KR100643976B1 - 조명 광학 유닛의 제조 방법, 조명 광학 유닛의 제조장치, 이 제조 방법에 의해 제조된 조명 광학 유닛 및프로젝터 - Google Patents

Abstract

제 1 위치 결정 공정 S1은 집광 소자 및 편광 변환 소자를 위치 결정 고정한다. 광속 도입 공정 S5는 집광 소자 및 편광 변환 소자와 광속 분할 소자로 광속을 도입한다. 광학 이미지 검출 공정 S7은 이들 소자를 통한 광학 이미지를 검출한다. 조명 영역 대비 공정 S9는 검출된 광학 이미지에 의한 조명 영역 및 설계상 조명 영역을 대비한다. 최적 상태 판정 공정 S10은 대비 결과에 근거하여 광학 이미지의 조명 영역이 설계상 조명 영역에 대해 최적의 위치인지 여부를 판정한다. 광속 분할 소자 위치 조정 공정 S11은 최적의 위치가 아니라고 판정된 경우에 광속 분할 소자의 위치 조정을 실시하며, 제 2 위치 결정 공정 S12는 최적의 위치로 판정된 경우에 광속 분할 소자를 위치 결정 고정한다.

Description

조명 광학 유닛의 제조 방법, 조명 광학 유닛의 제조 장치, 이 제조 방법에 의해 제조된 조명 광학 유닛 및 프로젝터{PRODUCTION METHOD FOR ILLUMINATING OPTICAL UNIT, PRODUCTION DEVICE FOR ILLUMINATING OPTICAL UNIT, ILLUMINATING OPTICAL UNIT PRODUCED BY THIS PRODUCTION METHOD, AND PROJECTOR}

본 발명은 조명 광학 유닛의 제조 방법, 조명 광학 유닛의 제조 장치, 이 제조 방법에 의해 제조된 조명 광학 유닛 및 프로젝터에 관한 것이다.

종래로부터 광원 램프와, 이 광원 램프로부터 사출된 광속을 화상 정보에 따라 변조하는 전기 광학 장치와, 이 전기 광학 장치에 의해 변조된 광속을 확대 투사하는 투사 광학계를 구비한 프로젝터가 이용되고 있다.

이와 같은 프로젝터에서는, 광원 램프로부터 사출된 광속에 의해, 전기 광학 장치의 화상 형성 영역을 얼룩없이 균일하게 조명하기 위하여 광원 램프와 전기 광학 장치 사이에 복수의 광학 소자로 구성되는 조명 광학계가 개재 배치되어 있다.

이 조명 광학계는, 예컨대, 광원 램프로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 광속 분할 소자, 분할된 복수의 부분 광속을 전기 광학 장치의 화 상 형성 영역상에 집광하는 집광 소자, 및 광원 램프로부터 사출된 광속의 편광 방향을 대략 동일 방향으로 모으는 편광 변환 소자 등으로 구성되어 있다.

이와 같은 조명 광학계를 조정하는 경우, 종래에는, 광원 램프, 광속 분할 소자, 집광 소자, 편광 변환 소자, 및 전기 광학 장치 등을 수납하는 광학 부품용 하우징내에 설치한다. 그리고, 실제로 광원 램프로부터 사출된 광속을 스크린상에 투사하면서, 광속 분할 소자, 집광 소자, 및 편광 변환 소자의 위치 조정을 실시하여, 일견하여 가장 밝아지는 부분, 가장 밝기의 불균일이 없어지는 위치를 최적 위치라고 판단하는 것에 의해 실시하고 있었다.

최근에는, 프로젝터의 소형화에 따라, 광원 램프로부터 전기 광학 장치까지의 광로 길이가 짧아지고 있고, 광원 램프와 전기 광학 장치 사이에 개재 배치되는 조명 광학계에 의한 집광 효율의 향상이 요구되고 있다.

그러나, 종래의 조명 광학계의 조정에서는, 광학 부품용 하우징에 대하여 광속 분할 소자, 집광 소자, 및 편광 변환 소자를 각각 위치조정하기 때문에, 고정밀도의 위치 조정이 곤란하다.

또한, 이들의 최적 위치를 스크린상에 투사된 광학 이미지로부터 일견하여 판단하고 있기 때문에, 조정하는 사람에 따라 조정 정밀도에 차이가 나거나, 작업 시간의 경과에 의해 조정 정밀도가 저하될 우려가 있다.

그리고, 복수의 광학 소자의 위치 관계를 고정밀도로 조정하여 조명 광학계에 의한 집광 효율을 향상시키기 위해서, 이들의 광학 소자를 유닛화하는 방법이 요망되고 있다.

본 발명의 목적은 광속 분할 소자, 집광 소자, 및 편광 변환 소자를 일체화한 조명 광학 유닛을 고정밀도 또한 효율적으로 제조할 수 있는 조명 광학 유닛의 제조 방법, 조명 광학 유닛의 제조 장치, 이 제조 방법에 의해 제조된 조명 광학 유닛 및 프로젝터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 조명 광학 유닛의 제조 방법은, 광원으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 광속 분할 소자와, 각 부분 광속을 집광하는 집광 소자와, 각 부분 광속의 편광 방향을 가지런히 하는 편광 변환 소자를 구비한 조명 광학 유닛을 제조하는 조명 광학 유닛의 제조 방법으로서, 상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자를 소정의 광로상에서의 상대 위치를 외형 기준으로 조정하여, 위치 결정 고정하는 제 1 위치 결정 공정과, 상기 제 1 위치 결정 공정에서 위치 결정된 상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자와 상기 소정의 광로상에 배치된 상기 광속 분할 소자로 광속을 도입하는 광속 도입 공정과, 상기 광속 도입 공정에 의해 도입된 광속을, 상기 집광 소자, 상기 편광 변환 소자, 및 상기 광속 분할 소자에 투과시켜 투영판상에 광학 이미지를 형성하는 광학 이미지 형성 공정과, 상기 광학 이미지 형성 공정에서 형성된 광학 이미지를 검출하는 광학 이미지 검출 공정과, 상기 광학 이미지 검출 공정에서 검출된 광학 이미지의 조명 영역과 설계상 조명 영역의 대비(對比) 결과를 산출하는 조명 영역 대비 공정과, 상기 조명 영역 대비 공정에서 산출된 대비 결과에 근거하여, 상기 광학 이미지의 조명 영역이 상기 설계 상 조명 영역에 대하여 최적의 위치인지 여부를 판정하는 최적 상태 판정 공정과, 상기 최적 상태 판정 공정에서 상기 광학 이미지의 조명 영역이 최적의 위치가 아니라고 판정된 상기 광속 분할 소자의 상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자에 대한 상대 위치를, 상기 조명 영역 대비 공정에서 산출된 대비 결과에 근거하여 조정하는 광속 분할 소자 위치 조정 공정과, 상기 최적 상태 판정 공정에서 상기 광학 이미지의 조명 영역이 최적의 위치라고 판정된 상기 광속분할 소자를 위치 결정 고정하는 제 2 위치 결정 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

여기서, 광속 분할 소자로서는, 예컨대, 상기 전기 광학 장치의 화상 형성 영역에 따른 렌즈를 조명 광축으로 직행하는 면내에서 매트릭스 형상으로 배열한 렌즈 어레이를 채용할 수 있다. 또한, 이 렌즈 어레이 외에, 입사한 광속을 내면 반사를 이용하여 복수의 부분 광속으로 분할하는 로드 등도 채용할 수 있다. 즉, 광원으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할할 수 있는 광학 소자이면, 여러가지의 것을 채용할 수 있다.

이러한 본 발명에 의하면, 조명 영역 대비 공정에서, 검출된 광학 이미지 조명 영역과 설계상 조명 영역을 대비할 수 있어, 예컨대, 광학 이미지에 의한 조명 영역의 가장자리의 위치, 가장자리의 소정 위치에 있어서의 거리, 또는, 가장자리내의 면적 등과, 설계상 조명 영역에서의 가장자리의 위치, 가장자리의 소정 위치에 있어서의 거리, 또는, 가장자리내의 면적 등을 대비한다. 그리고, 예컨대, 설계상 조명 영역에 대하여 광학 이미지에 의한 조명 영역이 동일하거나, 크거나, 또는, 작다는 등의 평가를 대비 결과로서 산출할 수 있다. 또한, 설계상 조명 영역 에 대한 상대치를 산출할 수도 있다. 또한, 광속 분할 소자 위치 조정 공정에서, 조명 영역 대비 공정에서의 대비 결과에 근거하여 집광 소자 및 편광 변환 소자에 대한 광속 분할 소자의 상대 위치를 조정하기 때문에, 효율적으로 조정할 수 있다. 그리고, 최적 상태 판정 공정에서, 조명 영역 대비 공정에 의한 상기와 같은 대비 결과에 근거하여 설계상 조명 영역에 대한 광학 이미지의 조명 영역의 최적의 상태를 판정하기 때문에 광속 분할 소자의 최적 위치를 용이하게 또한 정확하게 판정할 수 있다.

따라서, 각 광학 소자의 광학적 상대 위치를 고정밀도로 조정할 수 있는 동시에, 효율적으로 조정할 수 있어, 집광 효율이 향상된 조명 광학 유닛을 제조할 수 있다.

또한, 광속 분할 소자 위치 조정 공정에서는, 제 1 위치 결정 공정에서 위치 결정 고정된 집광 소자 및 편광 변환 소자에 대하여 광속 분할 소자만의 위치 조정을 실시한다. 그리고, 제 2 위치 결정 고정 공정에서는, 이 광속 분할 소자의 위치 조정 후에 위치 결정 고정한다.

따라서, 설계상 조명 영역에 대한 조명 광학 유닛이 형성하는 광학 이미지의 조명 영역의 위치 조정을 간단한 공정으로 실시할 수 있어, 조명 광학 유닛의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 조명 광학 유닛의 제조 방법에서는, 상기 투영판상에, 상기 설계상 조명 영역의 외형을 나타내는 구획 프레임이 형성되고, 상기 광학 이미지 검출 공정에서, 상기 투영판상의 상기 광학 이미지와 상기 구획 프레임을 촬상 소자가 검출하고, 상기 조명 영역 대비 공정은, 상기 광학 이미지 검출 공정에서 검출된 상기 광학 이미지와 상기 구획 프레임을 화상으로서 수취하는 화상 수취 수순과, 상기 화상 수취 수순에 의해 수취된 화상으로부터 상기 광학 이미지의 휘도를 화소 단위로 취득하는 휘도치 취득 수순과, 상기 광학 이미지의 조명 영역의 내외에 걸쳐 설정된 주사선을 선택하는 주사선 선택 수순과, 상기 휘도치 취득 수순에서 취득된 상기 화소 단위의 휘도치로부터, 상기 주사선 선택 수순에 의해 선택된 주사선상의 화소 위치에 따른 휘도치의 변화를 나타내는 휘도치 변화 곡선을 취득하는 휘도치 변화 곡선 취득 수순과, 상기 휘도치 변화 곡선 취득 수순에 의해 취득된 휘도치 변화 곡선으로부터, 상기 광학 이미지의 조명 영역 외부를 나타내는 부분과 조명 영역 내부를 나타내는 부분 사이인 휘도치 변화 부분을 직선 근사하여 근사 직선을 산출하는 근사 직선 산출 수순과, 상기 근사 직선 산출 수순에 의해 산출된 근사 직선에 근거하여 상기 광학 이미지의 조명 영역의 경계점을 취득하는 경계점 취득 수순과, 상기 경계점 취득 수순에 의해 취득된 경계점의 위치와 상기 구획 프레임의 위치를 대비하여, 상기 구획 프레임에 대한 상기 광학 이미지의 조명 영역의 조명 마진을 산출하는 조명 마진 산출 수순을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

이러한 방법에서는, 종래의 육안에 의한 애매한 조정 정밀도를 개선하고, 투영판에 형성된 조명 광학 유닛이 형성한 광학 이미지의 조명 영역과 설계상 조명 영역의 외형을 나타내는 구획 프레임을 촬상 소자로 검출하며, 조명 영역 대비 공정에서는, 광학 이미지 검출 공정에서 촬상 소자에 의해 검출된 구획 프레임의 화상과 광학 이미지의 조명 영역을 대비할 수 있기 때문에, 각 광학 소자의 광학적 상대 위치를 보다 고정밀도로 조정할 수 있음과 동시에, 보다 효율적으로 조정할 수 있어, 집광 효율이 향상된 조명 광학 유닛을 제조할 수 있다.

예컨대, 이 조명 영역 대비 공정에서는, 다음과 같은 순서로 구획 프레임의 화상과 광학 이미지의 조명 영역을 대비한다.로

(A) 우선, 화상 수취 수순에 의해, 화상 검출 공정에서 검출된 광학 이미지를 비디오 캡쳐 보드 등의 화상 수취 수단으로 수취하고, 휘도치 취득 수순에 의해 이 수취된 광학 이미지의 휘도치를, 예컨대, 0 내지 255의 256계조로 나눠 취득한다.

(B) 다음으로, 주사선 선택 수순에 의해, 예컨대, 광학 이미지의 조명 영역 내외에 걸쳐 가로 방향으로 연장되는 주사선을 하나 선택한다. 그리고, 휘도치 변화 곡선 취득 수순에 의해, 이 선택한 1주사선에 있어서, X축(가로축)을 각 화소위치로 하고, Y축(세로축)을 이들의 대응하는 휘도치로 하여, XY 좌표에 도시한 휘도치 변화 곡선을 취득할 수 있다.

이 취득된 휘도치 변화 곡선은, 광학 이미지의 조명 영역의 경계 부분에 있어서, 광학 이미지의 외측으로부터 중앙 부분을 향하여, 일반적으로, 대략 크랭크 형상 또는 S자 형상으로서 취득된다. 즉, 휘도치 변화 곡선은, 휘도치가 대략 O인 조명 영역 외부를 나타내는 부분과, 휘도치가 대략 255인 조명 영역 내부를 나타내는 부분과, 그 사이의 휘도치 변화 부분으로 구성되어 있다.

또, 광학 이미지의 조명 영역의 중앙 부분으로부터 광학 이미지의 외측을 향하는 경우에는, 전술한 것과는 반대의 크랭크 형상 또는 역 S자 형상의 휘도치 변 화 곡선을 취득한다. 또한, 세로 방향의 주사선도, 세로와 가로를 바꿔서 마찬가지로 취득한다.

(C) 다음으로 근사 직선 산출 수순에 있어서, 예컨대, 휘도치 변화 부분의 전체를 최소 자승법 등의 수단에 의해 직선 근사하여, 근사 직선을 산출할 수 있다. 또한, 휘도치 변화 부분 전체를 이용하지 않고서, 휘도치 변화 부분의 일부만을 취출하여, 이 일부의 양단에 기초해서 직선 근사하여 근사 직선을 산출할 수도 있다.

(D) 그리고, 경계점 취득 수순에 의해, 예컨대, 이 휘도치 변화 부분과 휘도치 255 계조를 나타내는 선(휘도치 255계조선)의 교점을 취득하여, 이 교점을 조명 영역의 경계를 나타내는 점, 즉, 조명용으로 충분한 휘도치를 갖는 한계 위치를 나타내는 경계점으로 한다.

또, 휘도치 변화 부분과 휘도치 255계조선의 교점 이외에, 휘도치 변화 부분과 휘도치 255 계조선의 교점의 X 좌표로부터 소정 화소 시프트한 X 좌표를 경계점의 화소 위치로 해도 좋고, 또한, 휘도치 변화 부분과 조명 영역 내부를 나타내는 부분을 직선 근사한 선의 교점을 경계점으로 해도 좋다.

(E) 마지막으로, 조명 마진 산출 수순에 의해, 예컨대, 주사선상의 구획 프레임 화상의 화소 위치 또는 화소 위치 사이의 거리에 대한 주사선상의 경계점의 위치 또는 경계점 사이의 거리의 상대치를 취득하고, 이 상대치를 조명 마진으로서 산출한다.

또, 상기 (B) 내지 (D)의 조작을, 조명 영역의 내외에 걸친 종횡 방향의 복 수의 주사선으로 실시하여 모든 주사선에서의 경계점을 취득하고, 이들 취득한 경계점에 근거하여 조명 마진 산출 수순에서 조명 마진을 산출할 수도 있다. 이 경우에는, 구획 프레임 화상의 소정의 화소 위치, 소정의 화소 위치 사이의 거리, 및 구획 프레임 화상의 면적 등에 대한, 경계점의 집합에 의해 형성되는 조명 영역의 가장자리의 소정 위치, 가장자리의 소정 위치 사이의 거리, 및 가장자리내의 면적 등의 상대치를 취득하고, 이 상대치를 조명 마진으로서 산출할 수 있다.

여기서, 광속 도입 공정에서, 광원 램프로부터 광속을 도입한 경우에는, 기본적으로는 일정 휘도치의 광속을 방사하고 있지만, 제조시의 외부 환경 등의 영향에 의해, 순간적으로 휘도치가 작게 되는 등의 변화를 일으키는 경우가 있다.

그러나 본 발명에 의하면, 휘도치 변화 곡선의 휘도치 변화 부분의 경사가 광원 램프의 변화 등에 영향받지 않고, 이 영향받지 않는 휘도치 변화 부분을 직선 근사하여 경계점을 특정했기 때문에, 정확한 영역 정보를 산출할 수 있다.

본 발명의 조명 광학 유닛의 제조 방법에서는, 상기 구획 프레임은 대략 직사각형 형상으로 설정되고, 상기 조명 영역 대비 공정에서, 상기 주사선 선택 수순, 휘도치 변화 곡선 취득 수순, 근사 직선 산출 수순, 및 경계점 취득 수순이 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변을 따라 복수회 실시되며, 상기 조명 마진 산출 수단은, 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변의 사이의 거리 Da를 산출하고, 상기 경계점 취득 수순에서 획득한 경계점 중, 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변의 한쪽 변을 따른 경계점과, 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변의 다른쪽 변을 따른 경계점 사이의 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변에 직교하는 방향의 거리 Ds를 산출하며, 상기 조명 마진 M을, 하기 수학식 1

M=(Ds-Da)/2

에 의해 산출하는 것이 바람직하다.

이러한 방법에서는, 조명 마진 산출 수순은, 설계상 조명 영역의 외형을 나타내는 구획 프레임이 대략 직사각형 형상으로 설정되어 있는 경우에, 구획 프레임 화상의 서로 대향하는 변을 따라 취득한 복수의 경계점에 근거하여, 최적의 조명 마진을 산출할 수 있다.

여기서, 예컨대, 상기 (D)의 수순에 있어서 선택된 1개의 주사선으로 취득된 경계점이 측정 환경의 이상 등에 기인하는 특이적인 점인 경우에, 상기 (E)의 수순에서 선택된 1개의 주사선만으로 조명 마진을 산출하면, 조명 영역 전체에 있어서의 정확한 조명 마진을 산출할 수 없을 우려가 있다.

여기서는, 예컨대, 상기 (B) 내지 (D)의 조작을, 구획 프레임 화상의 서로 대향하는 종횡 방향의 복수의 주사선에서 실시하여 모든 주사선에서의 경계점을 취득한다. 그리고, 조명 마진 산출 수순에서는, 취득된 복수의 경계점 중, 구획 프레임 화상의 서로 대향하는 한쪽 변을 따른 경계점과, 다른쪽 변을 따른 경계점 사이의 한 쌍의 변에 직교하는 방향의 최소거리 Ds, 및 구획 프레임 화상의 한 쌍의 화소 위치 사이의 거리 Da에 근거하여, 수학식 1에 의해 조명 마진 M을 산출한다.

따라서, 예컨대, 취득된 복수의 경계점 중, 설계상 조명 영역의 외형을 나타내는 구획 프레임 화상이 극단적으로 안쪽에 위치하는 것과 같은 특이적인 경계점 이 있는 경우이더라도, 구획 프레임 화상에 관한 광학 이미지의 조명 영역 전체의 조명 마진을 확실히 산출할 수 있다.

본 발명의 조명 광학 유닛의 제조 방법에서, 상기 조명 영역 대비 공정은, 상기 화상 수취 수순에서 수취한 화상으로부터 상기 구획 프레임의 중심위치를 산출하는 구획 프레임 화상 중심 위치 산출 수순과, 상기 경계점 취득 수순에 의해 취득된 경계점의 위치로부터 상기 광학 이미지의 조명 영역의 중심 위치를 산출하는 광학 이미지 중심 위치 산출 수순과, 상기 구획 프레임의 중심 위치와 상기 광학 이미지의 조명 영역의 중심 위치의 어긋남량을 산출하는 화상 중심 어긋남량 산출 수순을 더 포함하며, 상기 최적 상태 판정 공정은, 상기 조명 마진 산출 수순에서 산출된 조명 마진 M이 미리 설정된 임계값 이상이며, 또한, 상기 화상 중심 어긋남량 산출 수순에서 산출된 어긋남량이 미리 설정된 임계값 이하인 경우에, 상기 광학 이미지의 조명 영역이 최적 상태라고 판정하는 것이 바람직하다.

여기서, 조명 영역 대비 공정에서 취득한 복수의 경계점에 오차가 생긴 경우에는, 조명 마진 산출 수순에서 산출한 조명 마진에 근거하여 광속 분할 소자의 위치를 설정했다고 해도, 설계상의 조명 영역의 중심축과 광학 이미지의 조명 영역의 중심축이 어긋나 버릴 우려가 있다. 예컨대, 설계상의 조명 영역의 중심축과 광학 이미지의 조명 영역의 중심축이 어긋나고 있는 경우에는, 조명 광축이 어긋난 조명 광학 유닛을 제조해 버릴 우려가 있다.

본 발명에서, 조명 영역 대비 공정은, 구획 프레임 화상 중심 위치 산출 수순, 광학 이미지 중심 위치 산출 수순, 및, 화상 중심 어긋남량 산출 수순을 포함 하는 것에 의해, 설계상 조명 영역의 중심축과 광학 이미지의 조명 영역의 중심축의 어긋남량을 산출할 수 있다.

또한, 최적 상태 판정 공정에서는, 조명 마진 M이 미리 설정된 임계값 이상이며, 또한, 화상 중심 어긋남량 산출 수순에서 산출된 어긋남량이 미리 설정된 임계값 이하인 경우에, 광학 이미지의 조명 영역이 최적 상태라고 판정한다. 이에 의해, 조명 영역 대비 공정에서 취득한 복수의 경계점에 오차가 생긴 경우이더라도, 설계상 조명 영역에 대하여 유효한 조명 마진을 확보한 조명 광학 유닛을 제조할 수 있고, 또한, 조명 광축의 어긋남이 없는 조명 광학 유닛을 제조할 수 있다.

또, 최적 상태 판정 공정에서, 조명 마진 M을 판정할 때, 미리 설정된 임계값을 하한치로 하고, 또한, 상한치를 갖도록 한 범위내에 조명 마진 M이 위치하는지 여부를 판정하도록 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 소정의 조명 마진을 갖는 조명 영역을 확보함과 동시에, 최적의 조명 영역의 범위내에 광학 이미지의 조명 영역을 확보한 조명 광학 유닛을 제조할 수 있다.

본 발명의 조명 광학 유닛의 제조 방법에서는, 상기 광속 분할 소자 위치 조정 공정은, 상기 광속 도입 공정에서 도입된 광속의 광축을 Z축으로 하고, 상기 Z축과 직교하고 서로 직교하는 두 축을 X축, Y축으로 했을 때에, 상기 X축 방향으로 상기 광속 분할 소자를 이동시키는 X축 위치 조정 수순과, 상기 Y축 방향으로 상기 광속 분할 소자를 이동시키는 Y축 위치 조정 수순과, 상기 Z축을 중심으로 하여 상기 광속 분할 소자를 회전시키는 면내 회전 위치 조정 수순을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

이러한 방법에서는, 광속 분할 소자 위치 조정 공정은, X축 위치 조정 수순, Y축 위치 조정 수순, 및, 면내 회전 위치 조정 수순을 포함하고 있는 것에 의해, 광속 분할 소자의 위치 조정을 고정밀도로 실시할 수 있고, 조명 광학 유닛을 고정밀도 및 효율적으로 제조할 수 있다.

본 발명의 조명 광학 유닛의 제조 방법에서는, 상기 조명 영역 대비 공정 전에, 상기 광속 분할 소자에 미경화 상태의 광경화형 접착제를 도포하고, 상기 제 2 위치 결정 공정에서는, 상기 광경화형 접착제에 광선을 조사하며, 상기 광경화형 접착제를 경화시켜 상기 광속 분할 소자를 고정하는 것이 바람직하다.

이러한 방법에서는, 광속 분할 소자에 도포된 광경화형 접착제가 미경화의 상태에서 광속 분할 소자 위치 조정 공정을 행하며, 제 2 위치 결정 공정에서는, 상기 광경화형 접착제에 광선을 조사하여, 광경화형 접착제를 경화시키고 광속 분할 소자를 고정할 수 있다. 이에 의해, 광속 분할 소자를 적당한 위치에 조정한 후, 확실히 고정할 수 있기 때문에, 조명 광학 유닛의 제조를 용이하고 또한 확실하게 행하여, 조명 광학 유닛의 제조 효율의 향상을 꾀할 수 있다.

또한, 본 발명의 조명 광학 유닛의 제조 방법을 실시하기 위한 조명 광학 유닛의 제조 장치로서도 성립하는 것이다. 즉, 본 발명의 조명 광학 유닛의 제조 장치는, 광원으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 광속 분할 소자와, 각 부분 광속을 집광하는 집광 소자와, 각 부분 광속의 편광 방향을 가지런히 하는 편광 변환 소자를 구비한 조명 광학 유닛을 제조하는 조명 광학 유닛의 제조 장치로서, 외형 기준으로 상대 위치가 조정되어, 소정의 광로상에 위치 결정 고정된 상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자를 유지하는 소자 유지체와, 상기 소정의 광로상에 배치된 상기 광속 분할 소자를 유지하는 광속 분할 소자 유지체와, 상기 집광 소자, 상기 편광 변환 소자, 및 상기 광속 분할 소자에 광속을 도입하는 광원과, 상기 집광 소자, 상기 편광 변환 소자, 및 상기 광속 분할 소자를 투과한 상기 광속의 광학 이미지가 투영되는 투영판과, 상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자에 대하여 상기 광속 분할 소자의 상대 위치를 조정하는 위치 조정부와, 상기 광속 분할 소자의 위치 결정 고정을 실시하는 위치 결정 고정부와, 상기 투영판상에 형성된 광학 이미지를 촬상하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 의해 촬상된 광학 이미지를 화상으로서 수취하는 화상 수취 장치와, 상기 화상 수취 장치에 의해 수취된 화상의 화상 처리를 실시하는 화상 처리 장치를 구비하며, 이 화상 처리 장치는, 상기 화상 수취 장치에 의해 수취된 화상에 근거하여 상기 광학 이미지의 조명 영역과 설계상 조명 영역과의 대비 결과를 산출하는 조명 영역 대비 수단과, 상기 조명 영역 대비 수단에 의해 산출된 대비 결과에 근거하여, 상기 광속 분할 소자가 최적의 위치인지 여부를 판정하는 최적 상태 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

여기서, 촬상 소자로서는, 예컨대, CCD(Charged Coupled Device), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 센서 등의 촬상 소자를 채용할 수 있다.

또한, 화상 수취 장치로서는, 상기 촬상 소자로부터 출력되는 전기 신호를 취득하여 화상 처리 장치에서 판독가능한 화상 신호로 변환하여 출력하는 비디오 캡쳐 보드 등을 채용할 수 있다.

또한, 화상 처리 장치를 구성하는 각 수단으로서는, 예컨대, 컴퓨터의 동작 제어를 행하는 OS(Operating System)상에 전개되는 프로그램으로 구성할 수 있다.

이러한 본 발명의 조명 광학 유닛의 제조 장치는, 상술한 조명 광학 유닛의 제조 방법과 같은 공정에 의해 조명 광학 유닛을 제조할 수 있고, 상기와 같은 작용 및 효과를 향수할 수 있다.

또한, 프로젝터의 제조 방법에 본원의 조명 광학 유닛의 제조 방법을 포함시킬 수 있으므로, 소형화 및 고휘도화에 대응한 프로젝터를 효율적으로 제조할 수 있다.

그리고, 전술한 조명 광학 유닛의 제조 방법에 의해 제조된 조명 광학 유닛에 의하면, 집광 효율이 향상된 조명 광학 유닛을 얻을 수 있고, 이것을 프로젝터에 적용함으로써 소형화 및 고휘도화에 대응할 수 있는 동시에, 제조 효율의 향상을 꾀할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 광학 유닛을 구비한 프로젝터의 광학계의 구조를 나타내는 모식도,

도 2는 상기 실시예에 있어서의 광학계의 구조를 설명하는 모식도,

도 3은 상기 실시예에 있어서의 조명 광학 유닛의 구조를 나타내는 개요 사시도,

도 4는 상기 실시예에 있어서의 조명 광학 유닛을 제조하는 조명 광학 유닛 의 제조 장치를 나타내는 정면도,

도 5는 상기 실시예에 있어서의 조명 광학 유닛을 제조하는 조명 광학 유닛의 제조 장치를 나타내는 측면도,

도 6은 상기 실시예에 있어서의 투영판의 구조를 나타내는 정면도,

도 7은 상기 실시예에 있어서의 PC 본체의 제어 구조를 모식적으로 나타내는 블록도,

도 8은 상기 실시예에 있어서의 화상 처리 장치에서 인식되는 광학 이미지를 모식적으로 나타내는 도면,

도 9는 상기 실시예에 있어서의 PC 본체에서 수취된 광학 이미지에 있어서 주사선을 선택하여 휘도치 변화 곡선을 취득하는 모양을 나타내는 도면,

도 10은 상기 실시예에 있어서의 조명 광학 유닛의 설치 상태를 설명하는 도면,

도 11은 상기 실시예에 있어서의 위치 조정부를 나타내는 정면도,

도 12는 상기 실시예에 있어서의 위치 조정부를 나타내는 측면도,

도 13은 상기 실시예에 있어서의 광속 분할 소자 협지부를 상방으로부터 본 도면,

도 14는 상기 실시예에 있어서의 조명 광학 유닛을 제조하는 동작을 설명하는 흐름도,

도 15는 상기 실시예에 있어서의 조명 영역 대비 공정의 수순을 설명하는 흐름도,

도 16은 상기 실시예에 있어서의 휘도치 변화 곡선의 일부를 확대하여 나타내는 도면,

도 17은 상기 실시예에 있어서의 근사 직선 산출 수순을 설명하는 흐름도,

도 18은 상기 실시예에 있어서의 경계점 취득 수순을 설명하는 흐름도,

도 19는 상기 실시예에 있어서의 조명 마진 산출 수순을 설명하는 흐름도,

도 20은 상기 실시예에 있어서의 조명 마진 산출 수순에서 좌우 마진의 산출수순을 설명하는 도면,

도 21은 상기 실시예에 있어서의 조명 마진 산출 수순에서 상하 마진의 산출수순을 설명하는 도면,

도 22는 상기 실시예에 있어서의 화상 중심 어긋남량 산출부에 의한 중심 위치의 어긋남량의 산출 수순을 설명하는 흐름도,

도 23은 상기 실시예에 있어서의 화상 중심 어긋남량 산출부에 의한 중심 위치의 어긋남량의 산출 수순을 설명하는 도면,

도 24는 상기 실시예에 있어서의 표시 제어 수단에 의해 디스플레이에 표시되는 정보를 나타내는 도면,

도 25는 상기 실시예에 있어서의 광속 분할 소자 위치 조정 공정의 수순을 설명하는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시예 1을 도면에 근거해서 설명한다.

<1> 조명 광학 유닛을 이용한 프로젝터의 구조

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 광학 유닛을 구비한 프로젝터의 광학계의 구조를 나타내는 모식도이다.

도 1에 있어서, 참조부호 100은 프로젝터이며, 이 프로젝터(100)는 인티그레이터 조명 광학계(110), 색분리 광학계(120), 릴레이 광학계(130), 전기 광학 장치(140), 크로스 다이클로익 프리즘(150), 및, 투사 광학계(160)를 구비하고 있다.

인티그레이터 조명 광학계(110)는 광원 장치(111), 조명 광학 유닛(112), 및, 중첩 렌즈(113)를 구비하여 구성되어 있다.

광원 장치(111)는 광원 램프(111A) 및 리플렉터(111B)로 구성되어 있다.

조명 광학 유닛(112)은 광원 장치(111)로부터 사출된 광속을 복수의 부분광속으로 분할하여, 후술하는 전기 광학 장치(140)의 액정 패널(141)의 화상 형성 영역에 집광한다. 이 조명 광학 유닛(112)은 광속 분할 소자로서의 제 1 렌즈 어레이(112A), 집광 소자로서의 제 2 렌즈 어레이(112B), 편광 변환 소자로서의 PBS 어레이(112C)를 구비하여 구성되어 있다.

제 1 렌즈 어레이(112A)는 광원 램프(111A)로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할한다. 이 제 1 렌즈 어레이(112A)는 도 1에 나타낸 바와 같이 조명광축 A와 직교하는 면내에 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 렌즈를 구비하여 구성되며, 각 렌즈의 종횡비는 후술하는 액정 패널(141)의 화상 형성 영역의 종횡비와 대응하고 있다.

제 2 렌즈 어레이(112B)는 제 1 렌즈 어레이(112A)에 의해 분할된 부분 광속 을 집광한다. 이 제 2 렌즈 어레이(112B)는 제 1 렌즈 어레이(112A)와 마찬가지로 조명광축 A에 직교하는 면내에 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 렌즈를 구비하고 있다. 각 렌즈의 배열은 제 1 렌즈 어레이(112A)를 구성하는 렌즈와 대응하고 있지만, 그 크기는 제 1 렌즈 어레이(112A)와 같이 액정 패널(141)의 화상 형성 영역의 종횡비와 대응할 필요는 없다.

PBS 어레이(112C)는 광원 램프(111A)로부터 사출된 광속의 편광 방향을 대략 한 방향으로 가지런히 한다. 이 PBS 어레이(112C)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 편광 분리막(112C1), 반사막(112C2), 위상차판(112C3), 및, 차광판(112C4)을 구비하고 있다.

편광 분리막(112C1)은 제 1 렌즈 어레이(112A) 및 제 2 렌즈 어레이(112B)를 개재한 각 부분 광속에 포함되는 편광 광속중, P 편광 광속 또는 S 편광 광속중 한쪽의 편광 광속을 투과하고 다른쪽 편광 광속을 반사함으로써 양편광 광속을 분리한다.

반사막(112C2)은 이 편광 분리막(112C1)에서 반사된 편광 광속을 90° 구부리며, 편광 분리막(112C1)을 투과한 편광 광속의 사출 방향으로 이 구부린 편광 광속의 사출 방향을 가지런히 한다.

위상차판(112C3)은 편광 분리막(112C1)을 투과한 편광 광속의 사출 위치에 따라 배치되며, 상기 편광 광속의 편광 방향을 변환한다. 예컨대, 투과한 편광 광속이 P 편광 광속이면, 이 위상차판(112C3)은 S 편광 광속으로 변환한다.

차광판(112C4)은 PBS 어레이(112C)에 입사하는 불필요한 광속을 차단하여, 적절한 편광 변환을 실현하기 위해 마련되어 있다.

이러한 조명 광학 유닛(112)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 하우징으로서의 유지 프레임(112D)에 의해 일체화된다.

이 유지 프레임(112D)은 대략 상자 형상으로 형성되며, 조명 광축을 따른 방향의 측면(도 3 중 좌우 방향의 측면)에는 단면이 대략 크랭크 형상으로 형성된 계합부(112D1)가 형성되어 있다. 이 계합부(112D1)는 후술하는 조명 광학 유닛 설치부(20)의 소자 유지체로서의 유지 프레임 유지부(21)와 계합한다.

또한, 이 유지 프레임(112D)의 광입사측 및 광사출측의 단면은 광원 램프(111A)로부터 사출되는 광속이 투과하도록 개구가 형성되어 있다.

또한, 이 유지 프레임(112D)의 광입사측 및 광사출측에 교차하는 한 쪽 단면(도 3에서 지면과 대략 직교하는 단면 중 앞쪽의 단면)도 개구되어, 조명 광학 유닛(112)내에 공기가 체류하지 않게 되어 있다.

더욱이, 이 유지 프레임(112D)의 광입사측 및 광사출측에 교차하는 다른쪽 단면에는, 구체적인 도시는 생략하였지만, 광학 부품을 수납하는 광학 부품용 하우징에 고정용 나사를 삽입하기 위한 구멍이 형성되어 있다.

그리고, 이 유지 프레임(112D)의 광입사측의 단면에는 제 1 렌즈 어레이(112A)가 고정되고, 광사출측의 단면에는 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)가 고정된다. 이 때, 광사출측의 단면은 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)의 외형 형상과 대략 같은 형상으로 되어 있다. 이 때문에, 이들 광학 소자를 광속 사출측의 단면에 외형 형상을 맞춰 고정함으로써, 이들 광학 소자의 설계상의 위치에 맞추는 것이 가능해지고 있다.

또한, 이들 광학 소자의 유지 프레임(112D)에 대한 고정은 자외선 경화형 접착제에 의해 실시된다.

중첩 렌즈(113)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 조명 광학 유닛(112)을 거친 복수의 부분 광속을 집광하여, 후술하는 액정 패널(141)의 화상 형성 영역상에 중첩시킨다.

색분리 광학계(120)는 인티그레이터 조명 광학계(110)로부터 사출된 복수의 부분 광속을, 적, 녹, 청의 3색 색광으로 분리한다. 이 색분리 광학계(120)는 2개의 다이클로익 미러(121, 122)와, 반사 미러(123)를 구비하고 있다. 구체적으로는, 다이클로익 미러(121)에서 적색광 R과 그 밖의 색광 G, B가 분리되며, 다이클로익 미러(122)에서 녹색광 G 및 청색광 B가 분리된다.

릴레이 광학계(130)는 색분리 광학계(120)에 의해 분리된 색광, 즉, 본 실시예에서는 청색광 B를 후술하는 액정 패널(141B)까지 인도한다. 이 릴레이 광학계(130)는 입사측 렌즈(131), 릴레이 렌즈(132), 및 반사 미러(133, 134)를 구비하고 있다.

전기 광학 장치(140)는 3개의 액정 패널(141)(141R, 141G, 141B)을 구비하여, 색분리 광학계(120)에서 분리된 각 색광 R, G, B를 액정 패널(141R, 141G, 141B)에 의해 화상 정보에 따라 변조하여 광학 이미지를 형성한다. 이 액정 패널(141)은, 예컨대, 폴리실리콘 TFT를 스위칭 소자로서 이용하고 있다.

또, 이 액정 패널(141)의 광로 전단에는 필드 렌즈(142)가 배치되며, 이 필 드 렌즈(142)는 인티그레이터 조명 광학계(110)로부터 사출된 광속을 조명 광축 A에 대하여 평행하게 입사시킨다.

크로스 다이클로익 프리즘(150)은 3개의 액정 패널(141)로부터 사출된 색광마다 변조된 화상을 합성하여 컬러 화상을 형성한다. 이 크로스 다이클로익 프리즘(150)에는 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 4개의 직각 프리즘의 계면을 따라 대략 X자 형상으로 형성되어, 이들의 유전체 다층막에 의해 3개의 색광이 합성된다.

투사 광학계(160)는 복수 조(組) 렌즈로 이루어지는 렌즈 유닛으로 구성되며, 크로스 다이클로익 프리즘(150)에서 합성된 컬러 화상을 확대 투사한다.

상술한 인티그레이터 조명 광학계(110), 색분리 광학계(120), 릴레이 광학계(130), 전기 광학 장치(140), 크로스 다이클로익 프리즘(150), 및 투사 광학계(160)를 구비한 광학 엔진은 구체적인 도시는 생략하였지만, 광학 부품을 수납하는 광학 부품용 하우징에 수납되어 일체화된다.

여기서, 색분리 광학계(120), 릴레이 광학계(130)를 구성하는 렌즈, 및 미러 등의 광학 부품은 광학 부품용 하우징에 대하여 직접 고정되지만, 인티그레이터 조명 광학계(110)에 관해서는 제 1 렌즈 어레이(112A), 제 2 렌즈 어레이(112B), 및 PBS 어레이(112C)는, 유지 프레임(112D)에 의해 조명 광학 유닛(112)으로서 일체화되어 있기 때문에, 조명 광학 유닛(112)의 유지 프레임(112D)마다 광학 부품용 하우징에 장착된다.

<2> 조명 광학 유닛의 제조 장치의 구조

도 4는 조명 광학 유닛을 제조하는 조명 광학 유닛의 제조 장치를 나타내는 정면도이다. 도 5는 조명 광학 유닛을 제조하는 조명 광학 유닛의 제조 장치를 나타내는 측면도이다.

도 4 또는 도 5에 있어서, 참조부호 1은 조명 광학 유닛의 제조 장치이고, 이 조명 광학 유닛의 제조 장치(1)는 제조 장치 본체(10), 조명 광학 유닛 설치부(20), 위치 조정부(30), 및 광원으로서의 조명 장치(40)를 구비하여 구성되어 있다.

제조 장치 본체(10)는, 검출 장치를 수납하는 기부(11)와, 이 기부(11)의 상단부로부터 수직 방향으로 연장되어, 조명 광학 유닛 설치부(20), 위치 조정부(30), 및 조명 장치(40)를 지지하는 지지부(12)를 구비하고 있다.

기부(11)의 천정면에는 조명 장치(40)의 조명 광축 바로 아래에 위치하는 부분에 지지부(12)를 따라 수직 방향으로 연장되는 대략 상자 형상의 차광부(13)가 형성되어 있다.

이 차광부(13)는 조명 장치(40)로부터 사출되는 광속을 투과시키기 위해서, 그 천정면 및 저면에 개구부가 형성되어 있다. 그리고, 이 천정면에서의 개구부에는 조명 광학 유닛 설치부(20)에 설치된 조명 광학 유닛(112)을 개재한 광속에 근거한 광학 이미지를 형성하는 투영판(14)이 배치되어 있다.

도 6은 투영판의 구조를 나타내는 정면도이다.

투영판(14)은 불투명 유리로 구성되며, 도 6에 나타낸 바와 같이, 이 불투명 유리상에는 설계상의 조명 영역(액정 패널(141)의 화상 형성 영역과 대략 동일 치 수)의 크기로 설정된 대략 직사각형의 구획 프레임(14A)이 형성되어 있다.

또한, 구체적인 도시는 생략하였지만, 이 투영판(14)상에는 프로젝터(100)의 액정 패널(141)의 광로 전단에 마련되는 필드 렌즈(142)와 같은 필드 렌즈가 마련되어 있다. 이러한 구성에 의해, 프로젝터(100)에 조립되었을 때에 최적의 조명 광학 유닛(112)을 제조할 수 있다.

또한, 기부(11)의 내부에는 도 4 또는 도 5에 나타낸 바와 같이, 촬상 소자로서의 CCD 카메라(50), PC(60)(퍼스널 컴퓨터), 위치 결정 고정부로서의 자외선 조사 장치(70)(도 4)가 수납되어 있다.

CCD 카메라(50)는 전하 결합 소자(Charge Coupled Device)를 촬상 소자로 하는 면(area) 센서이며, 조명 장치(40)의 조명 광축 위, 투영판(14)의 바로 아래에 배치된다. 그리고, 이 CCD 카메라(50)는 투영판(14)상에 형성된 광학 이미지를 촬상하여 전기 신호로 변환한다. 또한, 이 전기 신호는 PC(60)로 출력된다.

또한, 구체적인 도시는 생략하였지만, 이 CCD 카메라(50)는 투영판(14)에 대해 설치 위치를 이동가능하게 기부(11)의 내부에 수납되어 있다.

여기서, 촬상 소자로서는, CCD(Charged Coupled Device) 이외에, M0S(Metal Oxide Semiconductor) 센서 등도 채용할 수 있다.

PC(60)는 일반적인 PC이며, 디스플레이(61)와 PC 본체(62)를 구비하여, CCD 카메라(50)와 도시하지 않는 소정의 접속 케이블에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

디스플레이(61)는 일반적인 액정형 디스플레이이며, PC 본체(62)의 제어하에 후술하는 바와 같이, PC 본체(62)에 의해 각종 처리된 결과를 표시한다. 이 디스플레이(61)는 기부(11)의 천정면 후방측(도 5 중 오른쪽)에 위치하여, 수직 방향으로 연장되는 디스플레이 탑재대(11A)에 탑재된다.

도 7은 PC 본체에 있어서의 제어 구조를 모식적으로 나타내는 블록도이다.

PC 본체(62)는 CCD 카메라(50)에서 촬상된 광학 이미지를 취득하며, 이 광학 이미지의 화상 처리를 실시하여 각종 처리 정보를 디스플레이(61)에 표시시킨다. 이 PC 본체(62)는 도 7에 나타낸 바와 같이 화상 수취 장치(63) 및 화상 처리 장치(64)를 구비하고 있다.

화상 수취 장치(63)는 CCD 카메라(50)에서 촬상된 광학 이미지에 관한 전기 신호를 수취하여, 컴퓨터에서 판독가능한 화상 신호로 변환해서 화상 처리 장치(64)로 출력한다. 이 화상 수취 장치(63)는, 예컨대, 비디오 캡쳐 보드 등으로 구성된다.

화상 처리 장치(64)는 화상 수취 장치(63)로부터 출력되는 화상 신호를 입력받아 조명 광학 유닛(112)을 개재한 광속의 광학 이미지에 근거하여 화상 처리를 실시하고, 이 처리 결과를 디스플레이(61)에 표시시킨다. 이 화상 처리 장치(64)는 조명 영역 대비 수단(65), 최적 상태 판정 수단(66), 및 표시 제어 수단(67)을 구비하고 있다. 화상 처리 장치(64)를 구성하는 각 수단으로서는, 예컨대, 컴퓨터의 동작 제어를 하는 OS(Operating System)상에 전개되는 프로그램을 채용할 수 있다.

도 8은 화상 처리 장치(64)에서 인식된 광학 이미지를 모식적으로 나타내는 도면이다.

이 광학 이미지(200)에는 조명 광학 유닛(112)을 개재한 광속에 근거한 광학 이미지 이외에, 투영판(14)에 형성된 구획 프레임(14A)에 근거한 광학 이미지(201)(구획 프레임 화상)도 포함하고 있다. 이 광학 이미지(200)는, 그 중심 축에 대응하는 부분의 휘도가 가장 크고, 중심으로부터 멀어짐에 따라 휘도가 작아진다. 즉, 수취된 광학 이미지(200)는 외측으로 향하여 점점 어두워지고 있다.

조명 영역 대비 수단(65)은 조명 광학 유닛(112)을 개재한 광속의 광학 이미지(200)의 조명 영역 및 이 광학 이미지(200)에 포함되는 구획 프레임 화상(201)을 대비한다. 이 조명 영역 대비 수단(65)은 휘도치 취득부(65A), 주사선 선택부(65B), 휘도치 변화 곡선 취득부(65C), 근사 직선 산출부(65D), 경계점 취득부(65E), 조명 마진 산출부(65F), 및, 화상 중심 어긋남량 산출부(65G)를 구비하고 있다.

휘도치 취득부(65A)는 화상 수취 장치(63)로부터 출력되는 화상 신호를 취득하여 광학 이미지(200)의 휘도치를 화소 단위로 취득한다.

도 9는 수취된 광학 이미지에 있어서 주사선을 선택하여 휘도치 변화 곡선을 취득하는 모양을 나타내는 도면이다.

주사선 선택부(65B)는, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA 내외에 걸쳐 설정되는 주사선 SL을 선택한다.

휘도치 변화 곡선 취득부(65C)는, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 주사선 선택부(65B)에서 선택된 주사선 SL 상의 화소 위치에 따른 휘도치의 변화를 나타내는 휘도치 변화 곡선(300)을 취득한다.

근사 직선 산출부(65D)는 휘도치 변화 곡선 취득부(65C)에서 취득된 휘도치 변화 곡선(300)으로부터 휘도치 변화 부분(303)의 근사 직선을 산출한다.

경계점 취득부(65E)는 근사 직선 산출부(65D)에서 산출된 근사 직선에 근거하여 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 경계점을 취득한다.

조명 마진 산출부(65F)는 구획 프레임 화상(201)의 화소 위치 및 경계점 취득부(65E)에서 취득된 경계점에 근거하여, 구획 프레임 화상(201)에 관한 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 조명 마진을 산출한다. 그리고, 이 조명 마진에 관한 마진 정보를 출력한다.

화상 중심 어긋남량 산출부(65G)는 구획 프레임 화상(201)의 중심 위치 및 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 중심 위치를 산출하고, 이들 중심 위치의 어긋남량을 산출한다. 그리고, 이 중심 위치의 어긋남량에 관한 중심 위치 어긋남 정보를 출력한다.

최적 상태 판정 수단(66)은 조명 영역 대비 수단(65)에서 산출된 조명 마진, 및 중심 위치의 어긋남량에 근거하여 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA가 구획 프레임 화상(201)에 대해 최적의 위치(제 1 렌즈 어레이(112A)의 최적 위치)인지 여부를 판정한다. 그리고, 판정 결과에 관한 판정 정보를 출력한다.

표시 제어 수단(67)은 조명 마진 산출부(65F)로부터 출력되는 마진 정보, 화상 중심 어긋남량 산출부(65G)로부터 출력되는 중심 위치 어긋남 정보 및 최적 상태 판정 수단(66)으로부터 출력되는 판정 정보를 취득하여, 이들 정보를 디스플레 이(61)에 표시시킨다.

또, 도 9에는 한 쪽단만을 도시하고 있지만, 양단에 걸친 주사선 SL을 선택하여, 한 개의 주사선으로부터 양단 경계점을 취득하도록 적절히 선택할 수 있다.

도 4로 돌아가서, 자외선 조사 장치(70)는 조명 광학 유닛(112)의 유지 프레임(112D)의 광입사측 단면과 제 1 렌즈 어레이(112A) 사이에 개재하는 자외선 경화형 접착제에 자외선을 조사해 경화시켜, 유지 프레임(112D) 및 제 1 렌즈 어레이(112A)를 고정한다. 이 자외선 조사 장치(70)는 구체적인 도시는 생략하였지만, 광 섬유 등의 도광 수단으로 접속되며, 위치 조정부(30)에 설치된 광선 조사부(도시 생략)를 구비하고 있다.

도 4 또는 도 5로 돌아가서, 지지부(12)는 조명 광학 유닛 설치부(20), 위치조정부(30), 및 조명 장치(40)를 지지한다. 또한, 이 지지부(12)는 수직 방향으로 해당 지지부(12)를 따라 연장되며, 후술하는 조명 광학 유닛 설치부(20)의 소자 유지체로서의 유지 프레임 유지부(21)를 상하로 슬라이딩 가능하게 하는 레일(12A)을 갖추고 있다.

조명 광학 유닛 설치부(20)는 제조 대상이 되는 조명 광학 유닛(112)을 설치하는 부분이다. 이 조명 광학 유닛 설치부(20)는 유지 프레임 유지부(21) 및 자외선 차폐 커버(22)를 구비하고 있다.

도 10은 유지 프레임 유지부를 전방측에서 본 도면이다.

유지 프레임 유지부(21)는 지지부(12)의 레일(12A)에 상하로 슬라이딩 가능하게 고정되어, 유지 프레임(112D)을 유지한다.

또한, 이 유지 프레임 유지부(21)는 기부(11)의 내부에 마련된 공압부(11B)(도 4)와 공기 튜브에 의해 접속되며, 공압부(11B)에 의해 소정의 압력으로 설정된 공기를 도입함으로써 레일(12A)에 대하여 상하로 슬라이딩한다.

그리고 또, 조명 광학 유닛의 제조 장치(1)의 기부(11)의 천정면에는, 유지 프레임 유지부 상하 슬라이딩 스위치 SW1(도 4, 도 5)이 마련되고, 이 유지 프레임 유지부 상하 슬라이딩 스위치 SW1에 의해, 공압부(11B)로부터 유지 프레임 유지부(21)로의 공기의 도입이 전환된다.

이 유지 프레임 유지부(21)는 지지부(12)의 레일(12A)에 상하로 슬라이딩 가능하게 고정된 슬라이딩부((21A)와, 슬라이딩부(21A)의 단면으로부터 상기 단면에 직교하며, 또한, 상하로 연장되도록 형성된 연장부(21B)와, 이 연장부(21B)의 단면으로부터 좌우로 연장되도록 형성된 파지부(21C)와, 슬라이딩부(21A)의 단면으로부터 상기 단면에 직교하고, 또한, 좌우로 연장되도록 형성된 중첩 렌즈 설치부(21D)를 구비하고 있다.

이 중, 파지부(21C)에서 선단 부분에는 유지 프레임(112D)의 계합부(112D1)와 계합하기 위해, 단면이 대략 L자 형상으로 형성된 파지면(21C1)이 형성되어 있다.

중첩 렌즈 설치부(21D)는 유지 프레임 유지부(21)의 아래쪽에 위치하고, 프로젝터(100)의 중첩 렌즈(113)와 같은 중첩 렌즈(500)를 설치한다. 그리고, 조명 광학 유닛(112)이 파지부(21C)에 파지된 때는, 조명 광학 유닛(112)과 이 중첩 렌즈 설치부(21D)에 설치된 중첩 렌즈(500)의 상대 위치는, 프로젝터(100)에서의 조 명 광학 유닛(112)과 중첩 렌즈(113)의 설계상 위치와 대략 동일하게 된다. 이러한 구성에 의해, 프로젝터(100)에 조립되었을 때에 최적의 조명 광학 유닛(112)을 제조할 수 있다.

자외선 차폐 커버(22)는 자외선 조사 장치(70)로부터 위치 조정부(30)에 설치된 광선 조사부를 통해 조사되는 자외선이 외부로 산란되는 것을 방지한다. 이 자외선 차폐 커버(22)는 위치 조정부(30)의 하단부로부터 중첩 렌즈 설치부(21D)에 걸쳐서 둘러싸도록 대략 상자 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이 자외선 차폐 커버(22)의 전방측(도 5 중 좌측)은 자외선 차폐 커버 내부에 위치하는 유지 프레임 유지부(21)에 조명 광학 유닛(112)을 설치가능하게 하기 위해서, 좌우 방향으로 개폐가능하게 형성되어 있다(도 4 참조).

도 11은 위치 조정부를 전방측에서 본 도면이다. 도 12는 위치 조정부를 측면으로부터 본 도면이다. 또, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 조명 광학 유닛(112)의 광축 방향을 Z축으로 하고, Z축에 직교하며 또한 서로 직교하는 두 축을 X축 및 Y축으로 한다.

위치 조정부(30)는 PC 본체(62)에서 화상 처리되어 디스플레이(61)에 표시된 각종 정보에 근거하여, 조명 광학 유닛(112)의 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치 조정을 실시한다. 이 위치 조정부(30)는 광속 분할 소자 유지체로서의 광속 분할 소자 협지부(31) 및 조정부 본체(32)를 구비하여 구성되어 있다.

도 13은 광속 분할 소자 유지체로서의 광속 분할 소자 협지부를 상방으로부터 본 도면이다.

광속 분할 소자 협지부(31)는 조정부 본체(32)의 아래쪽에 위치하고, 제 1 렌즈 어레이(112A)의 조정 위치에 설치된다. 그리고, 이 광속 분할 소자 협지부(31)는 조명 광학 유닛(112)의 유지 프레임(112D)의 광속 입사측의 단면에 자외선 경화형 접착제를 통해서 밀착된 제 1 렌즈 어레이(112A)를 협지한다. 즉,이 광속 분할 소자 협지부(31)는 유지 프레임 유지부(21)가 상방으로 슬라이딩하여, 조명 광학 유닛(112)의 조정 위치에 세트되었을 때에, 제 1 렌즈 어레이(112A)를 협지한다.

이 광속 분할 소자 협지부(31)는 제 1 렌즈 어레이(112A)의 외주 형상과 대략 동일한 협지면이 형성된 2개의 클램프부(31A)를 구비하고, 제 1 렌즈 어레이(112A)의 외주 부분을 좌우 방향(도 13 중 상하 방향)으로부터 이들 클램프부(31A)에 끼도록 제 1 렌즈 어레이(112A)를 협지한다. 이 클램프부(31A)는 공압부(11B)(도 4)와 에어 튜브에 의해 접속되며, 공압부(11B)에 의해 소정의 압력으로 설정된 공기를 도입함으로써 2개의 클램프부(31A)가 근접하여 제 1 렌즈 어레이(112A)의 외주를 협지한다.

그리고, 조명 광학 유닛의 제조 장치(1)의 기부(11)의 천정면에는, 클램프 스위치 SW2가 마련되고, 이 클램프 스위치 SW2에 의해 공압부(11B)로부터 클램프부(31A)로의 공기의 도입이 전환된다.

또한, 이 광속 분할 소자 협지부(31)는 후술하는 조정부 본체(32)의 Y축 위치 조정부(322), X축 위치 조정부(323) 및 면내 회전 위치 조정부(324)와 기계적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 조정부 본체(32)에 의한 조정에 의해, 광속 분할 소자 협지부(31)가 평면 방향으로 이동하며, 이에 연동하여 제 1 렌즈 어레이(112A)가 유지 프레임(112D)의 광속 입사 단면에 대하여 이동한다.

조정부 본체(32)는 도 11 또는 도 12에 나타낸 바와 같이, 광속 분할 소자 협지부(31)를 조명 광축과 직행하는 면내에서 위치 조정을 실시한다. 이 조정부 본체(32)는 조정부 본체 기부(321), Y축 위치 조정부(322), X축 위치 조정부(323), 및 면내 회전 위치 조정부(324)를 구비하여 구성되어 있다.

조정부 본체 기부(321)는 조정부 본체(32)의 상방에 위치하고, 지지부(12)에 고정되어 조정부 본체(32) 전체를 지지한다.

Y축 위치 조정부(322)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 조정부 본체 기부(321)의 하단부에 계합하며, Y축 방향으로 슬라이딩 가능한 Y축 슬라이딩판(322A)과, 이 Y축 슬라이딩판(322A)을 Y축 방향으로 슬라이딩시키는 Y축 방향 조정 손잡이(322B)를 구비하고 있다. 구체적으로, 이 Y축 슬라이딩판(322A)은 X축 위치 조정부(323) 및 면내 회전 위치 조정부(324)를 통해서 광속 분할 소자 협지부(31)와 기계적으로 접속하며, Y축 슬라이딩판(322A)이 Y축 방향으로 슬라이딩하는 것에 의해, 광속 분할 소자 협지부(31)가 이에 연동하여 Y축 방향으로 이동한다.

X축 위치 조정부(323)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, Y축 위치 조정부(322)의 Y축 슬라이딩판(322A)의 하단부에 계합하며, X축 방향으로 슬라이딩 가능한 X축 슬라이딩판(323A)과, 이 X축 슬라이딩판(323A)을 X축 방향으로 슬라이딩시키는 X축 방향 조정 손잡이(323B)를 구비하고 있다. 구체적으로, 이 X축 슬라이딩판(323A)은 면내 회전 위치 조정부(324)를 통해서 광속 분할 소자 협지부(31)와 기계적으로 접속하며, X축 슬라이딩판(323A)이 X축 방향으로 슬라이딩하는 것에 의해, 광속 분할 소자 협지부(31)가 이에 연동하여 X축 방향으로 이동한다.

면내 회전 위치 조정부(324)는 도 12에 나타낸 바와 같이, X축 위치 조정부(323)의 X축 슬라이딩판(323A)의 하단부에 기계적으로 고정되는 면내 회전 위치 조정 기부(324A)와, 이 면내 회전 위치 조정 기부(324A)의 하단부에 계합하여, Z축을 중심으로 해서 회전 슬라이딩 가능한 면내 회전 슬라이딩판(324B)과, 이 면내 회전 슬라이딩판(324B)을 면내 회전 위치 조정 기부(324A)에 대하여 면내 방향으로 회전 슬라이딩시키는 면내 회전 조정 손잡이(324C)와, 면내 회전 위치 조정 기부(324A) 및 면내 회전 슬라이딩판(324B)을 위치 고정하는 위치 고정부(324D)를 구비하고 있다. 그리고, 면내 회전 슬라이딩판(324B)은 광속 분할 소자 협지부(31)와 기계적으로 접속하고, 이 면내 회전 슬라이딩판(324B)이 면내 회전 위치 조정 기부(324A)에 대하여 면내 방향으로 회전슬라이딩하는 것에 의해, 광속 분할 소자 협지부(31)가 이에 연동하여 면내 방향으로 이동한다.

이 중, 위치 고정부(324D)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 면내 회전 위치 조정 기부(324A)에 고정되고, 좌우 방향으로 연장되는 루즈 구멍이 형성된 루즈 구멍 형성부(324D1)와, 루즈 구멍 형성부(324D1)에 형성된 루즈 구멍에 감합(嵌合)하여, 면내 회전 슬라이딩판(324B)과 계합하는 계합 손잡이(324D2)를 구비하고 있다. 즉, 계합 손잡이(324D2)를 놓아, 면내 회전 슬라이딩판(324B)에의 계합 상태를 해제하는 것으로, 면내 회전 슬라이딩판(324B)의 면내 회전 위치 조정 기부(324A)에 관한 면내 방향으로의 회전 슬라이딩이 가능해진다.

또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 면내 회전 위치 조정 기부(324A) 및 면내 회전 슬라이딩판(324B)에 걸쳐, 회전 조정 눈금(324E)이 형성되어 있다. 그리고, 작업자는, 이 회전 조정 눈금(324E)을 봄으로써 면내 회전 위치 조정 기부(324A)에 관한 면내 회전 슬라이딩판(324B)의 회전 방향의 위치를 인식할 수 있다.

또, 구체적인 도시는 생략하였지만, 이들 위치 조정부(30)의 조명 광축에는 조명 장치(40)로부터의 광속이 투과하도록 개구가 형성되어 있다.

도 4 또는 도 5로 돌아가서, 조명 장치(40)는 조명 광학 유닛의 제조 장치(1)의 상방측에 위치하고, 조정 대상이 되는 조명 광학 유닛(112)에 평행 광속을 공급한다. 이 조명 장치(40)는 광원부(41) 및 경통부(42)를 구비하고 있다.

광원부(41)는 하우징 내부에 수납되는 광원 램프(411)를 구비하고, 이 광원 램프(411)로는, 예컨대, 텅스텐구, 할로겐 램프, 메탈할라이드 램프, 또는 고압 수은 램프가 사용되는 것이 많다.

경통부(42)는 원통형상 선단 부분에 평행화 렌즈(421)가 마련되어 있다.

이러한 조명 장치(40)에 있어서, 광원 램프(411)로부터 사출된 확산 광속은 경통부(42) 선단의 평행화 렌즈(421)에 의해 평행화되어 조명 장치(40)의 외부에 평행 광속으로서 사출된다.

<3> 조명 광학 유닛의 제조 방법

도 14는 조명 광학 유닛을 제조하는 동작을 설명하는 흐름도이다.

다음으로, 상술한 조명 광학 유닛의 제조 장치(1)에 의한 조명 광학 유닛(112)의 제조 방법을 도 4 내지 도 13 및 도 14의 흐름도를 참조하여 설명한다.

(A) 우선, 유지 프레임(112D)의 광사출측의 단면에, 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)를 외형 기준으로 조정하여, 이들 광학 소자를 위치 결정 고정시킨다(제 1 위치 결정 고정 공정: 단계 S1). 또, 여기서의 고정은 자외선 경화형 접착제에 한정되지 않고, 열경화형 접착제 등을 이용하더라도 좋다.

(B) 단계 S1의 후, 유지 프레임(112D)의 광입사측의 단면에 제 1 렌즈 어레이(112A)를 자외선 경화형 접착제를 통해서 밀착시킨다. 그리고, 조명 광학 유닛설치부(20)의 자외선 차폐 커버(22)를 개방하여, 제 1 렌즈 어레이(112A)가 밀착된 유지 프레임(112D)을 조명 광학 유닛 설치부(20)의 유지 프레임 유지부(21)에 설치한다(단계 S2). 또한, 설치한 후에, 자외선 차폐 커버(22)를 닫아 밀폐한다. 구체적으로, 유지 프레임(112D)의 계합부(112D1)를 유지 프레임 유지부(21)에서의 파지부(21C)의 파지면(21C1)에 당접하도록 설치한다.

(C) 단계 S2에 있어서, 유지 프레임(112D)을 유지 프레임 유지부(21)에 설치한 후, 이 유지 프레임 유지부(21)를 상승시켜, 제 1 렌즈 어레이(112A)의 조정 위치에 세트한다(단계 S3). 구체적으로, 제조 장치(1)에 마련된 유지 프레임 유지부 상하 슬라이딩 스위치 SW1을 조작함으로써, 유지 프레임 유지부(21)에는 공압부(11B)에 의해 소정의 압력으로 설정된 공기가 도입되어, 레일(12A)에 대하여 상방으로 슬라이딩한다.

(D) 단계 S3에 있어서, 유지 프레임 유지부(21)가 상승하여 조정 위치에 세트되면, 위치 조정부(30)의 광속 분할 소자 협지부(31)가 제 1 렌즈 어레이(112A)의 외주를 협지한다(단계 S4). 구체적으로, 제조 장치(1)에 마련된 클램프 스위치 SW2를 조작함으로써, 광속 분할 소자 협지부(31)에는 공압부(11B)에 의해 소정의 압력으로 설정된 공기가 도입된다. 그리고, 광속 분할 소자 협지부(31)의 2개의 클램프부(31A)가 근접하도록 이동하여, 제 1 렌즈 어레이(112A)의 외주를 협지한다.

(E) 조명 장치(40)의 광원 램프(411)를 구동하여, 조명 광학 유닛(112)에 평행 광을 도입한다(광속 도입 공정: 단계 S5).

(F) 단계 S5에 있어서, 광속이 도입되면, 조명 광학 유닛(112) 및 중첩 렌즈 설치부(21D)에 설치된 중첩 렌즈(500)를 통한 광속의 광학 이미지가 투영판(14)에 형성된다(광학 이미지 형성 공정: 단계 S6).

(G) CCD 카메라(50)는 단계 S6에 있어서 투영판(14)상에 형성된 구획 프레임 (14A)을 포함하는 광학 이미지를 검출한다. 그리고, 이 CCD 카메라(50)는 검출한 광학 이미지를 전기 신호로 변환하여, PC(60)로 출력한다(광학 이미지 검출 공정: 단계 S7).

(H) PC 본체(62)를 조작하여, 이번의 조명 광학 유닛(112)(제 1 렌즈 어레이(112A), 제 2 렌즈 어레이(112B), PBS 어레이(112C))의 조합에 대응하는 프로젝터의 기종 데이터를 호출한다(단계 S8).

이 기종 데이터로서는 액정 패널(141)의 화상 형성 영역의 크기, 조명 영역을 특정하는 주사선의 수량에 관한 데이터, 조명 영역을 대비할 때의 마진량의 최적 범위를 나타내는 임계값 데이터, 및 조명 영역을 대비할 때의 중심 어긋남량의 최적 범위를 나타내는 임계값 데이터 등을 호출한다. 또, 이러한 데이터는 사용자 등에 의해 설정 가능하게 되어, 예컨대, 텍스트 파일로 보존된다.

(I) PC 본체(62)는 CCD 카메라(50)로부터 출력되는 전기 신호를 취득한다. 그리고, 이 전기 신호에 근거한 광학 이미지의 화상 처리를 실시하고, 구획 프레임 화상(201)(도 8) 및 조명 광학 유닛(112)을 통한 광속에 근거한 광학 이미지(200)(도 8)의 조명 영역을 대비하며, 디스플레이(61)에 각종 처리 정보를 표시시킨다(조명 영역 대비 공정: 단계 S9).

구체적으로, 조명 영역 대비 공정 S9는 이하에 나타내는 수순에 의해 실시된다.

도 15는 조명 영역 대비 공정의 수순을 설명하는 흐름도이다.

(I-1) 우선, PC 본체(62)의 화상 수취 장치(63)는 CCD 카메라(50)로부터 출력되는 전기 신호를 취득하고, 화상 처리 장치(64)에 의해 판독 가능한 화상 신호로 변환하여 출력한다(화상 수취 수순: 단계 S91).

(I-2) 다음으로 화상 처리 장치(64)의 휘도치 취득부(65A)는 화상 신호를 취득하고, 취득된 화상 신호에 근거한 광학 이미지(200)(도 8)의 휘도치를 0 내지 255의 256개 계조로 나눠, 화소 단위로 취득한다(휘도치 취득 수순: 단계 S92).

(I-3) 다음으로 주사선 선택부(65B)는 수취된 광학 이미지(200)의 휘도치를 조명 영역 LA의 내외에 걸친 가로 방향의 횡주사선 중에서 하나의 횡주사선을 선택한다(주사선 선택 수순: 단계 S93). 구체적으로는, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 광학 이미지(200)의 좌단으로부터 중앙 부분에 걸쳐, 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 내외에 걸친 횡주사선 SL 중에서 하나의 횡주사선 SL1을 선택한다.

(I-4) 다음으로, 휘도치 변화 곡선 취득부(65C)는 단계 S93에서 선택한 횡주사선 SL1상의 화소 위치에 따른 휘도치(계조)의 변화를 나타내는 휘도치 변화 곡선(300)을 취득한다(휘도치 변화 곡선 취득 수순: 단계 S94). 구체적으로, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 가로축(X축)을 주사선상의 화소 위치로 하고 종축(Y축)을 대응하는 휘도치의 계조로 해서, XY 좌표에 도시한 휘도치 변화 곡선(300)을 취득한다.

이 취득한 휘도치 변화 곡선(300)은 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 경계 부분에 있어서, 광학 이미지(200)의 외측으로부터 중앙 부분을 향하여, 크랭크 형상 또는 S자 형상으로 취득된다. 즉, 휘도치 변화 곡선(300)은 계조가 대략 0으로서 조명 영역 LA의 외부인 것을 나타내는 부분인 기준부(301)와, 계조가 대략 255로서 적정한 조명 영역을 나타내는 조명 영역 LA 내부인 조명 부분(302)과, 그 사이의 휘도치 변화 부분(303)으로 구성된다.

또, 광학 이미지의 조명 영역의 중앙 부분으로부터 광학 이미지의 외측을 향하는 경우에는, 전술한 것과 반대의 크랭크 형상 또는 역 S자 형상의 휘도치 변화 곡선을 취득한다. 또한, 세로 방향의 주사선도 세로와 가로를 바꿔서 마찬가지로 취득한다.

도 16은 도 9(b)에 있어서의 휘도치 변화 곡선(300)의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.

(I-5) 다음으로 근사 직선 산출부(65D)는 휘도치 변화 부분(303)을 직선으로서 근사하여, 이 근사 직선을 산출한다(근사 직선 산출 수순: 단계 S95). 구체적 으로는, 도 17에 나타내는 흐름도에 따라서 근사 직선을 산출한다.

(I-5-1) 도 16, 도 17에 나타낸 바와 같이, 휘도치 변화 부분(303)에서 직선성이 높은 부분으로 되는 것과 같은 기준이 되는 휘도 기준치, 예컨대, 220 계조를 설정한다(단계 S951).

(I-5-2) 다음으로, 이 220계조를 나타내는 220 계조선 Y1과, 휘도치 변화 부분(303)의 교점 A의 좌표를 취득한다. 그리고, 이 교점 A의 X좌표의 전후 10 화소 떨어진 화소 위치를 나타내는 점인 점 B, C를 취득한다(단계 S952)

(I-5-3) 이들 취득한 점 B, C의 좌표, 즉, 점 B, C의 화소 위치 및 화소 위치의 계조에 근거하여, 점 B, C 사이의 휘도치 변화 부분(303)을 직선으로서 근사하고, 이 변화 부분 근사 직선(303A)을 산출한다(단계 S953).

(I-6) 다음으로, 도 15, 도 16에 나타낸 바와 같이, 변화 부분 근사 직선(303A)에 근거하여, 경계점 취득부(65E)는 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 경계점 H를 취득한다(경계점 취득 수순: 단계 S96). 구체적으로는, 도 18에 도시된 흐름도에 근거하여 경계점 H를 취득한다.

(I-6-1) 도 16, 도 18에 나타낸 바와 같이, 변화 부분 근사 직선(303A)과 255 계조선 Y2의 교점 G를 취득한다(단계 S961).

(I-6-2) 이 교점 G로부터 광학 이미지(200)의 중심쪽으로 소정 화소만큼, 예컨대, 50 화소만큼 시프트한 화소 위치에 있어서의 조명 부분(302)상의 기준이 되는 점 E를 취득한다(단계 S962).

(I-6-3) 다음으로, 광학 이미지(200)의 대략 중심이 되는 화소 위치에 있어 서의 조명 부분(302)상의 점 F를 취득한다(단계 S963).

(I-6-4) 이들 점 E, F의 좌표, 즉, 점 E, F의 화소 위치 및 화소 위치의 계조에 근거하여 점 E, F 사이의 조명 부분(302)을 직선으로서 근사하고, 이 조명 부분 근사 직선(302A)을 산출한다(단계 S964).

(I-6-5) 다음으로, 산출된 변화 부분 근사 직선(303A)과, 조명 부분 근사 직선(302A)의 교점 H를 취득한다(단계 S965). 이렇게 하여 취득된 교점 H가 경계점이다.

(I-7) 이러한 수순으로, 좌측의 횡주사선 SL 모두의 경계점 H를 취득한 후에, 마찬가지 수순으로, 오른쪽의 횡주사선 및 상하측의 종주사선에 대해서도 경계점 H를 취득한다(단계 S97). 이 때, 주사선 선택 수순 S93에서는, 단계 S8에서 호출된 기종 데이터중 하나인 선택하는 주사선의 수량에 근거하여 특정 수량의 주사선 SL이 좌우상하측에서 선택된다. 또한, 조명 영역 LA의 좌측과 우측의 경계점 H를 조명 영역의 좌단과 우단에 걸친 한 개의 주사선으로 취득해도 좋고, 조명 영역 LA의 상측과 하측의 경계점 H를 조명 영역 상단과 하단에 걸친 한 개의 주사선으로 취득해도 좋다.

(I-8) 다음으로 조명 마진 산출부(65F)는 구획 프레임 화상(201)의 화소 위치 및 단계 S96에서 취득된 경계점 H에 근거하여 구획 프레임 화상(201)에 관한 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 조명 마진 M을 산출한다(조명 마진 산출 수순: 단계 S98). 구체적으로는, 도 19에 도시되는 흐름도에 근거하여 조명 마진 M을 산출한다.

도 20은 좌우 마진의 산출 방법을 설명하는 도면이다. 도 21은 상하 마진의 산출 방법을 설명하는 도면이다.

우선, 조명 마진 산출부(65F)에 의한 상하 좌우 마진의 산출 수순을 도 19에 도시된 흐름도 및 도 20을 참조하여 설명한다.

(I-8-1) 조명 마진 산출부(65F)는 휘도치 취득 수순 S92에서 취득된 휘도치로부터 구획 프레임 화상(201)의 화소 위치를 인식한다(단계 S981).

(I-8-2) 이 인식한 화소 위치의 좌표로부터 구획 프레임 화상(201)의 좌우 가장자리 사이의 거리 Dah와 상하 가장자리 사이의 거리 Dav, 즉 구획 프레임 화상(201)의 대향하는 변인 상하 좌우의 가장자리 사이의 거리 Da를 산출한다(단계 S982).

(I-8-3) 또한, 조명 마진 산출부(65F)는 경계점 취득부(65E)에서 취득된 경계점 H중, 구획 프레임 화상(201)의 좌(左) 가장자리를 따른 경계점 H중 최우측 경계점 H1과 구획 프레임 화상(201)의 우(右) 가장자리를 따른 경계점 H중 최좌측 경계점 H2의 최소거리 Dsh를 산출한다(단계 S983). 즉, 이 최소거리 Dsh는 조명 영역 LA에서의 구획 프레임 화상(201)의 좌우 가장자리에 직교하는 방향의 거리에 상당한다.

(I-8-4) 그리고, 조명 마진 산출부(65F)는 단계 S982에서 산출한 거리 Dah 및 단계 S983에서 산출한 거리 Dsh에 근거하여 좌우 마진 Mh를 이하의 수학식 2에 의해 산출한다(단계 S984).

Mh=(Dsh-Dah)/2

(I-8-5) 다음으로, 도 21에 나타낸 바와 같이, 조명 마진 산출부(65F)는 구획 프레임 화상(201)의 상(上) 가장자리를 따른 경계점 H중 최하측 경계점 H3과, 구획 프레임 화상(201)의 하(下) 가장자리를 따른 경계점 H중 최상측의 경계점 H4의 최소거리 Dsv를 산출한다(단계 S985). 즉, 이 최소거리 Dsv는 조명 영역 LA에서의 구획 프레임 화상(201)의 상하 가장자리에 직교하는 방향의 가장 좁은 거리에 상당한다.

(I-8-6) 그리고, 조명 마진 산출부(65F)는 단계 S982에서 산출한 거리 Dav 및 단계 S985에서 산출한 거리 Dsv에 근거하여 상하 마진 Mv를 이하의 수학식 3에 의해 산출한다(단계 S986).

Mv=(Dsv-Dav)/2

또, 좌우 마진 Mh 및 상하 마진 Mv의 산출 결과가 부(負)의 값이 된 경우는, 재측정하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 좌우 마진 Mh 및 상하 마진 Mv의 산출 결과가 부의 값이 된 경우에 이하와 같은 구성을 채용해도 좋다. 예컨대, 조명 마진 산출부(65F)는 위치 조정중인 조명 광학 유닛(112)이 이상(異狀)인 취지의 정보를 표시 제어 수단(67)으로 송신한다. 그리고, 표시 제어 수단(67)은 디스플레이(61)에 현재 제조중인 조명 광학 유닛(112)이 이상이라는 취지를 표시시킨다.

(I-9) 다음으로, 화상 중심 어긋남량 산출부(65G)는 구획 프레임 화상(201) 의 중심 위치 및 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 대략 중심 위치를 산출하고, 이들 중심 위치의 어긋남량을 좌표치로서 산출한다(단계 S99). 구체적으로는, 도 22에 도시된 흐름도에 근거하여 중심 위치의 어긋남량을 산출한다.

도 23은 화상 중심 어긋남량 산출부에 의한 중심 위치의 어긋남량의 산출 방법을 설명하는 도면이다.

(I-9-1) 우선, 화상 중심 어긋남량 산출부(65G)는 구획 프레임 화상(201)의 화소 위치의 좌표치로부터, 네 모서리의 점 A1, A2, A3, A4의 좌표치를 산출한다. 그리고, 이들 네 모서리의 점 A1, A2, A3, A4의 좌표치에 근거하여, 구획 프레임 화상(2O1)의 중심 위치 Oa의 좌표치를 산출한다(구획 프레임 화상 중심 위치 산출 수순: 단계 S991).

(I-9-2) 다음으로, 화상 중심 어긋남량 산출부(65G)는 단계 S96에서 취득한 경계점 H로부터 구획 프레임 화상(201)의 각 상하좌우 가장자리를 따른 근사 직선 L1, L2, L3, L4를 산출한다(단계 S992).

(I-9-3) 또한, 화상 중심 어긋남량 산출부(65G)는 이들 산출한 근사 직선 L1, L2, L3, L4의 교점 S1, S2, S3, S4의 좌표치를 산출한다(단계 S993).

(I-9-4) 또한, 화상 중심 어긋남량 산출부(65G)는 이들 산출한 교점 S1, S2, S3, S4의 좌표치에 근거하여, 조명 영역 LA의 대략 중심 위치 Os의 좌표치를 산출한다(광학 이미지 중심 위치 산출 수순: 단계 S994).

(I-9-5) 그리고, 화상 중심 어긋남량 산출부(65G)는 단계 S991에서 산출된 중심 위치 Oa의 좌표치 및 단계 S994에서 산출한 중심 위치 Os의 좌표치로부터, 구 획 프레임 화상(201)과 조명 영역 LA의 중심 위치의 어긋남량을 산출한다(화상 중심 어긋남량 산출 수순: 단계 S995). 구체적으로, 중심 위치 어긋남량은 중심 위치 Os 및 중심 위치 Oa의 X 좌표의 어긋남량으로서, 중심 어긋남량 X를 산출한다. 또한, 중심 위치 Os 및 중심 위치 Oa의 Y 좌표의 어긋남량으로서, 중심 어긋남량 Y를 산출한다.

(I-10) 단계 S98에서 조명 마진을 산출하고, 또한, 단계 S99에서 화상 중심 어긋남량을 산출한 후, 표시 제어 수단(67)은 조명 영역 대비 수단(65)으로부터 좌우 마진 Mh, 상하 마진 Mv, 중심 어긋남량 X 및 중심 어긋남량 Y를 취득한다. 그리고, 표시 제어 수단(67)은 디스플레이(61)에 이들 정보를 표시시킨다(단계 S100). 구체적으로, 표시 제어 수단(67)은 도 24에 나타낸 바와 같이, 디스플레이(61)에 정보 A의 표시를 실시한다.

상기 단계 S983 및 S985에서는, 구획 프레임 화상(201)의 상하좌우의 각각의 가장자리를 따른 경계점을 이용하고 있다. 이 구획 프레임 화상(201)의 상하좌우 각각의 가장자리를 따른 경계점은, 예컨대, 하기와 같이 취득할 수도 있다.

조명 영역 대비 공정 S9에 의해, 경계점 취득 수순 S96에서 취득된 경계점 H 중 구획 프레임 화상(201)의 외형선에 대하여 소정의 범위내에 있는 경계점 H만을 조명 마진 산출 수순 S98과 중심 어긋남량을 산출하는 S99에 이용하도록 하여도 좋다. 또한, 경계점 취득 수순 S96에서, 구획 프레임 화상(201)의 외형선에 대해 소정의 범위외에 있는 경계점 H를 취득한 경우, 다시 취득하도록 할 수도 있다. 이 소정의 범위는, 분명히 경계점 취득 수순 S96중의 제조 환경의 이상 등에 기인하여 취득된 특이적인 점을 배제할 수 있도록 설정된다. 즉, 경계점 취득 수순 S96에 있어서 원래의 경계점과는 다른 특이적인 경계점 H를 취득한 경우이더라도, 그 특이적인 경계점을 배제하여 정상으로 취득된 경계점 H만에 의해 조명 마진 산출 수순 S98과 중심 어긋남량을 산출하는 단계 S99를 행하는 것이다. 이에 의해, 예컨대, 취득된 복수의 경계점중 설계상의 조명 영역으로 되는 구획 프레임 화상이 극단적으로 안쪽에 위치하는 것과 같은 특이적인 경계점이 있는 경우이더라도, 구획 프레임 화상에 대한 광학 이미지의 조명 영역 전체의 조명 마진을 확실히 산출할 수 있다.

또, 상술한 단계 S4는 이 조명 영역 대비 공정 S9 전까지 실시되어 있으면 좋고, 그 실시의 타이밍은 적절히 설정할 수 있다.

(J) 그리고, PC 본체(62)에 있어서의 화상 처리 장치(64)의 최적 상태 판정 수단(66)은, 단계 S9의 조명 영역 대비 수단(65)에서 산출된 조명 마진 및 중심 위치 어긋남량을 취득한다. 그리고 또, 최적 상태 판정 수단(66)은 이들 취득한 조명 마진 및 중심 위치 어긋남량에 근거하여 제 1 렌즈 어레이(112A)의 설치 위치가 최적의 위치인지 여부를 판정한다(최적 상태 판정 공정: 단계 S10).

구체적으로, 최적 상태 판정 수단(66)은 단계 S8에서 호출한 마진량의 임계값 데이터에 근거하여, 좌우 마진 Mh 및 상하 마진 Mv가 각각 임계값 이상인지 여부를 판정한다(단계 S101).

단계 S101에서 「아니오(N)」라고 판정한 때는, 최적 상태 판정 수단(66)은 표시 제어 수단(67)으로 판정 정보를 출력한다. 그리고, 표시 제어 수단(67)은 이 판정 정보에 근거하여 디스플레이(61)에 「NG」의 문자를 점등시킨다(도 24 참조). 이 경우, 후술하는 단계 S11에서 작업자는 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치 조정을 실시해야 한다.

한편, 단계 S101에서 「예(Y)」라고 판정한 때는, 최적 상태 판정 수단(66)은 단계 S8에서 호출한 중심 어긋남량의 임계값 데이터에 근거하여 중심 어긋남량 X 및 중심 어긋남량 Y가 각각 임계값 이하인지 여부를 판정한다(단계 S102).

단계 S102에서 「아니오」라고 판정한 때는, 단계 S101과 마찬가지로, 디스플레이(61)에 「NG」의 문자가 점등된다. 또한, 이 경우도, 후술하는 단계 S11에서, 작업자는 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치 조정을 실시해야 한다.

한편, 단계 S102에서 「예」라고 판정한 때는, 최적 상태 판정 수단(66)은 표시 제어 수단(67)으로 판정 정보를 출력한다. 그리고, 표시 제어 수단(67)은 이 판정 정보에 근거하여 디스플레이(61)에 「OK」의 문자를 점등시킨다(도 24 참조). 즉, 최적 상태 판정 수단(66)은 조명 마진이 소정의 임계값 이상이며, 또한, 중심어긋남량이 소정의 임계값 이하인 경우에, 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치가 최적의 상태라고 판정한다.

(K) 작업자는, 단계 S10에서 제 1 렌즈 어레이(112A)가 최적의 위치에 배치되어 있지 않다고 판단된 경우, 즉, 조명 마진이 임계값 데이터 이하인데, 중심 위치의 어긋남량이 임계값 데이터 이상이었던 경우, 단계 S100에서 디스플레이(61)에 표시된 정보 A를 관찰하면서, 위치 조정부(30)를 조작하여, 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치 조정을 실시한다(광속 분할 소자 위치 조정 공정: 단계 S11). 구체 적으로는, 도 25에 도시된 흐름도에 근거하여 위치 조정을 실시한다.

여기서, 조명 영역 대비 수단(65)은 이 위치 조정부(30)에 의해 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치가 변경되면, 이 변경에 연동해서 조명 마진 및 중심 위치의 어긋남량을 산출하고, 디스플레이(61)에 정보 A를 표시시키며, 또한, 최적 상태 판정 수단(66)은 산출된 대비 결과에 근거하여 제 1 렌즈 어레이(112A)가 최적의 위치인지 여부를 판정하여 디스플레이(61)에 그 판정 결과를 표시시킨다. 이 때문에, 작업자는 이 표시된 정보 A와 판정 결과를 관찰하면서 위치 조정을 실시할 수 있다.

(K-1) 우선, 작업자는 위치 조정부(30)에 있어서의 조정부 본체(32)의 Y축 위치 조정부(322) 및 X축 위치 조정부(323)를 조작하여, 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)에 대한 제 1 렌즈 어레이(112A)의 애벌 조정을 실시한다(단계 S111).

구체적으로, 작업자는 디스플레이(61)에 표시된 중심 어긋남량 X를 관찰하면서, X축 방향 조정 손잡이(323B)를 조작하여, 제 1 렌즈 어레이(112A)를 X축 방향으로 위치 조정한다(X축 위치 조정 수순: 단계 S111A).

또한, 작업자는 디스플레이(61)에 표시된 중심 어긋남량 Y를 관찰하면서, Y축 방향 조정 손잡이(322B)를 조작하여, 제 1 렌즈 어레이(112A)를 Y축 방향으로 위치 조정한다(Y축 위치 조정 수순: 단계 S111B).

그리고, 중심 어긋남량 X 및 중심 어긋남량 Y가 대략 0이 되도록 X축 위치 조정 수순 S101A 및 Y축 위치 조정 수순 S101B를 실시한다.

(K-2) 다음으로, 작업자는 위치 조정부(30)에 있어서의 조정부 본체(32)의 면내 회전 위치 조정부(324)를 조작해서 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치 조정을 실시하여 조명 마진을 조정한다(면내 회전 위치 조정 수순: 단계 S112).

구체적으로, 작업자는 면내 회전 위치 조정부(324)에 있어서의 위치 고정부(324D)를 조작하여, 면내 회전 슬라이딩판(324B)을 슬라이딩 가능하게 한다. 그리고, 작업자는 디스플레이(61)의 좌우 마진 Mh 및 상하 마진 Mv를 관찰하면서, 면내 회전 조정 손잡이(324C)를 조작하여, 면내 회전 슬라이딩판(324B)을 회전 슬라이딩시켜, 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치 조정을 실시한다.

(K-3) 다음으로, 작업자는 다시 한번 디스플레이(61)에 표시된 중심 어긋남량 X 및 중심 어긋남량 Y를 관찰하면서 X축 방향 조정 손잡이(323B) 및 Y축 방향 조정 손잡이(322B)를 조작하여, 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치 조정을 실시한다. 그리고, 이들 중심 어긋남량 X 및 중심 어긋남량 Y가 대략 0이 되도록 조정한다(단계 S113).

(L) 다음으로, 자외선 조사 장치(70)로부터 광섬유 등의 도광 수단을 통해서 위치 조정부(30)에 설치된 광선 조사부(도시생략)로부터 유지 프레임(112D)의 광입사측 단면과 제 1 렌즈 어레이(112A) 사이에 자외선을 조사한다. 그리고, 유지 프레임(112D)과 제 1 렌즈 어레이(112A) 사이에 개재하는 자외선 경화형 접착제가 이 자외선의 조사에 의해 경화하여, 유지 프레임(112D)의 광입사측 단면에 제 1 렌즈 어레이(112A)가 접착 고정된다(제 2 위치 결정 공정: 단계 S12).

(M) 그리고, 제조 장치(1)에 마련된 클램프 스위치 SW2를 조작하여, 광속 분 할 소자 협지부(31)에 의한 제 1 렌즈 어레이(112A)의 협지 상태를 해제한다(단계 S13). 그리고 또, 제조 장치(1)에 마련된 유지 프레임 유지부 상하 슬라이딩 스위치 SW1을 조작하여, 유지 프레임 유지부(21)를 레일(12A)에 대해 아래쪽으로 슬라이딩시킨다(단계 S14). 그리고 또한, 자외선 차폐 커버(22)를 개방하여 조명 광학 유닛(112)을 취출한다(단계 S15).

이상과 같은 공정에 의해 조명 광학 유닛(112)이 제조된다.

<4> 실시예의 효과

본 실시예에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.

(1) 조명 광학 유닛의 제조 방법에 있어서, 조명 영역 대비 공정 S9에서는 광학 이미지 검출 공정 S7에서 검출된 광학 이미지를 수취하여 PC(60)를 이용해 화상 처리를 실시하는 것에 의해, 구획 프레임 화상(201) 및 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA를 정밀하게 대비할 수 있다. 그리고, 최적 상태 판정 공정 S10에서는, PC(60)에 의해 조명 영역 대비 공정 S9에서 산출되는 대비 결과에 근거하여 설계상의 조명 영역인 구획 프레임 화상(201)에 대한 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA가 최적의 상태인지 여부를 용이하게 또 정확하게 판정할 수 있다. 또한, 광속 분할 소자 위치 조정 공정 S11에서는, 최적 상태 판정 공정 S10에서 최적의 상태가 아니라고 한 제 1 렌즈 어레이(112A)의 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)에 대한 상대 위치를 조명 영역 대비 공정 S9에서의 대비 결과에 근거하여 용이하고 또한 정밀하게 효율적으로 조정한다.

따라서, 종래의 일견에 의한 애매한 조정 정밀도를 개선하여, 각 광학 소자 의 광학적 상대 위치를 고정밀도로 조정할 수 있음과 동시에, 효율적으로 조정할 수 있어, 집광 효율이 향상된 조명 광학 유닛(112)을 제조할 수 있다.

(2) 제 1 위치 결정 공정 S1에서 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)는 유지 프레임(112D)에 대하여 외형 기준으로 위치 결정 고정되기 때문에, 광속 분할 소자 위치 조정 공정 S11에서는, 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)에 대하여 제 1 렌즈 어레이(112A)만의 위치 조정을 실시하면, 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)와 제 1 렌즈 어레이(112A)를 최적의 상대 위치에 용이하고 또한 정밀하게 배치할 수 있다. 그리고, 제 2 위치 결정 공정 S12에서는, 광속 분할 소자 위치 조정 공정 S11에서 최적의 위치로 조정된 제 1 렌즈 어레이(112A)를 유지 프레임(112D)에 순시(瞬時)에 확실히 위치 결정 고정할 수 있다.

따라서, 설계상의 조명 영역의 위치에 대한, 조명 광학 유닛이 형성하는 광학 이미지의 조명 영역과의 위치 조정, 즉, 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)와 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치 조정을 간단한 공정으로 실시할 수 있음과 동시에 확실히 위치 고정할 수 있기 때문에, 조명 광학 유닛(112)의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

(3) 광속 도입 공정 S5에서, 조명 장치(40)로부터 광속을 도입한 경우에는, 기본적으로는 일정 휘도치의 광속을 방사하고 있지만, 제조시의 외부 환경 등의 영향으로 인해 순간적으로 휘도치가 작아지는 등의 변화를 일으키는 경우가 있다. 그러나, 조명 영역 대비 공정 S9에 의해 취득되는 휘도치 변화 곡선(300)의 휘도치 변화 부분(303)의 경사는 이러한 조명 장치(40)의 변화 등의 영향을 받지 않는다. 그 휘도치 변화 부분(303)을 직선 근사한 변화 부분 근사 직선(303A)에 근거하여 경계점 H를 취득했기 때문에, 광학 이미지(200)가 정확한 조명 영역 LA를 정확히 산출할 수 있다.

(4) 또한, 조명 영역 대비 공정 S9에서는, 직선성이 높은 부분인 휘도 기준치(220) 계조선 근방의 점 A를 기준으로 해서, 이 점 A의 전후 10화소 떨어진 점 B, C에 근거하여 변화 부분 근사 직선(303A)을 산출했기 때문에, 화상 수취 타이밍에 의한 근사 직선의 경사의 편차를 최소한으로 억제한 정확한 근사 직선을 취득할 수 있고, 광학 이미지(200)가 정확한 조명 영역 LA를 산출할 수 있다.

(5) 조명 마진 산출 수순 S98에서는, 단계 S97에서 취득된 복수의 경계점 H중 구획 프레임 화상(201)의 서로 대향하는 한쪽 변을 따른 경계점과, 다른쪽 변을 따른 경계점 사이의 한 쌍의 변에 직교하는 방향의 최소거리 Ds(Dsh, Dsv) 및 구획 프레임 화상(201)의 한 쌍의 화소 위치 사이의 거리 Da(Dah, Dav)에 근거하여 수학식 2 및 3에 의해 조명 마진(좌우 마진 Mh, 상하 마진 Mv)을 산출한다.

따라서, 예컨대, 취득된 복수의 경계점 H중 특이적인 경계점이 있었던 경우에도, 구획 프레임 화상(201)에 대한 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA 전체의 조명 마진을 확실히 산출할 수 있다.

(6) 조명 영역 대비 공정 S9에서는, 구획 프레임 화상 중심 위치 산출 수순 S991, 광학 이미지 중심 위치 산출 수순 S994 및 화상 중심 어긋남량 산출 수순 S995를 포함함으로써, 설계상의 조명 영역인 구획 프레임 화상(201)의 중심축과 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 중심축의 어긋남량을 산출할 수 있다.

또한, 최적 상태 판정 공정 S10에서는, 조명 마진(좌우 마진 Mh, 상하 마진 Mv)이 소정의 임계값 이상이며, 또한, 화상 중심 어긋남량 산출 수순 S99에서 산출된 중심 위치 어긋남량(중심 어긋남량 X, 중심 어긋남량 Y)이 소정의 임계값 이하인 경우에, 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA가 최적 상태라고 판정한다. 이에 의해, 조명 영역 대비 공정 S9에서 취득한 경계점 H 중 몇개인가의 경계점 H에 오차가 생긴 경우이더라도, 설계상 조명 영역에 대하여 유효한 조명 마진을 확보하고, 또한, 조명 광축의 어긋남이 없는 조명 광학 유닛(112)을 제조할 수 있다.

(7) 광속 분할 소자 위치 조정 공정 S11에서는, 조명 영역 대비 공정 S9에서 표시된 정보 A에 근거하여, 위치 조정부(30)에 있어서의 Y축 위치 조정부(322), X축 위치 조정부(323) 및 면내 회전 위치 조정부(324)를 조작하여, 제 1 렌즈 어레이(112A)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향을 중심으로 한 회전 방향으로 위치 조정하여 조명 마진 및 중심 위치의 어긋남량을 조정한다.

따라서, 정보 A에 따라 위치 조정부(30)의 조작을 명료히 할 수 있어, 제 1 렌즈 어레이(112A)의 위치 조정을 고정밀도로 실시할 수 있고, 조명 광학 유닛(112)을 용이한 작업으로 고정밀도로 제조할 수 있다.

(8) 제 2 위치 결정 공정 S12에서는, 제 1 렌즈 어레이(112A)와 유지 프레임(112D)의 광입사측 단면 사이에 개재하는 자외선 경화형 접착제에 자외선 조사 장치(70)와 광 섬유 등의 도광 수단으로 접속된 광선 조사부에 의해 자외선을 조사한다. 그리고, 이 접착제를 경화시켜 제 1 렌즈 어레이(112A)와 유지 프레임(112D)을 접착 고정한다.

따라서, 조명 광학 유닛(112)의 제조를 용이하게 행하고, 조명 광학 유닛(112)의 제조 효율의 향상을 꾀할 수 있다.

<5> 실시예의 변형

또, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.

상기 실시예에 있어서, 조명 영역 대비 공정 S9에서는, 취득한 경계점 H에 근거한 조명 영역 LA의 최소거리 Ds(Dsh, Dsv) 및 구획 프레임 화상(201)의 화소위치 사이의 거리 Da(Dah, Dav)에 근거하여 조명 마진 M(Mh, Mv)을 산출했었지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 구획 프레임 화상(201)에 있어서의 소정의 화소 위치의 좌표치에 대한, 취득한 소정의 경계점 H의 좌표치의 상대치를 조명 마진 M으로서 채용할 수도 있다. 또한, 구획 프레임 화상(201)의 면적에 대한, 복수의 경계점 H의 집합으로 형성되는 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA의 면적의 상대치를 조명 마진 M으로서 채용할 수도 있다. 또한, 설계상의 조명 영역에 대하여 광학 이미지에 의한 조명 영역이 동일하거나, 크거나, 또는, 작다는 등의 대비 결과를 산출하여 최적 상태 판정의 판정 항목으로서 채용할 수도 있다.

또한, 조명 영역 대비 공정 S9에서는, 복수의 주사선으로부터 복수의 경계점 H를 취득하고, 이들 취득한 경계점 H에 근거하여 조명 마진 M을 산출했었지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 단일의 주사선으로부터 경계점 H를 취득한다. 그리고, 이 주사선상의 구획 프레임 화상(201)의 화소 위치 또는 화소 위치 사이의 거리에 대한, 경계점 H의 위치 또는 경계점 H 사이의 거리의 상대치를 취득하고, 이 상대치를 조명 마진 M으로서 산출할 수도 있다.

또한, 조명 마진 산출 수순 S98에서는, 취득한 경계점 H에 근거한 조명 영역 LA의 최소 거리 Ds(Dsh, Dsv) 및 구획 프레임 화상(201)의 화소 위치 사이의 거리 Da(Dah, Dav)에 근거하여, 수학식 2, 3에 의해 조명 마진 M(좌우 마진 Mh, 상하 마진 Mv)을 산출했었지만, 이에 한정되지 않는다. 그 밖의 수식을 이용하여 조명 마진 M을 산출할 수도 있다.

상기 실시예에 있어서, 근사 직선 산출 수순 S95에서는, 변화 부분 근사 직선(303A)을 취득할 때에, 220 계조를 휘도 기준치로서 설정했지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 100 계조 등의 그 밖의 계조를 휘도 기준치로서 설정할 수도 있다. 이 때, 휘도 기준치는 미리 설정되어 있더라도 좋다.

또한, 20 화소만큼 떨어진 화소 위치의 점 B, C에 근거하여, 변화 부분 근사 직선(303A)을 취득했지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 20 화소 이상 또는 20 화소 미만의 화소수만큼 떨어진 위치의 점에 근거하여 취득할 수도 있다. 즉, 휘도치 변화 부분(303)의 전체 또는 일부분만을 이용하여 변화 부분 근사 직선(303A)을 취득할 수도 있다.

또한, 변화 부분 근사 직선(303A)을 취득할 때에, 두 점 B, C에 근거하여 직선 근사했었지만, 점 A, B, C에 근거한 세 점 또는 이밖의 세 점 이상의 복수의 점을 취득하여, 최소 자승법 등의 수법을 이용하여 직선 근사할 수도 있다. 요컨대, 휘도치 변화 부분(303)을 적정히 직선 근사할 수 있으면 된다.

상기 실시예에 있어서, 경계점 취득 수순 S96에서는, 소정 화소분으로서 50 화소만큼 시프트하도록 하였지만(단계 S962), 이 시프트 화소수는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 변화 부분 근사 직선(303A)의 경사(도 16의 각도 φ)에 따라 변화시키더라도 좋다. 즉, 경사가 큰 경우(각도 φ: 대)에는 크게 시프트시키고, 경사가 작은 경우(각도 φ: 소)에는 작게 시프트시킨다. 이와 같이 하면, 조명 부분(302)상의 점 E를 직선 근사할 때에, 기준으로서 최적의 점을 확실히 특정할 수 있다. 단, 이 시프트시키는 화소수는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 단계 S961에 있어서의 변화 부분 근사 직선(303A)과 255 계조선 Y2의 교점 G를 경계점 H로 해도 좋다. 이에 따르면, 단계 S962 내지 S965의 수순을 생략할 수 있다.

또한, 광학 이미지(200)의 대략 중앙 부분의 화소 위치에 점 F에 근거하여, 조명 부분 근사 직선(302A)을 산출했지만, 이에 한정되지 않는다. 그 밖의 화소 위치의 점에 근거하여 산출할 수도 있다.

상기 실시예에 있어서, 광속 분할 소자로서 제 1 렌즈 어레이(112A)를 이용한 구성을 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 입사한 광속을 내면 반사를 이용하여 복수의 부분 광속으로 분할하는 로드 등을 채용할 수도 있다. 즉, 광원으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할할 수 있는 광학 소자가 있으면 여러가지의 것을 채용할 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 조명 광학 유닛(112)은 제 1 렌즈 어레이(112A), 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)를 일체화한 유지 프레임(112D)을 이용한 구성을 설명했지만, 이러한 구성에 한정되지 않는다. 즉, 제 1 렌즈 어레이(112A) 를 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)에 대해 위치 결정할 수 있는 것과 같은 구성이면 좋고, 스페이서 등을 이용하여 일체화하는 것과 같은 구성이라도 좋다.

또한, 조명 광학 유닛(112)으로서, 제 1 렌즈 어레이(112A), 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C) 이외에, 중첩 렌즈(113) 등의 그 밖의 광학 소자를 일체화하도록 구성할 수도 있다.

상기 실시예에 있어서, 조명 광학 유닛(112)은 자외선 경화형 접착제를 사용하여 일체화했었지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 열경화형 접착제, 탄성계 접착제, 순간계 접착제 등의 그 밖의 접착제를 채용할 수도 있다.

상기 실시예에 있어서, 투영판(14)에는 구획 프레임(14A)이 형성된 구성을 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 화상 처리 장치(64)에 프로젝터의 종류에 따른 구획 프레임 화상을 기록하는 기록 수단을 마련한다. 그리고, 조명 영역 대비 수단(65)은 이 기록 수단에 기록된 구획 프레임 화상중, 선택된 프로젝터의 종류에 따른 구획 프레임 화상과 광학 이미지(200)의 조명 영역 LA를 대비하는 것과 같은 구성으로 해도 좋다.

또한, 투영판(14)은 불투명 유리로 구성했지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 아크릴 등의 각종 플라스틱, 수지 등, 그 밖의 재료로 구성할 수도 있다.

상기 실시예에 있어서, 제조 대상이 되는 조명 광학 유닛(112)은 프로젝터(100)의 인티그레이터 조명 광학계(110)를 구성하는 광학 유닛이지만, 이에 한정되지 않고, 다른 용도로 사용되더라도 좋다.

이상과 같이, 본 발명의 조명 광학 유닛 제조 장치, 조명 광학 유닛 제조 방법은 프로젝터에 사용되는 조명 광학 유닛을 제조하는 제조 장치, 제조 방법으로서 유용하다. 특히, 광속 분할 소자, 집광 소자 및 편광 변환 소자를 일체화한 조명광학 유닛의 제조에 적합하다.

Claims (10)

1. 광원으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 광속 분할 소자와, 각 부분 광속을 집광하는 집광 소자와, 각 부분 광속의 편광 방향을 가지런히 하는 편광 변환 소자를 구비한 조명 광학 유닛을 제조하는 조명 광학 유닛의 제조 방법으로서,

   상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자를 소정의 광로상에서의 상대 위치를 외형 기준으로 조정하여, 위치 결정 고정하는 제 1 위치 결정 공정과,

   상기 제 1 위치 결정 공정에서 위치 결정된 상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자와, 상기 소정의 광로상에 배치된 상기 광속 분할 소자로 광속을 도입하는 광속 도입 공정과,

   상기 광속 도입 공정에 의해 도입된 광속을, 상기 집광 소자, 상기 편광 변환 소자 및 상기 광속 분할 소자에 투과시켜 투영판상에 광학 이미지를 형성하는 광학 이미지 형성 공정과,

   상기 광학 이미지 형성 공정에서 형성된 광학 이미지를 검출하는 광학 이미지 검출 공정과,

   상기 광학 이미지 검출 공정에서 검출된 광학 이미지의 조명 영역과 설계상의 조명 영역의 대비 결과를 산출하는 조명 영역 대비 공정과,

   상기 조명 영역 대비 공정에서 산출된 대비 결과에 근거하여, 상기 광학 이미지의 조명 영역이 상기 설계상의 조명 영역에 대하여 최적의 위치인지 여부를 판 정하는 최적 상태 판정 공정과,

   상기 최적 상태 판정 공정에서 상기 광학 이미지의 조명 영역이 최적의 위치가 아니라고 판정된 상기 광속 분할 소자의 상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자에 대한 상대 위치를, 상기 조명 영역 대비 공정에서 산출된 대비 결과에 근거하여 조정하는 광속 분할 소자 위치 조정 공정과,

   상기 최적 상태 판정 공정에서 상기 광학 이미지의 조명 영역이 최적의 위치라고 판정된 상기 광속 분할 소자를 위치 결정 고정하는 제 2 위치 결정 공정

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 투영판상에는 상기 설계상의 조명 영역의 외형을 나타내는 구획 프레임이 형성되고,

   상기 광학 이미지 검출 공정에서는 상기 투영판상의 상기 광학 이미지와 상기 구획 프레임을 촬상 소자가 검출하며,

   상기 조명 영역 대비 공정은

   상기 광학 이미지 검출 공정에서 검출된 상기 광학 이미지와 상기 구획 프레임을 화상으로서 수취하는 화상 수취 수순과,

   상기 화상 수취 수순에 의해 수취된 화상으로부터 상기 광학 이미지의 휘도치를 화소 단위로 취득하는 휘도치 취득 수순과,

   상기 광학 이미지의 조명 영역의 내외에 걸쳐 설정된 주사선을 선택하는 주사선 선택 수순과,

   상기 휘도치 취득 수순에서 취득된 상기 화소 단위의 휘도치로부터 상기 주사선 선택 수순에 의해 선택된 주사선상의 화소 위치에 따른 휘도치의 변화를 나타내는 휘도치 변화 곡선을 취득하는 휘도치 변화 곡선 취득 수순과,

   상기 휘도치 변화 곡선 취득 수순에 의해 취득된 휘도치 변화 곡선으로부터 상기 광학 이미지의 조명 영역 외부를 나타내는 부분과 조명 영역 내부를 나타내는 부분 사이인 휘도치 변화 부분을 직선 근사하여 근사 직선을 산출하는 근사 직선 산출 수순과,

   상기 근사 직선 산출 수순에 의해 산출된 근사 직선에 근거하여 상기 광학 이미지의 조명 영역의 경계점을 취득하는 경계점 취득 수순과,

   상기 경계점 취득 수순에 의해 취득된 경계점의 위치와 상기 구획 프레임의 위치를 대비하여, 상기 구획 프레임에 대한 상기 광학 이미지의 조명 영역의 조명 마진을 산출하는 조명 마진 산출 수순을 포함하는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 유닛의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 구획 프레임은 대략 직사각형 형상으로 설정되고,

   상기 조명 영역 대비 공정은

   상기 주사선 선택 수순, 휘도치 변화 곡선 취득 수순, 근사 직선 산출 수순 및 경계점 취득 수순이 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변을 따라 복수회 실시되고,

   상기 조명 마진 산출 수순은 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변 사이의 거리 Da를 산출하고, 상기 경계점 취득 수순에 의해 취득된 경계점중, 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변의 한쪽 변을 따른 경계점과, 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변의 다른쪽 변을 따른 경계점 사이의 상기 구획 프레임의 서로 대향하는 변에 직교하는 방향의 거리 Ds를 산출하며, 상기 조명 마진 M을, 하기 수학식(1)

   M=(Ds-Da)/2 … (1)

   에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 유닛의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 조명 영역 대비 공정은

   상기 화상 수취 수순에 의해 수취된 화상으로부터 상기 구획 프레임의 중심 위치를 산출하는 구획 프레임 화상 중심 위치 산출 수순과,

   상기 경계점 취득 수순에 의해 취득된 경계점의 위치로부터 상기 광학 이미지의 조명 영역의 중심 위치를 산출하는 광학 이미지 중심 위치 산출 수순과,

   상기 구획 프레임의 중심 위치와 상기 광학 이미지의 조명 영역의 중심 위치의 어긋남량을 산출하는 화상 중심 어긋남량 산출 수순을 더 포함하며,

   상기 최적 상태 판정 공정은 상기 조명 마진 산출 수순에 의해 산출된 조명 마진 M이 미리 설정된 임계값 이상이고, 또한, 상기 화상 중심 어긋남량 산출 수순에 의해 산출된 어긋남량이 미리 설정된 임계값 이하인 경우에, 상기 광학 이미지의 조명 영역이 최적 상태라고 판정하는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 유닛의 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광속 분할 소자 위치 조정 공정은

   상기 광속 도입 공정에서 도입된 광속의 광축을 Z축으로 하고, 상기 Z축과 직교하며, 서로 직교하는 두 축을 X축, Y축으로 했을 때에, 상기 X축 방향으로 상기 광속 분할 소자를 이동시키는 X축 위치 조정 수순과,

   상기 Y축 방향으로 상기 광속 분할 소자를 이동시키는 Y축 위치 조정 수순과,

   상기 Z축을 중심으로 하여 상기 광속 분할 소자를 회전시키는 면내 회전 위치 조정 수순을 포함하는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 유닛의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 조명 영역 대비 공정의 전에, 상기 광속 분할 소자에 미경화 상태의 광경화형 접착제를 도포하고,

   상기 제 2 위치 결정 공정은 상기 광경화형 접착제에 광선을 조사하여, 상기 광경화형 접착제를 경화시켜 상기 광속 분할 소자를 고정하는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 유닛의 제조 방법.
7. 청구항 1에 기재된 조명 광학 유닛의 제조 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터의 제조 방법.
8. 삭제
9. 삭제
10. 광원으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 광속 분할 소자와, 각 부분 광속을 집광하는 집광 소자와, 각 부분 광속의 편광 방향을 가지런히 하는 편광 변환 소자를 구비한 조명 광학 유닛을 제조하는 조명 광학 유닛의 제조 장치로서,

    외형 기준으로 상대 위치가 조정되어, 소정의 광로상에 위치 결정 고정된 상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자를 유지하는 소자 유지체와,

    상기 소정의 광로상에 배치된 상기 광속 분할 소자를 유지하는 광속 분할 소자 유지체와,

    상기 집광 소자, 상기 편광 변환 소자 및 상기 광속 분할 소자에 광속을 도입하는 광원과,

    상기 집광 소자, 상기 편광 변환 소자 및 상기 광속 분할 소자를 투과한 상기 광속의 광학 이미지가 투영되는 투영판과,

    상기 집광 소자 및 상기 편광 변환 소자에 대해 상기 광속 분할 소자의 상대위치를 조정하는 위치 조정부와,

    상기 광속 분할 소자의 위치 결정 고정을 실시하는 위치 결정 고정부와,

    상기 투영판상에 형성된 광학 이미지를 촬상하는 촬상 소자와,

    상기 촬상 소자에 의해 촬상된 광학 이미지를 화상으로서 수취하는 화상 수취 장치와,

    상기 화상 수취 장치에 의해 수취된 화상의 화상 처리를 실시하는 화상 처리 장치를 구비하며,

    상기 화상 처리 장치는

    상기 화상 수취 장치에 의해 수취된 화상에 근거하여 상기 광학 이미지의 조명 영역과 설계상의 조명 영역의 대비 결과를 산출하는 조명 영역 대비 수단과,

    상기 조명 영역 대비 수단에 의해 산출된 대비 결과에 근거하여 상기 광속 분할 소자가 최적의 위치인지 여부를 판정하는 최적 상태 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

    조명 광학 유닛의 제조 장치.

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