット３１の位置が相違するが、本実施形態では、これらのバックフォーカス位置と６軸位置調整ユニット３１の位置とを光学ユニット１７０の機種毎にコンピュータ７０に記憶しておき、光学ユニット１７０を設置する際には、これらの位置調整をコンピュータ７０から呼び出して行う。
【００３７】
(3-2)投写部本体の構造
図４において、投写部本体４０を構成するスクリーンユニット５０と、反射装置６０とは互いに暗室２０Ｂの内部で対向配置されている。
スクリーンユニット５０は、暗室２０Ｂの６軸位置調整ユニット３１側に配置されており、暗室２０Ｂの底板２２の上面に配置され調整対象となる光学ユニット１７０の投写面としての透過型スクリーン５３と、この透過型スクリーン５３の裏面に設置される検出装置となるＣＣＤカメラ５５と、このＣＣＤカメラ５５を透過型スクリーン５３の面に沿って移動させる移動機構５７とを備えている。透過型スクリーン５３には、光源ユニット３７から光学ユニット１７０を介して照射される光を透過するための透過窓５３Ａが設けられている。
【００３８】
透過型スクリーン５３は、図１０に示されるように、周囲に設けられる矩形状の枠体５３１、およびこの枠体５３１の内側に設けられるスクリーン本体５３３を備えている。スクリーン本体５３３は、例えば、不透明樹脂層上に光学ビーズを均一に分散配置して構成することができ、光学ビーズが配置された側から光束を入射すると、光学ビーズがレンズとなって、該光束をスクリーン本体５３３の裏面側に射出するようになっている。
【００３９】
検出装置としてのＣＣＤカメラ５５は、電荷結合素子（Charge Coupled Device）を撮像素子としたエリアセンサであり、スクリーン本体５３３の背面側で形成される投写画像を検出して、電気信号として出力するものである。
本実施形態では、ＣＣＤカメラ５５は、透過型スクリーン５３上に表示される矩形状の投写画像の四隅部分近傍に移動機構５７を介して４つ配置されている。尚、このＣＣＤカメラ５５は、投写画像を高精度に検出するために、ズーム・フォーカス機構を備え、遠隔制御により自由にズーム・フォーカスを調整できるようになっている。
【００４０】
移動機構５７は、枠体５３１の四隅部分近傍に設けられる基部５７１と、この基部５７１に対して、Ｘ軸方向（図１０では左右方向）に摺動可能に設けられる４本の軸部材５７３と、各々の軸部材５７３にＹ軸方向（図１０では上下方向）に摺動自在に取り付けられ、ＣＣＤカメラ５５が取り付けられる４つのカメラ取付部５７５とを備えている。そして、各カメラ取付部５７５は、載置台５１内部のサーボ制御機構によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。
【００４１】
図４および図５において、反射装置６０は、光源ユニット３７から投写レンズ１６０を介して投写される投写光を透過型スクリーン５３に向けて反射させるもので、投写レンズ１６０に正対配置される反射部本体６１と、この反射部本体６１を投写レンズ１６０に対して近接離隔方向に移動可能とする反射部移動機構６２とから構成されている。
反射部本体６１は、照射される投写光の位置に応じて同一面内に配置された４枚のミラー６３と、これらのミラー６３が取り付けられる取付板６４と、この取付板６４の下部を支持する支持板６５とを備えて構成されている。これらのミラー６３は、その反射面６３Ａが投写レンズ１６０から照射される投写光の光軸と直交となるように形成されている。
反射部移動機構６２は、暗室２０Ｂの底板２２に透過型スクリーン５３の平面と直交する方向に延びて設けられた複数のレール６６と、これらのレール６６上を回転移動可能とされ支持板６５に設けられた車輪６７と、この車輪６７を回転駆動する図示しない駆動機構とを備えている。
【００４２】
（４）調整部本体と投写部本体との位置決め
調整部本体３０と投写部本体４０とを互いに正対配置するために、図１１で示されるレーザ位置だし装置８０が用いられる。
このレーザ位置だし装置８０は、調整部本体３０のクランプ治具３３に設けられるもので、ケーシング８１に、レーザ光照射装置８２、レーザ光検出装置８３および判定装置８４がそれぞれ設けられた構造である。
【００４３】
レーザ光照射装置８２は、反射装置６０のミラー６３に向けてレーザ光を照射するレーザ発振器である。
レーザ光検出装置８３は、レーザ光照射装置８２から出射されるレーザ光を透過するとともにミラー６３で反射されたレーザ光を検出するために判定装置８４に向けて反射させるハーフミラーである。
判定装置８４は、ケーシング８１の上部に設けられており、その構成が図１２に示されている。
【００４４】
図１２において、判定装置８４は、レーザ検出装置８３から反射されるレーザ光が照射される窓８４Ａを有し、この窓８４Ａには、レーザ光照射装置８２から出射されるレーザ光とミラー６３で反射されるレーザ光とが一致する位置を表示する中心点８４Ｂが表示される。これにより、ミラー６３を有する反射装置６０の姿勢が判定される。
ミラー６３がレーザ位置だし装置８０に正対配置されていないと、判定装置８４の窓８４Ａには、ミラー６３で反射されるレーザ光の点８４Ｃが中心点８４Ｂから離れて表示される。ミラーで反射される点８４Ｃが中心点８４Ｂに一致するように、ミラー６３を有する反射装置６０の姿勢を変更する。
【００４５】
（５）位置調整装置による調整操作
上述した調整部本体３０、スクリーンユニット５０および反射装置６０は、図１３のブロック図に示すように、制御装置としてのコンピュータ７０と電気的に接続されている。
このコンピュータ７０は、ＣＰＵおよび記憶装置を備え、調整部本体３０、スクリーンユニット５０および反射装置６０のサーボ機構の動作制御を行うとともに、ＣＣＤカメラ５５で撮像された投写画像の画像処理も行う。
【００４６】
コンピュータ７０に呼び出されるプログラムは、図１４に示される表示画面７１をディスプレイ上に表示し、この表示画面７１上に表示された種々の情報に基づいて、フォーカス、アライメント調整が行われる。該表示画面７１は、ＣＣＤカメラ５５からの映像を直接表示する画面表示ビュー７２と、ＣＣＤカメラ５５からの映像信号の画像処理を行うための画像処理ビュー７３と、画像処理を行った結果、６軸位置調整ユニット３１の各軸調整量を表示する軸移動量表示ビュー７４とを備えている。
【００４７】
調整対象となる光学ユニット１７０のフォーカス、アライメント調整は、光学ユニット１７０の機種に応じた調整条件を設定する機種登録操作と、登録された調整条件を呼び出して、実際の調整操作を行う調整操作とから構成されている。以下、機種登録操作および調整操作を詳述する。
(5-1)機種登録操作
機種登録操作は、フォーカス位置、アライメント位置が予め調整された光学ユニット１７０のサンプルを用い、図１５のフローチャートに従って実行される。
【００４８】
1)まず、コンピュータ７０上に展開されたプログラム内に設定された機種データをクリアして（処理Ｓ１１）、新たな機種データが登録できるような状態にする。
2)次に、該プログラムによる画像処理の設定の入力を行う（処理Ｓ１２）。具体的には、各ＣＣＤカメラ５５間の距離の設定を入力する。尚、ＣＣＤカメラ５５間の距離は、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの画像形成領域の四隅部分が透過型スクリーン５３のどこに反映されるかを考慮して計算により設定する。
3)画像処理設定の入力が終了したら、機種データとして使用するファイル名を指定し、指定した距離を機種データとして、そのファイル名で記憶装置に保存する（処理Ｓ１３）。
【００４９】
4)機種データの保存が終了したら、ＣＣＤカメラ５５の基準位置を設定する（処理Ｓ１４）。ＣＣＤカメラ５５の基準位置は、ティーチング操作により設定される。プログラムの中からティーチング操作を選択すると、画面表示ビュー７２上にＣＣＤカメラ５５の位置の基準である十字線が表示される。この十字線を見ながら移動機構５７によりＣＣＤカメラ５５を移動させ、所望の位置にＣＣＤカメラ５５を配置する。尚、この基準位置は、液晶パネル１４１Ｇと光軸のずれがない投写レンズ１６０が正常な位置に配置されたときに、投写レンズ１６０からスクリーン５３に投写される画像（正常に投写された画像）が撮像できる位置である。
【００５０】
5)ＣＣＤカメラ５５の基準位置設定が終了したら、光学ユニット１７０の機種番号およびこの機種番号におけるＣＣＤカメラ５５の位置を機種データとして上記のファイルに登録する（処理Ｓ１５）。
6)液晶パネル１４１Ｇの位置調整を行うための６軸位置調整ユニット３１の、調整開始位置を上記のファイルに登録する。この位置は、製品設計上の液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域の中心の位置とする（処理Ｓ１６）。
7)ＣＣＤカメラ５５の１画素のサイズの設定を行い（処理Ｓ１７）、上記のファイルに登録する（処理Ｓ１８）。
【００５１】
8)最後に、アライメント用基準パターンの登録を行う（処理Ｓ１９）。具体的には、図１６に示すように、画素部分Ｇ１と画素以外の部分Ｇ２の辺の比率が略２：１（面積比４：５）となる略正方形状の領域を基準パターンＢＰとし、該パターンＢＰの形状および投写画像領域上での配置位置を登録する。尚、この基準パターンＢＰは、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの四隅部分に対応して設定する必要があるので、１２（４×３）個の基準パターン、およびリトライパターン１２（４×３）個を登録しておく。
9)すべての基準パターンの登録が終了したら、これらのデータを機種データとして上記のファイルに正式に登録する（処理Ｓ２０）。
【００５２】
(5-2)調整操作
1)まず、調整対象となる光学ユニット１７０の機種に合わせてクランプ治具３３を選択した後、該クランプ治具３３に光学ユニット１７０を固定するとともに、クランプ治具３３を載置台２５上の所定位置にセットする。
2)コンピュータ７０に展開されたプログラム上で、先の機種登録操作で登録された機種データの中から、調整対象となる光学ユニット１７０に相当する機種データを呼び出す。
3)プログラム上に機種データが呼び出されたら、投写レンズ１６０とクロスダイクロイックプリズム１５０を挟んで対向位置にある液晶パネル１４１Ｇを用いて、ＣＣＤカメラ５５の配置位置を補正する。この作業は図１７のフローチャートに従う。
【００５３】
3-1)まず、機種データに登録されたＣＣＤカメラ５５の配置位置をコンピュータ７０から出力し、載置台５２内部のサーボ機構により移動機構５７を動かす。移動機構５７によってスクリーン５３の面に沿ってＣＣＤカメラ５５を移動させて基準位置にセットする（処理Ｓ２３１）。
3-2)液晶パネル１４１Ｇをスクリーン５３と平行な平面内で移動させる（処理Ｓ２３２）。この液晶パネル１４１Ｇの移動は、スクリーン５３に投写される画像がＣＣＤカメラ５５の基準位置に合わせ込まれるまで行われる（処理Ｓ２３３）。
【００５４】
3-3)次に、 処理Ｓ２３３で計測された移動量ＤからＣＣＤカメラ５５の移動量を算出する（処理Ｓ２３４）。移動量は液晶パネル１４１Ｇと投写レンズ１６０との距離と、投写レンズ１６０とスクリーン５３との距離との比を移動量に乗じることによって求められる。
3-4)その後、ＣＣＤカメラ５５をスクリーン５３に沿って移動させる（処理Ｓ２３５）。
3-5)さらに、液晶パネル１４１Ｇを図１５に示した処理Ｓ１６によって登録された調整開始位置に戻す（処理Ｓ２３６）。これにより液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域の位置とライトガイドＬＧの開口部の位置とのずれはなくなる。
3-6)以上の作業が終了したら、６軸位置調整ユニット３１による実際のフォーカス、アライメント調整を開始する。
【００５５】
（６）実施形態の効果
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
すなわち、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂに向けて光を照射する光源ユニット３７と、投写レンズ１６０を介して投写された画像を表示するスクリーン５３と、このスクリーン５３に表示された投写画像の情報を検出するＣＣＤカメラ５５と、このＣＣＤカメラ５５によって検出された情報に基づいて液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの位置を調整する６軸位置調整ユニット３１と、光源ユニット３７から投写レンズ１６０を介して投写される投写光をスクリーン５３に向けて反射させる反射装置６０とを備えて位置調整装置２を構成したので、反射装置６０によって投写レンズ１６０からの投写光が反射されてスクリーン５３に投写されるため、投写レンズ１６０から直接、スクリーン５３に投写光を投写する場合に比べて、装置自体の占有スペースを少なくすることができる。
【００５６】
しかも、反射装置６０を投写レンズ１６０に正対配置したので、投写レンズ１６０から反射装置６０を経由してスクリーン５３までの投写距離は、反射装置６０と投写レンズ１６０との間の距離の約２倍となる。そのため、投写距離を正確に設定することができ、位置調整の精度を向上させることができる。
その上、反射装置６０を、投写レンズ１６０に対して近接離隔可能（サーボ駆動）とすることで、光学ユニット１７０の機種に応じて投写距離を容易に設定することができる。
【００５７】
光源ユニット３７は、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂに向けて光を照射する４本の光ファイバ３７２を備え、かつ、反射装置６０は、４本の光ファイバ３７２から照射される投写光の位置に応じて同一面内に配置された複数のミラー６３を備えた構成としたので、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの角部に光源ユニット３７から光を照射することで、光源ユニット３７から照射される４本の光は、それぞれミラー６３で反射されてスクリーン５３に確実に投写されることになり、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの位置調整が正確に行える。
しかも、ミラー６３が４枚に分割して設けられているため、大きく面精度が高い１枚のミラーを用意する必要がなく、そのため、ミラー自体の構造を小型化すること、及び低コスト化することができる。
【００５８】
また、検出装置としてのＣＣＤカメラ５５は、透過型スクリーン５３に表示された投写画像の情報を背面側から検出する構成であるため、反射装置６０で反射される投写光がＣＣＤカメラ５５で遮られることがなく、スクリーン５３に確実に投写される。したがって、ＣＣＤカメラ５５でスクリーン５３に表示された投写画像の情報を正確に検出することができて、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの正確な位置調整が行える。
【００５９】
さらに、光源ユニット３７および６軸位置調整ユニット３１を備えて調整部本体３０を構成し、透過型スクリーン５３、ＣＣＤカメラ５５および反射装置６０を備えて投写部本体４０を構成したから、装置全体が調整部本体３０と投写部本体４０とに分割されることになり、装置の運搬、保管が容易となる。
本実施形態では、装置全体が２分割されても、これらを組み合わせる際には、レーザ位置だし装置８０によって、正確な位置決めをすることができるので、位置調整の精度を低下させることがない。
レーザ位置だし装置８０は、調整部本体３０に設けられ反射装置６０に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置８２と、反射装置６０で反射されたレーザ光を検出するレーザ光検出装置８３と、このレーザ光検出装置８３での検出に基づいて反射装置６０の姿勢を判定する判定装置８４とを備えたから、装置自体の構造を簡易なものとすることができる。
【００６０】
調整対象となる投写レンズ１６０のバックフォーカス位置と液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂおよびクロスダイクロイックプリズム１５０に応じた６軸位置調整ユニット３１の位置を光学ユニット１７０の機種毎に記憶するコンピュータ７０を設けたから、クロスダイクロイックプリズム１５０や投写レンズ１６０の中心位置を設定するだけで、これらの位置決め作業をすることを要しない。そのため、装置全体が小型化されても、これらの光学系の位置調整を容易に行うことができる。
【００６１】
（７）実施形態の変形
尚、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
例えば、本発明では、図１８および図１９に示される通り、反射装置６０は、各組が反射面６３Ａを有する複数組、例えば、３組を備え、これらの各組の反射面６３Ａは対向配置されている構成としてもよい。つまり、投写レンズ１６０からの光を反射する反射装置を第１組の反射装置６０とし、この反射装置６０で反射された光を反射する第２組の反射装置６０を透過型スクリーン５３に設け、この第２組の反射装置６０で反射される光を反射する第３組の反射装置６０を第１組の反射装置６０に設ける構造でもよい。第１組の反射装置６０と第３組の反射装置６０とは、それぞれミラー６３が取付板６４の異なる位置に取り付けられており、第１組および第３組の反射装置６０の反射面６３Ａと第２組の反射装置６０の反射面６３Ａとは互いに対向している。
この構成では、反射装置６０が複数組設けられることで、反射回数を多くすることにより、投写レンズ１６０系と反射装置６０との間で設定される投写距離をより短くして、装置の省スペース化をより達成することができる。
【００６２】
また、本発明では、図２０に示される通り、透過型スクリーンの形状を湾曲形状としてもよい。
図２０において、透過型スクリーン１５３は、中央部が突出した湾曲構造とされており、この透過型スクリーン１５３には第２組の反射装置６０のミラー１６３が設けられ、取付板６４には第１組の反射装置６０のミラー６３と第３組の反射装置６０のミラー１６３とがそれぞれ設けられている。ここで、第２組および第３組の反射装置６０を構成するミラー１６３は、ミラー６３が平板状に形成されているものと異なり、平面略台形状に形成されている。この構造では、投射光軸と対向する方向の装置寸法を小型化することが可能である。また、透過型スクリーン１５３の表面を半球面状としたならば、上下方向の寸法も小型化することができる。
【００６３】
さらに、前記実施形態では、調整対象は透過型の液晶パネルを用いたプロジェクタに使用される光学ユニット１７０であったが、これに限らず、反射型の液晶パネルを用いたのプロジェクタにも応用することが可能である。
また、パネルの枚数も３枚に限られず、複数であれば良い。なお、パネルの枚数によっては、一部のパネルが単に光の強度を変調する（色光ではない光の変調を行う）ものとなる場合がある。さらに、複数のパネルによって変調される光を合成する光学系が、クロスダイクロイックプリズムのような色光を合成する光学素子はなく、偏光ビームスプリッタのような色とは無関係な光を合成するものを用いて構成される場合もある。
【００６４】
本発明は、このように、色光でない光を変調する光変調装置や色光合成光学系以外の合成光学系を用いたプロジェクタにも、応用することが可能である。さらに、光変調装置は、液晶パネルに限られず、プラズマ素子やマイクロミラーを用いた光変調装置であっても良い。すなわち、先に説明した位置調整装置２や一連の作業手順は、複数の光変調装置を有する様々なプロジェクタに適用することが可能である。
その他、本発明の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の光変調装置の位置調整装置によれば、占有スペースを少なくすることができるとともに、光変調装置の位置調整を精度良く行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光変調装置の位置調整装置で調整対象となる光学ユニットを含むプロジェクタの構造を表す模式図である。
【図２】前記実施形態における調整対象となる光学ユニットの構造を表す外観斜視図である。
【図３】前記実施形態における調整対象となる光学ユニットの構造を表す分解斜視図である。
【図４】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置の構造を表す側面図である。
【図５】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置の構造を表す平面図である。
【図６】前記実施形態における調整装置本体を構成する位置調整機構の構造を表す側面図である。
【図７】前記実施形態における光源ユニットの光源配置を表す正面図である。
【図８】前記実施形態における調整装置本体を構成するクランプ治具の構造を表す外観斜視図である。
【図９】前記実施形態におけるクランプ治具の構造を表す垂直断面図である。
【図１０】前記実施形態における透過型スクリーンの構造を表す背面図である。
【図１１】レーザ位置だし装置の概略構成図である。
【図１２】レーザ位置だし装置の判定装置を示す概略図である。
【図１３】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置の制御、画像処理の構造を説明するためのブロック図である。
【図１４】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置を制御処理するプログラムを実行した際の画面表示である。
【図１５】前記実施形態におけるフォーカスアライメント調整を行う手順を説明するためのフローチャートである。
【図１６】前記実施形態における基準パターン設定の方法を説明するための模式図である。
【図１７】ＣＣＤカメラの位置補正を実行する具体的な手順を説明するためのフローチャートである。
【図１８】本発明の異なる位置調整装置の構造を表すもので、図４に相当する図である。
【図１９】本発明の異なる位置調整装置の構造を表すもので、図５に相当する図である。
【図２０】本発明のさらに異なる位置調整装置の構造を表すもので、図５に相当する図である。
【符号の説明】
２ 光変調装置の位置調整装置
３０ 調整部本体
４０ 投写部本体
３１ 位置調整機構
５３ スクリーン
５５ 検出装置（ＣＣＤカメラ）
６０ 反射装置
６３ ミラー
６３Ａ 反射面
７０ 制御装置（コンピュータ）
８０ レーザ位置だし装置
６２ レーザ光照射装置
８３ レーザ光検出装置
８４ 判定装置
１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ 光変調装置（液晶パネル）
３１１ 平面位置調整部
１５０ 色合成光学系（クロスダイクロイックプリズム）
１６０ 投写光学系（投写レンズ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光変調装置と、これらの光変調装置で変調された光を合成する合成光学系と、この合成光学系で合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写光学系とを備えたプロジェクタを製造するために、各光変調装置相互の位置を調整する光変調装置の位置調整装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、複数の色光を画像情報に応じて各色光ごとに変調する複数の光変調装置（液晶パネル）と、各光変調装置で変調された色光を合成する色合成光学系（クロスダイクロイックプリズム）と、この色合成光学系で合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写光学系（投写レンズ）とを備えたプロジェクタが利用されている。
このようなプロジェクタとしては、例えば、光源から射出された光束を、ダイクロイックミラーによってＲＧＢの三色の色光に分離し、３枚の液晶パネルにより各色光毎に画像情報に応じて変調し、変調後の光束をクロスダイクロイックプリズムで合成し、投写レンズを介してカラー画像を拡大投写する、いわゆる三板式のプロジェクタが知られている。このようなプロジェクタでは、通常、光源から３枚の液晶パネルの手前までの光学系を構成する光学部品が、ライトガイドと呼ばれる筐体に収納されている。そして、ライトガイドの液晶パネルと対峙する面には、液晶パネルの画像形成領域に光を照射するための開口部が設けられている。
【０００３】
このようなプロジェクタにより鮮明な投写画像を得るには、各液晶パネル間での画素ずれ、投写レンズからの距離のずれの発生を防止するために、プロジェクタの製造時、各液晶パネル間相互のフォーカス・アライメント調整を高精度に行わなければならない。
ここで、フォーカス調整とは、各液晶パネルを投写レンズのバックフォーカスの位置に正確に配置するための調整をいい、アライメント調整とは、各液晶パネルの画素を一致させるための調整をいい、以下の説明においても同様である。
そして、従来より、液晶パネルのフォーカス・アライメント調整は、３枚の液晶パネル、クロスダイクロイックプリズム、および投写レンズを含む光学ユニットを調整対象として、(1) 各液晶パネルの画像形成領域に光束を入射させ、(2) クロスダイクロイックプリズムおよび投写レンズを経た投写画像をスクリーン上に表示し、(3) スクリーン上の投写画像の反射光を所定位置で固定されたＣＣＤカメラ等の検出装置で撮像し、(4) ＣＣＤカメラで検出される各液晶パネルのフォーカス、画素位置等を確認しながら、各液晶パネルの相対位置を位置調整機構で調整していた。すなわち、スクリーン上に投写される画像の位置を基準として、各液晶パネルの位置を調整していた。
【０００４】
従来では、光学ユニットとスクリーンとを投写レンズの光軸に沿って配置し、光学ユニットからの投写光を直接スクリーンに投写させるものや（従来例１）や、液晶パネルとプリズムを通った第１方向に沿った光源の光を第１方向とは異なる第２方向に反射させる反射装置と、この反射装置により第２方向に沿って反射された光源の光を投写するスクリーンとを備えたもの（特開2000-147654号公報；従来例２）がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１では、光学ユニットとスクリーンとを投写レンズの光軸に沿って直線上に配置するため、装置全体として大きなスペースが必要とされるという不都合がある。
これに対して、従来例２では、反射装置でミラーを介して投写レンズから投写される光を反射させることで、従来例１に比べて、装置全体の占有スペースを少なくすることができるという効果を奏することができる。
しかしながら、従来例２における反射装置は、投写レンズの光軸に対して傾斜した反射面を有するミラーを備えており、ミラーから反射した光が投影されるスクリーンをミラーに対して斜め上方となる位置に配置しているため、投写レンズの光軸から照射される光が屈折反射してスクリーンに投写されることになり、投写レンズから反射装置を経由してスクリーンまでの投写距離を正確に設定することができない。そのため、液晶パネルの位置調整の精度を挙げるにも限界があった。
【０００６】
本発明の目的は、占有スペースを少なくすることができるとともに、光変調装置の位置調整を精度良く行える光変調装置の位置調整装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は、投写光学系から照射される投写光をスクリーンに向けて反射させる反射装置を、投写光学系に正対配置し、かつ、投写光学系に対して近接離隔可能として前記目的を達成しようとするものである。
【０００８】
具体的には、本発明に係る光変調装置の位置調整装置は、複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光を合成する合成光学系と、この合成光学系で合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写光学系とを備えた光学ユニットを調整対象として、前記光変調装置の位置を調整する光変調装置の位置調整装置であって、前記光変調装置に向けて光を照射する光源と、前記投写光学系を介して投写された画像を表示するスクリーンと、このスクリーンに表示された投写画像の情報を検出する検出装置と、この検出装置によって検出された情報に基づいて前記光変調装置の位置を調整する位置調整機構と、前記光源から前記投写光学系を介して投写される投写光を前記スクリーンに向けて反射させる反射装置と、を有し、前記反射装置は、前記投写光学系に正対配置され、かつ、前記投写光学系に対して近接離隔方向に移動可能とされることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明によれば、反射装置によって投写光学系からの投写光が反射されてスクリーンに投写されるため、投写光学系から直接スクリーンに投写光を投写する場合に比べて、装置自体の占有スペースを少なくすることができる。
しかも、反射装置を投写光学系に正対配置したので、投写光学系から反射装置を経由してスクリーンまでの投写距離を正確に設定することができ、位置調整の精度を向上させることができる。その上、反射装置を、前記投写光学系に対して近接離隔可能とすることで、光学ユニットの機種に応じて投写距離を容易に設定することができる。
【００１０】
ここで、前述の構成の位置調整装置において、前記光源は前記各光変調装置に向けてそれぞれ複数の光を照射し、前記反射装置は、前記照射される投写光の位置に応じて同一面内に配置された複数のミラーを備えた構成が好ましい。
このようにすれば、光変調装置の角部に光源から光を照射すると、光源から照射される複数の光は、それぞれミラーで反射されてスクリーンに確実に投写されるため、光変調装置の位置調整が正確に行える。しかも、ミラーが１つではなく、複数に分割して設けられているため、大きなミラーを用意する必要がない。そのため、ミラー自体の構造を小型化することができる。
【００１１】
さらに、本発明では、前記反射装置は、各組が反射面を有する複数組を備え、これらの各組の反射面は対向配置されている構成が好ましい。
この構成では、反射装置が複数組設けられることで、反射回数を多くすることにより、投写光学系と反射装置との間で設定される投写距離をより短くして、装置の省スペース化をより達成することができる。
【００１２】
また、前記検出装置は、前記スクリーンの正面に表示された投写画像の情報を前記スクリーンの背面から検出する構成が好ましい。
この構成では、反射装置で反射される投写光が検出装置で遮られることがないので、投写光がスクリーンに確実に投写される。そのため、検出装置でスクリーンに表示された投写画像の情報を正確に検出することができて、光変調装置の正確な位置調整が行える。
【００１３】
さらに、前記光源および位置調整機構を備えて調整部本体を構成し、前記スクリーン、前記検出装置および前記反射装置を備えて投写部本体を構成し、これらの調整部本体と投写部本体とを互いに正対配置するためのレーザ位置だし装置を備え、このレーザ位置だし装置は、前記調整部本体に設けられ前記反射装置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、前記反射装置で反射されたレーザ光を検出するレーザ光検出装置と、このレーザ光検出装置での検出に基づいて前記反射装置の姿勢を判定する判定装置とを備えた構成が好ましい。
この構成では、装置全体が調整部本体と投写部本体とに分割されることで、運搬、保管が容易となる。このように装置全体が分割されても、これらを組み合わせる際には、レーザ位置だし装置によって、正確な位置決めをすることができるので、光変調装置の位置調整の精度を低下させることがない。
【００１４】
また、前記位置調整機構は、調整対象となる前記投写光学系のバックフォーカス位置と前記光変調装置および前記合成光学系に応じた前記位置調整機構の位置とを前記光学ユニットの機種毎に記憶する制御装置を有する構成が好ましい。
この構成では、光学ユニットの機種に応じて投写光学系のバックフォーカス位置や前記光変調装置および前記合成光学系に応じた前記光変調装置の位置を制御装置で予め記憶しておき、光学ユニットの装着に際しては、これらの位置を制御装置から呼び出す。そのため、合成光学系や投写光学系の中心位置を設定するだけで、光学ユニットの機種に応じた位置決め作業をすることを要しない。したがって、装置全体が小型化されても、これらの光学系の位置調整を容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
（１）レンズアレイが使用されるプロジェクタの構造
図１には、本発明の実施形態に係る光変調装置の位置調整装置の調整対象とされる、複数の光変調装置、色合成光学系、および投写光学系を含む光学ユニットが採用されたプロジェクタ１００の構造が示されている。このプロジェクタ１００は、インテグレータ照明光学系１１０、色分離光学系１２０、リレー光学系１３０、電気光学装置１４０、色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０、および投写光学系となる投写レンズ１６０を備えている。
【００１６】
前記インテグレータ照明光学系１１０は、光源ランプ１１１Ａおよびリフレクタ１１１Ｂを含む光源装置１１１と、第１レンズアレイ１１３と、第２レンズアレイ１１５と、反射ミラー１１７と、重畳レンズ１１９とを備えている。光源ランプ１１１Ａから射出された光束は、リフレクタ１１１Ｂによって射出方向が揃えられ、第１レンズアレイ１１３によって複数の部分光束に分割され、反射ミラー１１７によって射出方向を９０°折り曲げられた後、第２レンズアレイ１１５の近傍で結像する。第２レンズアレイ１１５から射出された各部分光束は、その中心軸（主光線）が後段の重畳レンズ１１９の入射面に垂直となるように入射し、さらに重畳レンズ１１９から射出された複数の部分光束は、後述する電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ上で重畳する。
【００１７】
前記色分離光学系１２０は、２枚のダイクロイックミラー１２１、１２２と、反射ミラー１２３とを備え、これらのミラー１２１、１２２、１２３によりインテグレータ照明光学系１１０から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
前記リレー光学系１３０は、入射側レンズ１３１、リレーレンズ１３３、および反射ミラー１３５、１３７を備え、この色分離光学系１２０で分離された色光、例えば、青色光Ｂを液晶パネル１４１Ｂまで導く機能を有している。
前記電気光学装置１４０は、３枚の光変調装置となる液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを備え、これらは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものであり、色分離光学系１２０で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂによって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
【００１８】
前記色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０は、前記３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂから射出された各色光ごとに変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。尚、クロスダイクロイックプリズム１５０には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。そして、クロスダイクロイックプリズム１５０で合成されたカラー画像は、投写レンズ１６０から射出され、スクリーン上に拡大投写される。
【００１９】
（２）調整対象となる光学ユニットの構造
このようなプロジェクタ１００において、電気光学装置１４０、クロスダイクロイックプリズム１５０、および投写レンズ１６０は、光学ユニットとして一体化されている。すなわち、図２に示すように、光学ユニット１７０は、マグネシウム合金製の側面Ｌ字状の構造体となるヘッド体１７１を備えている。
投写レンズ１６０は、ヘッド体１７１のＬ字の垂直面外側にねじにより固定される。クロスダイクロイックプリズム１５０は、ヘッド体１７１のＬ字の水平面上側に同様にねじにより固定されている。
【００２０】
電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、クロスダイクロイックプリズム１５０の側面三方を囲むように配置される。具体的には、図３に示すように、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、保持枠１４３内に収納され、この保持枠１４３の四隅部分に形成される孔１４３Ａに透明樹脂製のピン１４５を紫外線硬化型接着剤とともに挿入することにより、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に接着固定された、いわゆるＰＯＰ（Panel On Prism）構造によりクロスダイクロイックプリズム１５０に固定されている。ここで、保持枠１４３には、矩形状の開口部１４３Ｂが形成され、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、この開口部１４３Ｂで露出し、この部分が画像形成領域となる。すなわち、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂのこの部分に各色光Ｒ、Ｇ、Ｂが導入され、画像情報に応じて光学像が形成される。
【００２１】
このようなＰＯＰ構造が採用された光学ユニット１７０では、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂをクロスダイクロイックプリズム１５０に接着固定する際に、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂのフォーカス調整、アライメント調整、および固定を同時期（約８分以内）に行わなければならないので、通常以下の手順で組み立てが行われる。
【００２２】
1)ヘッド体１７１に投写レンズ１６０およびクロスダイクロイックプリズム１５０を取付固定する。
2)クロスダイクロイックプリズム１５０に第１の液晶パネル、例えば、液晶パネル１４１Ｇを接着固定する。具体的には、まず、液晶パネル１４１Ｇの保持枠１４３の孔１４３Ａに、先端に紫外線硬化型接着剤を塗布したピン１４５を挿入する。
3)次に、該ピン１４５の先端部分をクロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に当接させる。
4)この状態で液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域に光束を導入し、投写レンズ１６０を介して投写面上に表示された投写画像を確認しながら、光束入射端面１５１に対する進退位置、平面位置、および回転位置を調整して、液晶パネル１４１Ｇのフォーカス、アライメント調整を行う。
【００２３】
5)適切なフォーカス、アライメントが得られたら、ピン１４５の基端部分から紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤を完全に硬化させる。
6)他の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｂも前記と同様に接着固定されるが、調整に際しては、既に固定された液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域の画素位置を考慮する。すなわち、既に固定された液晶パネル１４１Ｇの画素位置を基準として、光束入射端面１５１に対する平面位置、および光束入射端面１５１に対する回転位置を調整する。
従って、このようなＰＯＰ構造を採用した光学ユニット１７０を組み立てる際には、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ相互のフォーカス、アライメントを調整する位置調整装置が必要となる。
【００２４】
（３）光変調装置の位置調整装置の構造
図４および図５には、前記の光学ユニット１７０の各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ相互のフォーカス、アライメントを調整する位置調整装置２が示されている。この位置調整装置２は、調整部本体３０および投写部本体４０を備えている。
調整部本体３０は、光源としての光源ユニット３７（図６参照）と、位置調整機構となる３つの６軸位置調整ユニット３１と、ＵＶ遮光カバー２０Ａとを備えて構成されている。
ＵＶ遮光カバー２０Ａは、６軸位置調整ユニット３１を囲む側板２１と、底板２２と、側板２１に開閉自在に設けられたドア２４と、下部に設けられた載置台２５とを備えて構成されている。側板２１には光源ユニット３７から照射されて投写レンズ１６０を透過した光を投写部本体４０に透過するための透過窓２１Ａが設けられている。
【００２５】
ドア２４は、ＰＯＰ調整ワークを給材・除材する時、及び６軸位置調整ユニット３１を調整作業する時に設けられるもので、紫外線を透過しないアクリル板から形成される。載置台２５は、装置据え付け時、調整部本体３０が容易に移動できるようにするために、その下部にキャスタ２５Ａが設けられている。投写部本体４０は、スクリーンユニット５０と、反射装置６０と、暗室２０Ｂとを備えて構成されている。暗室２０Ｂは、スクリーンユニット５０および反射装置６０を囲む側板２１、底板２２および天板２３と、載置台２５とを備えて構成されている。側板２１には光源ユニット３７から光学ユニット１７０を介して照射される光を透過するための透過窓２１Ａが設けられている。
【００２６】
(3-1) 調整部本体の構造
調整部本体３０のＵＶ遮光カバー２０Ａの内部には、６軸位置調整ユニット３１と、調整対象となる光学ユニット１７０を支持固定するクランプ治具３３とが設けられている。尚、図４では図示を略したが、載置台２５の下部には、調整部本体３０、スクリーンユニット５０および反射装置６０を制御する制御装置であるコンピュータ７０（後述）、調整対象である光学ユニット１７０の調整作業を行うに際し、調整用光源を導入する調整用光源装置、および紫外線硬化型接着剤を硬化させて光学ユニット１７０の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂをクロスダイクロイックプリズム１５０上に固定するための固定用紫外線光源装置が設置されている。
【００２７】
前記６軸位置調整ユニット３１は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対して、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの配置位置を調整するものである。この６軸位置調整ユニット３１は、図６に示すように、ＵＶ遮光カバー２０Ａの底板２２のレール３５１に沿って移動可能に設置される平面位置調整部３１１と、この平面位置調整部３１１の先端部分に設けられる面内回転位置調整部３１３と、この面内回転位置調整部３１３の先端部分に設けられる面外回転位置調整部３１５と、この面外回転位置調整部３１５の先端部分に設けられる液晶パネル狭持部３１７とを備えている。
【００２８】
平面位置調整部３１１は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対する進退位置および平面位置を調整する部分であり、載置台２５上に摺動可能に設けられる基部３１１Ａと、この基部３１１Ａ上に立設される脚部３１１Ｂと、この脚部３１１Ｂの上部先端部分に設けられ、面内回転位置調整部３１３が接続される接続部３１１Ｃを備えている。基部３１１Ａは、図示しないモータなどの駆動機構により、載置台２５のＺ軸方向（図６中左右方向）を移動する。脚部３１１Ｂは、側部に設けられるモータなどの駆動機構（図示略）によって基部３１１Ａに対してＸ軸方向（図６の紙面と直交する方向）に移動する。接続部３１１Ｃは、図示しないモータなどの駆動機構によって、脚部３１１Ｂに対してＹ軸方向（図６中上下方向）に移動する。
【００２９】
面内回転位置調整部３１３は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面内方向回転位置の調整を行う部分であり、平面位置調整部３１１の先端部分に固定される円柱状の基部３１３Ａと、この基部３１３Ａの円周方向に回転自在に設けられる回転調整部３１３Ｂを備えている。そして、この回転調整部３１３Ｂの回転位置を調整することにより、光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面内方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００３０】
面外回転位置調整部３１５は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面外方向回転位置の調整を行う部分である。この面外回転位置調整部３１５は、前記面内回転位置調整部３１３の先端部分に固定されるとともに、水平方向で円弧となる凹曲面が先端部分に形成された基部３１５Ａと、この基部３１５Ａの凹曲面上を円弧に沿って摺動可能に設けられ、垂直方向で円弧となる凹曲面が先端部分に形成された第１調整部３１５Ｂと、この第１調整部３１５Ｂの凹曲面上を円弧に沿って摺動可能に設けられる第２調整部３１５Ｃとを備えている。そして、基部３１５Ａの側部に設けられた図示しないモータを回転駆動すると、第１調整部３１５Ｂが摺動し、第１調整部３１５の上部に設けられた図示しないモータを回転すると、第２調整部３１５Ｃが摺動し、光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面外方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００３１】
液晶パネル狭持部３１７は、調整対象となる液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを保持する部分であり、前記第２調整部３１５Ｃの先端部分に固定される固定狭持片３１７Ａと、第２調整部３１５Ｃの先端部分でスライド自在に設けられる可動狭持片３１７Ｂと、可動狭持片３１７Ｂを動作させるアクチュエータ３１７Ｃとを備えている。そして、アクチュエータ３１７Ｃによって可動狭持片３１７Ｂを動作させることにより、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを狭持することができる。さらに、可動狭持片３１７Ｂのスライド初期位置を変更することにより、大きさの異なる液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを狭持することができる。
【００３２】
このような液晶パネル狭持部３１７の固定狭持片３１７Ａおよび可動狭持片３１７Ｂの間には、光源ユニット３７が配置されている。
この光源ユニット３７は、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂに調整用光源光、固定用光源光を供給するものであり、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂと当接するユニット本体３７１と、このユニット本体３７１に各光源光を供給するための４本の光ファイバ３７２とを含んで構成される。
【００３３】
光ファイバ３７２の先端は、載置台２５の下部に設置される調整用光源装置および固定用光源装置に接続されている。ユニット本体３７１の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂとの当接面には、図７（Ａ）に示すように、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの矩形状の画像形成領域の角隅部分に応じて設定された調整用光源部３７１Ａと、該画像形成領域の外側に配置され、透明樹脂製のピン１４５の基端部分と当接する固定用光源部３７１Ｂとを備えている。尚、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂとの当接部分となるユニット本体３７１は、図７（Ａ）に示されるものの他、図７（Ｂ）に示されるように、調整用光源部３７１Ａの外側側方に沿って固定用光源部３７１Ｃが配置されるものや、図７（Ｃ）に示されるように、固定用光源部３７１Ｂの配置が異なるものがあり、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの種類に応じて、これらのユニット本体３７１を適宜使い分けることにより、固定構造の異なる液晶パネルに対応できるようになっている。
【００３４】
前記クランプ治具３３は、図８および図９に示すように、底板２２上に設置される基板３３１と、この基板３３１上に立設される複数本の脚部３３３と、この脚部３３３の上部に設けられ、調整対象となる光学ユニット１７０が取り付けられるセット板３３５とを備えている。
セット板３３５は、ヘッド体１７１を支持する載置部３３９と、投写レンズ１６０を支持するレンズ支持部３４１と、投写レンズ１６０の射出光束の光量を減らすＮＤフィルターを配置する為のＮＤホルダー３４３と、載置部３３９に設置された光学ユニット１７０を狭持固定するためのクランプレバー３４５と、投写レンズ１６０および開口窓の間に配置されるフレアカッタ３４７とを備え、光学ユニット１７０の中心部が位置決め固定可能とされている。
【００３５】
フレアカッタ３４７は、図８に示すように、セット板３３５の端部に立設される立上部３４８に回動自在に設けられる棒状部３４９の先端側に設けられ、この棒状部３４９を回動させ、フレアカッタ３４７を投写レンズ１６０の直前に配置する事で、投写レンズ１６０からの射出光束のフレア光を規制し鮮明な画像をスクリーンユニット５０に投写できるようになっている。ＮＤホルダーは、製造機種により射出光量が異なる為、光量調整用のＮＤフィルターを保持し、光量を調整する様に設ける。
調整対象となる光学ユニット１７０を設置する場合、載置部３３９上に光学ユニット１７０を設置するとともに、投写レンズ１６０をレンズ支持部３４１に当接させた後、クランプレバー３４５を回動して、光学ユニット１７０のヘッド体１７１を狭持固定する。
【００３６】
ここで、光学ユニット１７０の機種毎に、光学ユニット１７０のバックフォーカス位置や液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂおよびクロスダイクロイックプリズム１５０に応じた６軸位置調整ユニット３１の位置が相違するが、本実施形態では、これらのバックフォーカス位置と６軸位置調整ユニット３１の位置とを光学ユニット１７０の機種毎にコンピュータ７０に記憶しておき、光学ユニット１７０を設置する際には、これらの位置調整をコンピュータ７０から呼び出して行う。
【００３７】
(3-2)投写部本体の構造
図４において、投写部本体４０を構成するスクリーンユニット５０と、反射装置６０とは互いに暗室２０Ｂの内部で対向配置されている。
スクリーンユニット５０は、暗室２０Ｂの６軸位置調整ユニット３１側に配置されており、暗室２０Ｂの底板２２の上面に配置され調整対象となる光学ユニット１７０の投写面としての透過型スクリーン５３と、この透過型スクリーン５３の裏面に設置される検出装置となるＣＣＤカメラ５５と、このＣＣＤカメラ５５を透過型スクリーン５３の面に沿って移動させる移動機構５７とを備えている。透過型スクリーン５３には、光源ユニット３７から光学ユニット１７０を介して照射される光を透過するための透過窓５３Ａが設けられている。
【００３８】
透過型スクリーン５３は、図１０に示されるように、周囲に設けられる矩形状の枠体５３１、およびこの枠体５３１の内側に設けられるスクリーン本体５３３を備えている。スクリーン本体５３３は、例えば、不透明樹脂層上に光学ビーズを均一に分散配置して構成することができ、光学ビーズが配置された側から光束を入射すると、光学ビーズがレンズとなって、該光束をスクリーン本体５３３の裏面側に射出するようになっている。
【００３９】
検出装置としてのＣＣＤカメラ５５は、電荷結合素子（Charge Coupled Device）を撮像素子としたエリアセンサであり、スクリーン本体５３３の背面側で形成される投写画像を検出して、電気信号として出力するものである。
本実施形態では、ＣＣＤカメラ５５は、透過型スクリーン５３上に表示される矩形状の投写画像の四隅部分近傍に移動機構５７を介して４つ配置されている。尚、このＣＣＤカメラ５５は、投写画像を高精度に検出するために、ズーム・フォーカス機構を備え、遠隔制御により自由にズーム・フォーカスを調整できるようになっている。
【００４０】
移動機構５７は、枠体５３１の四隅部分近傍に設けられる基部５７１と、この基部５７１に対して、Ｘ軸方向（図１０では左右方向）に摺動可能に設けられる４本の軸部材５７３と、各々の軸部材５７３にＹ軸方向（図１０では上下方向）に摺動自在に取り付けられ、ＣＣＤカメラ５５が取り付けられる４つのカメラ取付部５７５とを備えている。そして、各カメラ取付部５７５は、載置台５１内部のサーボ制御機構によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。
【００４１】
図４および図５において、反射装置６０は、光源ユニット３７から投写レンズ１６０を介して投写される投写光を透過型スクリーン５３に向けて反射させるもので、投写レンズ１６０に正対配置される反射部本体６１と、この反射部本体６１を投写レンズ１６０に対して近接離隔方向に移動可能とする反射部移動機構６２とから構成されている。
反射部本体６１は、照射される投写光の位置に応じて同一面内に配置された４枚のミラー６３と、これらのミラー６３が取り付けられる取付板６４と、この取付板６４の下部を支持する支持板６５とを備えて構成されている。これらのミラー６３は、その反射面６３Ａが投写レンズ１６０から照射される投写光の光軸と直交となるように形成されている。
反射部移動機構６２は、暗室２０Ｂの底板２２に透過型スクリーン５３の平面と直交する方向に延びて設けられた複数のレール６６と、これらのレール６６上を回転移動可能とされ支持板６５に設けられた車輪６７と、この車輪６７を回転駆動する図示しない駆動機構とを備えている。
【００４２】
（４）調整部本体と投写部本体との位置決め
調整部本体３０と投写部本体４０とを互いに正対配置するために、図１１で示されるレーザ位置だし装置８０が用いられる。
このレーザ位置だし装置８０は、調整部本体３０のクランプ治具３３に設けられるもので、ケーシング８１に、レーザ光照射装置８２、レーザ光検出装置８３および判定装置８４がそれぞれ設けられた構造である。
【００４３】
レーザ光照射装置８２は、反射装置６０のミラー６３に向けてレーザ光を照射するレーザ発振器である。
レーザ光検出装置８３は、レーザ光照射装置８２から出射されるレーザ光を透過するとともにミラー６３で反射されたレーザ光を検出するために判定装置８４に向けて反射させるハーフミラーである。
判定装置８４は、ケーシング８１の上部に設けられており、その構成が図１２に示されている。
【００４４】
図１２において、判定装置８４は、レーザ検出装置８３から反射されるレーザ光が照射される窓８４Ａを有し、この窓８４Ａには、レーザ光照射装置８２から出射されるレーザ光とミラー６３で反射されるレーザ光とが一致する位置を表示する中心点８４Ｂが表示される。これにより、ミラー６３を有する反射装置６０の姿勢が判定される。
ミラー６３がレーザ位置だし装置８０に正対配置されていないと、判定装置８４の窓８４Ａには、ミラー６３で反射されるレーザ光の点８４Ｃが中心点８４Ｂから離れて表示される。ミラーで反射される点８４Ｃが中心点８４Ｂに一致するように、ミラー６３を有する反射装置６０の姿勢を変更する。
【００４５】
（５）位置調整装置による調整操作
上述した調整部本体３０、スクリーンユニット５０および反射装置６０は、図１３のブロック図に示すように、制御装置としてのコンピュータ７０と電気的に接続されている。
このコンピュータ７０は、ＣＰＵおよび記憶装置を備え、調整部本体３０、スクリーンユニット５０および反射装置６０のサーボ機構の動作制御を行うとともに、ＣＣＤカメラ５５で撮像された投写画像の画像処理も行う。
【００４６】
コンピュータ７０に呼び出されるプログラムは、図１４に示される表示画面７１をディスプレイ上に表示し、この表示画面７１上に表示された種々の情報に基づいて、フォーカス、アライメント調整が行われる。該表示画面７１は、ＣＣＤカメラ５５からの映像を直接表示する画面表示ビュー７２と、ＣＣＤカメラ５５からの映像信号の画像処理を行うための画像処理ビュー７３と、画像処理を行った結果、６軸位置調整ユニット３１の各軸調整量を表示する軸移動量表示ビュー７４とを備えている。
【００４７】
調整対象となる光学ユニット１７０のフォーカス、アライメント調整は、光学ユニット１７０の機種に応じた調整条件を設定する機種登録操作と、登録された調整条件を呼び出して、実際の調整操作を行う調整操作とから構成されている。以下、機種登録操作および調整操作を詳述する。
(5-1)機種登録操作
機種登録操作は、フォーカス位置、アライメント位置が予め調整された光学ユニット１７０のサンプルを用い、図１５のフローチャートに従って実行される。
【００４８】
1)まず、コンピュータ７０上に展開されたプログラム内に設定された機種データをクリアして（処理Ｓ１１）、新たな機種データが登録できるような状態にする。
2)次に、該プログラムによる画像処理の設定の入力を行う（処理Ｓ１２）。具体的には、各ＣＣＤカメラ５５間の距離の設定を入力する。尚、ＣＣＤカメラ５５間の距離は、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの画像形成領域の四隅部分が透過型スクリーン５３のどこに反映されるかを考慮して計算により設定する。
3)画像処理設定の入力が終了したら、機種データとして使用するファイル名を指定し、指定した距離を機種データとして、そのファイル名で記憶装置に保存する（処理Ｓ１３）。
【００４９】
4)機種データの保存が終了したら、ＣＣＤカメラ５５の基準位置を設定する（処理Ｓ１４）。ＣＣＤカメラ５５の基準位置は、ティーチング操作により設定される。プログラムの中からティーチング操作を選択すると、画面表示ビュー７２上にＣＣＤカメラ５５の位置の基準である十字線が表示される。この十字線を見ながら移動機構５７によりＣＣＤカメラ５５を移動させ、所望の位置にＣＣＤカメラ５５を配置する。尚、この基準位置は、液晶パネル１４１Ｇと光軸のずれがない投写レンズ１６０が正常な位置に配置されたときに、投写レンズ１６０からスクリーン５３に投写される画像（正常に投写された画像）が撮像できる位置である。
【００５０】
5)ＣＣＤカメラ５５の基準位置設定が終了したら、光学ユニット１７０の機種番号およびこの機種番号におけるＣＣＤカメラ５５の位置を機種データとして上記のファイルに登録する（処理Ｓ１５）。
6)液晶パネル１４１Ｇの位置調整を行うための６軸位置調整ユニット３１の、調整開始位置を上記のファイルに登録する。この位置は、製品設計上の液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域の中心の位置とする（処理Ｓ１６）。
7)ＣＣＤカメラ５５の１画素のサイズの設定を行い（処理Ｓ１７）、上記のファイルに登録する（処理Ｓ１８）。
【００５１】
8)最後に、アライメント用基準パターンの登録を行う（処理Ｓ１９）。具体的には、図１６に示すように、画素部分Ｇ１と画素以外の部分Ｇ２の辺の比率が略２：１（面積比４：５）となる略正方形状の領域を基準パターンＢＰとし、該パターンＢＰの形状および投写画像領域上での配置位置を登録する。尚、この基準パターンＢＰは、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの四隅部分に対応して設定する必要があるので、１２（４×３）個の基準パターン、およびリトライパターン１２（４×３）個を登録しておく。
9)すべての基準パターンの登録が終了したら、これらのデータを機種データとして上記のファイルに正式に登録する（処理Ｓ２０）。
【００５２】
(5-2)調整操作
1)まず、調整対象となる光学ユニット１７０の機種に合わせてクランプ治具３３を選択した後、該クランプ治具３３に光学ユニット１７０を固定するとともに、クランプ治具３３を載置台２５上の所定位置にセットする。
2)コンピュータ７０に展開されたプログラム上で、先の機種登録操作で登録された機種データの中から、調整対象となる光学ユニット１７０に相当する機種データを呼び出す。
3)プログラム上に機種データが呼び出されたら、投写レンズ１６０とクロスダイクロイックプリズム１５０を挟んで対向位置にある液晶パネル１４１Ｇを用いて、ＣＣＤカメラ５５の配置位置を補正する。この作業は図１７のフローチャートに従う。
【００５３】
3-1)まず、機種データに登録されたＣＣＤカメラ５５の配置位置をコンピュータ７０から出力し、載置台５２内部のサーボ機構により移動機構５７を動かす。移動機構５７によってスクリーン５３の面に沿ってＣＣＤカメラ５５を移動させて基準位置にセットする（処理Ｓ２３１）。
3-2)液晶パネル１４１Ｇをスクリーン５３と平行な平面内で移動させる（処理Ｓ２３２）。この液晶パネル１４１Ｇの移動は、スクリーン５３に投写される画像がＣＣＤカメラ５５の基準位置に合わせ込まれるまで行われる（処理Ｓ２３３）。
【００５４】
3-3)次に、 処理Ｓ２３３で計測された移動量ＤからＣＣＤカメラ５５の移動量を算出する（処理Ｓ２３４）。移動量は液晶パネル１４１Ｇと投写レンズ１６０との距離と、投写レンズ１６０とスクリーン５３との距離との比を移動量に乗じることによって求められる。
3-4)その後、ＣＣＤカメラ５５をスクリーン５３に沿って移動させる（処理Ｓ２３５）。
3-5)さらに、液晶パネル１４１Ｇを図１５に示した処理Ｓ１６によって登録された調整開始位置に戻す（処理Ｓ２３６）。これにより液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域の位置とライトガイドＬＧの開口部の位置とのずれはなくなる。
3-6)以上の作業が終了したら、６軸位置調整ユニット３１による実際のフォーカス、アライメント調整を開始する。
【００５５】
（６）実施形態の効果
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
すなわち、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂに向けて光を照射する光源ユニット３７と、投写レンズ１６０を介して投写された画像を表示するスクリーン５３と、このスクリーン５３に表示された投写画像の情報を検出するＣＣＤカメラ５５と、このＣＣＤカメラ５５によって検出された情報に基づいて液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの位置を調整する６軸位置調整ユニット３１と、光源ユニット３７から投写レンズ１６０を介して投写される投写光をスクリーン５３に向けて反射させる反射装置６０とを備えて位置調整装置２を構成したので、反射装置６０によって投写レンズ１６０からの投写光が反射されてスクリーン５３に投写されるため、投写レンズ１６０から直接、スクリーン５３に投写光を投写する場合に比べて、装置自体の占有スペースを少なくすることができる。
【００５６】
しかも、反射装置６０を投写レンズ１６０に正対配置したので、投写レンズ１６０から反射装置６０を経由してスクリーン５３までの投写距離は、反射装置６０と投写レンズ１６０との間の距離の約２倍となる。そのため、投写距離を正確に設定することができ、位置調整の精度を向上させることができる。
その上、反射装置６０を、投写レンズ１６０に対して近接離隔可能（サーボ駆動）とすることで、光学ユニット１７０の機種に応じて投写距離を容易に設定することができる。
【００５７】
光源ユニット３７は、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂに向けて光を照射する４本の光ファイバ３７２を備え、かつ、反射装置６０は、４本の光ファイバ３７２から照射される投写光の位置に応じて同一面内に配置された複数のミラー６３を備えた構成としたので、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの角部に光源ユニット３７から光を照射することで、光源ユニット３７から照射される４本の光は、それぞれミラー６３で反射されてスクリーン５３に確実に投写されることになり、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの位置調整が正確に行える。
しかも、ミラー６３が４枚に分割して設けられているため、大きく面精度が高い１枚のミラーを用意する必要がなく、そのため、ミラー自体の構造を小型化すること、及び低コスト化することができる。
【００５８】
また、検出装置としてのＣＣＤカメラ５５は、透過型スクリーン５３に表示された投写画像の情報を背面側から検出する構成であるため、反射装置６０で反射される投写光がＣＣＤカメラ５５で遮られることがなく、スクリーン５３に確実に投写される。したがって、ＣＣＤカメラ５５でスクリーン５３に表示された投写画像の情報を正確に検出することができて、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの正確な位置調整が行える。
【００５９】
さらに、光源ユニット３７および６軸位置調整ユニット３１を備えて調整部本体３０を構成し、透過型スクリーン５３、ＣＣＤカメラ５５および反射装置６０を備えて投写部本体４０を構成したから、装置全体が調整部本体３０と投写部本体４０とに分割されることになり、装置の運搬、保管が容易となる。
本実施形態では、装置全体が２分割されても、これらを組み合わせる際には、レーザ位置だし装置８０によって、正確な位置決めをすることができるので、位置調整の精度を低下させることがない。
レーザ位置だし装置８０は、調整部本体３０に設けられ反射装置６０に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置８２と、反射装置６０で反射されたレーザ光を検出するレーザ光検出装置８３と、このレーザ光検出装置８３での検出に基づいて反射装置６０の姿勢を判定する判定装置８４とを備えたから、装置自体の構造を簡易なものとすることができる。
【００６０】
調整対象となる投写レンズ１６０のバックフォーカス位置と液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂおよびクロスダイクロイックプリズム１５０に応じた６軸位置調整ユニット３１の位置を光学ユニット１７０の機種毎に記憶するコンピュータ７０を設けたから、クロスダイクロイックプリズム１５０や投写レンズ１６０の中心位置を設定するだけで、これらの位置決め作業をすることを要しない。そのため、装置全体が小型化されても、これらの光学系の位置調整を容易に行うことができる。
【００６１】
（７）実施形態の変形
尚、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
例えば、本発明では、図１８および図１９に示される通り、反射装置６０は、各組が反射面６３Ａを有する複数組、例えば、３組を備え、これらの各組の反射面６３Ａは対向配置されている構成としてもよい。つまり、投写レンズ１６０からの光を反射する反射装置を第１組の反射装置６０とし、この反射装置６０で反射された光を反射する第２組の反射装置６０を透過型スクリーン５３に設け、この第２組の反射装置６０で反射される光を反射する第３組の反射装置６０を第１組の反射装置６０に設ける構造でもよい。第１組の反射装置６０と第３組の反射装置６０とは、それぞれミラー６３が取付板６４の異なる位置に取り付けられており、第１組および第３組の反射装置６０の反射面６３Ａと第２組の反射装置６０の反射面６３Ａとは互いに対向している。
この構成では、反射装置６０が複数組設けられることで、反射回数を多くすることにより、投写レンズ１６０系と反射装置６０との間で設定される投写距離をより短くして、装置の省スペース化をより達成することができる。
【００６２】
また、本発明では、図２０に示される通り、透過型スクリーンの形状を湾曲形状としてもよい。
図２０において、透過型スクリーン１５３は、中央部が突出した湾曲構造とされており、この透過型スクリーン１５３には第２組の反射装置６０のミラー１６３が設けられ、取付板６４には第１組の反射装置６０のミラー６３と第３組の反射装置６０のミラー１６３とがそれぞれ設けられている。ここで、第２組および第３組の反射装置６０を構成するミラー１６３は、ミラー６３が平板状に形成されているものと異なり、平面略台形状に形成されている。この構造では、投射光軸と対向する方向の装置寸法を小型化することが可能である。また、透過型スクリーン１５３の表面を半球面状としたならば、上下方向の寸法も小型化することができる。
【００６３】
さらに、前記実施形態では、調整対象は透過型の液晶パネルを用いたプロジェクタに使用される光学ユニット１７０であったが、これに限らず、反射型の液晶パネルを用いたのプロジェクタにも応用することが可能である。
また、パネルの枚数も３枚に限られず、複数であれば良い。なお、パネルの枚数によっては、一部のパネルが単に光の強度を変調する（色光ではない光の変調を行う）ものとなる場合がある。さらに、複数のパネルによって変調される光を合成する光学系が、クロスダイクロイックプリズムのような色光を合成する光学素子はなく、偏光ビームスプリッタのような色とは無関係な光を合成するものを用いて構成される場合もある。
【００６４】
本発明は、このように、色光でない光を変調する光変調装置や色光合成光学系以外の合成光学系を用いたプロジェクタにも、応用することが可能である。さらに、光変調装置は、液晶パネルに限られず、プラズマ素子やマイクロミラーを用いた光変調装置であっても良い。すなわち、先に説明した位置調整装置２や一連の作業手順は、複数の光変調装置を有する様々なプロジェクタに適用することが可能である。
その他、本発明の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の光変調装置の位置調整装置によれば、占有スペースを少なくすることができるとともに、光変調装置の位置調整を精度良く行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光変調装置の位置調整装置で調整対象となる光学ユニットを含むプロジェクタの構造を表す模式図である。
【図２】前記実施形態における調整対象となる光学ユニットの構造を表す外観斜視図である。
【図３】前記実施形態における調整対象となる光学ユニットの構造を表す分解斜視図である。
【図４】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置の構造を表す側面図である。
【図５】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置の構造を表す平面図である。
【図６】前記実施形態における調整装置本体を構成する位置調整機構の構造を表す側面図である。
【図７】前記実施形態における光源ユニットの光源配置を表す正面図である。
【図８】前記実施形態における調整装置本体を構成するクランプ治具の構造を表す外観斜視図である。
【図９】前記実施形態におけるクランプ治具の構造を表す垂直断面図である。
【図１０】前記実施形態における透過型スクリーンの構造を表す背面図である。
【図１１】レーザ位置だし装置の概略構成図である。
【図１２】レーザ位置だし装置の判定装置を示す概略図である。
【図１３】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置の制御、画像処理の構造を説明するためのブロック図である。
【図１４】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置を制御処理するプログラムを実行した際の画面表示である。
【図１５】前記実施形態におけるフォーカスアライメント調整を行う手順を説明するためのフローチャートである。
【図１６】前記実施形態における基準パターン設定の方法を説明するための模式図である。
【図１７】ＣＣＤカメラの位置補正を実行する具体的な手順を説明するためのフローチャートである。
【図１８】本発明の異なる位置調整装置の構造を表すもので、図４に相当する図である。
【図１９】本発明の異なる位置調整装置の構造を表すもので、図５に相当する図である。
【図２０】本発明のさらに異なる位置調整装置の構造を表すもので、図５に相当する図である。
【符号の説明】
２ 光変調装置の位置調整装置
３０ 調整部本体
４０ 投写部本体
３１ 位置調整機構
５３ スクリーン
５５ 検出装置（ＣＣＤカメラ）
６０ 反射装置
６３ ミラー
６３Ａ 反射面
７０ 制御装置（コンピュータ）
８０ レーザ位置だし装置
６２ レーザ光照射装置
８３ レーザ光検出装置
８４ 判定装置
１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ 光変調装置（液晶パネル）
３１１ 平面位置調整部
１５０ 色合成光学系（クロスダイクロイックプリズム）
１６０ 投写光学系（投写レンズ）
Claims (6)
- 複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光を合成する合成光学系と、この合成光学系で合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写光学系とを備えた光学ユニットを調整対象として、前記光変調装置の位置を調整する光変調装置の位置調整装置であって、
前記光変調装置に向けて光を照射する光源と、前記投写光学系を介して投写された画像を表示するスクリーンと、このスクリーンに表示された投写画像の情報を検出する検出装置と、この検出装置によって検出された情報に基づいて前記光変調装置の位置を調整する位置調整機構と、前記光源から前記投写光学系を介して投写される投写光を前記スクリーンに向けて反射させる反射装置と、を有し、
前記反射装置は、前記投写光学系に正対配置され、かつ、前記投写光学系に対して近接離隔方向に移動可能とされることを特徴とする光変調装置の位置調整装置。 - 請求項１に記載の光変調装置の位置調整装置において、
前記光源は前記各光変調装置に向けてそれぞれ複数の光を照射し、前記反射装置は、前記照射される投写光の位置に応じて同一面内に配置された複数のミラーを備えたことを特徴とする光変調装置の位置調整装置。 - 請求項１または２に記載の光変調装置の位置調整装置において、
前記反射装置は、各組が反射面を有する複数組を備え、これらの各組の反射面は対向配置されていることを特徴とする光変調装置の位置調整装置。 - 請求項１から３のいずれかに記載の光変調装置の位置調整装置において、
前記検出装置は、前記スクリーンの正面に表示された投写画像の情報を前記スクリーンの背面から検出することを特徴とする光変調装置の位置調整装置。 - 請求項１から４のいずれかに記載の光変調装置の位置調整装置において、
前記光源および位置調整機構を備えて調整部本体を構成し、前記スクリーン、前記検出装置および前記反射装置を備えて投写部本体を構成し、これらの調整部本体と投写部本体とを互いに正対配置するためのレーザ位置だし装置を備え、
このレーザ位置だし装置は、前記調整部本体に設けられ前記反射装置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、前記反射装置で反射されたレーザ光を検出するレーザ光検出装置と、このレーザ光検出装置での検出に基づいて前記反射装置の姿勢を判定する判定装置とを備えたことを特徴とする光変調装置の位置調整装置。 - 請求項１から５のいずれかに記載の光変調装置の位置調整装置において、
前記位置調整機構は、調整対象となる前記投写光学系のバックフォーカス位置と前記光変調装置および前記合成光学系に応じた前記位置調整機構の位置とを前記光学ユニットの機種毎に記憶する制御装置を有することを特徴とする光変調装置の位置調整装置。
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