JP2009204693A

JP2009204693A - プロジェクタおよびその製造方法

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Publication number: JP2009204693A
Application number: JP2008044375A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Uchiyama; 正一内山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】色付きや色ムラによる画質劣化が生じることなく、輝度ダイナミックレンジ拡大と階調数増大を実現できるプロジェクタおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクタ１は、光源２と、光源からの光を変調する第１光変調素子（反射型液晶ライトバルブ５）と、第１光変調素子からの複数の色光をそれぞれ変調する複数の第２光変調素子（透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）と、第１光変調素子からの光を複数の色光に分離するとともに、複数の第２光変調素子で変調された色光を合成する色分離・合成素子（色分離合成プリズム７）と、色分離・合成素子からの各色光を各第２光変調素子に伝達する複数の光伝達光学系（ミラー８，９）と、画像を投射する投射光学系（投射レンズ１１）と、複数の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタおよびその製造方法に関し、特に第１光変調素子、第２光変調素子の２段の光変調素子を備えたプロジェクタおよびその製造方法に関するものである。

近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、プロジェクタ等の電子ディスプレイ装置における画質改善は目覚ましく、解像度、色域については人間の視覚特性にほぼ匹敵する性能を有する装置が実現されつつある。しかしながら、輝度ダイナミックレンジについてみると、その再現範囲は１〜１０^２［nit］程度の範囲であり、また階調数は８ビットが一般的である。一方、人間の視覚は、一度に知覚し得る輝度ダイナミックレンジの範囲が１０^−２〜１０^４［nit］程度あり、また輝度弁別能力は０．２［nit］でこれを階調数に換算すると１２ビット相当といわれている。このような視覚特性を経由して現在のディスプレイ装置の表示画像を見ると、輝度ダイナミックレンジの狭さが目立ち、加えてシャドウ部やハイライト部の階調が不足しているため、視聴者は表示画像のリアリティや迫力に対して物足りなさを感じることになる。

また、映画やゲーム等で使用されるＣＧ（Computer Graphics）では、人間の視覚に近い輝度ダイナミックレンジや階調特性を表示データ（以下、ＨＤＲ（High Dynamic Range）表示データという）に持たせて描写のリアリティを追求する動きが主流になりつつある。ところが、それを表示するディスプレイ装置の性能が不足しているため、ＣＧコンテンツが本来有する表現力を充分に発揮できないという課題がある。
さらに、次期ＯＳ（Operating System）においては、１６ビット色空間の採用が予定されており、現在の８ビット色空間と比較してダイナミックレンジや階調数が飛躍的に増大する。そのため、１６ビット色空間を生かすことができる高ダイナミックレンジ、高階調の電子ディスプレイ装置の実現への要求が高まると予想される。

ディスプレイ装置の中でも、液晶プロジェクタや、ＤＬＰ（Digital Light Processing、商標）プロジェクタといった投射型表示装置（プロジェクタ）は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティや迫力を再現する上で効果的なディスプレイ装置である。この分野では上記の課題を解決するために、以下に述べる提案がなされている。

プロジェクタにおける輝度ダイナミックレンジ拡大のための基本的な構成は、光源からの出射光束を第１光変調素子で変調して所望の照明光量分布を形成し、この照明光量分布を第２光変調素子上に伝達し、第２光変調素子によってさらに変調を加えた上で照明するというものである。光変調素子としては、光伝搬特性が独立に制御可能な画素構造やセグメント構造を有し、二次元的な透過率分布を制御し得る透過型光変調素子が用いられている。その代表的な例としては、液晶ライトバルブがあげられる。また、透過型光変調素子に代えて、反射型光変調素子を用いてもよく、その代表例としては、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子が挙げられる。

いま、暗表示の透過率が０．２％、明表示の透過率が６０％の光変調素子を使用する場合を考える。従来の投射型表示装置はこの光変調素子を単体で使用する構成であり、輝度ダイナミックレンジは６０／０．２＝３００となる。これに対して、上記のディスプレイ装置は、各々が３００の輝度ダイナミックレンジを有する２段の光変調素子を光学的に直列に配置することに相当するため、理論上は３００×３００＝９００００の輝度ダイナミックレンジを実現することができる。また、階調数についてもこれと同等の考えが成り立ち、８ビット階調の光変調素子を光学的に直列に配置することによって８ビットを超える階調数を得ることができる。なお、第１光変調素子および第２光変調素子は、映像信号から作られた第１変調信号、第２変調信号によってそれぞれ別個に駆動される。

ところで、第１光変調素子として１枚の液晶ライトバルブを配置し、その像を第１光変調素子と第２光変調素子との間に配置したリレーレンズによって複数の第２光変調素子（液晶ライトバルブ）の入射面に伝達する構成が、下記の特許文献１に開示されている。特許文献１では、第１光変調素子で変調された光を異なる色の複数の色光に分離する光分離手段と、複数の第２光変調素子で変調された光を合成する光合成手段とを、一体化したクロスダイクロイックプリズムで実現する構成が開示されている。この構成では、一つのクロスダイクロイックプリズムが光分離手段と光合成手段を兼ねるため、装置全体の小型化を図ることができる。
特開２００５−２２７６９５号公報

特許文献１の構成では、光源から出射された白色光束をクロスダイクロイックプリズムを用いてＲ，Ｇ，Ｂの３原色光束に色分離している。しかしながら、分離したＲ，Ｇ，Ｂの各光束間に色ずれが生じてしまい、第１光変調素子の光学像を正確に第２光変調素子に伝達することができない。その結果、表示画像に色付きや色ムラが生じ、画質劣化が生じてしまう、という課題があった。さらに、クロスダイクロイックプリズムは特定の面上にダイクロイック膜を形成した４個の三角プリズムを貼り合わせて形成されるが、その貼り合わせ精度が一般的には１０秒程度と充分な精度を確保できず、また、４個の三角プリズムに微小な屈折率差がある。これらのことがＲ，Ｇ，Ｂの各光束に色ずれが生じる原因につながる、という課題もあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、色付きや色ムラによる画質劣化が生じることのない、輝度ダイナミックレンジ拡大と階調数増大を実現できるプロジェクタおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、光源と、前記光源から出射された光を変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第２光変調素子と、前記第１光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第２光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第２光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、複数の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明のプロジェクタによれば、複数の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段を備えているため、複数の第２光変調素子の位置調整を行った後に、第１光変調素子の光学像の各第２光変調素子への位置合わせを、光伝達光学系位置調整手段を用いて各色独立に行うことができる。これにより、正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現することができる。

あるいは、本発明の他のプロジェクタは、光源と、前記光源から出射された光を変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第２光変調素子と、前記第１光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第２光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第２光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、複数の光伝達光学系のうち、一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、前記第１光変調素子の位置を調整する第１光変調素子位置調整手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の他のプロジェクタによれば、一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、第１光変調素子の位置を調整する第１光変調素子位置調整手段と、を備えているため、複数の第２光変調素子の位置調整を行った後、第１光変調素子の光学像の各第２光変調素子への位置合わせを各色独立に行うことができる。このとき、まず一つの光路について、第１光変調素子位置調整手段を用いて一つの第２光変調素子に対して第１光変調素子の位置の合わせ込みを行い、次いで、残りの光路について、光伝達光学系位置調整手段を用いて第１光変調素子の光学像を残りの各第２光変調素子へ位置合わせする。これにより、正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現することができる。

上記本発明において、前記複数の色光が、赤色光、緑色光、青色光であり、前記色分離・合成素子として、赤色光用プリズムと緑色光用プリズムと青色光用プリズムとを備え、前記赤色光用プリズムは、前記第１光変調素子から出射された光のうち、前記赤色光を反射させるとともに前記緑色光および前記青色光を透過させる波長選択反射面と、前記波長選択反射面において反射した前記赤色光を前記第２光変調素子に向かう所定光路に向けて全反射させる全反射面と、を有し、前記青色光用プリズムは、前記赤色光用プリズムの波長選択反射面を透過した前記青色光を反射させるとともに前記緑色光を透過させる波長選択反射面と、前記波長選択反射面において反射した前記青色光を前記第２光変調素子に向かう所定光路に向けて全反射させる全反射面と、を有し、前記緑色光用プリズムは、前記青色光用プリズムの波長選択反射面を透過した前記緑色光を全反射させる全反射面を有する構成のものを用いることができる。
この構成によれば、クロスダイクロイックプリズムを用いた場合に比べてプリズム間の位置合わせ精度が緩和されることで第１光変調素子の光学像の結像位置の調整を行いやすくなり、画質劣化をより確実に防止することができる。

本発明のプロジェクタの製造方法は、光源と、前記光源から出射された光を変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第２光変調素子と、前記第１光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第２光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第２光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクタの製造方法であって、前記投射光学系に対して前記複数の第２光変調素子の各々の位置を調整する工程と、前記複数の光伝達光学系の各々の位置を調整することにより、前記第１光変調素子の光学像の位置を前記複数の第２光変調素子の各々に対して位置合わせする工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の他のプロジェクタの製造方法は、光源と、前記光源から出射された光を変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第２光変調素子と、前記第１光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第２光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第２光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクタの製造方法であって、前記投射光学系に対して前記複数の第２光変調素子の各々の位置を調整する工程と、前記第１光変調素子の位置を調整することにより、前記第１光変調素子の光学像の位置を前記複数の第２光変調素子のうちの一つの第２光変調素子に対して位置合わせする工程と、前記複数の光伝達光学系のうち、前記一つの第２光変調素子に対応する一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の位置を調整することにより、前記第１光変調素子の光学像の位置を前記一つの第２光変調素子を除く他の第２光変調素子の各々に対して位置合わせする工程と、を備えたことを特徴とする。

上記２つの本発明のプロジェクタの製造方法によれば、正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図３を参照しつつ説明する。
本実施形態のプロジェクタは、第１光変調素子、第２光変調素子の双方に液晶ライトバルブを採用した２変調方式の液晶プロジェクタの例である。
また、本実施形態は、前段の第１光変調素子に輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ、後段の第２光変調素子に色変調用の３枚の透過型液晶ライトバルブを用いている。

図１は、本実施形態のプロジェクタの概略構成図（斜視図）である。図２は、同平面図である。図３は、同プロジェクタの製造工程を示すフローチャートである。
なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素毎に寸法や位置関係の縮尺を異ならせることもある。

本実施形態のプロジェクタ１は、図１、図２に示すように、光源２と、光源２から入射した光の輝度分布を均一化する均一照明光学系３と、均一照明光学系３から偏光ビームスプリッタ４（Polarized Beam Splitter,以下、ＰＢＳと略記する）を経て入射した光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ５と、反射型液晶ライトバルブ５からＰＢＳ４で反射された光をリレーするリレーレンズ６と、全波長領域の光をＲ，Ｇ，Ｂの３原色光に分離、ないしはＲ，Ｇ，Ｂの３原色光を合成する色分離合成プリズム７と、リレーレンズ６から出射し、色分離合成プリズム７、ミラー８，９を経て入射した光の波長領域のうちＲ，Ｇ，Ｂの３原色光の輝度をそれぞれ変調する３組の透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、各透過型液晶ライトバルブから出射し、色分離合成プリズム７で合成されて入射した光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ１１とで概略構成されている。

光源２は、高圧水銀ランプ等のランプと、ランプからの出射光を反射するリフレクタとから構成されている。光源２から出射した光束は、第１フライアイレンズ、第２フライアイレンズ、偏光変換素子、集光レンズが順次設置された均一照明光学系３に入射する。第１、第２フライアイレンズおよび集光レンズは、光束断面における光強度分布を均一化する機能を有する。また、偏光変換素子は、例えばＰＢＳアレイと１／２波長板などから構成されており、光源２から出射された不定偏光状態の光束を後段の光学系で利用可能な、振動方向が一方向に揃った直線偏光に変換する。均一照明光学系３を出射した光束は、均一照明光学系３の内部の偏光変換素子によってＰ偏光に変換されている。
なお、図面の簡略化のために、図１では均一照明光学系を１つの部品であるかのように簡略化して描いている。

図２に示すように、均一照明光学系３を出射した光束はＰＢＳ４に入射し、Ｐ偏光成分はＰＢＳ膜４ａを透過して反射型液晶ライトバルブ５（第１光変調素子）に入射する。反射型液晶ライトバルブ５は、入射した光の全波長領域の輝度を映像信号に対応して変調して出射させる。具体的には、反射型液晶ライトバルブ５に入射したＰ偏光は映像信号に応じて位相変調され、反射されて再びＰＢＳ４に入射した光束のうち、Ｓ偏光成分がＰＢＳ膜４ａで反射されてリレーレンズ６に向けて出射する。リレーレンズ６は、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ５の光学像を各色変調用の透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの画素面に結像する機能を有している。

リレーレンズ６から出射した光束は色分離合成プリズム７（色分離・合成素子）の下部に位置する色分離部に入射する。色分離合成プリズム７は、図２に示すように、Ｇ光用プリズム７Ｇ（緑色光用プリズム）、Ｂ光用プリズム７Ｂ（青色光用プリズム）、Ｒ光用プリズム７Ｒ（赤色光用プリズム）の３つのプリズムで構成されている。Ｒ光用プリズム７Ｒに入射した白色光束は、Ｂ光用プリズム７ＢとＲ光用プリズム７Ｒとの界面に入射する。この界面にはＧ・Ｂ透過／Ｒ反射（Ｇ光およびＢ光を透過させ、Ｒ光を反射させる）特性のダイクロイック膜が形成されており、そこで反射されたＲ光束は、Ｒ光用プリズム７Ｒの全反射面に入射して再び反射された後、Ｒ光用プリズム７Ｒから出射する。

Ｂ光用プリズム７Ｂに入射したＧ・Ｂ光束はＢ光用プリズム７ＢとＧ光用プリズム７Ｇとの界面に入射する。この界面にはＧ透過／Ｂ反射特性のダイクロイック膜が形成されており、そこで反射されたＢ光束は、Ｂ光用プリズム７Ｂの全反射面に入射して再び反射された後、Ｂ光用プリズム７Ｂから出射する。Ｇ光用プリズム７Ｇに入射したＧ光束はＧ光用プリズム７Ｇの全反射面に入射して再び反射された後、Ｇ光用プリズム７Ｇから出射する。

色分離合成プリズム７から出射したＲ，Ｇ，Ｂの各色光束は、下段ミラー８（光伝達光学系）で上方（＋ｙ方向）にはね上げられ、次に入射する上段ミラー９（光伝達光学系）で反射されて、色分離合成プリズム７の上部に位置する色合成部７ｂの光入射面に対向配置された３枚の透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ（第２光変調素子）に入射する。したがって、下段ミラー８、上段ミラー９からなる一対のミラーが、色分離合成プリズム７の色分離部から出射した各色光を各透過型液晶ライトバルブ１０に伝達する光伝達光学系として機能する。これら下段ミラー８、上段ミラー９からなる一対のミラーには、各ミラー８，９の位置および入射光軸に対する反射面の角度（ｘ、ｙ、ｚ軸回りの回転角度）を調整する位置調整機構１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ（光伝達光学系位置調整手段）がそれぞれ備えられている。

また、本実施形態における色分離合成プリズム７を構成するプリズムは、上部も下部も同一の構成であり、何も変わらないが、下部は入射した白色光をＲ，Ｇ，Ｂの３原色光に分離して３方向に出射させる色分離部として機能し、上部は３方向から入射したＲ，Ｇ，Ｂの３原色光を合成して出射させる色合成部として機能する。なお、以下の文章において、必要に応じて３枚の透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを一括して色変調ライトバルブ１０と称することもある。

透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ（第２光変調素子）は、画素電極およびこれを駆動するための薄膜トランジスタ素子、薄膜ダイオード等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたガラス基板と、全面にわたって共通電極が形成されたガラス基板との間にツイストネマティック（ＴＮ）型液晶を挟み込むとともに、両方の外面に偏光板を配置したアクティブマトリックス型の液晶表示素子である。透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモード、またはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御される。

色変調ライトバルブ１０に入射した各色光束は映像信号に対応して変調（第２の変調）を受け、再び色分離合成プリズム７に入射して合成される。引き続き、合成光束はリレーレンズ６の上方に位置する投射レンズ１１（投射光学系）に入射し、投射レンズ１１によって図示しないスクリーンに投影される。

以下、上記構成の本実施形態のプロジェクタの製造方法を図３のフローチャートを参照して説明する。以下では、全製造工程のうち、本発明の特徴点である第１、第２光変調素子の位置調整工程について詳しく説明し、一般的な方法が用いられる他の工程については説明を省略する。

本実施形態のプロジェクタにおいては、光変調素子を構成する４枚の液晶ライトバルブ５，１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを以下の手順によって位置調整する。
まず、３枚の色変調用の透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを、通常の３板式投射型表示装置と同様の手法を用いて、投射レンズ１１に対してそれぞれ位置調整する（図３のステップＳ１）。
位置調整が終わったところで、各透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを色分離合成プリズム７に固定する（図３のステップＳ２）。

次に、３枚の色変調用透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを固定した色分離合成プリズム７と投射レンズ１１を、反射型液晶ライトバルブ５、ＰＢＳ４、リレーレンズ６が図１、図２のレイアウトに配置されている光学系に組み込む。そして、リレーレンズ６によって結像された反射型液晶ライトバルブ５の光学像が各色変調用の透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの画素面の所定の位置に結像するように調整を行う。このとき、位置調整機構１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを用いてＲ，Ｇ，Ｂの各色光の光路上に配置されている下段ミラー８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ、上段ミラー９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの傾きおよび位置を調整する（図３のステップＳ３）。この傾き、位置調整は、色変調ライトバルブ１０の水平方向、垂直方向に光束がシフトするように行われる。ミラーは各光路に２枚ずつあるので、それぞれに水平方向調整、垂直方向調整を分担させることで位置調整機構が簡素化され、装置コストの低減を図ることができる。

位置調整を行い、反射型液晶ライトバルブ５の光学像が各色変調用の透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの画素面の所定の位置に結像したところで、下段ミラー８、上段ミラー９の傾きおよび位置を固定する（図３のステップＳ４）。

本実施形態によれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光路に下段ミラー８、上段ミラー９の位置および傾きを調整する位置調整機構１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂをそれぞれ備えているため、３枚の色変調ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの投射レンズ１１に対する位置調整を行った後、輝度変調ライトバルブ５のリレー光学像の各色変調ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂへの位置合わせを各色独立に行うことができる。これにより、各ライトバルブの正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現することができる。

また、Ｒ光用プリズム７ＲとＧ光用プリズム７ＧとＢ光用プリズム７Ｂの３つのプリズムからなる色分離合成プリズム７を備えているが、このプリズムはクロスダイクロイックプリズムほど各プリズム間の高い貼り合わせ精度が要求されないため、クロスダイクロイックプリズムを用いた場合に比べて輝度変調ライトバルブ５のリレー光学像の結像位置の調整を行いやすくなり、画質劣化をより確実に防止することができる。

［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図４、図５を参照しつつ説明する。
本実施形態も、第１実施形態と同様、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブと色変調用の３枚の透過型液晶ライトバルブを備えた液晶プロジェクタの例である。
図４は、本実施形態のプロジェクタの平面図である。図３は、同プロジェクタの製造工程を示すフローチャートである。なお、図４において、第１実施形態の図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。

第１実施形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの全ての光路の下段ミラー、上段ミラーに位置調整機構が備えられていたのに対し、本実施形態のプロジェクタ２１では、図４に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの光路のうち、Ｒ，Ｂの光路の下段ミラー８Ｒ，８Ｂ、上段ミラー９Ｒ，９Ｂには位置調整機構１２Ｒ，１２Ｂ（光伝達光学系位置調整手段）が備えられているが、Ｇの光路の下段ミラー８Ｇ、上段ミラー９Ｇには位置調整機構が備えられていない。そして、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ５の位置を調整する位置調整機構１４（第１光変調素子位置調整手段）が備えられている。位置調整機構１４によって、反射型液晶ライトバルブ５のｘ、ｙ、ｚ軸方向の前進または後退、ｘ、ｙ、ｚ軸回りの回転が可能となっている。

以下、上記構成の本実施形態のプロジェクタ２１の製造方法を図５のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタ２１においては、光変調素子を構成する４枚の液晶ライトバルブ５，１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを以下の手順によって位置調整する。
まず、３枚の色変調用の透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを、通常の３板式投射型表示装置と同様の手法を用いて、投射レンズ１１に対してそれぞれ位置調整する（図５のステップＳ１）。
位置調整が終わったところで、各透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを色分離合成プリズム７に固定する（図５のステップＳ２）。以上の工程までは第１実施形態と同様である。

次に、位置調整機構１４を用いてリレーレンズ６に対する反射型液晶ライトバルブ５の相対位置を動かし、一枚の色変調用の透過型液晶ライトバルブ（本例の場合はＧ光用液晶ライトバルブ１０Ｇ）の所定の位置（画素面）に輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ５のリレー光学像が結像するように位置調整を行う（図５のステップＳ３）。
位置調整が終わったところで、反射型液晶ライトバルブ５を例えばＰＢＳ４に固定する（図５のステップＳ４）。

ただし、この調整が終了した段階では、他の２色の色変調用透過型液晶ライトバルブ（本例の場合はＲ，Ｂ光用液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｂ）に対しては所定の位置（画素面）に反射型液晶ライトバルブ５の光学像は結像しない。なぜならば、色分離合成プリズム７の３つのプリズム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ間に屈折率差があったり、下段ミラー８、上段ミラー９の取り付け精度に誤差があるためである。

そこで、次の段階で、位置調整機構１２Ｒ，１２Ｂを用いて、Ｒ，Ｂの各色光の光路に設けられている下段ミラー８Ｒ，８Ｂ、上段ミラー９Ｒ，９Ｂの傾きおよび位置を調整する（図５のステップＳ５）。この傾き、位置調整は、色変調用の透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｂの水平方向、垂直方向に光束がシフトするように行われる。ミラーは各光路に２枚ずつあるので、それぞれに水平方向調整、垂直方向調整を分担させることで位置調整機構が簡素化され、装置コストの低減が図れる。

位置調整を行い、反射型液晶ライトバルブ５の光学像が各色変調用透過型液晶ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｂの画素面の所定の位置に結像したところで、下段ミラー８Ｒ，８Ｂ、上段ミラー９Ｒ，９Ｂの傾きおよび位置を固定する（図５のステップＳ６）。

本実施形態においても、各ライトバルブの正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現できる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、下段ミラー、上段ミラーの位置調整機構がＲ，Ｂの２つの光路のみで済み、位置調整機構の削減を図ることができる。なお、本実施形態では、第１実施形態と比べて反射型液晶ライトバルブの位置調整機構が増えているように思えるかもしれないが、実際の装置としては第１実施形態の場合でも反射型液晶ライトバルブの位置調整機構は必要である（第１実施形態では発明のポイントに係わらないため、説明を省略した）。したがって、本実施形態の構成によれば、装置構成の簡略化を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では色分離合成プリズムとしてＲ光用プリズム、Ｇ光用プリズム、Ｂ光用プリズムの３つのプリズムからなる構成を示したが、この構成に代えて、クロスダイクロイックプリズムを用いても良い。また、第１光変調素子として、反射型液晶ライトバルブに代えて透過型液晶ライトバルブを用いても良い。また、第１光変調素子には、液晶ライトバルブに限らず、ＤＭＤ等を用いることもできる。

本発明の第１実施形態のプロジェクタを示す斜視図である。同平面図である。同プロジェクタの製造方法を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態のプロジェクタを示す平面図である。同プロジェクタの製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１，２１…プロジェクタ、２…光源、５…反射型液晶ライトバルブ（第１光変調素子）、７…色分離合成プリズム（色分離・合成素子）、７Ｒ…Ｒ光用プリズム、７Ｇ…Ｇ光用プリズム、７Ｂ…Ｂ光用プリズム、８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…下段ミラー（光伝達光学系）、９，９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ…上段ミラー（光伝達光学系）、１０，１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…透過型液晶ライトバルブ（第２光変調素子）、１１…投射レンズ（投射光学系）、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…位置調整機構（光伝達光学系位置調整手段）、１４…位置調整機構（第１光変調素子位置調整手段）。

Claims

光源と、
前記光源から出射された光を変調する第１光変調素子と、
前記第１光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第２光変調素子と、
前記第１光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第２光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、
前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第２光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、
前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、
複数の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
光源と、
前記光源から出射された光を変調する第１光変調素子と、
前記第１光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第２光変調素子と、
前記第１光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第２光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、
前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第２光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、
前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、
複数の光伝達光学系のうち、一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、
前記第１光変調素子の位置を調整する第１光変調素子位置調整手段と、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
前記複数の色光が、赤色光、緑色光、青色光であり、
前記色分離・合成素子が、赤色光用プリズムと緑色光用プリズムと青色光用プリズムとを備え、
前記赤色光用プリズムは、前記第１光変調素子から出射された光のうち、前記赤色光を反射させるとともに前記緑色光および前記青色光を透過させる波長選択反射面と、前記波長選択反射面において反射した前記赤色光を前記第２光変調素子に向かう所定光路に向けて全反射させる全反射面と、を有し、
前記青色光用プリズムは、前記赤色光用プリズムの波長選択反射面を透過した前記青色光を反射させるとともに前記緑色光を透過させる波長選択反射面と、前記波長選択反射面において反射した前記青色光を前記第２光変調素子に向かう所定光路に向けて全反射させる全反射面と、を有し、
前記緑色光用プリズムは、前記青色光用プリズムの波長選択反射面を透過した前記緑色光を全反射させる全反射面を有することを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクタ。
光源と、前記光源から出射された光を変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第２光変調素子と、前記第１光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第２光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第２光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクタの製造方法であって、
前記投射光学系に対して前記複数の第２光変調素子の各々の位置を調整する工程と、
前記複数の光伝達光学系の各々の位置を調整することにより、前記第１光変調素子の光学像の位置を前記複数の第２光変調素子の各々に対して位置合わせする工程と、を備えたことを特徴とするプロジェクタの製造方法。
光源と、前記光源から出射された光を変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第２光変調素子と、前記第１光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第２光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第２光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクタの製造方法であって、
前記投射光学系に対して前記複数の第２光変調素子の各々の位置を調整する工程と、
前記第１光変調素子の位置を調整することにより、前記第１光変調素子の光学像の位置を前記複数の第２光変調素子のうちの一つの第２光変調素子に対して位置合わせする工程と、
前記複数の光伝達光学系のうち、前記一つの第２光変調素子に対応する一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の位置を調整することにより、前記第１光変調素子の光学像の位置を前記一つの第２光変調素子を除く他の第２光変調素子の各々に対して位置合わせする工程と、を備えたことを特徴とするプロジェクタの製造方法。