(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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とを備えたプロジェクタを製造するために、各光変調装置相互の位置を調整する光変調装置の位置調整装置であって、
前記複数の光変調装置、色合成光学系、および投写光学系を含む調整対象が設置される調整装置本体と、
前記調整装置本体と所定の距離を設けて配置されるスクリーンユニットと、
を備え、
前記スクリーンユニットは、
前記調整対象から拡大投写される投写画像が形成される透過型スクリーン本体と、
この透過型スクリーン本体の周囲に設けられる枠体と、
この透過型スクリーン本体の裏面側に設置され、該透過型スクリーン本体に投写された投写画像を検出する検出装置と、
この検出装置を、前記透過型スクリーン本体の面に沿って移動可能な状態で、前記枠体に対して固定する移動機構と、
を有し、
前記スクリーンユニットは、載置台の上面を移動することにより、前記調整装置本体との相対距離を調整可能に構成されていることを特徴とする光変調装置の位置調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光変調装置の位置調整装置において、
前記光変調装置は、各色光が導入されて光学像が形成される矩形状の画像形成領域を有し、前記透過型スクリーン本体に形成される投写画像は矩形状とされ、
前記移動機構は、該矩形状の投写画像の四隅部分近傍に配置され、この矩形の縦方向または横方向に沿って延びる軸部材を備え、
前記検出装置は、この軸部材に摺動可能に設けられていることを特徴とする光変調装置の位置調整装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光変調装置の位置調整装置において、
前記調整対象は、前記色合成光学系となるプリズム、および投写光学系を支持固定する構造体を備え、前記複数の光変調装置は、該プリズムの光束入射端面に固定され、
前記調整装置本体は、該光束入射端面に対する各光変調装置の平面位置、および該光束入射端面に対する各光変調装置の回転位置を調整する位置調整機構と、この位置調整機構と着脱可能に構成され、前記調整対象の前記構造体を狭持固定するクランプ治具とを備えていることを特徴とする光変調装置の位置調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光変調装置の位置調整装置において、
前記クランプ治具には、該クランプ治具に固定された調整対象と、前記位置調整機構との相対位置を調整する相対位置調整部が設けられていることを特徴とする光変調装置の位置調整装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の光変調装置の位置調整装置において、
前記クランプ治具には、前記投写光学系からフレアが射出されることを防止するフレアカッタが設けられていることを特徴とする光変調装置の位置調整装置。
【請求項６】
請求項３〜請求項５のいずれかに記載の光変調装置の位置調整装置において、
各光変調装置は、光硬化型接着剤により前記プリズムの光束入射端面に取り付けられ、
前記位置調整機構による調整に際して、調整状態を確認するための調整用光源と、前記光変調装置を接着固定するための固定用光源とを含む光源ユニットを備えていることを特徴とする光変調装置の位置調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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と、これらの光変調装置で変調された各色光を合成する色合成光学系と、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とを備えたプロジェクタを製造するために、各光変調装置相互の位置を調整する光変調装置の位置調整装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、複数の色光を画像情報に応じて各色光ごとに変調する複数の光変調装置と、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、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とを備えたプロジェクタが利用されている。このようなプロジェクタとしては、例えば、光源から射出された光束を、ダイクロイックミラーによってＲＧＢの三色の色光に分離し、３枚の液晶パネルにより各色光毎に画像情報に応じて変調し、変調後の光束をクロスダイクロイックプリズムで合成し、投写レンズを介してカラー画像を拡大投写する、いわゆる三板式のプロジェクタが知られている。
【０００３】
このようなプロジェクタにより鮮明な投写画像を得るには、各液晶パネル間での画素ずれ、投写レンズからの距離のずれの発生を防止するために、プロジェクタの製造時、各液晶パネル間相互のフォーカス、アライメントを高精度に調整しなければならない。
ここで、フォーカス調整とは、各液晶パネルを投写レンズのバックフォーカスの位置に正確に配置するための調整をいい、アライメント調整とは、各液晶パネルの画素を一致させるための調整をいい、以下の説明においても同様である。
【０００４】
そして、従来は、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、プリズム、および投写レンズを含む光学ユニットを調整対象として、(1)各液晶パネルの画像形成領域に光束を入射させ、(2)プリズムおよび投写レンズを経た投写画像をスクリーン上に表示し、(3)スクリーン上の投写画像の反射光をＣＣＤカメラ等の検出装置で撮像し、(4)ＣＣＤカメラで検出される各液晶パネルのフォーカス、画素位置等を確認しながら、各液晶パネルの相対位置を位置調整機構で調整していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の調整方法では、調整対象からスクリーンの間にＣＣＤカメラ等の検出装置を配置しなければならないので、検出装置を投写レンズから射出された光束の光路の障害とならないようにしなければならず、検出装置の配置位置が制限されてしまうという問題がある。
また、投写画像の大きさの異なる調整対象の調整を行う場合、投写画像の大きさに応じて光路上の障害とならないように、検出装置を配置しなければならないので、調整対象に応じて検出装置の配置位置を変更しなければならないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、検出装置の配置位置が制限されることがなく、かつ投写画像の大きさの異なる調整対象を調整することのできる光変調装置の位置調整装置を提供することにある。
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明に係る光変調装置の位置調整装置は、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、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とを備えたプロジェクタを製造するために、各光変調装置相互の調整する光変調装置の位置調整装置であって、前記複数の光変調装置、色合成光学系、および投写光学系を含む調整対象が設置される調整装置本体と、前記調整装置本体と所定の距離を設けて配置されるスクリーンユニットと、を備え、  前記スクリーンユニットは、前記調整対象から拡大投写される投写画像が形成される透過型スクリーン本体と、この透過型スクリーン本体の周囲に設けられる枠体と、この透過型スクリーン本体の裏面側に設置され、該透過型スクリーン本体に投写された投写画像を検出する検出装置と、この検出装置を、前記透過型スクリーン本体の面に沿って移動な状態で、前記枠体に対して固定する移動機構と、を有し、前記スクリーンユニットは、載置台の上面を移動することにより、前記調整装置本体との相対距離を調整可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明によれば、透過型スクリーン本体を備え、この透過型スクリーン本体の裏面に検出装置を設置しているので、検出装置が調整対象から射出された光束の光路上で障害となることがなく、検出装置の配置位置の自由度を大幅に向上することが可能となる。
また、移動機構により検出装置を透過型スクリーン本体の面に沿って移動可能に構成しているので、投写画像の大きさが異なっても移動機構で検出装置を移動させれば、投写画像の異なる複数種類の調整対象のフォーカス、アライメント調整を行うことができる。
また、プロジェクタは、機種により投写レンズからスクリーンまでの最適な投写距離が異なる場合がある。本発明によれば、スクリーンユニットが、載置台の上面を移動することにより、調整装置本体との相対距離を調整可能に構成されているので、最適な投写距離でフォーカス、アライメント調整を行うことができ、該調整の高精度化が図られる。
【０００９】
以上において、各光変調装置がそれぞれの色光が導入されて光学像が形成される矩形状の画像形成領域を有し、透過型スクリーン本体に形成される投写画像が矩形状となる場合、移動機構は、該矩形画面の四隅部分近傍に配置され、この矩形の縦方向または横方向に沿って延びる軸部材を備え、検出装置は、この軸部材に摺動可能に設けられているのが好ましい。
すなわち、上述した光変調装置の相互のフォーカス、アライメント調整は、光変調装置の矩形状の画像形成領域の角隅部分に光束を導入して行う。従って、矩形状の投写画像の四隅部分近傍に検出装置を配置することにより、該光束を検出装置で検出して各光変調装置相互の位置調整を行うことができる。また、移動機構があるので、機種ごとの画像形成領域の相違に伴い、投写画像の大きさが変化しても、対応することができ、光変調装置の位置調整装置の汎用性が向上する。
【００１１】
さらに、前記調整対象が色合成光学系となるプリズム、および投写光学系を支持固定する構造体を備え、複数の光変調装置が該プリズムの光束入射端面に固定されている場合、上述した調整装置本体は、該光束入射端面に対する各光変調装置の平面位置、および該光束入射端面に対する各光変調装置の回転位置を調整する位置調整機構と、この位置調整機構と着脱可能に構成され、前記調整対象の前記構造体を狭持固定するクランプ治具とを備えているのが好ましい。
すなわち、位置調整機構と着脱可能なクランプ治具を備えているため、異なるプロジェクタの機種に応じたクランプ治具を設定しておくことにより、位置調整機構を異なる調整対象に対応させることができ、位置調整装置の汎用性が一層向上する。
【００１２】
そして、上述したクランプ治具には、該クランプ治具に固定された調整対象と、位置調整機構との相対位置を調整する相対位置調整部が設けられているのが好ましい。
すなわち、このような相対位置調整部が設けられているので、この相対位置調整部を調整することで、調整対象と位置調整機構の相対位置を、調整作業に適した正確な位置とすることができる。また、クランプ治具側にこの相対位置調整部が設けられているので、一旦調整しておけば、そのクランプ治具に適した相対位置が設定されて以後調整不要となり、クランプ治具を位置調整機構にセットする際の作業が大幅に軽減される。
【００１３】
また、上述したクランプ治具には、投写光学系からフレアが射出されることを防止するフレアカッタが設けられているのが好ましい。
すなわち、フレアカッタを備えているので、各機種の内部構造に応じて発生するフレアが投写画像に反映して、フォーカス、アライメント調整の障害となることを防止できる。
【００１４】
さらに、各光変調装置が光硬化型接着剤によりプリズムの光束入射端面に取り付けられるように構成されている場合、上述したプロジェクタの位置調整装置は、調整状態を確認するための調整用光源と、光変調装置を接着固定するための固定用光源とを含む光源ユニットを備えているのが好ましい。
すなわち、このような光源ユニットを備えていることにより、調整用光源で各光変調装置間相互のフォーカス、アライメントの調整を行いながら、光変調装置の適性な位置が決まったら、直ちに固定用光源により光変調装置をプリズムの光束入射端面上に接着固定することができ、調整作業を簡単化することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
（１）レンズアレイが使用されるプロジェクタの構造
図１には、本発明の実施形態に係る光変調装置の位置調整装置の調整対象とされる、複数の光変調装置、色合成光学系、および投写光学系を含む光学ユニットが採用されたプロジェクタ１００の構造が示されている。このプロジェクタ１００は、インテグレータ照明光学系１１０、色分離光学系１２０、リレー光学系１３０、電気光学装置１４０、色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０、および投写光学系となる投写レンズ１６０を備えている。
【００１６】
前記インテグレータ照明光学系１１０は、光源ランプ１１１Ａおよびリフレクタ１１１Ｂを含む光源装置１１１と、第１レンズアレイ１１３と、第２レンズアレイ１１５と、反射ミラー１１７と、重畳レンズ１１９とを備えている。光源ランプ１１１Ａから射出された光束は、リフレクタ１１１Ｂによって射出方向が揃えられ、第１レンズアレイ１１３によって複数の部分光束に分割され、折り返しミラーによって射出方向を９０°折り曲げられた後、第２レンズアレイ１１５の近傍で結像する。第２レンズアレイ１１５から射出された各部分光束は、その中心軸（主光線）が後段の重畳レンズ１１９の入射面に垂直となるように入射し、さらに重畳レンズ１１９から射出された複数の部分光束は、後述する電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ上で重畳する。
【００１７】
前記色分離光学系１２０は、２枚のダイクロイックミラー１２１、１２２と、反射ミラー１２３とを備え、これらのミラー１２１、１２２、１２３によりインテグレータ照明光学系１１０から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
前記リレー光学系１３０は、入射側レンズ１３１、リレーレンズ１３３、および反射ミラー１３５、１３７を備え、この色分離光学系１２０で分離された色光、例えば、青色光Ｂを液晶パネル１４１Ｂまで導く機能を有している。
【００１８】
前記電気光学装置１４０は、３枚の光変調装置となる液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを備え、これらは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものであり、色分離光学系１２０で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂによって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
前記色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０は、前記３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂから射出された各色光ごとに変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。尚、クロスダイクロイックプリズム１５０には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つ直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。そして、クロスダイクロイックプリズム１５０で合成されたカラー画像は、投写レンズ１６０から射出され、スクリーン上に拡大投写される。
【００１９】
（２）調整対象となる光学ユニットの構造
このようなプロジェクタ１００において、電気光学装置１４０、クロスダイクロイックプリズム１５０、および投写レンズ１６０は、光学ユニットとして一体化されている。すなわち、図２に示すように、光学ユニット１７０は、マグネシウム合金製の側面Ｌ字状の構造体となるヘッド体１７１を備えている。
投写レンズ１６０は、ヘッド体１７１のＬ字の垂直面外側にねじにより固定される。クロスダイクロイックプリズム１５０は、ヘッド体１７１のＬ字の水平面上側に同様にねじにより固定されている。
【００２０】
電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、クロスダイクロイックプリズム１５０の側面三方を囲むように配置される。具体的には、図３に示すように、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、保持枠１４３内に収納され、この保持枠１４３の四隅部分に形成される孔１４３Ａに透明樹脂製のピン１４５を紫外線硬化型接着剤とともに挿入することにより、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に接着固定された、いわゆるＰＯＰ（Panel On Prism）構造によりクロスダイクロイックプリズム１５０に固定されている。ここで、保持枠１４３には、矩形状の開口部１４３Ｂが形成され、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、この開口部１４３Ｂで露出し、この部分が画像形成領域となる。すなわち、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂのこの部分に各色光Ｒ、Ｇ、Ｂが導入され、画像情報に応じて光学像が形成される。
【００２１】
このようなＰＯＰ構造が採用された光学ユニット１７０では、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂをクロスダイクロイックプリズム１５０に接着固定する際に、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂのフォーカス調整、アライメント調整、および固定を同時に行わなければならないので、通常以下の手順で組み立てが行われる。
【００２２】
1)ヘッド体１７１に投写レンズ１６０およびクロスダイクロイックプリズム１５０を取付固定する。
2)クロスダイクロイックプリズム１５０に第１の液晶パネル、例えば、液晶パネル１４１Ｇを接着固定する。具体的には、まず、液晶パネル１４１Ｇの保持枠１４３の孔１４３Ａに、先端に紫外線硬化型接着剤を塗布したピン１４５を挿入する。
【００２３】
3)次に、該ピン１４５の先端部分をクロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に当接させる。
4)この状態で液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域に光束を導入し、投写レンズ１６０を介して投写面上に表示された投写画像を確認しながら、光束入射端面１５１に対する進退位置、平面位置、および回転位置を調整して、液晶パネル１４１Ｇのフォーカス、アライメント調整を行う。
【００２４】
5)適切なフォーカス、アライメントが得られたら、ピン１４５の基端部分から紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤を完全に硬化させる。
6)他の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｂも前記と同様に接着固定されるが、調整に際しては、既に固定された液晶パネル１４１Ｇの画像形成領域の画素位置を考慮しながら、光束入射端面１５１に対する平面位置、および光束入射端面１５１に対する回転位置を調整する。
従って、このようなＰＯＰ構造を採用した光学ユニット１７０を組み立てる際には、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ相互のフォーカス、アライメントを調整する位置調整装置が必要となる。
【００２５】
（３）光変調装置の位置調整装置の構造
図４および図５には、前記の光学ユニット１７０の各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ相互のフォーカス、アライメントを調整する位置調整装置２が示されている。この位置調整装置２は、調整装置本体３０と、スクリーンユニット５０とを備え、暗室２０内部に配置されている。暗室２０は、スクリーンユニット５０を囲む側板２１および天板２２と、調整装置本体３０を囲むカーテン２３とを備え、光学ユニット１７０のフォーカス、アライメント調整は、この暗室２０で行われる。
【００２６】
(3-1)調整装置本体の構造
前記調整装置本体３０は、位置調整機構となる３つの６軸位置調整ユニット３１、調整対象となる光学ユニット１７０を支持固定するクランプ治具３３、および３つの６軸位置調整ユニット３１およびクランプ治具３３が載置される載置台３５を備えている。尚、図４では図示を略したが、載置台３５の下部には、調整装置本体３０およびスクリーンユニット５０を制御するコンピュータ７０（後述）、調整対象である光学ユニット１７０の調整作業を行うに際し、調整用光源を導入する調整用光源装置、および紫外線硬化型接着剤を硬化させて光学ユニット１７０の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂをクロスダイクロイックプリズム１５０上に固定するための固定用光源装置が設置されている。
【００２７】
前記６軸位置調整ユニット３１は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対して、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの配置位置を調整するものである。この６軸位置調整ユニット３１は、図６に示すように、載置台３５のレール３５１に沿って移動可能に設置される平面位置調整部３１１と、この平面位置調整部３１１の先端部分に設けられる面内回転位置調整部３１３と、この面内回転位置調整部３１３の先端部分に設けられる面外回転位置調整部３１５と、この面外回転位置調整部３１５の先端部分に設けられる液晶パネル狭持部３１７とを備えている。
【００２８】
平面位置調整部３１１は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対する進退位置および平面位置を調整する部分であり、載置台３５上に摺動可能に設けられる基部３１１Ａと、この基部３１１Ａ上に立設される脚部３１１Ｂと、この脚部３１１Ｂの上部先端部分に設けられ、面内回転位置調整部３１３が接続される接続部３１１Ｃを備えている。基部３１１Ａは、Ｚ軸マイクロメータヘッド３１１Ｄを回転することにより、載置台３５のＺ軸方向（図６中左右方向）を移動する。脚部３１１Ｂは、側部に設けられるＸ軸マイクロメータヘッド（図示略）を回転することにより、基部３１１Ａに対してＸ軸方向（図６の紙面と直交する方向）に移動する。接続部３１１Ｃは、Ｙ軸マイクロメータヘッド３１１Ｅを回転することにより、脚部３１１Ｂに対してＹ軸方向（図６中上下方向）に移動する。そして、これら各軸マイクロメータヘッドを回転することにより、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの光束入射端面１５１に対する位置を高精度に調整することができる。
【００２９】
面内回転位置調整部３１３は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面内方向回転位置の調整を行う部分であり、平面位置調整部３１１の先端部分に固定される円柱状の基部３１３Ａと、この基部３１３Ａの円周方向に回転自在に設けられる回転調整部３１３Ｂを備えている。そして、この回転調整部３１３Ｂの回転位置を調整することにより、光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面内方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００３０】
面外回転位置調整部３１５は、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面外方向回転位置の調整を行う部分である。この面外回転位置調整部３１５は、前記面内回転位置調整部３１３の先端部分に固定されるとともに、水平方向で円弧となる凹曲面が先端部分に形成された基部３１５Ａと、この基部３１５Ａの凹曲面上を円弧に沿って摺動可能に設けられ、垂直方向で円弧となる凹曲面が先端部分に形成された第１調整部３１５Ｂと、この第１調整部３１５Ｂの凹曲面上を円弧に沿って摺動可能に設けられる第２調整部３１５Ｃとを備えている。そして、基部３１５Ａの側部に設けられた第１調整つまみ３１５Ｄを回転すると、第１調整部３１５Ｂが摺動し、第１調整部３１５の上部に設けられた第２調整つまみ３１５Ｅを回転すると、第２調整部３１５Ｃが摺動し、光束入射端面１５１に対する液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの面外方向回転位置を高精度に調整することができる。
【００３１】
液晶パネル狭持部３１７は、調整対象となる液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを保持する部分であり、前記第２調整部３１５Ｃの先端部分に固定される固定狭持片３１７Ａと、第２調整部３１５Ｃの先端部分でスライド自在に設けられる可動狭持片３１７Ｂと、可動狭持片３１７Ｂを動作させるアクチュエータ３１７Ｃとを備えている。そして、アクチュエータ３１７Ｃによって可動狭持片３１７Ｂを動作させることにより、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを狭持することができる。さらに、可動狭持片３１７Ｂのスライド初期位置を変更することにより、大きさの異なる液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを狭持することができる。
【００３２】
このような液晶パネル狭持部３１７の固定狭持片３１７Ａおよび可動狭持片３１７Ｂの間には、光源ユニット３７が配置されている。
この光源ユニット３７は、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂに調整用光源光、固定用光源光を供給するものであり、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂと当接するユニット本体３７１と、このユニット本体３７１に各光源光を供給するための光ファイバ３７２とを含んで構成される。
【００３３】
光ファイバ３７２の先端は、載置台３５の下部に設置される調整用光源装置および固定用光源装置に接続されている。ユニット本体３７１の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂとの当接面には、図７（Ａ）に示すように、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの矩形状の画像形成領域の角隅部分に応じて設定された調整用光源部３７１Ａと、該画像形成領域の外側に配置され、透明樹脂製のピン１４５の基端部分と当接する固定用光源部３７１Ｂとを備えている。尚、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂとの当接部分となるユニット本体３７１は、図７（Ａ）に示されるものの他、図７（Ｂ）に示されるように、調整用光源部３７１Ａの外側側方に沿って固定用光源部３７１Ｃが配置されるものや、図７（Ｃ）に示されるように、固定用光源部３７１Ｂの配置が異なるものがあり、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの種類に応じて、これらのユニット本体３７１を適宜使い分けることにより、固定構造の異なる液晶パネルに対応できるようになっている。
【００３４】
前記クランプ治具３３は、図８および図９に示すように、載置台３５上に設置される基板３３１と、この基板３３１上に立設される複数本の脚部３３３と、この脚部３３３の上部に設けられ、調整対象となる光学ユニット１７０が取り付けられるセット板３３５とを備えている。
基板３３１には、該基板３３１の外側に突出する相対位置調整部３３７が設けられている。相対位置調整部３３７は、上述した６軸位置調整ユニット３１と、クランプ治具３３上に固定された光学ユニット１７０との相対位置を調整するものである。この相対位置調整部３３７は、基板３３１の外側に延設され、先端にねじ孔が形成された延設部３３７Ａと、延設部３３７Ａのねじ孔と螺合する調整ねじ３３７Ｂとを備え、調整ねじ３３７Ｂの先端部分が延設部３３７Ａの外側に突出した構造となっている。この調整ねじ３３７Ｂの先端は、クランプ治具３３の載置台３５へのセット時、上述した６軸位置調整ユニット３１が移動するレール３５１の端面に当接する。そして、調整ねじ３３７Ｂの螺合位置を変更することにより、６軸位置調整ユニット３１に対するクランプ治具３３の位置が変更され、クランプ治具３３上の光学ユニット１７０の種類に応じて６軸位置調整ユニット３１を適切な位置に配置できるようになっている。尚、本実施形態では、相対位置調整部３３７は、光学ユニット１７０の光束射出方向、すなわちＺ軸方向に１カ所、このＺ軸方向に直交する方向、すなわちＸ軸方向に２カ所設けられている（合計３カ所）。
【００３５】
セット板３３５は、ヘッド体１７１を支持する載置部３３９と、投写レンズ１６０を支持するレンズ支持部３４１と、投写レンズ１６０の射出光束が通過する開口窓３４３と、載置部３３９に設置された光学ユニット１７０を狭持固定するためのクランプレバー３４５と、投写レンズ１６０および開口窓３４３の間に配置されるフレアカッタ３４７とを備えている。尚、フレアカッタ３４７は、図８に示すように、セット板３３５の端部に立設される立上部３４８に回動自在に設けられる棒状部３４９の先端側に設けられ、この棒状部３４９を回動させることにより、投写レンズ１６０からの射出光束を直接スクリーンユニット５０に投写できるようになっている。
調整対象となる光学ユニット１７０を設置する場合、載置部３３９上に光学ユニット１７０を設置するとともに、投写レンズ１６０をレンズ支持部３４１に当接させた後、クランプレバー３４５を回動して、光学ユニット１７０のヘッド体１７１を狭持固定する。
【００３６】
(3-2)スクリーンユニットの構造
前記スクリーンユニット５０は、図４および図５に示すように、調整装置本体３０と所定の距離を設けて配置される載置台５１と、この載置台５１の上面に配置され、調整対象となる光学ユニット１７０の投写面としての透過型スクリーン５３と、この透過型スクリーン５３の裏面に設置される検出装置となるＣＣＤカメラ５５と、このＣＣＤカメラ５５を透過型スクリーン５３の面に沿って移動させる移動機構５７とを備えている。
【００３７】
載置台５１の上面には、光学ユニット１７０の投写方向に沿って延びる３本のレール５１１が配置され、透過型スクリーン５３は、この３本のレール５１１上を移動可能となっていて、調整装置本体３０と透過型スクリーン５３との相対距離を調整できるようになっている。尚、透過型スクリーン５３の移動は、載置台５１の内部に設けられるサーボ制御機構または手動操作によって行われる（図示略）。
【００３８】
透過型スクリーン５３は、図１０に示されるように、周囲に設けられる矩形状の枠体５３１、およびこの枠体５３１の内側に設けられるスクリーン本体５３３を備えている。スクリーン本体５３３は、例えば、不透明樹脂層上に光学ビーズを均一に分散配置して構成することができ、光学ビーズが配置された側から光束を入射すると、光学ビーズがレンズとなって、該光束をスクリーン本体５３３の裏面側に射出するようになっている。
【００３９】
検出装置としてのＣＣＤカメラ５５は、電荷結合素子（Charge Coupled Device）を撮像素子としたエリアセンサであり、スクリーン本体５３３の背面側で形成される投写画像を検出して、電気信号として出力するものである。本実施形態では、ＣＣＤカメラ５５は、透過型スクリーン５３上に表示される矩形状の投写画像の四隅部分近傍に移動機構５７を介して４つ配置されている。尚、このＣＣＤカメラ５５は、投写画像を高精度に検出するために、ズーム・フォーカス機構を備え、遠隔制御により自由にズーム・フォーカスを調整できるようになっている。
【００４０】
移動機構５７は、枠体５３１の四隅部分近傍に設けられる基部５７１と、この基部５７１に対して、Ｘ軸方向（図１０では左右方向）に摺動可能に設けられる４本の軸部材５７３と、各々の軸部材５７３にＹ軸方向（図１０では上下方向）に摺動自在に取り付けられ、ＣＣＤカメラ５５が取り付けられる４つのカメラ取付部５７５とを備えている。そして、各カメラ取付部５７５は、載置台５１内部のサーボ制御機構によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。
【００４１】
（４）位置調整装置による調整操作
上述した調整装置本体３０およびスクリーンユニット５０は、図１１のブロック図に示すように、コンピュータ７０と電気的に接続されている。このコンピュータ７０は、ＣＰＵおよび記憶装置を備え、調整装置本体３０およびスクリーンユニット５０のサーボ機構の動作制御を行うとともに、ＣＣＤカメラ５５で撮像された投写画像の画像処理も行う。
【００４２】
コンピュータ７０に呼び出されるプログラムは、図１２に示される表示画面７１をディスプレイ上に表示し、この表示画面７１上に表示された種々の情報に基づいて、フォーカス、アライメント調整が行われる。該表示画面７１は、ＣＣＤカメラ５５からの映像を直接表示する画面表示ビュー７２と、ＣＣＤカメラ５５からの映像信号の画像処理を行うための画像処理ビュー７３と、画像処理を行った結果、６軸位置調整ユニット３１の各軸調整量を表示する軸移動量表示ビュー７４とを備えている。
【００４３】
調整対象となる光学ユニット１７０のフォーカス、アライメント調整は、光学ユニット１７０の機種に応じた調整条件を設定する機種登録操作と、この機種登録操作の後、登録された調整条件を呼び出して、実際の調整操作を行う調整操作とから構成されている。以下、機種登録操作および調整操作を詳述する。
【００４４】
(4-1)機種登録操作
機種登録操作は、フォーカス、アライメントが予め調整されたサンプル光学ユニットを用い、図１３のフローチャートに従って実行される。
1)まず、コンピュータ７０上に展開されたプログラム内に設定された機種データをクリアして（処理Ｓ１１）、新たな機種データが登録できるような状態にする。
2)次に、該プログラムによる画像処理の設定の入力を行う（処理Ｓ１２）。具体的には、各ＣＣＤカメラ５５間の距離の設定を入力する。尚、ＣＣＤカメラ５５間の距離は、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの画像形成領域の四隅部分が透過型スクリーン５３のどこに反映されるかを考慮して計算により設定する。
【００４５】
3)画像処理設定の入力が終了したら、機種データとして使用するファイル名を設定し、該機種データを記憶装置に保存する（処理Ｓ１３）。
4)機種データの保存が終了したら、ＣＣＤカメラ５５の位置を設定する（処理Ｓ１４）。ＣＣＤカメラ５５の位置は、ティーチング操作により設定され、ティーチング操作を選択すると、画面表示ビュー７２上にＣＣＤカメラ５５の位置の基準である十字線が表示され、この十字線を見ながら移動機構５７によりＣＣＤカメラ５５を移動させ、所望の位置にＣＣＤカメラ５５を配置する。
【００４６】
5)ＣＣＤカメラ５５の位置設定が終了したら、光学ユニット１７０の機種番号およびこの機種番号におけるＣＣＤカメラ５５の位置を機種データとして登録する（処理Ｓ１５）。
6)ＣＣＤカメラ５５の位置が登録されたら、ＣＣＤカメラ５５の１画素のサイズの設定を行い（処理Ｓ１６）、再度機種データの仮登録を行う（処理Ｓ１７）。
【００４７】
7)機種データの仮登録が終了したら、アライメント用基準パターンの登録を行う（処理Ｓ１８）。具体的には、図１４に示すように、画素部分Ｇ１と画素以外の部分Ｇ２の比率が略２：１となる略正方形状の領域を基準パターンＢＰとし、該パターンＢＰの形状および投写画像領域上での配置位置を登録する。尚、この基準パターンＢＰは、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの四隅部分に対応して設定する必要があるので、１２（４×３）個の基準パターン、およびリトライパターン１２（４×３）個を登録しておく。
8)すべての基準パターンの登録が終了したら、機種登録のための設定が全て終了したので、これらのデータを機種データとして正式に登録する（処理Ｓ１９）。
【００４８】
(4-2)調整操作
調整操作は、図１５のフローチャートに従って実行される。
1)まず、調整対象となる光学ユニット１７０の機種に合わせてクランプ治具３３を選択した後、該クランプ治具３３に光学ユニット１７０を固定するとともに、クランプ治具３３を載置台３５上の所定位置にセットする（処理Ｓ２１）。
2)コンピュータ７０に展開されたプログラム上で、先の機種登録操作で登録された機種データの中から、調整対象となる光学ユニット１７０に相当する機種データを呼び出す（処理Ｓ２２）。
【００４９】
3)プログラム上に機種データが呼び出されると、機種データに登録されたＣＣＤカメラ５５の配置位置がコンピュータ７０から出力され、載置台５１内部のサーボ機構により移動機構５７が動作して、透過型スクリーン５３の面に沿った所望の位置にＣＣＤカメラ５５を移動させる（処理Ｓ２３）。
4)以上の準備が終了したら、６軸位置調整ユニット３１による実際のフォーカス、アライメント調整を開始する。本実施形態では、まず、投写レンズ１６０とクロスダイクロイックプリズム１５０を介して反対側に配置される液晶パネル１４１Ｇのフォーカス、アライメント調整を行い、その後、順次液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｂのフォーカス、アライメント調整を行う。
【００５０】
5)プログラムの表示画面７１上でデータクリア操作を行った後、液晶パネル１４１Ｇを狭持する６軸位置調整ユニット３１を表すSTAGE１を選択し（処理Ｓ２４）、液晶パネル１４１Ｇの調整作業ができるようにする。
6)上記６軸位置調整ユニット３１に設けられる光源ユニット３７の調整用光源部３７１Ａから光束を射出し（処理Ｓ２５）、透過型スクリーン５３上に液晶パネル１４１Ｇの四隅部分の投写画像を形成する。
【００５１】
7)各ＣＣＤカメラ５５は、この投写画像のフォーカスを合わせて撮像し、画像信号としてコンピュータ７０に出力する（処理Ｓ２６）。コンピュータ７０のディスプレイ上の表示画面７１には、画面表示ビュー７２上に各ＣＣＤカメラ５５により撮像された映像が表示され、画像処理ビュー７３上に画像処理を行った後の該STAGE１の測定データが表示される（処理Ｓ２７）。
8)この状態で画像処理ビュー７３の「Measurement」ボタンを押すと、投影している液晶パネル１４１Ｇの四隅部分の位置を測定し、６軸位置調整ユニット３１の各軸の移動量を軸移動量表示ビュー７４に表示する（処理Ｓ２８）。具体的には、まず、画像処理ビュー７３上で基準パターンに相当する部分を検出し、検出された基準パターンが画面上のどの位置にあるかを検出し、検出結果が機種登録操作で登録された配置位置とどれだけずれているかを計算して、この結果を軸移動量表示ビュー７４の各軸移動量として表示する。
【００５２】
9)軸移動量表示ビュー７４の各軸移動量の表示値に基づいて、６軸位置調整ユニット３１の各軸調整つまみを操作して、液晶パネル１４１Ｇの平面位置、面内回転位置、および面外回転位置を調整する（処理Ｓ２９）。一旦調整が終わったら、再び「Measurement」ボタンを押して、各軸の移動量を算出し（処理３０）、すべての軸の移動量が略０になるまで調整操作を繰り返す（処理Ｓ３１）。
10)液晶パネル１４１Ｇの位置調整が終了したら、この際の各データを記憶装置に保存した後（処理Ｓ３２）、光源ユニット３７の固定用光源部３７１Ｂから紫外線を射出し、液晶パネル１４１Ｇの仮固定を行う（処理Ｓ３３）。
【００５３】
11)液晶パネル１４１Ｇの仮固定後、液晶パネル狭持部３１７の狭持片３１７Ａ、３１７Ｂを外して、液晶パネル１４１Ｇをフリーにした状態で、再び「Measurement」ボタンを押して、位置測定を行う（処理Ｓ３４）。この位置測定は、他の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｂの位置調整を行う際の基準値となる。
【００５４】
12)液晶パネル１４１Ｇの仮固定が終了したら、液晶パネル１４１Ｒを狭持する６軸位置調整ユニット３１を表すSTAGE２の調整準備を行う（処理Ｓ３５）。具体的には、処理Ｓ３３で得られたSTAGE１の基準値に基づいて、STAGE２の基準位置データを設定する。
13)以後、液晶パネル１４１Ｇの場合と同様の手順で液晶パネル１４１Ｒの位置調整を行い、調整が終了したら、固定用光源部３７１Ｂから紫外線を射出して液晶パネル１４１Ｒの仮固定を行う（処理Ｓ３６）。
【００５５】
14)そして、液晶パネル１４１Ｂも液晶パネル１４１Ｒと同様の手順で位置調整を行い、仮固定が終了し（処理Ｓ３７）、各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ相互の位置が適切な位置であると判断されたら終了となる。
【００５６】
（５）実施形態の効果
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
すなわち、光変調装置の位置調整装置２が透過型スクリーン５３を備え、この透過型スクリーン５３の裏面に検出装置となるＣＣＤカメラ５５を設置しているので、ＣＣＤカメラ５５が調整対象となる光学ユニット１７０から射出された光束の光路上で障害となることがなく、ＣＣＤカメラ５５の配置位置自由度を大幅に向上することができる。
また、移動機構５７によりＣＣＤカメラ５５を透過型スクリーン５３の面に移動可能に構成しているので、投写画像の大きさが異なっても移動機構５７でＣＣＤカメラ５５を移動させれば、画像形成領域の異なる液晶パネルを備えた複数種類の機種について、フォーカス、アライメント調整を行うことができる
さらに、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ相互のフォーカス、アライメント調整は、矩形状の画像形成領域の角隅部分に光束を導入して行われる。従って、矩形状の投写画像の四隅部分近傍にＣＣＤカメラ５５を配置することにより、該光束をＣＣＤカメラ５５で検出して各液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ素間相互のフォーカス、アライメント調整を行うことができる。また、移動機構５７を備えているので、画像形成領域の相違に伴い、投写画像の大きさが変化しても、移動機構５７を利用することで対応することができ、位置調整装置２の汎用性が向上する。
【００５７】
そして、調整装置本体３０および透過型スクリーン５３の相対距離を調整可能に構成されているので、光学ユニット１７０の種類により投写レンズ１６０から透過型スクリーン５３までの最適投写距離が異なる場合であっても、両者の距離を調整することで、最適な投写距離でフォーカス、アライメント調整を行うことができ、該調整の高精度化が図られる。
また、位置調整装置２が載置台３５上に設置される６軸位置調整ユニット３１と着脱可能なクランプ治具３３を備えているので、異なる光学ユニットの機種に応じたクランプ治具３３を設定しておくことにより、６軸位置調整ユニット３１を異なる光学ユニット１７０に対応させることができ、位置調整装置２の汎用性が一層向上する。
【００５８】
さらに、上述したクランプ治具３３に相対位置調整部３３７が設けられているので、調整対象となる光学ユニット１７０と６軸位置調整ユニット３１の相対位置を調整作業に適した正確な位置とすることができる。また、クランプ治具３３側に相対位置調整部３３７が設けられているので、一旦調整しておけば、そのクランプ治具３３に適した相対位置が設定されて以後調整不要となり、クランプ治具３３を６軸位置調整ユニット３１にセットする際の作業が大幅に軽減される。
【００５９】
そして、上述したクランプ治具３３にフレアカッタ３４７が設けられているので、光学ユニット１７０の内部構造に応じて発生するフレアが投写画像に反映して、フォーカス、アライメント調整の障害となることを防止でき、一層高精度な調整を行うことができる。
また、位置調整装置２が調整用光源部３７１Ａおよび固定用光源部３７１Ｂが設けられた光源ユニット３７を備えているので、調整用光源部で液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ間相互のフォーカス、アライメントの調整を行い、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂの適性な位置が決まったら、固定用光源部３７１Ｂから紫外線を射出して紫外線硬化型接着剤を硬化させて液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂをクロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１上に固定することができ、調整、固定作業の簡単化を図ることができる。
さらに、コンピュータ７０のＣＰＵ上に展開されたプログラムによって、ＣＣＤカメラ５５の動作制御や画像処理が行われているので、光学ユニット１７０の機種に応じた機種データを呼び出すだけで、フォーカス、アライメント調整を行うことができ、調整操作が大幅に軽減される。
【００６０】
（６）実施形態の変形
尚、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すよな変形をも含むものである。
前記実施形態では、調整対象となる光学ユニット１７０において、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂは、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に対して、４本の透明樹脂製のピン１４５により直接接着固定されていたが、上述した位置調整装置２により調整できるのは、これに限られない。
【００６１】
すなわち、例えば、図１６に示すように、クロスダイクロイックプリズム１５０の光束入射端面１５１に固定枠２４１を設け、この固定枠２４１に対して、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを保持枠２４３内に収納したものを固定ピン２４７で取り付ける構成において、上保持枠２４３Ａおよび下保持枠２４３Ｂの間に透明樹脂製のくさび２４５を挿入し、くさび２４５の挿入量を調整して、液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂのフォーカス、アライメント調整を行うような場合であっても、前記の位置調整装置２により、フォーカス、アライメント調整を行うことができる。
【００６２】
この場合、くさび２４５の先端に紫外線硬化型接着剤を塗布しておき、くさび２４５の挿入量を変更して液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂが所望の位置に配置されたら、紫外線硬化型接着剤に紫外線をあてて接着固定する。光源ユニット３７としては、図７（Ｂ）に示される固定用光源部３７１Ｃが調整用光源部３７１Ａの側部で上下に延びるようなものを採用する。そして、図１７に示すように、先端に反射ミラーが設けられるミラーユニット２５０を、光源ユニット３７の固定用光源部３７１Ｃの光束射出側に配置し、該光束を略９０°折り曲げてくさび２４５の基端部分に紫外線を導入すればよい。
【００６３】
また、前記実施形態では、調整対象は三板式の透過型のプロジェクタに使用される光学ユニット１７０であったが、これに限らず、反射式のプロジェクタであっても、複数の光変調装置を有するものであれば、本発明に係る位置調整装置２によるフォーカス、アライメント調整を行うことができる。さらに、光変調装置は、液晶パネルに限られず、プラズマ素子やマイクロミラーを用いた光変調装置であっても、本発明に係る位置調整装置２による調整を行ってもよい。
その他、本発明の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
前述のような本発明の光変調装置の位置調整装置によれば、透過型スクリーンを備え、この透過型スクリーンの裏面に検出装置を設置しているので、検出装置が調整対象から射出された光束の光路上で障害となることがなく、検出装置の配置位置の自由度を大幅に向上することができる。また、移動機構により検出装置を透過型スクリーンの面に沿って移動可能に構成しているので、投写画像の大きさが異なっても移動機構で検出装置を移動させれば、投写画像の異なる複数種類の調整対象のフォーカス、アライメント調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光変調装置の位置調整装置の調整対象となる光学ユニットを含むプロジェクタの構造を表す模式図である。
【図２】前記実施形態における調整対象となる光学ユニットの構造を表す外観斜視図である。
【図３】前記実施形態における調整対象となる光学ユニットの構造を表す分解斜視図である。
【図４】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置の構造を表す側面図である。
【図５】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置の構造を表す平面図である。
【図６】前記実施形態における調整装置本体を構成する位置調整機構の構造を表す側面図である。
【図７】前記実施形態における光源ユニットの光源配置を表す正面図である。
【図８】前記実施形態における調整装置本体を構成するクランプ治具の構造を表す外観斜視図である。
【図９】前記実施形態におけるクランプ治具の構造を表す垂直断面図である。
【図１０】前記実施形態における透過型スクリーンの構造を表す背面図である。
【図１１】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置の制御、画像処理の構造を説明するためのブロック図である。
【図１２】前記実施形態における光変調装置の位置調整装置を制御処理するプログラムを実行した際の画面表示である。
【図１３】前記実施形態におけるフォーカスアライメント調整を行う手順を説明するためのフローチャートである。
【図１４】前記実施形態における基準パターン設定の方法を説明するための模式図である。
【図１５】前記実施形態におけるフォーカスアライメント調整を行う手順を説明するためのフローチャートである。
【図１６】前記実施形態の変形となる調整対象である光学ユニットの構造を説明するための分解斜視図である。
【図１７】前記実施形態の変形となる光学ユニットのフォーカス、アライメント調整における調整装置本体の構造を表す部分平面図である。
【符号の説明】
２  光変調装置の位置調整装置
３０  調整装置本体
３１  位置調整機構
３３  クランプ治具
３７  光源ユニット
５３  透過型スクリーン
５５  検出装置（ＣＣＤカメラ）
５７  移動機構
１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ  光変調装置
１５０  色合成光学系
１５１  光束入射端面
１６０  投写光学系
１７０  調整対象
１７１  構造体
３３７  相対位置調整部
３４７  フレアカッタ
３７１Ａ  調整用光源
３７１Ｂ、３７１Ｃ  固定用光源
５７５  軸部材
【図１】
0003767302.tif 000002
【図２】
0003767302.tif 000003
【図３】
0003767302.tif 000004
【図４】
0003767302.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003767302.tif 000009
【図９】
0003767302.tif 000010
【図１０】
0003767302.tif 000011
【図１１】
0003767302.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003767302.tif 000014
【図１４】
0003767302.tif 000015
【図１５】
0003767302.tif 000016
【図１６】
0003767302.tif 000017
【図１７】
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