專利名稱：光軸調整裝置、光軸調整方法及投射型顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光軸調整裝置、光軸調整方法及投射型顯示裝置，尤其涉及使激光投射型顯示裝置等的多束激光等光的光軸以高精度一致的光軸調整裝置、光軸調整方法及使用該光軸調整裝置的投射型顯示裝置。
背景技術：
近年來，伴隨著使用波長轉換元件的小型的綠色激光器以及藍色半導體激光器的開發，提出了一種以激光為光源的超小型的投影儀。以這樣的激光作為光源的投影儀，由于具有良好的色彩再現性、能夠實現低耗電化、小型化，并且是掃描型圖像顯示裝置，所以具有像素不被固定、分辨率容易轉換這些各種這樣的優點。另外，以激光為光源的超小型投影儀例如響應于圖像信號而對紅色、綠色、藍色三色的激光光源直接進行調制或通過外部調制器間接地進行調制，并通過校準透鏡將這些激光轉換成平行光，使各激光合光成為一個光束，并使用例如MEMS鏡在屏幕上進行二維掃描并投射圖像。作為用于這樣地將紅色、綠色、藍色三色的激光在一個光軸上合光的現有技術，已知使用二色鏡的技術。此外，作為為了使紅色、綠色、藍色三色的激光在一個光軸上合光而使用二色鏡的技術，例如已知專利文獻1等記載的技術。投射型顯示裝置使用專利文獻1記載的合光技術、并使用由紅色、綠色、藍色三色的激光合光成一個光束以投射到屏幕等的被投射面上的激光，該投射型顯示裝置為了將紅色、綠色、藍色三色的激光合光成為一個光束而向被投射面投射，需要使各色的激光在被投射面上以相同的像素進行投射，因此，需要對各色之間的激光的光軸以高精度進行調整。作為這樣的用于對各色的激光的光軸進行調整的現有技術，例如已知專利文獻2等公開的技術。該專利文獻2記載的現有技術為，通過各自獨立的MEMS鏡使各激光反射，由此進行二維掃描，此外，在各MEMS鏡上設置初始角度偏移修正機構。專利文獻1 日本特開2007-121539號公報專利文獻2 日本特開2007-156056號公報應用了專利文獻2公開的現有技術的投射型顯示裝置將各激光投射到屏幕上一邊觀察畫面一邊對基于MEMS鏡進行的各激光的偏移進行調整，因此，很大程度依賴于調整者的技術能力，另外，還存在難以在整個照射區域范圍內進行精密的激光偏移調整的問題。
發明內容
本發明是鑒于上述狀況作出的發明，其目的在于提供一種結構簡單且緊湊的、與能夠容易地進行多個光源間的光軸的傾斜的修正、位置偏移的修正從而得到良好的投射圖像的投射型顯示裝置相對應的光軸調整裝置、光軸調整方法及投射型顯示裝置。為了實現所述目的，本發明的光軸調整裝置生成對從光源射出的入射激光的光軸的角度和位置進行調整的信號，其特征在于如下構成具有對所述入射光的一部分進行反射分光的第一反射分光濾光器；具有供透過了該第一反射分光濾光器的激光入射的攝像面的位置檢測用攝像機構；使由所述第一反射分光濾光器反射了的激光會聚的聚光透鏡； 具有供通過該聚光透鏡會聚了的激光入射的攝像面的角度檢測用攝像機構，基于所述角度檢測用攝像機構的攝像面中的所述激光的入射位置，確定從所述入射激光的光源射出的光軸的角度，基于所述位置檢測用攝像機構的攝像面中的所述激光的入射位置，確定從所述入射激光的光源射出的光軸的位置，并且生成對所述光軸的角度和位置進行調整的信號。另外，本發明的特征在于，投射型顯示裝置如下構成具有所述光軸調整裝置； 多個光源；與所述多個光源分別對應地設置的聚光透鏡；對所述聚光透鏡和所述光源的組進行一軸或多軸調整的致動器；使經過了所述聚光透鏡的來自多個光源的激光耦合的多個合光濾光器；使被合光的多束激光以任意的角度反射的二維掃描鏡，所述多個光源響應于圖像信號而對束狀的激光進行調制并供給，被調制了的激光通過所述聚光透鏡被轉換為平行光或大致平行光，利用將所述多束激光耦合的合光濾光器，多束光束在同一光軸上被合光，通過所述二維掃描鏡反射來自所述多個光源的光束并投射到屏幕上，向所述光軸調整裝置入射所述合光的激光，根據所述光軸調整裝置生成的調整光軸的角度和位置的信號， 所述致動器被驅動。而且，本發明，作為前述的投射型顯示裝置中的光軸調整方法，其特征在于將所述多個光源的任意一個光源作為基準光源，從作為該基準的光源射出的激光入射到所述角度檢測用攝像機構及所述位置檢測用攝像機構并被測定出角度和位置，將該被測定出的角度和位置分別作為基準角度、基準位置，然后，使作為基準光源的光源以外的光源依次射出光，分別入射到所述角度檢測用攝像機構及所述位置檢測用攝像機構并被測定出角度和位置，以使得該被測定出的角度和位置分別成為基準角度及基準位置的方式對所述光源的角度和位置進行調整。
圖1是說明本發明的第一實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。圖2是說明光源la、lb、lc的光軸調整的方法的流程圖。圖3是說明作為本發明的第二實施方式的光源la、lb、lc的光軸調整的方法的流程圖。圖4是說明本發明的第三實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。圖5是對置于聚光透鏡的焦點位置上的光源的傾斜和從聚光透鏡2射出的激光的光軸的位置變化進行說明的圖。圖6是說明本發明的第六實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。圖7是說明本發明的第七實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。圖8是說明本發明的第八實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。圖9是說明作為本發明的第九實施方式的投射型顯示裝置用光源的圖。圖10是說明本發明的第十實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。圖11是說明外部調整機構的構成例的圖。圖12是說明外部調整機構的其他的構成例的圖。圖13是說明作為本發明的第十一實施方式的投射型顯示裝置用的光軸測定機構的圖。
具體實施例方式以下，通過附圖對本發明的光軸調整裝置、光軸調整方法及投射型顯示裝置的實施方式進行詳細地說明。[實施方式1]圖1是說明本發明的第一實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。在圖1中， 附圖標記la、lb、lc分別表示綠色、藍色、紅色的半導體激光器等光源；附圖標記h、2b、2c 表示光源la、lb、Ic的聚光透鏡；附圖標記3表示聚光透鏡；附圖標記^、4b、如表示針對光源及聚光透鏡的致動器；附圖標記如、恥表示對來自各光源的光束線進行合光的合光濾光器；附圖標記6a、6b表示對合光了的激光的一部進行反射分光的濾光器；附圖標記7a表示位置檢測用攝像機構；附圖標記7b表示角度檢測用攝像機構；附圖標記8表示使合光了的光線以任意的角度反射而向屏幕17上投射映像的掃描用鏡；附圖標記9表示CPU ；附圖標記10表示存儲器；附圖標記11表示光學基座(盒體)。本發明的第一實施方式的投射型顯示裝置構成為在光學基座11內收納有光源 IaUbUc ；針對各光源的聚光透鏡h、2b、2c ;致動器乜、413、如；合光濾光器fe、5b ；反射分光濾光器6a、6b ；聚光透鏡3 ；位置檢測用攝像機構7a ；角度檢測用攝像機構7b ；掃描用鏡 8。在前面的記載中，來自光源la、lb、lc的綠色、藍色、紅色激光通過分別設置的聚光透鏡h、2b、2c被轉換成大致平行光，并通過反射特定波長的光且使其他波長的光透過的合光濾光器fedb而被合光，通過將被合光了的光線以任意的角度反射的掃描用鏡8進行二維掃描，從而被投射到屏幕17等被投射面上，由此，在屏幕17上形成彩色圖像。此外， 來自光源la、lb、lc的各色的強度當然會根據顯示數據進行調制。前述那樣的投射型顯示裝置需要使多個光源la、lb、lc的光軸一致，另外，需要使其位置一致。因此，本發明的實施方式是，使用對合光后的激光的一部分進行反射分光的濾光器6a、6b及聚光透鏡3將合光后的激光的一部分引導至位置檢測用攝像機構7a及角度檢測用攝像機構7b，由CPU 9運算所檢測出的位置信息及角度信息，并根據其結果控制針對光源及聚光透鏡的致動器^t、4b、k，由此，使來自光源la、lb、Ic的激光的光軸一致。此外，前述的位置檢測用攝像機構7a及角度檢測用攝像機構7b可以是公知的象限儀、被稱為位置傳感探測器(PSD)的元件。另外，致動器^、4b、k使用公知的4軸的致動器。圖2是說明光源la、lb、lc的光軸調整的方法的流程圖，下面，參照圖2對本發明實施方式中的光源的光軸的調整方法進行說明。(1)選擇光源Ia作為成為基準的光源，僅將作為該基準的光源Ia點亮，使從光源 Ia射出的激光被進行反射分光的濾光器6a、6b分成兩束激光，使透過了濾光器6b的光入射到位置檢測用攝像機構7a的攝像面，使被濾光器6b反射了的光經由聚光透鏡3入射到角度檢測用攝像機構7b (步驟201)。(2)位置檢測用攝像機構7a輸出基于所入射的激光的入射位置的位置檢測信號， 并將該檢測信號發送到CPU 9。另一方面，一般情況下，入射到聚光透鏡的平行光的光軸角度和被聚光透鏡聚光的位置與入射角度成比例。因此，被所述濾光器6b反射了的光通過使反射分光后的光會聚的聚光透鏡3而被會聚，該被會聚了的會聚光入射到角度檢測用攝像機構7b的攝像面后，角度檢測用攝像機構7b輸出所入射的激光的角度檢測信號，并將該檢測信號發送到CPU 9 (步驟202、203)。(3) CPU 9基于來自位置檢測用攝像機構7a的位置檢測信號和來自角度檢測用攝像機構7b的角度檢測信號，算出作為基準的光源Ia的射出角度和位置。S卩，CPU 9從來自角度檢測用攝像機構7b的角度檢測信號及聚光透鏡3和角度檢測用攝像機構7b之間的距離算出從光源Ia射出的光線的光軸的基準角度(光源的射出角度)。另外，CPU 9進行如下運算將從光源Ia射出的光照射到位置檢測用攝像機構7a的攝像面的位置，如式(1)所示，作為結合了從光源射出的光軸位置和光軸的基于傾斜的位置偏移這兩個現象的位置進行觀測，基于此，使用式(1)，根據前述的處理中所測定的光軸的基準角度和攝像面上的光軸位置、光源和位置檢測用攝像機構7a的攝像面的距離算出從基準光源Ia射出的光線的光軸位置(步驟204)。攝像面上的光軸位置=光源上的光軸位置+(光源與攝像面的距離)Xtan (光軸角度)...式(1)(4)CPU 9將通過前述算出的作為基準的光源Ia的射出角度和位置的信息存儲在存儲器10中(步驟205)。(5)接下來，在除作為基準光源的光源Ia以外的N個光源中，選擇N= 1號的光源即光源lb，通過與前述說明的光源Ia的情況相同的測定法進行從光源Ib射出的光軸的傾斜和位置檢測，基于這些結果由CPU 9運算出光源Ib的光軸上的角度和位置(步驟206 210)。(6)CPU 9判定針對光源Ia的通過測定、計算所得到的基準角度和位置與針對光源Ib的通過測定、計算所得到的角度和位置是否一致，在不一致的情況下，根據其偏差值生成針對控制從光源Ib射出的激光的光軸角度和位置的致動器4b的調整信號，通過該致動器4b進行控制，以使得從光源Ib射出的激光的光軸角度和位置與光源Ia的基準角度和位置的偏差為零(步驟211 213)。(7)在進行了步驟213中的角度和位置的調整處理后，或者，通過步驟211的判定， 在光源la、lb的角度和位置一致的情況下，固定光源lb，并判定關于全部光源的處理是否結束，若結束，則結束光軸的調整的處理(步驟214，215)。(8)通過步驟215的判定，在還剩有尚未處理完的光源的情況下，回到從步驟206 開始的處理，選擇下一光源，這里選擇光源lc，繼續與前述同樣的處理。前述的處理中的對光源的固定，例如可通過設置能夠對圖11所示的光源進行固定的保持機構來進行。在前述的說明中，作為成為基準的光源，選擇光源la，但成為基準的光源不限于光源la，光源Ib或Ic的任何一個都可以。本發明的第一實施方式通過實施前述一連串的調整步驟而能夠使光源la、lb、lc的光軸的位置和角度完全一致地進行合光。其結果為，通過鏡8對被合光了的激光進行掃描而成的光束線不管照射到多遠距離的屏幕17上，從光源 IaUbUc射出的各光束線都完全合光。圖1、圖2說明的本發明的第一實施方式說明了對于全部光源la、lb、lc及聚光透鏡光源h、2b、2c的對設置致動器如、仙、如的情況，但從圖2的說明可以辨明，由于在光軸調整時，不必針對成為基準的光源和聚光透鏡的對進行致動器的控制，所以，也可以預先確定成為基準的光源，從而不需要該光源的致動器。[實施方式2]圖3是說明作為本發明的第二實施方式的光源la、lb、lc的光軸調整的方法的流程圖，下面對其進行說明。第二實施方式的光軸調整的方法與第一實施方式的情況相比，在光軸調整步驟方面不同，顯示裝置的基本構成與圖1所示并說明的相同即可。(1)首先，與第一實施方式的情況同樣地，選擇光源Ia作為成為基準的光源，僅將作為該基準的光源Ia點亮，使從光源Ia射出的激光被進行反射分光的濾光器6a、6b分成兩束激光，使透過了濾光器6b的光入射到位置檢測用攝像機構7a的攝像面，使被濾光器6b 反射了的光經由聚光透鏡3入射到角度檢測用攝像機構7b (步驟301)。(2)基于角度檢測用攝像機構7b的攝像面中的入射位置，通過CPU 9運算出所輸出的角度檢測信號，并將從光源Ia射出的光線的基準光軸角度存儲在存儲器10中。另一方面，基于位置檢測用攝像機構7a的攝像面中的入射位置，通過CPU 9運算出所輸出的信號，并將所述位置檢測用攝像機構的攝像面中的光軸位置存儲在存儲器10中(步驟302 304)。(3)接下來，在除作為基準光源的光源Ia以外的N個光源中，選擇N= 1號的光源即光源lb，僅使該光源Ib點亮，由CPU 9通過與光源Ia的情況相同的測定方法進行從光源 Ib射出的激光的傾斜評價，并根據由角度檢測用攝像機構7b檢測出的信號來運算光源Ib 的光軸角度(步驟305 307)。(4)CPU 9判定針對光源Ia的通過測定、計算所得到的基準角度和位置與針對光源Ib的通過測定、計算所得到的角度和位置是否一致，在不一致的情況下，根據其偏差值生成針對控制從光源Ib射出的激光的光軸角度的致動器4b的調整信號，通過該致動器4b 進行控制，以使得從光源Ib射出的激光的光軸角度與光源Ia的基準角度的偏差為零(步驟 308 310)。( 在進行了步驟310中的角度的調整處理后，或者，通過步驟308的判定，在光源 IaUb的角度一致的情況下，通過與光源Ia的情況相同的測定方法，對從光源Ib射出的激光在位置檢測用攝像機構7a的攝像面上的光軸位置進行測定，CPU 9根據該測定結果運算出光源Ib的光軸位置(步驟311)。(6)接下來，CPU 9判定針對光源Ia的通過測定、算出所得到的基準光軸位置和針對光源Ib的通過測定、算出所得到的光軸位置是否一致，在不一致的情況下，根據其偏差值生成針對控制從光源Ib射出的激光的光軸位置的致動器4b的調整信號，通過該致動器 4b進行控制，以使得從光源Ib射出的激光的光軸位置與光源Ia的基準光軸位置的偏差為零(步驟312 314)。(7)在進行了步驟314中的光軸位置的調整處理后，或者通過步驟312的判定，在光源la、lb的光軸位置一致的情況下，將光源Ib以通過直到前述的處理所調整的狀態固定，并判定關于全部光源的處理是否結束，若結束，則結束光軸的調整的處理(步驟315、 316)。(8)通過步驟316的判定，在還剩有尚未處理完的光源的情況下，回到從步驟305開始的處理，選擇下一光源，這里選擇光源lc，繼續與前述同樣的處理。在前述的說明中，作為成為基準的光源，選擇光源la，但成為基準的光源不限于光源la，光源Ib或Ic的任何一個都可以。本發明的第一實施方式通過實施前述一連串的調整步驟而能夠使光源la、lb、lc的光軸的位置和角度完全一致地進行合光。其結果為，通過鏡8對被合光了的激光進行掃描而成的光束線不管照射到多遠距離的屏幕17上，從光源 IaUbUc射出的各光束線都完全合光。前述的本發明的第二實施方式即使在光源la、lb、Ic與位置檢測用攝像機構7a的攝像面的各自的距離為未知的情況下，也能夠實施。另外，在前述的第二實施方式中，與第一實施方式的情況同樣，也可以預先確定成為基準的光源，從而不需要該光源的致動器。[實施方式3]圖4是說明本發明的第三實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖，圖5是說明置于聚光透鏡2的焦點位置的光源1的傾斜和從聚光透鏡2射出的激光的光軸16的位置變化的圖。圖4所示的本發明的第三實施方式是與圖1所示并說明的本發明的第一、第二實施方式的構成基本上相同的構成，另外，光軸調整的方法也一樣。本發明的第三實施方式與圖1所示并說明的本發明的第一實施方式的不同點在于光源la、lb、lc的光軸調整致動器及該致動器的調整方法。以下，對本發明的第三實施方式與第一、第二實施方式的不同點進行說明。圖4所示的本發明的第四實施方式的構成為，將對從光源la、lb、lc射出的激光的光軸位置和角度進行控制的光軸調整致動器分成光源la、lb、lc的角度調整致動器4d、4e、 4f和聚光透鏡加、2b、2c的位置調整致動器4g、4h、4i。而且，對從光源la、lb、Ic射出的激光的光軸角度控制能夠通過使聚光透鏡h、2b、2c的調整用致動器4g、4h、4i在相對于光線行進方向在法線面上的垂直的2軸方向上平移來實現。另一方面，如圖5所示，置于聚光透鏡2的焦點位置的光源1的傾斜被從聚光透鏡 2射出的激光的光軸16的位置變化所反映。因此，從光源射出的激光的光軸位置控制能夠通過以下方法實現，即，通過光源la、lb、lc的角度調整用致動器4d、4e、4f，以光源的射出端為旋轉中心，使該光源在以相對于從光源射出的光線行進方向在法線面上的垂直的2軸為中心旋轉的旋轉方向進行旋轉，由此，能夠實現光線的光軸位置控制。根據這樣的本發明的第三實施方式，將對激光的射出光軸角度和位置進行控制的致動器分別分離成光源la、lb、lc用和聚光透鏡h、2b、2c用，所以，能夠減少各致動器的可動軸數(分別為2軸)，能夠減小各部分的致動器尺寸。[實施方式4]本發明的第四實施方式，雖未圖示，但構成為不具有圖4所示并說明的本發明的第三實施方式中的聚光透鏡h、2b、2c的調整用致動器4g、4h、4i。而且，本發明的第四實施方式，為了對從光源la、lb、lc射出的激光的光軸位置和角度進行控制，通過設于光源la、lb、Ic的光軸調整致動器4d、4e、4f，對光源la、lb、Ic的位置和角度進行控制。具體地，能夠通過使光源la、lb、lc的位置在相對于光線行進方向在法線面上的垂直的2軸方向上平移來實現光線的光軸角度控制。例如，若使光源Ia沿Y方向移位，則光線的角度沿 軸方向傾斜，若沿Z方向移位，則光線的光軸角度沿γ軸方向傾斜。另一方面，若使光源la、lb、lc的位置以發光點為中心、繞相對于光線行進方向在法線面上的垂直的2軸旋轉，則通過使光源沿旋轉方向旋轉，能夠實現光軸的位置控制。例如，通過使光源Ia繞β方向旋轉，光軸位置沿Z軸方向變動，通過使其沿γ方向旋轉，光軸位置沿Y軸方向變動。[實施方式5]本發明的第五實施方式，雖未圖示，但構成為不具有圖4所示并說明的本發明的第三實施方式中的光源la、lb、lc的調整用致動器4d、4e、4f。而且，本發明的第五實施方式，為了對從光源la、lb、Ic射出的激光的光軸角度進行控制，通過設于聚光透鏡h、2b、2c 的調整用致動器4g、4h、4i對從光源la、lb、Ic射出的激光的光軸角度進行控制。根據這樣的本發明的第五實施方式，由于不需要在熱傳導性差的致動器上固定成為發熱源的光源la、lb、lc，所以，能夠得到能改善光源la、lb、lc的散熱性的效果。[實施方式6]圖6是說明本發明的第六實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。圖6所示的本發明的第六實施方式為與圖1所示并說明的本發明的第一、第二實施方式的構成基本上相同的構成，另外，光軸調整的方法也同樣。本發明的第六實施方式與圖1所示并說明的本發明的第一實施方式的不同點在于，使掃描用的鏡8成為能夠使一部分光透過的鏡，將使激光反射分光的濾光器6a配置在鏡8的后方，以使得透過對合光后的激光以任意角度進行反射的鏡8之后的激光反射分光。 根據本發明的第六實施方式，與第一實施方式 第三實施方式的情況相比，能夠構成為將使激光反射分光的鏡6b減少一塊，能夠使光學系統的構成簡化。[實施方式7]圖7是說明本發明的第七實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。圖7所示的本發明的第七實施方式是與圖1所示并說明的本發明的第一、第二實施方式的構成基本上相同的構成，另外，光軸調整的方法也同樣。本發明的第七實施方式與圖1所示并說明的本發明的第一實施方式的不同點在于，將對激光進行反射分光的濾光器6a配置成從圖1所示的位置旋轉了 90度的狀態，將分支了的激光向配置在上方的對激光進行反射分光的濾光器6b、以及設在光學基座的上表面的位置檢測用攝像機構7a引導，并通過對激光進行反射分光的濾光器6b，使激光向與合光了的激光的行進方向相反的方向反射，在與該合光了的激光的行進方向相反的方向上配置有聚光透鏡3和角度檢測用攝像機構7b。根據這樣的本發明的第七實施方式，光源、與光源對應的聚光透鏡、致動器、合光濾光器等光學元件相對于對合光了的所述光線進行反射分光的鏡6a在入射側配置有多個，因此，通過將角度檢測用攝像機構7b配置在配置有多個光學元件的激光的入射方向， 能夠較大地確保對激光進行聚光的聚光透鏡3與角度檢測用攝像機構7b的距離，由此，即使在小型結構的情況下，也能夠使針對從各光源la、lb、lc射出的激光線的傾斜的角度變化靈敏度提高。[實施方式8]圖8是說明本發明的第八實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖。圖8所示的本發明的第八實施方式以如下方式構成，在圖1所示并說明的本發明的第一實施方式的、由光源13、讓、1(、相對于各光源的聚光透鏡加、213、2(3、合光濾光器5a、 恥構成的激光的合光光學系統中，不是使來自多個光源la、lb、lc的激光分別通過聚光透鏡h、2b、2c成為平行光或大致平行光，而是使從多個光源la、lb、Ic射出的擴散激光分別通過合光濾光器如、恥合光后，再通過聚光透鏡2d形成為平行光或大致平行光。該情況， 致動器僅設在光源上。根據這樣的本發明的第八實施方式，能夠將分別設在多個光源上的聚光透鏡減少到只有一個，能夠使裝置小型地構成，另外，能夠降低對應于光源與所述聚光透鏡的相對位置偏移的光軸偏移的靈敏度。[實施方式9]圖9是說明作為本發明的第九實施方式的投射型顯示裝置用光源的圖。本發明的第九實施方式是從圖1所說明的本發明的第一實施方式的投射型顯示裝置中拆下對合光了的激光以任意角度反射的掃描用鏡8而成的裝置。這樣的本發明的第九實施方式，能夠用作使從光源la、lb、Ic射出的激光線以高精度一致的投射型顯示裝置用光源，能夠作為產品提供給裝配廠等。裝配廠等能夠制造銷售通過組裝掃描鏡、屏幕而成為顯示裝置的產品。[實施方式10]圖10是說明本發明的第十實施方式的投射型顯示裝置的基本構成的圖，圖11是說明代替致動器的外部調整機構的構成例的圖。圖11 (a)、圖11(b)、圖11(c)分別是分解立體圖、組裝圖、說明組裝方法的圖。圖10所示的本發明的第十實施方式，是在由圖1說明的本發明的第一實施方式的投射型顯示裝置中，代替設在光源及聚光透鏡上的光軸調整用致動器，使用圖11所說明的外部調整機構對光軸進行調整的裝置，因此，裝置的基本構成、光軸調整方法與圖1的情況相同。此外，圖10為了簡化圖示，沒有示出對合光了的激光的一部分進行反射分光的濾光器6a、6b ；位置檢測用攝像機構7a ；角度檢測用攝像機構7b ；聚光透鏡3，但在該實施方式中，當然具備這些部件。而且，本發明的第十實施方式通過圖11 (a)、圖11(b)所示的保持件 15a、15b和圖11(c)所示的外部的調整機構13、14調整光軸。該調整機構設有樞軸構造18a和樞軸軸承構造18b，其中，樞軸構造18a被設在安裝有光源1的保持件1 上，樞軸軸承構造18b被設在保持件1 上，該調整機構具有以發光點為中心相對于位于激光行進方向的法線方向的面上的X軸進行旋轉的構造，通過該構造，對從光源1射出的光軸的α方向的角度進行調整。另外，該調整機構構成為具有設在保持件1 上的樞軸構造18c和設在光學基座(盒體)11上的矩形槽構造18d，由此能夠使光源以發光點為中心相對于位于光線行進方向的法線方向的面上的Y軸旋轉從而對從光源1 射出的光線的光軸的β方向進行調整，而且，通過使所述樞軸構造18c和所述槽構造18d 滑動，對在激光行進方向上的法線方向的垂直的2軸即X、Y方向的位置進行調整，然后，通過粘結劑等對各保持件、光源和光學基座進行固定。此外，在保持件1 上形成有兩處光軸調整用圓孔12，是一邊支承圖11(c)所示那樣的保持件15a、1 一邊與相對于所述光源1進行光軸調整的兩根調整用銷13嵌合的構造。圖12是說明代替致動器的外部調整機構的其他的構成例的圖。圖12(a)、圖12(b)分別為分解立體圖、組裝圖。該圖12所示的外部調整機構適用于圖10所示并說明的本發明的第十實施方式的投射型顯示裝置。圖12所示的外部調整機構構成為，將圖11說明的保持件分割成保持件15a、保持件15b、保持件15c三部分，設有樞軸構造18a和樞軸軸承構造18b，其中，樞軸構造18a被設在安裝有光源1的保持件1 上，樞軸軸承構造18b被設在保持件1 上，該外部調整機構具有以發光點為中心相對于位于激光行進方向的法線方向的面上的X軸進行旋轉的構造， 通過該構造，對從光源1射出的光軸的α方向的角度進行調整。另外，圖12所示的外部調整機構構成為具有設在保持件1 上的樞軸構造18c和設在保持件15c上的樞軸軸承構造 18e，使光源以發光點為中心相對于位于光線行進方向的法線方向的面上的Y軸旋轉能夠對從光源1射出的激光的光軸的β方向進行調整。而且，圖12所示的外部調整機構，能夠使保持件15c和光學基座11滑動，由此，對在激光行進方向上的法線方向的垂直的2軸即 X、Y方向的位置進行調整，然后，通過粘結劑等對各保持件、光源和光學基座進行固定。[實施方式11]圖13是說明作為本發明的第十一實施方式的投射型顯示裝置用的光軸測定機構的圖。本發明的第十一實施方式是僅抽出圖1所說明的本發明的第一實施方式的投射型顯示裝置所使用的激光的光軸測定機構的構造，由對激光進行反射分光的濾光器6a、6b、 對激光進行聚光的透鏡3、對激光的光軸位置進行測定的攝像元件7a、7b、CPU 9、以及存儲器10構成。角度檢測用攝像機構7b具有供由聚光透鏡3會聚的會聚光入射的攝像面，位置檢測用攝像機構7a具有供被反射分光了的平行光入射的攝像面，圖示光軸測定機構基于該角度檢測用攝像機構7b的攝像面中的入射位置確定入射光的光軸角度，并基于該位置檢測用攝像機構7a和角度檢測用攝像機構7b的攝像面中的入射位置確定所述入射光的光軸角度，由CPU 9進行運算，由此，根據入射光的光軸的傾斜和位置生成對激光的角度和位置進行調整的信號。這樣的本發明的第九實施方式的光軸測定機構能夠作為產品向裝配廠等提供，裝配廠等能夠在包含光源、掃描鏡、屏幕等的顯示裝置中組裝需要的光學系統而作為顯示裝置的產品進行制造銷售。附圖標記的說明1、la、lb、Ic 光源2、2a、2b、2c，2d 聚光透鏡3聚光透鏡4a、4b、4c，4d、4e、4f、4g、4h、4i 致動器5a、5b合光濾光器6a,6b反射分光濾光器7a、7b 攝像元件8可變角度反射鏡9 CPU10存儲器
11光學基座(盒體)17 屏幕
權利要求
1.一種光軸調整裝置，生成對從光源射出的入射激光的光軸的角度和位置進行調整的信號，其特征在于具有對所述入射光的一部分進行反射分光的第一反射分光濾光器；具有供透過了該第一反射分光濾光器的激光入射的攝像面的位置檢測用攝像機構；使由所述第一反射分光濾光器反射了的激光會聚的聚光透鏡；具有供通過該聚光透鏡會聚了的激光入射的攝像面的角度檢測用攝像機構，基于所述角度檢測用攝像機構的攝像面中的所述激光的入射位置，確定從所述入射激光的光源射出的光軸的角度，基于所述位置檢測用攝像機構的攝像面中的所述激光的入射位置，確定從所述入射激光的光源射出的光軸的位置，并且生成對所述光軸的角度和位置進行調整的信號。
2.一種投射型顯示裝置，其特征在于，具有權利要求1所述的光軸調整裝置；多個光源；與所述多個光源分別對應地設置的聚光透鏡；對所述聚光透鏡和所述光源的組進行一軸或多軸調整的致動器；使經過了所述聚光透鏡的來自多個光源的激光耦合的多個合光濾光器；使被合光的多束激光以任意的角度反射的二維掃描鏡，所述多個光源響應于圖像信號而對束狀的激光進行調制并供給，被調制了的激光通過所述聚光透鏡被轉換為平行光或大致平行光，利用將所述多束激光耦合的合光濾光器，多束光束在同一光軸上被合光，通過所述二維掃描鏡反射來自所述多個光源的光束并投射到屏幕上，向所述光軸調整裝置入射所述合光的激光，根據所述光軸調整裝置生成的調整光軸的角度和位置的信號，所述致動器被驅動。
3.一種光軸調整方法，是權利要求2所述的投射型顯示裝置中的光軸調整方法，其特征在于將所述多個光源的任意一個光源作為基準光源，從作為該基準的光源射出的激光入射到所述角度檢測用攝像機構及所述位置檢測用攝像機構并被測定出角度和位置，將該被測定出的角度和位置分別作為基準角度、基準位置，然后，使作為基準光源的光源以外的光源依次射出光，分別入射到所述角度檢測用攝像機構及所述位置檢測用攝像機構并被測定出角度和位置，以使得該被測定出的角度和位置分別成為基準角度及基準位置的方式對所述光源的角度和位置進行調整。
4.如權利要求2所述的投射型顯示裝置，其特征在于所述致動器由透鏡驅動用致動器和光源驅動用致動器構成，所述透鏡驅動用致動器對從光源射出的激光的行進方向和相對于所述行進方向在法線面上的垂直的2軸方向中的1軸或多軸進行平行驅動，另外，所述光源驅動用致動器，以所述光源的激光的射出端作為旋轉中心，對以從光源射出的激光的行進方向為中心進行旋轉的旋轉方向和以相對于所述行進方向在法線面上的垂直的2軸為中心進行旋轉的旋轉方向中的1軸或多軸進行旋轉驅動，從而對光軸進行調整。
5.如權利要求2所述的投射型顯示裝置，其特征在于所述致動器為透鏡驅動用致動器，對從光源射出的激光的行進方向和相對于所述行進方向在法線面上的垂直的2軸方向中的1軸或多軸進行平行驅動，從而對光軸進行調整。
6.如權利要求2所述的投射型顯示裝置，其特征在于所述致動器為光源驅動用致動器，以光源的射出端作為旋轉中心，對從光源射出的光線行進方向、相對于所述行進方向在法線面上的垂直的2軸方向、以光線行進方向為中心旋轉的旋轉方向和以相對于所述行進方向在法線面上的垂直的2軸為中心旋轉的旋轉方向中的1軸或多軸進行旋轉或平行驅動，從而對光軸進行調整。
7.如權利要求2所述的投射型顯示裝置，其特征在于使所述二維掃描鏡成為能夠使一部分光透過的掃描鏡，將對激光進行反射分光的所述第一濾光器、所述角度檢測用攝像機構、所述位置檢測用攝像機構配置在所述二維掃描鏡的后方。
8.如權利要求2所述的投射型顯示裝置，其特征在于所述角度檢測用攝像機構被配置在使被進行了所述反射分光的激光在所述合光后的激光的行進方向的相反方向會聚的位置上。
9.如權利要求2所述的投射型顯示裝置，其特征在于在使從多個光源射出的各個擴散光通過所述多個合光濾光器合光后，通過聚光透鏡使被合光的擴散光成為平行光或大致平行光。
10.如權利要求1所述的投射型顯示裝置，其特征在于基于來自所述光源的入射激光向所述角度檢測用攝像機構的入射位置，對所述光源的角度進行調整，然后，基于來自所述光源的入射激光向所述位置檢測用攝像機構的入射位置，對所述光源的位置進行調整，通過該一連串的步驟對光軸進行調整。
11.如權利要求2所述的投射型顯示裝置，其特征在于基于激光向所述角度檢測用攝像機構的入射位置和所述光源及所述角度檢測用攝像機構之間的距離，對所述光源的角度進行調整，同時，基于激光向所述位置檢測用攝像機構的入射位置和所述光源及所述位置檢測用攝像機構之間的距離，對所述光源的位置進行調整。
12.如權利要求2所述的投射型顯示裝置，其特征在于所述光源和使從該光源射出的擴散光成為平行光或大致平行光的所述聚光透鏡被固定在一起，被一體地進行光軸的調整。
13.如權利要求2、4至12中的任一項所述的投射型顯示裝置，其特征在于具有對所述光源的位置、角度被調整后的狀態進行保持的保持機構。
14.如權利要求2所述的投射型顯示裝置，其特征在于具有使安裝了所述多個光源的各個光源的保持件一邊與光學基座抵接一邊移動、以對從所述多個光源的各個光源射出的激光的光軸的角度和位置進行調整的機構，所述保持件由具有以所述光源的發光點為中心進行旋轉的樞軸機構的多個保持件構成，一邊使所述保持件的旋轉支承部與所述光學基座抵接、一邊使所述保持件滑動，并且，通過使所述保持件以各樞軸構造的旋轉支承部為中心進行旋轉，來進行光軸的調整。
全文摘要
本發明提供一種光軸調整裝置、光軸調整方法及投射型顯示裝置，能夠容易地進行投射型顯示裝置中的多個光源間的光軸的傾斜的修正、位置偏移的修正，從而能夠得到良好的投射圖像。來自光源(1a、1b、1c)的綠色、藍色、紅色的激光通過聚光透鏡(2a、2b、2c)被轉換成平行光，通過角度檢測用攝像機構(7b)和位置檢測用攝像機構(7a)分別對3色的光束線的光軸位置和角度進行評價，并以成為相同的角度和位置的方式，通過致動器(4a、4b、4c)分別調整各光源的位置和角度。由此，能夠使從光源(1a、1b、1c)射出的激光高精度地合光，實現高彩度的投射型顯示裝置。
文檔編號H04N5/74GK102326114SQ20108000882
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月24日 優先權日2009年2月26日
發明者橋爪滋郎 申請人:株式會社日立制作所