專利名稱：光調制裝置的位置調整裝置和方法以及初始位置調整夾具的制作方法
專利說明光調制裝置的位置調整裝置 和方法以及初始位置調整夾具 [發(fā)明所屬的技術領域]本發(fā)明涉及用于組裝具有多個光調制裝置和合成用各光調制裝置調制過的光的合成光學系統(tǒng)的光學單元，調整上述光調制裝置的位置的光調制裝置的位置調整裝置；使用上述裝置的調整方法；以及初始位置調整夾具。迄今為止使用的投影儀包括根據圖像信息調制成各種色光的多個光調制裝置(液晶面板)；對各光調制裝置調制過的色光加以合成的色合成光學系統(tǒng)(交叉二向色棱鏡)；以及對該色合成光學系統(tǒng)合成的光束加以放大并投影使之形成投影圖像的投影光學系統(tǒng)(投影透鏡)。
作為這樣的投影儀，例如，所謂的三板式投影儀是廣為人知的，例如它將從光源射出的光束通過分色鏡分解為RGB三色的色光，利用3塊液晶面板根據圖像信息調制成各種色光，用交叉二向色棱鏡合成調制后的光束，經投影透鏡對彩色圖像加以放大并投影。
使用這樣的投影儀，為獲得鮮明的投影圖像，為了防止各液晶面板之間產生像素偏差和距投影透鏡的距離偏差，在制造投影儀時，必須高精度地調整各液晶面板之間的位置。
因此，使用位置調整裝置，進行將各液晶面板正確地配置在投影透鏡的后焦點的位置上的聚焦調整，以及使各液晶面板的像素一致的對準調整。
在現有的技術中，液晶面板的聚焦及對準調整，以包含3塊液晶面板、交叉二向色棱鏡、以及投影透鏡的光學單元作為調整對象，(1)將上述光學單元設置在位置調整裝置中，使光束入射到各液晶面板的圖像形成區(qū)域，(2)經交叉二向色棱鏡和投影透鏡在屏幕上顯示投影圖像，(3)對屏幕上的投影圖像的反射光用在規(guī)定位置移動或固定的CCD攝像機等的檢測裝置進行拍攝，(4)一邊確認CCD攝像機檢測到檢測到的各液晶面板的焦點、像素位置等，一邊用位置調整機構調整各液晶面板的相對位置。但是，在每次將包含3塊液晶面板，交叉二向色棱鏡，以及投影透鏡的光學單元設置在位置調整裝置上時，投影透鏡比其他的液晶面板和交叉二向色棱鏡大而難于處理，而且，由于每次都必須對準光軸位置，所以存在位置調整操作比較費事的問題。
此外，CCD攝像機的位置調整由于在屏幕上實際顯示投影圖像之后相對于該投影圖像發(fā)生了移動，所以通過該CCD攝像機進行檢測等也比較費時間，從這一點來說也存在位置調整操作比較費事的問題。
本發(fā)明的目的在于提供可以容易地進行位置調整操作的光調制裝置的位置調整裝置，光調制裝置的位置調整方法，以及初始位置調整夾具。本申請的第1發(fā)明是一種光調制裝置的位置調整裝置，用于組裝具有多個光調制裝置和合成用各光調制裝置調制過的光的合成光學系統(tǒng)的光學單元，調整光調制裝置的位置，其特征在于，放大用合成光學系統(tǒng)合成的光束并加以投影使之形成投影圖像，可共用地安裝具有規(guī)定光學特性的基準投影光學系統(tǒng)。
根據本發(fā)明，通過在位置調整裝置中安裝基準投影光學系統(tǒng)，例如，只要在安裝時一次對準光軸位置，就沒有必要在每次調整光調制裝置的位置時對準光軸位置，由于只要將光調制裝置和合成光學系統(tǒng)進行交換即可，所以可以容易地進行位置調整操作。
此外，由于基準投影光學系統(tǒng)的光軸位置被固定，例如，經該基準投影光學系統(tǒng)檢測在屏幕上顯示的投影圖像的信息的檢測裝置等的配置位置，只要設定一次，固定下來即可。從這一點來說，可以容易地進行位置調整操作。
上述的基準投影光學系統(tǒng)最好具有從多個投影光學系統(tǒng)中選擇的平均的光學特性。
這時，作為光學特性，可以列舉出焦深，投影光學系統(tǒng)的各個焦距，色差，光軸偏差，梯形畸變等，從各投影光學系統(tǒng)的各光學特性計算出平均的光學特性，并將具有與該算出的光學特性相近似的特性的投影光學系統(tǒng)作為基準投影光學系統(tǒng)。
這里，在位置調整階段，例如，如將焦深非常大的投影光學系統(tǒng)設定為基準投影光學系統(tǒng)，或反之將焦深非常小的投影光學系統(tǒng)設定為基準投影光學系統(tǒng)，對光調制裝置的位置進行調整，則制造投影儀時準備的投影光學系統(tǒng)必須為具有與位置調整中使用的投影光學系統(tǒng)相同的焦深的特殊投影光學系統(tǒng)，由于比較費事，制造工作比較繁雜。
但是，如果將具有從多個投影光學系統(tǒng)中選擇的平均光學特性的投影光學系統(tǒng)設定為基準投影光學系統(tǒng)，在制造投影儀時，不必準備具有特殊光學特性的投影光學系統(tǒng)，因而能夠提高投影光學系統(tǒng)的生產效率。這樣一來，投影儀的制造工作變得容易，可以提高工作效率。
本申請的第2發(fā)明是一種光調制裝置的位置調整方法，用于組裝具有多個光調制裝置和合成用各光調制裝置調制過的光的合成光學系統(tǒng)的光學單元，將合成光學系統(tǒng)合成的光束用投影光學系統(tǒng)加以放大并投影使之形成投影圖像，經投影光學系統(tǒng)在屏幕上顯示投影圖像時，用檢測裝置檢測出屏幕上顯示的投影圖像的信息，并使用調整光調制裝置的位置的位置調整裝置，其特征在于，包括移動光調制裝置使該光調制裝置的光學中心位置與預先設定的基準位置一致，對該光調制裝置的初始位置進行調整的初始位置調整步驟；點亮成為入射到光調制裝置的光的發(fā)生源的光源的光源點亮步驟；按光源點亮步驟點亮光源之后，根據放大并投影到屏幕的投影圖像的信息，使上述檢測裝置沿屏幕移動的檢測裝置位置調整步驟；調整檢測裝置的焦點的聚焦調整步驟；以及按聚焦調整步驟調整檢測裝置的焦點后，調整光調制裝置的位置的調整步驟。
根據本發(fā)明，由于在對光調制裝置的位置進行調整之前，根據投影圖像的信息使檢測裝置移動，與在調整光調制裝置的位置時使之移動的情況相比，能夠節(jié)約使檢測裝置移動的時間。這樣，便可以縮短位置調整操作的操作時間，使容易地進行位置調整操作成為可能。
本申請的第3發(fā)明是一種光調制裝置的位置調整方法，用于組裝具有多個光調制裝置和合成用各光調制裝置調制過的光的合成光學系統(tǒng)的光學單元，使用調整光調制裝置的位置的位置調整裝置，其特征在于位置調整裝置具有放大并投影用合成光學系統(tǒng)合成的光束使之形成投影圖像，可共用地安裝具有規(guī)定的光學特性的基準投影光學系統(tǒng)，同時經該基準投影光學系統(tǒng)檢測在屏幕上顯示的投影圖像的信息的檢測裝置，包括移動光調制裝置使該光調制裝置的光學中心位置與預先設定的基準位置一致，對該光調制裝置的初始位置進行調整的初始位置調整步驟；根據預先設定的基準投影光學系統(tǒng)的光軸位置，使檢測裝置沿上述屏幕自動地移動的檢測裝置自動位置調整步驟；點亮成為入射到光調制裝置的光的發(fā)生源的光源的光源點亮步驟；以及按檢測裝置自動位置調整步驟調整檢測裝置的位置后，對上述光調制裝置的位置進行調整的調整步驟。
根據本發(fā)明，通過根據預先設定的基準投影光學系統(tǒng)的光軸位置使檢測裝置移動，由于不用在屏幕上顯示投影圖像就能進行檢測裝置的移動，不必專門使光源點亮。這樣，就能夠簡單地移動檢測裝置，使位置調整操作能夠容易地進行。
本申請的第4發(fā)明是用于上述的位置調整方法，用于設定光調制裝置的基準位置的初始位置調整夾具，其特征在于，具有作為合成光學系統(tǒng)的虛擬物，在側面形成孔的虛擬合成光學系統(tǒng)；以及作為光調制裝置的虛擬物，具有插入到孔內的插入端子的虛擬光調制裝置。
這里，光調制裝置的移動最好是由位置調整機構根據檢測裝置檢測出的信息來使光調制裝置移動。
然后，通過將虛擬合成光學系統(tǒng)設置在規(guī)定的位置上，移動安裝有虛擬光調制裝置的位置調整機構，使虛擬光調制裝置的插入端子能插入虛擬合成光學系統(tǒng)的孔內而移動，可以對該位置調整機構的位置進行調整。
根據本發(fā)明，例如，通過為每一投影儀的機種準備數種位置調整夾具，將每個機種的位置調整機構的位置事先記錄在位置調整裝置中，在每次調整光調制裝置的位置時，不必對位置調整機構的位置進行調整，在調整光調制裝置的位置時，使位置調整機構移動到事先記錄的位置上即可，因此可以容易地進行位置調整操作。
本發(fā)明的第5發(fā)明是用于上述的位置調整方法，用于設定光調制裝置的基準位置的初始位置調整夾具，其特征在于具有作為合成光學系統(tǒng)的虛擬物，形成為長方體狀的玻璃體；在該玻璃體的光入射端面上，設置有用于在屏幕上顯示檢測裝置的設計上的基準位置的基準位置顯示標記。
根據本發(fā)明，如果使光入射到玻璃體，使該光經投影光學系統(tǒng)顯示在屏幕上，則該玻璃體上設置的基準位置顯示標記就變成影子顯示在屏幕上。在這種狀態(tài)下，通過使檢測裝置移動到影子部分可以將該檢測裝置簡單地配置在設計上的基準位置上。從這一點來說，也可以容易地進行位置調整操作。圖1是表示本發(fā)明實施例的包含成為光調制裝置的位置調整方法的調整對象的光學單元的投影儀的結構的示意圖。
圖2是表示上述實施例中成為調整對象的光學單元的結構的分解斜視圖。
圖3是表示上述實施例中的光調制裝置的位置調整裝置的結構的側視圖。
圖4是表示上述實施例中的光調制裝置的位置調整裝置的結構的平面圖。
圖5是表示上述實施例中構成調整裝置本體的位置調整機構的結構的側視圖。
圖6是表示上述實施例中的光源單元的光源配置的正視圖。
圖7是表示上述實施例中構成調整裝置本體的夾具的結構的外觀斜視圖。
圖8是表示上述實施例中的夾具的結構的側視圖。
圖9是表示上述實施例中的透過型屏幕的結構的后視圖。
圖10是表示用于說明上述實施例中的光調制裝置的位置調整裝置的控制、圖像處理的結構的框圖。
圖11是上述實施例中的進行控制并處理光調制裝置的位置調整裝置的程序時的畫面顯示。
圖12是用于說明上述實施例中進行聚焦和對準調整的步驟的流程圖。
圖13是表示用于說明上述實施例中的液晶面板的基準位置的設定方法的概略斜視圖。
圖14是表示用于說明上述實施例中攝像機位置的設定方法的圖。
圖15是表示用于說明上述實施例中基準圖形設定的的方法的示意圖。
圖16是用于說明上述實施例中進行投影儀的聚焦和對準調整的步驟的流程圖。下面根據


本發(fā)明的實施例。
(1)使用透鏡陣列的投影儀的結構圖1中示出作為本發(fā)明的實施例的光調制裝置的位置調整裝置的調整對象，具有包含多個光調制裝置和色合成光學系統(tǒng)的光學單元以及投影光學系統(tǒng)的投影儀100的結構。
該投影儀100包括積分儀照明光學系統(tǒng)110；色分解光學系統(tǒng)120；中繼光學系統(tǒng)130；電光裝置140；成為色合成光學系統(tǒng)的交叉二向色棱鏡150；以及成為投影光學系統(tǒng)的投影透鏡160。
上述積分儀照明光學系統(tǒng)110包括包含光源燈111A和反射體11B的光源裝置111；第1透鏡陣列113；第2透鏡陣列115；反射鏡117；以及重疊透鏡119。光源燈111A射出的光束被反射體111B調整為與射出方向一致，由第1透鏡陣列113分割成多個部分光束，由反射鏡117使射出方向彎折90度之后，在第2透鏡陣列115附近成像。從第2透鏡陣列115射出的各部分光束，以使該中心軸(主光線)與后級的重疊透鏡119的入射面垂直的方式入射，進而，從重疊透鏡119射出的多個部分光束在構成下述電光裝置140的3塊液晶面板141R、141G、141B上重疊。
上述色分解光學系統(tǒng)120包括2塊分色鏡121、122和反射鏡123，并具有借助于這些鏡121、122、123將從積分儀照明光學系統(tǒng)110射出的多個部分光束分解為紅，綠，藍三色的色光的功能。
上述中繼光學系統(tǒng)130包括入射透鏡131、中繼透鏡133和反射鏡135、137，并具有將用該色分解光學系統(tǒng)120分解的色光，例如，藍色光B引導到液晶面板141B的功能。
上述電光裝置140包括3塊成為光調制裝置的液晶面板141R、141G、141B，在這些面板中例如使用了多晶硅TFT作為開關元件，用色分解光學系統(tǒng)120分解后的各色光借助于這3塊液晶面板141R、141G、141B根據圖像信息加以調制，形成光學像。
成為上述色合成光學系統(tǒng)的交叉二向色棱鏡150，對從上述3塊液晶面板141R、141G、141B射出的各種色光加以調制后的圖像進行合成，形成彩色圖像。此外，在交叉二向色棱鏡150中，反射紅光的電介質多層膜和反射藍光的電介質多層膜沿著4個直角棱鏡的界面形成為略呈X字狀，借助于這些電介質多層膜合成3種色光。然后，用交叉二向色棱鏡150合成后的彩色圖像從投影透鏡160射出，被放大并投影在屏幕上。
(2)成為調整對象的光學單元的結構在這種投影儀100中，電光裝置140和交叉二向色棱鏡150被一體化為光學單元170。即，如圖2所示，構成電光裝置140的3塊液晶面板141R、141G、141B被配置成包圍住交叉二向色棱鏡150的三個側面。
具體地說，各液晶面板141R、141G、141B，被收容在支持框143內，通過將透明樹脂制造的插針145與光固化型粘合劑的紫外線固化型粘合劑一起插入在該支持框143的四個角所形成的孔143A內，粘合固定在交叉二向色棱鏡150的光入射端面151上。通過所謂的POP(棱鏡上的面板)結構，固定在交叉二向色棱鏡150上。這里，在支持框143中形成長方體狀的開口部143B，各液晶面板141R、141G、141B在該開口部143B露出，該部分即成為圖像形成區(qū)域。即，在各液晶面板141R、141G、141B的該部分導入各色光R、G、B，根據圖像信息形成光學像。
在采用這種POP結構的光學單元170內，由于在將液晶面板141R、141G、141B粘合固定在交叉二向色棱鏡150上時，必須在同一時段(大約8分鐘之內)進行各液晶面板141R、141G、141B的聚焦調整，對準調整以及固定，所以一般按以下的步驟組裝。
1)將第1液晶面板，例如，液晶面板141G粘合固定在交叉二向色棱鏡150上。具體地說，首先，將前端涂有紫外線固化型粘合劑的插針145插入液晶面板141G的支持框143的孔143A中。
2)接著，使該插針145的前端部分接觸到交叉二向色棱鏡150的光入射端面151上。
3)在這種狀態(tài)下將光束導入到液晶面板141G的圖像形成區(qū)域，一邊確認經投影透鏡160顯示在投影面上的投影圖像，一邊調整相對于光入射端面151的進退位置、平面位置以及旋轉位置，進行液晶面板141G的聚焦、對準調整。
4)得到合適的聚焦、對準之后，從插針145的根部照射紫外線，使紫外線固化型粘合劑完全固化。
5)其他的液晶面板141R、141B的粘合固定與上述相同，但在調整時，要考慮已經固定的液晶面板141G的圖像形成區(qū)域的像素位置。即，以已經固定的液晶面板141G的像素位置為基準，調整相對于光入射端面151的平面位置和相對于光入射端面151的旋轉位置。
因此，在組裝采用了這種POP結構的光學單元170時，調整各液晶面板141R、141G、141B相互的聚焦、對準的位置調整裝置成為必要。
(3)光調制裝置的位置調整裝置的結構圖3和圖4中示出了調整上述的光學單元170的各液晶面板141R、141G、141B相互的聚焦、對準的位置調整裝置2。該位置調整裝置2包括調整裝置本體30和屏幕單元50，被配置在暗室20的內部。暗室20，包括包圍屏幕單元50的側板21、頂板22以及包圍調整裝置本體30的幕布23。在該暗室20中進行光學單元170的聚焦、對準調整。
(3-1)調整裝置本體的結構上述調整裝置本體30包括成為位置調整機構的3個6軸位置調整單元31；支撐并固定成為調整對象的光學單元170的夾具33；以及裝載3個6軸位置調整單元31和夾具33的載物臺35。此外，在圖3中雖然未示出，在載物臺35的下部設置有控制調整裝置本體30和屏幕單元50的運算處理裝置計算機70(后面敘述)；在進行作為調整對象的光學單元170的調整操作時，設置導入調整用光源的調整用光源裝置；以及使紫外線固化型粘合劑固化并將光學單元170的各液晶面板141R、141G、141B固定在交叉二向色棱鏡150上的固定用紫外線光源裝置。
上述6軸位置調整單元31調整液晶面板141R、141G、141B相對于交叉二向色棱鏡150的光入射端面151的配置位置。該6軸位置調整單元31如圖5所示，包括設置為可沿著載物臺35的軌道351移動的作為調制裝置用位置調整裝置的平面位置調整部311；設置在該平面位置調整部311的前端部分上的面內旋轉位置調整部313；設置在該面內旋轉位置調整部313的前端部分上的面外旋轉位置調整部315；設置在該面外旋轉位置調整部315的前端部分上的液晶面板夾持部317。
平面位置調整部311是調整相對于交叉二向色棱鏡150的光入射端面151的進退位置和平面位置的部分，包括設置在載物臺35上的可滑動的基部311A；設置在該基部311A上的腳部311B；以及設置在該腳部311B的上部前端部分并連接面內旋轉位置調整部313的連接部311C?；?11A通過圖中未示出的電動機等的驅動機構移動載物臺35的Z軸方向(圖5中為左右方向)。腳部311B通過設置在側部的電動機等的驅動機構(圖中未示出)相對于基部311A在X軸方向(圖5中為與紙面正交的方向)上移動。連接部311C通過圖中未示出的電動機等的驅動機構相對于腳部311B在Y軸方向(圖5中為上下方向)上移動。
面內旋轉位置調整部313是調整液晶面板141R、141G、141B相對于交叉二向色棱鏡150的光入射端面151的面內方向旋轉位置的部分，包括固定在平面位置調整部311的前端部分的圓柱狀的基部313A；以及為沿該基部313A的圓周方向自由旋轉而設置的旋轉調整部313B。然后，通過調整該旋轉調整部313B的旋轉位置，能夠高精度地調整液晶面板141R、141G、141B相對于光入射端面151的面內方向旋轉位置。
面外旋轉位置調整部315是調整液晶面板141R、141G、141B相對于交叉二向色棱鏡150的光入射端面151的面外方向旋轉位置的部分。該面外旋轉位置調整部315固定在上述面內旋轉位置調整部313的前端部分，同時包括在前端部分形成為在水平方向上為圓弧的凹曲面的基部315A；在該基部315A的凹曲面上設置成可沿圓弧滑動的，在前端部分形成為在垂直方向上為圓弧的凹曲面的第1調整部315B；以及在該第1調整部315B的凹曲面上設置成可沿圓弧滑動的第2調整部315C。然后，如果使設置在基部315A的側部的圖中未示出的電動機旋轉驅動，則第1調整部315B發(fā)生滑動，如果使設置在第1調整部315B的上部的圖中未示出的電動機旋轉，則第2調整部315C發(fā)生滑動，能夠高精度地調整液晶面板141R、141G、141B相對于光入射端面151的面外方向旋轉位置。
液晶面板夾持部317是支持成為調整對象的液晶面板141R、141G、141B的部分，包括固定在上述第2調整部315C的前端部分的固定夾持片317A；在上述第2調整部315C的前端部分設置成可以自由滑動的可動夾持片317B；以及使可動夾持片317B動作的傳動裝置317C。然后，通過傳動裝置317C使可動夾持片317B動作，從而能夠夾持住液晶面板141R、141G、141B。此外，通過改變可動夾持片317B的滑動初始位置，能夠夾持大小不同的液晶面板141R、141G、141B。
在這樣的液晶面板夾持部317的固定夾持片317A和可動夾持片317B之間配置有光源單元37。
該光源單元37對液晶面板141R、141G、141B提供調整用光源光和固定用光源光，包含與液晶面板141R、141G、141B接觸的單元本體371；以及對該單元本體371提供各種光源光的作為照射手段的多條光纖372。光纖372的前端連接到連接到設置在載物臺35的下部的調整用光源裝置和固定用光源裝置。在單元本體371與液晶面板141R、141G、141B的接觸面上，如圖6(A)所示，具有對應于液晶面板141R、141G、141B的矩形狀圖像形成區(qū)域的角部設定的調整用光源部317A；以及配置在該圖像形成區(qū)域的外側并與用透明樹脂制的插針145的基部接觸的固定用光源部317B。此外，作為與液晶面板141R、141G、141B的接觸部分的單元本體371，除了圖6(A)所示的外，可以如圖6(B)所示，沿著調整用光源部317A的外側配置固定用光源部317C，也可以如圖6(C)所示，固定用光源317B的配置不同，根據液晶面板141R、141G、141B的種類，通過將這些單元本體371以適合于使用來劃分，能夠對應固定結構不同的液晶面板。
上述夾具33，如圖7和圖8所示，包括固定在載物臺35上的基板331；設立在該基板331上的多個腳部333；以及設置在該腳部333上部的安裝有投影透鏡160和成為調整對象的光學單元170的設置板335。
基板331上設置有突出在該基板331的外側的相對位置調整部337。相對位置調整部337調整上述6軸位置調整單元31和固定在夾具33上的光學單元170之間的相對位置。該相對位置調整部337，延設到基板331的外側，包括在前端形成螺紋孔的延設部337A和與延設部337A的螺紋孔相配的調整螺釘337B，調整螺釘337B的前端部分形成突出于延設部337A的外側的結構。該調整螺釘337B的前端與上述6軸位置調整單元31的移動軌道351的端面接觸。然后，通過變更調整螺釘337B的螺紋相配位置，能改變6軸位置調整單元31相對于夾具33的位置，從而能夠根據夾具33上的光學單元170的種類將6軸位置調整單元31配置在合適的位置上。此外，在本實施例中，相對位置調整部337在光學單元170的光束射出方向，即Z軸方向上設有一處，在與該Z軸方向正交的方向，即X軸方向上設有2處(共計3處)。
設置板335的上面安裝有基準投影透鏡345(后面敘述)和用于設置構成光學單元170的交叉二向色棱鏡150的矩形板狀的載置部339。
該載置部339的上面設置有支撐基準投影透鏡345的支撐部341和用于裝載并固定交叉二向色棱鏡150的單元安裝部342。
透鏡支撐部341作為可以相對于載置部339沿Z軸方向(圖8中的左右方向)和X軸方向(圖8中的與紙面正交的方向)移動的移動臺而構成。該透鏡支撐部341中事先安裝有可以裝卸的、與作為組裝到投影儀100里的部件的投影透鏡160不同的、具有規(guī)定的光學特性的基準投影光學系統(tǒng)即基準投影透鏡345。換句話說，在位置調整裝置2中，放大并投影用交叉二向色棱鏡150合成的光束使之形成投影圖像，可共有地組裝具有規(guī)定的光學特性的基準投影透鏡345。
該基準投影透鏡345具有從多個投影透鏡種選擇的平均的光學特性。這時，作為光學特性，可以列舉出焦深，投影光學系統(tǒng)的各個焦距、色差、光軸偏差、梯形畸變等，從各投影透鏡的各光學特性計算出平均的光學特性，并將具有與該算出的光學特性近似的特性的投影透鏡作為基準投影透鏡345。
單元安裝部342包括裝載交叉二向色棱鏡150的長方體狀的棱鏡載置部343和配置在該棱鏡載部343上方的、用于夾持并固定該交叉二向色棱鏡150的按壓部344(圖8)而構成。
設置成為調整對象的交叉二向色棱鏡150時，移動按壓部344，夾持并固定已裝載在棱鏡載置部343上的交叉二向色棱鏡150。
(3-2)屏幕單元的結構上述屏幕單元50如圖3和圖4所示，包括與調整裝置本體30設有規(guī)定距離而配置的載物臺51；配置在該載物臺51上面、作為變成調整對象的光學單元170的投影面的透過型屏幕53；設置在該透過型屏幕53的背面成為檢測裝置的CCD攝像機55；以及使該CCD攝像機55沿著透過型屏幕53的面移動的移動機構57。
在載物臺51上面，配置有沿光學單元170的投影方向延伸的3條軌道511，透過型屏幕53可以在該3條軌道511上移動，能夠調整裝置本體30和透過型屏幕53之間的相對距離。此外，透過型屏幕53的移動通過設置在載物臺51內部的伺服控制機構或手動操作來進行(圖中未示出)。
如圖9所示，透過型屏幕53包括設置在周圍的長方體狀的框體531和設置在該框體531的內側的屏幕本體533。例如，屏幕本體533可以以將光珠均勻地分散配置在不透明樹脂層上來構成，當從配置了光珠一側入射光束時，光珠變成透鏡，所以該光束從屏幕本體533的背面射出。
作為檢測裝置的CCD攝像機55是將電荷耦合元件(ChargeCoupled Device)作為攝像元件的面積傳感器，它檢測在屏幕本體533的背面形成的投影圖像并將其作為電信號輸出。在本實施例中，在透過型屏幕53上顯示的矩形狀的投影圖像的四角部分附近經移動機構57配置了4個CCD攝像機55。此外，為了高精度地檢測投影圖像，該CCD攝像機55包括變焦和聚焦機構，可以通過遠距離控制自由地調整變焦和聚焦。
移動機構57包括設置在框體531的四角部分附近的基部571；設置為相對于該基部571沿X軸方向(圖9中為左右方向)滑動的4根軸構件573；以及安裝為可在各個軸構件573上沿Y軸方向(圖9中為上下方向)自由滑動的安裝有CCD攝像機55的4個攝像機安裝部575。然后，各攝像機安裝部575通過載物臺51內部的伺服控制機構沿X軸方向或Y軸方向移動。
(4)位置調整裝置的調整操作上述調整裝置本體30和屏幕單元50，如圖10的框圖所示，與計算機70電連接。該計算機70包括CPU和存儲裝置，在對調整裝置本體30和屏幕單元50的伺服機構的動作進行控制的同時，對于用CCD攝像機55拍攝的投影圖像進行圖像處理。
計算機70調用的程序將圖11所示的顯示畫面71顯示在顯示器上，根據該顯示畫面71上顯示的各種信息，進行聚焦、對準調整。該顯示畫面71包括直接顯示來自CCD攝像機55的影像的畫面顯示視圖72；用于對來自CCD攝像機55的影像信號進行圖像處理的圖像處理視圖73；進行圖像處理的結果，顯示6軸位置調整單元31的各軸調整量的軸移動量顯示視圖74。
成為調整對象的光學單元170的聚焦、對準調整由下述操作構成設定與光學單元170對應的調整條件的機種記錄操作；以及在該機種記錄操作之后，調用已記錄的調整條件，進行實際的調整操作的調整操作。下面，詳細說明機種記錄操作和調整操作。
(4-1)機種記錄操作機種記錄操作使用預先調整了聚焦位置、對準位置的光學單元170的例子，根據圖12的流程圖來執(zhí)行。
1)首先，清除設定在計算機70上已擴展的程序內的機種數據(處理S11)，使之處于可以記錄新機種數據的狀態(tài)。
2)接著，通過該程序對圖像處理的設定的輸入進行處理(處理S12)。具體地說，輸入各CCD攝像機55之間的距離的設定。此外，CCD攝像機55之間的距離，通過考慮液晶面板141R、141G、141B的圖像形成區(qū)域的四角部分反映在透過型屏幕53的何處并加以計算來進行設定。
3)圖像處理設定的輸入結束之后，設定作為機種數據使用的文件名，將設定的距離作為機種數據，以該文件名保存在存儲裝置中(處理S13)4)對照成為調整對象的光學單元170的機種選擇夾具33之后，將夾具33設置在載物臺35上的規(guī)定位置上(處理S14)。
5)將基準投影透鏡345設置在透鏡支撐部341上，對準光軸位置加以固定，將該光軸位置記錄到上述文件中(處理S15)。此外，只要對準過一次該光軸位置，除了改變機種以外，不必在每次調整液晶面板141R、141G、141B的位置時都對準光軸位置。
6)將用于調整液晶面板141G的位置的6軸位置調整單元31的調整開始位置記錄到上述文件中。將該位置作為產品設計上的液晶面板141G的圖像形成區(qū)域的中心位置(基準位置)(處理S16)。
這里，該液晶面板141G的基準位置如圖13所示，使用包括作為交叉二向色棱鏡150的虛擬物，在側面形成孔402的金屬制的虛擬棱鏡401；以及作為液晶面板141G的虛擬物，具有插入到虛擬棱鏡401的孔402內的插入端子407的金屬制的虛擬液晶面板406的初始位置調整夾具400來預先設定。
詳細地說，將虛擬棱鏡401設置在棱鏡載置部343的規(guī)定的位置上并用按壓部344夾持固定，移動安裝有虛擬液晶面板406的6軸位置調整單元31，將該虛擬液晶面板406的插入端子407插入到虛擬棱鏡401的孔402中。由此，能夠設定液晶面板141G的基準位置，也就是6軸位置調整單元31的調整開始位置。該調整開始位置的記錄是決定聚焦、對準調整時的6軸移動量的重要的位置。當它位于設計位置附近時，幾乎不用移動6軸位置調整單元31即可完成，因而可以抑制CT縮短和調整異常等錯誤的發(fā)生。
為每個投影儀100的機種準備了多種該初始位置調整夾具，如上所述，用于設定位置并將其記錄到各文件中。
7)設定了6軸位置調整單元31的調整開始位置之后，設定CCD攝像機55的位置(處理S17)。CCD攝像機55的位置，如圖14(A)所示，作為交叉二向色棱鏡150的虛擬物，使用包括形成為長方體狀的玻璃體411的初始位置調整夾具410來加以設定。
詳細地說，在該玻璃體411的光入射端面上，設置用于在屏幕53上顯示CCD攝像機55的設計上的基準位置的4個基準位置顯示用標記412。此外，將該基準位置顯示標記412的絲的位置設置為基準投影透鏡345的基準圖形BP(圖15)的位置。
然后，將玻璃體411裝載在棱鏡載置部343上，將光入射到玻璃體411上，經基準投影透鏡345使該光顯示在屏幕53上，如圖14(B)所示，使設置在該玻璃體411上的基準位置顯示標記412作為影子413顯示在屏幕53上。在這種狀態(tài)下，通過使CCD攝像機55移動到影子413的部分上來將該CCD攝像機55配置到設計上的基準位置上。
8)CCD攝像機55的位置設定結束后，將光學單元170的機種序號和該機種序號中CCD攝像機55的位置作為機種數據記錄到上述文件中(處理S18)。
9)對CCD攝像機55的1個像素的大小進行設定(處理S19)，記錄到上述文件中(處理S20)。
10)最后進行對準用基準圖形的記錄(處理S21)。具體地說，如圖15所示，將像素部分G1與像素以外的部分G2的邊的比率大約為2∶1(面積比為4∶5)的略呈正方形的區(qū)域作為基準圖形BP，記錄該圖形BP的形狀和投影圖像區(qū)域上的配置位置。此外，由于該基準圖形BP必須對應于各液晶面板141R、141G、141B的四角來設定，所以記錄了12(4×3)個基準圖形和12(4×3)個再試圖形。
11)記錄完所有的基準圖形之后，將這些數據作為機種數據正式地記錄到上述文件中(處理S22)。
(4-2)調整操作調整操作根據圖16的流程圖來執(zhí)行。
1)首先，將交叉二向色棱鏡150固定在配置于規(guī)定位置的夾具33上(處理S1)。
2)在計算機70擴展的程序上，從用原先的機種記錄操作所記錄的機種數據中，調出與成為調整對象的光學單元170相當的機種數據(處理S2)。
3)將機種數據調出到程序上時，由于從計算機輸出記錄到機種數據內所記錄的6軸位置調整單元31的調整開始位置(液晶面板141G的基準位置)，所以移動6軸位置調整單元31使液晶面板141G的光學中心位置對準該預先設定的基準位置，對液晶面板141G的初始位置進行調整(處理S23)。
4)射出來自設置在上述6軸位置調整單元31上的光源單元37的調整用光源部371A的光束(處理S24)，在透過型屏幕53上形成液晶面板141G的四角部分的投影圖像。
5)根據放大并投影在屏幕53上的投影圖像的信息，通過載物臺51內部的伺服機構使移動機構57動作，將CCD攝像機55移動到沿透過型屏幕53的面的規(guī)定的位置，具體地說，移動到投影的液晶面板141G的四角部分上的同時，調整該CCD攝像機55的聚焦(處理S25)。此外，放大并投影到屏幕53上的投影圖像的信息是在設定上述的CCD攝像機55的位置時記錄到文件中的位置信息。
6)以上的準備結束后，開始通過6軸位置調整單元31聚焦調整和對準調整。在本實施例中，首先，對經投影透鏡160和交叉二向色棱鏡150配置在相反一側的液晶面板141G進行聚焦和對準調整，然后，進行液晶面板141R、141B的聚焦和對準調整。
7)在程序的顯示畫面71上進行數據清除的操作之后，選擇表示夾持液晶面板141G的6軸位置調整單元31的階段1(處理S26)，使液晶面板141G的調整操作可以進行。
8)各CCD攝像機55拍攝該投影圖像，并作為圖像信號輸出到計算機70上(處理S27)。計算機70的顯示器上的顯示畫面71中，在圖像表示視圖72上顯示各CCD攝像機55拍攝到的影像，在圖像處理視圖73上顯示進行圖像處理后的該階段1的測定數據(處理S28)。
9)該狀態(tài)下按下圖像處理視圖73的[測量]按鈕，測定投影的液晶面板141G的四角部分的位置，在軸移動量顯示視圖74上顯示6軸位置調整單元31的各軸的移動量(處理S29)。具體地說，首先在圖像處理視圖73上檢測與基準圖形對應的部分，檢測所檢測出的基準圖形在畫面上的哪一位置，計算檢測結果與機種記錄操作中所記錄的配置位置之間有何種偏差，將該結果作為軸移動量顯示視圖74的各軸移動量來顯示。
10)根據軸移動量顯示視圖74的各軸移動量的顯示值，操作6軸位置調整單元31的各軸調整旋鈕，調整液晶面板141G的平面位置、面內旋轉位置、以及面外旋轉位置。各軸的調整操作也可以通過將手動旋鈕變?yōu)樗欧妱訖C等來實現自動化(處理S30)。調整結束之后，再次按下[測量]按鈕，計算各軸的移動量(處理S31)，重復進行調整操作直至所有的軸的移動量都變?yōu)榇笾聻?(處理S32)。
11)如果液晶面板141G的聚焦、對準調整完畢，則將此時的各數據保存到存儲裝置之后(處理S33)從光源單元37的固定用光源部371B射出紫外線，對液晶面板141G進行固定(處理S34)。
12)液晶面板141G固定后，卸下液晶面板夾持部317的夾持片317A、317B，在使液晶面板141G成為自由的狀態(tài)下，再次進行位置測定(處理S35)。該位置測定作為調整其他的液晶面板141R、141B的位置時的基準值。
13)液晶面板141G的固定結束之后，進行液晶面板141R、141B的聚焦、對準調整。為此，進行表示夾持液晶面板141R的6軸位置調整單元31的階段2、3的調整準備(處理S36)。具體地說，根據處理S33得到的階段1的基準值，設定階段2、3的基準位置數據。
14)之后，按照與液晶面板141G情形一樣的步驟，對液晶面板進行141R、141B的聚焦、對準調整，調整結束之后，進行與液晶面板141G同樣的固定(處理S37)。
根據本實施例，能取得下面的效果。
即，在位置調整裝置2中，由于可共用地安裝基準投影透鏡345，所以只要在安裝時對準一次光軸位置，就不必在每次調整液晶面板141R、141G、141B的位置時都對準光軸的位置，由于只要液晶面板141R、141G、141B和交叉二向色棱鏡150的交換即可，所以能夠容易地進行位置調整操作。
此外，由于基準投影透鏡345的光軸位置固定，所以只要設定一次CCD攝像機55的配置位置，加以固定即可。從這一點來說，也能夠容易地進行位置調整操作。
此外，由于基準投影透鏡345具有從多個投影透鏡中選擇的平均的光學特性，在制造投影儀100時，不必準備具有特殊光學特性的投影透鏡，能夠提高投影透鏡的生產效率。由此，投影儀100的制造工作變得容易，工作效率得以提高。
此外，在對液晶面板141G的位置進行調整之前，由于根據投影圖像的信息使CCD攝像機55移動，所以與在調整液晶面板141G的位置時使之移動的情形相比，能夠節(jié)省使CCD攝像機55移動的時間，由此，能夠縮短位置調整操作的操作時間，能夠容易地進行位置調整操作。
此外，為每個投影儀100的機種準備多種備有虛擬棱鏡401和虛擬液晶面板406的初始位置調整夾具400，通過事先將每個機種的6軸位置調整單元31的位置記錄在文件中，就不必在每次調整液晶面板141R、141G、141B的位置時都調整6軸位置調整單元31的位置，在調整液晶面板141R、141G、141B的位置時，只要使6軸位置調整單元31移動到預先記錄的位置即可。由此，能夠容易地進行位置調整操作。
此外，使光入射到虛擬棱鏡(玻璃體)411上，該光經基準投影透鏡345顯示在屏幕53上，通過將設置在該虛擬棱鏡(玻璃體)411上的基準位置顯示標記412作為影子413顯示在屏幕53上，只要使CCD攝像機55移動到影子413的部分上，就能夠使該CCD攝像機55簡單地配置在設計上的基準位置上。從這一點來說，也能容易地進行位置調整操作。
此外，本發(fā)明不限于上述的實施例，它包括能夠達到本發(fā)明的目的的其他結構等，如下所示的變例等也包含在本發(fā)明中。
例如，在上述實施例中，根據放大并投影到屏幕上的投影圖像的信息使CCD攝像機55移動，但并不限于此，例如也可以根據作為信息數據事先設定在計算機中的基準投影透鏡的光軸位置，使CCD攝像機55自動地沿屏幕移動。這樣，通過根據作為信息數據事先設定在計算機中的基準投影透鏡的光軸位置使CCD攝像機55移動，由于不用在屏幕上顯示投影圖像就能移動CCD攝像機55，所以不必專門點亮光源。從而，能夠簡單地移動CCD攝像機55，能夠容易地進行位置調整操作。
此外，在上述實施例中，基準投影透鏡具有平均的光學特性，但不限于此，例如，將具有對照投影儀的光學特性而適當設定的光學特性的投影透鏡作為基準投影透鏡即可。如上所述，根據本發(fā)明的光調制裝置的位置調整裝置、光調制裝置的位置調整方法、以及初始位置調整夾具，能夠收到容易地進行位置調整操作的效果。
權利要求
1.一種光調制裝置的位置調整裝置，用于組裝具有多個光調制裝置和合成用各光調制裝置調制過的光的合成光學系統(tǒng)的光學單元，調整上述光調制裝置的位置，其特征在于放大用上述合成光學系統(tǒng)合成的光束并加以投影使之形成投影圖像，可共用地安裝具有規(guī)定光學特性的基準投影光學系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的光調制裝置的位置調整裝置，其特征在于上述基準投影光學系統(tǒng)從多個投影光學系統(tǒng)中選擇并具有平均的光學特性。
3.一種光調制裝置的位置調整方法，用于組裝具有多個光調制裝置和合成用各光調制裝置調制過的光的合成光學系統(tǒng)的光學單元，將用上述合成光學系統(tǒng)合成的光束用投影光學系統(tǒng)加以放大并投影使之形成投影圖像，經上述投影光學系統(tǒng)在屏幕上顯示投影圖像時，用檢測裝置檢測上述屏幕上顯示的投影圖像的信息，并使用調整上述光調制裝置的位置的位置調整裝置，其特征在于，包括移動上述光調制裝置使該光調制裝置的光學中心位置與預先設定的基準位置一致，對該光調制裝置的初始位置進行調整的初始位置調整步驟；點亮作為入射到上述光調制裝置的光的發(fā)生源的光源的光源點亮步驟；按上述光源點亮步驟點亮光源之后，根據放大并投影到上述屏幕的投影圖像的信息，沿上述屏幕移動上述檢測裝置的檢測裝置位置調整步驟；調整上述檢測裝置的焦點的焦點調整步驟；以及按上述焦點調整步驟調整檢測裝置的焦點后，調整上述光調制裝置的位置的調整步驟。
4.一種光調制裝置的位置調整方法，用于組裝具有多個光調制裝置和合成用各光調制裝置調制過的光的合成光學系統(tǒng)的光學單元，使用調整上述光調制裝置的位置的位置調整裝置，其特征在于上述位置調整裝置具有放大并投影用上述合成光學系統(tǒng)合成的光束使之形成投影圖像，可共用地安裝具有規(guī)定的光學特性的基準投影光學系統(tǒng)，同時檢測經該基準投影光學系統(tǒng)在屏幕上顯示的投影圖像的信息的檢測裝置，包括移動上述光調制裝置使該光調制裝置的光學中心位置與預先設定的基準位置一致，對該光調制裝置的初始位置進行調整的初始位置調整步驟；根據預先設定的上述基準投影光學系統(tǒng)的光軸位置，使上述檢測裝置沿上述屏幕自動地移動的檢測裝置自動位置調整步驟；點亮作為入射到上述光調制裝置的光的發(fā)光源的光源的光源點亮步驟；以及按上述檢測裝置自動位置調整步驟調整檢測裝置的位置后，對上述光調制裝置的位置進行調整的調整步驟。
5.一種初始位置調整夾具，是使用于權利要求3或4所述的位置調整方法，用于設定上述光調制裝置的上述基準位置，其特征在于，具有作為上述合成光學系統(tǒng)的虛擬物，在側面形成孔的虛擬合成光學系統(tǒng)；以及作為上述光調制裝置的虛擬物，具有插入到上述孔的插入端子的虛擬光調制裝置。
6.一種初始位置調整夾具，是使用于權利要求3或4所述的位置調整方法，用于設定上述光調制裝置的上述基準位置，其特征在于具有作為上述合成光學系統(tǒng)的虛擬物，形成為長方體狀的玻璃體，在該玻璃體的光入射端面上，設置有用于在上述屏幕上顯示上述檢測裝置的設計上的基準位置的基準位置顯示標記。
全文摘要
本發(fā)明的課題是,提供可以容易地進行位置調整操作的光調制裝置的位置調整裝置。在位置調整裝置中,放大并投影用交叉二向色棱鏡合成的光束使之形成投影圖像,可共用地安裝具有規(guī)定的光學特性的基準投影透鏡345。只要在安裝時對準一次光軸位置,就不必在每次調整液晶面板的位置時對準光軸位置,由于只要液晶面板和交叉二向色棱鏡的交換即可,所以能夠容易地進行位置調整操作。
文檔編號G03B33/12GK1366198SQ0210092
公開日2002年8月28日 申請日期2002年1月4日 優(yōu)先權日2001年1月5日
發(fā)明者北林雅志 申請人:精工愛普生株式會社