| 【発明の名称】 |
光変調装置の取付構造、光変調装置の取付方法、およびプロジェクタ |
| 【発明者】 |
【氏名】宮澤 淳
|
| 【要約】 |
【課題】光変調装置の交換を容易にできること。
【解決手段】液晶パネル１４１のA−A面を治具４００のB−B面に対して最適に位置決めして取付部１４４を形成する。案内板２００のC−C面もプリズム１５０のX−X軸および投写レンズ１６０の光軸に対して最適に位置決めする。液晶パネル１４１の案内板２００への取り付け時には、B−B面が転写された取付部１４４の転写面をC−C面に当接させる。よって、プリズム１５０に対する液晶パネル１４１も最適に位置決めされる。従って、新たな液晶パネル１４１を常に治具４００で調整し、かつ取付部１４４を形成すれば、交換後の液晶パネル１４１とプリズム１５０との位置関係も最適に維持され、交換後の位置調整を省略できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 プリズムと、光変調装置と、前記プリズムの側面に設けられた固定部材と、当該光変調装置と前記固定部材との間に配置された案内板と、を備えた光変調装置の取付構造であって、前記光変調装置は、位置調整用の治具の治具側基準面に対して位置決めされた状態で形成される取付部を備えているととともに、この取付部には前記治具側基準面を転写した転写面が設けられ、前記案内板および固定部材は、互いに位置調整可能に貫挿し合う固定部をそれぞれ備えているとともに、当該案内板の光入射側には案内板側基準面が設けられ、この案内板側基準面には前記光変調装置の取付部に対応する位置に被取付部が設けられ、前記光変調装置の取付部が前記案内板の被取付部に着脱自在に嵌合していることを特徴とする光変調装置の取付構造。
【請求項２】 請求項１に記載の光変調装置の取付構造において、前記光変調装置は、プリズムの三つの側面のそれぞれに固定された前記案内板に取り付けられ、各案内板は前記三つの側面に跨って一体に設けられた前記固定部材を介して前記プリズムに固定されていることを特徴とする光変調装置の取付構造。
【請求項３】 請求項２に記載の光変調装置の取付構造において、前記固定部材は、前記プリズムの三つの側面に連続して跨り、かつ互いに間隔を空けて平行に配置された二条の跨設部と、これらの跨設部の対向する端部同士を連結する連結部とを備え、各連結部は前記三つの側面のうちの対向する二つの側面の端縁から前記プリズムと投写光学系との隙間に延出していることを特徴とする光変調装置の取付構造。
【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光変調装置の取付構造において、前記光変調装置を保持するフレームには、当該光変調装置の取付方向に貫通した貫通孔が穿設され、当該光変調装置が設置される前記治具には、前記貫通孔と連通する位置に凹状の取付部形成手段が設けられ、これらの貫通孔および取付部形成手段に充填された樹脂が硬化することで、前記取付部が前記フレームの光出射側に突出した凸状に形成され、かつ前記治具側基準面を転写した転写面が当該取付部に設けられることを特徴とする光変調装置の取付構造。
【請求項５】 請求項４に記載の光変調装置の取付構造において、前記光変調装置の貫通孔は、樹脂充填側の開口部の径寸法が前記治具側の開口部の径寸法よりも大きいことを特徴とする光変調装置の取付構造。
【請求項６】 請求項４または請求項５に記載の光変調装置の取付構造において、前記治具の取付部形成手段には離型手段が施されていることを特徴とする光変調装置の取付構造。
【請求項７】 請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の光変調装置の取付構造において、前記樹脂は、紫外線硬化型であることを特徴とする光変調装置の取付構造。
【請求項８】 請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の光変調装置の取付構造において、前記治具の取付部形成手段の周囲には、当該取付部形成手段と前記光変調装置のフレームとの間に形成される隙間から前記樹脂が漏れるのを防止する漏れ防止手段が設けられていることを特徴とする光変調装置の取付構造。
【請求項９】 治具側基準面を備えた取付部形成手段を有する治具を用意し、この治具に光変調装置を設置して前記治具側基準面に対する当該光変調装置の位置を治具側理論最適値に基づいて調整し、この光変調装置に前記取付部形成手段によって取付部を形成して前記治具側基準面が転写された転写面を当該取付部に設け、前記取付部に対応する被取付部が設けられた案内板をプリズムに固定する際に、前記被取付部が設けられた案内板側基準面を製品側理論最適値に基づいて前記プリズムに対して位置決めし、この後、前記光変調装置の取付部を前記案内板の被取付部に着脱自在に嵌合して前記取付部の転写面を前記案内板側基準面に当接させることを特徴とする光変調装置の取付方法。
【請求項１０】 請求項９に記載の光変調装置の取付方法において、前記製品側のプリズムの三つの側面のそれぞれに、前記光変調装置を前記案内板を介して取り付ける際には、最初の一枚目の案内板についてのみ前記製品側理論最適値に基づいて前記プリズムに対して位置決めし、残りの二枚の案内板を各案内板側基準面の相互理論最適値に基づいて位置決めすることを特徴とする光変調装置の取付方法。
【請求項１１】 治具側基準面を備えた取付部形成手段を有する治具と、この治具の光出射側に配置される基準プリズムとを含んで構成された基準光学ユニットを用意し、この基準光学ユニットの前記治具の光入射側に光変調装置を設置して当該光変調装置の位置を投写画像に基づいて調整するとともに、この光変調装置に前記取付部形成手段によって取付部を形成して前記治具側基準面が転写された転写面を当該取付部に設け、前記取付部に対応する被取付部が設けられた案内板を製品側のプリズムに固定する際に、当該案内板の案内板側基準面に設けられた被取付部に前記光変調装置の取付部を着脱自在に嵌合して前記取付部の転写面を前記案内板側基準面に当接させ、この案内板ごと前記光変調装置の位置を投写画像に基づいて再度調整し、再調整された状態のまま前記案内板を前記製品側のプリズムに固定することを特徴とする光変調装置の取付方法。
【請求項１２】 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プリズムと、このプリズム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であって、前記請求項１ないし請求項８にいずれかに記載の取付構造を有していることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１３】 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プリズムと、このプリズム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であって、前記光変調装置は、請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の取付方法で取り付けられていることを特徴とするプロジェクタ。
|
【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光変調装置のプリズムへの取付構造、取付方法、およびこれらの取付構造や取付方法が適用された光変調装置を有するプロジェクタに関する。
【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液晶パネルと、各液晶パネルで変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、このプリズム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レンズ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、光源から出射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するとともに、三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、変調後の光束をプリズムとしての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必要があり、プロジェクタの製造時において、各液晶パネルのクロスダイクロイックプリズムに対する三次元位置を高精度に調整しなければならない。
【０００４】そして、従来は、液晶パネルの三次元位置調整は、三枚の液晶パネル、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、各液晶パネルの画像形成領域に光束を入射させ、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、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、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三次元位置調整装置で調整することにより行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、製品として出荷・販売されたプロジェクタにおいて、限度を越える過酷な使用など、何らかの理由によって液晶パネルに不具合が生じた場合には、液晶パネルの交換が必要になる。
【０００６】しかし、前述のように調整された光学ユニットが組み込まれたプロジェクタでは、プロジェクタごと工場等に持ち込み、光学ユニットを取り外して内部の液晶パネルを交換した後、再度光学ユニットを調整対象にして三次元位置を調整する必要があり、液晶パネルの交換作業に多大な時間および手間がかかるという問題がある。
【０００７】本発明の目的は、光変調装置の交換を容易にできる光変調装置の取付構造、光変調装置の取付方法、およびプロジェクタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る光変調装置の取付構造は、プリズムと、光変調装置と、前記プリズムの側面に設けられた固定部材と、当該光変調装置と前記固定部材との間に配置された案内板と、を備えた光変調装置の取付構造であって、前記光変調装置は、位置調整用の治具の治具側基準面に対して位置決めされた状態で形成される取付部を備えているととともに、この取付部には前記治具側基準面を転写した転写面が設けられ、前記案内板および固定部材は、互いに位置調整可能に貫挿し合う固定部をそれぞれ備えているとともに、当該案内板の光入射側には案内板側基準面が設けられ、この案内板側基準面には前記光変調装置の取付部に対応する位置に被取付部が設けられ、前記光変調装置の取付部が前記案内板の被取付部に着脱自在に嵌合していることを特徴とする。
【０００９】このような構成では、後述する請求項９または請求項１１のいずれかに記載の方法で光変調装置をプリズムに取り付けることが可能である。この結果、光変調装置では、(Ａ)製品側のプリズムに取り付けられる以前に、一旦治具を用いて三次元位置が調整されたうえ、調整された状態で案内板の被取付部に対する取付部が形成されること、(Ｂ)案内板を介して製品側のプリズムに取り付けられた後でも、三次元位置の調整状態がそのまま確保、または再調整によって確保されることから、光変調装置の交換が必要になった場合には、プリズムに固定された案内板から不良となった光変調装置を外し、この取り外した光変調装置と同じ治具で位置調整されかつ取付部が形成された新たな光変調装置を再度案内板に取り付けることにより、交換後の新たな光変調装置においても、治具で調整された状態がそのまま維持され、交換後の位置調整が不要になる。
【００１０】従って、光変調装置の交換時には、プロジェクタ等の装置ごと工場に戻したり、光学ユニットを対象とした大がかりな調整を行う必用がなく、同じ治具で位置調整された新しい光変調装置を使用者側に送り、その場で交換すればよいので、交換作業が容易になる。
【００１１】本発明の請求項２に係る光変調装置の取付構造では、前記光変調装置は、プリズムの三つの側面のそれぞれに固定された前記案内板に取り付けられ、各案内板は前記三つの側面に跨って一体に設けられた前記固定部材を介して前記プリズムに固定されていることを特徴とする。
【００１２】このような構成では、固定部材が三側面に跨った一体のものであるため、各案内板が少ない部材点数で固定部材に取り付けられるようになるうえ、三側面のそれぞれに個別の固定部材を設ける場合に比し、固定部材自身のプリズムへの取付作業も容易になる。
【００１３】本発明の請求項３に係る光変調装置の取付構造では、前記固定部材は、前記プリズムの三つの側面に連続して跨り、かつ互いに間隔を空けて平行に配置された二条の跨設部と、これらの跨設部の対向する端部同士を連結する連結部とを備え、各連結部は前記三つの側面のうちの対向する二つの側面の端縁から前記プリズムと投写光学系との隙間に延出していることを特徴とする。
【００１４】このような構成によれば、固定部材にはプリズムの三側面に跨る大きな開口部分が形成されることになるから、プリズムの各側面の光入射面が大きく確保される。また、固定部材の連結部がプリズムと投写光学系との隙間に延出していることにより、この隙間から光が漏れ難くなる。
【００１５】本発明の請求項４に係る光変調装置の取付構造では、前記光変調装置を保持するフレームには、当該光変調装置の取付方向に貫通した貫通孔が穿設され、当該光変調装置が設置される前記治具には、前記貫通孔と連通する位置に凹状の取付部形成手段が設けられ、これらの貫通孔および取付部形成手段に充填された樹脂が硬化することで、前記取付部が前記フレームの光出射側に突出した凸状に形成され、かつ前記治具側基準面を転写した転写面が当該取付部に設けられることを特徴とする。
【００１６】このような構成では、治具に対してフレームが傾いた状態に位置決めされた場合でも、このような傾きに関係なく、粘性を有した樹脂がフレームの貫通孔と治具の取付部形成手段とに良好に充填され、凸状の取付部および転写面が確実に形成される。
【００１７】本発明の請求項５に係る光変調装置の取付構造では、前記光変調装置の貫通孔は、樹脂充填側の開口部の径寸法が前記治具側の開口部の径寸法よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】このような構成では、治具の取付部形成手段をキャビティとして形成される取付部を光変調装置と一体に脱型する際、貫通孔に充填された樹脂（取付部の基端側）が各開口部の寸法差によって形成される段差やテーパ面に係止されるから、当該貫通孔内から抜け落ちるといった心配がなくなる。
【００１９】本発明の請求項６に係る光変調装置の取付構造では、前記治具の取付部形成手段には離型手段が施されていることを特徴とする。
【００２０】このような構成では、取付部形成手段に施された離型手段により、取付部の脱型が容易になる。この際、離型手段としては、取付部形成手段の表面に塗布される離型剤、表面に層状に形成されるテフロン（登録商標）等の離型層、または脱型を促すイジェクトピン等を適用できる。
【００２１】本発明の請求項７に係る光変調装置の取付構造では、前記樹脂は、紫外線硬化型であることを特徴とする。
【００２２】紫外線硬化型の樹脂は通常の状態で軟性を有しているので、他の一般的な樹脂のようにペレットを溶融して軟化させる必用がなく、設備等が簡略化される。また、紫外線の照射量に応じて硬化時間がコントロールされるから、生産ラインのタクトタイム等に応じた硬化時間を設定可能である。さらに、二液性の硬化樹脂ではなく、一液性とすれば、取扱いや管理が容易である。
【００２３】本発明の請求項８に係る光変調装置の取付構造では、前記治具の取付部形成手段の周囲には、当該取付部形成手段と前記光変調装置のフレームとの間に形成される隙間から前記樹脂が漏れるのを防止する漏れ防止手段が設けられていることを特徴とする。
【００２４】このような構成では、治具に対して光変調装置（フレーム）が傾いた状態に位置決めされ、フレームと取付部形成手段の周囲とが密着しない場合でも、樹脂漏れが確実に防止される。
【００２５】本発明の請求項９に係る光変調装置の取付方法は、上述の光変調装置をプリズムに取り付けるための方法であって、具体的には、治具側基準面を備えた取付部形成手段を有する治具を用意し、この治具に光変調装置を設置して前記治具側基準面に対する当該光変調装置の位置を治具側理論最適値に基づいて調整し、この光変調装置に前記取付部形成手段によって取付部を形成して前記治具側基準面が転写された転写面を当該取付部に設け、前記取付部に対応する被取付部が設けられた案内板をプリズムに固定する際に、前記被取付部が設けられた案内板側基準面を製品側理論最適値に基づいて前記プリズムに対して位置決めし、この後、前記光変調装置の取付部を前記案内板の被取付部に着脱自在に嵌合して前記取付部の転写面を前記案内板側基準面に当接させることを特徴とする。
【００２６】このような方法では、前述したように、新たな光変調装置へ交換した後では、光変調装置の位置調整が不要になり、交換作業が容易になる。
【００２７】本発明の請求項１０に係る光変調装置の取付方法では、前記製品側のプリズムの三つの側面のそれぞれに、前記光変調装置を前記案内板を介して取り付ける際には、最初の一枚目の案内板についてのみ前記製品側理論最適値に基づいて前記プリズムに対して位置決めし、残りの二枚の案内板を各案内板側基準面の相互理論最適値に基づいて位置決めすることを特徴とする。
【００２８】このような方法では、それぞれの案内板を製品側理論最適値に基づいて位置決めするよりも、案内板間相互、ひいては光変調装置間相互の位置決めがより正確に行える。
【００２９】本発明の請求項１１に係る光変調装置の取付方法は、治具側基準面を備えた取付部形成手段を有する治具と、この治具の光出射側に配置される基準プリズムとを含んで構成された基準光学ユニットを用意し、この基準光学ユニットの前記治具の光入射側に光変調装置を設置して当該光変調装置の位置を投写画像に基づいて調整するとともに、この光変調装置に前記取付部形成手段によって取付部を形成して前記治具側基準面が転写された転写面を当該取付部に設け、前記取付部に対応する被取付部が設けられた案内板を製品側のプリズムに固定する際に、当該案内板の案内板側基準面に設けられた被取付部に前記光変調装置の取付部を着脱自在に嵌合して前記取付部の転写面を前記案内板側基準面に当接させ、この案内板ごと前記光変調装置の位置を投写画像に基づいて再度調整し、再調整された状態のまま前記案内板を前記製品側のプリズムに固定することを特徴とする。
【００３０】このような方法でも、案内板の取付手順に違いがあるものの、請求項９の取付方法と同様な作用効果を奏することができ、本発明の目的が達成される。
【００３１】本発明の請求項１２に係るプロジェクタは、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プリズムと、このプリズム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であって、前記光変調装置は、前記請求項１ないし請求項８にいずれかに記載の取付構造を有していることを特徴とする。
【００３２】本発明の請求項１３に係るプロジェクタは、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プリズムと、このプリズム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であって、前記光変調装置は、請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の取付方法で取り付けられていることを特徴とする。
【００３３】従って、これらのプロジェクタにおいても、光変調装置の交換を容易にでき、本発明の目的が達成される。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１．プロジェクタの光学系の構造図１には、本発明の実施形態に係る光変調装置の取付構造が適用されたプロジェクタ１００の各種光学系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、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１５０、および投写光学系としての投写レンズ１６０を備えている。
【００３５】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、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、折り返しミラー１１７によって射出方向を９０°折り曲げられる。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枚の光変調装置（ライトバルブ）としての液晶パネル１４１（色光毎に液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂと示す）上で重畳する。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。
【００３６】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、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。そして、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。
【００３７】２．電気光学装置を備えた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、光学ユニット１７０は、マグネシウム合金製の側面Ｌ字状のヘッド体１７１（図１中に二点鎖線で図示）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１７１Ａの外側にネジにより固定される。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１７１Ｂ上側に同様にネジにより固定されている。
【００３８】電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂは、図２、図３に示すように（図２には液晶パネル１４１Ｇを代表して示す）、四周が樹脂製のフレーム１４３で保持され、案内板２００および固定部材３００を介してプリズム１５０の側面三方を囲むように配置される。フレーム１４３の光出射側において、図中上方の二隅および下方側の中央部分には凸状の取付部１４４が形成され、左右両側には光の入出方向に貫通した取付孔１４５が穿設されている。
【００３９】図４ないし図６において、フレーム１４３の取付部１４４は、取付部形成用の治具４００を用いて形成される。治具４００において、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂのフレーム１４３があてがわれる側の側面４０２には、当該フレーム１４３の三箇所の貫通孔１４６に対応した円柱部４０３が若干突出して設けられている。この円柱部４０３には、貫通孔１４６と連通するように取付部形成手段としての凹状のキャビティ４０４が設けられている。
【００４０】キャビティ４０４は、図６に拡大して示すように、対向する貫通孔１４６の開口部１４７よりも大きな内径寸法を有する第１凹部４０５と、第１凹部４０５の中央からさらに奥側に向かう第２凹部４０６とで形成されているとともに、第２凹部４０６の内径がより小さいことで断面Ｔ字形とされ、また、第２凹部４０６の奥側がテーパ状につぼまっている。このようなキャビティ４０４はＮＣ制御された工作機械等で製作され、特に第２凹部４０６の径寸法、第２凹部４０６間相互の距離寸法、第１凹部４０５の底面を形成する治具側基準面４０５Ａの平面度、この治具側基準面４０５Ａに対する第２凹部４０６の直角度が高精度に仕上げられている。
【００４１】キャビティ４０４内には、フレーム１４３があてがわれた状態で、貫通孔１４６の開口部１４９（図６）から一液性の紫外線硬化型の樹脂１４８が充填される。この樹脂１４８は、開口部１４９側から紫外線を照射することで硬化し、この後にフレーム１４３を治具４００から離間させることにより、キャビティ４０４から脱型した部分が前述の取付部１４４となる。すなわち、取付部１４４は、キャビティ４０４の第１凹部４０５で形成される円板状の基端部１４４Ａと、第２凹部４０６で形成される先端部１４４Ｂとを有することになり、先端部１４４Ｂの突端にはテーパ部１４４Ｃが形成され、基端部１４４Ａには前記治具側基準面４０５Ａが転写された転写面１４４Ｄが形成される。そして、先端部１４４Ｂは径寸法、相互間の距離寸法、転写面１４４Ｄに対する直角度が精度よく形成され、転写面１４４Ｄの平面度も良好になる。
【００４２】この際、キャビティ４０４の内面および円柱部４０３の上面部分には予め離型手段としての離型剤４０７が塗布されており、取付部１４４の脱型を容易にしている。円柱部４０３の周縁部分は漏れ防止手段としての面取り部４０８とされ、フレーム１４３とキャビティ４０４との間の隙間に流れ込んだ樹脂１４８が漏れ出し難くなっている。フレーム１４３の貫通孔１４６には、各開口部１４７，１４９の径寸法の相違により段差１４６Ａが設けられ、段差１４６Ａが埋没する程度に樹脂１４８を充填することで、貫通孔１４６内の樹脂１４８が脱型時に段差１４６Ａに係止され、貫通孔１４６から抜けるのを防止している。
【００４３】図２に戻って、案内板２００は、金属板のレーザー加工、精密プレス加工、ＮＣ制御された打抜（パンチング）加工、またはＮＣ制御による金属材の削り出し加工等によって四角枠状に形成されており、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂごとに設けられる。この案内板２００には、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂに対応した開口部２０１と、前記フレーム１４３の取付部１４４に対応した被取付部としての位置決め孔２０２と、フレーム１４３の取付孔１４５に対応したネジ孔２０３と、上方の中央部分および下方の二隅に穿設された一方の固定部としてのガイド孔２０４とが設けられ、案内板２００の光入射側の側面は案内板側基準面２０５になっている。これらのうち特に、位置決め孔２０２の内径寸法は、取付部１４４の先端部１４４Ｂの外形寸法と略同じであり、この内径寸法、各位置決め孔２０２間相互の距離寸法、案内板側基準面２０５の平面度、案内板側基準面に対する位置決め孔２０２の直角度は、前述した加工手段によって高精度に仕上げられている。これは、各位置決め孔２０２に対して各取付部１４４の先端部１４４Ｂを正確かつ確実に挿入するためである。
【００４４】固定部材３００は、やはり金属板の曲げ加工や打抜加工等によって平面コ字形とされており、各案内板２００が取り付けられる部分が一体に形成されている。具体的には、固定部材３００は、クロスダイクロイックプリズム１５０の三側面に跨って折曲し、かつ互いに上下に間隔を空けて設けられた二条の跨設部３０１と、各跨設部３０１の両端間を上下に連結する連結部３０２とで形成されている。これにより各部３０１，３０２で囲まれる部分には、プリズム１５０の三側面にわたって連続した開口が形成され、各側面間のコーナー部分では開口が仕切られず、光入射面が大きく確保されるというメリットがある。跨設部３０１には、各案内板２００のガイド孔２０４に対応した他方の固定部としての突起３０３が切り起こし加工等によって形成されている。この突起３０３の外周の大きさはガイド孔２０４の内径寸法に比べて十分に小さく、互いに貫挿した状態で案内板２００の固定部材３００に対する位置を調整できるようになっている。連結部３０２は、図１にも示すように、プリズム１５０と投写レンズ１６０（ヘッド体１７１の垂直面１７１Ａ）との隙間に延出しており、光が隙間から漏れるのを防いでいる。
【００４５】以上のような案内板２００、固定部材３００を用いた場合、先ず、固定部材３００をクロスダイクロイックプリズム１５０に固定し、この固定部材３００に案内板２００を固定し、案内板２００に液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ側の取付部１４４を挿入してネジ１４５Ａで固定する。以下には、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの取付方法を図７をも参照してさらに詳しく説明する。
【００４６】３．光変調装置の取付方法ステップ１（以下、「ステップ」を「ＳＴ」と略す）：先ず、治具４００および液晶パネル１４１付きのフレーム１４３を図示しない三次元位置調整装置に設置し、フレーム１４３を治具４００にあてがう。ここで、図５、図６にも示すように、液晶パネル１４１の光入射面等で形成されるパネル側基準面をＡ−Ａ面で示し、治具４００の治具側基準面４０５ＡをＢ−Ｂ面で示した場合、このＢ−Ｂ面に対するＡ−Ａ面の最適な三次元位置（例えば、互いの基準面同士が平行で所定間隔離れた位置）が治具側理論最適値として予め設定されている。そこで、位置調整装置により、治具４００のＢ−Ｂ面に対する液晶パネル１４１のＡ−Ａ面の位置が最適値となるように、フレーム１４３を画像処理手段等を駆使して位置決めする。
【００４７】この位置決めの後、位置調整装置でフレーム１４３を保持させたまま、フレーム１４３の貫通孔１４６内に紫外線硬化型樹脂１４８（図６）を充填し、離型剤が塗布された治具４００のキャビティ４０４内および貫通孔１４６内を樹脂１４８で満たす。この時、液晶パネル１４１の位置調整の結果、治具４００に対してフレーム１４３が傾き、これらの間に隙間が生じても、図６で説明したように、樹脂１４８が当該隙間から漏れる心配がない。樹脂１４８の充填が終了したら、樹脂１４８に紫外線を照射して硬化させ、この後に位置調整装置の移動機構を駆動させて液晶パネル１４１を治具４００から離間させるとともに、樹脂１４８をキャビティ４０４から脱型させて取付部１４４を得る。
【００４８】ＳＴ２：次に、製品となるプロジェクタ１００に搭載される光学ユニット１７０の調整について説明する。この光学ユニット１７０も同様に、三次元位置調整装置に設置する。この際、クロスダイクロイックプリズム１５０には予め固定部材３００を接着等によって固定しておく。そして、位置調整装置を使用して三枚の案内板２００を固定部材３００に固定する。これらの固定にあたっては、図２に示すように、先に一枚の案内板２００のガイド孔２０４と跨設部３０１の突起３０３とを遊嵌させ、この状態でプリズム１５０の合わせ面で形成されるＸ−Ｘ軸および投写レンズ１６０の光軸に対し、案内板２００の位置調整を行う。この際、案内板２００の案内板側基準面２０５をＣ−Ｃ面で示すと、このＣ−Ｃ面のＸ−Ｘ軸および投写レンズ１６０の光軸に対する最適な三次元位置を製品側理論最適値として予め設定しておき、この最適値になるように画像処理手段等を駆使して案内板２００を位置決めする。そして、位置決めの後、ガイド孔２０４に紫外線硬化型の樹脂等を充填するとともに、紫外線を照射して硬化させることにより、突起３０３をガイド孔２０４内で固定し、ひいては案内板２００を固定部材３００に固定する。
【００４９】この固定に続いて、図示しないが、残り二枚の案内板２００を固定部材３００に固定する。ただし、この際の固定は、最初の案内板２００の基準面２０５つまりはＣ−Ｃ面を基準にする。この場合でも、案内板２００間相互の最適な位置関係は相互理論最適値として予め設定されており、この最適値に基づいて残り二枚の案内板２００の三次元方向の位置決めを行い、同様に固定する。残り二枚の位置決めとして相互理論最適値を用いるのは、全ての案内板２００をクロスダイクロイックプリズム１５０のＸ−Ｘ軸および投写レンズ１６０の光軸に対して位置決めするより、案内板２００間相互の位置、ひいては各案内板２００に取り付けられる液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ間相互がより正確に位置決めされ、画素ずれが一層生じ難くなるからである。
【００５０】ＳＴ３：次に、取付部１４４が形成されたフレーム１４３を各案内板２００に取り付ける。すなわち、先端部１４４Ｂを位置決め孔２０２に挿入嵌合し、かつ基端部１４４Ａの転写面１４４Ｄを案内板側基準面２０５と当接させる。このような挿入作業も、位置調整装置の把持部でフレーム１４３をチャッキング等し、移動機構を駆動させることで行う。そして、ネジ１４５Ａをフレーム１４３の取付孔１４５に挿入してネジ孔２０３と螺合させ、このフレーム１４３を介して液晶パネル１４１を案内板２００に取り付ける。これにより、各液晶パネル１４１は、取付箇所に応じてそれぞれ液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂとなる。また、取付部１４４を確実に位置決め孔２０２に嵌合させることにより、案内板２００のＣ−Ｃ面はそのままＢ−Ｂ面と同等とみなすことができる。従って、各部材間がそれぞれの最適値で固定さることになり、最終的には、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１ＢのＡ−Ａ面がクロスダイクロイックプリズム１５０のＸ−Ｘ軸に対して理論的に最適値に位置決めされることになる。
【００５１】ＳＴ４：ところで、このような光学ユニット１７０が搭載されたプロジェクタ１００が出荷・販売されて市場に出た後、何らかの理由でいずれかの液晶パネル（例えば、図７に示す液晶パネル１４１Ｇ）を交換する必要が生じた場合には、ネジ１４５Ａを外した後に案内板２００から既設の液晶パネル１４１Ｇをフレーム１４３ごと抜き取り、新たな液晶パネル１４１（図７中に二点鎖線で図示）と交換すればよい。ここで、新たな液晶パネル１４１は、当初の液晶パネル１４１と同じ治具４００を用いて三次元位置が調整され、かつ各取付部１４４が形成されたものである。このため、新たな液晶パネル１４１を案内板２００に組み込むだけで、組み込み後の位置も最適値に確保されることになる。
【００５２】４．実施形態の効果以上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)液晶パネル１４１のパネル側基準面（Ａ−Ａ面）は、治具４００の基準面４０５Ａ（Ｂ−Ｂ面）に対して最適な三次元位置に位置決めされ、この状態でフレーム１４３に取付部１４４が形成される。また、案内板２００の基準面２０５（Ｃ−Ｃ面）もクロスダイクロイックプリズム１５０（Ｘ−Ｘ軸）側に対して最適な三次元位置に位置決めされる。そして、液晶パネル１４１を案内板２００に取り付ける際には、治具側基準面４０５Ａが転写された取付部１４４の転写面１４４Ｄを案内板側基準面２０５に当接させる。このことにより、転写面１４４Ｄが当接された案内板側基準面２０５を治具側基準面４０５Ａと同等と見なすことができ、案内板２００に対する液晶パネル１４１の位置を治具４００にあてがわれた時と同様に最適値にできる。従って、液晶パネル１４１、案内板２００、プリズム１５０間のそれぞれにおいて最適値が確保されることになり、当然にプリズム１５０に対する液晶パネル１４１の三次元位置も最適にでき、フォーカスやアライメントが正しく設定されて良好な投写画像を得ることができる。
【００５３】そして、このような液晶パネル１４１を交換する場合には、液晶パネル１４１からフレーム１４３ごと抜き取り、同じ治具４００で三次元位置の調整が成された新たな液晶パネル１４１と単に交換すればよく、交換後の液晶パネル１４１とプリズム１５０との位置関係も最適に維持されるから、交換後の位置調整を省くことができ、交換作業を容易に行える。
【００５４】(２)液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの交換にあたっては、ＲＧＢの各色光に関係なく、同じ治具４００で位置調整された液晶パネル１４１と交換できる。このため、各色光毎に専用の治具４００を設ける必用がないから、交換用として製作される液晶パネル１４１も一種類となり、交換パーツとして物違いを生じることがなく、生産管理や在庫管理等も容易にできる。
【００５５】(３)三枚の案内板２００のうち、最初の案内板２００をクロスダイクロイックプリズム１５０に対して前述のように位置決めした後は、残り二枚の案内板２００を最初の案内板２００の基準面２０５を基準に位置決めするので、案内板２００間相互を相互理論最適値に基づいて最適に位置決めでき、全ての案内板２００をプリズム１５０のＸ−Ｘ軸に対して位置決めするより、案内板２００間相互の位置、ひいては各案内板２００に取り付けられる液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ間相互をより正確に位置決めでき、画素ずれを一層生じ難くできる。
【００５６】(４)固定部材３００は、クロスダイクロイックプリズム１５０の三側面に跨る一体物であるため、各案内板２００を少ない部材点数でプリズム１５０側に取り付けることができる。また、プリズム１５０の三側面それぞれに固定部材を設ける必用がないので、固定部材３００自身のプリズム１５０側への取付作業も容易にできる。
【００５７】(５)固定部材３００には、間隔を空けて設けられた二条の跨設部３０１とこれらの端部同士を連結する連結部３０２とにより、クロスダイクロイックプリズム１５０の三側面に連続した大きな開口が形成されるから、各側面の光入射面を大きく確保できる。また、固定部材３００の連結部３０２は、プリズム１５０と投写レンズ１６０との隙間に延出しているので、この隙間から光を漏れ難くできる。
【００５８】(６)転写面１４４Ｄを備えた取付部１４４は、互いに連通した治具４００のキャビティ４０４とフレーム１４３の貫通孔１４６とに樹脂１４８を充填することで形成されているため、治具４００に対してフレーム１４３が傾いた状態に位置決めされた場合でも、このような傾きに関係なく、粘性を有した樹脂１４８を貫通孔１４６とキャビティ４０４とに良好に充填でき、凸状の取付部１４４および転写面１４４Ｄを確実に形成できる。従って、液晶パネル１４１のパネル側基準面と取付部１４４との位置関係を常に一定に形成することが可能である。
【００５９】(７)貫通孔１４６には、樹脂１４８充填側の開口部１４７，１４９の径寸法の相違によって段差１４６Ａが設けられているので、貫通孔１４６に充填された樹脂１４８による取付部１４４の脱型時に段差１４６Ａに係止させることができ、貫通孔１４６内から取付部１４４の基端側が抜け落ちるのを防止できる。
【００６０】(８)治具４００のキャビティ４０４の内面および円柱部４０３の上面部分には離型剤４０７が塗布されているので、取付部１４４の脱型を容易にできる。この際、離型手段としては、取付部形成手段の表面に塗布される離型剤、表面に層状に形成されるテフロン等の離型層、または脱型を促すイジェクトピン等を適用できる。
【００６１】(９)取付部１４４を形成する樹脂１４８は、通常の状態で軟性を有している紫外線硬化型であるから、他の一般的な樹脂のようにペレットを溶融して軟化させる必用がなく、設備等を簡略化できる。また、紫外線の照射量に応じて硬化時間をコントロールできるから、生産ラインのタクトタイム等に応じた硬化時間を設定できる。さらに、樹脂１４８は二液性の硬化樹脂ではなく、一液性なので、取扱いや管理を容易にできる。
【００６２】(10)治具４００において、円柱部４０３の周縁部分には漏れ防止手段としての面取り部４０８が設けられているので、フレーム１４３とキャビティ４０４との間に隙間が生じても、この隙間に流れ込んだ樹脂１４８が大きく漏れ出すのを防止でき、特に、液晶パネル１４１の光出射面等への樹脂漏れを防止することで、画像への影響をなくすことができる。
【００６３】なお、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。
【００６４】例えば、図８には液晶パネル１４１の別の取付方法が示されている。この方法は、液晶パネル１４１に実際に光束を入射させて治具４００およびクロスダイクロイックプリズム１５０に対する液晶パネル１４１の位置調整を行うものであり、以下に詳説する。ただし、前記実施形態と重複する説明を省略または簡略化する。
【００６５】ＳＴ１：先ず、基準となる光学ユニット５００を用意する。この基準光学ユニット５００は、治具４００と、フォーカスおよびアライメントなどの調整用の基準クロスダイクロイックプリズム５０１と、基準投写レンズ５０２とを備えている。このような基準光学ユニット５００を用い、基準プリズム５０１の三側面に沿ってそれぞれ治具４００を配置する（図では、一つのみを図示）。しかし、ここでは、基準プリズム５０１に対する治具４００の治具側基準面４０５Ａ（図６）の位置をさほど厳密に調整する必要はなく、治具４００をずれないように確実に固定しておけばよい。また、治具４００には、液晶パネル１４１に対応して開口部４０１が設けられ、光束を透過させることが可能である。
【００６６】ＳＴ２：続いて、それぞれの治具４００の光入射側にフレーム１４３で保持された液晶パネル１４１すなわち液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂ（液晶パネル１４１Ｇのみを図示）をあてがい、実際に光束を入射させて投影画像をスクリーン５０３上に表示し、スクリーン５０３上の投写画像をＣＣＤカメラ等の検出装置で撮像し、ＣＣＤカメラで検出される各液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂのフォーカス、画素位置等を確認しながら、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの三次元位置をフレーム１４３ごと調整装置で調整する。この調整の後、位置調整装置で液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを保持させたまま、各フレーム１４３の貫通孔１４６内に紫外線硬化型樹脂１４８（図６）を充填し、硬化させ、脱型させて取付部１４４を得る。
【００６７】ＳＴ３：次に、製品側では、光学ユニット１７０も同様に、三次元位置調整装置に設置する。この際にも、クロスダイクロイックプリズム１５０には予め固定部材３００を接着等によって固定しておく。
【００６８】ＳＴ４：そして、取付部１４４を有した液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの各フレーム１４３を案内板２００に取り付ける。具体的には、先端部１４４Ｂを位置決め孔２０２に挿入嵌合し、かつ基端部１４４Ａの転写面１４４Ｄを案内板側基準面２０５と当接させる。さらに、この取付状態のまま、案内板２００のガイド孔２０４と跨設部３０１の突起３０３とを遊嵌させる。この後、光束を再度液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂに入射させ、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを各案内板２００ごと先程と同様にして位置調整する。この位置調整後、案内板２００と固定部材３００とを紫外線硬化型樹脂等で固定する。なお、案内板２００と固定部材３００との固定部分に樹脂を充填する際、この固定部分がフレーム１４３で塞がれないように、フレーム１４３に切欠部等を設けておくことが好ましい。
【００６９】以上で製品としての位置調整が完了する。
【００７０】ＳＴ５：一方、市場での液晶パネル１４１の交換には、同じ基準光学ユニット５００（含治具４００）で調整された新たな液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂを用いればよい。
【００７１】以上説明した方法によっても、前述した(１)を同様に得ることができるうえ、第１実施形態とは別の以下の効果がある。
【００７２】(11)本例の方法では、液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂの位置を調整する際には、スクリーン５０３上に実際に画像を投写させて行うため、フォーカスや画素ずれを実写レベルで調整することができ、より誤差の少ない正確な調整を行える。
【００７３】図９には、フレーム１４３に設けられる取付部１４４および貫通孔１４６の変形例が示されている。図９の取付部１４４は別体の取付部材６００で形成されている。このような取付部材６００は、樹脂の成形品であり、前記実施形態でのキャビティ４０４に相当する凹部４０９内に予めセットされ、取付部材６００の端部が貫通孔１４６に埋設されるようにフレーム１４３をあてがう。また、取付部材６００の端部にはフランジ６０１が設けられており、このフランジ６０１が貫通孔１４６内で樹脂１４８によって固定されると、樹脂１４８に対するアンカー効果を発揮し、取付部材６００が容易に抜けるのを防止している。一方、貫通孔１４６は治具４００側に向かって先細りとなるテーパ面で形成されており、このような場合でも、前記実施形態と同様、硬化した樹脂１４８が貫通孔１４６から抜けるのを防止できる。
【００７４】前記実施形態のクロスダイクロイックプリズム１５０は３つの色光を合成するものであったが、本発明の光変調装置の取付構造は、色合成以外のプリズムに液晶パネル（液晶パネルは、３つである必要はない）を取り付ける場合にも適用可能である。例えば、色合成以外のプリズムとしては、偏光ビームスプリッタなどであってもよく、また、反射型の液晶パネルを用いたプロジェクタでは、色合成の光路と色分離の光路とが同じになる場合があるが、このような場合に用いられる色分離・合成プリズであってもよい（この場合、プリズムには反射型パネルが取り付けられる）。また、プリズムの基本的な構造としては、筐体内にミラーを配置し、この筐体内を液体で満たした構造であってもよい。
【００７５】さらに、本発明に係る光変調装置は液晶パネルに限定されるものではなく、例えば、１つ１つの画素が小さなミラーで構成され、このミラーの角度を変える（出射光の角度を変える＝変調する）ことでＯＮ−ＯＦＦ制御されるミクロミラーを用いたデバイスであってもよい。
【００７６】その他、本発明に係るフレーム、案内板、固定部材、治具、およびこれらに設けられる取付部、被取付部、固定部、離型手段、漏れ防止手段等の具体的な形状や、案内板に対するフレームの固定構造、さらに、樹脂を含めた各部材の材質などは、本発明の目的を達成できる範囲で任意に決定してよく、前記実施形態に限定されるものではない。
【００７７】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、光変調装置の交換時には装置ごと工場棟に持ち込んで位置調整を行う必要がなく、光変調装置の交換を容易にできるという効果がある。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２３６９
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１２年４月１９日（２０００．４．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５７２８
【弁理士】
【氏名又は名称】上柳 雅誉 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−３０５６５８（Ｐ２００１−３０５６５８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１１８１４６（Ｐ２０００−１１８１４６） |
|