(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色光を各色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された色光を合成する色合成光学系とを備える光学装置を製造するために、各光変調装置の相互の位置調整を行い、前記色合成光学系の各光入射端面に固定する光学装置の製造機械であって、
変調する色光に応じた色光を各光変調装置に導入する複数の光源を備えた調整用光源装置と、
この調整用光源装置から前記光変調装置および前記色合成光学系を介して射出された光束を検出する光束検出装置と、
この光束検出装置で検出された光束に基づいて、前記光変調装置の位置を調整する位置調整装置とを備え、
前記光束検出装置は、
前記色合成光学系を介して射出された光束を、略直角に反射して導光するミラーユニットと、
前記ミラーユニットにて導光された光束を撮像することで検出する撮像センサとを備え、
前記光源は、自己発光素子により構成されることを特徴とする光学装置の製造機械。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置の製造機械において、
前記調整用光源装置は、前記光源の後段に拡散板を備えることを特徴とする光学装置の製造機械。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学装置の製造機械において、
前記自己発光素子は、前記光変調装置における矩形の画像形成領域の四隅に対応して配置されることを特徴とする光学装置の製造機械。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学装置の製造機械において、
前記自己発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする光学装置の製造機械。
【請求項５】
請求項４に記載の光学装置の製造機械において、
前記複数の光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードであることを特徴とする光学装置の製造機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置の製造機械に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、複数の色光を画像情報に応じて各色光ごとに変調する複数の光変調装置（液晶パネル）と、各光変調装置で変調された色光を合成する色合成光学系（クロスダイクロイックプリズム）と、この色合成光学系で合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写光学系（投写レンズ）とを備えるプロジェクタが利用されている。このようなプロジェクタとして、例えば、光源から射出された光束を、ダイクロイックミラーによってＲＧＢの３色の色光に分離し、３枚の液晶パネルにより各色光毎に画像情報に応じて変調し、変調後の光束をクロスダイクロイックプリズムで合成し、投写レンズを介してカラー画像を拡大投写する、いわゆる三板式のものが知られている。
【０００３】
このプロジェクタにおいて鮮明な投写画像を得るためには、各液晶パネル間での画素ずれ、投写レンズからの距離ずれの発生を防止するために、プロジェクタ製造時に、各液晶パネル間相互のフォーカス・アライメント調整を高精度に行う必要がある。ここで、フォーカス調整とは、各液晶パネルを投写レンズのバックフォーカス位置に正確に配置する調整をいい、アライメント調整とは、各液晶パネルの画素を一致させる調整をいう。なお、以下の説明においても同様である。
【０００４】
液晶パネルのフォーカス・アライメント調整は、３枚の液晶パネルおよびクロスダイクロイックプリズムを含む光学装置を調整対象として、(1)各液晶パネルの画像形成領域に調整用光源装置としてのメタルハライドランプから光束を入射させ、(2)クロスダイクロイックプリズムの光入射端面から入射され、光出射端面から射出された光束をＣＣＤカメラ等の光束検出装置で検出し、(3)この光束検出装置で検出される各液晶パネルのフォーカス、画素位置等を確認しながら、各液晶パネルの相対位置を位置調整装置で調整する。
このようにして、位置調整された各液晶パネルを、紫外線硬化型接着剤を用いて接着・固定することにより、高精度な光学装置を製造している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光学装置を製造する際に使用する調整用光源装置としてのメタルハライドランプは、その消費電力が大きくて、しかも消耗し易いため、調整用光源装置がコスト高になって、結果的には、製造される光学装置がコスト高になるという問題があった。さらに、メタルハライドランプは外形寸法が大きいため、調整用光源装置の小型化を図れないという問題もあった。
【０００６】
本発明の目的は、省エネルギ化を図ることができるとともに、調整用光源装置にかかるコストを抑えて安価で光学装置を製造でき、調整用光源装置の小型化を図ることができる光学装置の製造機械を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学装置の製造機械は、複数の色光を各色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された色光を合成する色合成光学系とを備える光学装置を製造するために、各光変調装置の相互の位置調整を行い、前記色合成光学系の各光入射端面に固定する光学装置の製造機械であって、変調する色光に応じた色光を各光変調装置に導入する複数の光源を備えた調整用光源装置と、この調整用光源装置から前記光変調装置および前記色合成光学系を介して射出された光束を検出する光束検出装置と、この光束検出装置で検出された光束に基づいて、前記光変調装置の位置を調整する位置調整装置とを備え、前記光束検出装置は、前記色合成光学系を介して射出された光束を、略直角に反射して導光するミラーユニットと、前記ミラーユニットにて導光された光束を撮像することで検出する撮像センサとを備え、前記光源は、自己発光素子により構成されることを特徴とするものである。
【０００８】
前記光束検出装置として、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子と、この撮像素子で検出された信号を取りこむ画像取り込み装置と、この取りこんだ画像を処理する処理装置とを含むＣＣＤカメラ等を採用できる。
【０００９】
また、前記自己発光素子としては、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）や、有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種自己発光素子を採用でき、要するに、外部からの電流や電圧、電場等の印加によって、半永久的に自己発光する素子のことである。
【００１０】
ここで、自己発光素子とは、エネルギ準位間の電子移動の際に発光するものであり、その発せられる光束は単波長である。一方、各色光として認識させる波長範囲として、例えば、赤色光の場合は５８８ｎｍ以上であり、緑色光の場合は５０２〜５６９ｎｍ以内であり、青色光の場合は５０１ｎｍ以下とすることができる。これらのことから、各色光に対応する光源を構成する場合には、各色光に対応する波長範囲から各色光毎に単波長として、どの波長を選択するか特定する必要がある。例えば、赤色光として６１３ｎｍ、緑色光として５２５ｎｍ、青色光として４７０ｎｍを選択して特定できる。
【００１１】
ここで、従来のメタルハライドランプは、１台あたりの消費電力は約１５０Ｗであるとともに、その寿命は約７５０時間程度である。一方、例えば、自己発光素子としての発光ダイオードは、その消費電力は約３．６Ｗ程度であり、寿命は半永久的である。また、自己発光素子は、メタルハライドランプのような放電型光源ではないため、メタルハライドランプに比べて外形寸法をかなり小さくできる。これらのことから、メタルハライドランプと自己発光素子との間には、消費電力、寿命、および外形寸法の点で大きな差異が存在することになる。
【００１２】
従って、本発明によれば、調整用光源装置の光源として前述した自己発光素子を採用したので、従来のようにメタルハライドランプを使用する場合に比べて、光学装置の製造時における消費電力量を少なくできるとともに、調整用光源装置の光源として半永久的に使用できる。このため、省エネルギ化を図ることができるとともに、調整用光源装置にかかるコストを抑えることができるため、光学装置の製造コストを抑えることができる。その上、調整用光源装置、ひいては、光学装置の製造機械自体の小型化も図ることができる。
【００１３】
以上のような光学装置の製造機械において、前記調整用光源装置は、前記光源の後段に拡散板を備えることが好ましい。
ここで、一般に、自己発光素子から射出される光束は指向性のない拡散光であるため、例えば、光源を、内部に自己発光素子を含む球面状とした場合において、自己発光素子からの拡散光をそのまま液晶パネル等の光変調装置に射出すると、この液晶パネルの画像形成領域における矩形状の各画素内では、光源の球面形状に倣って略円形に投影されることになり、各画素内の四隅部分は正しく投影されないことになる。
これに対して、自己発光素子の光路後段に拡散板を配置すれば、自己発光素子から射出され、光変調装置を球面形状にのみ投影していた拡散光を、拡散板において、光変調装置の形状に対応した拡散光とすることができて、光変調装置全体を正確に投影できる。これにより、光束検出装置で正確な検出ができるので、より一層高精度に光学装置を製造できる。
【００１４】
また、前記発光素子は、前記光変調装置における矩形の画像形成領域の四隅に対応して配置されることが好ましい。
このような場合において、例えば、発光素子が画像形成領域の四隅部分を照射し、対応する光束検出装置がこれらの四隅部分を検出するように構成すれば、一つの光変調装置における複数箇所の画素領域を検出可能なので、これらの全撮像箇所における検出結果に基づいて、位置調整装置において精度の高い調整を行うことができる。
【００１５】
さらに、前記自己発光素子は、発光ダイオードであることが好ましい。
ここで、発光ダイオードには、第１に、構成される半導体材料や添加物を換えるだけで、赤色、緑色、青色の３種類の発光ダイオードを簡単に作製できる点と、第２に、発熱しないという点と、第３に、発光のオン・オフの切り替えを高速で行えるという３つの利点がある。
従って、このような発光ダイオードを採用すれば、前述の第１の利点により、３つの色光毎に変調する光学装置を簡単に製造できる。また、前述の第２の利点により、製造機械における他の部分の過熱を防止して取扱いを容易にできる。さらに、第３の利点により、光学装置を迅速に製造できる。
【００１６】
また、前記複数の光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードであることが好ましい。
このような構成によれば、赤色光、緑色光、および青色光をそれぞれ変調するための３つの光変調装置を用意し、これら３つの光変調装置に対応するように、各色ダイオードを１つずつ配置するだけで、フルカラー出力が可能な光学装置を簡単に製造できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
［１．プロジェクタの構造］
図１は、調整対象とされる複数の光変調装置および色合成光学系を含む光学装置を備えるプロジェクタ１００の構造を示す図である。
このプロジェクタ１００は、インテグレータ照明光学系１１０と、色分離光学系１２０と、リレー光学系１３０と、電気光学装置１４０と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１５０と、投写レンズ１６０とを備える。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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、これらのダイクロイックミラー１２１、１２２、反射ミラー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、青の三色の色光に分離する機能を有する。
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、前記色分離光学系１２０で分離された色光、例えば、青色光Ｂを液晶パネル１４１Ｂまで導く機能を有する。
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。
【００２０】
クロスダイクロイックプリズム１５０は、３枚の液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂから射出された各色光ごとに変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。尚、クロスダイクロイックプリズム１５０には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。このクロスダイクロイックプリズム１５０で合成されたカラー画像は、投写レンズ１６０から射出され、スクリーン上に拡大投写される。
【００２１】
［２．光学装置の構造］
このようなプロジェクタ１００において、図２に示すように、電気光学装置１４０およびクロスダイクロイックプリズム１５０を有する光学装置１８０と、この光学装置１８０に組み合わされる投写レンズ１６０とは、光学ユニット１７０として一体化されている。光学ユニット１７０は、マグネシウム合金製等の側面Ｌ字状の構造体となるヘッド体１７１を備える。投写レンズ１６０は、ヘッド体１７１のＬ字の垂直面外側にねじにより固定される。クロスダイクロイックプリズム１５０は、ヘッド体１７１のＬ字の水平面上側にねじにより固定されている。
【００２２】
電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂは、クロスダイクロイックプリズム１５０の側面三方を囲むように配置される。具体的には、図３に示すように、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂは、保持枠１４３内に収納され、この保持枠１４３の四隅部分に形成される孔１４３Ａに透明樹脂製のピン１４５を紫外線硬化型接着剤とともに挿入することにより、クロスダイクロイックプリズム１５０の光入射端面１５１に接着固定された、いわゆるＰＯＰ（Panel On Prism）構造によりクロスダイクロイックプリズム１５０に固定されている。ここで、保持枠１４３には、矩形状の開口部１４３Ｂが形成され、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂは、この開口部１４３Ｂで露出し、この部分が画像形成領域となる。すなわち、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂのこの部分に各色光Ｒ，Ｇ，Ｂが導入され、画像情報に応じて光学像が形成される。
【００２３】
このようなＰＯＰ構造が採用された光学装置１８０では、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂをクロスダイクロイックプリズム１５０に接着固定する際に、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂのフォーカス調整、アライメント調整、および固定を略同時期に行わなければならないので、通常以下の手順で組み立てられる。
【００２４】
(1)クロスダイクロイックプリズム１５０に第１の液晶パネル、例えば、液晶パネル１４１Ｇを接着固定する。具体的には、まず、液晶パネル１４１Ｇの保持枠１４３の孔１４３Ａに、先端に紫外線硬化型接着剤を塗布したピン１４５を挿入する。
(2)次に、該ピン１４５の先端部分をクロスダイクロイックプリズム１５０の光入射端面１５１に当接させる。
(3)この状態で液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域に光束を導入し、クロスダイクロイックプリズム１５０から射出された光束を直接確認しながら、光入射端面１５１に対する進退位置、平面位置、および回転位置を調整して、液晶パネル１４１Ｇのフォーカス・アライメント調整を行う。
(4)適切なフォーカス・アライメントが得られたら、ピン１４５の基端部分から紫外線である固定用光束を照射し、紫外線硬化型接着剤を完全に硬化させる。
(5)他の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｂも前記と同様に接着固定を行う。
【００２５】
従って、このようなＰＯＰ構造を採用した光学装置１８０を組み立てる際に、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ相互のフォーカス・アライメントを調整する機構が必要となる。尚、位置調整用の機構については後述する。
【００２６】
［３．光学装置の製造機械の構造］
次に、光学装置の製造機械２について図４〜図１２を用いて説明する。
図４は、光学装置の製造機械２を示す側面図である。図５は、光学装置の製造機械２を上方から見た模式図である。
本発明に係る光学装置の製造機械２は、図４，５に示すように、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ間の相対位置を調整し、クロスダイクロイックプリズム１５０に対して各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを固定することにより光学装置１８０を製造する機械であり、製造機械本体３と、この製造機械本体３が載置される載置台４とを備える。
【００２７】
図４に示すように、載置台４の下部側には、製造機械本体３を任意の場所へ容易に移動可能とするキャスタ４Ａと、製造機械本体３が移動しないように固定するストッパ４Ｂとが設けられている。
【００２８】
製造機械本体３は、図４に示すように、台座１０と、位置調整装置としての６軸位置調整ユニット２０と、光源ユニット３０と、光束検出装置４０と、図４では図示を省略したが、これらの各装置１０，２０，３０，４０の動作制御および光束検出装置４０で検出された画像信号の処理を行うコンピュータとを備える。
【００２９】
[3-1  台座の構造]
台座１０は、図４に示すように、その上面１０Ａの所定位置にクロスダイクロイックプリズム１５０を設置するための台であり、載置台４上に設置される基材１１と、この基材１１上に立設され、かつクロスダイクロイックプリズム１５０が取り付けられる設置台本体１２とを備える。
【００３０】
[3-2  ６軸位置調整ユニットの構造]
６軸位置調整ユニット２０は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光入射端面１５１に対して、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの配置位置、相互位置を調整するものである。ここで、図６は、光学装置の製造機械２の要部を示す図である。
この６軸位置調整ユニット２０は、図６に示すように、載置台４の上面のレール４Ｃに沿って移動自在に設置される平面位置調整部２１と、この平面位置調整部２１の先端部分に設けられる面内回転位置調整部２２と、この面内回転位置調整部２２の先端部分に設けられる面外回転位置調整部２３と、この面外回転位置調整部２３の先端部分に設けられる液晶パネル保持部２４とを備える。
【００３１】
平面位置調整部２１は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光入射端面１５１（図４）に対する進退位置および平面位置を調整する部分であり、載置台４上に摺動可能に設けられる基部２１Ａと、この基部２１Ａ上に立設される脚部２１Ｂと、この脚部２１Ｂの上部先端部分に設けられ、面内回転位置調整部２２が接続される接続部２１Ｃとを備える。
【００３２】
基部２１Ａは、図示しないモータなどの駆動機構により、載置台４のＺ軸方向（図６中の左右方向）を移動自在に構成されたものである。脚部２１Ｂは、側部に設けられるモータなどの駆動機構（図示略）によって基部２１Ａに対してＸ軸方向（図６の紙面と直交する方向）に移動自在に構成されたものである。接続部２１Ｃは、図示しないモータなどの駆動機構によって、脚部２１Ｂに対してＹ軸方向（図６中の上下方向）に移動自在に構成されたものである。
【００３３】
面内回転位置調整部２２は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの面内方向回転位置の調整を行うものであり、平面位置調整部２１の先端部分に固定される円柱状の基部２２Ａと、この基部２２Ａの円周方向に回転自在に設けられる回転調整部２２Ｂとを備える。
この回転調整部２２Ｂの回転位置を調整することにより、光入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの面内方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００３４】
面外回転位置調整部２３は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの面外方向回転位置の調整を行うものである。この面外回転位置調整部２３は、面内回転位置調整部２２の先端部分に固定されるとともに、水平方向で円弧となる凹曲面が先端部分に形成された基部２３Ａと、この基部２３Ａの凹曲面上を円弧に沿って摺動可能に設けられ、垂直方向で円弧となる凹曲面が先端部分に形成された第１調整部２３Ｂと、この第１調整部２３Ｂの凹曲面上を円弧に沿って摺動可能に設けられる第２調整部２３Ｃとを備える。
基部２３Ａの側部に設けられた図示しないモータを回転駆動すると、第１調整部２３Ｂが摺動し、第１調整部２３Ｂ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２３Ｃが摺動し、光入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの面外方向回転位置を高精度に調整できる。
【００３５】
液晶パネル保持部２４は、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを保持するものであり、第２調整部２３Ｃの先端から突出する４本の柱部材２４０を介して固定された基材２４１と、この基材２４１の先端側にねじ止め固定される基部２４２と、この基部２４２からその先端部分が突出するように収納され、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂに当接するパッド２４３と、このパッド２４３を介して、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを真空吸着する吸引装置２４４とを備える。
【００３６】
ここで、図７は、液晶パネル保持部２４の基部２４２を拡大して示す斜視図である。
図６に加えてこの図７も参照すれば、基材２４１において、その先端側にねじ止めされた基部２４２の上下側には、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの保持枠１４３の四隅部分の孔１４３Ａに対応する位置に、後述する固定用光源装置３２の光源部材３２１を配置するための円孔２４１Ａが形成されている。
【００３７】
基部２４２は、中央部分が突出した断面凸状の金属製の中空部材であって、この突出部分２４２１の矩形状の先端面における略中央には、パッド２４３を露出するための十字状の十字孔２４２Ａが形成されている。また、突出部分２４２１の先端面において、十字孔２４２Ａの周囲には、後述する調整用光源装置３１からの光束を外部に射出するための４つの円孔２４２Ｂが均等に形成されている。
また、基部２４２の後部側で外部側に張り出した張り出し部分２４２２には、４つのねじ孔２４２Ｃが形成されており、この４つのねじ孔２４２Ｃにねじを挿通することにより、基部２４２は基材２４１にねじ止めされている。
【００３８】
パッド２４３は、多孔質性で伸縮自在な弾性部材であって、基部２４２に収納される図示しない本体部分と、この本体部分から所定寸法分突出するとともに、その突出部分の先端面が前記十字孔２４２Ａに対応する寸法で十字状に形成された十字部分２４３Ａとを備える。このようなパッド２４３が基部２４２に取り付けられると、その十字部分２４３Ａが基部２４２の先端面から突出することになる。このため、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂは、基部２４２には当接せずに、パッド２４３の十字部分２４３Ａのみに当接する。
【００３９】
吸引装置２４４は、具体的な図示を省略するが、図６に示すように、基部２１Ａ近傍に設置されるとともに、所定のエアーホース２４４Ａを介して、基部２４２内およびパッド２４３近傍に接続され、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを真空吸着によってパッド２４３に保持させるものである。
【００４０】
[3-3  光源ユニットの構造]
光源ユニット３０は、図６，７に示すように、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂに位置調整用の光束および固定用の光束を供給するものであり、位置調整作業を行うための調整用光源装置３１と、調整された液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂをクロスダイクロイックプリズム１５０側に固定する固定用光源装置３２とを備える。
【００４１】
固定用光源装置３２は、図６に示すように、紫外線硬化型接着剤を硬化させる紫外線を射出するものであり、基材２４１に形成された４つの円孔２４１Ａにそれぞれ設置され先端から紫外線を射出するピン状の光源部材３２１と、可撓性配管部材３２２Ａを介して、これらの各光源部材３２１に紫外線を供給するとともに、載置台４の内部に収納された１台の固定用光源装置本体３２２とを備える。
【００４２】
このような固定用光源装置本体３２２を作動させると、可撓性配管部材３２２Ａを介して、各光源部材３２１に紫外線が分配供給され、この分配供給された紫外線は、光源部材３２１の先端から各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの保持枠１４３の四隅部分の孔１４３Ａに射出される。
【００４３】
ここで、図８は、調整用光源装置３１の要部を示す図である。
調整用光源装置３１は、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの位置調整を行うためのものである。この調整用光源装置３１は、図７に加えて図８も参照すれば、光源としての４つの発光ダイオード３１１と、所定のケーブル３１２Ａを介して、これらの発光ダイオード３１１を適正に発光させる調整基板３１２と、この発光ダイオード３１１の後段に配置され、拡散シート３１３Ａが貼付されたガラス製の拡散板３１３と、この拡散板３１３を固定配置する固定板３１４とを備える。
【００４４】
発光ダイオード３１１は、球面状の筐体３１１Ｘ内に各色に対応する発光ダイオード素子３１１Ｙが収納されたものであって、この発光ダイオード素子３１１Ｙに、外部から所定の電流を印加することによりエネルギ準位間の電子移動を発生させて発光するものである。
【００４５】
発光ダイオード素子３１１Ｙとしては、波長が６１３ｎｍの赤色光を発する赤色ダイオード素子３１１ＹＲと、波長が５２５ｎｍの緑色光を発する緑色ダイオード素子３１１ＹＧと、波長が４７０ｎｍの青色光を発する青色ダイオード素子３１１ＹＢとの３種類を備えている。
【００４６】
従って、筐体３１１Ｘ内に、各色ダイオード素子３１１ＹＲ，３１１ＹＧ，３１１ＹＢのいずれか一つを配置することにより、赤色発光ダイオード３１１Ｒ、緑色発光ダイオード３１１Ｇ、青色発光ダイオード３１１Ｂを構成できる。
なお、１つの調整用光源装置３１には、これらの色発光ダイオード３１１Ｒ，３１１Ｇ，３１１Ｂのうちのいずれか１種類のものが４つ配置される。
【００４７】
調整基板３１２は、ケーブル３１２Ａを介して、４つの発光ダイオード３１１（３１１Ｒ，３１１Ｇ，３１１Ｂ）の発光ダイオード素子３１１Ｙ（３１１ＹＲ，３１１ＹＧ，３１１ＹＢ）に接続されており、これらの発光ダイオード素子３１１Ｙ（３１１ＹＲ，３１１ＹＧ，３１１ＹＢ）に所定量の電流を印加して、各発光ダイオード３１１（３１１Ｒ，３１１Ｇ，３１１Ｂ）から適正な輝度で前記所定の波長の色光を発光させるものである。
この調整基板３１２は、具体的な設置位置を図示していないが、６軸位置調整ユニット２０の側面部分等に固定されている。
【００４８】
拡散板３１３は、拡散シート３１３Ａが貼付されたガラス板であり、発光ダイオード３１１から射出された球面状の光を拡散して、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの矩形の画像形成領域の形状に応じた拡散光とするものである。
固定板３１４は、前記基部２４２の円孔２４２Ｂに対応する位置に、円形の孔３１４Ａが４つ形成された矩形状の板材である。この固定板３１４における発光ダイオード３１１側には、孔３１４Ａを覆うように拡散板３１３が固定されている。
【００４９】
これらの調整用光源装置３１において、ケーブル３１２Ａおよび基板３１２以外のものは、図７に示すように、前記基部２４２内に収納されている。この際、これらの収納部材は、固定板３１４の孔３１４Ａの位置と、基部２４２の円孔２４２Ｂの位置とが対応するように配置される。
【００５０】
[3-4  光束検出装置の構造]
図４において、光束検出装置４０は、図示を一部省略しているが４つのＣＣＤカメラ４１と、これらの４つのＣＣＤカメラ４１の３次元位置をそれぞれ調整する移動機構４３とを備える。
各ＣＣＤカメラ４１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を撮像素子としたエリアセンサであり、クロスダイクロイックプリズム１５０から射出された位置調整用の光束を取り込んで電気信号として出力する。
【００５１】
ここで、図９は、光束検出装置４０を示す平面模式図である。
各ＣＣＤカメラ４１は、図９に示すように、ＣＣＤカメラ本体４１１と、レンズ４１２Ａが収納された筐体４１２と、全反射ミラー４１３Ａがクロスダイクロイックプリズム１５０の光束出射端面に対して４５°の角度で収納されたミラーユニット４１３とを備える。
【００５２】
このようなＣＣＤカメラ４１では、クロスダイクロイックプリズム１５０から射出された光束をミラーユニット４１３内に導入し、この導入した光束を全反射ミラー４１３Ａで略直角に全反射する。この後、この全反射した光束を、レンズ４１２Ａを介して、ＣＣＤカメラ本体４１１で検出する。
【００５３】
ここで、レンズ４１２Ａが筐体４１２に収納されるとともに、全反射ミラー４１３Ａもミラーユニット４１３に収納されるため、導入された光束が外部に漏れたり、外部光の影響を受けたりしないようになっている。
【００５４】
ここで、図１０は、光束検出装置４０を示す正面図であり、図９のＸ-Ｘから見た図である。
ＣＣＤカメラ４１は、図１０に示すように、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂに形成された矩形状の画像形成領域ＰＡの対角線上に対応して、移動機構４３（図４）を介して、４つ配置されている。なお、ＣＣＤカメラ４１は、投写画像を高精度に検出するために、遠隔制御により自由にズーム・フォーカスを調整できるようになっている。
【００５５】
移動機構４３は、図４に模式的に示すように、載置台４に立設された支柱４３１と、この支柱４３１に設置されるとともに、６軸方向の空間位置を調整可能な複数の軸部材４３２と、これらの軸部材４３２に設置されるとともに、前記ＣＣＤカメラ４１が取り付けられるカメラ取り付け部４３３とを備える。
このような移動機構４３により、各ＣＣＤカメラ４１は、図１０に示すように、Ｘ軸方向（図１０では左右方向）、Ｙ軸方向（図１０では上下方向）およびＺ軸方向（図１０では紙面に直交する方向）に、載置台４内に設けられた図示しないサーボ制御機構によって移動可能となっている。
【００５６】
ここで、図１１は、光学装置の製造機械２を模式的に示す図である。
この図１１に示すように、前述した製造機械本体３は、コンピュータ７０と電気的に接続されている。このコンピュータ７０は、ＣＰＵや記憶装置等を備え、６軸位置調整ユニット２０および光束検出装置４０の動作制御や、光束検出装置４０のＣＣＤカメラ４１で検出された光束の画像処理を行う。
【００５７】
ここで、図１２は、コンピュータ７０の表示画面７１を示す図である。
コンピュータ７０に呼び出されるプログラムは、図１２に示す表示画面７１を表示し、この表示画面７１上に表示された各種の情報に基づいて、フォーカス・アライメント調整が行われる。
表示画面７１は、位置調整された各ＣＣＤカメラ４１からの映像を直接表示する画像表示ビュー７２と、画像表示ビュー７２に表示された画像を、基準パターン画像に基づいてパターンマッチング処理を行う画像処理ビュー７３と、画像処理を行った結果、６軸位置調整ユニット２０の各軸調整量を表示する軸移動量表示ビュー７４とを備えている。尚、画像表示ビュー７２の各画像表示領域７２Ａ〜７２Ｄには、４つのＣＣＤカメラ４１のそれぞれで取り込まれた四隅の光束から得られる画像が表示される。
【００５８】
［４．位置調整装置による調整操作］
次に、光学装置の製造機械２において、クロスダイクロイックプリズム１５０に対する液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの位置を調整して、光学装置１８０を製造する方法を、図１３に示すフロー図を用いて説明する。
【００５９】
(4-1)まず、事前準備として、プロジェクタの機種に応じたパターンマッチング用の基準パターンおよびＣＣＤカメラ４１の基準位置を予め取得しておく。具体的には、機種毎の投写レンズ１６０の特性に基づいて、フォーカス位置およびアライメント位置が予め調整されたマスター光学装置を台座１０上にセットする（処理Ｓ１）。なお、マスター光学装置とは、基準色合成光学系としての基準クロスダイクロイックプリズムに、基準光変調装置としての各色光用の３枚の基準液晶パネルを一体的に設けたものである。
【００６０】
(4-2)次に、マスター光学装置のＧ色光用の基準液晶パネルに対して、光源ユニット３０の調整用光源装置３１から位置調整用の光束を射出し、マスター光学装置から射出された光束をＣＣＤカメラ４１で直接取り込む。この際、移動機構４３を作動させ、光束を確実に受光できる位置にＣＣＤカメラ４１を移動させる（処理Ｓ２）。また、この時の画像を画像表示ビュー７２の各画像表示領域７２Ａ〜７２Ｄに表示させる。
【００６１】
この画像としては、例えば、図１４に示すように、基準液晶パネルの四隅に対応した複数の画素領域ＣＡが表示されたものである。この画像はパターンマッチング用の基準パターンとなる。また、この時のＣＣＤカメラ４１の位置が機種に応じた基準位置となる。基準パターンの生成は、３枚の各基準液晶パネルについてそれぞれ行われ、ＣＣＤカメラ４１の基準位置の設定は、一つの基準液晶パネルについてのみ行われる。このような基準パターンおよびＣＣＤカメラ４１の基準位置は、機種に応じた機種データとしてコンピュータ７０の記憶装置に登録される。
以上の処理Ｓ１，Ｓ２は、予め複数機種に対して行われ、機種毎の基準パターンおよびＣＣＤカメラ４１の基準位置が機種データとして登録される。
【００６２】
(4-3)続いて、製造対象となるクロスダイクロイックプリズム１５０を台座１０にセットするとともに、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを、紫外線硬化型接着剤が塗布されたピン１４５を挿入した状態で、吸引装置２４４を作動させて、液晶パネル保持部２４のパッド２４３に当接した状態で保持させる（処理Ｓ３）。
【００６３】
(4-4)次に、コンピュータ７０のキーボードやマウス等を操作して、ＣＰＵで実行されるプログラムにより初期化処理を行う。この初期化処理では、まず、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリの初期化を行う。さらに、初期化処理では、調整対象のクロスダイクロイックプリズム１５０および液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの機種に応じた登録データを呼び出して、ＣＣＤカメラ４１を基準位置に移動させて設定する。このようにして、初期化処理では、光学装置１８０の製造作業が実行可能な状態にスタンバイされることになる（処理Ｓ４）。なお、このステップを前記Ｓ１の直後に行ってもよい。
【００６４】
(4-5)次に、例えば、まず、液晶パネル１４１Ｇに対して、位置調整用の光束を照射し、クロスダイクロイックプリズム１５０の光出射端面１５２（図３）から射出された合成光束をＣＣＤカメラ４１で検出する（処理Ｓ５）。
【００６５】
(4-6)コンピュータ７０は、ＣＣＤカメラ４１からの信号を入力しながら、その画像処理機能により、液晶パネル１４１Ｇをクロスダイクロイックプリズム１５０の光入射端面１５１に対して進退させることで、液晶パネル１４１Ｇのフォーカス・アライメント調整を実施する（処理Ｓ６）。
【００６６】
(4-7)このフォーカス・アライメント調整は、各画像表示領域７２Ａ〜７２Ｄに表示された画像が基準パターン画像の位置と完全に一致するまで繰り返される（処理Ｓ７）。
【００６７】
(4-8)このようなフォーカス・アライメント調整が終了したら、固定用光源装置本体３２２を作動させて、各光源部材３２１からピン１４５に対して紫外線（ＵＶ）を照射し、液晶パネル１４１Ｇを固定する（処理Ｓ８）。
【００６８】
(4-9)さらに、液晶パネル１４１Ｇの調整完了後、他の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｂに関しても同様に実施する。すなわち、前述の手順を、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｂ毎に連続して行う（処理Ｓ９）。この際、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｂに対応した基準パターンが記憶装置から呼び出されて用いられる。
以上のようにして、高精度な光学装置１８０を製造する。
【００６９】
［５．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) 調整用光源装置３１に発光ダイオード３１１を採用したので、従来のメタルハライドランプに比べて、光学装置１８０製造時の消費電力量を少なくできるとともに、半永久的に使用できる。このため、省エネルギ化を図ることができるとともに、調整用光源装置３１にかかるコストを抑えることができるため、光学装置１８０の製造コストを削減できる。その上、調整用光源装置３１および光学装置の製造機械２自体の小型化も図ることができる。
【００７０】
(２) 発光ダイオード３１１の後段に拡散板３１３を配置したので、発光ダイオード３１１から射出され、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを球面形状に投影するような光束を、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの矩形の画像形成領域（画素）の形状に応じた拡散光にできる。このため、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ全体を正確に投影できる。従って、光束検出装置４０で正確な検出ができるため、より一層高精度に光学装置１８０を製造できる。
【００７１】
(３) 発光ダイオード３１１が液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの画像形成領域ＰＡの四隅部分を照射し、対応する光束検出装置４０がこれらの四隅部分を検出するようにしたので、一つの液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂにおいて４箇所の画素領域を検出可能なので、これらの４箇所の検出結果に基づいて、より一層高精度な光学装置１８０を製造できる。
【００７２】
(４)ここで、発光ダイオード３１１は、構成材料を変更するだけで、赤色、緑色、青色の３種類を簡単に作製できる点と、発熱しないという点と、発光のオン・オフの高速な切り替えが可能という３つの利点がある。このような発光ダイオード３１１を光源として採用したので、前記３つの利点をそのまま享受できるため、３つの色光毎に変調可能な光学装置１８０を簡単に製造できるとともに、光学装置の製造機械２における他の部分の過熱を防止して取扱いを容易にでき、さらに、光学装置１８０を迅速に製造できる。
【００７３】
(５) 光学装置の製造機械２において、発光ダイオード３１１として、赤色用、緑色用、および青色用の３種類の発光ダイオード３１１Ｒ，３１１Ｇ，３１１Ｂを採用し、それぞれ１つずつ配置したので、３枚の液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを用いてフルカラー出力可能な光学装置１８０を簡単に製造できる。
【００７４】
(６) １台の固定用光源装置本体３２２から保持枠１４３の四隅部分の孔１４３Ａに略同時期に紫外線を照射するため、各孔１４３Ａに順次照射する場合に比べて、紫外線の照射時間短縮を短縮できるから、光学装置１８０の製造の迅速化および省エネルギ化を図ることができる。
【００７５】
(７)液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂに当接するパッド２４３を多孔質性の弾性部材としたので、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの損傷等を防止できる。
【００７６】
(８) 吸引装置２４４を用いて液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを真空吸着して保持するように構成したので、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを上下等から挟み込んで保持する構成等に比べて、保持するための機構を簡単な構成にできる。
【００７７】
(９)各ＣＣＤカメラ４１の内部に、全反射ミラー４１３Ａおよびレンズ４１２Ａを収納して、各光束検出装置４０が完全に独立して機能するように構成したので、光束検出装置４０の構造を簡素化できる。
【００７８】
(10) 全反射ミラー４１３Ａをミラーユニット４１３内に配置し、レンズ４１２Ａを筐体４１２内に配置したので、導入する光束が外部に漏れたり、外部光の影響を受けたりするのを防止できる。
【００７９】
(11)光束検出装置４０を４台のＣＣＤカメラ４１で構成したので、各ＣＣＤカメラ４１で液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの四隅を別々に撮像して各画像表示領域７２Ａ〜７２Ｄに表示できる。このため、各画像表示領域７２Ａ〜７２Ｄでの表示状態を見ながら、全ての撮像箇所でのフォーカス・アライメント調整を行うことにより、より高精度に調整できる。
【００８０】
(12)４台のＣＣＤカメラ４１は、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの矩形状の画像形成領域ＰＡの対角線上に対応して配置したので、ＣＣＤカメラ４１間の干渉を避けることができるうえ、ＣＣＤカメラ４１間の有効スペースを利用して移動機構４３等を余裕をもって配置できる。
【００８１】
(13)液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ毎に位置調整を繰り返すことにより、ＣＣＤカメラ４１を各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの調整時に共通に用いることができ、四台の少ないＣＣＤカメラ４１で液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを調整できる。
【００８２】
［６．変形］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できるその他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、自己発光素子として発光ダイオードを採用したが、これに限らず、例えば、有機ＥＬ素子等のその他の自己発光素子を採用してもよい。
この際、発光ダイオードとして、赤色、緑色、青色の３種類の発光ダイオードを採用したが、その他の種類の発光ダイオードを採用してもよいし、前記３種類のうちの一部を採用してもよい。
また、白色発光ダイオードに赤、緑、青の色フィルターを付けて、赤色、緑色、青色の光源としてもよい。
【００８３】
また、１つの調整用光源装置において、各発光ダイオードを前記所定位置に４つずつ配置したが、配置する場所や数は特に限定されない。
各発光ダイオード素子から発せられる光束の波長は、前記波長には限定されず、前述した所定の範囲内等で、目的等に合わせて任意に選択できる。
【００８４】
また、発光ダイオードの後段にガラス製の拡散板を配置したが、この拡散板を、樹脂等のその他の材料からなる拡散板としてもよいし、板状ではなくシート状等のその他の形状としてもよい。また、配置する数も特に限定されない。要するに、発光ダイオードの後段には、発光ダイオードから発せられた光束を拡散して、液晶パネルの画像形成領域を均一に照射できる部材が配置されればよい。
【００８５】
また、前記実施形態において、画像信号に応じて光変調を行う光変調装置として液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを採用したが、これに限られない。すなわち、光変調を行う光変調装置として、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外のものの位置調整用に本発明を採用してもよい。
また、ＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）タイプの反射型液晶パネルにも採用できる。
【００８６】
また、前記実施形態では、クロスダイクロイックプリズム１５０から射出された合成光を直接ＣＣＤカメラ４１で検出することにより、各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの位置を調整していたが、例えば、投写レンズ１６０の後段にスクリーンを準備して、このスクリーン上の投影画像をＣＣＤカメラで間接的に検出するように構成してもよい。ただし、前記実施形態の方が、光学装置の製造機械２を小型化できる利点がある。
【００８７】
前記実施形態において、光学装置１８０をプロジェクタ１００に組み込んだが、これには限らず、その他の光学機器に搭載してもよい。
その他、本発明の実施時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。
【００８８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の光学装置の製造機械によれば、省エネルギ化を図ることができるとともに、調整用光源装置にかかるコストを抑えて安価で光学装置を製造でき、調整用光源装置の小型化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学装置の製造機械により製造された光学装置を含むプロジェクタの構造を示す模式図である。
【図２】前記プロジェクタの要部の構造を示す外観斜視図である。
【図３】前記実施形態における光学装置を示す分解斜視図である。
【図４】前記光学装置の製造機械を示す側面図である。
【図５】前記光学装置の製造機械を上方から見た模式図である。
【図６】前記光学装置の製造機械の要部を示す図である。
【図７】液晶パネル保持部の要部を拡大して示す斜視図である。
【図８】調整用光源装置の要部を示す図である。
【図９】光束検出装置を示す平面模式図である。
【図１０】前記光束検出装置を示す正面図であり、図９の矢印X−Xから見た図である。
【図１１】光学装置の製造機械を模式的に示す図である。
【図１２】コンピュータの表示画面を示す図である。
【図１３】光学装置の製造方法を説明するためのフロー図である。
【図１４】前記表示画面における基準パターンを示す図である。
【符号の説明】
２  光学装置の製造機械
２０  位置調整装置としての６軸位置調整ユニット
３０  光源ユニット
３１  調整用光源装置
４０  光束検出装置
１００  プロジェクタ
１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ  光変調装置としての液晶パネル
１５０  色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム
１５１  光入射端面
１８０  光学装置
３１１  自己発光素子としての発光ダイオード
３１１Ｂ  青色発光ダイオード
３１１Ｇ  緑色発光ダイオード
３１１Ｒ  赤色発光ダイオード
３１３  拡散板
【図１】
0003975711.tif 000002
【図２】
0003975711.tif 000003
【図３】
0003975711.tif 000004
【図４】
0003975711.tif 000005
【図５】
0003975711.tif 000006
【図６】
0003975711.tif 000007
【図７】
0003975711.tif 000008
【図８】
0003975711.tif 000009
【図９】
0003975711.tif 000010
【図１０】
0003975711.tif 000011
【図１１】
0003975711.tif 000012
【図１２】
0003975711.tif 000013
【図１３】
0003975711.tif 000014
【図１４】
0003975711.tif 000015