JPH07128739A - Device and method for aligning light source - Google Patents
Device and method for aligning light sourceInfo
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- JPH07128739A JPH07128739A JP5277200A JP27720093A JPH07128739A JP H07128739 A JPH07128739 A JP H07128739A JP 5277200 A JP5277200 A JP 5277200A JP 27720093 A JP27720093 A JP 27720093A JP H07128739 A JPH07128739 A JP H07128739A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、平行光源装置サーチラ
イトまたは投影型表示装置（例えば液晶プロジェクター
など）用の光源と集光ユニットとの位置合わせ装置及び
位置合わせ方法に関する。特に、光源と集光ユニットと
を予め位置合わせ治具を用いて最適状態に位置合わせし
た後、固定して照明系をユニット化する場合に有効な位
置合わせ装置及び位置合わせ方法を提供するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning device and a positioning method for a light source for a parallel light source device searchlight or a projection type display device (for example, a liquid crystal projector) and a condensing unit. In particular, the invention provides a positioning device and a positioning method which are effective when the light source and the light collecting unit are previously aligned in an optimum state by using a positioning jig and then fixed to unitize the illumination system. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、投影型表示装置等は、光源から
の光を集光ユニットで反射させて、一定方向に集中させ
ることによって表示素子等を照射し、その表示素子を通
過した光線が投影レンズ等を介してスクリーン上に拡大
投射するというものであり、その優れた特徴から、現在
様々な用途に用いられている。2. Description of the Related Art For example, a projection display device or the like irradiates a display element or the like by reflecting light from a light source by a condenser unit and concentrating the light in a certain direction, and a light beam passing through the display element is projected. It is a method of enlarging and projecting on a screen through a lens or the like, and due to its excellent characteristics, it is currently used for various purposes.
【０００３】しかし、その性能も種々の諸条件が整わな
ければ十分に発揮することができない。その条件の中の
一つに、光源と集光ユニットとの位置関係がある。すな
わち、光源を集光ユニットの適切な位置に設置すること
により、光源から照射された光線を有効に利用すること
ができるのであり、この光源と集光ユニットの位置関係
が少しでも狂ってしまうと、コントラストが不均一とな
り、輝度ムラや輝度の低下等となってスクリーン上に現
れてしまう。従って、このような光源と集光ユニットと
の位置関係については、これまで様々な方法が考えられ
てきた。However, the performance cannot be sufficiently exhibited unless various conditions are satisfied. One of the conditions is the positional relationship between the light source and the light collecting unit. That is, by installing the light source at an appropriate position of the light collecting unit, it is possible to effectively use the light beam emitted from the light source, and if the positional relationship between the light source and the light collecting unit is a little confused. However, the contrast becomes non-uniform, resulting in uneven brightness, reduced brightness, and the like, which appears on the screen. Therefore, various methods have been considered for the positional relationship between the light source and the light collecting unit.
【０００４】従来の光源と集光ユニットの位置合わせ方
法として、特開昭６３−６６８４３号公報には、光源の
光軸の延長線上に光センサーを配置し、そのセンサーの
出力が、要求される配光に対応した所定の値になるよう
に光源と反射鏡との位置合わせを行い、固定するという
方法が開示されている。これは、予め反射鏡と光源とを
組み合わせて、所望の配光をなしたときの光軸上の所望
位置の照度を、光センサーで測定しておくことにより、
ランプ組み立てに当たって、光センサーの出力を測定す
ることで、光源の位置合わせの良否を判定するというも
のである。As a conventional method of aligning a light source and a light collecting unit, Japanese Patent Laid-Open No. 63-66843 discloses that an optical sensor is arranged on an extension line of the optical axis of the light source, and the output of the sensor is required. A method is disclosed in which the light source and the reflecting mirror are aligned and fixed so as to have a predetermined value corresponding to the light distribution. This is a combination of a reflecting mirror and a light source in advance, the illuminance at a desired position on the optical axis when a desired light distribution is made, by measuring with an optical sensor,
When assembling the lamp, the quality of the alignment of the light source is determined by measuring the output of the optical sensor.
【０００５】図９は、上記公報に開示されている方法を
示した図面である。図中２０は、ガラス製の回転２次曲
面をなす反射鏡で、光源１０は、小型のハロゲンランプ
である。これらで照明した光線１０を光軸上の光センサ
ー７０で測定し、その測定値より位置合わせを行ってい
る。FIG. 9 is a drawing showing the method disclosed in the above publication. In the figure, reference numeral 20 denotes a reflecting mirror made of glass and forming a quadric surface of revolution, and the light source 10 is a small halogen lamp. The light beam 10 illuminated by these is measured by the optical sensor 70 on the optical axis, and alignment is performed based on the measured value.
【０００６】この他にも光センサーを用いる方法として
は、２個以上の光センサーを上記の光軸上だけでなく被
照射面にも配置し、その照度分布によって光源と反射鏡
の位置合わせを行うというような方法なども幾つか知ら
れている。In addition to this, as a method of using an optical sensor, two or more optical sensors are arranged not only on the above-mentioned optical axis but also on the surface to be illuminated, and the position of the light source and the reflecting mirror are aligned according to the illuminance distribution. There are also some known methods such as performing.
【０００７】また、特開平４−１１４１４０号公報に
は、光源と集光ユニットの位置合わせのための光源の位
置検出機構が開示されている。この光源の位置検出機構
は、光源から放射された光の一部が、反射鏡に設けられ
た小孔を透過することにより、細いビームとなって、ラ
ンプハウス上に設けられた孔上のレティクルを照射する
ように導く構成となっており、レティクル上に照射され
たビームスポットの位置によって光源の最適位置（予め
適正位置を検出しておき、レティクル上のその位置にマ
ーキングをしておく）を検出するという方法である。図
１０は、上記公報に開示されている方法を示した図面で
ある。図中光源としてはキセノンランプ１１を、反射鏡
としては楕円反射鏡２１を用いている。この楕円反射鏡
２１の焦点位置でキセノンランプ１１の光軸と直交する
Ｘ及びＹ方向上のそれぞれの楕円反射鏡２１上の２点の
部分には小孔８０が設けられ、また、これらの小孔８０
の延長線上のランプハウス９０上にも同様に孔が設けら
れており、これらの孔上にそれぞれレティクル７１を配
置している。従って、キセノンランプ１１の交換時に
は、楕円反射鏡２１に設けられたこれらの小孔を透過す
る照射光がレティクル７１を照射するので、その照射位
置を目印とすることで再現性よく位置合わせを行うこと
が可能となっている。ただし、ここに示されているのは
あくまでキセノンランプ１１の交換時の位置合わせの再
現性を良好にするための手段であり、キセノンランプ１
１の初期の位置合わせを行う場合には、別の方法により
位置合わせすることが必要となってくる。Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-114140 discloses a light source position detecting mechanism for aligning the light source with the light collecting unit. The position detection mechanism of this light source is such that a part of the light emitted from the light source is transmitted through a small hole provided in the reflecting mirror to form a narrow beam, which is a reticle on the hole provided on the lamp house. The position of the beam spot irradiated on the reticle allows the optimum position of the light source to be detected (the proper position is detected in advance and the position on the reticle is marked). It is a method of detecting. FIG. 10 is a diagram showing the method disclosed in the above publication. In the figure, a xenon lamp 11 is used as a light source and an elliptical reflecting mirror 21 is used as a reflecting mirror. Small holes 80 are provided at two points on each of the elliptic reflecting mirrors 21 in the X and Y directions orthogonal to the optical axis of the xenon lamp 11 at the focal position of the elliptic reflecting mirror 21. Hole 80
Similarly, holes are also provided on the lamp house 90 on the extension line of, and the reticle 71 is arranged on each of these holes. Therefore, when the xenon lamp 11 is replaced, the reticle 71 is irradiated with the irradiation light that passes through these small holes provided in the ellipsoidal reflecting mirror 21, and the irradiation position is used as a mark to perform alignment with good reproducibility. It is possible. However, what is shown here is only a means for improving the reproducibility of the alignment when replacing the xenon lamp 11.
When performing the initial alignment of No. 1, it becomes necessary to perform the alignment by another method.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の位置合わせのやり方は、被照射面の照度を所定の
値以上、または最大値にするためのものであり、測定計
器を用いることによる測定精度、測定誤差および各光源
の差異などによっては、位置合わせの精度にばらつきが
生じてしまう。However, these conventional alignment methods are for making the illuminance on the surface to be illuminated equal to or greater than a predetermined value or to the maximum value, and the measurement accuracy by using a measuring instrument is improved. Due to the measurement error and the difference of each light source, the alignment accuracy varies.
【０００９】また、従来の技術においては、被照射面へ
の角度分布がほとんど考慮されていなかった。ここで、
この角度分布の重要性について以下に説明する。Further, in the prior art, the angular distribution on the surface to be illuminated was hardly considered. here,
The importance of this angular distribution will be described below.
【００１０】まず、照明系を用いる投影型表示装置等に
おいては、その投影レンズの受光角θ1によってスクリ
ーンに到達する光線の角度は制限されている。図１よ
り、投影レンズ４の受光角θ1は、投影レンズ４の瞳径
をＤ、表示素子と投影レンズ４の間の距離をＬとする
と、 （数式１） θ1 ＝tan-1（Ｄ／２Ｌ） （１） の式によって与えられる。この角度θ1より大きい角度
で表示素子（例えば液晶表示素子等）を通過した光線
は、投影レンズ４には入射しないため、スクリーン５上
に投影することができず有効利用されない。また、被照
射面に配置する表示素子によっては入射光の角度が制限
される場合もある。例えば、ＳＩＤ ９２ＤＩＧＥＳＴ
ｐｐ．２６９−２７２“Brightness Enhancement o
f an LCDProjector by a Planar Microlens Arr
ay” に提案されているような液晶表示素子にマイクロ
レンズを付加した場合などである。この場合、図６に示
すように、マイクロレンズを付加した液晶表示素子１１
０に垂直に入射する光線は、液晶表示素子を通過できる
が、一定の角度θ’以上で入射する光線については、液
晶表示素子のブラックマトリックス部で遮光されるので
有効利用できない。従って、照明系から出射された光を
有効利用するためにも、光軸ずれや照明系の出射光の角
度（平行度）のばらつき等を管理、調整しなければなら
ないことがわかる。First, in a projection type display device or the like using an illumination system, the angle of light rays reaching the screen is limited by the light receiving angle θ 1 of the projection lens. From FIG. 1, assuming that the pupil diameter of the projection lens 4 is D and the distance between the display element and the projection lens 4 is L, the light receiving angle θ 1 of the projection lens 4 is (Equation 1) θ 1 = tan −1 (D / 2L) given by the equation (1). Light rays that have passed through a display element (for example, a liquid crystal display element) at an angle larger than this angle θ 1 are not incident on the projection lens 4 and therefore cannot be projected on the screen 5 and are not effectively used. Further, the angle of incident light may be limited depending on the display element arranged on the illuminated surface. For example, SID 92DIGEST
pp. 269-272 "Brightness Enhancement o
f an LCDProjector by a Planar Microlens Arr
This is the case when a microlens is added to the liquid crystal display element as proposed in “ay”. In this case, as shown in FIG.
A light ray incident perpendicularly to 0 can pass through the liquid crystal display element, but a light ray incident at a certain angle θ ′ or more cannot be effectively used because it is shielded by the black matrix portion of the liquid crystal display element. Therefore, it is understood that in order to effectively use the light emitted from the illumination system, it is necessary to manage and adjust the deviation of the optical axis and the variation in the angle (parallelism) of the emitted light of the illumination system.
【００１１】このような課題に対して本発明では、正確
で、且つ簡単に位置合わせができ、しかもどのような集
光ユニットにも対応でき、更には平行度をも確認できる
光源の位置合わせ装置及び位置合わせ方法を提供するこ
とを目的とする。In order to solve such a problem, the present invention is capable of performing accurate and easy alignment, is compatible with any condensing unit, and is capable of confirming the parallelism of light sources. And an alignment method.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の光源位置合わせ
装置は、少なくとも光源と、該光源からの光を受けて光
軸方向に反射集光する集光ユニットとを備えた光学系の
光源位置合わせ装置において、上記光学系の光線出射側
に、少なくとも一個の孔が形成されたピンホール板と、
該ピンホール板を投影する光学系とを順次配置したこと
を特徴としており、そのことにより上記目的が達成され
る。A light source aligning apparatus of the present invention is a light source position of an optical system including at least a light source and a light collecting unit for receiving light from the light source and reflecting and condensing in the optical axis direction. In the aligning device, on the light exit side of the optical system, a pinhole plate having at least one hole formed,
It is characterized in that an optical system for projecting the pinhole plate is sequentially arranged, whereby the above object is achieved.
【００１３】また、上記ピンホール板の孔径（ｄ）は、
該ピンホール板の厚さを（ｅ）、上記投影レンズの受光
角を（θ1）としたときに、ｄ≧２×ｅ×tanθ1 である
ことを特徴としている。The hole diameter (d) of the pinhole plate is
When the thickness of the pinhole plate is (e) and the light receiving angle of the projection lens is (θ 1 ), d ≧ 2 × e × tan θ 1 is characterized.
【００１４】また、上記ピンホール板より上記投影光学
系側に、その中心が上記ピンホール板に形成された孔を
通過する光軸と一致するように配置されてなる遮光部を
形成したことを特徴としている。Further, a light-shielding portion is formed on the projection optical system side of the pinhole plate such that its center is aligned with the optical axis passing through the hole formed in the pinhole plate. It has a feature.
【００１５】さらに、上記遮光部が上記ピンホール板
と、一体に形成されていることを特徴としている。Further, the light-shielding portion is formed integrally with the pinhole plate.
【００１６】さらに、上記遮光部の半径（ｒ）が、上記
ピンホール板から遮光板までの距離を（ｌ）、該ピンホ
ール孔の直径を（ｄ）、所望の角度を（θ3）としたと
きに、ｒ＝ｌ×tanθ3＋ｄ／２であることを特徴として
いる。Further, the radius (r) of the light-shielding portion is such that the distance from the pinhole plate to the light-shielding plate is (l), the diameter of the pinhole hole is (d), and the desired angle is (θ 3 ). When this is done, it is characterized in that r = 1 × tan θ 3 + d / 2.
【００１７】本発明の光源位置合わせ方法は、少なくと
も光源と、該光源からの光を受けて光軸方向に反射集光
する集光ユニットとを備えた光学系の光源位置合わせ方
法において、上記光学系の出射光を該光学系の光線出射
側に設けられた少なくとも一個の孔が形成されてなるピ
ンホール板に照射し、該ピンホール板を投影光学系によ
りスクリーン上に投影するとともに、上記投影光学系を
移動させて上記ピンホール板の投影像のピントを調整す
ることにより上記光源と上記集光ユニットとを位置合わ
せすることを特徴としており、そのことにより上記目的
が達成される。The light source aligning method of the present invention is the light source aligning method of an optical system comprising at least a light source and a condensing unit for receiving light from the light source and reflecting and condensing in the optical axis direction. The emitted light of the system is applied to a pinhole plate having at least one hole provided on the light exit side of the optical system, and the pinhole plate is projected onto a screen by a projection optical system, and the projection is performed. It is characterized in that the optical system is moved to adjust the focus of the projected image of the pinhole plate to align the light source and the light collecting unit, and thereby the above object is achieved.
【００１８】また、上記ピンホール板より上記投影光学
系側に、その中心が上記ピンホール板に形成された孔を
通過する光軸と一致するように配置されてなる遮光部を
形成したことを特徴としている。Further, on the projection optical system side of the pinhole plate, there is formed a light-shielding portion arranged so that its center coincides with an optical axis passing through a hole formed in the pinhole plate. It has a feature.
【００１９】[0019]
【作用】本発明は、光源と集光ユニットの位置合わせ装
置及び位置合わせ方法において、光学系の光線出射側
に、少なくとも一個の孔が形成されたピンホール板と、
そのピンホール板を投影する光学系とを順次配置してお
り、そのピンホール板の投影像のピントをずらすことに
よるデフォーカス像によって、光源と集光ユニットとの
位置合わせを行うという装置及び方法である。本発明を
用いることにより、照度計を用いる位置合わせ方法より
も正確で、かつ簡単に位置合わせを行うことができ、し
かもどのような集光ユニット、例えば楕円反射鏡、放物
面鏡、コンデンサーレンズ方式、非球面鏡、光ファイバ
ー、ロッドミラー及びそれぞれを組み合わせた方式等
に、また光源としてもキセノンランプ、メタルハライド
ランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、Ｎａランプ及び
蛍光ランプ等を使用した場合においても、十分に対応が
可能となる。According to the present invention, in a positioning device and a positioning method for a light source and a condensing unit, a pinhole plate having at least one hole formed on the light exit side of an optical system,
An apparatus and method in which an optical system for projecting the pinhole plate is sequentially arranged, and a light source and a condensing unit are aligned by a defocus image by shifting the focus of a projected image of the pinhole plate. Is. By using the present invention, the alignment can be performed more accurately and easily than the alignment method using the illuminometer, and any condensing unit such as an elliptical reflecting mirror, a parabolic mirror or a condenser lens can be used. System, aspherical mirror, optical fiber, rod mirror, and a combination of these, and even when using a xenon lamp, metal halide lamp, halogen lamp, mercury lamp, Na lamp, fluorescent lamp, etc. as a light source Is possible.
【００２０】また、遮光部を形成した遮光板を、ピンホ
ール板のピンホール孔を通過する光軸上のセンターに中
心を配置することにより、非照射面に配置する素子によ
って入射光の角度が制限される場合など（液晶表示素子
にマイクロレンズを付加した場合など）は、光軸に対し
て所望の角度以上の不要光線を少なくするように調整す
ることが可能となる。Further, by arranging the light-shielding plate having the light-shielding portion centered on the center on the optical axis passing through the pinhole hole of the pinhole plate, the angle of the incident light can be changed by the element arranged on the non-irradiation surface. In the case where there is a limit (such as when a microlens is added to the liquid crystal display element), it is possible to make adjustments so as to reduce unnecessary light rays of a desired angle or more relative to the optical axis.
【００２１】さらに、その遮光板とピンホール板とを、
同一基板上に一体に形成することによって、遮光部とピ
ンホール孔との配置調整が不要となり、作業性の向上に
もつながる。Further, the light shielding plate and the pinhole plate are
By integrally forming the same on the same substrate, it is not necessary to adjust the arrangement of the light blocking portion and the pinhole hole, which leads to improvement of workability.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
【００２３】（実施例１）図１に、本発明の一実施例と
して、メタルハライドランプと放物面鏡との位置合わせ
を行う場合の各配置を示す。図示するように、光源１と
なるメタルハライドランプは、集光ユニット２として用
いる放物面鏡に対して、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ方向への調整が
可能な治具に一時的に固定する。そして、この光源１と
集光ユニット２からなる照明系の前方にピンホール板
３、投影レンズ４、スクリーン５を順次配置する。この
ような構成とすることにより、上記照明系から出射した
光は、ピンホール板３を照射し、該ピンホール板３が投
影レンズ４によってスクリーン５上に投影される。(Embodiment 1) FIG. 1 shows, as an embodiment of the present invention, respective arrangements for aligning a metal halide lamp and a parabolic mirror. As shown in the figure, the metal halide lamp serving as the light source 1 is temporarily fixed to a parabolic mirror used as the condensing unit 2 with a jig that can be adjusted in the X, Y, Z, and θ directions. Then, a pinhole plate 3, a projection lens 4, and a screen 5 are sequentially arranged in front of an illumination system including the light source 1 and the light collecting unit 2. With such a configuration, the light emitted from the illumination system illuminates the pinhole plate 3, and the pinhole plate 3 is projected onto the screen 5 by the projection lens 4.
【００２４】ここで、この投影レンズ４によって投影さ
れるピンホール板３の像のピントをずらした場合、スク
リーン５上に投影されるデフォーカス像は、図１の仮想
面上の照度分布、つまり、ピンホール孔を通過する光線
の角度分布を反映する。この仮想面上のＡ点は、投影レ
ンズ４によって、スクリーン５上のＢ点に結像する。仮
想面上で、Ａ点よりも外側を通過する光線については、
投影レンズ４を通過しないのでスクリーン５上には到達
しない。従って、スクリーン５上ではＢ点より外側に到
達する光線は存在しない。Here, when the image of the pinhole plate 3 projected by the projection lens 4 is out of focus, the defocus image projected on the screen 5 is the illuminance distribution on the virtual plane of FIG. 1, that is, , Reflects the angular distribution of the light rays passing through the pinhole. The point A on the virtual surface is imaged on the point B on the screen 5 by the projection lens 4. For a ray that passes outside the point A on the virtual plane,
Since it does not pass through the projection lens 4, it does not reach the screen 5. Therefore, on the screen 5, there is no ray reaching outside the point B.
【００２５】図２（ａ）は、上記ピンホール板３の拡大
図で、該図２（ａ）において、ピンホール板３に入射す
る光線９の角度をθ2 、投影レンズ４の受光角をθ1 と
すると、θ2 ＜θ1 の時のスクリーン５上に投影された
像は、図２（ｂ）に示したような同心円状となる。図２
（ｂ）に示されている領域Ｂの外周部は、図１のスクリ
ーン５上のＢ点に対応する。ピンホール孔に垂直に入射
した光線は領域Ｂのセンターに投影され、ピンホール孔
に角度θで入射した光線は領域Ｂのセンターからtanθ
に比例した位置に投影される。FIG. 2A is an enlarged view of the pinhole plate 3. In FIG. 2A, the angle of the light beam 9 incident on the pinhole plate 3 is θ 2 and the light receiving angle of the projection lens 4 is When θ 1 is set, the image projected on the screen 5 when θ 2 <θ 1 has a concentric circle shape as shown in FIG. Figure 2
The outer peripheral portion of the area B shown in (b) corresponds to the point B on the screen 5 in FIG. A ray incident perpendicularly to the pinhole hole is projected on the center of the region B, and a ray incident on the pinhole hole at an angle θ is tanθ from the center of the region B.
Is projected to a position proportional to.
【００２６】つまり、領域Ｂ内の照度分布は仮想面上の
照度分布、すなわちピンホール孔に入射する光線の角度
分布を反映する。今、光源１から放物面鏡等の集光ユニ
ット２を介してピンホール孔に入射する光線が、ピンホ
ール孔の法線を中心とする半頂角θ2 の円錐状だとする
と、スクリーン５上では図２（ｂ）の領域Ａに入射す
る。光源１と集光ユニット２の位置が合っておらず、ピ
ンホール孔への入射角が傾いている場合には、図２
（ｂ）の領域Ａの位置が領域Ｂのセンターからズレるの
で、領域Ａを領域Ｂのセンターになるように光源１の位
置の調整を行う。That is, the illuminance distribution in the area B reflects the illuminance distribution on the virtual surface, that is, the angular distribution of the light rays incident on the pinhole hole. Now, assuming that the light beam that enters the pinhole hole from the light source 1 through the condensing unit 2 such as a parabolic mirror is a conical shape with a half apex angle θ 2 centered on the normal line of the pinhole hole, then on the screen 5 Then, the light enters the area A in FIG. When the positions of the light source 1 and the light collecting unit 2 are not aligned and the incident angle to the pinhole hole is inclined,
Since the position of the area A in (b) deviates from the center of the area B, the position of the light source 1 is adjusted so that the area A becomes the center of the area B.
【００２７】従って、光源１と集光ユニット２の位置合
わせは、ピンホール孔に入射する光線を示す領域Ａが、
投影レンズ４の受光角θ1 を示す領域Ｂの中心に位置す
るようにし、その領域Ａの形状や他のピンホール孔の状
態を比較して、また、所望の角度θが決定している場合
には、領域Ａが所望の角度の領域内に収まるように、光
源をＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向への調整が可能な治具によって
最適な位置に移動調整する。この調整方法によって簡単
に、かつ正確に、所望の角度に集光ユニット２に対する
光源１の位置調整ができるようになった。Therefore, when the light source 1 and the condenser unit 2 are aligned with each other, the area A showing the light rays incident on the pinhole hole is
In the case where the projection lens 4 is positioned at the center of the area B showing the light receiving angle θ 1 , the shape of the area A and the states of other pinholes are compared, and the desired angle θ is determined. In the first step, the light source is moved and adjusted to an optimum position by a jig capable of adjusting in the X, Y, Z, and θ directions so that the area A falls within a desired angle area. By this adjusting method, the position of the light source 1 with respect to the light collecting unit 2 can be easily and accurately adjusted to a desired angle.
【００２８】ここで、図２（ａ）からも見られるよう
に、ピンホール板の厚さｅが増加するとピンホール孔を
通過する光線の角度が規制されていることが分かる。こ
れを防ぐために、ピンホール孔の直径ｄは、 （数式２） ｄ≧２×ｅ×tanθ1 （２） となるように決定することが必要である。また、投影レ
ンズ４の受光角θ1 は、入射光の角度θ2 より大きい値
である必要があり、この受光角θ1 は、投影レンズの瞳
径Ｄ、ピンホール板と投影レンズの間の距離Ｌで決ま
り、投影レンズの瞳径Ｄを可変することによって領域Ｂ
の大きさを可変できる。Here, as can be seen from FIG. 2A, it can be seen that as the thickness e of the pinhole plate increases, the angle of the light beam passing through the pinhole hole is regulated. In order to prevent this, it is necessary to determine the diameter d of the pinhole hole so that (Equation 2) d ≧ 2 × e × tan θ 1 (2). Further, the light receiving angle θ 1 of the projection lens 4 needs to be larger than the angle θ 2 of the incident light, and this light receiving angle θ 1 is between the pupil diameter D of the projection lens and between the pinhole plate and the projection lens. Determined by the distance L, and by changing the pupil diameter D of the projection lens, the area B
The size of can be changed.
【００２９】一般に、上記の所望の角度θ3は、実際に
照明系を用いる投影型表示装置が決定することにより決
まる。この装置の投影レンズ４の受光角θ1 内に光線が
入射するように、ピンホール板３および投影レンズ４を
配置すればよい。従って、実際に用いる投影型表示装置
を用い、表示素子を配置する代わりにピンホール板３を
取り付け、光源１と集光ユニット２との位置合わせを行
えば、所望の角度θ3が簡単に規定できる。Generally, the desired angle θ 3 is determined by the projection type display device that actually uses the illumination system. The pinhole plate 3 and the projection lens 4 may be arranged so that the light rays are incident within the light receiving angle θ 1 of the projection lens 4 of this device. Therefore, if a projection type display device that is actually used is used and the pinhole plate 3 is attached instead of disposing the display element and the light source 1 and the condenser unit 2 are aligned, the desired angle θ 3 can be easily defined. it can.
【００３０】図７は、平行光源装置の一般的な光学系配
置を示した図面である。この場合、図中の絞り１２によ
って平行度を限定しているが、この絞り１２部分で光源
１の平行度が悪い光束はカットされてしまう。これに対
して、上記実施例の位置合わせを適用した場合、平行度
が悪くてカットされる光束は減少し、また、規定通りの
平行度で集光ユニット２との位置合わせができれば、平
行度規制手段１３は必要なく、光学系も簡略化できる。FIG. 7 is a diagram showing a general optical system arrangement of the parallel light source device. In this case, although the parallelism is limited by the diaphragm 12 in the drawing, the light flux with poor parallelism of the light source 1 is cut off at the diaphragm 12 portion. On the other hand, when the alignment of the above-mentioned embodiment is applied, the parallelism is poor and the cut light beam is reduced. Further, if the alignment with the condensing unit 2 can be performed with the specified parallelism, the parallelism is reduced. The regulation means 13 is not necessary, and the optical system can be simplified.
【００３１】また、図８は、液晶プロジェクターの一般
的な光学系配置を示した図面である。この場合、照明光
の平行度が悪ければ、光源１からの光束が液晶パネル１
１０に到達しないで発散したり、また、フィールドレン
ズ１４によって集光されたスポットが投影レンズ４の瞳
径よりも大きくなり、光束がスクリーン５に到達しない
ので、光束利用率が低下してしまう。ここで、瞳径を大
きくすれば、投影レンズ４の価格が上昇してしまい、シ
ステムとしてのコストがアップしてしまう。これに対し
て、上記実施例の位置合わせを適用した場合、光源１
は、上述したように照明光の平行度がよくなり、上述し
たような問題は解消できる。FIG. 8 is a diagram showing a general optical system arrangement of a liquid crystal projector. In this case, if the parallelism of the illumination light is poor, the light flux from the light source 1 will be emitted from the liquid crystal panel 1.
10 does not reach and diverges, or the spot condensed by the field lens 14 becomes larger than the pupil diameter of the projection lens 4 and the light flux does not reach the screen 5, so that the light flux utilization rate decreases. Here, if the pupil diameter is increased, the price of the projection lens 4 increases, and the cost of the system increases. On the other hand, when the alignment of the above-mentioned embodiment is applied, the light source 1
As described above, the parallelism of the illumination light is improved, and the problems described above can be solved.
【００３２】（実施例２）図３に、本実施例のピンホー
ル板３と遮光板６を用いて位置合わせを行う場合の配置
を示す。(Embodiment 2) FIG. 3 shows an arrangement in which alignment is performed using the pinhole plate 3 and the light shielding plate 6 of this embodiment.
【００３３】前述の被照射面に配置する表示素子によっ
て、図６に示すような入射光の角度が制限される場合
（例えば液晶表示素子にマイクロレンズを付加した液晶
プロジェクターの場合）などに、光軸９に対して所望の
角度θ3以上の不要光線を少なくするように調整したい
場合、以下のような方法がある。When the angle of incident light as shown in FIG. 6 is limited by the display element arranged on the illuminated surface (for example, in the case of a liquid crystal projector in which a microlens is added to the liquid crystal display element), light is emitted. When it is desired to make adjustments so as to reduce unnecessary light rays having a desired angle θ 3 or more with respect to the axis 9, there are the following methods.
【００３４】この方法では、図３に示すように、ピンホ
ール板３と投影レンズ４の間に遮光部８を１個以上形成
した遮光板６を配置している。この遮光部８は、ピンホ
ール板３のピンホール孔７を通過する光軸９上のセンタ
ーに中心を配置しており、ｌをピンホール板３から遮光
板６までの距離、ｄをピンホール孔７の直径とすると、
遮光部８の半径ｒが、 （数式３） ｒ＝ｌ×tanθ3＋ｄ／２ （３） となるように形成する。この時、ピンホール板３を投影
すると、所望の角度θ3以内の照明光は、遮光板６の遮
光部８によって遮られ、スクリーン５上には到達しな
い。従って、スクリーン５上に明るい領域が観察されれ
ば、所望の角度θ3以内に調整されていないことを表
し、この明るい領域が遮光される方向に、集光ユニット
２に対する光源１の位置を調整をすることで位置合わせ
が可能となる。In this method, as shown in FIG. 3, a shading plate 6 having one or more shading portions 8 formed between the pinhole plate 3 and the projection lens 4 is arranged. The light-shielding portion 8 is centered at the center on the optical axis 9 that passes through the pinhole hole 7 of the pinhole plate 3, 1 is the distance from the pinhole plate 3 to the light-shielding plate 6, and d is the pinhole. Given the diameter of hole 7,
The light-shielding portion 8 is formed so that the radius r becomes (Equation 3) r = 1 × tan θ 3 + d / 2 (3). At this time, when the pinhole plate 3 is projected, the illumination light within the desired angle θ 3 is blocked by the light blocking portion 8 of the light blocking plate 6 and does not reach the screen 5. Therefore, if a bright area is observed on the screen 5, it means that the light source 1 is not adjusted within the desired angle θ 3 , and the position of the light source 1 with respect to the light collecting unit 2 is adjusted in the direction in which the bright area is shielded. Positioning is possible by doing.
【００３５】上記の方法において、遮光板６とピンホー
ル板３とを同一基板上に形成することによって、遮光部
８とピンホール孔７との配置調整が不要となり、作業性
が向上する。例えば、ガラス基板（屈折率ｎ＝１．５
３）の両側面に、ＡlまたはＣr等の材料を周知のホトリ
ソ技術を用いて形成する方法が適用できる。この場合、
ガラス厚をｔ、所望の角度をθ3とすれば、 （数式４） ｒ＝tanθ3×ｔ／ｎ＋ｄ／２ （４） により、遮光部の半径ｒを求めることができる。尚、上
述してきた実施例は集光ユニット２に放物面鏡を用いた
が、図４に示すような、球面鏡とコンデンサーレンズを
用いる場合においても、また、その他の集光ユニットに
おいても同様に、光源１の位置合わせが可能である。ま
た、本発明は、図５に示すようなケーラー照明に対して
も十分対応が可能である。In the above method, by forming the light shielding plate 6 and the pinhole plate 3 on the same substrate, it becomes unnecessary to adjust the arrangement of the light shielding portion 8 and the pinhole hole 7, and the workability is improved. For example, a glass substrate (refractive index n = 1.5
A method of forming a material such as Al or Cr on the both sides of 3) by using the well-known photolithography technique can be applied. in this case,
Assuming that the glass thickness is t and the desired angle is θ 3 , the radius r of the light-shielding portion can be calculated by the following formula (4) r = tan θ 3 × t / n + d / 2 (4). Although a parabolic mirror is used for the light collecting unit 2 in the above-described embodiment, the same applies to the case where a spherical mirror and a condenser lens are used as shown in FIG. 4 and other light collecting units. The position of the light source 1 can be aligned. Further, the present invention can be sufficiently applied to Koehler illumination as shown in FIG.
【００３６】また、上述したすべての方法において、ピ
ンホール孔７および遮光部８の数は１個以上と述べた
が、例えば一般的な楕円鏡や放物面鏡の場合は、光軸セ
ンター及び被照射面の表示素子画面の四隅にピンホール
孔７を形成することにより、被照射面での角度分布を最
適に保ちながら位置合わせが可能である。また、変形ミ
ラーなどの不連続な集光ユニットを用いる場合には、上
記場所以外に不連続点が現れる被照射面の場所にもピン
ホール孔７を形成することによって角度分布を最適に保
つことができる。なお、上記以外の他の場所での角度分
布をモニターしたければ、その場所にピンホール孔７を
設けることにより、その場所の照明系の出射光の平行度
を同時にモニターしながら位置決めを行うことが可能と
なる。In all the above-mentioned methods, the number of pinholes 7 and light-shielding portions 8 is one or more. For example, in the case of a general elliptical mirror or parabolic mirror, the optical axis center and the By forming the pinholes 7 at the four corners of the display element screen on the illuminated surface, it is possible to perform alignment while maintaining the optimum angular distribution on the illuminated surface. When a discontinuous focusing unit such as a deformable mirror is used, the pinhole hole 7 is formed at a position on the illuminated surface where a discontinuous point appears in addition to the above position to keep the angle distribution optimum. You can If you want to monitor the angular distribution in other locations than the above, you can position the location by providing a pinhole 7 to monitor the parallelism of the light emitted from the illumination system at that location. Is possible.
【００３７】なお、光源１と集光ユニット２とを固定し
てユニット化する場合には、上記のように最適状態に位
置合わせした後、セメント等で両者を固定すればよい。When the light source 1 and the light condensing unit 2 are fixed and unitized, they may be fixed with cement or the like after they are aligned in the optimum state as described above.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、照度計を用いる位置合
わせ方法よりも正確で、かつ簡単に位置合わせを行うこ
とができ、しかも、どのような照明系であっても光源の
位置合わせを行うことが可能となる。According to the present invention, the alignment can be performed more accurately and easily than the alignment method using the illuminometer, and the alignment of the light source can be performed in any illumination system. It becomes possible to do.
【００３９】また、非照射面に配置する素子によって、
入射光の角度が制限される場合など（液晶表示素子にマ
イクロレンズを付加した場合など）にも、光軸に対して
所望の角度以上の不要光線を少なくするように調整する
ことが可能となる。Further, depending on the elements arranged on the non-irradiated surface,
Even when the angle of incident light is limited (such as when a microlens is added to the liquid crystal display element), it is possible to make adjustments so as to reduce unnecessary light rays above a desired angle with respect to the optical axis. .
【００４０】また、被照射面にピンホール孔を形成する
ことにより、各場所の照明系の出射光の平行度を同時に
モニターしながら位置決めを行うことも可能となる。Further, by forming a pinhole on the irradiated surface, it is possible to perform positioning while simultaneously monitoring the parallelism of the emitted light of the illumination system at each place.
【００４１】さらに、以上のようにして光源と集光ユニ
ットを最適状態に位置合わせした後、セメントや接着
剤、または機械的な固定器具等で固定することにより照
明系をユニット化することが可能となる。Furthermore, after aligning the light source and the light collecting unit in the optimum state as described above, the lighting system can be unitized by fixing with cement, an adhesive, or a mechanical fixing device. Becomes
【図１】本発明の光源位置合わせ装置の一実施例を示し
た概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a light source alignment device of the present invention.
【図２】（ａ）は図１に示したピンホール板の詳細な図
であり、（ｂ）は（ａ）のピンホール板をスクリーン上
にピントをずらして投影したデフォーカス像を示した図
である。FIG. 2A is a detailed view of the pinhole plate shown in FIG. 1, and FIG. 2B shows a defocus image obtained by projecting the pinhole plate of FIG. It is a figure.
【図３】ピンホール板と遮光板を用いた実施例を示した
図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment using a pinhole plate and a light shielding plate.
【図４】集光ユニットに球面鏡およびコンデンサーレン
ズを用いたときの実施例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an example in which a spherical mirror and a condenser lens are used in a light collecting unit.
【図５】ケーラー照明のピンホール板部での詳細な説明
図である。FIG. 5 is a detailed explanatory view of the pinhole plate portion of the Koehler illumination.
【図６】液晶表示素子にマイクロレンズを付加した表示
素子が入射光の角度に影響される状態を示した図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a state in which a display element in which a microlens is added to a liquid crystal display element is affected by an angle of incident light.
【図７】平行光源装置の一般的な光学系配置を示した図
である。FIG. 7 is a diagram showing a general optical system arrangement of a parallel light source device.
【図８】液晶プロジェクターの一般的な光学系配置を示
した図である。FIG. 8 is a diagram showing a general optical system arrangement of a liquid crystal projector.
【図９】従来の光源位置合わせ装置を示した図である。FIG. 9 is a view showing a conventional light source alignment device.
【図１０】従来の光源位置合わせ装置を示した図であ
る。FIG. 10 is a view showing a conventional light source alignment device.
１．光源 ２．集光光学系 ３．ピンホール板 ４．投影レンズ ５．スクリーン ６．遮光板 ７．ピンホール孔 ８．遮光部 ９．光軸 １０．ハロゲンランプ １１．キセノンランプ １２．絞り １３．平行度規制手段 １４．フィールドレンズ ２０．ガラス製回転２次曲面反射鏡 ２１．楕円反射鏡 ７０．光センサー ７１．レティクル ９０．ランプハウス １００．マイクロレンズ １１０．液晶表示素子 Ｄ．投影レンズの瞳径 Ｌ．表示素子と投影レンズの間の距離 ｅ．ピンホール板の厚さ ｄ．ピンホール孔の直径 ｌ．ピンホール板から遮光板までの距離 ｒ．遮光部の半径 ｔ．ガラス基板厚 ｎ．屈折率 θ1．投影レンズの受光角 θ2．ピンホール板に入射する光線の角度 θ3．所望の角度1. Light source 2. Focusing optics 3. Pinhole plate 4. Projection lens 5. Screen 6. Light-shielding plate 7. Pinhole hole 8. Light-shielding section 9. Optical axis 10. Halogen lamp 11. Xenon lamp 12. Aperture 13. Parallelism control means 14. Field lens 20. Rotating quadric curved mirror made of glass 21. Elliptical reflector 70. Optical sensor 71. Reticle 90. Lamp house 100. Micro lens 110. Liquid crystal display device D. Pupil diameter of projection lens L. Distance between display element and projection lens e. Pinhole plate thickness d. Pinhole hole diameter l. Distance from pinhole plate to shading plate r. Radius of light shielding part t. Glass substrate thickness n. Refractive index θ 1 . Light receiving angle of the projection lens θ 2 . Angle of ray incident on pinhole plate θ 3 . Desired angle
Claims (7)
けて光軸方向に反射集光する集光ユニットとを備えた光
学系の光源位置合わせ装置において、 上記光学系の光線出射側に、少なくとも一個の孔が形成
されたピンホール板と、該ピンホール板を投影する光学
系とを順次配置したことを特徴とする光源位置合わせ装
置。1. A light source alignment device for an optical system, which comprises at least a light source and a light collecting unit for receiving and reflecting light from the light source in an optical axis direction, wherein a light emitting side of the optical system comprises: 1. A light source alignment device, wherein a pinhole plate having at least one hole formed therein and an optical system projecting the pinhole plate are sequentially arranged.
ンホール板の厚さを（ｅ）、上記投影レンズの受光角を
（θ1）としたときに、ｄ≧２×ｅ×tanθ1であること
を特徴とする請求項１に記載の光源位置合わせ装置。2. The hole diameter (d) of the pinhole plate is d ≧ 2 × e ×, where (e) is the thickness of the pinhole plate and (θ 1 ) is the light receiving angle of the projection lens. The light source alignment device according to claim 1 , wherein tan θ 1 .
に、その中心が上記ピンホール板に形成された孔を通過
する光軸と一致するように配置されてなる遮光部を形成
したことを特徴とする請求項１に記載の光源位置合わせ
装置。3. A light-shielding portion is formed on the projection optical system side of the pinhole plate so that its center coincides with an optical axis passing through a hole formed in the pinhole plate. The light source alignment device according to claim 1, which is characterized in that.
に形成されていることを特徴とする請求項１および３に
記載の光源位置合わせ装置。4. The light source alignment device according to claim 1, wherein the light shielding portion is formed integrally with the pinhole plate.
ール板から遮光板までの距離を（ｌ）、該ピンホール孔
の直径を（ｄ）、所望の角度を（θ3）としたときに、
ｒ＝ｌ×tanθ3＋ｄ／２であることを特徴とする請求項
１、請求項３および請求項４に記載の光源位置合わせ装
置。5. The radius (r) of the light-shielding portion is such that the distance from the pinhole plate to the light-shielding plate is (l), the diameter of the pinhole hole is (d), and the desired angle is (θ 3 ). When I did
5. The light source alignment device according to claim 1, claim 3 or claim 4, wherein r = 1 × tan θ 3 + d / 2.
けて光軸方向に反射集光する集光ユニットとを備えた光
学系の光源位置合わせ方法において、 上記光学系の出射光を該光学系の光線出射側に設けられ
た少なくとも一個の孔が形成されてなるピンホール板に
照射し、該ピンホール板を投影光学系によりスクリーン
上に投影するとともに、上記投影光学系を移動させて上
記ピンホール板の投影像のピントを調整することにより
上記光源と上記集光ユニットとを位置合わせすることを
特徴とする光源位置合わせ方法。6. A light source alignment method for an optical system, comprising at least a light source and a light-collecting unit that receives light from the light source and reflects and collects the light in the optical axis direction. Irradiating a pinhole plate having at least one hole provided on the light exit side of the system, projecting the pinhole plate on a screen by a projection optical system, and moving the projection optical system to A light source alignment method, wherein the light source and the light collecting unit are aligned by adjusting the focus of a projected image of a pinhole plate.
に、その中心が上記ピンホール板に形成された孔を通過
する光軸と一致するように配置されてなる遮光部を形成
したことを特徴とする請求項６に記載の光源位置合わせ
方法。7. A light-shielding portion is formed on the projection optical system side of the pinhole plate such that its center is aligned with an optical axis passing through a hole formed in the pinhole plate. The light source alignment method according to claim 6, which is characterized in that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5277200A JPH07128739A (en) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | Device and method for aligning light source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5277200A JPH07128739A (en) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | Device and method for aligning light source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128739A true JPH07128739A (en) | 1995-05-19 |
Family
ID=17580208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5277200A Pending JPH07128739A (en) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | Device and method for aligning light source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07128739A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000058786A1 (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light source device, adjusting device therefor and production method therefor, and illuminating device and projection type display device provided with light source device |
| US6860776B2 (en) | 2001-09-11 | 2005-03-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing high pressure discharge lamp unit and apparatus for producing the same |
| CN105458652A (en) * | 2015-12-16 | 2016-04-06 | 江苏森莱浦光电科技有限公司 | UHP beam lamp assembly machine |
-
1993
- 1993-11-08 JP JP5277200A patent/JPH07128739A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000058786A1 (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light source device, adjusting device therefor and production method therefor, and illuminating device and projection type display device provided with light source device |
| US6776510B1 (en) | 1999-03-31 | 2004-08-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light source device, adjusting device therefore and production method therefore, and illuminating device and projection type display device provided with light source device |
| US6860776B2 (en) | 2001-09-11 | 2005-03-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing high pressure discharge lamp unit and apparatus for producing the same |
| CN105458652A (en) * | 2015-12-16 | 2016-04-06 | 江苏森莱浦光电科技有限公司 | UHP beam lamp assembly machine |
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