レンズ固定機構、光源装置及びプロジェクタ
【課題】複数のレンズを各々適正な位置に固定できるレンズ固定機構を提供する。
【解決手段】複数のコリメータレンズ１５０は、第２の固定部材１４０内の孔に収められ、その光軸と直交する平面方向について位置決めされる。コリメータレンズ１５０は、レンズ押さえ具１６０により、第２の固定部材１４０の方向に押さえられる。レンズ押さえ具１６０は、コリメータレンズ１５０と対応した複数のリング１６２を有しており、これらリング１６２は、柔軟性のある連結部１６４で連結されている。したがって、リング１６２間の間隔がある程度変化できるので、各リング１６２は、第２の固定部材１４０の孔の位置によって規定されたコリメータレンズ１５０の位置に合わせて配置される。レンズ押さえ具１６０は、押さえ板金１７０によって第２の固定部材１４０の方向に押さえつけて固定される。
【解決手段】複数のコリメータレンズ１５０は、第２の固定部材１４０内の孔に収められ、その光軸と直交する平面方向について位置決めされる。コリメータレンズ１５０は、レンズ押さえ具１６０により、第２の固定部材１４０の方向に押さえられる。レンズ押さえ具１６０は、コリメータレンズ１５０と対応した複数のリング１６２を有しており、これらリング１６２は、柔軟性のある連結部１６４で連結されている。したがって、リング１６２間の間隔がある程度変化できるので、各リング１６２は、第２の固定部材１４０の孔の位置によって規定されたコリメータレンズ１５０の位置に合わせて配置される。レンズ押さえ具１６０は、押さえ板金１７０によって第２の固定部材１４０の方向に押さえつけて固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ固定機構、光源装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パーソナルコンピュータ等から出力された画像データに基づく画像をスクリーン等に投影する画像投影装置としてのプロジェクタが知られている。このようなプロジェクタの一種として、光源から射出された光をデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ；登録商標）と呼ばれるマイクロミラー表示素子に集光させ、このマイクロミラー表示素子からの反射光で画像を形成する方式を採る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おける光源としては、従来、高輝度の放電ランプを用いるものが多かった。近年、光源として発光ダイオードやレーザダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いる種々のプロジェクタが開発されている。例えば特許文献１には、複数のレーザダイオードをアレイ状に配置した光源を用いるプロジェクタに係る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０７６７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば特許文献１に係る技術では、上記光源においてアレイ状に配置されたレーザダイオードに対応させて、固定部材により複数のコリメータレンズが位置合わせされて固定されている。コリメータレンズの固定において、コリメータレンズを上下から挟み込む場合、上下の固定部材の寸法について高い精度が求められる。上下の固定部材に寸法誤差があると、例えばコリメータレンズが破損したり、その光軸がずれたりし得る。
【０００６】
本発明は、複数のレンズを各々適正な位置に固定できるレンズ固定機構と、それを用いた光源装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を果たすため、本発明のレンズ固定機構の一態様は、光軸と直交する平面内に複数のレンズを並べて配置して固定するレンズ固定機構であって、前記複数のレンズを各々収容して前記平面内における前記複数のレンズの位置決めをする複数の孔と、前記複数の孔内の各々において前記光軸と平行な第１の方向への前記複数のレンズの移動を抑える複数の第１の接触部とを有する固定部材と、前記複数のレンズを通る光が通過する前記複数のレンズの各々の大きさよりも小さく形成された第１の穴を有し、前記複数のレンズの各々の配置位置に対応して設けられる複数の第２の接触部と、前記複数の第２の接触部を移動可能に互いに連結する連結部とを有するレンズ押さえ具と、前記複数のレンズを通る光が通過する位置にそれぞれ設けられた第２の穴を有し、前記レンズ押さえ具を前記複数のレンズに押さえつけることで前記複数のレンズをそれぞれ前記第１の接触部に押さえつけて固定する押さえ板と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、前記目的を果たすため、本発明の光源装置の一態様は、平面上に配列された複数の光源と、複数のレンズと、各々の前記光源から射出された光の光軸上に前記複数のレンズを固定する上記のレンズ固定機構と、複数の前記光源と前記レンズ固定機構とを保持する保持部材と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、前記目的を果たすため、本発明のプロジェクタの一態様は、上記の光源装置を具備し、前記光源装置から射出された光を用いて形成された投影画像を投影対象に投影する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のレンズを各々適正な位置に固定できるレンズ固定機構と、それを用いた光源装置及びプロジェクタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの構成例の概略を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの光学系の一例の概略を示すブロック図。
【図３】レーザ光源ユニットの構成例の概略を示す斜視図。
【図４】レーザ光源ユニットの構成例の断面の概略を示す図。
【図５】レンズ押さえ具の構成例の概略を示す図。
【図６】レーザ光源ユニットの構成例の概略を示す分解斜視図。
【図７】レンズ押さえ具の比較例としての板金を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る投影装置は、マイクロミラー表示素子を用いたＤｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＤＬＰ）（登録商標）方式を用いている。本実施形態のプロジェクタ１０の構成の概略を図１に示す。プロジェクタ１０は、入力部１１と、画像変換部１２と、投影処理部１３と、マイクロミラー素子１４と、光源部１５と、ミラー１６と、投影レンズ部１７と、ＣＰＵ１８と、メインメモリ１９と、プログラムメモリ２０と操作部２１と、音声処理部２２と、スピーカ２３とを有する。
【００１３】
入力部１１には、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子や、Ｄ−ｓｕｂ１５タイプのＲＧＢ入力端子といった端子が設けられており、アナログ画像信号が入力される。入力部１１は、入力された各種規格のアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。入力部１１は、変換したデジタル画像信号を、システムバスＳＢを介して画像変換部１２に出力する。なお、入力部１１には、例えばＨＤＭＩ（登録商標）端子等も設けられ、アナログ画像信号のみならずデジタル画像信号も入力され得るようにしてもよい。また、入力部１１には、アナログ又はデジタル信号による音声信号が入力される。入力部１１は、入力された音声信号を音声処理部２２に出力する。
【００１４】
画像変換部１２は、スケーラとも称される。画像変換部１２は、入力された画像データを投影に適した所定のフォーマットの画像データに変換し、変換データを投影処理部１３へ送信する。必要に応じて画像変換部１２は、Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＯＳＤ）用の各種動作状態を示すシンボルを重畳した画像データを、加工画像データとして投影処理部１３に送信する。
【００１５】
光源部１５は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色光を含む複数色の光を射出する。ここで、光源部１５は、複数色の色を時分割で順次射出するように構成されている。光源部１５から射出された光は、ミラー１６で全反射し、マイクロミラー素子１４に入射する。
【００１６】
マイクロミラー素子１４は、アレイ状に配列された複数の微小ミラーを有する。各微小ミラーは、高速でオン／オフ動作して、光源部１５から照射された光を投影レンズ部１７の方向に反射させたり、投影レンズ部１７の方向からそらしたりする。マイクロミラー素子１４には、微小ミラーが例えばＷＸＧＡ（Ｗｉｄｅ ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃ Ａｒｒａｙ）（横１２８０画素×縦８００画素）分だけ並べられている。各微小ミラーにおける反射によって、マイクロミラー素子１４は、例えばＷＸＧＡ解像度の画像を形成する。このように、マイクロミラー素子１４は空間的光変調素子として機能する。
【００１７】
投影処理部１３は、画像変換部１２から送信された画像データに応じて、その画像データが表す画像を表示させるため、マイクロミラー素子１４を駆動する。すなわち、投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーをオン／オフ動作させる。ここで投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４を高速に時分割駆動する。単位時間の分割数は、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と、色成分の分割数と、表示階調数とを乗算して得られる数である。また、投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４の動作と同期させて光源部１５の動作も制御する。すなわち、投影処理部１３は、各フレームを時分割して、フレーム毎に全色成分の光を順次射出するように光源部１５の動作を制御する。
【００１８】
投影レンズ部１７は、マイクロミラー素子１４から導かれた光を、例えば図示しないスクリーン等に投影する光に調整する。したがって、マイクロミラー素子１４による反射光で形成された光像は、投影レンズ部１７を介して、スクリーンに投影表示される。
【００１９】
音声処理部２２は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備える。入力部１１から入力されたアナログ音声データに基づいて、又は投影動作時に与えられたデジタル音声データをアナログ化した信号に基づいて、音声処理部２２は、スピーカ２３を駆動して拡声放音させる。また、音声処理部２２は、必要に応じてビープ音等を発生させる。スピーカ２３は、音声処理部２２から入力された信号に基づいて音声を射出する一般的なスピーカである。
【００２０】
ＣＰＵ１８は、画像変換部１２、投影処理部１３及び音声処理部２２の動作を制御する。このＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０と接続されている。メインメモリ１９は、例えばＳＲＡＭで構成される。メインメモリ１９は、ＣＰＵ１８のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２０は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリで構成される。プログラムメモリ２０は、ＣＰＵ１８が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。また、ＣＰＵ１８は、操作部２１と接続されている。操作部２１は、プロジェクタ１０の本体に設けられるキー操作部と、プロジェクタ１０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含む。操作部２１は、ユーザが本体のキー操作部又はリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ１８に出力する。ＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０に記憶されたプログラムやデータを用いて、操作部２１からのユーザの指示に応じてプロジェクタ１０の各部の動作を制御する。
【００２１】
光源部１５、ミラー１６、マイクロミラー素子１４及び投影レンズ部１７を含む本実施形態に係るプロジェクタ１０の光学系を、図２を参照して説明する。光源部１５には、青色のレーザ光を発する半導体発光素子である半導体レーザ（レーザダイオード；ＬＤ）１２０を光源として有するレーザ光源ユニット１００が設けられている。ＬＤ１２０は、レーザ光源ユニット１００内にアレイ状に配列されている。例えば本実施形態では、３行８列に計２４個のＬＤ１２０がアレイ状に配置されている。各ＬＤ１２０が発する青色のレーザ光は、各ＬＤ１２０に対応して配置されたコリメータレンズ１５０を通り平行光となり、レーザ光源ユニット１００から射出される。
【００２２】
コリメータレンズ１５０と対向した位置には、ミラー３２が階段状に配置されている。レーザ光源ユニット１００から射出されたレーザ光は、ミラー３２で反射され、その光路を９０度変化させつつ、１つの光束にまとめられる。この光束の光路上には、レンズ３３，３４及び第１のダイクロイックミラー３５が配置されている。ミラー３２で反射されたレーザ光は、レンズ３３，３４により平行な光束とされた後、第１のダイクロイックミラー３５に入射する。第１のダイクロイックミラー３５は、青色光を透過する。透過光の光路には、レンズ３６，３７及び蛍光ホイール３８が配置されている。第１のダイクロイックミラー３５を透過した青色光は、レンズ３６，３７を介して蛍光ホイール３８に照射される。
【００２３】
蛍光ホイール３８は、円盤形状をしている。蛍光ホイール３８は、２つの領域に分割されており、その一方には透過用の拡散板が形成され、他方には蛍光体層が形成されている。蛍光体層が存在する部分の蛍光ホイール３８には、レーザ光源ユニット１００からのレーザ光が照射される面に蛍光体が塗布されて蛍光層が形成されている。この蛍光体は、青色の光が照射された際に緑色の蛍光を放射する蛍光体である。蛍光層の裏面には、反射板が形成されている。蛍光ホイール３８の拡散板は、青色光を透過し、かつその光を拡散させる板である。蛍光ホイール３８は、回転駆動部であるモータ（Ｍ）３９の駆動により回転する。この回転は、投影処理部１３によって、マイクロミラー素子１４とともに同期制御される。投影処理部１３は、制御の際、蛍光ホイール３８に形成された図示しないマーカの回転を検出し、その検出結果を利用する。
【００２４】
青色のレーザ光は、蛍光ホイール３８の蛍光層に入射すると、緑色の蛍光を放射する。この緑色の蛍光は、等方的に放射される。蛍光層の裏面側に放射された蛍光は、反射板によって反射される。したがって、蛍光層から放射された蛍光は、レンズ３７，３６側に導かれる。レンズ３７，３６を通過した緑色光は、第１のダイクロイックミラー３５に入射する。
【００２５】
第１のダイクロイックミラー３５は、緑色光を反射する。反射光の光路には、レンズ４１と第２のダイクロイックミラー４２が配置されている。第１のダイクロイックミラー３５で反射された緑色光は、レンズ４１を介して第２のダイクロイックミラー４２に入射する。第２のダイクロイックミラー４２は緑色光を反射する。この反射光の光路には、レンズ４３と、インテグレータ４４と、レンズ４５と、ミラー４６と、レンズ４７と、ミラー１６とがこの順に配置されている。インテグレータ４４は、光束の輝度分布を均一にする素子である。第２のダイクロイックミラー４２で反射された緑色光は、レンズ４３を介してインテグレータ４４を通り輝度分布が均一な光束とされ、レンズ４５、ミラー４６、レンズ４７を介してミラー１６に入射する。
【００２６】
また、レーザ光源ユニット１００から射出された青色レーザ光の光路上に、蛍光ホイール３８の拡散板がある場合、この青色レーザ光は、以下の経路を通る。レーザ光源ユニット１００から射出された青色レーザ光は、蛍光ホイール３８の拡散板に入射し、この拡散板を拡散しつつ透過する。透過光の光路上には、レンズ５０、ミラー５１、レンズ５２、ミラー５３、レンズ５４、第２のダイクロイックミラー４２が配置されている。拡散板を透過した青色光は、レンズ５０を介してミラー５１で反射され、レンズ５２を介してさらにミラー５３で反射され、レンズ５４を介して、第２のダイクロイックミラー４２に入射する。第２のダイクロイックミラー４２は、青色光を透過させる。第２のダイクロイックミラー４２を透過した青色光は、レンズ４３を介してインテグレータ４４を通り輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ４４から出射した青色光は、レンズ４５、ミラー４６、レンズ４７を介してミラー１６に入射する。
【００２７】
光源部１５は、さらに赤色光を発する半導体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）５５を光源として有する。ＬＥＤ５５から射出された光の光路上には、レンズ５６，５７及び第１のダイクロイックミラー３５が配置されている。ＬＥＤ５５が発する赤色光は、レンズ５６，５７を介して、第１のダイクロイックミラー３５に入射する。第１のダイクロイックミラー３５は、赤色光を透過する。第１のダイクロイックミラー３５を透過した赤色光は、レンズ４１を介して第２のダイクロイックミラー４２に入射する。第２のダイクロイックミラー４２は赤色光を反射する。第２のダイクロイックミラー４２で反射された赤色光は、レンズ４３を介してインテグレータ４４を通り輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ４４から出射した赤色光は、レンズ４５、ミラー４６、レンズ４７を介してミラー１６に入射する。
【００２８】
ミラー１６で反射された緑色光、青色光、赤色光はそれぞれ、レンズ４８を介してマイクロミラー素子１４に照射される。マイクロミラー素子１４は、投影レンズ部１７方向への反射光によって光像を形成する。この光像はレンズ４８及び投影レンズ部１７を介して投影対象の図示しないスクリーン等に照射される。
【００２９】
本実施形態に係るプロジェクタ１０の動作を説明する。なお、以下の動作は、ＣＰＵ１８の制御の下、投影処理部１３が実行するものである。レーザ光源ユニット１００の青色発光用のＬＤ１２０と赤色発光用のＬＥＤ５５との発光タイミング、この発光タイミングに同期した蛍光ホイール３８の回転タイミング、及びマイクロミラー素子１４の動作は、何れも投影処理部１３により制御される。
【００３０】
例えば赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の３色の光をマイクロミラー素子１４に入射させる場合を例に挙げて説明する。赤色光をマイクロミラー素子１４に入射させるタイミングにおいては、赤色発光用のＬＥＤ５５を点灯し、青色発光用のＬＤ１２０を消灯する。緑色光をマイクロミラー素子１４に入射させるタイミングにおいては、赤色発光用のＬＥＤ５５を消灯し、青色発光用のＬＤ１２０を点灯する。この際、蛍光ホイール３８は、モータ３９による回転によって、青色光の光路に蛍光層が位置するようにされている。青色光をマイクロミラー素子１４に入射させるタイミングにおいては、赤色発光用のＬＥＤ５５を消灯し、青色発光用のＬＤ１２０を点灯する。この際、蛍光ホイール３８は、モータ３９による回転によって、青色光の光路に拡散板が位置するようにされている。以上のように、ＬＥＤ５５及びＬＤ１２０の点灯及び消灯と、モータ３９による蛍光ホイール３８の回転角度とを制御することで、マイクロミラー素子１４に順次、赤色光、緑色光、及び青色光を入射させる。
【００３１】
マイクロミラー素子１４は、各色の光について微小ミラー毎（画素毎）に、画像データに基づく輝度が高い程入射した光を投影レンズ部１７に導く時間を長くし、輝度が低い程入射した光を投影レンズ部１７に導く時間を短くする。すなわち、投影処理部１３は、輝度が高い画素に対応する微小ミラーが長時間オン状態となるように、輝度が低い画素に対応する微小ミラーが長時間オフ状態となるように、マイクロミラー素子１４を制御する。このようにすることで、投影レンズ部１７から射出される光について、微小ミラー毎（画素毎）に各色の輝度を表現できる。
【００３２】
フレーム毎に、微小ミラーがオンになっている時間で表現された輝度を各色について組み合わせることで画像が表現される。以上のようにして、投影レンズ部１７からは、画像が表現された投影光が射出される。この投影光が、例えばスクリーンに投影されることで、スクリーン等には画像が表示される。
なお、上記説明では、赤色光、緑色光、青色光の３色を用いるプロジェクタの例を示したが、マゼンタやイエロー等の補色や、白色光等を組み合わせて画像を形成するように、これら色の光を射出できるようにプロジェクタを構成してもよい。
【００３３】
本実施形態に係るレーザ光源ユニット１００の構造の詳細を、図３乃至図６を参照して説明する。レーザ光源ユニット１００の斜視図を図３に示し、その断面図を図４に示す。レーザ光源ユニット１００において、ＬＤ１２０は第１の固定部材１３０に固定されている。すなわち、第１の固定部材１３０には、凹部が設けられている。この凹部の内径は、ＬＤ１２０の底部の外径とほぼ一致している。このようにして、ＬＤ１２０の底部は、第１の固定部材１３０に嵌め合いにより固定されている。
【００３４】
第１の固定部材１３０には、放熱フィン１１２を有するヒートシンク１１０が接続されている。放熱フィン１１２は、ＬＤ１２０から発生する熱を放出するために設けられており、図示しない冷却ファンから冷却風があてられるようになっている。したがって、ＬＤ１２０から発生した熱は、放熱フィン１１２から放熱される。
【００３５】
第２の固定部材１４０は、第１の固定部材１３０に重ね合わされている。第２の固定部材１４０には、ＬＤ１２０の位置に対応して貫通孔１４２が設けられている。貫通孔１４２の第１の固定部材１３０側の内径は、ＬＤ１２０の上部の、すなわち青色レーザ光を射出する側の部分の外径よりも大きい。このようにして、ＬＤ１２０の上部は、貫通孔１４２内に配置される。貫通孔１４２の第１の固定部材１３０と反対側の内径は、コリメータレンズ１５０の外径とほぼ一致している。各コリメータレンズ１５０は、貫通孔１４２内に配置され、貫通孔１４２によってその光軸と直交する平面における位置決めがなされている。さらに、貫通孔１４２には、ＬＤ１２０側の内径がコリメータレンズ１５０の外径よりも小さくなるような段差１４４が設けられている。この段差１４４によって、コリメータレンズ１５０とＬＤ１２０との間に間隙が形成されている。すなわち、コリメータレンズ１５０は、所定の位置よりもＬＤ１２０側に移動しないように、段差１４４によってその光軸方向について位置決めされている。
【００３６】
コリメータレンズ１５０をＬＤ１２０側に押し付けるために、レンズ押さえ具１６０と押さえ板金１７０とが配置されている。レンズ押さえ具１６０の構造を図５に示す。この図に示すように、レンズ押さえ具１６０は、コリメータレンズ１５０の数に対応した３行８列で計２４個のリング１６２を有する。リング１６２の内径は、コリメータレンズ１５０の射出側の外径よりも小さい。リング１６２は、互いに連結部１６４で接続されている。連結部１６４は、湾曲した形状を有している。ここで、リング１６２及び連結部１６４の厚さは例えば０．２ｍｍ程度であり、連結部１６４の太さも厚さと同様に例えば０．２ｍｍ程度である。連結部１６４は、柔軟性を有し、各リング１６２間の距離を変化させることができる。なお、レンズ押さえ具１６０は、例えば板金をパターンエッチングすることによって一体形成され得る。レンズ押さえ具１６０は、一体形成によって、容易に形成される。なお、リング１６２の穴は、コリメータレンズ１５０と通過した光が通る穴である。
【００３７】
押さえ板金１７０は、コリメータレンズ１５０の数に対応した３行８列で計２４個の円形の穴を有する。この穴は、コリメータレンズ１５０と通過した光が通る穴である。穴の径は、レンズ押さえ具１６０のリング１６２の内径より大きく、リング１６２の外径よりも小さい。各コリメータレンズ１５０の射出側にレンズ押さえ具１６０の各リング１６２を嵌め、レンズ押さえ具１６０を押さえ板金１７０によりＬＤ１２０側に押さえつけることによって、コリメータレンズ１５０はその光軸方向に移動しないように固定される。図６にレーザ光源ユニット１００の分解斜視図を示すように、レンズ押さえ具１６０及び押さえ板金１７０は、ネジ１８０によって第２の固定部材１４０に対して固定されている。以上のようにして、コリメータレンズ１５０は、第２の固定部材１４０内に固定されている。したがって、第２の固定部材１４０を十分な精度で形成すれば、コリメータレンズ１５０は適切な光軸を有して固定される。なお、押さえ板金１７０の穴の径をレンズ押さえ具１６０のリング１６２の内径より大きく、リング１６２の外径よりも小さくすることで、リング１６２の穴を通過した光を遮らず、かつリング１６２をコリメータレンズ１５０の方向に押さえつけることができる。
【００３８】
ＬＤ１２０から射出された青色のレーザ光は、コリメータレンズ１５０に入射し、コリメータレンズ１５０で平行光となった青色のレーザ光は、押さえ板金１７０に開けられた穴を通り、レーザ光源ユニット１００から射出される。
【００３９】
本実施形態によれば、レンズ押さえ具１６０は、リング１６２とリング１６２とを繋ぐ連結部１６４がたわむことにより、リング１６２間のピッチを微小に変えることができる。その結果、複数のコリメータレンズ１５０の中心軸に対して各リング１６２の中心軸は正確に一致し、レンズ押さえ具１６０は、全てのコリメータレンズ１５０を正確に固定することができる。すなわち、正確に光軸の位置合わせを行うことができる。
【００４０】
なお、リング１６２の形状は、本実施形態のように円環形状に限らない。リング１６２の形状は、例えばその外形及び／又は穴の形状が多角形であってもよい。ただし、光軸に対して対称な形状のコリメータレンズ１５０を用いる場合、リング１６２は円環形状であること、特にその穴の形状が円形であることが好ましい。なぜなら、リング１６２が円環形状をしていることで、コリメータレンズ１５０に各方向から均等に力を加えることができ、コリメータレンズ１５０の破損を防止することができるからである。また、連結部１６４の形状は、リング１６２の間隔が変化するようになっていれば本実施形態に限定されない。なお、本実施形態のように連結部１６４を曲線形状の紐状とすることで、連結部１６４はバネのように機能し、リング１６２に対して平面方向にある程度の自由度を与えることができる。また、本実施形態では、押さえ板金１７０は円形の穴を有するものとしたが、これに限らない。リング１６２と接触してリング１６２を押さえることができ、かつ、ＬＤ１２０から射出されたレーザ光が通る穴を有していればよい。
【００４１】
仮にレンズ押さえ具１６０が図７に示すような、コリメータレンズ１５０の位置に対応した穴９６２を有する板金９６０とした場合、本実施形態と次のような違いが生じる。複数のコリメータレンズ１５０を板金９６０で押さえて固定するとき、個々のコリメータレンズ１５０のピッチ、すなわち、第２の固定部材１４０の貫通孔のピッチと、板金９６０の穴９６２のピッチとを完全に一致させることは困難である。したがって、複数のコリメータレンズ１５０のうち、いずれかのコリメータレンズ１５０について、第２の固定部材１４０により規定されるその光軸と板金９６０の穴９６２の中心とがずれてしまう恐れがある。このとき、板金９６０はコリメータレンズ１５０の全周を均等に押さえることができない。その結果、コリメータレンズ１５０が割れたり、コリメータレンズ１５０の光軸がずれたりすることが起こり得る。これに対して本実施形態のレンズ押さえ具１６０では、リング１６２がその平面方向にわずかに移動することによって、コリメータレンズ１５０の全周を均等な力で押さえることができる。
【００４２】
また、本実施形態におけるレンズ押さえ具１６０によれば、リング１６２が連結部１６４によって接続されていない場合に比べて、レンズ押さえ具１６０の各リング１６２が連結部１６４によって接続され一体となっているため、全てのリング１６２を各コリメータレンズ１５０に一度に設置することができる。
【００４３】
このように、例えば貫通孔１４２は、複数のレンズを各々収容して平面内における複数のレンズの位置決めをする複数の孔として機能し、例えば段差１４４は、複数の孔内の各々において光軸と平行な第１の方向への複数のレンズの移動を抑える複数の第１の接触部として機能し、例えば第２の固定部材は、複数の孔と複数の第１の接触部とを有する固定部材として機能する。例えばリング１６２は、複数のレンズを通る光が通過する複数のレンズの各々の大きさよりも小さく形成された第１の穴を有し、複数のレンズの各々の配置位置に対応して設けられる複数の第２の接触部として機能し、例えば連結部１６４は、複数の第２の接触部を移動可能に互いに連結する連結部として機能し、例えばレンズ押さえ具１６０は、複数の第２の接触部と連結部とを有するレンズ押さえ具として機能する。例えば押さえ板金１７０は、複数のレンズを通る光が通過する位置にそれぞれ設けられた第２の穴を有し、レンズ押さえ具を複数のレンズに押さえつけることで複数のレンズをそれぞれ第１の接触部に押さえつけて固定する押さえ板として機能する。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４５】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 光軸と直交する平面内に複数のレンズを並べて配置して固定するレンズ固定機構であって、
前記複数のレンズを各々収容して前記平面内における前記複数のレンズの位置決めをする複数の孔と、前記複数の孔内の各々において前記光軸と平行な第１の方向への前記複数のレンズの移動を抑える複数の第１の接触部とを有する固定部材と、
前記複数のレンズを通る光が通過する前記複数のレンズの各々の大きさよりも小さく形成された第１の穴を有し、前記複数のレンズの各々の配置位置に対応して設けられる複数の第２の接触部と、前記複数の第２の接触部を移動可能に互いに連結する連結部とを有するレンズ押さえ具と、
前記複数のレンズを通る光が通過する位置にそれぞれ設けられた第２の穴を有し、前記レンズ押さえ具を前記複数のレンズに押さえつけることで前記複数のレンズをそれぞれ前記第１の接触部に押さえつけて固定する押さえ板と、
を具備することを特徴とするレンズ固定機構。
［２］ 前記第２の接触部は、前記複数のレンズの各々に対応した前記レンズの外径よりも内径が小さい環形状をしていることを特徴とする［１］に記載のレンズ固定機構。
［３］ 前記連結部は、曲線の紐形状をしていることを特徴とする［１］又は［２］に記載のレンズ固定機構。
［４］ 前記第２の接触部と前記連結部とは一体形成されていることを特徴とする［１］乃至［３］のうち何れか１に記載のレンズ固定機構。
［５］ 前記第２の穴は、前記第１の穴よりも大きく前記第２の接触部よりも小さいことを特徴とする［１］乃至［４］のうち何れか１に記載のレンズ固定機構。
［６］ 平面上に配列された複数の光源と、
複数のレンズと、
各々の前記光源から射出された光の光軸上に前記複数のレンズを固定する［１］乃至［５］のうち何れか１に記載のレンズ固定機構と、
複数の前記光源と前記レンズ固定機構とを保持する保持部材と、
を具備することを特徴とする光源装置。
［７］ ［６］に記載の光源装置を具備し、
前記光源装置から射出された光を用いて形成された投影画像を投影対象に投影する、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【符号の説明】
【００４６】
１０…プロジェクタ、１１…入力部、１２…画像変換部、１３…投影処理部、１４…マイクロミラー素子、１５…光源部、１６…ミラー、１７…投影レンズ部、１８…ＣＰＵ、１９…メインメモリ、２０…プログラムメモリ、２１…操作部、２２…音声処理部、２３…スピーカ、３２，４６，５１，５３…ミラー、３３，３４，３６，３７，４１，４３，４５，４７，４８，５０，５２，５４，５６，５７…レンズ、３５…第１のダイクロイックミラー、３８…蛍光ホイール、３９…モータ、４２…第２のダイクロイックミラー、４４…インテグレータ、５５…発光ダイオード（ＬＥＤ）、１００…レーザ光源ユニット、１１０…ヒートシンク、１１２…放熱フィン、１２０…半導体レーザ（ＬＤ）、１３０…第１の固定部材、１４０…第２の固定部材、１４２…貫通孔、１４４…段差、１５０…コリメータレンズ、１６０…レンズ押さえ具、１６２…リング、１６４…連結部、１７０…押さえ板金、１８０…ネジ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ固定機構、光源装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パーソナルコンピュータ等から出力された画像データに基づく画像をスクリーン等に投影する画像投影装置としてのプロジェクタが知られている。このようなプロジェクタの一種として、光源から射出された光をデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ；登録商標）と呼ばれるマイクロミラー表示素子に集光させ、このマイクロミラー表示素子からの反射光で画像を形成する方式を採る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おける光源としては、従来、高輝度の放電ランプを用いるものが多かった。近年、光源として発光ダイオードやレーザダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いる種々のプロジェクタが開発されている。例えば特許文献１には、複数のレーザダイオードをアレイ状に配置した光源を用いるプロジェクタに係る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０７６７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば特許文献１に係る技術では、上記光源においてアレイ状に配置されたレーザダイオードに対応させて、固定部材により複数のコリメータレンズが位置合わせされて固定されている。コリメータレンズの固定において、コリメータレンズを上下から挟み込む場合、上下の固定部材の寸法について高い精度が求められる。上下の固定部材に寸法誤差があると、例えばコリメータレンズが破損したり、その光軸がずれたりし得る。
【０００６】
本発明は、複数のレンズを各々適正な位置に固定できるレンズ固定機構と、それを用いた光源装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を果たすため、本発明のレンズ固定機構の一態様は、光軸と直交する平面内に複数のレンズを並べて配置して固定するレンズ固定機構であって、前記複数のレンズを各々収容して前記平面内における前記複数のレンズの位置決めをする複数の孔と、前記複数の孔内の各々において前記光軸と平行な第１の方向への前記複数のレンズの移動を抑える複数の第１の接触部とを有する固定部材と、前記複数のレンズを通る光が通過する前記複数のレンズの各々の大きさよりも小さく形成された第１の穴を有し、前記複数のレンズの各々の配置位置に対応して設けられる複数の第２の接触部と、前記複数の第２の接触部を移動可能に互いに連結する連結部とを有するレンズ押さえ具と、前記複数のレンズを通る光が通過する位置にそれぞれ設けられた第２の穴を有し、前記レンズ押さえ具を前記複数のレンズに押さえつけることで前記複数のレンズをそれぞれ前記第１の接触部に押さえつけて固定する押さえ板と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、前記目的を果たすため、本発明の光源装置の一態様は、平面上に配列された複数の光源と、複数のレンズと、各々の前記光源から射出された光の光軸上に前記複数のレンズを固定する上記のレンズ固定機構と、複数の前記光源と前記レンズ固定機構とを保持する保持部材と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、前記目的を果たすため、本発明のプロジェクタの一態様は、上記の光源装置を具備し、前記光源装置から射出された光を用いて形成された投影画像を投影対象に投影する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のレンズを各々適正な位置に固定できるレンズ固定機構と、それを用いた光源装置及びプロジェクタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの構成例の概略を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの光学系の一例の概略を示すブロック図。
【図３】レーザ光源ユニットの構成例の概略を示す斜視図。
【図４】レーザ光源ユニットの構成例の断面の概略を示す図。
【図５】レンズ押さえ具の構成例の概略を示す図。
【図６】レーザ光源ユニットの構成例の概略を示す分解斜視図。
【図７】レンズ押さえ具の比較例としての板金を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る投影装置は、マイクロミラー表示素子を用いたＤｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＤＬＰ）（登録商標）方式を用いている。本実施形態のプロジェクタ１０の構成の概略を図１に示す。プロジェクタ１０は、入力部１１と、画像変換部１２と、投影処理部１３と、マイクロミラー素子１４と、光源部１５と、ミラー１６と、投影レンズ部１７と、ＣＰＵ１８と、メインメモリ１９と、プログラムメモリ２０と操作部２１と、音声処理部２２と、スピーカ２３とを有する。
【００１３】
入力部１１には、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子や、Ｄ−ｓｕｂ１５タイプのＲＧＢ入力端子といった端子が設けられており、アナログ画像信号が入力される。入力部１１は、入力された各種規格のアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。入力部１１は、変換したデジタル画像信号を、システムバスＳＢを介して画像変換部１２に出力する。なお、入力部１１には、例えばＨＤＭＩ（登録商標）端子等も設けられ、アナログ画像信号のみならずデジタル画像信号も入力され得るようにしてもよい。また、入力部１１には、アナログ又はデジタル信号による音声信号が入力される。入力部１１は、入力された音声信号を音声処理部２２に出力する。
【００１４】
画像変換部１２は、スケーラとも称される。画像変換部１２は、入力された画像データを投影に適した所定のフォーマットの画像データに変換し、変換データを投影処理部１３へ送信する。必要に応じて画像変換部１２は、Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＯＳＤ）用の各種動作状態を示すシンボルを重畳した画像データを、加工画像データとして投影処理部１３に送信する。
【００１５】
光源部１５は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色光を含む複数色の光を射出する。ここで、光源部１５は、複数色の色を時分割で順次射出するように構成されている。光源部１５から射出された光は、ミラー１６で全反射し、マイクロミラー素子１４に入射する。
【００１６】
マイクロミラー素子１４は、アレイ状に配列された複数の微小ミラーを有する。各微小ミラーは、高速でオン／オフ動作して、光源部１５から照射された光を投影レンズ部１７の方向に反射させたり、投影レンズ部１７の方向からそらしたりする。マイクロミラー素子１４には、微小ミラーが例えばＷＸＧＡ（Ｗｉｄｅ ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃ Ａｒｒａｙ）（横１２８０画素×縦８００画素）分だけ並べられている。各微小ミラーにおける反射によって、マイクロミラー素子１４は、例えばＷＸＧＡ解像度の画像を形成する。このように、マイクロミラー素子１４は空間的光変調素子として機能する。
【００１７】
投影処理部１３は、画像変換部１２から送信された画像データに応じて、その画像データが表す画像を表示させるため、マイクロミラー素子１４を駆動する。すなわち、投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーをオン／オフ動作させる。ここで投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４を高速に時分割駆動する。単位時間の分割数は、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と、色成分の分割数と、表示階調数とを乗算して得られる数である。また、投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４の動作と同期させて光源部１５の動作も制御する。すなわち、投影処理部１３は、各フレームを時分割して、フレーム毎に全色成分の光を順次射出するように光源部１５の動作を制御する。
【００１８】
投影レンズ部１７は、マイクロミラー素子１４から導かれた光を、例えば図示しないスクリーン等に投影する光に調整する。したがって、マイクロミラー素子１４による反射光で形成された光像は、投影レンズ部１７を介して、スクリーンに投影表示される。
【００１９】
音声処理部２２は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備える。入力部１１から入力されたアナログ音声データに基づいて、又は投影動作時に与えられたデジタル音声データをアナログ化した信号に基づいて、音声処理部２２は、スピーカ２３を駆動して拡声放音させる。また、音声処理部２２は、必要に応じてビープ音等を発生させる。スピーカ２３は、音声処理部２２から入力された信号に基づいて音声を射出する一般的なスピーカである。
【００２０】
ＣＰＵ１８は、画像変換部１２、投影処理部１３及び音声処理部２２の動作を制御する。このＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０と接続されている。メインメモリ１９は、例えばＳＲＡＭで構成される。メインメモリ１９は、ＣＰＵ１８のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２０は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリで構成される。プログラムメモリ２０は、ＣＰＵ１８が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。また、ＣＰＵ１８は、操作部２１と接続されている。操作部２１は、プロジェクタ１０の本体に設けられるキー操作部と、プロジェクタ１０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含む。操作部２１は、ユーザが本体のキー操作部又はリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ１８に出力する。ＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０に記憶されたプログラムやデータを用いて、操作部２１からのユーザの指示に応じてプロジェクタ１０の各部の動作を制御する。
【００２１】
光源部１５、ミラー１６、マイクロミラー素子１４及び投影レンズ部１７を含む本実施形態に係るプロジェクタ１０の光学系を、図２を参照して説明する。光源部１５には、青色のレーザ光を発する半導体発光素子である半導体レーザ（レーザダイオード；ＬＤ）１２０を光源として有するレーザ光源ユニット１００が設けられている。ＬＤ１２０は、レーザ光源ユニット１００内にアレイ状に配列されている。例えば本実施形態では、３行８列に計２４個のＬＤ１２０がアレイ状に配置されている。各ＬＤ１２０が発する青色のレーザ光は、各ＬＤ１２０に対応して配置されたコリメータレンズ１５０を通り平行光となり、レーザ光源ユニット１００から射出される。
【００２２】
コリメータレンズ１５０と対向した位置には、ミラー３２が階段状に配置されている。レーザ光源ユニット１００から射出されたレーザ光は、ミラー３２で反射され、その光路を９０度変化させつつ、１つの光束にまとめられる。この光束の光路上には、レンズ３３，３４及び第１のダイクロイックミラー３５が配置されている。ミラー３２で反射されたレーザ光は、レンズ３３，３４により平行な光束とされた後、第１のダイクロイックミラー３５に入射する。第１のダイクロイックミラー３５は、青色光を透過する。透過光の光路には、レンズ３６，３７及び蛍光ホイール３８が配置されている。第１のダイクロイックミラー３５を透過した青色光は、レンズ３６，３７を介して蛍光ホイール３８に照射される。
【００２３】
蛍光ホイール３８は、円盤形状をしている。蛍光ホイール３８は、２つの領域に分割されており、その一方には透過用の拡散板が形成され、他方には蛍光体層が形成されている。蛍光体層が存在する部分の蛍光ホイール３８には、レーザ光源ユニット１００からのレーザ光が照射される面に蛍光体が塗布されて蛍光層が形成されている。この蛍光体は、青色の光が照射された際に緑色の蛍光を放射する蛍光体である。蛍光層の裏面には、反射板が形成されている。蛍光ホイール３８の拡散板は、青色光を透過し、かつその光を拡散させる板である。蛍光ホイール３８は、回転駆動部であるモータ（Ｍ）３９の駆動により回転する。この回転は、投影処理部１３によって、マイクロミラー素子１４とともに同期制御される。投影処理部１３は、制御の際、蛍光ホイール３８に形成された図示しないマーカの回転を検出し、その検出結果を利用する。
【００２４】
青色のレーザ光は、蛍光ホイール３８の蛍光層に入射すると、緑色の蛍光を放射する。この緑色の蛍光は、等方的に放射される。蛍光層の裏面側に放射された蛍光は、反射板によって反射される。したがって、蛍光層から放射された蛍光は、レンズ３７，３６側に導かれる。レンズ３７，３６を通過した緑色光は、第１のダイクロイックミラー３５に入射する。
【００２５】
第１のダイクロイックミラー３５は、緑色光を反射する。反射光の光路には、レンズ４１と第２のダイクロイックミラー４２が配置されている。第１のダイクロイックミラー３５で反射された緑色光は、レンズ４１を介して第２のダイクロイックミラー４２に入射する。第２のダイクロイックミラー４２は緑色光を反射する。この反射光の光路には、レンズ４３と、インテグレータ４４と、レンズ４５と、ミラー４６と、レンズ４７と、ミラー１６とがこの順に配置されている。インテグレータ４４は、光束の輝度分布を均一にする素子である。第２のダイクロイックミラー４２で反射された緑色光は、レンズ４３を介してインテグレータ４４を通り輝度分布が均一な光束とされ、レンズ４５、ミラー４６、レンズ４７を介してミラー１６に入射する。
【００２６】
また、レーザ光源ユニット１００から射出された青色レーザ光の光路上に、蛍光ホイール３８の拡散板がある場合、この青色レーザ光は、以下の経路を通る。レーザ光源ユニット１００から射出された青色レーザ光は、蛍光ホイール３８の拡散板に入射し、この拡散板を拡散しつつ透過する。透過光の光路上には、レンズ５０、ミラー５１、レンズ５２、ミラー５３、レンズ５４、第２のダイクロイックミラー４２が配置されている。拡散板を透過した青色光は、レンズ５０を介してミラー５１で反射され、レンズ５２を介してさらにミラー５３で反射され、レンズ５４を介して、第２のダイクロイックミラー４２に入射する。第２のダイクロイックミラー４２は、青色光を透過させる。第２のダイクロイックミラー４２を透過した青色光は、レンズ４３を介してインテグレータ４４を通り輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ４４から出射した青色光は、レンズ４５、ミラー４６、レンズ４７を介してミラー１６に入射する。
【００２７】
光源部１５は、さらに赤色光を発する半導体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）５５を光源として有する。ＬＥＤ５５から射出された光の光路上には、レンズ５６，５７及び第１のダイクロイックミラー３５が配置されている。ＬＥＤ５５が発する赤色光は、レンズ５６，５７を介して、第１のダイクロイックミラー３５に入射する。第１のダイクロイックミラー３５は、赤色光を透過する。第１のダイクロイックミラー３５を透過した赤色光は、レンズ４１を介して第２のダイクロイックミラー４２に入射する。第２のダイクロイックミラー４２は赤色光を反射する。第２のダイクロイックミラー４２で反射された赤色光は、レンズ４３を介してインテグレータ４４を通り輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ４４から出射した赤色光は、レンズ４５、ミラー４６、レンズ４７を介してミラー１６に入射する。
【００２８】
ミラー１６で反射された緑色光、青色光、赤色光はそれぞれ、レンズ４８を介してマイクロミラー素子１４に照射される。マイクロミラー素子１４は、投影レンズ部１７方向への反射光によって光像を形成する。この光像はレンズ４８及び投影レンズ部１７を介して投影対象の図示しないスクリーン等に照射される。
【００２９】
本実施形態に係るプロジェクタ１０の動作を説明する。なお、以下の動作は、ＣＰＵ１８の制御の下、投影処理部１３が実行するものである。レーザ光源ユニット１００の青色発光用のＬＤ１２０と赤色発光用のＬＥＤ５５との発光タイミング、この発光タイミングに同期した蛍光ホイール３８の回転タイミング、及びマイクロミラー素子１４の動作は、何れも投影処理部１３により制御される。
【００３０】
例えば赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の３色の光をマイクロミラー素子１４に入射させる場合を例に挙げて説明する。赤色光をマイクロミラー素子１４に入射させるタイミングにおいては、赤色発光用のＬＥＤ５５を点灯し、青色発光用のＬＤ１２０を消灯する。緑色光をマイクロミラー素子１４に入射させるタイミングにおいては、赤色発光用のＬＥＤ５５を消灯し、青色発光用のＬＤ１２０を点灯する。この際、蛍光ホイール３８は、モータ３９による回転によって、青色光の光路に蛍光層が位置するようにされている。青色光をマイクロミラー素子１４に入射させるタイミングにおいては、赤色発光用のＬＥＤ５５を消灯し、青色発光用のＬＤ１２０を点灯する。この際、蛍光ホイール３８は、モータ３９による回転によって、青色光の光路に拡散板が位置するようにされている。以上のように、ＬＥＤ５５及びＬＤ１２０の点灯及び消灯と、モータ３９による蛍光ホイール３８の回転角度とを制御することで、マイクロミラー素子１４に順次、赤色光、緑色光、及び青色光を入射させる。
【００３１】
マイクロミラー素子１４は、各色の光について微小ミラー毎（画素毎）に、画像データに基づく輝度が高い程入射した光を投影レンズ部１７に導く時間を長くし、輝度が低い程入射した光を投影レンズ部１７に導く時間を短くする。すなわち、投影処理部１３は、輝度が高い画素に対応する微小ミラーが長時間オン状態となるように、輝度が低い画素に対応する微小ミラーが長時間オフ状態となるように、マイクロミラー素子１４を制御する。このようにすることで、投影レンズ部１７から射出される光について、微小ミラー毎（画素毎）に各色の輝度を表現できる。
【００３２】
フレーム毎に、微小ミラーがオンになっている時間で表現された輝度を各色について組み合わせることで画像が表現される。以上のようにして、投影レンズ部１７からは、画像が表現された投影光が射出される。この投影光が、例えばスクリーンに投影されることで、スクリーン等には画像が表示される。
なお、上記説明では、赤色光、緑色光、青色光の３色を用いるプロジェクタの例を示したが、マゼンタやイエロー等の補色や、白色光等を組み合わせて画像を形成するように、これら色の光を射出できるようにプロジェクタを構成してもよい。
【００３３】
本実施形態に係るレーザ光源ユニット１００の構造の詳細を、図３乃至図６を参照して説明する。レーザ光源ユニット１００の斜視図を図３に示し、その断面図を図４に示す。レーザ光源ユニット１００において、ＬＤ１２０は第１の固定部材１３０に固定されている。すなわち、第１の固定部材１３０には、凹部が設けられている。この凹部の内径は、ＬＤ１２０の底部の外径とほぼ一致している。このようにして、ＬＤ１２０の底部は、第１の固定部材１３０に嵌め合いにより固定されている。
【００３４】
第１の固定部材１３０には、放熱フィン１１２を有するヒートシンク１１０が接続されている。放熱フィン１１２は、ＬＤ１２０から発生する熱を放出するために設けられており、図示しない冷却ファンから冷却風があてられるようになっている。したがって、ＬＤ１２０から発生した熱は、放熱フィン１１２から放熱される。
【００３５】
第２の固定部材１４０は、第１の固定部材１３０に重ね合わされている。第２の固定部材１４０には、ＬＤ１２０の位置に対応して貫通孔１４２が設けられている。貫通孔１４２の第１の固定部材１３０側の内径は、ＬＤ１２０の上部の、すなわち青色レーザ光を射出する側の部分の外径よりも大きい。このようにして、ＬＤ１２０の上部は、貫通孔１４２内に配置される。貫通孔１４２の第１の固定部材１３０と反対側の内径は、コリメータレンズ１５０の外径とほぼ一致している。各コリメータレンズ１５０は、貫通孔１４２内に配置され、貫通孔１４２によってその光軸と直交する平面における位置決めがなされている。さらに、貫通孔１４２には、ＬＤ１２０側の内径がコリメータレンズ１５０の外径よりも小さくなるような段差１４４が設けられている。この段差１４４によって、コリメータレンズ１５０とＬＤ１２０との間に間隙が形成されている。すなわち、コリメータレンズ１５０は、所定の位置よりもＬＤ１２０側に移動しないように、段差１４４によってその光軸方向について位置決めされている。
【００３６】
コリメータレンズ１５０をＬＤ１２０側に押し付けるために、レンズ押さえ具１６０と押さえ板金１７０とが配置されている。レンズ押さえ具１６０の構造を図５に示す。この図に示すように、レンズ押さえ具１６０は、コリメータレンズ１５０の数に対応した３行８列で計２４個のリング１６２を有する。リング１６２の内径は、コリメータレンズ１５０の射出側の外径よりも小さい。リング１６２は、互いに連結部１６４で接続されている。連結部１６４は、湾曲した形状を有している。ここで、リング１６２及び連結部１６４の厚さは例えば０．２ｍｍ程度であり、連結部１６４の太さも厚さと同様に例えば０．２ｍｍ程度である。連結部１６４は、柔軟性を有し、各リング１６２間の距離を変化させることができる。なお、レンズ押さえ具１６０は、例えば板金をパターンエッチングすることによって一体形成され得る。レンズ押さえ具１６０は、一体形成によって、容易に形成される。なお、リング１６２の穴は、コリメータレンズ１５０と通過した光が通る穴である。
【００３７】
押さえ板金１７０は、コリメータレンズ１５０の数に対応した３行８列で計２４個の円形の穴を有する。この穴は、コリメータレンズ１５０と通過した光が通る穴である。穴の径は、レンズ押さえ具１６０のリング１６２の内径より大きく、リング１６２の外径よりも小さい。各コリメータレンズ１５０の射出側にレンズ押さえ具１６０の各リング１６２を嵌め、レンズ押さえ具１６０を押さえ板金１７０によりＬＤ１２０側に押さえつけることによって、コリメータレンズ１５０はその光軸方向に移動しないように固定される。図６にレーザ光源ユニット１００の分解斜視図を示すように、レンズ押さえ具１６０及び押さえ板金１７０は、ネジ１８０によって第２の固定部材１４０に対して固定されている。以上のようにして、コリメータレンズ１５０は、第２の固定部材１４０内に固定されている。したがって、第２の固定部材１４０を十分な精度で形成すれば、コリメータレンズ１５０は適切な光軸を有して固定される。なお、押さえ板金１７０の穴の径をレンズ押さえ具１６０のリング１６２の内径より大きく、リング１６２の外径よりも小さくすることで、リング１６２の穴を通過した光を遮らず、かつリング１６２をコリメータレンズ１５０の方向に押さえつけることができる。
【００３８】
ＬＤ１２０から射出された青色のレーザ光は、コリメータレンズ１５０に入射し、コリメータレンズ１５０で平行光となった青色のレーザ光は、押さえ板金１７０に開けられた穴を通り、レーザ光源ユニット１００から射出される。
【００３９】
本実施形態によれば、レンズ押さえ具１６０は、リング１６２とリング１６２とを繋ぐ連結部１６４がたわむことにより、リング１６２間のピッチを微小に変えることができる。その結果、複数のコリメータレンズ１５０の中心軸に対して各リング１６２の中心軸は正確に一致し、レンズ押さえ具１６０は、全てのコリメータレンズ１５０を正確に固定することができる。すなわち、正確に光軸の位置合わせを行うことができる。
【００４０】
なお、リング１６２の形状は、本実施形態のように円環形状に限らない。リング１６２の形状は、例えばその外形及び／又は穴の形状が多角形であってもよい。ただし、光軸に対して対称な形状のコリメータレンズ１５０を用いる場合、リング１６２は円環形状であること、特にその穴の形状が円形であることが好ましい。なぜなら、リング１６２が円環形状をしていることで、コリメータレンズ１５０に各方向から均等に力を加えることができ、コリメータレンズ１５０の破損を防止することができるからである。また、連結部１６４の形状は、リング１６２の間隔が変化するようになっていれば本実施形態に限定されない。なお、本実施形態のように連結部１６４を曲線形状の紐状とすることで、連結部１６４はバネのように機能し、リング１６２に対して平面方向にある程度の自由度を与えることができる。また、本実施形態では、押さえ板金１７０は円形の穴を有するものとしたが、これに限らない。リング１６２と接触してリング１６２を押さえることができ、かつ、ＬＤ１２０から射出されたレーザ光が通る穴を有していればよい。
【００４１】
仮にレンズ押さえ具１６０が図７に示すような、コリメータレンズ１５０の位置に対応した穴９６２を有する板金９６０とした場合、本実施形態と次のような違いが生じる。複数のコリメータレンズ１５０を板金９６０で押さえて固定するとき、個々のコリメータレンズ１５０のピッチ、すなわち、第２の固定部材１４０の貫通孔のピッチと、板金９６０の穴９６２のピッチとを完全に一致させることは困難である。したがって、複数のコリメータレンズ１５０のうち、いずれかのコリメータレンズ１５０について、第２の固定部材１４０により規定されるその光軸と板金９６０の穴９６２の中心とがずれてしまう恐れがある。このとき、板金９６０はコリメータレンズ１５０の全周を均等に押さえることができない。その結果、コリメータレンズ１５０が割れたり、コリメータレンズ１５０の光軸がずれたりすることが起こり得る。これに対して本実施形態のレンズ押さえ具１６０では、リング１６２がその平面方向にわずかに移動することによって、コリメータレンズ１５０の全周を均等な力で押さえることができる。
【００４２】
また、本実施形態におけるレンズ押さえ具１６０によれば、リング１６２が連結部１６４によって接続されていない場合に比べて、レンズ押さえ具１６０の各リング１６２が連結部１６４によって接続され一体となっているため、全てのリング１６２を各コリメータレンズ１５０に一度に設置することができる。
【００４３】
このように、例えば貫通孔１４２は、複数のレンズを各々収容して平面内における複数のレンズの位置決めをする複数の孔として機能し、例えば段差１４４は、複数の孔内の各々において光軸と平行な第１の方向への複数のレンズの移動を抑える複数の第１の接触部として機能し、例えば第２の固定部材は、複数の孔と複数の第１の接触部とを有する固定部材として機能する。例えばリング１６２は、複数のレンズを通る光が通過する複数のレンズの各々の大きさよりも小さく形成された第１の穴を有し、複数のレンズの各々の配置位置に対応して設けられる複数の第２の接触部として機能し、例えば連結部１６４は、複数の第２の接触部を移動可能に互いに連結する連結部として機能し、例えばレンズ押さえ具１６０は、複数の第２の接触部と連結部とを有するレンズ押さえ具として機能する。例えば押さえ板金１７０は、複数のレンズを通る光が通過する位置にそれぞれ設けられた第２の穴を有し、レンズ押さえ具を複数のレンズに押さえつけることで複数のレンズをそれぞれ第１の接触部に押さえつけて固定する押さえ板として機能する。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４５】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 光軸と直交する平面内に複数のレンズを並べて配置して固定するレンズ固定機構であって、
前記複数のレンズを各々収容して前記平面内における前記複数のレンズの位置決めをする複数の孔と、前記複数の孔内の各々において前記光軸と平行な第１の方向への前記複数のレンズの移動を抑える複数の第１の接触部とを有する固定部材と、
前記複数のレンズを通る光が通過する前記複数のレンズの各々の大きさよりも小さく形成された第１の穴を有し、前記複数のレンズの各々の配置位置に対応して設けられる複数の第２の接触部と、前記複数の第２の接触部を移動可能に互いに連結する連結部とを有するレンズ押さえ具と、
前記複数のレンズを通る光が通過する位置にそれぞれ設けられた第２の穴を有し、前記レンズ押さえ具を前記複数のレンズに押さえつけることで前記複数のレンズをそれぞれ前記第１の接触部に押さえつけて固定する押さえ板と、
を具備することを特徴とするレンズ固定機構。
［２］ 前記第２の接触部は、前記複数のレンズの各々に対応した前記レンズの外径よりも内径が小さい環形状をしていることを特徴とする［１］に記載のレンズ固定機構。
［３］ 前記連結部は、曲線の紐形状をしていることを特徴とする［１］又は［２］に記載のレンズ固定機構。
［４］ 前記第２の接触部と前記連結部とは一体形成されていることを特徴とする［１］乃至［３］のうち何れか１に記載のレンズ固定機構。
［５］ 前記第２の穴は、前記第１の穴よりも大きく前記第２の接触部よりも小さいことを特徴とする［１］乃至［４］のうち何れか１に記載のレンズ固定機構。
［６］ 平面上に配列された複数の光源と、
複数のレンズと、
各々の前記光源から射出された光の光軸上に前記複数のレンズを固定する［１］乃至［５］のうち何れか１に記載のレンズ固定機構と、
複数の前記光源と前記レンズ固定機構とを保持する保持部材と、
を具備することを特徴とする光源装置。
［７］ ［６］に記載の光源装置を具備し、
前記光源装置から射出された光を用いて形成された投影画像を投影対象に投影する、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【符号の説明】
【００４６】
１０…プロジェクタ、１１…入力部、１２…画像変換部、１３…投影処理部、１４…マイクロミラー素子、１５…光源部、１６…ミラー、１７…投影レンズ部、１８…ＣＰＵ、１９…メインメモリ、２０…プログラムメモリ、２１…操作部、２２…音声処理部、２３…スピーカ、３２，４６，５１，５３…ミラー、３３，３４，３６，３７，４１，４３，４５，４７，４８，５０，５２，５４，５６，５７…レンズ、３５…第１のダイクロイックミラー、３８…蛍光ホイール、３９…モータ、４２…第２のダイクロイックミラー、４４…インテグレータ、５５…発光ダイオード（ＬＥＤ）、１００…レーザ光源ユニット、１１０…ヒートシンク、１１２…放熱フィン、１２０…半導体レーザ（ＬＤ）、１３０…第１の固定部材、１４０…第２の固定部材、１４２…貫通孔、１４４…段差、１５０…コリメータレンズ、１６０…レンズ押さえ具、１６２…リング、１６４…連結部、１７０…押さえ板金、１８０…ネジ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸と直交する平面内に複数のレンズを並べて配置して固定するレンズ固定機構であって、
前記複数のレンズを各々収容して前記平面内における前記複数のレンズの位置決めをする複数の孔と、前記複数の孔内の各々において前記光軸と平行な第１の方向への前記複数のレンズの移動を抑える複数の第１の接触部とを有する固定部材と、
前記複数のレンズを通る光が通過する前記複数のレンズの各々の大きさよりも小さく形成された第１の穴を有し、前記複数のレンズの各々の配置位置に対応して設けられる複数の第２の接触部と、前記複数の第２の接触部を移動可能に互いに連結する連結部とを有するレンズ押さえ具と、
前記複数のレンズを通る光が通過する位置にそれぞれ設けられた第２の穴を有し、前記レンズ押さえ具を前記複数のレンズに押さえつけることで前記複数のレンズをそれぞれ前記第１の接触部に押さえつけて固定する押さえ板と、
を具備することを特徴とするレンズ固定機構。
【請求項２】
前記第２の接触部は、前記複数のレンズの各々に対応した前記レンズの外径よりも内径が小さい環形状をしていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ固定機構。
【請求項３】
前記連結部は、曲線の紐形状をしていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ固定機構。
【請求項４】
前記第２の接触部と前記連結部とは一体形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項に記載のレンズ固定機構。
【請求項５】
前記第２の穴は、前記第１の穴よりも大きく前記第２の接触部よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項に記載のレンズ固定機構。
【請求項６】
平面上に配列された複数の光源と、
複数のレンズと、
各々の前記光源から射出された光の光軸上に前記複数のレンズを固定する請求項１乃至５のうち何れか１項に記載のレンズ固定機構と、
複数の前記光源と前記レンズ固定機構とを保持する保持部材と、
を具備することを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置を具備し、
前記光源装置から射出された光を用いて形成された投影画像を投影対象に投影する、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１】
光軸と直交する平面内に複数のレンズを並べて配置して固定するレンズ固定機構であって、
前記複数のレンズを各々収容して前記平面内における前記複数のレンズの位置決めをする複数の孔と、前記複数の孔内の各々において前記光軸と平行な第１の方向への前記複数のレンズの移動を抑える複数の第１の接触部とを有する固定部材と、
前記複数のレンズを通る光が通過する前記複数のレンズの各々の大きさよりも小さく形成された第１の穴を有し、前記複数のレンズの各々の配置位置に対応して設けられる複数の第２の接触部と、前記複数の第２の接触部を移動可能に互いに連結する連結部とを有するレンズ押さえ具と、
前記複数のレンズを通る光が通過する位置にそれぞれ設けられた第２の穴を有し、前記レンズ押さえ具を前記複数のレンズに押さえつけることで前記複数のレンズをそれぞれ前記第１の接触部に押さえつけて固定する押さえ板と、
を具備することを特徴とするレンズ固定機構。
【請求項２】
前記第２の接触部は、前記複数のレンズの各々に対応した前記レンズの外径よりも内径が小さい環形状をしていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ固定機構。
【請求項３】
前記連結部は、曲線の紐形状をしていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ固定機構。
【請求項４】
前記第２の接触部と前記連結部とは一体形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項に記載のレンズ固定機構。
【請求項５】
前記第２の穴は、前記第１の穴よりも大きく前記第２の接触部よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項に記載のレンズ固定機構。
【請求項６】
平面上に配列された複数の光源と、
複数のレンズと、
各々の前記光源から射出された光の光軸上に前記複数のレンズを固定する請求項１乃至５のうち何れか１項に記載のレンズ固定機構と、
複数の前記光源と前記レンズ固定機構とを保持する保持部材と、
を具備することを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置を具備し、
前記光源装置から射出された光を用いて形成された投影画像を投影対象に投影する、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７６８３７（Ｐ２０１３−７６８３７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６６４８（Ｐ２０１１−２１６６４８）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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