JP3716767B2 - 色合成光学系の製造装置、色合成光学系の製造方法、およびこの製造方法により製造された色合成光学系を備えたプロジェクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造装置、色合成光学系の製造方法、およびこの製造方法により製造された色合成光学系を備えたプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、光源から射出された光束をダイクロイックミラーを用いて三色の色光Ｒ，Ｇ，Ｂに分離する色分離光学系と、分離された光束を各色光毎に、画像情報に応じて変調する３枚の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を、合成する色合成光学系とを備えた三板式のプロジェクタが知られている。
【０００３】
色合成光学系としては、色分離光学系等が組み込まれる光学部品用筐体に機械的に固定される固定板と、この固定板に接着固定されるクロスダイクロイックプリズムが知られている。このクロスダイクロイックプリズムは、４個の同一形状の三角プリズムを相互に貼り合わせることにより構成されている。略Ｘ字状の貼り合わせ面には所定の色の選択反射特性を備えた誘電体膜等の反射層が形成されている。
このように４個の三角プリズムを貼り合わせて四角柱状にしたクロスダイクロイックプリズム側面のうち、３つの側面は光入射端面とされ、それらの側面に対向配置した光変調装置を介して変調された各色光が入射される。残りの１面は光出射端面であり、ここからは合成された合成光が出射し、投写レンズを介してスクリーン上に拡大投写される。
【０００４】
このような色合成光学系において、クロスダイクロイックプリズムによる色合成を画素ずれ等が出ることなく行うためには、クロスダイクロイックプリズムを固定板に対して正確に位置決めする必要があり、近年の液晶プロジェクタにおける小型化、高輝度化に伴って、クロスダイクロイックプリズムと下面に接着固定される固定板との貼付製造技術には、より一層、高精度が要求されてきている。
【０００５】
従来、この貼付製造技術は、クロスダイクロイックプリズム下面に紫外線硬化型接着剤を介して、固定板を接着固定し、紫外線硬化型接着剤が未硬化な状態で、位置調整を行っている。位置調整では、クロスダイクロイックプリズム上面からＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮像する。撮像された画像において、予め取得されたクロスダイクロイックプリズムの基準位置に位置するように、パターンマッチング等の画像処理を用いて、固定板に対してクロスダイクロイックプリズムを位置調整する。そして、位置調整が終了した後、紫外線をあて、接着剤を硬化させ、クロスダイクロイックプリズムと固定板との固定を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来における、ＣＣＤ等の撮像素子を用いてクロスダイクロイックプリズムの上面を撮像し、撮像された画像において、予め取得されたクロスダイクロイックプリズムの基準位置に位置するように、クロスダイクロイックプリズムを位置調整する方法では、クロスダイクロイックプリズム上面をその平面方向に沿って移動し、基準位置に配置するように位置調整するだけで、クロスダイクロイックプリズムのあおり方向の位置調整は正確に調整出来ていないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、固定板に対してプリズムを高精度かつ迅速に位置決め固定することのできる色合成光学系の製造装置、色合成光学系の製造方法、およびこの製造方法により製造された色合成光学系を備えたプロジェクタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の色合成光学系の製造装置は、複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造装置であって、白色レーザ光を射出するレーザ光射出部と、このレーザ光射出部から射出された白色レーザ光を複数の色光に分離して、前記プリズムの各光入射端面に入射させる導光部と、前記固定板に対する前記プリズムの平面位置を検出する平面位置検出部と、前記プリズムの光射出端面から射出された合成光を検出する合成光検出部と、前記固定板に対する前記プリズムの位置調整を行う位置調整部とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明によれば、色合成光学系の製造装置は、平面位置検出部と、位置調整部とを備えていることにより、平面位置検出部によってプリズムの光入射端面に直交する端面の平面位置を検出しながら、位置調整部にて、プリズムを固定板に対して基準位置に調整し、平面位置の調整を行い、プリズム固定板間の位置関係を概ね調整することができる。
また、レーザ光射出部と、導光部と、合成光検出部と、位置調整部とを備えていることにより、レーザ光射出部から射出された白色レーザ光を導光部でＲＧＢ等の複数の色光に分離させてプリズムの光入射端面に入射させ、プリズムで合成された光束を合成光検出部で検出しながら、位置調整部にて、プリズム固定板間の位置関係を調整することができるため、プリズム反射面に対するあおり方向の位置調整を含めて、プリズムの固定板に対する位置決めを高精度に行うことができる。
また、光源として白色レーザ発信器を用いて指向性の高い白色レーザ光を使用することで、スクリーン上に表示される白色レーザ光の各色光はスポットとして検出され、各色光のスポット位置を相互に調整することで、プリズム反射面に対するあおり方向の調整を高精度に行うことができ、本発明の目的が達成される。
【００１０】
また、前記プリズムから射出された合成光を投影するスクリーンを備え、前記プリズムからこのスクリーンに至る光路上には、前記合成光を前記スクリーンの所定位置に投影させる光案内部が設けられ、この光案内部は、前記合成光を透過させる孔が形成された遮蔽板を前記光路上に少なくとも２枚以上配置して構成されることが好ましい。
このような構成では、プリズムからスクリーンに至る光路上には、合成光をスクリーンの所定位置に投影させる光案内部が設けられ、この光案内部の光路上には、合成光を透過させる孔が形成された遮蔽板が少なくとも２枚以上配置されていることにより、光路上に配置された遮蔽板の孔をずれた色光は遮蔽板によって遮断され、また、プリズムに入り込んだ余分な光も遮蔽板によって遮断することができ、スクリーン上には、より鮮明な合成光が表示され、位置調整を確実に行うことができる。
【００１１】
また、複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造装置であって、光束射出部および光束検出部を備え、前記プリズムに光束を射出して反射した光束を検出するオートコリメータと、このオートコリメータから射出された光束を複数の色光に分離して、前記プリズムの各光入射端面に入射させる導光部と、前記プリズムから射出された光束を反射して、該光束を前記プリズムの光射出端面に導入する反射部と、前記固定板に対する前記プリズムの平面位置を検出する平面位置検出部と、前記固定板に対する前記プリズムの位置調整を行う位置調整部とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成では、色合成光学系の製造装置は、オートコリメータと、導光部と、反射部と、平面位置検出部と、位置調整部とを備えていることにより、平面位置検出部によってプリズムの光入射端面に直交する端面の平面位置を検出しながら、位置調整部にて、プリズムを固定板に対して基準位置に調整し、平面位置の調整を行い、予め大きくずれたような場合でも容易にプリズム平面位置の調整を行うことができる。また、オートコリメータの光束射出部から射出された光束を導光部で複数の色光に分離してプリズムの光入射端面に入射させ、プリズムから射出される合成光を反射部にて反射させてプリズムの光射出端面に入射させ、各色光の反射光をオートコリメータの光束検出部で検出しながら、各色光の反射光における相互の位置を調整することができる。すなわち、固定板に対してプリズムのあおり方向の位置調整を高精度に行うことができ、本発明の目的が達成される。また、オートコリメータは光束検出部を備えていることにより、プリズムからの合成光を投影するスクリーンを必要とせず、色合成光学系の製造装置の小型化に繋がる。
【００１３】
前記導光部は、白色光を複数の色光に分離する偏光分離光学素子と、分離された色光を曲折して前記プリズムの光入射端面に入射させる反射ミラーとを備え、この反射ミラーには、前記プリズムに対する位置を調整する位置調整機構が設けられていることが好ましい。
このような構成では、導光部を構成する反射ミラーには、プリズムに対する位置を調整する位置調整機構が設けられていることにより、色合成光学系の製造前に、既に製造された基準となる色合成光学系を組み込んだ状態で、導光部の反射ミラーをこの位置調整機構で調整し、光源から射出された光束を基準光軸に合わせることができ、プリズムの固定板に対する位置調整をより高精度に行うことができる。
【００１４】
また、平面位置検出部は、前記プリズムの光入射端面に直交する面を撮像する撮像素子と、この撮像素子で撮像された画像を取り込んで画像信号に変換する画像取り込み部と、この画像取り込み部から出力された画像信号に基づいて、画像の演算処理を行い、前記プリズムの平面位置を演算処理する信号処理部とを備えていることが好ましい。
このような構成では、撮像素子がプリズムの光入射端面に直交する面を撮像し、画像取り込み部が、この撮像素子で撮像された画像を取り込んで画像信号に変換し、画像を検出する。そして、信号処理部が予め基準位置として撮像素子を用いた画像取り込み部によって取り込まれた基準位置画像と、前記撮像素子を用いた画像取り込み部によって検出した製造対象画像とを比較し、基準位置との偏差を演算処理するので、予め大きくずれたプリズムの平面位置調整を迅速に行い、プリズムの固定板に対する位置調整を容易にかつ迅速に行うことができるようになる。
ここで、撮像素子としては、ＣＣＤ、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子が考えられ、画像取り込み装置としては、これらの撮像素子からの出力が入力され、コンピュータ用の画像信号に変換するビデオキャプチャボード等の画像データ化手段が考えられる。
【００１５】
また、前記プリズムは、前記固定板の載置面に光硬化型接着剤により接着され、前記位置調整部は、前記プリズムを保持するプリズム保持部と、前記光硬化型接着剤を硬化させる光線を照射する光線照射部とを備えていることが好ましい。このような構成では、位置調整部は、プリズムを保持するプリズム保持部と、光硬化型接着剤を硬化させる光線を照射する光線照射部とを備えていることにより、平面位置調整部、合成光検出部または光束検出部からの制御信号に基づいて、プリズム保持部を制御してプリズムを固定板に対して位置調整を行い、光線照射部により、光硬化型接着剤を硬化させ、プリズムと固定板とを固定することができる。
【００１６】
また、複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造方法であって、前記固定板に対する前記プリズムの平面位置を検出する平面位置検出工程と、この平面位置検出工程を実施しながら、前記固定板に対して基準となる所定の平面位置に配置するように前記プリズムを位置調整する平面位置調整工程と、所定の光軸上に白色光を射出する光束射出工程と、この白色光を複数の色光に分離し、分離された各色光を前記プリズムの光入射端面に入射させ、前記プリズムで合成された光束を光検出装置で検出する光検出工程と、この光検出工程を実施しながら、前記プリズムを前記固定板に対して位置調整するあおり方向位置調整工程とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
このような本発明によれば、色合成光学系を製造する際に、平面位置検出工程、平面位置調整工程、光束射出工程、光検出工程、およびあおり方向位置調整工程を実施することにより、プリズムの光入射端面に直交する端面の平面位置を検出装置で検出しながら、固定板に対して基準となる所定の平面位置に配置するようにプリズムの位置調整を行うことができるため、予め大きくプリズムが固定板に対してずれていた場合に、容易にプリズム平面方向の位置調整をすることができる。さらに、白色光をＲＧＢ等の複数の色光に分離させてプリズムの光入射端面に入射させ、プリズムで合成された光束を検出装置で検出しながら、検出された各色光に対応した像の相互の位置を調整し、固定板に対してプリズムの位置調整を高精度かつ迅速に行うことができる。特にプリズムの反射面に対するあおり方向の調整を高精度に行うことができ、本発明の目的が達成される。
【００１８】
前記平面位置検出工程は、前記プリズムの光入射端面と直交する端面の画像を撮像素子を用いた画像取り込み部で検出する画像検出手順と、この検出された平面画像と基準となる平面画像との偏差を算出する偏差算出手順とを備えていることが好ましい。
このような構成では、平面位置検出工程は、画像検出手順と偏差算出手順とを備えていることにより、プリズムの光入射端面と直交する端面の平面画像を撮像素子を用いた画像取り込み部で検出し、検出された平面画像と、基準となる平面画像との偏差を算出することができ、容易にプリズム平面方向の位置調整を行うことができる。
【００１９】
前記プリズムは、前記固定板の載置面に光硬化型接着剤で接着され、前記平面位置調整工程およびあおり方向位置調整工程は、前記光硬化型接着剤が未硬化の状態で実施され、前記あおり方向位置調整工程は、前記プリズムの位置調整の後、前記光硬化型接着剤に光線を照射して、該接着剤を硬化させる接着剤硬化手順を備えていることが好ましい。
このような構成では、プリズムの固定板に対する位置調整を光硬化型接着剤が未硬化の状態で行うことにより、固定板に対するプリズムの位置を自由に調整することができるため、固定板に対して最適な位置にプリズムを位置調整することができ、あおり方向位置調整工程における位置調整の後に光を照射して光硬化型接着剤を硬化させて、最適な位置でプリズムの位置決めを行い、色合成光学系の製造を行うことができる。
【００２０】
【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。
［第１実施形態］
〔１〕プロジェクタの構造
図１には、本発明の実施形態に係る色合成光学系と、色分離光学系、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１５０、および投写光学系となる投写レンズ１６０を備えている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
前記色合成光学系１５０を構成するクロスダイクロイックプリズム１５１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１５１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１５１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。
【００２４】
〔２〕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、インテグレータ照明光学系１１０、色分離光学系１２０、およびリレー光学系１３０を構成する光学部品は、図２に示すように、光学部品用筐体を構成する上ライトガイド１７１の内部に収納され、クリップ等で上ライトガイド１７１内に取り付けられている。
【００２５】
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１５１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１５１の光入射端面１５２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１５１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。
【００２６】
また、クロスダイクロイックプリズム１５１の下面には、固定板１５３が紫外線硬化型接着剤１５４により接着固定され、この固定板１５３には、ねじ止め固定用の孔１５３Ａが形成されている。この固定板１５３は、図４に示すように、中央部に球状の膨出部１５３Ｂを有し、膨出部１５３Ｂ上をクロスダイクロイックプリズム１５１の下面を当接させ、クロスダイクロイックプリズム１５１と固定板１５３との間に未硬化の紫外線硬化型接着剤１５４を充填した状態でクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行い、位置調整終了後にクロスダイクロイックプリズム１５１の上面から下面に向けて紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させる。尚、固定板１５３に球状の膨出部１５３Ｂが形成してあるのは、光軸に対してあおり方向の位置調整が必要だからである。
【００２７】
そして、このようなクロスダイクロイックプリズム１５１および液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、図５に示すように、下ライトガイド１７２の投写レンズ１６０の光路前段で、ねじ１５５を固定板１５３の孔１５３Ａに挿入して、光学部品用筐体を構成する下ライトガイド１７２に固定され、上ライトガイド１７１および下ライトガイド１７２を組み合わせることにより、光学ユニットが構成される。
【００２８】
このような構成の光学ユニットは、まず、インテグレータ照明光学系１１０、色分離光学系１２０、およびリレー光学系１３０を構成する光学部品を上ライトガイド１７１内に収納しておく。次に、下ライトガイド１７２には、位置調整が行われた固定板１５３を含むクロスダイクロイックプリズム１５１を取り付け、クロスダイクロイックプリズム１５１の光入射端面に液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを、固定用の接着剤が未硬化の状態で取り付けておく。そして、上ライトガイド１７１および下ライトガイド１７２を組み合わせた状態で、光源から射出された光束を利用して、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの位置調整を行い、最後に接着剤を固定させてクロスダイクロイックプリズム１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの位置決め固定を行う。
【００２９】
〔３〕色合成光学系の製造装置の構造
図６および図７には、前記の光学ユニットを構成する色合成光学系１５０を製造するための製造装置２が示されている。この色合成光学系１５０の製造装置２は、基本的に製造装置本体となる製造装置本体３０、投写部本体４０および処理部本体５０から構成され、図６に示されるように、クロスダイクロイックプリズム１５１は、製造装置本体３０上に設置されて色合成光学系１５０の製造が行われる。
【００３０】
製造装置本体３０は、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置を検出する撮像部３１と、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整用のプリズム位置調整ユニット３２と、色合成光学系１５０が組み込まれる製造部３３と、光軸位置出し、およびクロスダイクロイックプリズム１５１位置調整用の白色レーザ光を射出するための光源ユニット３７とを備えて構成される。上記撮像部３１、プリズム位置調整ユニット３２、製造部３３および光源ユニット３７は、製造装置本体３０下部に設けられた載置台３５の上に支持固定されている。そして、載置台３５の下部には、製造装置本体３０を移動可能にするキャスタ３５Ａが設けられている。
【００３１】
投写部本体４０は、スクリーンユニット４１と、暗室４２とを備えて構成されている。暗室４２は、スクリーンユニット４１を囲む側板４２１、天板４２２と、載置台４３とを備えて構成されている。側板４２１には光源ユニット３７から製造部３３を介して照射される光を透過するための透過窓４２１Ａが設けられているとともに、載置台４３の下部には、投写部本体４０を移動可能にするキャスタ４３Ａが設けられている。
処理部本体５０は、制御装置としてのコンピュータ５１であり、上記製造装置本体３０と投写部本体４０とは電気的に接続され、製造装置本体３０および投写部本体４０からの信号を処理し、制御を行う。
【００３２】
(3-1)製造装置本体の構造
製造装置本体３０には、製造対象となる色合成光学系１５０が組み込まれる製造部３３を支持固定するクランプ治具３４が設けられ、前記の光源ユニット３７は、クランプ治具３４の製造部３３の載置面下に設置されている。また、製造装置本体３０の製造部３３の上方には、三次元方向に移動可能なプリズム位置調整ユニット３２と、製造対象となる色合成光学系１５０の平面位置を検出する撮像部３１が設けられている。尚、図６では図示を略したが、載置台３５の下部には、紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させて固定板１５３上にクロスダイクロイックプリズム１５１を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。
【００３３】
前記撮像部３１は、固定板１５３上に配置されたクロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置を検出するものであり、外部に配置された処理部本体５０のコンピュータ５１と接続されている。この撮像部３１は、図６に示すように、クランプ治具３４の上面から立設する支持部３１Ａと、この支持部３１Ａから直交して延出する腕部３１Ｂと、この腕部３１Ｂに固定されるＣＣＤカメラ３１Ｃとを備えている。このＣＣＤカメラ３１Ｃは、外部に配置された処理部本体５０であるコンピュータ５１と、ビデオキャプチャボード（図示略）を介して接続されている。ＣＣＤカメラ３１Ｃがクロスダイクロイックプリズム１５１の上面を撮像した後、このビデオキャプチャボードによりコンピュータ用の画像信号に変換され、コンピュータ５１によって処理される。
前記プリズム位置調整ユニット３２は、図８に示すように、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行う部分であり、クロスダイクロイックプリズム１５１を吸着保持するプリズム保持部３２１と、先端がこのプリズム保持部３２１と接続され、基端が駆動機構と接続される駆動軸部３２２とを備える。
【００３４】
プリズム保持部３２１は、保持するクロスダイクロイックプリズム１５１の平面形状と略同様の平面形状を有し、クロスダイクロイックプリズム１５１の上面を吸着して、該クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行う。このため、プリズム保持部３２１のクロスダイクロイックプリズム１５１との当接面の四隅には、吸引用の孔３２１Ａが形成されている。また、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置を撮像部３１にて検出できるように、中央に撮像用の孔３２１Ｂが形成されている。
また、この当接面には、紫外線照射部３２１Ｃが形成されていて、プリズム位置調整ユニット３２による位置調整が終了したら、この紫外線照射部３２１Ｃから紫外線を照射して、クロスダイクロイックプリズム１５１を通して、下面側の紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させる。
【００３５】
駆動軸部３２２は、図９に示すように、モータ等により駆動し、前記プリズム保持部３２１の姿勢を調整する部分であり、プリズム保持部３２１に吸着されたクロスダイクロイックプリズム１５１を、三次元的に自由な位置に調整できるようになっている。
【００３６】
この駆動軸部３２２は、載置台３５上に固定される基部３２３と、基部３２３上面に移動可能に設置される平面位置調整部３２４と、この平面位置調整部３２４の先端部分に設けられる面外回転位置調整部３２５と、この面外回転位置調整部３２５の先端部分に設けられる面内回転位置調整部３２６とを備え、面内回転位置調整部３２６の先端部分には上記プリズム保持部３２１が固定される。
【００３７】
平面位置調整部３２４は、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の進退位置および平面位置を調整する部分であり、基部３２３上のレール３２３Ａに沿って摺動可能に設けられるＸ軸調整部３２４Ａと、Ｘ軸調整部３２４Ａ上に固定される断面略矩形枠状の係合部材３２４Ｂと、この係合部材３２４Ｂの矩形枠内を摺動可能に設けられるＹ軸調整部３２４Ｃと、このＹ軸調整部３２４Ｃ上に立設される脚部３２４Ｄと、この脚部３２４Ｄの上部先端部分に設けられるＺ軸調整部３２４Ｆと、このＺ軸調整部３２４Ｆと脚部３２４Ｄとを接続する接続部３２４Ｅと、このＺ軸調整部３２４Ｆに設けられ、面外回転位置調整部３２５が接続される接続部３２４Ｇとを備えている。Ｘ、Ｙ軸調整部３２４Ａ、３２４Ｃは、図示しないモータなどの駆動機構により、載置台３５のＸ，Ｙ軸方向（図９中紙面と直交する方向および左右方向）を移動する。Ｚ軸調整部３２４Ｆは、図示しないモータなどの駆動機構によって、接続部３２４Ｅに対してＺ軸方向（図９中上下方向）に移動する。
【００３８】
ここで、図９に示されるように、載置台３５上面には製造対象となるプリズムを載置するプリズム載置台３５Ｂが設置され、上記の平面位置調整部３２４を用いて、プリズム載置台３５Ｂ上方までプリズム把持部３２１を移動させ、製造対象となるプリズムを把持し、さらに製造を行う製造部３３内にプリズムを移動させることで、色合成光学系１５０の製造が行われる。
【００３９】
面外回転位置調整部３２５は、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の面外方向回転位置の調整（クロスダイクロイックプリズム１５１におけるあおり方向の位置調整）を行う部分である。この面外回転位置調整部３２５は、前記平面位置調整部３２４の先端部分に固定されるとともに、垂直方向で円弧となるように摺動可能に設けられた第１調整部３２５Ａと、第１調整部３２５Ａに取り付けられた略扇状の調整案内部３２５Ｃと、この調整案内部３２５Ｃに沿って水平方向で円弧となるように摺動可能に設けられた第２調整部３２５Ｂとを備えている。そして、第１調整部３２５Ａの上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３２５Ａが摺動し、第２調整部３２５Ｂ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３２５Ｂが摺動し、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の面外方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００４０】
面内回転位置調整部３２６は、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の面内方向回転位置の調整を行う部分であり、面外回転位置調整部３２５の下端部に取り付けられ、面内位置調整部３２６と略同じ形状の孔が上下にわたって貫通した円柱状の基部３２６Ａに係合し、この基部３２６Ａの円周方向に回転自在に設けられる。そして、この面内回転位置調整部３２６の回転位置を調整することにより、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の面内方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００４１】
前記製造部３３は、図１０または図１１に示すように、色合成光学系１５０を構成する固定板１５３とクロスダイクロイックプリズム１５１とが組み込まれ、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１が位置決め固定される部分であり、前記光源ユニットから射出される光束をＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分離するプリズム３３１Ａと分離された色光を配置されるクロスダイクロイックプリズム１５１の光入射端面１５２に導光するミラー３３１Ｂとで構成される導光部３３１と、色合成光学系１５０を載置するための載置台３３２と、色合成光学系１５０で合成された合成光を投写部４０の所定位置に投影させる光案内部３３３とを備えている。
【００４２】
プリズム３３１Ａは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光に分離する３つのプリズムが一体的に構成されており、プリズム３３１Ａの両端には、ねじが固定され、このねじの調節によりプリズム３３１Ａの平面方向調節（図１０中左右方向、および平面内回転方向）を行う平面方向調節部３３４Ｂと、この平面方向調節部３３４Ｂを介してプリズム３３１Ａの進退方向（図１０中上下方向）を調節するマイクロホルダ３３４Ａとで構成されるプリズム調整部３３４が設けられている。
【００４３】
ミラー３３１Ｂは、プリズム３３１Ａで分離されたＲ，Ｂの各色光を反射してクロスダイクロイックプリズム１５１の光入射端面１５２へと導光する部分であり、ミラー３３１Ｂの平面位置を調整する、Ｘ軸調整部３３５Ａ（図１０中左右方向位置調整）、Ｙ軸調整部３３５Ｂ（図１０中上下方向位置調整）と、ミラー３３１Ｂの反射面におけるあおり方向の位置調整を行うあおり方向調整部３３５Ｃとで構成されるミラー位置調整部３３５が設けられている。ここで、あおり方向調整部３３５Ｃは、図１１に示されるように、２つの調整部から構成されており、精密なあおり方向の位置調整ができるようになっている。
載置台３３２は、色合成光学系１５０を構成する固定板１５３を固定するための孔３３２Ａが設けられ、固定板１５３に形成された孔１５３Ａにねじを挿入し、載置台３３２に形成された孔３３２Ａで固定板１５３を固定し、色合成光学系１５０の製造を行う。
【００４４】
光案内部３３３は、色合成光学系１５０と投写部４０との間の光路上に２つの遮蔽板３３３Ａを備えており、この遮蔽板３３３Ａには色合成光学系１５０で射出された合成光を透過させる透過孔３３３Ｂが形成されている。ここで、光案内部３３３の入光側の遮蔽板３３３Ａには、上記プリズム３３１Ａおよびミラー３３１Ｂによって調整された基準光軸上に２つの透過孔３３３Ｂを配置することができるように、遮蔽板調整部３３６が設けられている。この遮蔽板調整部３３６は、図１１に示されるように、２つの調整部から構成されており、２つの調整部を調整することにより遮蔽板３３３Ａの平面に対するあおり方向の調整が精密に行えるようになっている。
【００４５】
前記光源ユニット３７は、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整に際しての光源を有し、図１２に示すように、光源部本体３７１および導光部３７２とを備えている。
光源部本体３７１は、筐体内に調整用光源となる白色レーザ光出力部３７１Ａを収納した構成とされ、製造部３３に光束を供給する部分である。
導光部３７２は、上下に延びる筒状体から構成され、その上端には、側方に開口３７２Ａが形成されるとともに、この開口３７２Ａの位置に応じた内部には、開口３７２Ａの開口面に対して略４５°に配置されるミラー３７２Ｂが設けられている。
導光部３７２の下端部分は、クランプ治具３４に当接し、下端部分の側面には、開口３７２Ｃが形成され、レーザ光射出部分と対向している。また、この開口３７２Ｃに応じた導光部３７２の内部には、開口３７２Ｃの開口面に対して略４５°をなす角度でミラー３７２Ｄが配置される。
【００４６】
このような光源ユニット３７を利用して、製造対象となる色合成光学系１５０の調整を行う場合、導光部３７２の上部の開口３７２Ａと、製造部３３内に設置されたプリズム３３１Ａの赤色光分離側端面とは対向しており、光源部本体３７１の白色レーザ光出力部３７１Ａからの射出光束はプリズム３３１Ａの赤色光分離側端面から製造部３３内に導入され、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整が行われる。
【００４７】
(3-2)投写部本体の構造
図６において、投写部本体４０を構成するスクリーンユニット４１は、暗室４２の内部で製造装置本体３０と対向配置されている。
スクリーンユニット４１は、暗室４２の載置台４３の上面に配置され、製造対象となる色合成光学系１５０の投写面としての透過型スクリーン４１１と、この透過型スクリーン４１１の裏面に設置され、透過型スクリーン４１１の略中央に配置され、光線検出部となるＣＣＤカメラ４１２と、このＣＣＤカメラ４１２を透過型スクリーン４１１の面に沿って移動させる移動機構４１３とを備えている。また、透過型スクリーン４１１裏面の下部中央には、レーザ光出力部３７１Ａから出力された白色レーザ光を検出するためのポジションセンサ４１４が設けられ、このポジションセンサ４１４は移動機構４１５によって透過型スクリーン４１１の面に沿って移動することができる。
【００４８】
透過型スクリーン４１１は、図１３に示されるように、矩形状に形成され、その側面から側板４２１に向かって突設された４つの支持部４１６で支持固定されている。また、透過型スクリーン４１１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、該光束を透過型スクリーン４１１の裏面側に射出するようになっている。
【００４９】
光線検出部としてのＣＣＤカメラ４１２およびポジションセンサ４１４は、いずれも透過型スクリーン４１１に表示された白色レーザ光による光スポットの位置に基づいて、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整に用いることができるが、後述するプリズム位置調整の際には、ポジションセンサ４１４により白色レーザ光を検出し、また、製造部３３の光軸位置出しの際にも、ポジションセンサ４１４により白色レーザ光を検出する。
これらＣＣＤカメラ４１２、およびポジションセンサ４１４は、載置台４３内部のサーボ制御機構によって、遠隔制御で移動させることができるようになっている。
【００５０】
(3-3)処理部本体の構造
上述した製造装置本体３０および投写部本体４０は、図１４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５１と電気的に接続されている。
このコンピュータ５１は、ＣＰＵおよび記憶装置を備え、製造装置本体３０および投写部本体４０のサーボ機構の動作制御を行うとともに、ビデオキャプチャボード等の画像取込装置を介してＣＣＤカメラ４１２、３１Ｃ、およびポジションセンサ４１４と接続されている。
【００５１】
製造装置本体３０に設置されたＣＣＤカメラ３１Ｃで撮像された画像は、画像取込装置を介してコンピュータ５１に入力し、コンピュータに適合する画像信号に変換された後、ＣＰＵを含むコンピュータ５１の動作制御を行うＯＳ上に展開されるプリズム平面位置調整プログラムにより処理され、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整が行われる。
ポジションセンサ４１４で検出された光スポットの位置は、コンピュータ５１に取り込まれて処理され、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整が行われる。
【００５２】
〔４〕色合成光学系の製造操作
このような色合成光学系１５０の製造装置２において、製造対象となる色合成光学系１５０の位置調整操作は、図１５に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(1) まず、色合成光学系１５０を製造部３３の載置台３３２に設置する前に、製造部３３の基準光軸の位置出しを行う（処理Ｓ１）。具体的には、図１６に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(1-1) まず、基準光軸を得るために、製造部３３の載置台３３２に固定板に対してプリズムの位置決めが終了した基準となる色合成光学系を取り付ける（処理Ｓ１１）。
(1-2) 光源ユニット３７のレーザ光出力部３７１Ａから白色レーザ光を照射する（処理Ｓ１２）。光源ユニット３７から照射された白色レーザ光は、製造部３３の導光部３３１でＲＧＢ３色の色光に分離された後、基準となる色合成光学系で再び合成され、スクリーン上に各色光による光スポット像が形成される。
【００５３】
(1-3) 作業者は、スクリーン上に形成された各色光による光スポット像を確認し、導光部３３１に設置されたプリズム調整部３３４およびミラー位置調整部３３５と光案内部３３３の入光側の遮蔽板３３３Ａに設置された遮蔽板調整部３３６を用いてプリズム３３１Ａ、ミラー３３１Ｂ、および遮蔽板３３３Ａの位置調整を行う（処理Ｓ１３）。まず、プリズム調整部３３４のマイクロホルダ３３４Ａを用いてプリズム３３１Ａの進退方向を調整するとともに、遮蔽板調整部３３６を調整してスクリーン上に表示されるＧの色光の基準位置を出す。次に、このＧの色光における基準位置に基づいて、プリズム調整部３３４の平面方向調節部３３４Ｂおよびミラー位置調整部３３５を用いてＲ，Ｂの色光の位置調整を行う。
ここで、プリズム３３１Ａ、ミラー３３１Ｂが基準となる光軸からずれて配置されている場合、図１７に示されるように、各色光に対応した光スポット像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢは、それぞれずれた位置に形成される。このＳＲ、ＳＧ、ＳＢのずれた位置を調整するために、平面方向調節部３３４Ｂおよびミラー位置調整部３３５を用いて、Ｒ，Ｂの色光による光スポット像ＳＲ、ＳＢを緑の色光による光スポット像ＳＧに重ねることで、導光部３３１を基準光軸に対応した位置に配置することができる。
【００５４】
(2) 次に、基準となる色合成光学系を取り外し、製造部３３内の載置台３３２に製造対象となる色合成光学系１５０を載置固定する（処理Ｓ２）。具体的には、固定板１５３をねじで載置台３３２に固定し、紫外線硬化型接着剤１５４をクロスダイクロイックプリズム１５１が固定される固定面上に未硬化の状態で塗布しておき、プリズム位置調整ユニット３２にてプリズム載置台３５Ｂに載置されたクロスダイクロイックプリズム１５１を把持し、コンピュータ５１を操作してクロスダイクロイックプリズム１５１を上記固定板１５３上に載置する。
【００５５】
(3) コンピュータを操作して、予め記憶装置内に格納された、プロジェクタの機種毎に登録された機種データを呼び出して、ＣＰＵのメモリ上にロードする（処理Ｓ３）。機種データとしては、製造対象となるクロスダイクロイックプリズム１５１の設計上の配置位置が含まれ、各位置調整に際しては、この設計上の配置位置を初期位置として調整を行う。
(4) コンピュータ５１のＣＰＵは、メモリー上にロードされた機種データのクロスダイクロイックプリズム１５１の設計上の位置に基づいて、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力する。プリズム位置調整ユニット３２は、この制御指令に基づいて、クロスダイクロイックプリズム１５１を初期位置にセットする（処理Ｓ４）。
(5) 前記のようなクロスダイクロイックプリズム１５１の設置が終了したら、プリズム平面位置調整を行うが（処理Ｓ５：平面位置調整工程）、具体的には、図１８に示されるフローチャートに基づいて行われる。
【００５６】
(5-1) コンピュータ５１のＣＰＵは、制御信号を送り、ＣＣＤカメラ３１Ｃの焦点調整を行い、ＣＣＤカメラ３１Ｃによる検出の準備を行う（処理Ｓ５１）。そして、検出準備の後、クロスダイクロイックプリズム１５１上面を撮像し、撮像された画像が画像取り込み部を介して画像信号に変換された後、コンピュータ５１のＣＰＵは、画像信号を処理し、画像を検出する（処理Ｓ５２：画像検出手順）。
(5-2) コンピュータ５１のＣＰＵは、予め取得した基準となる画像と検出された画像との偏差を演算処理し(処理Ｓ５３：偏差算出手順)、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力し、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整を行う（処理Ｓ５４）。具体的には、撮像された画像において、固定板１５３に形成された球状の膨出部１５３Ｂの平面位置に対して、クロスダイクロイックプリズム１５１の選択反射特性を持つ略Ｘ字状の反射面の平面位置と予め取得された反射面の基準位置とを比較し、その偏差を演算処理し、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整を行う。
【００５７】
(6) 次に、前記のようなクロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整が終了した後、クロスダイクロイックプリズム１５１の反射面に対するあおり方向の位置調整を行うが、具体的には、図１９に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(6-1) コンピュータ５１のＣＰＵは、ポジションセンサ４１４を、透過型スクリーン４１１上に投写される投写画像の略中央に移動させ、ポジションセンサ４１４による検出の準備を行う（処理Ｓ６１）。また、白色レーザ光出力部３７１Ａから白色レーザ光を照射する（処理Ｓ６２：光束射出工程）。
(6-2) 光源ユニット３７から照射された白色レーザ光は、導光部３３１でＲＧＢ３色の色光に分離された後、クロスダイクロイックプリズム１５１で再び合成され、ポジションセンサ４１４は、スクリーン上に表示された各色光すべての光スポット像を検出する（処理Ｓ６３：光検出工程）。
【００５８】
(6-3) ポジションセンサ４１４で検出された光スポット像は、数値信号としてコンピュータ５１に取り込まれ、コンピュータ５１のＣＰＵは、取り込まれた数値信号に基づいて、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力して、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行い（処理Ｓ６４）、調整後、再度光スポット像を検出する（処理Ｓ６５）。
【００５９】
(6-4) コンピュータ５１のＣＰＵは、プリズム位置調整を行いながら、光スポット像の面積を算出し、算出された面積に基づいて、調整を終了するか否かを判定する（処理Ｓ６６）。具体的には、クロスダイクロイックプリズム１５１が基準光軸に対してずれた位置である場合、図１７に示すように、分離されたＲＧＢの各色光の光スポット像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢがずれた位置に形成され、光スポット像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢの面積の和は、本来の白色レーザ光の光スポット像ＳＯの面積よりも大きくなる。従って、光スポット像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢの面積の和が白色レーザ光の本来の光スポット像ＳＯの面積と等しくなった状態を、調整終了と判定すればよい。
【００６０】
(7) コンピュータ５１は、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置およびあおり方向位置が調整されているか否かを判定し、固定板１５３に対して平面位置およびあおり方向位置が取得されるまで、一連の作業を繰り返す（処理Ｓ７）。
(8) クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整が終了したら、ＣＰＵは、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力して、これに基づいて、プリズム位置調整ユニット３２は、プリズム保持部３２１の紫外線照射部３２１Ｃから紫外線を照射し、固定板１５３上の紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させて（処理Ｓ８：接着剤硬化手順）、色合成光学系１５０の製造が終了する。
【００６１】
〔５〕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。
(1) 色合成光学系１５０を製造する際に、平面位置検出工程、平面位置調整工程を実施することにより、クロスダイクロイックプリズム１５１の上面の画像を検出し、固定板１５３に形成された膨出部１５３Ｂの平面位置に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の選択反射特性を持つ略Ｘ字状の反射面の平面位置を、予め取得された反射面の基準位置と比較し、その偏差を演算処理することで、基準平面位置に配置するようにクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行うことができ、予め大きくクロスダイクロイックプリズム１５１が固定板１５３からずれていた場合に、容易に平面の位置調整をすることができる。
(2) さらに、光束射出工程、光検出工程、あおり方向位置調整工程を実施することにより、白色レーザ光を導光部３３１でＲＧＢの色光に分離させてクロスダイクロイックプリズム１５１の光入射端面に入射させ、クロスダイクロイックプリズム１５１で合成された光束をポジションセンサ４１４で検出しながら、プリズム位置調整ユニット３２にて固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１のあおり方向の位置調整を行うことができ、クロスダイクロイックプリズム１５１の固定板１５３に対する位置決めを高精度かつ迅速に行うことができる。また、光源として白色レーザ出力部３７１Ａを用いて指向性の高い白色レーザ光を射出することで、スクリーン４１１上に表示される白色レーザ光の各色光は、スポットとして検出され、各色光のスポット位置を相互に調整することで、クロスダイクロイックプリズム１５１のあおり方向の調整を高精度に行うことができる。
【００６２】
(3) また、製造部３３内の光案内部３３３に２つの遮蔽板３３３Ａが配置され、この遮蔽板３３３Ａには、クロスダイクロイックプリズム１５１から射出される合成光が透過することができるように透過孔３３３Ｂを備えていることにより、光軸をずれた色光はこの遮蔽板３３３Ａによって遮断され、また、クロスダイクロイックプリズム１５１に入り込んだ余分な光もこの遮蔽板３３３Ａによって遮断することができ、スクリーン４１１上には、より鮮明な色光が表示され、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を容易に行うことができる。
(4) また、調整の終了を判定する工程Ｓ６６を備えていることにより、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整の終了を、コンピュータ５１で自動的に判定できるので、調整の迅速化および簡素化を図ることができる。
(5) さらに、位置調整が終了したか否かの判定を、光スポットＳＲ、ＳＧ、ＳＢの面積の和が最小となることで行うことにより、固定板１５３に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の位置を最適な位置に調整でき、簡単な判定方法で高精度な位置調整を実現できる。
【００６３】
(6) 製造部３３に、導光部３３１を構成するプリズム３３１Ａ、およびミラー３３１Ｂの位置調整を行うプリズム調整部３３４、およびミラー位置調整部３３５が設置されていることにより、色合成光学系１５０の製造前に、位置調整が既に行われた基準となる色合成光学系を組み込んだ状態で、このプリズム調整部３３４、およびミラー位置調整部３３５で導光部３３１を調整することで、光源から射出された光束を基準光軸に合わせることができ、色合成光学系１５０の位置調整をより高精度に行うことができる。
(7) クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を紫外線硬化型接着剤１５４が未硬化の状態で実施しているため、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置を自由に調整することができ、位置調整の後、接着剤硬化手順を実施しているので、固定板１５３に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の位置を最適な位置で位置決めすることができる。
【００６４】
(8) 固定板１５３に球状の膨出部１５３Ｂが形成されていることにより、クロスダイクロイックプリズム１５１と膨出部１５３Ｂとは点で接触し、クロスダイクロイックプリズム１５１の切断精度が悪い場合でも、クロスダイクロイックプリズム１５１をプリズム位置調整ユニット３２を用いて、三次元的に位置調整することができ、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置およびクロスダイクロイックプリズム１５１の反射面に対するあおり方向を適正に位置調整することができる。また、同様に、クロスダイクロイックプリズム１５１の面粗度にも影響を受けずに、クロスダイクロイックプリズム１５１を適正に位置調整することができる。
【００６５】
(9) また、紫外線硬化型接着剤１５４を、クロスダイクロイックプリズム１５１下面と固定板１５３との隙間を埋めるように充填することで、クロスダイクロイックプリズム１５１下面の支持を、固定板１５３の膨出部１５３Ｂによる点接触による支持だけでなく、充填された紫外線硬化型接着剤１５４によってカバーすることができ、あおり方向位置調整工程によって固定された、クロスダイクロイックプリズム１５１と固定板１５３を安定に維持することができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第１実施形態における色合成光学系１５０の製造方法では、固定板１５３に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整において、光源として白色レーザ光を用い、クロスダイクロイックプリズム１５１にて合成された白色レーザ光の各色光をスクリーン上に表示し、ポジションセンサ４１４を用いて、表示された各色光のスポットにおける相互の位置を調整することにより、固定板１５３に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の光軸に対するあおり方向の位置調整を行っていた。
これに対して、第２実施形態における色合成光学系１５０の製造方法では、光源と、合成光を検出するポジションセンサ４１４とに対応して、光束射出部と光束検出部とを備えたオートコリメータ２００を採用している点が相違する。
【００６７】
具体的には、図２０または図２１に示すように、色合成光学系１５０の製造装置３は、製造装置本体３０および処理部本体５０から構成され、色合成光学系１５０は製造装置本体３０上に設置されて製造が行われる。
（１）製造装置本体の構造
製造装置本体３０は、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置を検出する撮像部３１と、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整用のプリズム位置調整ユニット３２と、色合成光学系１５０が組み込まれる製造部３３と、所定の光路上に光束を射出するとともに、クロスダイクロイックプリズム１５１の選択反射特性を持つ反射面にて反射された各色光を検出するオートコリメータ２００とを備えて構成される。
【００６８】
製造部３３は、図２１に示されるように、色合成光学系１５０を構成する固定板１５３とクロスダイクロイックプリズム１５１とが組み込まれ、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１が位置決め固定される部分であり、前記オートコリメータ２００から射出される光束をＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分離するプリズム３３１Ａと分離された色光を導光するミラー３３１Ｂとで構成される導光部３３１と、色合成光学系１５０を載置するための載置台３３２と、色合成光学系１５０で合成された合成光を導光する光案内部３３３とを備えて構成され、この光案内部３３３はその先端部にクロスダイクロイックプリズム１５１によって合成された光束を反射する反射ミラー３３３Ｃが取り付けられている。
【００６９】
オートコリメータ２００は、特にクロスダイクロイックプリズム１５１の反射面に対するあおり方向の位置調整をするものであり、製造部３３内のプリズム３３１Ａの赤色光分離側端面に対向配置される。具体的に、オートコリメータ２００は、図２２に示されるように、光束を射出する光源ユニット２１０と、光源ユニット２１０から射出された光束を平行光線として射出する対物レンズ２２０と、光源ユニット２１０から射出された光束を導光するとともに、反射されてきた光束を導光する導光部２３０と、反射されてきた像を拡大する接眼レンズ２４０とを備えている。
【００７０】
光源ユニット２１０は、対物レンズ２２０のバックフォーカス位置に配置され、光束を射出する光源２１０Ａと、十字形状の透過孔が形成されたチャート２１０Ｂを有する。光源２１０Ａから射出された光束は、チャート２１０Ｂを通過することで、十字の形状を持った光束として導光部２３０へ射出される。
導光部２３０は、光源ユニット２１０のチャート２１０Ｂに対して略４５°に配置されたハーフミラー２３０Ａを有し、光源ユニット２１０から射出された光束はこのハーフミラー２３０Ａで反射され、対物レンズ２２０で平行光束となって射出される。そして、オートコリメータ２００から出た光束は、製造部３３内に供給され、製造部３３内の導光部３３１でＲＧＢの各色光に分離された後、クロスダイクロイックプリズム１５１で合成される。この合成された光束は、製造部３３内の先端部に配置された反射ミラー３３３Ｃにて反射され、前述の光路に沿ってオートコリメータ２００へと戻る。オートコリメータ２００に戻った各色光は、導光部２３０に配置されたハーフミラーを通過し、接眼レンズ２４０で像が確認できるようになっている。
ここで、接眼レンズ２４０の代わりに、図示は省略するが、３ＣＣＤカメラを設置することで前述の反射された像を撮像することができ、ビデオキャプチャボードを介して処理部本体５０であるコンピュータ５１にて画像検出、および画像処理が行われる。３ＣＣＤカメラを使用することにより、色光の分別を行い、高精度で調整することが可能となる。
【００７１】
（２）色合成光学系の製造操作
このような色合成光学系１５０の製造装置３において、製造対象となる色合成光学系１５０の製造操作は、図１５に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(1) まず、色合成光学系１５０を製造部３３の載置台３３２に設置する前に、製造部３３の基準光軸の位置出しを行う（処理Ｓ１）。具体的には、図２３に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(1-1) まず、基準光軸を得るために、製造部３３の載置台３３２に、固定板に対するプリズムの位置決めが終了した基準となる色合成光学系を取り付ける（処理ＳＡ１１）。
(1-2) オートコリメータ２００の光源ユニット２１０から光束を照射する（処理ＳＡ１２）。照射された光束は、製造部３３の導光部３３１でＲＧＢ３色の色光に分離された後、基準となる色合成光学系で再び合成される。この合成された光束は、反射ミラー３３３Ｃで反射され、再び前述の光路を戻り、オートコリメータ２００に入光する。
【００７２】
(1-3) 作業者は、オートコリメータ２００の接眼レンズ２４０から各色光による像を確認し、導光部３３１に設置されたプリズム調整部３３４およびミラー位置調整部３３５を用いてプリズム３３１Ａ、ミラー３３１Ｂの位置調整を行う（処理ＳＡ１３）。ここで、オートコリメータ２００で確認できる各色光による像は、オートコリメータ２００内に設置された十字形状のチャート２１０Ｂによって、各色光に対応した十字形状の像が確認される。プリズム３３１Ａ、ミラー３３１Ｂが基準となる光軸からずれて配置されている場合、図２５に示すように、各色光に対応した十字状の像ＲＦ、ＧＦ、ＢＦは、ずれた位置に形成される。ここで、まず、プリズム調整部３３４のマイクロホルダ３３４Ａを用いてプリズム３３１Ａの進退方向を調整し、Ｇの色光を基準位置に配置する。次に、プリズム調整部３３４の平面方向調節部３３４Ｂとミラー位置調整部３３５を調整し、Ｇの色光による像ＧＦを基準にして、Ｒ，Ｂの色光による十字状の像ＲＦ、ＢＦをＧの色光による像ＧＦに重ねることで、導光部３３１を基準光軸に対応した位置に配置することができる。
【００７３】
(2) 第１実施形態におけるプリズムの取付（処理Ｓ２）からプリズム平面位置調整（処理Ｓ５）と同様な工程を行い、製造対象となるクロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整を行う。
(3) クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整が終了した後、あおり方向の位置調整を行うが、具体的には、図２４に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(3-1) オートコリメータ２００の接眼レンズ２４０を取り外して３ＣＣＤカメラを設置し、各色光による像の検出の準備を行う（処理ＳＡ６１）。
(3-2) オートコリメータ２００の光源２１０Ａから光束を照射する（処理ＳＡ６２）。照射された光束は、製造部３３の導光部３３１でＲＧＢ３色の色光に分離された後、クロスダイクロイックプリズム１５１で再び合成される。この合成された光束は、反射ミラー３３３Ｃで反射され、再び前述の光路を戻り、オートコリメータ２００に入光する。
(3-3) コンピュータ５１のＣＰＵは、３ＣＣＤカメラに制御信号を送り、３ＣＣＤカメラの焦点調整を行い（処理ＳＡ６３）、焦点調整の後、３ＣＣＤカメラは、各色光による像を検出する（処理ＳＡ６４）。ここで、検出される像としては、各色光に対応してオートコリメータ２００内に設置された十字形状のチャート２１０Ｂの像が検出される。
【００７４】
(3-4) ３ＣＣＤカメラで検出された各色光による像は、画像信号としてコンピュータ５１に取り込まれ、コンピュータ５１のＣＰＵは、取り込まれた画像信号に基づいて、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力して、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行う（処理ＳＡ６５）。具体的に、各色光の像によるクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整は、画像手法の一手法であるパターンマッチング処理により行われる。図２３に示すように、３ＣＣＤカメラで撮像された各色光による像のうち、緑の色光による像ＧＦを基準パターンとしてコンピュータ５１に記憶させ、赤、青の色光による像ＲＦ、ＢＦのパターンを基準パターンに重ねるようにパターンマッチング処理を行い、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行う。
【００７５】
(4) コンピュータ５１は、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置およびあおり方向位置が調整されているか否かを判定し、固定板１５３に対して平面位置およびあおり方向位置が取得されるまで、一連の作業を繰り返す（処理Ｓ７）。
(5) そして、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整が終了したら、ＣＰＵは、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力して、これに基づいて、プリズム位置調整ユニット３２は、プリズム保持部３２１の紫外線照射部３２１Ｃから紫外線を照射し、固定板１５３上の紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させて（処理Ｓ８：接着剤硬化手順）、色合成光学系１５０の製造が終了する。
【００７６】
（３）実施形態の効果
このような第２実施形態によれば、前記(1)、(6)〜(9)と同様の効果の他、
(10) 色合成光学系１５０を製造する際に、光束射出工程、色分離工程、光検出工程、あおり方向位置調整工程を実施することにより、オートコリメータ２００の光源ユニット２１０から光を射出し、射出された光を導光部３３１でＲＧＢの３つの色光に分離させて色合成光学系１５０の光入射端面に入射させ、色合成光学系１５０で合成された光束が反射ミラー３３３Ｃによって反射され、この反射されて戻る各色光をオートコリメータ２００に取り付けた３ＣＣＤカメラで撮像しながら、撮像された各色光に対応する像の相互の位置を調整しクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行うことができ、クロスダイクロイックプリズム１５１の固定板１５３に対する位置決めを高精度かつ迅速に行うことができ、色合成光学系１５０の製造を容易に行うことができる。
(11) また、合成光の検出をオートコリメータ２００で行うことにより、投写部４０を必要とせず、色合成光学系１５０の製造装置の小型化に繋がる。
【００７７】
〔６〕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。
前記実施形態では、コンピュータ５１を利用して自動的にクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行っていたが、これに限らず、位置調整を手動で行うようにしてもよい。
また、前記実施形態では、基準光軸を得る際に、導光部３３１のプリズム３３１Ａおよびミラー３３１Ｂの調整を手動で行っていたが、これに限らず、コンピュータ５１を利用して自動的に導光部３３１の位置調整を行うようにしてもよい。
前記第１実施形態では、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整の終了判定を、光スポットの面積がもっとも小さくなった状態で判定していたが、これに限られない。すなわち、ポジションセンサ４１４の代わりにＣＣＤカメラ４１２を用いて、光スポットの面積が最小となる状態を調整終了判定の基準としてもよい。
【００７８】
前記第２実施形態では、オートコリメータ２００を製造部３３内のプリズム３３１Ａの赤色光分離端面に対向するように配置したが、これに限らず、オートコリメータ２００から射出された光束をクロスダイクロイックプリズム１５１の選択反射特性を持つ反射面にて反射させ、反射された光束をオートコリメータ２００で検出することができる配置であればよい。
その他、本発明の実施の際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。
【００７９】
【発明の効果】
前述のような本発明の色合成光学系の製造方法によれば、色合成光学系の製造をする際に、平面位置検出工程、平面位置調整工程、光束射出工程、光検出工程、およびあおり方向位置調整工程を実施することにより、予め大きくずれたクロスダイクロイックプリズムの位置を平面位置検出工程および平面位置調整工程で調整を行い、さらに、光源から射出された光束を製造部内の導光部でＲＧＢ等の複数の色光に分離させてクロスダイクロイックプリズムの光入射端面に入射させ、クロスダイクロイックプリズムで合成された光束を検出装置で検出しながら、固定板に対してクロスダイクロイックプリズムを位置調整し、色合成光学系の製造を行うことができるため、色合成光学系の製造を迅速かつ高精度に行うことができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る製造対象となる色合成光学系を組み込む光学部品用筐体の構造を表す模式図である。
【図２】前記実施形態における光学部品用筐体の構造を表す概要斜視図である。
【図３】前記実施形態における色合成光学系に光変調装置を取り付ける構造を表す概要斜視図である。
【図４】前記実施形態における色合成光学系の取付構造を表す側面図である。
【図５】前記実施形態における光学部品用筐体の構造を表す概要斜視図である。
【図６】前記実施形態における色合成光学系を製造する製造装置の構造を表す側面図である。
【図７】前記実施形態における色合成光学系を製造する製造装置の構造を表す平面図である。
【図８】前記実施形態における色合成光学系の位置調整部の構造を表す側面図および平面図である。
【図９】前記実施形態における色合成光学系の位置調整部の構造を表す側面図である。
【図１０】前記実施形態における色合成光学系の製造装置における製造部の構造を表す平面図である。
【図１１】前記実施形態における色合成光学系の製造装置における製造部の構造を表す側面図である。
【図１２】前記実施形態におけるレーザ光出力部の構造を表す側面図である。
【図１３】前記実施形態におけるレーザ光による光スポットを表示するスクリーンユニットを表す正面図である。
【図１４】前記実施形態における処理部本体の制御構造を表すブロック図である。
【図１５】前記実施形態における製造操作の手順を表すフローチャートである。
【図１６】前記実施形態における光軸位置だしの手順を表すフローチャートである。
【図１７】前記実施形態におけるレーザ光による光スポット像およびプリズム位置調整の調整終了判定の基準を表す模式図である。
【図１８】前記実施形態におけるプリズム平面位置調整の手順を表すフローチャートである。
【図１９】前記実施形態におけるプリズムあおり方向位置調整の手順を表すフローチャートである。
【図２０】前記第２実施形態における色合成光学系を製造する製造装置の構造を表す側面図である。
【図２１】前記第２実施形態における色合成光学系を製造する製造装置の構造を表す平面図である。
【図２２】前記第２実施形態におけるオートコリメータの構造を表す模式図である。
【図２３】前記第２実施形態における光軸位置だしの手順を表すフローチャートである。
【図２４】前記第２実施形態におけるプリズムあおり方向位置調整の手順を表すフローチャートである。
【図２５】前記第２実施形態におけるオートコリメータによって検出された像を表す模式図である。
【符号の説明】
２、３ 色合成光学系の製造装置
３１ 平面位置検出部
３１Ｃ ＣＣＤカメラ（撮像素子）
３２ プリズム位置調整ユニット（位置調整部）
５０ 処理部本体（信号処理部）
１５０ 色合成光学系
１５１ クロスダイクロイックプリズム
１５２ 光入射端面
１５３ 固定板
１５４ 紫外線硬化型接着剤（光硬化型接着剤）
２００ オートコリメータ
２１０ 光源ユニット（光束射出部）
２４０ 接眼レンズ（光束検出部）
３２１ プリズム保持部
３２１Ｃ 紫外線照射部（光線照射部）
３３１ 導光部
３３１Ａ プリズム（偏光分離光学素子）
３３１Ｂ ミラー（反射ミラー）
３３３ 光案内部
３３３Ａ 遮蔽板
３３３Ｂ 透過孔
３３３Ｃ 反射ミラー（反射部）
３３５ ミラー位置調整部（位置調整機構）
３７１Ａ 白色レーザ光出力部（レーザ光射出部）
４１１ スクリーン
４１４ ポジションセンサ（合成光検出部）
Ｓ５ 平面位置検出工程
Ｓ５２ 画像検出手順
Ｓ５３ 偏差算出手順
Ｓ５４ 平面位置調整工程
Ｓ６２、ＳＡ６２ 光束射出工程
Ｓ６３、Ｓ６５、ＳＡ６４ 光検出工程
Ｓ６４、ＳＡ６５ あおり方向位置調整工程
Ｓ８ 接着剤硬化手順
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造装置、色合成光学系の製造方法、およびこの製造方法により製造された色合成光学系を備えたプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、光源から射出された光束をダイクロイックミラーを用いて三色の色光Ｒ，Ｇ，Ｂに分離する色分離光学系と、分離された光束を各色光毎に、画像情報に応じて変調する３枚の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を、合成する色合成光学系とを備えた三板式のプロジェクタが知られている。
【０００３】
色合成光学系としては、色分離光学系等が組み込まれる光学部品用筐体に機械的に固定される固定板と、この固定板に接着固定されるクロスダイクロイックプリズムが知られている。このクロスダイクロイックプリズムは、４個の同一形状の三角プリズムを相互に貼り合わせることにより構成されている。略Ｘ字状の貼り合わせ面には所定の色の選択反射特性を備えた誘電体膜等の反射層が形成されている。
このように４個の三角プリズムを貼り合わせて四角柱状にしたクロスダイクロイックプリズム側面のうち、３つの側面は光入射端面とされ、それらの側面に対向配置した光変調装置を介して変調された各色光が入射される。残りの１面は光出射端面であり、ここからは合成された合成光が出射し、投写レンズを介してスクリーン上に拡大投写される。
【０００４】
このような色合成光学系において、クロスダイクロイックプリズムによる色合成を画素ずれ等が出ることなく行うためには、クロスダイクロイックプリズムを固定板に対して正確に位置決めする必要があり、近年の液晶プロジェクタにおける小型化、高輝度化に伴って、クロスダイクロイックプリズムと下面に接着固定される固定板との貼付製造技術には、より一層、高精度が要求されてきている。
【０００５】
従来、この貼付製造技術は、クロスダイクロイックプリズム下面に紫外線硬化型接着剤を介して、固定板を接着固定し、紫外線硬化型接着剤が未硬化な状態で、位置調整を行っている。位置調整では、クロスダイクロイックプリズム上面からＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮像する。撮像された画像において、予め取得されたクロスダイクロイックプリズムの基準位置に位置するように、パターンマッチング等の画像処理を用いて、固定板に対してクロスダイクロイックプリズムを位置調整する。そして、位置調整が終了した後、紫外線をあて、接着剤を硬化させ、クロスダイクロイックプリズムと固定板との固定を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来における、ＣＣＤ等の撮像素子を用いてクロスダイクロイックプリズムの上面を撮像し、撮像された画像において、予め取得されたクロスダイクロイックプリズムの基準位置に位置するように、クロスダイクロイックプリズムを位置調整する方法では、クロスダイクロイックプリズム上面をその平面方向に沿って移動し、基準位置に配置するように位置調整するだけで、クロスダイクロイックプリズムのあおり方向の位置調整は正確に調整出来ていないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、固定板に対してプリズムを高精度かつ迅速に位置決め固定することのできる色合成光学系の製造装置、色合成光学系の製造方法、およびこの製造方法により製造された色合成光学系を備えたプロジェクタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の色合成光学系の製造装置は、複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造装置であって、白色レーザ光を射出するレーザ光射出部と、このレーザ光射出部から射出された白色レーザ光を複数の色光に分離して、前記プリズムの各光入射端面に入射させる導光部と、前記固定板に対する前記プリズムの平面位置を検出する平面位置検出部と、前記プリズムの光射出端面から射出された合成光を検出する合成光検出部と、前記固定板に対する前記プリズムの位置調整を行う位置調整部とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明によれば、色合成光学系の製造装置は、平面位置検出部と、位置調整部とを備えていることにより、平面位置検出部によってプリズムの光入射端面に直交する端面の平面位置を検出しながら、位置調整部にて、プリズムを固定板に対して基準位置に調整し、平面位置の調整を行い、プリズム固定板間の位置関係を概ね調整することができる。
また、レーザ光射出部と、導光部と、合成光検出部と、位置調整部とを備えていることにより、レーザ光射出部から射出された白色レーザ光を導光部でＲＧＢ等の複数の色光に分離させてプリズムの光入射端面に入射させ、プリズムで合成された光束を合成光検出部で検出しながら、位置調整部にて、プリズム固定板間の位置関係を調整することができるため、プリズム反射面に対するあおり方向の位置調整を含めて、プリズムの固定板に対する位置決めを高精度に行うことができる。
また、光源として白色レーザ発信器を用いて指向性の高い白色レーザ光を使用することで、スクリーン上に表示される白色レーザ光の各色光はスポットとして検出され、各色光のスポット位置を相互に調整することで、プリズム反射面に対するあおり方向の調整を高精度に行うことができ、本発明の目的が達成される。
【００１０】
また、前記プリズムから射出された合成光を投影するスクリーンを備え、前記プリズムからこのスクリーンに至る光路上には、前記合成光を前記スクリーンの所定位置に投影させる光案内部が設けられ、この光案内部は、前記合成光を透過させる孔が形成された遮蔽板を前記光路上に少なくとも２枚以上配置して構成されることが好ましい。
このような構成では、プリズムからスクリーンに至る光路上には、合成光をスクリーンの所定位置に投影させる光案内部が設けられ、この光案内部の光路上には、合成光を透過させる孔が形成された遮蔽板が少なくとも２枚以上配置されていることにより、光路上に配置された遮蔽板の孔をずれた色光は遮蔽板によって遮断され、また、プリズムに入り込んだ余分な光も遮蔽板によって遮断することができ、スクリーン上には、より鮮明な合成光が表示され、位置調整を確実に行うことができる。
【００１１】
また、複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造装置であって、光束射出部および光束検出部を備え、前記プリズムに光束を射出して反射した光束を検出するオートコリメータと、このオートコリメータから射出された光束を複数の色光に分離して、前記プリズムの各光入射端面に入射させる導光部と、前記プリズムから射出された光束を反射して、該光束を前記プリズムの光射出端面に導入する反射部と、前記固定板に対する前記プリズムの平面位置を検出する平面位置検出部と、前記固定板に対する前記プリズムの位置調整を行う位置調整部とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成では、色合成光学系の製造装置は、オートコリメータと、導光部と、反射部と、平面位置検出部と、位置調整部とを備えていることにより、平面位置検出部によってプリズムの光入射端面に直交する端面の平面位置を検出しながら、位置調整部にて、プリズムを固定板に対して基準位置に調整し、平面位置の調整を行い、予め大きくずれたような場合でも容易にプリズム平面位置の調整を行うことができる。また、オートコリメータの光束射出部から射出された光束を導光部で複数の色光に分離してプリズムの光入射端面に入射させ、プリズムから射出される合成光を反射部にて反射させてプリズムの光射出端面に入射させ、各色光の反射光をオートコリメータの光束検出部で検出しながら、各色光の反射光における相互の位置を調整することができる。すなわち、固定板に対してプリズムのあおり方向の位置調整を高精度に行うことができ、本発明の目的が達成される。また、オートコリメータは光束検出部を備えていることにより、プリズムからの合成光を投影するスクリーンを必要とせず、色合成光学系の製造装置の小型化に繋がる。
【００１３】
前記導光部は、白色光を複数の色光に分離する偏光分離光学素子と、分離された色光を曲折して前記プリズムの光入射端面に入射させる反射ミラーとを備え、この反射ミラーには、前記プリズムに対する位置を調整する位置調整機構が設けられていることが好ましい。
このような構成では、導光部を構成する反射ミラーには、プリズムに対する位置を調整する位置調整機構が設けられていることにより、色合成光学系の製造前に、既に製造された基準となる色合成光学系を組み込んだ状態で、導光部の反射ミラーをこの位置調整機構で調整し、光源から射出された光束を基準光軸に合わせることができ、プリズムの固定板に対する位置調整をより高精度に行うことができる。
【００１４】
また、平面位置検出部は、前記プリズムの光入射端面に直交する面を撮像する撮像素子と、この撮像素子で撮像された画像を取り込んで画像信号に変換する画像取り込み部と、この画像取り込み部から出力された画像信号に基づいて、画像の演算処理を行い、前記プリズムの平面位置を演算処理する信号処理部とを備えていることが好ましい。
このような構成では、撮像素子がプリズムの光入射端面に直交する面を撮像し、画像取り込み部が、この撮像素子で撮像された画像を取り込んで画像信号に変換し、画像を検出する。そして、信号処理部が予め基準位置として撮像素子を用いた画像取り込み部によって取り込まれた基準位置画像と、前記撮像素子を用いた画像取り込み部によって検出した製造対象画像とを比較し、基準位置との偏差を演算処理するので、予め大きくずれたプリズムの平面位置調整を迅速に行い、プリズムの固定板に対する位置調整を容易にかつ迅速に行うことができるようになる。
ここで、撮像素子としては、ＣＣＤ、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子が考えられ、画像取り込み装置としては、これらの撮像素子からの出力が入力され、コンピュータ用の画像信号に変換するビデオキャプチャボード等の画像データ化手段が考えられる。
【００１５】
また、前記プリズムは、前記固定板の載置面に光硬化型接着剤により接着され、前記位置調整部は、前記プリズムを保持するプリズム保持部と、前記光硬化型接着剤を硬化させる光線を照射する光線照射部とを備えていることが好ましい。このような構成では、位置調整部は、プリズムを保持するプリズム保持部と、光硬化型接着剤を硬化させる光線を照射する光線照射部とを備えていることにより、平面位置調整部、合成光検出部または光束検出部からの制御信号に基づいて、プリズム保持部を制御してプリズムを固定板に対して位置調整を行い、光線照射部により、光硬化型接着剤を硬化させ、プリズムと固定板とを固定することができる。
【００１６】
また、複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造方法であって、前記固定板に対する前記プリズムの平面位置を検出する平面位置検出工程と、この平面位置検出工程を実施しながら、前記固定板に対して基準となる所定の平面位置に配置するように前記プリズムを位置調整する平面位置調整工程と、所定の光軸上に白色光を射出する光束射出工程と、この白色光を複数の色光に分離し、分離された各色光を前記プリズムの光入射端面に入射させ、前記プリズムで合成された光束を光検出装置で検出する光検出工程と、この光検出工程を実施しながら、前記プリズムを前記固定板に対して位置調整するあおり方向位置調整工程とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
このような本発明によれば、色合成光学系を製造する際に、平面位置検出工程、平面位置調整工程、光束射出工程、光検出工程、およびあおり方向位置調整工程を実施することにより、プリズムの光入射端面に直交する端面の平面位置を検出装置で検出しながら、固定板に対して基準となる所定の平面位置に配置するようにプリズムの位置調整を行うことができるため、予め大きくプリズムが固定板に対してずれていた場合に、容易にプリズム平面方向の位置調整をすることができる。さらに、白色光をＲＧＢ等の複数の色光に分離させてプリズムの光入射端面に入射させ、プリズムで合成された光束を検出装置で検出しながら、検出された各色光に対応した像の相互の位置を調整し、固定板に対してプリズムの位置調整を高精度かつ迅速に行うことができる。特にプリズムの反射面に対するあおり方向の調整を高精度に行うことができ、本発明の目的が達成される。
【００１８】
前記平面位置検出工程は、前記プリズムの光入射端面と直交する端面の画像を撮像素子を用いた画像取り込み部で検出する画像検出手順と、この検出された平面画像と基準となる平面画像との偏差を算出する偏差算出手順とを備えていることが好ましい。
このような構成では、平面位置検出工程は、画像検出手順と偏差算出手順とを備えていることにより、プリズムの光入射端面と直交する端面の平面画像を撮像素子を用いた画像取り込み部で検出し、検出された平面画像と、基準となる平面画像との偏差を算出することができ、容易にプリズム平面方向の位置調整を行うことができる。
【００１９】
前記プリズムは、前記固定板の載置面に光硬化型接着剤で接着され、前記平面位置調整工程およびあおり方向位置調整工程は、前記光硬化型接着剤が未硬化の状態で実施され、前記あおり方向位置調整工程は、前記プリズムの位置調整の後、前記光硬化型接着剤に光線を照射して、該接着剤を硬化させる接着剤硬化手順を備えていることが好ましい。
このような構成では、プリズムの固定板に対する位置調整を光硬化型接着剤が未硬化の状態で行うことにより、固定板に対するプリズムの位置を自由に調整することができるため、固定板に対して最適な位置にプリズムを位置調整することができ、あおり方向位置調整工程における位置調整の後に光を照射して光硬化型接着剤を硬化させて、最適な位置でプリズムの位置決めを行い、色合成光学系の製造を行うことができる。
【００２０】
【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。
［第１実施形態］
〔１〕プロジェクタの構造
図１には、本発明の実施形態に係る色合成光学系と、色分離光学系、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１５０、および投写光学系となる投写レンズ１６０を備えている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
前記色合成光学系１５０を構成するクロスダイクロイックプリズム１５１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１５１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１５１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。
【００２４】
〔２〕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、インテグレータ照明光学系１１０、色分離光学系１２０、およびリレー光学系１３０を構成する光学部品は、図２に示すように、光学部品用筐体を構成する上ライトガイド１７１の内部に収納され、クリップ等で上ライトガイド１７１内に取り付けられている。
【００２５】
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１５１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１５１の光入射端面１５２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１５１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。
【００２６】
また、クロスダイクロイックプリズム１５１の下面には、固定板１５３が紫外線硬化型接着剤１５４により接着固定され、この固定板１５３には、ねじ止め固定用の孔１５３Ａが形成されている。この固定板１５３は、図４に示すように、中央部に球状の膨出部１５３Ｂを有し、膨出部１５３Ｂ上をクロスダイクロイックプリズム１５１の下面を当接させ、クロスダイクロイックプリズム１５１と固定板１５３との間に未硬化の紫外線硬化型接着剤１５４を充填した状態でクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行い、位置調整終了後にクロスダイクロイックプリズム１５１の上面から下面に向けて紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させる。尚、固定板１５３に球状の膨出部１５３Ｂが形成してあるのは、光軸に対してあおり方向の位置調整が必要だからである。
【００２７】
そして、このようなクロスダイクロイックプリズム１５１および液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、図５に示すように、下ライトガイド１７２の投写レンズ１６０の光路前段で、ねじ１５５を固定板１５３の孔１５３Ａに挿入して、光学部品用筐体を構成する下ライトガイド１７２に固定され、上ライトガイド１７１および下ライトガイド１７２を組み合わせることにより、光学ユニットが構成される。
【００２８】
このような構成の光学ユニットは、まず、インテグレータ照明光学系１１０、色分離光学系１２０、およびリレー光学系１３０を構成する光学部品を上ライトガイド１７１内に収納しておく。次に、下ライトガイド１７２には、位置調整が行われた固定板１５３を含むクロスダイクロイックプリズム１５１を取り付け、クロスダイクロイックプリズム１５１の光入射端面に液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを、固定用の接着剤が未硬化の状態で取り付けておく。そして、上ライトガイド１７１および下ライトガイド１７２を組み合わせた状態で、光源から射出された光束を利用して、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの位置調整を行い、最後に接着剤を固定させてクロスダイクロイックプリズム１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの位置決め固定を行う。
【００２９】
〔３〕色合成光学系の製造装置の構造
図６および図７には、前記の光学ユニットを構成する色合成光学系１５０を製造するための製造装置２が示されている。この色合成光学系１５０の製造装置２は、基本的に製造装置本体となる製造装置本体３０、投写部本体４０および処理部本体５０から構成され、図６に示されるように、クロスダイクロイックプリズム１５１は、製造装置本体３０上に設置されて色合成光学系１５０の製造が行われる。
【００３０】
製造装置本体３０は、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置を検出する撮像部３１と、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整用のプリズム位置調整ユニット３２と、色合成光学系１５０が組み込まれる製造部３３と、光軸位置出し、およびクロスダイクロイックプリズム１５１位置調整用の白色レーザ光を射出するための光源ユニット３７とを備えて構成される。上記撮像部３１、プリズム位置調整ユニット３２、製造部３３および光源ユニット３７は、製造装置本体３０下部に設けられた載置台３５の上に支持固定されている。そして、載置台３５の下部には、製造装置本体３０を移動可能にするキャスタ３５Ａが設けられている。
【００３１】
投写部本体４０は、スクリーンユニット４１と、暗室４２とを備えて構成されている。暗室４２は、スクリーンユニット４１を囲む側板４２１、天板４２２と、載置台４３とを備えて構成されている。側板４２１には光源ユニット３７から製造部３３を介して照射される光を透過するための透過窓４２１Ａが設けられているとともに、載置台４３の下部には、投写部本体４０を移動可能にするキャスタ４３Ａが設けられている。
処理部本体５０は、制御装置としてのコンピュータ５１であり、上記製造装置本体３０と投写部本体４０とは電気的に接続され、製造装置本体３０および投写部本体４０からの信号を処理し、制御を行う。
【００３２】
(3-1)製造装置本体の構造
製造装置本体３０には、製造対象となる色合成光学系１５０が組み込まれる製造部３３を支持固定するクランプ治具３４が設けられ、前記の光源ユニット３７は、クランプ治具３４の製造部３３の載置面下に設置されている。また、製造装置本体３０の製造部３３の上方には、三次元方向に移動可能なプリズム位置調整ユニット３２と、製造対象となる色合成光学系１５０の平面位置を検出する撮像部３１が設けられている。尚、図６では図示を略したが、載置台３５の下部には、紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させて固定板１５３上にクロスダイクロイックプリズム１５１を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。
【００３３】
前記撮像部３１は、固定板１５３上に配置されたクロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置を検出するものであり、外部に配置された処理部本体５０のコンピュータ５１と接続されている。この撮像部３１は、図６に示すように、クランプ治具３４の上面から立設する支持部３１Ａと、この支持部３１Ａから直交して延出する腕部３１Ｂと、この腕部３１Ｂに固定されるＣＣＤカメラ３１Ｃとを備えている。このＣＣＤカメラ３１Ｃは、外部に配置された処理部本体５０であるコンピュータ５１と、ビデオキャプチャボード（図示略）を介して接続されている。ＣＣＤカメラ３１Ｃがクロスダイクロイックプリズム１５１の上面を撮像した後、このビデオキャプチャボードによりコンピュータ用の画像信号に変換され、コンピュータ５１によって処理される。
前記プリズム位置調整ユニット３２は、図８に示すように、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行う部分であり、クロスダイクロイックプリズム１５１を吸着保持するプリズム保持部３２１と、先端がこのプリズム保持部３２１と接続され、基端が駆動機構と接続される駆動軸部３２２とを備える。
【００３４】
プリズム保持部３２１は、保持するクロスダイクロイックプリズム１５１の平面形状と略同様の平面形状を有し、クロスダイクロイックプリズム１５１の上面を吸着して、該クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行う。このため、プリズム保持部３２１のクロスダイクロイックプリズム１５１との当接面の四隅には、吸引用の孔３２１Ａが形成されている。また、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置を撮像部３１にて検出できるように、中央に撮像用の孔３２１Ｂが形成されている。
また、この当接面には、紫外線照射部３２１Ｃが形成されていて、プリズム位置調整ユニット３２による位置調整が終了したら、この紫外線照射部３２１Ｃから紫外線を照射して、クロスダイクロイックプリズム１５１を通して、下面側の紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させる。
【００３５】
駆動軸部３２２は、図９に示すように、モータ等により駆動し、前記プリズム保持部３２１の姿勢を調整する部分であり、プリズム保持部３２１に吸着されたクロスダイクロイックプリズム１５１を、三次元的に自由な位置に調整できるようになっている。
【００３６】
この駆動軸部３２２は、載置台３５上に固定される基部３２３と、基部３２３上面に移動可能に設置される平面位置調整部３２４と、この平面位置調整部３２４の先端部分に設けられる面外回転位置調整部３２５と、この面外回転位置調整部３２５の先端部分に設けられる面内回転位置調整部３２６とを備え、面内回転位置調整部３２６の先端部分には上記プリズム保持部３２１が固定される。
【００３７】
平面位置調整部３２４は、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の進退位置および平面位置を調整する部分であり、基部３２３上のレール３２３Ａに沿って摺動可能に設けられるＸ軸調整部３２４Ａと、Ｘ軸調整部３２４Ａ上に固定される断面略矩形枠状の係合部材３２４Ｂと、この係合部材３２４Ｂの矩形枠内を摺動可能に設けられるＹ軸調整部３２４Ｃと、このＹ軸調整部３２４Ｃ上に立設される脚部３２４Ｄと、この脚部３２４Ｄの上部先端部分に設けられるＺ軸調整部３２４Ｆと、このＺ軸調整部３２４Ｆと脚部３２４Ｄとを接続する接続部３２４Ｅと、このＺ軸調整部３２４Ｆに設けられ、面外回転位置調整部３２５が接続される接続部３２４Ｇとを備えている。Ｘ、Ｙ軸調整部３２４Ａ、３２４Ｃは、図示しないモータなどの駆動機構により、載置台３５のＸ，Ｙ軸方向（図９中紙面と直交する方向および左右方向）を移動する。Ｚ軸調整部３２４Ｆは、図示しないモータなどの駆動機構によって、接続部３２４Ｅに対してＺ軸方向（図９中上下方向）に移動する。
【００３８】
ここで、図９に示されるように、載置台３５上面には製造対象となるプリズムを載置するプリズム載置台３５Ｂが設置され、上記の平面位置調整部３２４を用いて、プリズム載置台３５Ｂ上方までプリズム把持部３２１を移動させ、製造対象となるプリズムを把持し、さらに製造を行う製造部３３内にプリズムを移動させることで、色合成光学系１５０の製造が行われる。
【００３９】
面外回転位置調整部３２５は、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の面外方向回転位置の調整（クロスダイクロイックプリズム１５１におけるあおり方向の位置調整）を行う部分である。この面外回転位置調整部３２５は、前記平面位置調整部３２４の先端部分に固定されるとともに、垂直方向で円弧となるように摺動可能に設けられた第１調整部３２５Ａと、第１調整部３２５Ａに取り付けられた略扇状の調整案内部３２５Ｃと、この調整案内部３２５Ｃに沿って水平方向で円弧となるように摺動可能に設けられた第２調整部３２５Ｂとを備えている。そして、第１調整部３２５Ａの上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３２５Ａが摺動し、第２調整部３２５Ｂ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３２５Ｂが摺動し、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の面外方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００４０】
面内回転位置調整部３２６は、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の面内方向回転位置の調整を行う部分であり、面外回転位置調整部３２５の下端部に取り付けられ、面内位置調整部３２６と略同じ形状の孔が上下にわたって貫通した円柱状の基部３２６Ａに係合し、この基部３２６Ａの円周方向に回転自在に設けられる。そして、この面内回転位置調整部３２６の回転位置を調整することにより、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１の面内方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００４１】
前記製造部３３は、図１０または図１１に示すように、色合成光学系１５０を構成する固定板１５３とクロスダイクロイックプリズム１５１とが組み込まれ、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１が位置決め固定される部分であり、前記光源ユニットから射出される光束をＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分離するプリズム３３１Ａと分離された色光を配置されるクロスダイクロイックプリズム１５１の光入射端面１５２に導光するミラー３３１Ｂとで構成される導光部３３１と、色合成光学系１５０を載置するための載置台３３２と、色合成光学系１５０で合成された合成光を投写部４０の所定位置に投影させる光案内部３３３とを備えている。
【００４２】
プリズム３３１Ａは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光に分離する３つのプリズムが一体的に構成されており、プリズム３３１Ａの両端には、ねじが固定され、このねじの調節によりプリズム３３１Ａの平面方向調節（図１０中左右方向、および平面内回転方向）を行う平面方向調節部３３４Ｂと、この平面方向調節部３３４Ｂを介してプリズム３３１Ａの進退方向（図１０中上下方向）を調節するマイクロホルダ３３４Ａとで構成されるプリズム調整部３３４が設けられている。
【００４３】
ミラー３３１Ｂは、プリズム３３１Ａで分離されたＲ，Ｂの各色光を反射してクロスダイクロイックプリズム１５１の光入射端面１５２へと導光する部分であり、ミラー３３１Ｂの平面位置を調整する、Ｘ軸調整部３３５Ａ（図１０中左右方向位置調整）、Ｙ軸調整部３３５Ｂ（図１０中上下方向位置調整）と、ミラー３３１Ｂの反射面におけるあおり方向の位置調整を行うあおり方向調整部３３５Ｃとで構成されるミラー位置調整部３３５が設けられている。ここで、あおり方向調整部３３５Ｃは、図１１に示されるように、２つの調整部から構成されており、精密なあおり方向の位置調整ができるようになっている。
載置台３３２は、色合成光学系１５０を構成する固定板１５３を固定するための孔３３２Ａが設けられ、固定板１５３に形成された孔１５３Ａにねじを挿入し、載置台３３２に形成された孔３３２Ａで固定板１５３を固定し、色合成光学系１５０の製造を行う。
【００４４】
光案内部３３３は、色合成光学系１５０と投写部４０との間の光路上に２つの遮蔽板３３３Ａを備えており、この遮蔽板３３３Ａには色合成光学系１５０で射出された合成光を透過させる透過孔３３３Ｂが形成されている。ここで、光案内部３３３の入光側の遮蔽板３３３Ａには、上記プリズム３３１Ａおよびミラー３３１Ｂによって調整された基準光軸上に２つの透過孔３３３Ｂを配置することができるように、遮蔽板調整部３３６が設けられている。この遮蔽板調整部３３６は、図１１に示されるように、２つの調整部から構成されており、２つの調整部を調整することにより遮蔽板３３３Ａの平面に対するあおり方向の調整が精密に行えるようになっている。
【００４５】
前記光源ユニット３７は、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整に際しての光源を有し、図１２に示すように、光源部本体３７１および導光部３７２とを備えている。
光源部本体３７１は、筐体内に調整用光源となる白色レーザ光出力部３７１Ａを収納した構成とされ、製造部３３に光束を供給する部分である。
導光部３７２は、上下に延びる筒状体から構成され、その上端には、側方に開口３７２Ａが形成されるとともに、この開口３７２Ａの位置に応じた内部には、開口３７２Ａの開口面に対して略４５°に配置されるミラー３７２Ｂが設けられている。
導光部３７２の下端部分は、クランプ治具３４に当接し、下端部分の側面には、開口３７２Ｃが形成され、レーザ光射出部分と対向している。また、この開口３７２Ｃに応じた導光部３７２の内部には、開口３７２Ｃの開口面に対して略４５°をなす角度でミラー３７２Ｄが配置される。
【００４６】
このような光源ユニット３７を利用して、製造対象となる色合成光学系１５０の調整を行う場合、導光部３７２の上部の開口３７２Ａと、製造部３３内に設置されたプリズム３３１Ａの赤色光分離側端面とは対向しており、光源部本体３７１の白色レーザ光出力部３７１Ａからの射出光束はプリズム３３１Ａの赤色光分離側端面から製造部３３内に導入され、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整が行われる。
【００４７】
(3-2)投写部本体の構造
図６において、投写部本体４０を構成するスクリーンユニット４１は、暗室４２の内部で製造装置本体３０と対向配置されている。
スクリーンユニット４１は、暗室４２の載置台４３の上面に配置され、製造対象となる色合成光学系１５０の投写面としての透過型スクリーン４１１と、この透過型スクリーン４１１の裏面に設置され、透過型スクリーン４１１の略中央に配置され、光線検出部となるＣＣＤカメラ４１２と、このＣＣＤカメラ４１２を透過型スクリーン４１１の面に沿って移動させる移動機構４１３とを備えている。また、透過型スクリーン４１１裏面の下部中央には、レーザ光出力部３７１Ａから出力された白色レーザ光を検出するためのポジションセンサ４１４が設けられ、このポジションセンサ４１４は移動機構４１５によって透過型スクリーン４１１の面に沿って移動することができる。
【００４８】
透過型スクリーン４１１は、図１３に示されるように、矩形状に形成され、その側面から側板４２１に向かって突設された４つの支持部４１６で支持固定されている。また、透過型スクリーン４１１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、該光束を透過型スクリーン４１１の裏面側に射出するようになっている。
【００４９】
光線検出部としてのＣＣＤカメラ４１２およびポジションセンサ４１４は、いずれも透過型スクリーン４１１に表示された白色レーザ光による光スポットの位置に基づいて、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整に用いることができるが、後述するプリズム位置調整の際には、ポジションセンサ４１４により白色レーザ光を検出し、また、製造部３３の光軸位置出しの際にも、ポジションセンサ４１４により白色レーザ光を検出する。
これらＣＣＤカメラ４１２、およびポジションセンサ４１４は、載置台４３内部のサーボ制御機構によって、遠隔制御で移動させることができるようになっている。
【００５０】
(3-3)処理部本体の構造
上述した製造装置本体３０および投写部本体４０は、図１４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５１と電気的に接続されている。
このコンピュータ５１は、ＣＰＵおよび記憶装置を備え、製造装置本体３０および投写部本体４０のサーボ機構の動作制御を行うとともに、ビデオキャプチャボード等の画像取込装置を介してＣＣＤカメラ４１２、３１Ｃ、およびポジションセンサ４１４と接続されている。
【００５１】
製造装置本体３０に設置されたＣＣＤカメラ３１Ｃで撮像された画像は、画像取込装置を介してコンピュータ５１に入力し、コンピュータに適合する画像信号に変換された後、ＣＰＵを含むコンピュータ５１の動作制御を行うＯＳ上に展開されるプリズム平面位置調整プログラムにより処理され、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整が行われる。
ポジションセンサ４１４で検出された光スポットの位置は、コンピュータ５１に取り込まれて処理され、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整が行われる。
【００５２】
〔４〕色合成光学系の製造操作
このような色合成光学系１５０の製造装置２において、製造対象となる色合成光学系１５０の位置調整操作は、図１５に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(1) まず、色合成光学系１５０を製造部３３の載置台３３２に設置する前に、製造部３３の基準光軸の位置出しを行う（処理Ｓ１）。具体的には、図１６に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(1-1) まず、基準光軸を得るために、製造部３３の載置台３３２に固定板に対してプリズムの位置決めが終了した基準となる色合成光学系を取り付ける（処理Ｓ１１）。
(1-2) 光源ユニット３７のレーザ光出力部３７１Ａから白色レーザ光を照射する（処理Ｓ１２）。光源ユニット３７から照射された白色レーザ光は、製造部３３の導光部３３１でＲＧＢ３色の色光に分離された後、基準となる色合成光学系で再び合成され、スクリーン上に各色光による光スポット像が形成される。
【００５３】
(1-3) 作業者は、スクリーン上に形成された各色光による光スポット像を確認し、導光部３３１に設置されたプリズム調整部３３４およびミラー位置調整部３３５と光案内部３３３の入光側の遮蔽板３３３Ａに設置された遮蔽板調整部３３６を用いてプリズム３３１Ａ、ミラー３３１Ｂ、および遮蔽板３３３Ａの位置調整を行う（処理Ｓ１３）。まず、プリズム調整部３３４のマイクロホルダ３３４Ａを用いてプリズム３３１Ａの進退方向を調整するとともに、遮蔽板調整部３３６を調整してスクリーン上に表示されるＧの色光の基準位置を出す。次に、このＧの色光における基準位置に基づいて、プリズム調整部３３４の平面方向調節部３３４Ｂおよびミラー位置調整部３３５を用いてＲ，Ｂの色光の位置調整を行う。
ここで、プリズム３３１Ａ、ミラー３３１Ｂが基準となる光軸からずれて配置されている場合、図１７に示されるように、各色光に対応した光スポット像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢは、それぞれずれた位置に形成される。このＳＲ、ＳＧ、ＳＢのずれた位置を調整するために、平面方向調節部３３４Ｂおよびミラー位置調整部３３５を用いて、Ｒ，Ｂの色光による光スポット像ＳＲ、ＳＢを緑の色光による光スポット像ＳＧに重ねることで、導光部３３１を基準光軸に対応した位置に配置することができる。
【００５４】
(2) 次に、基準となる色合成光学系を取り外し、製造部３３内の載置台３３２に製造対象となる色合成光学系１５０を載置固定する（処理Ｓ２）。具体的には、固定板１５３をねじで載置台３３２に固定し、紫外線硬化型接着剤１５４をクロスダイクロイックプリズム１５１が固定される固定面上に未硬化の状態で塗布しておき、プリズム位置調整ユニット３２にてプリズム載置台３５Ｂに載置されたクロスダイクロイックプリズム１５１を把持し、コンピュータ５１を操作してクロスダイクロイックプリズム１５１を上記固定板１５３上に載置する。
【００５５】
(3) コンピュータを操作して、予め記憶装置内に格納された、プロジェクタの機種毎に登録された機種データを呼び出して、ＣＰＵのメモリ上にロードする（処理Ｓ３）。機種データとしては、製造対象となるクロスダイクロイックプリズム１５１の設計上の配置位置が含まれ、各位置調整に際しては、この設計上の配置位置を初期位置として調整を行う。
(4) コンピュータ５１のＣＰＵは、メモリー上にロードされた機種データのクロスダイクロイックプリズム１５１の設計上の位置に基づいて、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力する。プリズム位置調整ユニット３２は、この制御指令に基づいて、クロスダイクロイックプリズム１５１を初期位置にセットする（処理Ｓ４）。
(5) 前記のようなクロスダイクロイックプリズム１５１の設置が終了したら、プリズム平面位置調整を行うが（処理Ｓ５：平面位置調整工程）、具体的には、図１８に示されるフローチャートに基づいて行われる。
【００５６】
(5-1) コンピュータ５１のＣＰＵは、制御信号を送り、ＣＣＤカメラ３１Ｃの焦点調整を行い、ＣＣＤカメラ３１Ｃによる検出の準備を行う（処理Ｓ５１）。そして、検出準備の後、クロスダイクロイックプリズム１５１上面を撮像し、撮像された画像が画像取り込み部を介して画像信号に変換された後、コンピュータ５１のＣＰＵは、画像信号を処理し、画像を検出する（処理Ｓ５２：画像検出手順）。
(5-2) コンピュータ５１のＣＰＵは、予め取得した基準となる画像と検出された画像との偏差を演算処理し(処理Ｓ５３：偏差算出手順)、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力し、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整を行う（処理Ｓ５４）。具体的には、撮像された画像において、固定板１５３に形成された球状の膨出部１５３Ｂの平面位置に対して、クロスダイクロイックプリズム１５１の選択反射特性を持つ略Ｘ字状の反射面の平面位置と予め取得された反射面の基準位置とを比較し、その偏差を演算処理し、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整を行う。
【００５７】
(6) 次に、前記のようなクロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整が終了した後、クロスダイクロイックプリズム１５１の反射面に対するあおり方向の位置調整を行うが、具体的には、図１９に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(6-1) コンピュータ５１のＣＰＵは、ポジションセンサ４１４を、透過型スクリーン４１１上に投写される投写画像の略中央に移動させ、ポジションセンサ４１４による検出の準備を行う（処理Ｓ６１）。また、白色レーザ光出力部３７１Ａから白色レーザ光を照射する（処理Ｓ６２：光束射出工程）。
(6-2) 光源ユニット３７から照射された白色レーザ光は、導光部３３１でＲＧＢ３色の色光に分離された後、クロスダイクロイックプリズム１５１で再び合成され、ポジションセンサ４１４は、スクリーン上に表示された各色光すべての光スポット像を検出する（処理Ｓ６３：光検出工程）。
【００５８】
(6-3) ポジションセンサ４１４で検出された光スポット像は、数値信号としてコンピュータ５１に取り込まれ、コンピュータ５１のＣＰＵは、取り込まれた数値信号に基づいて、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力して、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行い（処理Ｓ６４）、調整後、再度光スポット像を検出する（処理Ｓ６５）。
【００５９】
(6-4) コンピュータ５１のＣＰＵは、プリズム位置調整を行いながら、光スポット像の面積を算出し、算出された面積に基づいて、調整を終了するか否かを判定する（処理Ｓ６６）。具体的には、クロスダイクロイックプリズム１５１が基準光軸に対してずれた位置である場合、図１７に示すように、分離されたＲＧＢの各色光の光スポット像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢがずれた位置に形成され、光スポット像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢの面積の和は、本来の白色レーザ光の光スポット像ＳＯの面積よりも大きくなる。従って、光スポット像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢの面積の和が白色レーザ光の本来の光スポット像ＳＯの面積と等しくなった状態を、調整終了と判定すればよい。
【００６０】
(7) コンピュータ５１は、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置およびあおり方向位置が調整されているか否かを判定し、固定板１５３に対して平面位置およびあおり方向位置が取得されるまで、一連の作業を繰り返す（処理Ｓ７）。
(8) クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整が終了したら、ＣＰＵは、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力して、これに基づいて、プリズム位置調整ユニット３２は、プリズム保持部３２１の紫外線照射部３２１Ｃから紫外線を照射し、固定板１５３上の紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させて（処理Ｓ８：接着剤硬化手順）、色合成光学系１５０の製造が終了する。
【００６１】
〔５〕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。
(1) 色合成光学系１５０を製造する際に、平面位置検出工程、平面位置調整工程を実施することにより、クロスダイクロイックプリズム１５１の上面の画像を検出し、固定板１５３に形成された膨出部１５３Ｂの平面位置に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の選択反射特性を持つ略Ｘ字状の反射面の平面位置を、予め取得された反射面の基準位置と比較し、その偏差を演算処理することで、基準平面位置に配置するようにクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行うことができ、予め大きくクロスダイクロイックプリズム１５１が固定板１５３からずれていた場合に、容易に平面の位置調整をすることができる。
(2) さらに、光束射出工程、光検出工程、あおり方向位置調整工程を実施することにより、白色レーザ光を導光部３３１でＲＧＢの色光に分離させてクロスダイクロイックプリズム１５１の光入射端面に入射させ、クロスダイクロイックプリズム１５１で合成された光束をポジションセンサ４１４で検出しながら、プリズム位置調整ユニット３２にて固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１のあおり方向の位置調整を行うことができ、クロスダイクロイックプリズム１５１の固定板１５３に対する位置決めを高精度かつ迅速に行うことができる。また、光源として白色レーザ出力部３７１Ａを用いて指向性の高い白色レーザ光を射出することで、スクリーン４１１上に表示される白色レーザ光の各色光は、スポットとして検出され、各色光のスポット位置を相互に調整することで、クロスダイクロイックプリズム１５１のあおり方向の調整を高精度に行うことができる。
【００６２】
(3) また、製造部３３内の光案内部３３３に２つの遮蔽板３３３Ａが配置され、この遮蔽板３３３Ａには、クロスダイクロイックプリズム１５１から射出される合成光が透過することができるように透過孔３３３Ｂを備えていることにより、光軸をずれた色光はこの遮蔽板３３３Ａによって遮断され、また、クロスダイクロイックプリズム１５１に入り込んだ余分な光もこの遮蔽板３３３Ａによって遮断することができ、スクリーン４１１上には、より鮮明な色光が表示され、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を容易に行うことができる。
(4) また、調整の終了を判定する工程Ｓ６６を備えていることにより、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整の終了を、コンピュータ５１で自動的に判定できるので、調整の迅速化および簡素化を図ることができる。
(5) さらに、位置調整が終了したか否かの判定を、光スポットＳＲ、ＳＧ、ＳＢの面積の和が最小となることで行うことにより、固定板１５３に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の位置を最適な位置に調整でき、簡単な判定方法で高精度な位置調整を実現できる。
【００６３】
(6) 製造部３３に、導光部３３１を構成するプリズム３３１Ａ、およびミラー３３１Ｂの位置調整を行うプリズム調整部３３４、およびミラー位置調整部３３５が設置されていることにより、色合成光学系１５０の製造前に、位置調整が既に行われた基準となる色合成光学系を組み込んだ状態で、このプリズム調整部３３４、およびミラー位置調整部３３５で導光部３３１を調整することで、光源から射出された光束を基準光軸に合わせることができ、色合成光学系１５０の位置調整をより高精度に行うことができる。
(7) クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を紫外線硬化型接着剤１５４が未硬化の状態で実施しているため、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置を自由に調整することができ、位置調整の後、接着剤硬化手順を実施しているので、固定板１５３に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の位置を最適な位置で位置決めすることができる。
【００６４】
(8) 固定板１５３に球状の膨出部１５３Ｂが形成されていることにより、クロスダイクロイックプリズム１５１と膨出部１５３Ｂとは点で接触し、クロスダイクロイックプリズム１５１の切断精度が悪い場合でも、クロスダイクロイックプリズム１５１をプリズム位置調整ユニット３２を用いて、三次元的に位置調整することができ、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置およびクロスダイクロイックプリズム１５１の反射面に対するあおり方向を適正に位置調整することができる。また、同様に、クロスダイクロイックプリズム１５１の面粗度にも影響を受けずに、クロスダイクロイックプリズム１５１を適正に位置調整することができる。
【００６５】
(9) また、紫外線硬化型接着剤１５４を、クロスダイクロイックプリズム１５１下面と固定板１５３との隙間を埋めるように充填することで、クロスダイクロイックプリズム１５１下面の支持を、固定板１５３の膨出部１５３Ｂによる点接触による支持だけでなく、充填された紫外線硬化型接着剤１５４によってカバーすることができ、あおり方向位置調整工程によって固定された、クロスダイクロイックプリズム１５１と固定板１５３を安定に維持することができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第１実施形態における色合成光学系１５０の製造方法では、固定板１５３に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整において、光源として白色レーザ光を用い、クロスダイクロイックプリズム１５１にて合成された白色レーザ光の各色光をスクリーン上に表示し、ポジションセンサ４１４を用いて、表示された各色光のスポットにおける相互の位置を調整することにより、固定板１５３に対するクロスダイクロイックプリズム１５１の光軸に対するあおり方向の位置調整を行っていた。
これに対して、第２実施形態における色合成光学系１５０の製造方法では、光源と、合成光を検出するポジションセンサ４１４とに対応して、光束射出部と光束検出部とを備えたオートコリメータ２００を採用している点が相違する。
【００６７】
具体的には、図２０または図２１に示すように、色合成光学系１５０の製造装置３は、製造装置本体３０および処理部本体５０から構成され、色合成光学系１５０は製造装置本体３０上に設置されて製造が行われる。
（１）製造装置本体の構造
製造装置本体３０は、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置を検出する撮像部３１と、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整用のプリズム位置調整ユニット３２と、色合成光学系１５０が組み込まれる製造部３３と、所定の光路上に光束を射出するとともに、クロスダイクロイックプリズム１５１の選択反射特性を持つ反射面にて反射された各色光を検出するオートコリメータ２００とを備えて構成される。
【００６８】
製造部３３は、図２１に示されるように、色合成光学系１５０を構成する固定板１５３とクロスダイクロイックプリズム１５１とが組み込まれ、固定板１５３に対してクロスダイクロイックプリズム１５１が位置決め固定される部分であり、前記オートコリメータ２００から射出される光束をＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分離するプリズム３３１Ａと分離された色光を導光するミラー３３１Ｂとで構成される導光部３３１と、色合成光学系１５０を載置するための載置台３３２と、色合成光学系１５０で合成された合成光を導光する光案内部３３３とを備えて構成され、この光案内部３３３はその先端部にクロスダイクロイックプリズム１５１によって合成された光束を反射する反射ミラー３３３Ｃが取り付けられている。
【００６９】
オートコリメータ２００は、特にクロスダイクロイックプリズム１５１の反射面に対するあおり方向の位置調整をするものであり、製造部３３内のプリズム３３１Ａの赤色光分離側端面に対向配置される。具体的に、オートコリメータ２００は、図２２に示されるように、光束を射出する光源ユニット２１０と、光源ユニット２１０から射出された光束を平行光線として射出する対物レンズ２２０と、光源ユニット２１０から射出された光束を導光するとともに、反射されてきた光束を導光する導光部２３０と、反射されてきた像を拡大する接眼レンズ２４０とを備えている。
【００７０】
光源ユニット２１０は、対物レンズ２２０のバックフォーカス位置に配置され、光束を射出する光源２１０Ａと、十字形状の透過孔が形成されたチャート２１０Ｂを有する。光源２１０Ａから射出された光束は、チャート２１０Ｂを通過することで、十字の形状を持った光束として導光部２３０へ射出される。
導光部２３０は、光源ユニット２１０のチャート２１０Ｂに対して略４５°に配置されたハーフミラー２３０Ａを有し、光源ユニット２１０から射出された光束はこのハーフミラー２３０Ａで反射され、対物レンズ２２０で平行光束となって射出される。そして、オートコリメータ２００から出た光束は、製造部３３内に供給され、製造部３３内の導光部３３１でＲＧＢの各色光に分離された後、クロスダイクロイックプリズム１５１で合成される。この合成された光束は、製造部３３内の先端部に配置された反射ミラー３３３Ｃにて反射され、前述の光路に沿ってオートコリメータ２００へと戻る。オートコリメータ２００に戻った各色光は、導光部２３０に配置されたハーフミラーを通過し、接眼レンズ２４０で像が確認できるようになっている。
ここで、接眼レンズ２４０の代わりに、図示は省略するが、３ＣＣＤカメラを設置することで前述の反射された像を撮像することができ、ビデオキャプチャボードを介して処理部本体５０であるコンピュータ５１にて画像検出、および画像処理が行われる。３ＣＣＤカメラを使用することにより、色光の分別を行い、高精度で調整することが可能となる。
【００７１】
（２）色合成光学系の製造操作
このような色合成光学系１５０の製造装置３において、製造対象となる色合成光学系１５０の製造操作は、図１５に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(1) まず、色合成光学系１５０を製造部３３の載置台３３２に設置する前に、製造部３３の基準光軸の位置出しを行う（処理Ｓ１）。具体的には、図２３に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(1-1) まず、基準光軸を得るために、製造部３３の載置台３３２に、固定板に対するプリズムの位置決めが終了した基準となる色合成光学系を取り付ける（処理ＳＡ１１）。
(1-2) オートコリメータ２００の光源ユニット２１０から光束を照射する（処理ＳＡ１２）。照射された光束は、製造部３３の導光部３３１でＲＧＢ３色の色光に分離された後、基準となる色合成光学系で再び合成される。この合成された光束は、反射ミラー３３３Ｃで反射され、再び前述の光路を戻り、オートコリメータ２００に入光する。
【００７２】
(1-3) 作業者は、オートコリメータ２００の接眼レンズ２４０から各色光による像を確認し、導光部３３１に設置されたプリズム調整部３３４およびミラー位置調整部３３５を用いてプリズム３３１Ａ、ミラー３３１Ｂの位置調整を行う（処理ＳＡ１３）。ここで、オートコリメータ２００で確認できる各色光による像は、オートコリメータ２００内に設置された十字形状のチャート２１０Ｂによって、各色光に対応した十字形状の像が確認される。プリズム３３１Ａ、ミラー３３１Ｂが基準となる光軸からずれて配置されている場合、図２５に示すように、各色光に対応した十字状の像ＲＦ、ＧＦ、ＢＦは、ずれた位置に形成される。ここで、まず、プリズム調整部３３４のマイクロホルダ３３４Ａを用いてプリズム３３１Ａの進退方向を調整し、Ｇの色光を基準位置に配置する。次に、プリズム調整部３３４の平面方向調節部３３４Ｂとミラー位置調整部３３５を調整し、Ｇの色光による像ＧＦを基準にして、Ｒ，Ｂの色光による十字状の像ＲＦ、ＢＦをＧの色光による像ＧＦに重ねることで、導光部３３１を基準光軸に対応した位置に配置することができる。
【００７３】
(2) 第１実施形態におけるプリズムの取付（処理Ｓ２）からプリズム平面位置調整（処理Ｓ５）と同様な工程を行い、製造対象となるクロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整を行う。
(3) クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置調整が終了した後、あおり方向の位置調整を行うが、具体的には、図２４に示されるフローチャートに基づいて行われる。
(3-1) オートコリメータ２００の接眼レンズ２４０を取り外して３ＣＣＤカメラを設置し、各色光による像の検出の準備を行う（処理ＳＡ６１）。
(3-2) オートコリメータ２００の光源２１０Ａから光束を照射する（処理ＳＡ６２）。照射された光束は、製造部３３の導光部３３１でＲＧＢ３色の色光に分離された後、クロスダイクロイックプリズム１５１で再び合成される。この合成された光束は、反射ミラー３３３Ｃで反射され、再び前述の光路を戻り、オートコリメータ２００に入光する。
(3-3) コンピュータ５１のＣＰＵは、３ＣＣＤカメラに制御信号を送り、３ＣＣＤカメラの焦点調整を行い（処理ＳＡ６３）、焦点調整の後、３ＣＣＤカメラは、各色光による像を検出する（処理ＳＡ６４）。ここで、検出される像としては、各色光に対応してオートコリメータ２００内に設置された十字形状のチャート２１０Ｂの像が検出される。
【００７４】
(3-4) ３ＣＣＤカメラで検出された各色光による像は、画像信号としてコンピュータ５１に取り込まれ、コンピュータ５１のＣＰＵは、取り込まれた画像信号に基づいて、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力して、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行う（処理ＳＡ６５）。具体的に、各色光の像によるクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整は、画像手法の一手法であるパターンマッチング処理により行われる。図２３に示すように、３ＣＣＤカメラで撮像された各色光による像のうち、緑の色光による像ＧＦを基準パターンとしてコンピュータ５１に記憶させ、赤、青の色光による像ＲＦ、ＢＦのパターンを基準パターンに重ねるようにパターンマッチング処理を行い、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行う。
【００７５】
(4) コンピュータ５１は、クロスダイクロイックプリズム１５１の平面位置およびあおり方向位置が調整されているか否かを判定し、固定板１５３に対して平面位置およびあおり方向位置が取得されるまで、一連の作業を繰り返す（処理Ｓ７）。
(5) そして、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整が終了したら、ＣＰＵは、プリズム位置調整ユニット３２に制御指令を出力して、これに基づいて、プリズム位置調整ユニット３２は、プリズム保持部３２１の紫外線照射部３２１Ｃから紫外線を照射し、固定板１５３上の紫外線硬化型接着剤１５４を硬化させて（処理Ｓ８：接着剤硬化手順）、色合成光学系１５０の製造が終了する。
【００７６】
（３）実施形態の効果
このような第２実施形態によれば、前記(1)、(6)〜(9)と同様の効果の他、
(10) 色合成光学系１５０を製造する際に、光束射出工程、色分離工程、光検出工程、あおり方向位置調整工程を実施することにより、オートコリメータ２００の光源ユニット２１０から光を射出し、射出された光を導光部３３１でＲＧＢの３つの色光に分離させて色合成光学系１５０の光入射端面に入射させ、色合成光学系１５０で合成された光束が反射ミラー３３３Ｃによって反射され、この反射されて戻る各色光をオートコリメータ２００に取り付けた３ＣＣＤカメラで撮像しながら、撮像された各色光に対応する像の相互の位置を調整しクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行うことができ、クロスダイクロイックプリズム１５１の固定板１５３に対する位置決めを高精度かつ迅速に行うことができ、色合成光学系１５０の製造を容易に行うことができる。
(11) また、合成光の検出をオートコリメータ２００で行うことにより、投写部４０を必要とせず、色合成光学系１５０の製造装置の小型化に繋がる。
【００７７】
〔６〕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。
前記実施形態では、コンピュータ５１を利用して自動的にクロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整を行っていたが、これに限らず、位置調整を手動で行うようにしてもよい。
また、前記実施形態では、基準光軸を得る際に、導光部３３１のプリズム３３１Ａおよびミラー３３１Ｂの調整を手動で行っていたが、これに限らず、コンピュータ５１を利用して自動的に導光部３３１の位置調整を行うようにしてもよい。
前記第１実施形態では、クロスダイクロイックプリズム１５１の位置調整の終了判定を、光スポットの面積がもっとも小さくなった状態で判定していたが、これに限られない。すなわち、ポジションセンサ４１４の代わりにＣＣＤカメラ４１２を用いて、光スポットの面積が最小となる状態を調整終了判定の基準としてもよい。
【００７８】
前記第２実施形態では、オートコリメータ２００を製造部３３内のプリズム３３１Ａの赤色光分離端面に対向するように配置したが、これに限らず、オートコリメータ２００から射出された光束をクロスダイクロイックプリズム１５１の選択反射特性を持つ反射面にて反射させ、反射された光束をオートコリメータ２００で検出することができる配置であればよい。
その他、本発明の実施の際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。
【００７９】
【発明の効果】
前述のような本発明の色合成光学系の製造方法によれば、色合成光学系の製造をする際に、平面位置検出工程、平面位置調整工程、光束射出工程、光検出工程、およびあおり方向位置調整工程を実施することにより、予め大きくずれたクロスダイクロイックプリズムの位置を平面位置検出工程および平面位置調整工程で調整を行い、さらに、光源から射出された光束を製造部内の導光部でＲＧＢ等の複数の色光に分離させてクロスダイクロイックプリズムの光入射端面に入射させ、クロスダイクロイックプリズムで合成された光束を検出装置で検出しながら、固定板に対してクロスダイクロイックプリズムを位置調整し、色合成光学系の製造を行うことができるため、色合成光学系の製造を迅速かつ高精度に行うことができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る製造対象となる色合成光学系を組み込む光学部品用筐体の構造を表す模式図である。
【図２】前記実施形態における光学部品用筐体の構造を表す概要斜視図である。
【図３】前記実施形態における色合成光学系に光変調装置を取り付ける構造を表す概要斜視図である。
【図４】前記実施形態における色合成光学系の取付構造を表す側面図である。
【図５】前記実施形態における光学部品用筐体の構造を表す概要斜視図である。
【図６】前記実施形態における色合成光学系を製造する製造装置の構造を表す側面図である。
【図７】前記実施形態における色合成光学系を製造する製造装置の構造を表す平面図である。
【図８】前記実施形態における色合成光学系の位置調整部の構造を表す側面図および平面図である。
【図９】前記実施形態における色合成光学系の位置調整部の構造を表す側面図である。
【図１０】前記実施形態における色合成光学系の製造装置における製造部の構造を表す平面図である。
【図１１】前記実施形態における色合成光学系の製造装置における製造部の構造を表す側面図である。
【図１２】前記実施形態におけるレーザ光出力部の構造を表す側面図である。
【図１３】前記実施形態におけるレーザ光による光スポットを表示するスクリーンユニットを表す正面図である。
【図１４】前記実施形態における処理部本体の制御構造を表すブロック図である。
【図１５】前記実施形態における製造操作の手順を表すフローチャートである。
【図１６】前記実施形態における光軸位置だしの手順を表すフローチャートである。
【図１７】前記実施形態におけるレーザ光による光スポット像およびプリズム位置調整の調整終了判定の基準を表す模式図である。
【図１８】前記実施形態におけるプリズム平面位置調整の手順を表すフローチャートである。
【図１９】前記実施形態におけるプリズムあおり方向位置調整の手順を表すフローチャートである。
【図２０】前記第２実施形態における色合成光学系を製造する製造装置の構造を表す側面図である。
【図２１】前記第２実施形態における色合成光学系を製造する製造装置の構造を表す平面図である。
【図２２】前記第２実施形態におけるオートコリメータの構造を表す模式図である。
【図２３】前記第２実施形態における光軸位置だしの手順を表すフローチャートである。
【図２４】前記第２実施形態におけるプリズムあおり方向位置調整の手順を表すフローチャートである。
【図２５】前記第２実施形態におけるオートコリメータによって検出された像を表す模式図である。
【符号の説明】
２、３ 色合成光学系の製造装置
３１ 平面位置検出部
３１Ｃ ＣＣＤカメラ（撮像素子）
３２ プリズム位置調整ユニット（位置調整部）
５０ 処理部本体（信号処理部）
１５０ 色合成光学系
１５１ クロスダイクロイックプリズム
１５２ 光入射端面
１５３ 固定板
１５４ 紫外線硬化型接着剤（光硬化型接着剤）
２００ オートコリメータ
２１０ 光源ユニット（光束射出部）
２４０ 接眼レンズ（光束検出部）
３２１ プリズム保持部
３２１Ｃ 紫外線照射部（光線照射部）
３３１ 導光部
３３１Ａ プリズム（偏光分離光学素子）
３３１Ｂ ミラー（反射ミラー）
３３３ 光案内部
３３３Ａ 遮蔽板
３３３Ｂ 透過孔
３３３Ｃ 反射ミラー（反射部）
３３５ ミラー位置調整部（位置調整機構）
３７１Ａ 白色レーザ光出力部（レーザ光射出部）
４１１ スクリーン
４１４ ポジションセンサ（合成光検出部）
Ｓ５ 平面位置検出工程
Ｓ５２ 画像検出手順
Ｓ５３ 偏差算出手順
Ｓ５４ 平面位置調整工程
Ｓ６２、ＳＡ６２ 光束射出工程
Ｓ６３、Ｓ６５、ＳＡ６４ 光検出工程
Ｓ６４、ＳＡ６５ あおり方向位置調整工程
Ｓ８ 接着剤硬化手順
Claims (10)
- 複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造装置であって、
白色レーザ光を射出するレーザ光射出部と、
このレーザ光射出部から射出された白色レーザ光を複数の色光に分離して、前記プリズムの各光入射端面に入射させる導光部と、
前記固定板に対する前記プリズムの平面位置を検出する平面位置検出部と、
前記プリズムの光射出端面から射出された合成光を検出する合成光検出部と、
前記固定板に対する前記プリズムの位置調整を行う位置調整部とを備えていることを特徴とする色合成光学系の製造装置。 - 請求項１に記載の色合成光学系の製造装置において、
前記プリズムから射出された合成光を投影するスクリーンを備え、
前記プリズムからこのスクリーンに至る光路上には、前記合成光を前記スクリーンの所定位置に投影させる光案内部が設けられ、
この光案内部は、前記合成光を透過させる孔が形成された遮蔽板を前記光路上に少なくとも２枚以上配置して構成されることを特徴とする色合成光学系の製造装置。 - 複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造装置であって、
光束射出部および光束検出部を備え、前記プリズムに光束を射出して反射した光束を検出するオートコリメータと、
このオートコリメータから射出された光束を複数の色光に分離して、前記プリズムの各光入射端面に入射させる導光部と、
前記プリズムから射出された光束を反射して、該光束を前記プリズムの光射出端面に導入する反射部と、
前記固定板に対する前記プリズムの平面位置を検出する平面位置検出部と、
前記固定板に対する前記プリズムの位置調整を行う位置調整部とを備えていることを特徴とする色合成光学系の製造装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の色合成光学系の製造装置において、
前記導光部は、白色光を複数の色光に分離する偏光分離光学素子と、分離された色光を曲折して前記プリズムの光入射端面に入射させる反射ミラーとを備え、
この反射ミラーには、前記プリズムに対する位置を調整する位置調整機構が設けられていることを特徴とする色合成光学系の製造装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の色合成光学系の製造装置において、
前記平面位置検出部は、前記プリズムの光入射端面に直交する面を撮像する撮像素子と、この撮像素子で撮像された画像を取り込んで画像信号に変換する画像取り込み部と、この画像取り込み部から出力された画像信号に基づいて、画像の演算処理を行い、前記プリズムの平面位置を演算処理する信号処理部とを備えていることを特徴とする色合成光学系の製造装置。 - 請求項１から請求項５のいずれかに記載の色合成光学系の製造装置において、
前記プリズムは、前記固定板の載置面に光硬化型接着剤により接着され、
前記位置調整部は、前記プリズムを保持するプリズム保持部と、前記光硬化型接着剤を硬化させる光線を照射する光線照射部とを備えていることを特徴とする色合成光学系の製造装置。 - 複数の色光を合成して射出するために、各色光に応じた複数の光入射端面、および各色光を合成して射出する光射出端面が形成されたプリズムと、このプリズムが固定される固定板とを備え、前記固定板に対して前記プリズムを位置決め固定する色合成光学系の製造方法であって、
前記固定板に対する前記プリズムの平面位置を検出する平面位置検出工程と、
この平面位置検出工程を実施しながら、前記固定板に対して基準となる所定の平面位置に配置するように前記プリズムを位置調整する平面位置調整工程と、
所定の光軸上に白色光を射出する光束射出工程と、
この白色光を複数の色光に分離し、分離された各色光を前記プリズムの光入射端面に入射させ、前記プリズムで合成された光束を光検出装置で検出する光検出工程と、
この光検出工程を実施しながら、前記プリズムを前記固定板に対して位置調整するあおり方向位置調整工程とを備えていることを特徴とする色合成光学系の製造方法。 - 請求項７に記載の色合成光学系の製造方法において、
前記平面位置検出工程は、前記プリズムの光入射端面と直交する端面の画像を撮像素子を用いた画像取り込み部で検出する画像検出手順と、この検出された平面画像と基準となる平面画像との偏差を算出する偏差算出手順とを備えていることを特徴とする色合成光学系の製造方法。 - 請求項７または請求項８に記載の色合成光学系の製造方法において、
前記プリズムは、前記固定板の載置面に光硬化型接着剤で接着され、
前記平面位置調整工程および前記あおり方向位置調整工程は、前記光硬化型接着剤が未硬化の状態で実施され、
前記あおり方向位置調整工程は、前記プリズムの位置調整の後、前記光硬化型接着剤に光線を照射して、該接着剤を硬化させる接着剤硬化手順を備えていることを特徴とする色合成光学系の製造方法。 - 請求項７から請求項９のいずれかに記載の色合成光学系の製造方法により、製造された色合成光学系を備えることを特徴とするプロジェクタ。
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