(57)【要約】【課題】効率的な調整作業により所望の光学性能を得ることができる投射光学系の製造方法を提供する。【解決手段】４枚の曲面ミラー２５，２８，３０，３１とＤＭＤ３を下側及び上側台座部品１１，１２に取り付ける。曲面ミラー２５〜３１は、最もＤＭＤ３側に配置された凹面ミラー２５と、この凹面ミラー２５の次段に配置された凸面ミラー２８とを含む。凸面ミラー２８の位置及び傾きを固定し、凹面ミラー２５の位置及び傾きのうち少なくとも３軸を調整する（ステップＳ１１−２〜Ｓ１１−４）。【選択図】図１１
2007041529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成素子で変調された画像光を複数のミラーで反射してスクリーンに投射する投射光学系の製造方法において、
前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で最も前記画像形成素子側に配置された第１のミラーと、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で前記第１のミラーの次段に配置された第２のミラーとを含む前記複数のミラーを台座に取り付け、
前記第２のミラーの位置及び傾きを固定し、
前記第１のミラーの位置及び傾きのうち少なくとも３軸を調整することを特徴とする投射光学系の製造方法。
【請求項２】
前記画像形成素子の中心と前記投射光学系の絞り中心を通り、前記スクリーンの中心に到る光路を通る光線を基準光線とし、
前記基準光線と前記第１のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射面内にあり、かつ前記基準光線の前記第１のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第１のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第１の軸とし、
前記基準光線の前記第１のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第１の軸に対して垂直な軸を第２の軸とし、かつ
前記第１の軸及び前記第２の軸に対して垂直な軸を第３の軸とすると、
前記第１のミラーの位置及び傾きの調整は、前記第１の軸に沿った平行移動、前記第２の軸周りの回転、及び前記第３の軸周りの回転を含むことを特徴とする請求項１に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項３】
前記台座に前記画像形成素子を取り付け、
前記第１のミラーの位置及び傾きの調整後に、前記画像形成素子の短辺方向に沿った平行移動、及び前記画像形成素子の長辺方向に沿った移動を行い、前記画像形成素子の位置を調整することを特徴とする請求項２に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項４】
前記画像形成素子を前記画像形成素子の法線方向の軸周りに回転させて前記画像形成素子の位置の調整をさらに行うことを特徴とする請求項３に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項５】
前記第２のミラーはミラー保持部品に固定され、このミラー保持部品が前記台座に固定れ、
前記第２のミラーの前記ミラー保持部品に対する位置及び傾きのうち少なくとも３軸を調整した後、前記ミラー保持部品を前記台座に固定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項６】
前記第２のミラーは球面ミラーであり、
前記第２のミラーの前記ミラー保持部品に対する位置及び傾きのうち少なくとも３軸の調整は、
コリメータの治具に前記保持部品を取り付け、
前記コリメータによって測定される第２のミラーの偏心量が予め定められた許容範囲となるように、第２のミラーを前記ミラー保持部品に対して変位及び／又は回転させることを特徴とする、請求項５に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項７】
前記第２のミラーの前記ミラー保持部品に対する位置及び傾きのうち少なくとも３軸の調整は、
少なくとも前記第１のミラーとチャートが位置及び傾きが調整された状態で固定されたマスターエンジンを準備し、
前記マスターエンジンにミラー保持部品を取り付け、
前記マスターエンジンに構成された前記投射光学系を介して前記チャートを前記スクリーンに投射して表示させ、この投射されたチャート画像に基づいて前記第２のミラーを前記ミラー保持部品に対して変位及び／又は回転させることを特徴とする、請求項５に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項８】
測長用の治具に前記ミラー保持部品を取り付け、
測長機で測定されるミラー保持部品の少なくとも２つの端面の位置が予め定められた許容範囲となるように、第２のミラーを前記ミラー保持部品に対して変位及び／又は回転させることを特徴とする、請求項５に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項９】
画像形成素子で変調された画像光を複数のミラーで反射してスクリーンに投射する投射光学系の製造方法において、
前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で最も前記画像形成素子側に配置された第１のミラーと、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で前記第１のミラーの次段に配置された第２のミラーとを含む前記複数のミラーを台座に取り付け、
前記画像形成素子の位置及び傾きを固定し、
前記第１のミラーの位置及び傾きのうち少なくとも３軸を調整することを特徴とする投射光学系の製造方法。
【請求項１０】
前記画像形成素子の中心と前記投射光学系の絞り中心を通り、前記スクリーンの中心に到る光路を通る光線を基準光線とし、
前記基準光線と前記第１のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射面内にあり、かつ前記基準光線の前記第１のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第１のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第１の軸とし、
前記基準光線の前記第１のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第１の軸に対して垂直な軸を第２の軸とし、かつ
前記第１の軸及び前記第２の軸に対して垂直な軸を第３の軸とすると、
前記第１のミラーの位置及び傾きの調整は、前記第１の軸に沿った平行移動、前記第２の軸に沿った平行移動、及び前記第３の軸に沿った平行移動を含むことを特徴する請求項９に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項１１】
前記基準光線と前記第２のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第２のミラーへの入射面内にあり、かつ前記基準光線の前記第２のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第２のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第４の軸とし、
前記基準光線の前記第２のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第４の軸に対して垂直な軸を第５の軸とし、かつ
前記第４の軸及び前記第５の軸に対して垂直な第６の軸とすると、
前記第１のミラーの位置及び傾きの調整後に、前記第１のミラーを前記第２の軸に沿って平行移動させると共に、前記第２のミラーを前記第５の軸に沿って同量だけ平行移動させる調整と、前記第１のミラーを前記第３の軸に沿って平行移動させると共に、前記第２のミラーを前記第６の軸に沿って同量だけ平行移動させる調整の少なくともいずれか一方を実行することを特徴とする請求項１０に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項１２】
前記画像形成素子と前記第１のミラーの間に、前記画像形成素子と前記第１のミラー間の光路の前記画像形成素子の画像形成面の法線方向の光路長を調整する光路長調整機構を配置し、
前記第１のミラーの位置及び傾きの調整後に、前記光路長調整機構で前記画像形成素子と前記第１のミラー間の光路の前記画像形成素子の前記画像形成面の前記法線方向の光路長を調整することを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項１３】
前記光路長調整機構は、
前記画像形成素子と前記第１のミラーの間に配置され、前記画像形成素子の前記画像形成面の前記法線方向に対して傾きを有する傾斜面が互いに当接している一対のくさび型光学素子と、
前記傾斜面が互いに当接した状態を維持しつつ、前記一対の光学素子の相対位置を調整可能な位置調整機構と
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項１４】
画像形成素子保持部品の台座に対する取付基準面と、前記画像形成素子の画像形成面との傾きが１／６度以下となるように、前記画像形成素子保持部品を前記台座部品に取り付ける、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の投射光学系の製造方法。
【請求項１５】
画像形成素子で変調された画像光を複数のミラーで反射してスクリーンに投射する投射光学系において、
前記複数のミラーは、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で最も前記画像形成素子側に配置された第１のミラーと、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で前記第１のミラーの次段に配置された第２のミラーとを含み、
前記画像形成素子、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーが取り付けられた台座と、
前記画像形成素子の中心と前記投射光学系の絞り中心を通り、前記スクリーンの中心に到る光路を通る光線を基準光線とし、前記基準光線と前記第１のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射面内にあり、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第１のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第１の軸とし、前記基準光線の前記第１のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第１の軸に対して垂直な軸を第２の軸とし、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸に対して垂直な軸を第３の軸とすると、前記第１のミラーを前記台座に対し、前記第１の軸に沿った平行移動、前記第２の軸周りの回転、及び前記第３の軸周りの回転可能に支持するミラー調整機構と
を備えることを特徴とする投射光学系。
【請求項１６】
前記ミラー調整機構は、
前記第１のミラーを保持したミラーホルダと、
前記台座に固定されたミラーホルダベースと、
前記ミラーホルダの前記第１の軸方向の平行移動は可能であるが、前記ミラーホルダの前記第２の軸方向及び前記第３の軸方向の平行移動は規制されるように前記ミラーホルダベースに前記ミラーホルダを保持するホルダ保持手段と、
前記ミラーホルダの少なくとも３つの箇所を前記ミラーホルダベースに対してそれぞれ第１の軸方向に位置決め可能であり、前記３つの箇所は前記第１のミラーの中心を通る前記第２の軸に平行な第１の対称軸と、前記第１のミラーの前記中心を通る前記第３の軸に平行な第２の対称軸とに対して対称に配置されている第１の軸方向の位置決め手段と
を備えることを特徴とする請求項１５に記載の投射光学系。
【請求項１７】
画像形成素子で変調された画像光を複数のミラーで反射してスクリーンに投射する投射光学系において、
前記複数のミラーは、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で最も前記画像形成素子側に配置された第１のミラーと、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で前記第１のミラーの次段に配置された第２のミラーとを含み、
前記画像形成素子、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーが取り付けられた台座と、
前記画像形成素子の中心と前記投射光学系の絞り中心を通り、前記スクリーンの中心に到る光路を通る光線を基準光線とし、前記基準光線と前記第１のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射面内にあり、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第１のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第１の軸とし、前記基準光線の前記第１のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第１の軸に対して垂直な軸を第２の軸とし、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸に対して垂直な軸を第３の軸とすると、前記第１のミラーを前記台座に対し、前記第１の軸に沿った平行移動、前記第２の軸に沿った平行移動、及び前記第３の軸に沿った平行移動可能に支持するミラー調整機構と
を備えることを特徴とする投射光学系。
【請求項１８】
前記ミラー調整機構は、
前記台座に前記第１の軸方向に変位可能に取り付けられた第１の調整板と、
前記第１の調整板に前記第３の軸方向に変位可能に取り付けられた第２の調整板と、
前記第１のミラーを保持し、かつ前記第２の調整板に前記第２の軸方向に変位可能に取り付けられたミラーホルダと
を備えることを特徴とする請求項１７に記載の投射光学系。
【請求項１９】
前記画像形成素子の前記第１のミラーに対する位置を前記画像形成素子の画像形成面の法線方向に調整するフォーカス調整機構をさらに備える請求項１５から請求項１８のいずれか１項に記載の投射光学系。
【請求項２０】
前記フォーカス調整機構は、
前記画像形成素子を保持した画像形成素子保持部品と、
前記台座に固定された取付部材と、
前記画像形成素子保持部品を前記取付部材に対して近接及び離反可能に支持する支持機構と、
前記画像形成素子保持部品を前記取付部材に対して近接する方向に弾性的に付勢する付勢手段と、
前記画像形成素子保持部品と前記取付部材の間に回転可能に保持され、回転位置に応じて前記画像形成素子保持部品を前記付勢手段の付勢力に抗して前記ベースから離反する方向に移動させる調整部材と
を備えることを特徴とする請求項１９に記載の投射光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射光学系の製造方法及び投射光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型画像表示装置には、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の反射型画像形成素子や透過型液晶素子等の透過型画像形成素子を備えたリアプロジェクションテレビ、ビデオプロジェクタ等がある。
【０００３】
投射型画像表示装置において画像形成素子によって形成された画像を拡大投射する投射光学系は、主としてレンズ等の屈折型光学素子により構成された屈折光学系と、主としてミラー等の反射型光学素子により構成された反射光学系に大別される。一般に、反射光学系は色収差が存在しないので、投射光学系として採用すればより高精細な画像が得られるという特徴を有する。
【０００４】
投射型画像表示装置の製造時等における光学調整に関し種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、３板式の液晶プロジェクタにおいてダイクロイックプリズムを含む合成光学手段に対して第１の液晶パネルを固定し、残りの第２及び第３の液晶パネルの第１の液晶パネルに対する配置位置を調整する調整機構が開示されている。
【０００５】
投射光学系として屈折光学系を採用した場合には、画像形成素子の調整のみが必要で投射光学系の調整は必要ない。これに対し、非軸系である反射光学系では、画像形成素子とミラーの位置関係及びミラー相互間の位置関係が光学性能に大きく影響する。換言すれば、反射光学系は画像形成素子とミラーとの位置関係及びミラー相互間の位置関係に対して敏感である。そのため、投射光学系として反射光学系を採用した場合、複数のミラーの調整が必要であり、投射光学系として屈折光学系を採用した場合と比較して光学調整に比較的長時間を要し、所望の光学的性能を得るのは必ずしも容易ではない。
【０００６】
【特許文献１】特許第２７９２０７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、効率的な調整作業により所望の光学性能を得ることができる反射光学系からなる投射光学系の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、かかる製造方法に適した投射光学系を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、画像形成素子で変調された画像光を複数のミラーで反射してスクリーンに投射する投射光学系の製造方法において、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で最も前記画像形成素子側に配置された第１のミラーと、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で前記第１のミラーの次段に配置された第２のミラーとを含む前記複数のミラーを台座に取り付け、前記第２のミラーの位置及び傾きを固定し、前記第１のミラーの位置及び傾きのうち少なくとも３軸を調整することを特徴とする投射光学系の製造方法を提供する。
【０００９】
第１及び第２のミラーのうち、第２のミラーは位置及び傾きを固定して調整しないので、製造時に投射光学系の調整に要する時間が短縮され、所望の光学性能が容易に得られる。また、第２のミラーの位置及び傾きを調整する機構が不要であるので、投射光学系の構成を簡素化でき、部品点数を低減できる。
【００１０】
詳細には、前記画像形成素子の中心と前記投射光学系の絞り中心を通り、前記スクリーンの中心に到る光路を通る光線を基準光線とし、前記基準光線と前記第１のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射面内にあり、かつ前記基準光線の前記第１のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第１のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第１の軸とし、前記基準光線の前記第１のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第１の軸に対して垂直な軸を第２の軸とし、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸に対して垂直な第３の軸とすると、前記第１のミラーの位置及び傾きの調整は、前記第１の軸に沿った平行移動、前記第２の軸周りの回転、及び前記第３の軸周りの回転を含む。
【００１１】
第１の発明の投射光学系の製造方法では、台座に取り付けられた画像形成素子の位置及び傾きについては、前記第１のミラーの位置及び傾きの調整後に、前記画像形成素子の短辺方向に沿った平行移動、及び前記画像形成素子の長辺方向に沿った移動を行い、前記画像形成素子の位置を調整すればよい。
【００１２】
また、前記画像形成素子を前記画像形成素子の法線方向の軸周りに回転させて前記画像形成素子の位置の調整をさらに行ってもよい。
【００１３】
前記第２のミラーはそれを保持するミラー保持部品に対して別工程で位置及び傾きの調整が完了した後、投射光学系に取り付けられる。具体的には、第１の投射光学系の製造方法では、前記第２のミラーはミラー保持部品に固定され、このミラー保持部品が前記台座に固定され、前記第２のミラーの前記ミラー保持部品に対する位置及び傾きのうち少なくとも３軸を調整した後、前記ミラー保持部品を前記台座に固定される。第２のミラーのミラー保持部材に対する位置及び傾きの調整は、第２のミラーが球面ミラーであればコリメータを使用して実行できる。また、マスターエンジンや測長機を使用して第２のミラーのミラー保持部材に対する位置及び傾きの調整を実行してもよい。
【００１４】
第１の発明の製造方法は、少なくとも４枚の曲面ミラーを含み、第１のミラーが凹面ミラーで第２のミラーが凸面ミラーである投射光学系に適用でき、ミラー面は、球面、非球面、又は自由曲面のいずれであってもよい。
【００１５】
第２の発明は、画像形成素子で変調された画像光を複数のミラーで反射してスクリーンに投射する投射光学系の製造方法において、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で最も前記画像形成素子側に配置された第１のミラーと、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で前記第１のミラーの次段に配置された第２のミラーとを含む前記複数のミラーを台座に取り付け、前記画像形成素子の位置及び傾きを固定し、前記第１のミラーの位置及び傾きのうち少なくとも３軸を調整することを特徴とする投射光学系の製造方法を提供する。
【００１６】
画像形成素子は位置及び傾きを固定して調整する必要がなく、第１のミラーの位置及び傾きのうち最低限３軸を調整する。従って、投射光学系の調整に要する時間が短縮され、所望の光学性能が容易に得られる。また、画像形成素子の位置及び傾きを調整する機構が不要であるので、投射光学系の構成を簡素化でき、部品点数を低減できる。
【００１７】
詳細には、前記画像形成素子の中心と前記投射光学系の絞り中心を通り、前記スクリーンの中心に到る光路を通る光線を基準光線とし、前記基準光線と前記第１のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射面内にあり、かつ前記基準光線の前記第１のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第１のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第１の軸とし、前記基準光線の前記第１のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第１の軸に対して垂直な軸を第２の軸とし、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸に対して垂直な第３の軸とすると、前記第１のミラーの位置及び傾きの調整は、前記第１の軸に沿った平行移動、前記第２の軸に沿った平行移動、及び前記第３の軸に沿った平行移動を含む。
【００１８】
また、スクリーン上での画像の投射位置を調整するために、前記第１のミラーの位置及び傾きの調整後に、前記第２のミラーを前記第１のミラーと共に平行移動させる。詳細には、前記基準光線と前記第２のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第２のミラーへの入射面内にあり、かつ前記基準光線の前記第２のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第２のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第４の軸とし、前記基準光線の前記第２のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第４の軸に対して垂直な軸を第５の軸とし、かつ前記第４の軸及び前記第５の軸に対して垂直な第６の軸とすると、前記第１のミラーの位置及び傾きの調整後に、前記第１のミラーを前記第２の軸に沿って平行移動させると共に、前記第２のミラーを前記第５の軸に沿って同量だけ平行移動させる調整と、前記第１のミラーを前記第３の軸に沿って平行移動させると共に、前記第２のミラーを前記第６の軸に沿って同量だけ平行移動させる調整の少なくともいずれか一方を実行する。
【００１９】
第２の発明の投射光学系の製造方法は、少なくとも４枚の曲面ミラーを含み、第１のミラーが凹面ミラーで第２のミラーが凸面ミラーである投射光学系に適用でき、ミラー面は、球面、非球面、又は自由曲面のいずれであってもよい。
【００２０】
第１及び第２の発明において、前記画像形成素子と前記第１のミラーの間に、前記画像形成素子と前記第１のミラー間の光路の前記画像形成素子の画像形成面の法線方向の光路長を調整する光路長調整機構を配置し、前記第１のミラーの位置及び傾きの調整後に、前記光路長調整機構で前記画像形成素子と前記第１のミラー間の光路の前記画像形成素子の前記画像形成面の前記法線方向の光路長を調整してもよい。
【００２１】
光路長調整機構により画像形成素子の画像形成面の法線方向の第１のミラーの位置を調整することにより、第１のミラーの位置及び傾きの調整終了後にバックフォーカス調整を行うことができる。
【００２２】
具体的には、前記光路長調整機構は、前記画像形成素子と前記第１のミラーの間に配置され、前記画像形成素子の前記画像形成面の前記法線方向に対して傾きを有する傾斜面が互いに当接している一対のくさび型光学素子と、前記傾斜面が互いに当接した状態を維持しつつ、前記一対の光学素子の相対位置を調整可能な位置調整機構とを備える。
【００２３】
好ましくは、画像形成素子保持部品の台座に対する取付基準面と、前記画像形成素子の画像形成面との傾きが１／６度以下となるように、前記画像形成素子保持部品を前記台座部品に取り付ける。
【００２４】
第３の発明は、画像形成素子で変調された画像光を複数のミラーで反射してスクリーンに投射する投射光学系において、前記複数のミラーは、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で最も前記画像形成素子側に配置された第１のミラーと、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で前記第１のミラーの次段に配置された第２のミラーとを含み、前記画像形成素子、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーが取り付けられた台座と、前記画像形成素子の中心と前記投射光学系の絞り中心を通り、前記スクリーンの中心に到る光路を通る光線を基準光線とし、前記基準光線と前記第１のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射面内にあり、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第１のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第１の軸とし、前記基準光線の前記第１のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第１の軸に対して垂直な軸を第２の軸とし、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸に対して垂直な第３の軸とすると、前記第１のミラーを前記台座に対し、前記第１の軸に沿った平行移動、前記第２の軸周りの回転、及び前記第３の軸周りの回転可能に支持するミラー調整機構とを備えることを特徴とする投射光学系を提供する。
【００２５】
第３の発明の投射光学系は、第１の発明の製造方法、すなわち第２のミラーの位置及び傾きを調整することなく固定し、第１のミラーの位置及び傾きのうち３軸を調整することで所望の光学性能を得られる。
【００２６】
具体的には、前記ミラー調整機構は、前記第１のミラーを保持したミラーホルダと、前記台座に固定されたミラーホルダベースと、前記ミラーホルダの前記第１の軸方向の平行移動は可能であるが、前記ミラーホルダの前記第２の軸方向及び前記第３の軸方向の平行移動は規制されるように前記ミラーホルダベースに前記ミラーホルダを保持するホルダ保持手段と、前記ミラーホルダの少なくとも３つの箇所を前記ミラーホルダベースに対してそれぞれ第１の軸方向に位置決め可能であり、前記３つの箇所は前記第１のミラーの中心を通る前記第２の軸に平行な第１の対称軸と、前記第１のミラーの前記中心を通る前記第３の軸に平行な第２の対称軸とに対して対称に配置されている第１の軸方向の位置決め手段とを備える。
【００２７】
第４の発明は、画像形成素子で変調された画像光を複数のミラーで反射してスクリーンに投射する投射光学系において、前記複数のミラーは、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で最も前記画像形成素子側に配置された第１のミラーと、前記画像形成素子から前記スクリーンに到る光路上で前記第１のミラーの次段に配置された第２のミラーとを含み、前記画像形成素子、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーが取り付けられた台座と、前記画像形成素子の中心と前記投射光学系の絞り中心を通り、前記スクリーンの中心に到る光路を通る光線を基準光線とし、前記基準光線と前記第１のミラーとの交点を通り、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射面内にあり、前記基準光線の前記第１のミラーへの入射方向と前記基準光線の前記第１のミラーからの反射方向の範囲内にある軸を第１の軸とし、前記基準光線の前記第１のミラーへの前記入射面に平行で、かつ前記第１の軸に対して垂直な軸を第２の軸とし、かつ前記第１の軸及び前記第２の軸に対して垂直な第３の軸とすると、前記第１のミラーを前記台座に対し、前記第１の軸に沿った平行移動、前記第２の軸に沿った平行移動、及び前記第３の軸に沿った平行移動可能に支持するミラー調整機構とを備えることを特徴とする投射光学系を提供する。
【００２８】
第４の発明の投射光学系は、第２の発明の製造方法、すなわち画像形成素子の位置及び傾きを調整することなく固定し、第１のミラーの位置及び傾きのうち３軸をミラー調整機構により調整することで所望の光学性能を得られる。
【００２９】
具体的には、前記ミラー調整機構は、前記台座に前記第１の軸方向に変位可能に取り付けられた第１の調整板と、前記第１の調整板に前記第３の軸方向に変位可能に取り付けられた第２の調整板と、前記第１のミラーを保持し、かつ前記第２の調整板に前記第２の軸方向に変位可能に取り付けられたミラーホルダとを備える。
【００３０】
投射光学系は、前記画像形成素子の画像形成面の法線方向の前記画像形成素子の前記第１のミラーに対する位置を調整するフォーカス調整機構をさらに備えてもよい。例えば、前記フォーカス調整機構は、前記画像形成素子を保持した画像形成素子保持部品と、前記台座に固定された取付部材と、前記画像形成素子保持部品を前記取付部材に対して近接及び離反可能に支持する支持機構と、前記画像形成素子保持部品を前記取付部材に対して近接する方向に弾性的に付勢する付勢手段と、前記画像形成素子保持部品と前記取付部材の間に回転可能に保持され、回転位置に応じて前記画像形成素子保持部品を前記付勢手段の付勢力に抗して前記取付部材から離反する方向に移動させる調整部材とを備える。
【発明の効果】
【００３１】
第１及び第２の発明の投射光学系の製造方法によれば、投射光学系の調整に要する時間を短縮することができると共に、所望の光学特性が容易に得られる。また、投射光学系の構成を簡素化でき、部品点数を低減できる。また、第３及び第４の発明の投射光学系は、かかる効果を有する第１及び第２の発明の製造方法により製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る投射光学系の製造方法によって製造された投射光学系を備える投射型画像表示装置の一例であるリアプロジェクションテレビ（リアプロＴＶ）１を示す。リアプロＴＶ１のケーシング２内には、反射型画像形成素子の一例であるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）３、このＤＭＤ３に照明光を照射する照明光学系４を備える照明光学系ユニット５、及びＤＭＤ３で反射された投射光、すなわち画像光を拡大投射する投射光学系６を備える投射光学系ユニット７が収容されている。また、ケーシングの前面上方には、投射光学系６で拡大された画像が２枚の平面ミラー８Ａ，８Ｂを介して投射されるスクリーン９が配設されている。図２を併せて参照すると、ケーシング２内の下部には、照明光学系ユニット５の筐体１０に加え、投射光学系ユニット７の下側台座部品１１と上側台座部品１２（台座）が収容されている。筐体１０内には、照明光学系４の光学部品が保持されている。また、下側及び上側台座部品１１，１２により、ＤＭＤ３と投射光学系６の光学部品が保持されている。下側台座部品１１はその上部外側に一対の載置部３７を備え、これらの載置部３７上に上側台座部品１２が載置されている。
【００３３】
ＤＭＤ３は、多数の微小なミラー素子を二次元配置してなるミラー面を備え、個々のミラー素子の反射角度は互いに独立して２方向に切り換え可能である。個々のミラー素子がスクリーン９上に投射される画像の画素に対応している。反射角度が２方向のうちの一方に設定されたミラー素子は、「オン」の状態にある。このオン状態のミラー素子で反射された照明光学系４からの光束（画像光）は、投射光学系６及び平面ミラー８Ａ，８Ｂを介してスクリーン９上に投射される。一方、反射角度が２方向のうちの他方に設定されたミラーは、「オフ」の状態にある。このオフ状態のミラー素子で反射された照明光学系４からの光束は投射光学系６に入射せず、スクリーン９上では黒い画素として表示される。
【００３４】
図３を参照すると、照明光学系４は、投射光学系６に対して略垂直な方向に設けられ、例えば超高圧水銀ランプからなる放電ランプ１５、放物面鏡１６、コンデンサレンズ１７Ａ，１７Ｂ、カラーホイール１９、インテグレータロッド１８、リレーレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、及び図示しない絞りとミラーを備える。また、照明光学系４は、図４に示すエントランスレンズ２１を備える。
【００３５】
放電ランプ１５から放射された光は放物面鏡１６により平行光に変換され、コンデンサレンズ１７Ａ，１７Ｂによりインテグレータロッド１８の入射面に集光される。インテグレータロッド１８の入射面近傍に配置されたカラーホイール１９の円周上には、赤、青、緑の色光をそれぞれ透過するカラーフィルタが配置され、カラーホイール１９が回転することで、インテグレータロッド１８への入射光は時分割で色分解される。インテグレータロッド１８は、直方体のガラスロッドであり、ロッド内面で入射光を全反射させて重ね合わせることで、射出面から均一な強度分布を持つ光束が出射される。リレーレンズ２０Ａ〜２０Ｃ、図示しない絞りとミラー、及び図４に示すエントランスレンズ２１により、インテグレータロッド１８の射出面の像がＤＭＤ３上に形成される。これにより、ＤＭＤ３は均一な光強度で照明される。
【００３６】
図１及び図４を参照すると、投射光学系６は４枚の曲面ミラー２５，２８，３０，３１、２枚の収差補正板２７，２９、及び１個の可変絞り機構２６を備える。詳細には、ＤＭＤ３側から順に、凹面ミラー（第１のミラー）２５、可変絞り機構２６、第１収差補正板２７、凸面ミラー（第２のミラー）２８、第２収差補正板２９、第１自由曲面ミラー３０、及び第２自由曲面ミラー３１が配置されており、ＤＭＤ３からの画像光はこの順でスクリーン９側へ導かれる。凹面ミラー２５は球面ミラーで、凸面ミラー２８は回転対称非球面ミラーである。第１自由曲面ミラー３０は凹面ミラーであり、第２自由曲面ミラー３１は凸面ミラーである。第１及び第２収差補正板２７，２９は光学的に殆どパワーを有しない。これら投射光学系６が備える光学部品のうち、凹面ミラー２５、可変絞り機構２６、第１収差補正板２７、凸面ミラー２８、及び第２収差補正板２９が下側台座部品１１に保持され、第１及び第２自由曲面ミラー３０，３１が上側台座部品１２に保持されている。
【００３７】
以下の説明では、投射光学系６の個々の曲面ミラー２５，２８，３０，３１に対してローカルな直交座標系を定義する。詳細には、まず、ＤＭＤ３の中心と投射光学系６の絞り中心を通り、スクリーン９の中心に到る光路を通る光線を基準光線Ｒ（図４参照）を定義する。そして、この基準光線Ｒとミラーの交点におけるミラー面の法線方向をＸ軸と定義する。また、基準光線Ｒのミラーへの入射面に平行で、かつＸ軸に対して垂直な軸をＹ軸と定義する。さらに、Ｘ軸及びＹ軸に対して垂直な軸をＺ軸と定義する。図４に凹面ミラー２５についてのＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸と、凸面ミラー２８についてのＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を図示する。
【００３８】
次に、図４及び図５を参照して下側台座部品１１及びこれに保持された光学部品について詳述する。下側台座部品１１は単一の部材からなり、全体として水平方向に延びる第１筒状部３５及び第２筒状部３６を備える。第２筒状部３６は第１筒状部３５と連続して形成されており、第１筒状部３５よりも図４において左側上方に位置している。
【００３９】
図４に示すように、第１筒状部３５は、頂壁３５ａ、底壁３５ｂ、互いに対向する一対の側壁３５ｃ、一方の端部（図４において左側）の下側部を閉じる下側端部壁３５ｄ、及び一方の端部の上側部を閉じる上側端部壁３５ｅを備え、他方の端部（図４において右側）に開口部３５ｆが形成されている。一方、第２筒状部３６は、頂壁３６ａ、底壁３６ｂ、互いに対向する一対の側壁３６ｃ、及び一方の端部（図４において右側）の上側部を閉じる端部壁３６ｄを備え、他方の端部（図４において左側）に開口部３６ｅが形成されている。また、第２筒状部３６の上部外側に前述の載置部３７（図２参照）が設けられている。第２筒状部３６の底壁３６ｂは第１筒状部３５の内部に僅かに突出しており、その下側に第１筒状部３５の下側端部壁３５ｄがあり、上側に第１筒状部３５の上側端部壁３５ｅがある。第１筒状部３５の頂壁３５ａは第２筒状部３６の端部壁３６ｄまで延びている。
【００４０】
図４において右側に位置する第１筒状部３５の開口部３５ｆは、ＤＭＤ３を保持した画像形成素子保持板（画像形成素子保持部品）３８により密閉状態で閉鎖されている。ＤＭＤ３はその背面側が基板３９に実装されている。また、ＤＭＤ３にはヒートシンク（放熱部材）４０が連結されている。ＤＭＤ３についても直交座標系を定義する。詳細には、ＤＭＤ３の画像形成面の法線方向の軸をＸ軸、画像形成面の短辺方向（図４では奥行き方向とほぼ同方向）の軸をＹ軸、画像形成面の長辺方向（図４では上下方向とほぼ同方向）をＺ軸と定義する。本実施形態では、ＤＭＤ３はＹ軸方向の平行移動、Ｚ軸方向の平行移動、及びＸ軸周りの回転が可能となるように画像形成素子保持板３８に対して取り付けられている。従って、ＤＭＤ３の位置及び傾きのうち、Ｙ軸方向の平行移動、Ｚ軸方向の平行移動、及びＸ軸周りの回転の３軸について調整可能である。
【００４１】
第１筒状部３５に対する画像形成素子保持板３８の取り付け構造を説明すると、第１筒状部３５の開口部３５ｆを取り囲む端縁３５ｉには左右２個ずつで合計４個のねじ止め部８０と、左右１個ずつで合計２個の位置決め突起８１が形成されている。ねじ止め部８０は開口部３５ｆの四隅に対応する位置に設けられている。また、個々のねじ止め部８０には雌ねじ部８０ａが形成されている。画像形成素子保持板３８には、ねじ止め部８０の雌ねじ部８０ａ及び位置決め突起８１と対応する位置に６個の貫通孔３８ａが形成されている。位置決め突起８１を貫通孔３８ａに挿入し、かつ貫通孔３８ａに挿通したねじをねじ止め部８０に螺合することで画像形成素子保持板３８が第１筒状部３５に対して固定されている。画像形成素子保持板３８と開口部３５ｆを囲む端縁３５ｉとの間には、矩形枠状の弾性部材８２が圧縮状態で介装されている。画像形成素子保持板３８は弾性部材８２を介して端縁３５ｉに密接している。以上の取り付け構造により、画像形成素子保持板３８は下側台座部品１１に対して高精度で取り付けられている。詳細には、画像形成素子保持板３８の下側台座部品１１に対する取付基準面となる端縁３５ｉの先端面と、ＤＭＤ３のミラー面（画像形成面）との傾きが１／６度（１０分）以下となるように、画像形成素子保持板３８が下側台座部品１１に取り付けられている。
【００４２】
図４において下側台座部品１１の左下側の部分に設けられた第１筒状部３５の下側端部壁３５ｄにも、開口部３５ｇが形成されている。この開口部３５ｇには照明光学系４のエントランスレンズ２１が取り付けられている。
【００４３】
図４において右側に位置する第１筒状部３５の上側端部壁３５ｅには、第１筒状部３５の内部と第２筒状部３６の内部を連通させる開口部３５ｈが形成されている。ＤＭＤ３から投射光学系６が備える複数のミラーのうち最もＤＭＤ３側に配置されたる凹面ミラー２５に到る光路は、この開口部３５ｈを通る。この開口部３５ｈは防塵用のカバーガラス４１で閉鎖されている。
【００４４】
第２筒状部３６の開口部３６ｅには凹面ミラー２５が取り付けられている。詳細には、凹面ミラー２５はミラー保持部品（ミラー調整機構）４２に保持されており、このミラー保持部品４２によって開口部３６ｅが密閉状態で閉鎖されている。本実施形態では、ミラー保持部品４２は下側台座部品１１に対して、Ｘ軸方向に沿って平行移動、Ｙ軸周りの回転、及びＺ軸周りの回転が可能となるように凹面ミラー２５を支持している。ミラー保持部品４２の構造については後に詳述する。
【００４５】
第２筒状部３６の内部には可変絞り機構２６が配設されている。また、第２筒状部３６の端部壁３６ｄ形成された開口部３６ｆに第１収差補正板２７が取り付けられている。
【００４６】
第２筒状部３６の第１収差補正板２７よりも外側には凸面ミラー２８が取り付けられている。図５に示すように、下側台座部品１１は開口部３６ｆの左右両側から外側に突出する一対の取付部３２を備える。取付部３２の先端の取付面３２ａは開口部３５ｆ，３６ｆと平行であり、ＤＭＤ３が取り付けられた端縁３５ｉと同じ側部（図４において下側台座部品１１の右側）にある。また、各取付面３２ａには２個のねじ部３３と１個の位置決め突起３４が設けられている。凸面ミラー２８はミラー保持部品４５に固定されている。ミラー保持部品４５はねじ部３３にねじを螺合することで取付面３２ａ上に固定されている。本実施形態では、凸面ミラー２８のミラー保持部品４５は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の平行移動も、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転もしないように下側台座部品１１に固定されている。換言すれば、凸面ミラー２８の位置及び傾きを調整するための機構は設けられていない。
【００４７】
凸面ミラー２８のミラー保持部品４５の取付面３２ａとＤＭＤ３が取り付けられる端縁３５ｉは下側台座部品１１の同じ側部に設けられているので、下側台座部品１１の製作時には取付面３２ａと端縁３５ｉを同一金型で同時に形成できる。そのため、取付面３２ａと端縁３５ｉの位置関係の精度が高く、凸面ミラー２８はＤＭＤ３に対して高精度で位置決めされている。
【００４８】
第２筒状部３６の外側上方に形成された開口部３６ｇに第２収差補正板２９が取り付けられている。
【００４９】
前述のように、上側台座部品１２には、第１及び第２自由曲面ミラー３０，３１が取り付けられている。本実施形態では、第１自由曲面ミラー３０はＸ軸方向の平行移動、Ｙ軸方向の平行移動、Ｙ軸周りの回転、及びＺ軸周りの回転が可能となるように上側台座部品１２に対して取り付けられている。また、第２自由曲面ミラー３１は、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、及びＺ軸周りの回転が可能となるように上側台座部品１２に対して取り付けられている。なお、第２自由曲面ミラー３１に関するＹ軸周りの回転は、上側台座部品１２の面（ＤＭＤ３の法線と長辺に平行な平面）上で回転である。これは第２自由曲面ミラへ３１のミラー面が台座の面に対して垂直に近いこと、回転角度が微小なため厳密にＹ軸周りに回転させても、上側台座部品１２の面上で回転させても光学調整としての効果は実質的に同一であることによる。
【００５０】
次に、凹面ミラー２５のミラー保持部品４２について詳述する。図６から図９を参照すると、ミラー保持部品４２は凹面ミラー２５を保持したミラーホルダ１０１と、ねじ止めによって下側台座部品１１に固定されたミラーホルダベース１０２を備える。ミラーホルダ１０１の裏面側に設けられたＸ軸方向に突出する２つのボス（図示せず）がミラーホルダベース１０２に形成された２つの位置決め孔（図示せず）に挿入されている。また、ミラーホルダ１０１は１つの押さえばね１０３ＡによってＺ軸方向に弾性的に付勢され、２つの押さえばね１０３Ｂ，１０３ＣによってＹ軸方向に弾性的に付勢されている。そのため、ミラーホルダ１０１はＸ軸方向には平行移動が移動可能であるが、Ｙ軸方向及びＺ軸方向には平行移動しないように位置決めされた状態でミラーホルダベース１０２に保持されている。ボス、位置決め孔、及び押さえばね１０３Ａ〜１０３Ｃは、第３の発明におけるホルダ保持手段を構成する。
【００５１】
ミラーホルダ１０１をミラーホルダベース１０２に対してＸ軸方向に位置決め可能に固定する３つの固定機構１０５Ａ〜１０５Ｂが設けられている。２つの固定機構１０５Ａ，１０５Ｂはミラーホルダ１０１及びミラーホルダベース１０２の下方側に配置され、残りの１つの固定機構１０５Ｃはミラーホルダ１０１及びミラーホルダベース１０２の上方側に配置されている。図７に示すように、固定機構１０５Ａ，１０５Ｂは凹面ミラー２５の中心Ｃを通りＹ軸に対して平行な対称軸Ｌ１に対して互いに対称な位置に配置されている。また、固定機構１０５Ａ，１０５Ｂは、凹面ミラー２５の中心Ｃを通りＺ軸に対して平行な対称軸Ｌ２に対して固定機構１０５Ｃとは対称な位置に配置されている。固定機構１０５Ａ〜１０５Ｃは第３の発明における第１の軸方向の位置決め手段を構成する。
【００５２】
図１０を併せて参照すると、固定機構１０５Ａはねじ１０６とさらばね状のばね１０７を備える。ねじ１０６の軸部１０６ａはミラーホルダ１０１に形成されたＸ軸方向の貫通孔１０１ａに遊挿され、ミラーホルダベース１０２に形成されたＸ軸方向のねじ孔１０２ａに螺合している。ねじ１０６の頭部１０６ｂはミラーホルダ１０１の前面側に位置している。ばね１０７はミラーホルダ１０１をミラーホルダベース１０２から離反する方向に弾性的に付勢している。この付勢力によりねじ１０６ａの頭部１０６ｂにミラーホルダ１０１が押し付けられ、それによってミラーホルダ１０１はミラーホルダベース１０２に対して固定されている。ねじ１０６をねじ孔１０２に締め込む方向に回転させると、矢印＋Ｘで示すように、ねじ１０６の回転量に応じた量だけミラーホルダ１０１がミラーホルダベース１０２に近接する方向に移動し、その位置で位置決めされる。逆に、ねじ１０６をねじ孔１０２ａから緩める方向に回転させると、矢印−Ｘで示すように、ねじ１０６の回転量に応じた量だけミラーホルダ１０１がミラーホルダベース１０２から離反する方向に移動し、その位置で位置決めされる。固定機構１０５Ｂ，１０５Ｃの構造は固定機構１０５Ａと同様である。
【００５３】
前述のように、凹面ミラー２５は下側台座部品１１に対して、Ｘ軸方向に沿った平行移動、Ｙ軸周りの回転、及びＺ軸周りの回転が可能である。
【００５４】
凹面ミラー２５をＸ軸方向に平行移動させる場合には、３つの固定機構１０５Ａ〜１０５Ｂの３本のねじ１０６を同じ量だけ同方向に回転させる。これによってミラーホルダ１０１全体がねじ１０６の回転量に応じた量だけミラーホルダベース１０２に対して近接又は離反するので、凹面ミラー２５はＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に対する傾きを維持したままでＸ軸方向に平行移動する。
【００５５】
また、凹面ミラー２５をＹ軸周りに回転させる場合には、固定機構１０５Ａのねじ１０６を締め付け方向又は緩み方向のいずれかにある量だけ回転させ、固定機構１０５Ｂのねじ１０６を反対方向に同量だけ回転させる。なお、固定機構１０５Ｃのねじ１０６は回転させない。固定機構１０５Ａ，１０５Ｂのねじ１０６をこのように回転させることで、ミラーホルダ１０１の図７において対称軸Ｌ１よりも左側の部分がミラーホルダベース１０２に対して近接又は離反する一方、対称軸Ｌ１よりも右側の部分は左側の部分とは反対向きにミラーホルダベース１０２に対して変位する。その結果、ミラーホルダベース１０２に保持された凹面ミラー２５はＹ軸（対称軸Ｌ１）周りに回転する。
【００５６】
さらに、凹面ミラー２５をＺ軸周りに回転させる場合には、固定機構１０５Ｃのねじ１０６を締め付け方向又は緩み方向のいずれかにある量だけ回転させる。また、固定機構１０５Ａ，１０５Ｂのねじ１０６を反対方向に同量だけ回転させる。固定機構１０５Ａ〜１０５Ｃのねじ１０６をこのように回転させることで、ミラーホルダ１０１の図７において対称軸Ｌ２よりも下側の部分がミラーホルダベース１０２に対して近接又は離反する一方、対称軸Ｌ２よりも上側の部分は下側の部分とは反対向きにミラーベースホルダ１０２に対して変位する。その結果、ミラーホルダベース１０２に保持された凹面ミラー２５はＺ軸（対称軸Ｌ２）周りに回転する。
【００５７】
次に、投射光学系６の製造方法を説明する。投射光学系６の製造方法は、下側及び上側台座部品１１，１２への光学部品、すなわち４枚の曲面ミラー２５，２８，３０，３１、２枚の収差補正板２７，２９、及び１個の可変絞り機構２６を取り付ける工程と、それに続く所望の光学性能を得るための調整の工程とに大別される。調整工程について詳述すると、調整用の図形ないしはパターンであるチャート４０３（図１９参照）がスクリーン９に表示されるようにＤＭＤ３のミラー素子のオン／オフのパターンを調整し、照明光学系４からＤＭＤ３に照明光を照射する。ＤＭＤ３から投射光学系６を介してスクリーン９に表示されたパターンを参照しつつ、図１１に示す手順で投射光学系６の調整を行う。なお、図１９に示すチャート４０３中の１本の黒色及び白色のラインの幅はＤＭＤ３の画素の１〜３画素分の幅に相当する。また、チャート４０３のパターンはＤＭＤの表示エリア全域に形成されていてもよく、あるいは調整に必要な複数の箇所（例えば、画面を縦横９×９のエリアに分割した場合の各エリアの中心）に形成してもよい。
【００５８】
本実施形態では、４枚の曲面ミラーのうち、凹面ミラー２５、第１自由曲面ミラー３０、及び第２自由曲面ミラー３１が調整の対象となるが、凸面ミラー２８は位置及び傾きを固定したままで維持され、調整の対象とならない。投射光学系６の曲面ミラーに加え、ＤＭＤ３が調整の対象となる。
【００５９】
個々の曲面ミラー毎の調整項目は以下の通りである。まず、凹面ミラー２５の調整には、主としてバックフォーカスの調整のためのＸ軸方向の平行移動、コマ収差調整のためのＹ軸周りの回転、及び非点収差調整のためのＺ軸周りの回転がある。バックフォーカスは、図１において矢印ＢＦで示すようにスクリーン９側から投射光学系６側へ光路をとった焦点位置のずれ量である。次に、第１自由曲面ミラー３０の調整には、非点収差の調整のためのＹ軸方向の平行移動、Ｙ軸周りの回転、及びＺ軸周りの回転がある。さらに、第２自由曲面ミラー３１の調整には、キーストーン（台形歪）補正のためのＹ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転に加え、任意の調整項目として平行四辺形的歪の補正のためのＸ軸周りの回転がある。
【００６０】
図１１を参照して調整手順を説明する。まず、第２自由曲面ミラー３１をＹ軸及びＺ軸周りに回転させて台形歪の補正を行う（ステップＳ１１−１）。次に、凹面ミラー２５をＸ軸方向に平行移動させてバックフォーカス調整を行う（ステップＳ１１−２）。続いて、凹面ミラー２５をＺ軸周りに回転させて非点収差調整を行う（ステップＳ１１−３）。さらに、凹面ミラー２５をＹ軸周りに回転させてコマ収差調整を行う（ステップＳ１１−４）。以上の台形歪補正、バックフォーカスの調整、非点収差調整、及びコマ収差調整（ステップＳ１１−１〜Ｓ１１−４）は必須項目である。
【００６１】
スクリーン９に投射されたチャート４０３の画像を参照して必要があれば、ステップＳ１１−５〜Ｓ１１−７の調整を行う。まず、第１自由曲面ミラー３０をＹ軸周りに回転させて、非点収差（画面左右差）の調整を行う（ステップＳ１１−５）。次に、第１自由曲面ミラー３０をＺ軸周りに回転させて非点収差（画面下）の調整を行う（ステップＳ１１−６）。続いて、第１自由曲面ミラー３０をＹ軸方向に平行移動させて、非点収差（画面上下差）を調整する（ステップＳ１１−７）。
【００６２】
収差や歪が所望のレベルに低減されるまで、ステップＳ１１−１〜Ｓ１１−７の調整が繰り返される。また、ステップＳ１１−８で、第２自由曲面ミラー３１をＸ軸周りに回転させ、平行四辺形歪の補正を行うことが好ましい。
【００６３】
ステップＳ１１−１〜Ｓ１１−８で投射光学系６の曲面ミラーの調整が終了した後、ステップＳ１１−９のＤＭＤ３の調整を行う。具体的には、ＤＭＤ３のＹ軸方向に平行移動、Ｚ軸方向に平行移動によりスクリーン９上での画像の投射位置の調整を行う。また、
びＸ軸周りの回転より、スクリーン９上での画像の回転位置を調整する。
【００６４】
次に、本実施形態において凸面ミラー２８の位置及び傾きを固定したままで投射光学系６の調整する理由を説明する。第１の理由としては、前述のように下側台座部品１１への機械的な取り付け構造によりＤＭＤ３と凸面ミラー２８は互いに高い位置精度で位置決めされているので、ＤＭＤ３と凸面ミラー２８のうちのいずれか一方は位置及び傾きを固定したままで維持することができる。第２の理由としては、凹面ミラー２５とその次段に配置された凸面ミラー２８の調整は主として像性能に関係するのに対し、第１自由曲面ミラー３０と第２自由曲面ミラー３１の調整は主として幾何的収差に関係する。従って、凹面ミラー２５及び凸面ミラー２８の調整と、第１自由曲面ミラー３０及び第２自由曲面ミラー３１の調整とは互いに個別に実行することが好ましい。しかし、凸面ミラー２８は凹面ミラー２５よりも第１及び第２自由曲面ミラー３０，３１側に配置されているので、凸面ミラー２８の位置や傾きを変更すると第１及び第２自由曲面ミラー３０，３１に対する影響が大きい。従って、凹面ミラー２５と凸面ミラー２８のうちいずれか一方を調整するのであれば、凸面ミラー２８よりも凹面ミラー２５を調整することが好ましい。これら第１及び第２の理由より、本実施形態では凸面ミラー２８は位置及び傾きを固定したままで維持し、調整の対象としていない。
【００６５】
本実施形態の製造方法における投射光学系６の調整工程では、凹面ミラー２５については位置及び傾きのうち３軸を調整するが、凸面ミラー２８については位置及び傾きを調整しないので、投射光学系６全体として見ると調整項目ないしは調整する軸数を低減できる。従って、投射光学系６の調整に要する時間を短縮することができ、所望の光学性が容易に得られる。また、凸面ミラー２８を平行移動させるための機構や回転させるための機構が不要であるので、投射光学系６の構成を簡素化でき、部品点数を低減できる。
【００６６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る投射光学系の製造方法により製造可能なリアプロＴＶ１の投射光学系６は、以下の点が第１実施形態と異なる。まず、ＤＭＤ３は画像形成保持板３８に対してＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の平行移動も、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転もしないように固定されている。換言すれば、ＤＭＤ３の位置及び傾きを調整するための機構は設けられていない。また、凸面ミラー２８のミラー保持部品４５は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行移動可能に下側台座部品１１に取り付けられている。換言すれば、凸面ミラー２８はＹ軸方向及びＺ軸方向に位置を調整可能である。さらに、凹面ミラー２５は以下に詳述するようにＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿った平行移動が可能である。本実施形態におけるリアプロＴＶ１の投射光学系６のその他の構造は第１実施形態と同様であり、図１から図５に図示した通りである。
【００６７】
図１２から図１５を参照して本実施形態における凹面ミラー２５の保持部品４２について説明する。ミラー保持部品４２は、凹面ミラー２５を保持するミラーホルダ２０１、Ｚ軸方向調整板（第２の調整板）２０２、及びＸ軸方向調整板（第１の調整板）２０３を備える。
【００６８】
ミラーホルダ２０１は、Ｙ軸方向にのみ変位可能にＺ軸方向調整板２０２に取り付けられている。ミラーホルダ２０１の裏面側に設けられたＸ軸方向に突出する２つのボス（図示せず）がＺ軸方向調整板２０２に形成されたＹ軸方向に延びる２つの長孔（図示せず）にそれぞれ挿入されている。これらのボスと長孔によってミラーホルダ２０１のＺ軸方向の移動が規制されている。また、ミラーホルダ２０１は、上側の左右両側に配置された２つの押さえばね２０４Ａ，２０４Ｂと下側に配置された１つの押さえばね２０５によってＺ軸方向調整板２０２に弾性的に付勢されており、ミラーホルダ２０１の裏面側は常にＺ軸方向調整板２０２の前面に当接している。換言すれば、ミラーホルダ２０１のＸ軸方向の移動はＺ軸方向調整板２０２によって規制されている。押さえばね２０４Ａ，２０４Ｂ，２０５は基端側がＺ軸方向調整板２０２にねじ止めされ、先端側がミラーホルダ２０１の前面に当接している。
【００６９】
Ｚ軸方向調整板２０２の上端のタブ状部２０２ａにはねじ孔が形成されており、このねじ孔にはＹ軸方向調整ねじ２０７の軸部２０７ａが螺合している。Ｙ軸方向調整ねじ２０７の軸部２０７ａの軸部２０７ａはＹ軸方向に延びている。また、軸部２０７ａの先端はミラーホルダ２０１の上端に形成されたねじ孔に螺合している。Ｙ軸方向調整ねじ２０７をねじ込み方向又は緩み方向に回転させると、その回転量に応じた量だけミラーホルダ２０１がＹ軸方向に上昇又は下降する。凹面ミラー２５はミラーホルダ２０１に保持されているので、ミラーホルダ２０１と共にＹ軸方向に変位する。
【００７０】
Ｚ軸方向調整板２０２は、Ｚ軸方向にのみ変位可能にＸ軸方向調整板２０３に取り付けられている。Ｚ軸方向調整板２０２の裏面側に設けられたＸ軸方向に突出する２つのボス（図示せず）がＸ軸方向調整板２０３に形成されたＺ軸方向にのびる２つの長孔（図示ぜす）にそれぞれ挿入されている。これらのボスと長孔によってミラーホルダ２０１のＹ軸方向の移動が規制されている。また、Ｚ軸方向調整板２０２は四隅に配置された４つの押さえばね２０８Ａ〜２０８ＤによってＸ軸方向調整板２０３に弾性的に付勢されており、Ｚ軸方向調整板２０２の裏面側は常にＸ軸方向調整板２０３の前面に当接している。換言すれば、Ｚ軸方向調整板２０２のＸ軸方向の移動はＸ軸方向調整板２０３によって規制されている。押さえばね２０８Ａ〜２０８Ｄは基端側がＸ軸方向調整板２０３にねじ止めされ、先端がＺ軸方向調整板２０２の前面に当接している。
【００７１】
Ｘ軸方向調整板２０３の図において右側の側部のタブ状部２０３ａにはねじ孔が形成されており、このねじ孔にはＺ軸方向調整ねじ２０９の軸部２０９ａが螺合している。Ｚ軸方向調整ねじ２０９の軸部２０９ａはＺ軸方向に延びている。また、軸部２０９ａの先端はＹ軸方向調整板２０２の図において右側の側部のタブ状部２０２ｂに形成されたねじ孔に螺合している。Ｚ軸方向調整ねじ２０９をねじ込み方向又は緩み方向に回転させると、その回転量に応じた量だけＺ軸方向調整板２０２がＺ軸方向に図において左側又は右側に変位する。凹面ミラー２５はミラーホルダ２０１を介してＺ軸方向調整板２０２に取り付けられているので、Ｚ軸方向調整板２０２と共にＺ軸方向に変位する。
【００７２】
Ｘ軸方向調整板２０３は、Ｘ軸方向にのみ変位可能に下側台座部品１１に取り付けられている。Ｘ軸方向調整板２０３の上端にはＸ軸方向に突出する一対のタブ状部２０３ｂ，２０３ｃが設けられている。これらのタブ状部２０３ｂ，２０３ｃにはＸ軸方向に延びる長孔２０３ｄ，２０３ｅが形成されている。下側台座部品１１には長孔２０３ｄ，２０３ｅと対応する位置にねじ孔が形成されている。２つの固定ねじ２１１Ａ，２１１Ｂが長孔２０３ｄ，２０３ｅを貫通して下側台座部品１１のねじ孔に螺合している。固定ねじ２１１Ａ，２１１Ｂを締め付けると、Ｘ軸方向調整板２０３のタブ状部２０３ｂ，２０３ｃが下側台座部品１１に固定される。一方、固定ねじ２１１Ａ，２１１Ｂを緩めると、長孔２０３ｄ，２０３ｅに沿ってＸ軸方向にＸ軸方向調整板２０３を変位させることができる。凹面ミラー２５はミラーホルダ２０１とＺ軸方向調整板２０２を介してＸ軸方向調整板２０３に取り付けられているので、Ｘ軸方向調整板２０３と共にＸ軸方向に変位する。
【００７３】
本実施形態では、スクリーン９に表示されたチャート４０３を参照しつつ図１６に示す手順での投射光学系６の調整を行う。投射光学系６のすべての曲面ミラー、すなわち凹面ミラー２５、凸面ミラー２８、第１自由曲面ミラー３０、及び第２自由曲面ミラー３１が調整の対象となるが、ＤＭＤ３は位置及び傾きを固定したままで維持され、調整の対象とならない。個々の曲面ミラー毎の調整項目は第１実施形態と同様である。
【００７４】
図１６を参照すると、まず第２自由曲面ミラー３１をＹ軸及びＺ軸周りに回転させて台形歪の補正を行う（ステップＳ１６−１）。次に、凹面ミラー２５をＸ軸方向に平行移動させてバックフォーカス調整を行う（ステップＳ１６−２）。続いて、凹面ミラー２５をＺ軸方向に平行移動させてコマ収差調整を行う（ステップＳ１６−３）。さらに、凹面ミラー２５をＹ軸方向に平行移動させて非点収差調整を行う（ステップＳ１６−４）。以上の台形歪補正、バックフォーカスの調整、非点収差調整、及びコマ収差調整（ステップＳ１６−１〜Ｓ１６−４）は必須項目である。
【００７５】
スクリーン９に投射されたチャート４０３の画像を参照して必要があれば、ステップＳ１６−５〜Ｓ１６−７の調整を行う。まず、第１自由曲面ミラー３０をＹ軸周りに回転させて、非点収差（画面左右差）の調整を行う（ステップＳ１６−５）。次に、第１自由曲面ミラー３０をＺ軸周りに回転させて非点収差（画面下）の調整を行う（ステップＳ１６−６）。続いて、第１自由曲面ミラー３０をＹ軸方向に平行移動させて、非点収差（画面上下差）を調整する（ステップＳ１６−７）。
【００７６】
収差や歪が所望のレベルに低減されるまで、ステップＳ１６−１〜Ｓ１６−７の調整が繰り返される。また、第２自由曲面ミラー３１をＸ軸周りに回転させることによる平行四辺形歪の補正（ステップＳ１６−８）を行うことが好ましい。
【００７７】
ステップＳ１６−１〜Ｓ１６−８の投射光学系６の曲面ミラーの調整が終了した後、ＤＭＤ３の調整（図１１のステップＳ１１−９参照）に代えて、凹面ミラー２５と凸面ミラー２８をＹ軸方向及びＺ軸方向に同量ずつ平行移動させ、スクリーン９上での画像の投射位置を調整する。
【００７８】
本実施形態では、凹面ミラー２５については位置及び傾きのうち３軸を調整するが、ＤＭＤ３についは位置及び傾きを調整せず、凸面ミラー２８についても投射位置調整のための２軸の調整のみを行うので、投射光学系６全体として見ると調整項目ないしは調整する軸数を低減できる。従って、投射光学系６の調整に要する時間を短縮することができ、所望の光学性が容易に得られる。また、ＤＭＤ３を平行移動させるための機構や回転させるための機構が不要であるので、投射光学系６の構成を簡素化でき、部品点数を低減できる。
【００７９】
（第３実施形態）
第１及び第２実施形態の投射光学系６において、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すような光路長調整機構３００をＤＭＤ３と凹面ミラー２５の間に配置してもよい。この光路長調整機構３００は、ＤＭＤ３の画像形成面の法線方向（ＤＭＤ３のＸ軸方向）に傾きを有する傾斜面３０１ａ，３０２ａをそれぞれ備える透光性の高い材料からなるくさび型光学素子３０１，３０２を備えている。一方のくさび型光学素子３０１は、位置及び傾きが固定されている。他方のくさび型光学素子３０２は、ねじ式の位置調整機構３０３によってくさび型光学素子３０１に対してＹ軸方向に進退可能である（図１７Ｂの矢印Ａ１，Ａ２参照）。くさび型光学素子３０２の位置にかかわらず、２つのくさび型光学素子３０１，３０２の傾斜面３０１ａ，３０２ａは互いに当接した状態を維持する。
【００８０】
２つの光学素子３０１，３０２の傾斜面３０１ａ，３０２ａが重なる量が多い程、ＤＭＤ３から凹面ミラー２５へ向かう光路がくさび型光学素子３０１，３０２を通過する距離Ｄが長くなる。この距離Ｄが長くなる程、ＤＭＤ３から凹面ミラー２５までの光路長が実質的に長くなる。換言すれば、くさび型光学素子３０１，３０２を通過する距離Ｄが長くなる程、凹面ミラー２５はＤＭＤ３に対してＤＭＤ３のＸ軸方向に離れることになる。従って、光路長調整機構３００により、凹面ミラー２５の位置及び傾きを変更することなく、ＤＭＤ３に対する凹面ミラー２５の相対位置を調整できる。
【００８１】
凹面ミラー２５の位置や傾きの調整（図１１のステップＳ１１−５〜Ｓ１１−７及び図１６のステップＳ１６−５〜Ｓ１６−７）が終了後であっても、光路長調整機構３００で凹面ミラー２５のＸ軸方向の位置を調整することにより、凹面ミラー２５の位置及び傾きを変更することなくバックフォーカス調整を行うことができる。
【００８２】
（第４実施形態）
第１及び第２実施形態では、照明光学系４からＤＭＤ３に照明光を照射し、ＤＭＤ３で形成した画像（チャート４０３）をスクリーン９に表示したものを参照して投射光学系６の調整を行っている。しかし、第１実施形態の製造方法の調整工程において、ＤＭＤ３の調整（ステップＳ１１−９）より前の手順はＤＭＤ３を下側台座部品１１に取り付ける前の状態でも実行できる。また、第２実施形態の製造方法における調整工程もＤＭＤ３を下側台座部品１１に取り付ける前の状態でも実行できる。このようなＤＭＤ３の取り付け前の状態での投射光学系６の調整には、図１８に示すチャート保持部材４０１を使用する。
【００８３】
チャート保持部材４０１は、画像形成素子保持板３８に代えて下側台座部品１１の第１筒状部３５の開口部３５ｆに着脱自在に取り付け可能である。また、チャート保持部材４０１には貫通孔４０１ａが形成されており、この貫通孔４０１ａを塞ぐように透明板４０２が取り付けられている。貫通孔４０１ａは画像形成素子保持板３８に保持されたＤＭＤ３と対応する位置に形成されている。詳細には、チャート保持部材４０１を第１筒状部３５に取り付けると、貫通孔４０１ａは画像形成素子保持板３８を第１筒状部３５に取り付けた際にＤＭＤ３が配置される箇所に位置する。透明板４０２には、例えば、図１９に示すような調整用の図形ないしはパターンであるチャート４０３が形成されている。
【００８４】
チャート保持部材４０１を第１筒状部３５に取り付けた後、調整用の光源４０５から透明板４０２に光を照射する。透明板４０２を透過した光はチャート４０３に対応する画像を形成し、この画像は投射光学系６及び平面ミラー８Ａ，８Ｂを経てスクリーン９に投射される。このスクリーン９に投射されたチャート４０３の画像を参照することで、ＤＭＤ３や照明光学系４の取り付け前であっても、投射光学系６の調整が可能である。
【００８５】
（第５実施形態）
前述のように、第１実施形態では、凹面ミラー２５については位置及び傾きのうち３軸を調整するが、凸面ミラー２８については位置及び傾きを調整しない。しかし、凸面ミラー（第２のミラー）２８のミラー保持部品４５に対する位置及び傾きを別工程で調整した後、ミラー保持部品４５を下側台座部品１１に取り付けることが好ましい。
【００８６】
図２０から図２２は、かかる調整のための機構を備えるミラー保持部品４５の一例を示す。ミラー保持部品４５は、ミラーホルダ５０１に加え、それぞれ板状である可動ミラーホルダベース５０２、及び固定ミラーホルダベース５０３を備える。
【００８７】
以下の説明では、ミラー保持部品４５に対してローカルな直交座標系を定義する。詳細には、可動ミラーホルダベース５０２と固定ミラーホルダベース５０３の当接面に平行である水平方向をＸ’軸と定義する。また、可動ミラーホルダベース５０２と固定ミラーホルダベース５０３の当接面に平行でかつＸ’軸に垂直な軸をＹ’軸と定義する。さらに、Ｘ’軸及びＹ’軸に対して垂直な軸（可動ミラーホルダベース５０２と固定ミラーホルダベース５０３の当接面の法線方向）をＺ’軸と定義する。Ｘ’軸、Ｙ’軸、及びＺ軸は、それぞれ投射光学系６の個々の曲面ミラー２５，２８，３０，３１に対して定義したＺ軸、Ｙ軸、及びＸ軸と同様の方向に延びている。
【００８８】
ミラーホルダ５０１の背面側に凸面ミラー２８が配置されている。２本のねじ５０４で両端がミラーホルダ５０１に固定された押さえ部材５０５により、ミラーホルダ５０１の背面に凸面ミラー２８を弾性的に押し付けて固定している。ミラーホルダ５０１には開口５０１ａが設けてあり、この開口５０１ａを介してミラーホルダ５０１の前面に凸面ミラー２８の反射面が露出している。
【００８９】
ミラーホルダ５０１は可動ミラーホルダベース５０２に固定されている。ミラーホルダ５０１の背面側には一対の位置決めボス５０１ｂが突出している。これらの位置決めボス部５０１ｂは可動ミラーホルダベース５０２に設けられた位置決め丸孔５０２ａと位置決め長孔５０２ｂにそれぞれ差し込まれ、それによってミラーホルダ５０１が可動ミラーホルダベース５０２に対して位置決めされている。また、ミラーホルダ５０１の背面側には４個のねじ孔（図示せず。）が形成されている。可動ミラーホルダベース５０２にはミラーホルダ５０１のねじ孔と対応する位置に４個の貫通孔５０２ｃが設けられており、可動ミラーホルダ５０１の背面側からこれらの貫通孔５０２ｃに挿通した４本のねじ５０６の軸部をミラーホルダ５０１のねじ孔に螺合している。これらのねじ５０６によりミラーホルダ５０１が可動ミラーホルダベース５０２に固定されている。
【００９０】
ミラーホルダ５０１を固定した可動ミラーホルダベース５０２は、４本のねじ５０７によって固定ミラーホルダベース５０３に固定されている。固定ミラーホルダベース５０３には厚み方向に貫通する開口ないしは窓部５０３ａが設けられている。本実施形態では窓部５０３ａは矩形状である。ミラーホルダ５０１は窓部５０３ａを通過して固定ミラーホルダベース５０３の前面側に突出している。窓部５０３ａの周囲では固定ミラーホルダベース５０３の背面に対して可動ミラーホルダベース５０２の前面が当接しており、この部分が前述の当接面を構成している。図２０に最も明瞭に示すように、窓部５０３ａの寸法はミラーホルダ５０１と窓部５０３ａの周縁との間にＸ’軸及びＹ’軸方向に隙間５０９ａ，５０９ｂが形成されるように設定されている。固定ミラーホルダベース５０３には窓部５０３ａの左右両側に合計４個のねじ孔５０３ｂが形成されている。これらのねじ孔５０３ｂに前述したねじ５０７が螺合される。また、可動ミラーホルダベース５０２には、ねじ孔５０３ｂと対応する位置に厚み方向に貫通する貫通孔５０２ｄが合計４個形成されている。この貫通孔５０２ｄはねじ５０７の軸部よりも十分に大きい孔径を有している。貫通孔５０２ｄに挿通したねじ５０７の軸部をねじ孔５０３ｂに螺合することにより、ねじ５０７の頭部と固定ミラーホルダベース５０３との間に可動ミラーホルダ５０１を挟み込んで固定している。
【００９１】
前述のように固定ミラーホルダベース５０３の窓部５０３ｂとミラーホルダ５０１との間には隙間５０９ａ，５０９ｂが設けられ、かつ固定用のねじ５０７を挿通した可動ミラーホルダベース５０２の貫通孔５０２ｄはねじ５０７の軸部よりも大径である。そのため、ねじ５０７を緩めると固定ミラーホルダベース５０３に対して変位又は回転させることができ、ねじ５０７を再び締め込むことで可動ミラーホルダベース５０２を変位又は回転させた位置で固定できる。これによってミラー保持部品４５に対する凸面ミラー２８の位置及び傾きのうち３軸を制御できる。具体的には、可動ミラーホルダベース５０２は固定ミラーホルダベース５０３に対して、Ｘ’軸及びＹ’軸方向の位置とＺ’軸周りの角度を調整できる。
【００９２】
固定ミラーホルダベース５０３には下側台座部品１１（例えば図５参照）に固定するためのねじ（図示せず）を挿通するための４個の貫通孔５０３ｃが設けられている。また、固定ミラーホルダベース５０３には下側台座部品１１の位置決めボス（図示せず。）に対応する位置決め丸孔５０３ｄと位置決め長孔５０３ｅが形成されている。
【００９３】
ミラー保持部品４５の組立時には、固定ミラーホルダベース５０３を治具に固定する一方、凸面ミラー２８を保持したミラーホルダ５０１を予め取り付け済みの可動ミラーホルダベース５０２をＸ’軸及びＹ’軸方向の位置を調整可能な調整治具に固定する。そして、可動ミラーホルダベース５０２をＸ’軸及びＹ’軸方向に変位させて固定ミラーホルダベース５０３に対する初期基準位置に調整した後、可動ミラーホルダベース５０２の貫通孔５０２ｄに挿通したねじ５０７を固定ミラーホルダベース５０３のねじ孔５０３ｂに螺合して固定ミラーホルダベース５０３に対して可動ミラーホルダベース５０２を固定する。
【００９４】
次に、ミラー保持部品４５に対する凸面ミラー２８の位置調整の手順を説明する。この凸面ミラー２８の位置調整としては、３種類の異なる手順、すなわちコリメータ（反射式偏心測定器）を使用する方法、マスターエンジンを使用する方法、及び測長機を使用する方法を採用できる。コリメータを使用する方法は凸面ミラー２８が球面ミラーである場合に実行可能である。
【００９５】
図２３に示すように、コリメータはランプ６０１、コンデンサレンズ６０２、十字チャート６０３、ビームスプリッタ６０４、コリメータレンズ６０５、リレーレンズ６０６、接眼チャート６０７、マイクロメータ６０８、及び接眼レンズ６０９を備える。調整時には、ミラー保持部品４５の固定ミラーホルダベース５０３をコリメータレンズ６０５及びリレーレンズ６０６の光軸に対して位置決めする。ランプ６０１から出射されコンデンサレンズ６０２を介して十字チャート６０３を透過した光は、ビームスプリッタ６０４、コリメータレンズ６０５、及びリレーレンズ６０６を介して凸面ミラー２８に入射して反射される。凸面ミラー２８で反射された光は、リレーレンズ６０６及びコリメータレンズ６０５を再び透過してビームスプリッタ６０４で反射される。ビームスプリッタ６０４で反射された光は接眼チャート６０７上に十字チャート６０３の像を形成する（図２４の符号６１１を参照）。凸面ミラー２８がコリメータレンズ６０５及びリレーレンズ６０６の光軸に対して偏心していると（図２３の二点鎖線６１０参照）、図２４に示すように接眼レンズ６０９を介して観察される十字チャート６０３の像６１１は接眼チャート６０７の中心からずれる。接眼チャート６０７上の十字チャート６０３の像６１１の位置を参照しつつ、固定ミラーホルダベース５０３に対して可動ミラーホルダベース５０２を変位及び／又は回転をさせて調整を行う。
【００９６】
マスターエンジンとは、凸面ミラー２８以外の３枚の曲面ミラー（凹面ミラー２５、第１自由曲面ミラー３０、及び第２自由曲面ミラー３１）と２枚の収差補正板２７，２９、及びチャートを位置及び姿勢が調整された状態で固定された下側及び上側台座部品１１，１２である（図４参照）。このマスターエンジンにミラー保持部品４５を取り付ける。そして、マスターエンジンに構成された投射光学系６を介してチャート（図１９の符号４３参照）をスクリーン９に投射して画像を表示させる。このスクリーン９に表示されたチャートを参照しつつ、固定ミラーホルダベース５０３に対して可動ミラーホルダベース５０２を変位及び／又は回転させた調整を行う。チャートは例えばガラス板に形成されたパターンであっても、ＤＭＤにより光を変調して形成されたものであってもよい。また、マスターエンジンは、光学部品を下側及び上側台座部品１１，１２以外の他の保持部品に取り付けたものであってもよい。
【００９７】
図２０を参照すると、測長機を使用する場合には固定ミラーホルダベース５０３を測定用治具に取り付け後、測長機によって可動ミラーホルダベース５０２の所定の部分、すなわち４個所の傾き測定用測定面５０２ｅ、Ｘ’軸方向測定面５０２ｆの１個所、及びＹ’軸方向測定面５０２ｆの２個所を測定する。そして、これらの測定個所の距離が許容範囲内となるように、固定ミラーホルダベース５０３に対して可動ミラーホルダベース５０２を変位及び／又は回転させて調整を行う。Ｙ’軸方向測定面５０２ｆの２個所を測定するのはＺ’軸周りの回転量を測るためである。
【００９８】
（第６実施形態）
第１及び第２実施形態の投射光学系６は、ＤＭＤ３の画像形成面の法線方向のＤＭＤ３の凹面ミラー（第１のミラー）２５に対する位置を調整するための図２５から図２８に示すようなフォーカス調整機構７０１を備えていてもよい。このフォーカス調整機構７０１は、ＤＭＤ３（図２５から図２８では図示せず。）を保持した画像形成素子保持板３８、取付板（取付部材）７０２、及び回転部材（調整部材）７０３を備える。図２５に示すように、フォーカス調整機構７０１は第１筒状部３５の開口部３５ｆを密閉状態で閉鎖するように下側台座部品１１に取り付けられている。詳細には、取付板７０２に設けた一対の位置決め孔７０２ａに開口部３５ｆの端縁３５ｉに設けられた位置決めボス（図示せず。）が挿入されることによりフォーカス調整機構７０１が開口部３５に対して位置決めされる。また、取付板７０２に設けられた４個の貫通孔７０２ｂに挿通した図示しないねじを開口部３５ｆに設けたねじ止め部に螺合することにより、フォーカス調整機構７０１を下側台座部品１１に固定している。
【００９９】
取付板７０２には厚み方向に貫通する円形孔である支持孔７０２ｃが形成されている。また、取付板７０２の背面（図において手前側）には、支持孔７０２ｃの周縁に沿って３個の傾斜部７０２ｄが間隔をあけて形成されている。図２８に最も明瞭に示すように、個々の傾斜部７０２ｄは取付板７０２の背面側から見て支持孔７０２ｃの中心に対して反時計方向に取付板７０２の背面からの突出量が漸次増大している。また、取付板７０２には画像形成素子保持板３８を連結するための３個のねじ孔７０２ｅが形成されている。
【０１００】
回転部材７０３は背面側が閉鎖端で前面側が開口端となっている扁平な円筒状部７０３ａと、この円筒状部７０３ａの径方向に延びる操作レバー部７０３ｂとを備える。円筒状部７０３ａの外径は取付板７０２の支持孔７０２ｃの孔径より僅かに小さく設定されている。円筒状部７０３ａは支持孔７０２ｃに挿入され取付板７０２の背面から前面へ貫通している。この円筒状部７０３ａの支持孔７０２ｃに対する嵌合により、回転部材７０３は取付板７０２に対して回転可能に支持されている。円筒状部７０３ａの周壁には取付板７０２に向けて突出する３個の突起７０３ｃが間隔をあけて設けられている。これらの突起７０３ｃはそれぞれ傾斜部７０２ｄに当接している。後述するように各傾斜部７０２ｄがカムとして機能し、各突起７０３ｃはカムフォロアとして機能する。円筒状部７０３ａの閉鎖端には後述する回転部材７０３の回転角度位置によらず画像形成素子保持板３８上のＤＭＤ３が常に凹面ミラー２５に臨むように窓孔７０３ｅが形成されている。
【０１０１】
画像形成素子保持板３８にはＤＭＤ３の保持部３８ｂが設けられている。また、画像形成素子保持板３８には厚み方向に貫通する３個の貫通孔３８ｃが形成されている。これらの貫通孔３８ｃの孔径は、取付板７０２との連結用のねじ７０４の軸部（支持機構）７０４ａよりも十分大きい孔径を有する。
【０１０２】
図２６及び図２７を参照すると、取付板７０２と画像形成素子保持板３８はその間に回転部材７０３が配置された状態でねじ７０４によって互いに連結されている。詳細には、回転部材７０３の円筒状部７０３ａは取付板７０２の支持孔７０２ｃに嵌合され、回転部材７０３の操作レバー部７０３ｂの先端側は取付板７０２と画像形成素子保持板３８から外部に突出している。ねじ７０４は軸部７０４ａにコイルばね（付勢手段）７０５を装着した状態で画像形成素子保持板３８の背面側から貫通孔３８ｃに差し込まれ、取付板７０２のねじ孔７０２ｅに螺合されている。画像形成素子保持板３８はねじ７０４の軸部７０４ａによって取付板７０２に対して近接及び離反可能に支持されている。また、画像形成素子保持板３８はコイルばね７０５によって取付板７０２に対して近接する方向に弾性的に付勢されている。このコイルばね７０５の弾性的な付勢により、画像形成素子保持板３８は回転部材７０３に常に当接する状態を維持し、かつ回転部材７０３の突起７０３ｃは取付板７０２の傾斜部７０２ｄに常に当接する状態を維持する。
【０１０３】
操作レバー部７０３ｂを取付板７０２の背面側から見て支持孔７０２ｃの中心に対して反時計方向に回転させると、図２８において矢印Ｃ１で示す方向に回転部材７０３の突起７０３ｃが取付板７０２の傾斜部７０２ｄ上を移動する。その結果、回転部材７０３で押された画像形成素子保持板３８はＤＭＤ３を凹面ミラー２５から離す方向に移動する。逆に、操作レバー部を時計方向に回転させると、図２８において矢印Ｃ２で示す方向に突起７０３ｃが傾斜部７０２ｄ上を移動する。その結果、取付板７０２の背面側からの回転部材７０３の突出量が減少するので、画像形成素子保持３８はＤＭＤ３を凹面ミラー２５に対して近づける方向に移動する。このように操作レバー部７０３ｂの回転位置を操作することでＤＭＤ３の凹面ミラー２５を無段階的に調整できる。
【０１０４】
前述の第１実施形態の投射光学系６のようにＤＭＤ３がＹ軸方向の平行移動、Ｚ軸方向の平行移動、及びＸ軸周りの回転が可能となるように画像形成素子保持板３８に対して取り付けられている場合には、ＤＭＤ３のＹ軸方向の平行移動、Ｚ軸方向の平行移動、及びＸ軸周りの回転移動による調整（図１１のステップＳ１１−９）が完了した後、フォーカス調整機構７０１によるフォーカス調整（Ｘ軸方向の平行移動）を実行できる。
【０１０５】
本発明は、前記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。
【０１０６】
まず、投射光学系６の曲面ミラー２５，２８，３０，３１及びＤＭＤ３に対して前述のようにローカルな直交座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を定義して本発明を説明したが、曲面ミラー２５〜３１及びＤＭＤ３の平行移動や回転は厳密に定義された直交座標系を基準としている必要は必ずしもない。例えば、凹面ミラー２５の平行移動や回転は、基準光線Ｒと凹面ミラー２５との交点を通り、基準光線Ｒの凹面ミラー２５への入射面内にあり、かつ基準光線Ｒの凹面ミラー２５への入射方向と基準光線Ｒの凹面ミラー２５からの反射方向の範囲内にある軸を第１の軸とし、基準光線Ｒの凹面ミラー２５への入射面に平行で、かつ第１の軸に対して垂直な軸を第２の軸とし、さらに第１の軸及び第２の軸に対して垂直な軸を第３の軸とし、これら第１から第３の軸を平行移動や回転の基準としてもよい。なお、第１の軸には前述の定義による凹面ミラー２５のＸ軸が含まれる。凸面ミラー２８についても同様に、前述の定義によるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に代えて、基準光線Ｒと凸面ミラー２８との交点を通り、基準光線Ｒの凸面ミラー２８への入射面内にあり、かつ基準光線Ｒの凸面ミラー２８への入射方向と基準光線Ｒの凸面ミラー２８からの反射方向の範囲内にある軸を第４の軸とし、基準光線Ｒの凸面ミラー２８への入射面に平行で、かつ第４の軸に対して垂直な軸を第５の軸とし、さらに第４の軸及び第５の軸に対して垂直な第６の軸とし、これら第４から第６の軸を平行移動や回転の基準としてもよい。その他、光学的構成や機械的構成の差違により、ミラー等の平行移動や回転の基準となる軸が実施形態のものとは完全に一致しない場合でも、本発明を適用でき、かつその効果が得られる。
【０１０７】
本発明の製造方法は、少なくとも４枚の曲面ミラーを含み、画像形成素子側から順に凹面、凸面が配置されている投射光学系に適用でき、ミラー面は、球面、非球面、又は自由曲面のいずれであってもよい。また、画像形成素子は、ＤＭＤのような反射型画像形成素子に限定されず、液晶素子等の透過型画像形成素子であってもよい。さらに、背面投射型画像表示装置であるリアプロジェクションテレビを例に本発明を説明したが、本発明はスクリーンの前方から画像を投射する前面投射型画像表示装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る投射光学系の製造方法を適用可能なリアプロジェクションテレビを示す模式図。
【図２】照明光学系ユニット及び投射光学系ユニットの外観斜視図。
【図３】図２のIII−III線での断面図。
【図４】図２のIV−IV線での断面図。
【図５】下側台座部品を後方側から見た斜視図。
【図６】第１実施形態における凸面ミラーの調整機構を示す斜視図。
【図７】第１実施形態における凸面ミラーの調整機構の正面図。
【図８】第１実施形態における凸面ミラーの調整機構の平面図。
【図９】第１実施形態における凸面ミラーの調整機構の右側面図。
【図１０】図８の部分拡大図。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る投射光学系の製造方法における調整工程を説明するためのフローチャート。
【図１２】第２実施形態における凸面ミラーの調整機構を示す斜視図。
【図１３】第２実施形態における凸面ミラーの調整機構の正面図。
【図１４】第２実施形態における凸面ミラーの調整機構の平面図。
【図１５】第２実施形態における凸面ミラーの調整機構の右側面図。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る投射光学系の製造方法における調整工程を説明するためのフローチャート。
【図１７Ａ】第３実施形態における光路長調整機構を備える投射光学系（光路長を短く設定した状態）を示す模式図。
【図１７Ｂ】第３実施形態における光路長調整機構を備える投射光学系（光路長を長く設定した状態）を示す模式図。
【図１８】第４実施形態におけるチャート保持部材と下側台座部品を示す分解斜視図。
【図１９】第４実施形態におけるチャートを形成した透明板を示す正面図。
【図２０】第５実施形態における凸面ミラー（第２のミラー）のミラー保持部品を示す正面図。
【図２１】第５実施形態における凸面ミラー（第２のミラー）のミラー保持部品を示す斜視図。
【図２２】第５実施形態における凸面ミラー（第２のミラー）のミラー保持部品を示す分解斜視図。
【図２３】コリメータの光学的構成を示す模式図。
【図２４】チャート像の一例を示す模式図。
【図２５】第６実施形態におけるフォーカス調整機構を示す斜視図。
【図２６】第６実施形態におけるフォーカス調整機構を示す分解斜視図。
【図２７】第６実施形態におけるフォーカス調整機構を示す側面図。
【図２８】図２６の部分XXVIIIを矢印Ｂから見た模式図。
【符号の説明】
【０１０９】
１  リアプロジェクションテレビ
２  ケーシング
３  デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）
４  照明光学系
５  照明光学系ユニット
６  投射光学系
７  投射光学系ユニット
８Ａ，８Ｂ  平面ミラー
９  スクリーン
１０  筐体
１１  下側台座部品
１２  上側台座部品
２５  凹面ミラー
２６  可変絞り機構
２７  第１収差補正板
２８  凸面ミラー
２９  第２収差補正板
３０  第１自由曲面ミラー
３１  第２自由曲面ミラー
３５  第１筒状部
３６  第２筒状部
３７  載置部
３８  画像形成素子保持板
４２，４５  ミラー保持部品
１０１  ミラーホルダ
１０２  ミラーホルダベース
１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ  押さえばね
１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ  固定機構
１０６  ねじ
１０７  ばね
２０１  ミラーホルダ
２０２  Ｚ軸方向調整板
２０３  Ｘ軸方向調整板
２０４Ａ，２０４Ｂ，２０５  押さえばね
２０７  Ｙ軸方向調整ねじ
２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ  押さえばね
２０９  Ｚ軸方向調整ねじ
２１１Ａ，２１１Ｂ  固定ねじ
３００  光路長調整機構
３０１，３０２  くさび型光学素子
３０１ａ，３０２ｂ  傾斜面
３０３  位置調整機構
４０１  チャート保持部材
４０２  透明板
４０３  チャート
５０１  ミラーホルダ
５０１ａ  開口
５０１ｂ  位置決めボス
５０２  可動ミラーホルダベース
５０２ａ  位置決め丸孔
５０２ｂ  位置決め長孔
５０２ｃ，５０２ｄ  貫通孔
５０２ｅ  傾き測定用測定面
５０２ｆ  Ｘ’軸方向測定面
５０２ｇ  Ｙ’軸方向測定面
５０３  固定ミラーホルダベース
５０３ａ  窓部
５０３ｂ  ねじ孔
５０３ｃ  貫通孔
５０３ｄ  位置決め丸孔
５０３ｅ  位置決め長孔
５０４，５０６，５０７  ねじ
５０５  押さえ部材
５０９ａ，５０９ｂ  隙間
６０１  ランプ
６０２  コンデンサレンズ
６０３  十字チャート
６０４  ビームスプリッタ
６０５  コリメータレンズ
６０６  リレーレンズ
６０７  接眼チャート
６０８  マイクロメータ
６０９  接眼レンズ
７０１  フォーカス調整機構
７０２  取付板
７０２ａ  位置決め孔
７０２ｂ  貫通孔
７０２ｃ  支持孔
７０２ｄ  傾斜部
７０２ｅ  ねじ孔
７０３  回転部材
７０３ａ  円筒状部
７０３ｂ  操作レバー部
７０３ｃ  突起
７０４  ねじ
７０４ａ  軸部
７０４ｂ  頭部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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