(57)【要約】【課題】レーザ光源ユニットこれに連結される光インテグレータなどのビーム伝達部材との位置合わせを高精度に且つ生産性よく行なえるビーム出射位置調整装置を提供する。【解決手段】ビーム出射位置調整装置１００は、レーザ光源ユニットを固定する保持台１０１と、放熱ブロックに接続されてレーザ光源モジュールを冷却する冷却機構部１０２と、光インテグレータの入射面相当位置に配置されたスクリーンと、スクリーン上のビーム位置を観測する撮像装置１０６と、を備えている。そして、冷却機構部１０２によりレーザ光源モジュールが温度調整された状態で、撮像装置１０６の出力する画像情報に基づいてレーザ光学系ユニットが調整され光インテグレータの入射面におけるビーム出射位置を所定の位置に設定できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＧＢのレーザ光を発生するレーザ光源モジュールと、前記レーザ光源モジュールから出射されたＲＧＢのレーザ光をビーム伝達部材の入射面に向けて出射するレーザ光学系ユニットと、前記レーザ光源モジュールの熱を伝導する熱伝導部とを有するレーザ光源ユニットに対して、前記ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置を調整するビーム出射位置調整装置であり、
前記レーザ光源ユニットを固定する保持台と、
前記熱伝導部に接続されて前記レーザ光源モジュールの温度を調整する冷却機構部と、
前記ビーム伝達部材の入射面相当位置に配置されたスクリーンと、
前記スクリーン上のビーム位置を観測する撮像装置と、を備え、
前記冷却機構部により前記レーザ光源モジュールの温度が調整された状態で、前記撮像装置の出力する画像情報に基づいて前記レーザ光学系ユニットが調整され前記ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置が所定の位置とされることを特徴とするビーム出射位置調整装置。
【請求項２】
外部光源から入力したＲＧＢのレーザ光をビーム伝達部材の入射面に向けて出射する第２のレーザ光学系ユニットに対して、前記ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置を調整するビーム出射位置調整装置であり、
前記第２のレーザ光学系ユニットを固定する保持台と、
前記ビーム伝達部材の入射面相当位置に配置されたスクリーンと、
前記スクリーン上のビーム位置を観測する撮像装置と、を備え、
前記撮像装置の出力する画像情報に基づいて前記第２のレーザ光学系ユニットが調整され前記ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置が所定の位置とされる
ことを特徴とするビーム出射位置調整装置。
【請求項３】
前記外部光源は、レーザポインタである
ことを特徴とする請求項２に記載のビーム出射位置調整装置。
【請求項４】
前記スクリーンに替えて前記ビーム伝達部材の入射面相当位置に配置されビーム出力を測定するパワーメータヘッドをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のビーム出射位置調整装置。
【請求項５】
前記ビーム伝達部材は、光インテグレータである
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のビーム出射位置調整装置。
【請求項６】
ＲＧＢのレーザ光を発生するレーザ光源モジュールと、前記レーザ光源モジュールから出射されたＲＧＢのレーザ光をビーム伝達部材の入射面に向けて出射するレーザ光学系ユニットと、前記レーザ光源モジュールの熱を伝導する熱伝導部とを有するレーザ光源ユニットに対して、前記ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置を調整するビーム出射位置調整方法であり、
前記ビーム伝達部材の入射面相当位置にスクリーンを配置し、
前記熱伝導部に冷却機構部を接続して前記レーザ光源モジュールを冷却し、
前記スクリーン上のビーム位置を撮像装置にて観測し、
前記レーザ光源モジュールを冷却が冷却された状態で、前記撮像装置の出力する画像情報に基づいて前記レーザ光学系ユニットを調整して前記ビーム出射位置を所定の位置とすることを特徴とするビーム出射位置調整方法。
【請求項７】
外部光源から入力したＲＧＢのレーザ光をビーム伝達部材の入射面に向けて出射する第２のレーザ光学系ユニットに対して、前記ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置を調整するビーム出射位置調整装置であり、
前記ビーム伝達部材の入射面相当位置にスクリーンを配置し、
前記スクリーン上のビーム位置を撮像装置にて観測し、
前記撮像装置の出力する画像情報に基づいて前記第２のレーザ光学系ユニットを調整して前記ビーム出射位置を所定の位置とする
ことを特徴とするビーム出射位置調整方法。
【請求項８】
ビーム出射位置を所定の位置に調整した後、
前記スクリーンに替えてパワーメータヘッドを前記ビーム伝達部材の入射面相当位置に配置し、前記パワーメータヘッドにてビーム出力を測定する
ことを特徴とする請求項６または７に記載のビーム出射位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ受信機や映像プロジェクタ等の画像表示装置および表示制御装置に用いられるレーザ光源ユニットにおいて、レーザ光源ユニットのビーム出射位置をビーム下流に接続される装置の入射面に対して位置決めする際に用いられるビーム出射位置調整装置およびビーム出射位置調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビ受信機や、映像プロジェクタなどの画像表示装置として、スクリーン上に画像を映し出すプロジェクションディスプレイが普及している。このようなプロジェクションディスプレイには、現在、一般に、ランプ光源が用いられているが、ランプ光源は寿命が短く、色再現領域が制限されると共に、光利用効率が低いという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するため、画像表示装置の光源として、レーザ光源を用いることが試みられている。レーザ光源は、ランプ光源に比べて寿命が長く、指向性が強いため、光利用効率を高めやすい。また、レーザ光源は、単色性を示すため、色再現範囲が大きく、鮮やかな画像の表示が可能である。
【０００４】
ここで、テレビ受信機や、映像プロジェクタでは、光源から出射されたビーム光を、光インテグレータを介してＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）、液晶パネル等の画像表示素子に対して照射し、この反射光もしくは透過光を投写レンズを介してスクリーン上に投影し、映像を表示させている。
【０００５】
ここで、従来のランプ光源では、カラーホイールを介して、ランプのリフレクタ部にて集光した光を光インテグレータに直接入射しており、光源の筐体への搭載精度のみで十分に光インテグレータと光源との結合精度を確保できていた。
【０００６】
しかしながら、レーザ光源では、各色（赤色、青色、緑色）レーザ光を光インテグレータに入射させる際、多くのレンズやミラー等の光学部品を介す必要があり、これら光学部品の組立精度ばらつきにより、ビーム光軸位置ずれを起こし、光インテグレータへの入射効率が落ち、明るさ不足をおこすという問題があった。
【０００７】
これに対して、従来、特許文献１では、２次元画像表示素子上の輝度をＣＣＤカメラ等で観測する方法が提案されている。また、特許文献２では、レーザ光源と光インテグレータを結合するため、光ファイバを用い、光ファイバの先端に光インテグレータを直接固定する構成としている。さらに、特許文献３では、可動ミラーを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００７／１３８９４０号
【特許文献２】特開２００８−２５００３７号公報
【特許文献３】特開２００９−１５７１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１などに提案されている方法は、生産性が悪く、輝度不足の場合、レーザ光源自体の出力や位置ズレが原因か、光インテグレータ以降の光学系の位置ズレが原因かの切り分けができないという問題があった。
【００１０】
また、上記特許文献２などに提案されている方法は、光ファイバの先端に光インテグレータを直接固定する構成としており、光ファイバが、高額であるという問題があった。さらに、ファイバ設置に際し、屈曲しないよう、曲率半径を確保しなければならず、画像表示装置筐体内部において、設置場所を確保しにくいという問題もあった。
【００１１】
さらに、上記特許文献３などに提案されている方法は、可動ミラーを用いているが、可動ミラーが高額であり、製品コストが増大するという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高精度な位置決めが必要とされる、レーザ光源ユニットあるいはレーザ光学系ユニットとこれらに連結される光インテグレータなどのビーム伝達部材との位置合わせを生産性よく行なうことのできるビーム出射位置調整装置およびビーム出射位置調整方法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】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るビーム出射位置調整装置は、ＲＧＢのレーザ光を発生するレーザ光源モジュールと、レーザ光源モジュールから出射されたＲＧＢのレーザ光をビーム伝達部材の入射面に向けて出射するレーザ光学系ユニットと、レーザ光源モジュールの熱を伝導する熱伝導部とを有するレーザ光源ユニットに対して、ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置を調整するビーム出射位置調整装置であり、レーザ光源ユニットを固定する保持台と、熱伝導部に接続されてレーザ光源モジュールの温度を制御する冷却機構部と、ビーム伝達部材の入射面相当位置に配置されたスクリーンと、スクリーン上のビーム位置を観測する撮像装置と、を備え、冷却機構部によりレーザ光源モジュールが温度調整された状態で、撮像装置の出力する画像情報に基づいてレーザ光学系ユニットが調整されビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置が所定の位置とされることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係る他のレーザ光源ユニットの位置調整装置は、外部光源から入力したＲＧＢのレーザ光をビーム伝達部材の入射面に向けて出射する第２のレーザ光学系ユニットに対して、ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置を調整するビーム出射位置調整装置であり、第２のレーザ光学系ユニットを固定する保持台と、ビーム伝達部材の入射面相当位置に配置されたスクリーンと、スクリーン上のビーム位置を観測する撮像装置と、を備え、撮像装置の出力する画像情報に基づいて第２のレーザ光学系ユニットが調整されビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置が所定の位置とされることを特徴とする。
【００１５】
さらに、この発明に係る他のレーザ光源ユニットの位置調整方法は、ＲＧＢのレーザ光を発生するレーザ光源モジュールと、レーザ光源モジュールから出射されたＲＧＢのレーザ光をビーム伝達部材の入射面に向けて出射するレーザ光学系ユニットと、レーザ光源モジュールの熱を伝導する熱伝導部とを有するレーザ光源ユニットに対して、ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置を調整するビーム出射位置調整方法であり、ビーム伝達部材の入射面相当位置にスクリーンを配置し、放熱部に冷却機構部を接続してレーザ光源モジュールの温度を調整し、スクリーン上のビーム位置を撮像装置にて観測し、レーザ光源モジュールの温度が調整された状態で、撮像装置の出力する画像情報に基づいてレーザ光学系ユニットを調整してビーム出射位置を所定の位置とすることを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、この発明に係る他のレーザ光源ユニットの位置調整方法は、外部光源から入力したＲＧＢのレーザ光をビーム伝達部材の入射面に向けて出射する第２のレーザ光学系ユニットに対して、ビーム伝達部材の入射面におけるビーム出射位置を調整するビーム出射位置調整装置であり、ビーム伝達部材の入射面相当位置にスクリーンを配置し、スクリーン上のビーム位置を撮像装置にて観測し、撮像装置の出力する画像情報に基づいて第２のレーザ光学系ユニットを調整してビーム出射位置を所定の位置とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、高精度な位置決めが必要とされる、レーザ光源ユニットあるいはレーザ光学系ユニットとこれらに連結される光インテグレータなどのビーム伝達部材、ひいては画像表示素子との位置調整を生産性よく、効率的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、この発明に係る実施の形態１のレーザ光源ユニットのビーム位置調整装置の全体構成図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るレーザ光源ユニットの斜視図である。
【図３】図３は、図２のレーザ光源ユニットの側面カバーを取り外した様子を示す斜視図である。
【図４】図４は、画像表示装置における、レーザ光源ユニット、光インテグレータ、画像表示素子の位置関係を示す模式図である。
【図５】図５は、レーザ光源ユニットを実施の形態１のビーム出射位置調整装置に組み込んだ様子を示す斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置の冷却機構部を示す斜視図である。
【図７】図７は、図６のビーム出射位置調整装置を他の角度から見た冷却機構部を示す斜視図である。
【図８】図８は、図６のビーム出射位置調整装置をさらに他の角度から見た冷却機構部を示す斜視図である。
【図９】図９は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置のビーム観測系の斜視図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置のターゲット保持機構部のセッティングする様子を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置のターゲット保持機構部のセッティングする様子を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置のターゲット保持機構部のセッティングする様子を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、ターゲット保持機構部を外して取り付けるケガキ線が描画してあるブロックの斜視図である。
【図１４】図１４は、この発明に係る実施の形態２のレーザ光源ユニットのビーム出射位置調整装置の全体構成図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係るレーザ光源ユニットの斜視図である。
【図１６】図１６は、図１５のレーザ光源ユニットの側面カバーを取り外した様子を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、レーザ光学系ユニットを実施の形態２のレーザ光源ユニットのビーム出射位置調整装置に組み込んだ様子を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、実施の形態２の位置調整装置のビーム観測系の斜視図である。
【図１９】図１９は、実施の形態２のターゲット保持機構部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係るビーム出射位置調整装置およびビーム出射位置調整方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１のレーザ光源ユニットのビーム位置調整装置の全体構成図、図２は、実施の形態１に係るレーザ光源ユニットの斜視図、図３は、図２のレーザ光源ユニットの側面カバーを取り外した様子を示す斜視図、図４は、画像表示装置における、レーザ光源ユニット、光インテグレータ、画像表示素子の位置関係を示す模式図、図５は、レーザ光源ユニットを実施の形態１のビーム出射位置調整装置に組み込んだ様子を示す斜視図、図６は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置の冷却機構部を示す斜視図、図７は、図６のビーム出射位置調整装置を他の角度から見た冷却機構部を示す斜視図、図８は、図６のビーム出射位置調整装置をさらに他の角度から見た冷却機構部を示す斜視図、図９は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置のビーム観測系の斜視図、図１０は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置のターゲット保持機構部のセッティングする様子を示す斜視図、図１１は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置のターゲット保持機構部のセッティングする様子を示す斜視図、図１２は、実施の形態１のビーム出射位置調整装置のターゲット保持機構部のセッティングする様子を示す斜視図、図１３は、ターゲット保持機構部を外して取り付けるケガキ線が描画してあるブロックの斜視図である。
【００２１】
本実施の形態にてビーム出射位置の調整を行うレーザ光源ユニット２００は、図２および図３に示されるように、ＲＧＢのレーザ光を発生するレーザ光源モジュールとして、Ｒ(赤色)レーザ光源モジュール２０１、Ｇ（緑色）レーザ光源モジュール２０２、Ｂ（青色）レーザ光源モジュール２０３を装備している。各光源モジュール２０１，２０２，２０３にて発生した各光ビームは、レンズ、ダイクロックミラー等で構成されたレーザ光学系ユニット４００にて集光結束されて、光ビームを集約統合する光インテグレータ（ビーム伝達部材）２１０に入射する構成となっている（図４）。
【００２２】
そして、光インテグレータ２１０から出射したレーザ光は、照明光学系を介して、ＤＭＤ（デジタル・ミラー・デバイス）等の画像表示素子２１１を通過した後、投射レンズ２１２を介して、スクリーン２１３上に映像を表示する。
【００２３】
レーザ光源ユニット２００において、各光源モジュール２０１，２０２，２０３から出射された光ビームは、レーザ光学系ユニット４００によって、光インテグレータ２１０の入射面に集光されるが、レーザ光源モジュール２０１〜２０３と光インテグレータ２１０の間には、多くの光学部品を含むため、ビームを光インテグレータ２１０の入射面に結合させる際、ビーム位置ずれが発生し、画像表示装置として、輝度（明るさ）不足に陥る可能性がある。
【００２４】
そのため、図３に示すように、それぞれのビームに対して、入射面におけるビーム入射位置を調整するＲレーザ調整機構部２０４、Ｇレーザ調整機構部２０５、Ｂレーザ調整機構部２０６を設けることにより、各色の光学系にて少なくとも光学部品の内一つを位置調整可能なものとし、各調整機構部２０４，２０５，２０６の位置を最適化することにより、光インテグレータ２１０に対するビーム位置ずれを吸収している。本実施の形態においては、ＲＧＢレーザ調整機構部２０４〜２０６を調整することで、ビーム位置が撮像装置の中心、すなわち、光インテグレータ２１０の入射面の中心に来るよう調整する。
【００２５】
図１において、本実施の形態のレーザ光源ユニット２００のビーム出射位置調整装置１００は、レーザ光源ユニット２００を保持する保持台１０１、レーザ光源ユニット２００の放熱ブロックに接続されてレーザ光源モジュール２０１〜２０３の温度を調整する冷却機構部１０２、光インテグレータ２１０の入射面に相当する位置にスクリーンを保持するターゲット保持機構部１０３、このスクリーン上に映されたビームを観測する撮像装置１０６、ビーム出力を確認するパワーメータヘッド１０４を含んで構成されている。なお、撮像装置１０６及びパワーメータヘッド１０４は、それぞれ、画像処理装置１０７、パワーメータコントローラ１０５に接続され、撮像装置１０６及びパワーメータヘッド１０４から出力された情報は、制御ＰＣ１０９に集められるようになっている。また、制御ＰＣ１０９から、レーザ駆動系１０８を介してレーザ光源モジュール２０１〜２０３の駆動（ビームＯＮ／ＯＦＦ）が行なえるようになっている。
【００２６】
上記のように、レーザ光源ユニット２００のレーザ光源モジュール２０１〜２０３には、発生した熱を逃がす目的でヒートパイプ２０８にて接続された放熱ブロック２０７が設けられている。ヒートパイプ２０８と放熱ブロック２０７とは、レーザ光源モジュール２０１〜２０３の熱を伝導する熱伝導部を構成している。
【００２７】
本装置の冷却機構部１０２は、図６〜８に示すように、ペルチェ素子を搭載した水冷ユニット１１０を装備しており、球面軸受機構１１１により、レーザ光源ユニット２００の放熱ブロック２０７に隙間無く、当接する構成となっている。なお、水冷ユニット１１０の当接面には、高熱伝導シート１１２が取り付けられており、レーザ光源モジュール２０１〜２０３の温度は、この高熱伝導シート１１２を介して、水冷ユニット内のペルチェ素子により温度制御されている。さらに、ロータリークランプ機構１１３により、水冷ユニット１１０とレーザ光源ユニット２００の放熱ブロック２０７とを密着させ、効率的に温度制御できるようになっている。
【００２８】
本実施の形態のビーム出射位置調整装置１００のビーム観測系は、図９に示すように、光インテグレータ２１０の入射面に相当位置にスクリーン（拡散板）と光インテグレータサイズの穴部の開いた保持板の双方が、互いに入れ替わりながら取り付けられるようになっているターゲット保持機構部１０３、撮像装置１０６、パワーメータヘッド１０４から構成される。なお、本観測系では、遮光対策のため、撮像装置１０６及びパワーメータヘッド１０４の周りは、遮光カバーにて覆っているが、本図では部品構成を説明するため、遮光カバーを除いて図示している。
【００２９】
図１０〜１３に、ターゲット保持機構部１０３の構成を示す。ターゲット保持機構部１０３は、中央部に設けられた開口部１３０と開口部１３０を挟んで形成された一対のレールを有しており、このレールに沿って、スクリーン（拡散板）１３１と穴部１３２を入替可能にスライド支持する構成となっている。本実施の形態では、ハンドル操作により、ターゲット部を入れ替える構成としているが、代わりに駆動機構として、エア機構もしくはモータ機構を用いてもよい。
【００３０】
ここで、光インテグレータに相当する位置に、組み立て時に目印とする光インテグレータ相当位置合わせ用の目印をマーキングする必要があるが、これは、スクリーン１３１上に光インテグレータ２１０相当のケガキ線を描画してもよいし、本ターゲット保持機構部１０３を外し、図１３に示すケガキ線が描画してあるブロック１３３を取り付け、撮像装置１０６の位置を調整するようにしてもよい。
【００３１】
また、撮像装置１０６のビーム下流側には、複数枚の光減衰フィルター１２０が設置され、各色Ｒ、Ｇ、Ｂに合わせて、その光減衰感度を調整できるようになっており、撮像装置１０６における撮像画像においてビーム輝度が飽和しないように、設定できるようになっている。
【００３２】
さらに、パワーメータヘッド１０４は、前後進駆動機構に取り付けられ、撮像装置１０６にてビーム位置を観測する際は後進、光出力を観測する際は、前進するようにしている。
【００３３】
次に、このような構成のビーム出射位置調整装置１００によるレーザ光源ユニット２００の位置調整方法について説明する。
（１）レーザ光源ユニットの取付け
まず、図５に示すように、レーザ光源ユニット２００をビーム出射位置調整装置１００に取り付ける。取付けの際は、調整装置下部のガイド部に沿ってレーザ光源ユニット２００を移動させ、レーザ光源ユニット筐体の穴部と保持部のピンを嵌合させ、レーザ光源ユニット２００の位置をクランパ等により固定する。
【００３４】
（２）水冷ユニットの放熱ブロック部への押し当て
次に、図５に示すように、ビーム出射位置調整装置１００の冷却機構部１０２を前進させ、レーザ光源ユニットの放熱ブロック２０７に、冷却機構部１０２を当接させ、さらに、ロータリークランプ機構１１３にて押えることで、冷却機構部１０２とレーザ光源ユニット２００の放熱ブロック２０７とを密着させる。
【００３５】
（３）ビーム位置確認
次に、制御ＰＣ１０９より、レーザ光源ユニット２００を駆動して、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂレーザを出力させ、ビーム位置を観測する。ここで、ビーム位置観測の際は、ターゲット保持機構部１０３において、スクリーン（拡散板）１３１がその開口部１３０にくるようにし、スクリーン１３１上のビーム位置を撮像装置１０６にて撮像、その画像データを画像処理装置１０７に取り込む。画像処理装置１０７は、取り込んだ画像情報に基づいてビーム重心演算を行い、ビーム位置を求める。
【００３６】
（４）ビーム位置調整
画像処理装置１０７では、リアルタイムにビーム重心位置を算出、算出結果を元に、それぞれ、ＲＧＢレーザ調整機構部２０４〜２０６を動かすことで、ビーム位置が撮像装置１０６の中心、すなわち、光インテグレータ入射面の中心に来るよう調整する。
【００３７】
（５）光出力確認
次に、ビーム位置調整後、ターゲット保持機構部１０３の開口部１３０に、穴部１３２が来るようにし、パワーメータヘッド駆動機構を動かし、パワーメータヘッド１０４を前進させ、パワーメータにて、レーザ光源ユニット２００からのビーム出力を測定する。ここで、レーザ光源ユニット２００内部には、受光量を観測しながら光出力を調整できるよう、モニタ用の受光素子が設置されており、レーザ光源ユニット２００の光出力を確認すると共に、この受光素子の位置が最適になるよう、光出力を見ながら調整する（図９）。
【００３８】
このように構成されたレーザ光源ユニット２００のビーム出射位置調整装置１００は、レーザ光源ユニット２００を光インテグレータ２１０の中心位置に位置合わせする工程において、レーザ光源ユニット２００のビーム位置を調整する装置であって、レーザ光源ユニット２００を高精度に位置固定する保持台１０１、レーザ光源ユニット２００の放熱ブロック２０７に密着可能な冷却機構部１０２、光インテグレータ２１０の入射面に相当する位置に設置されたスクリーン１３１、このスクリーン１３１上のビーム位置を観測する撮像装置１０６から構成され、撮像装置１０６の出力する画像情報に基づいて、ビーム位置をリアルタイムに観測しながら調整するため、レーザ光源ユニット２００のビーム位置の光インテグレータ位置への位置調整を高精度にかつ生産性よく行なうことができる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、レーザ光源ユニット２００のレーザ光の下流側に連結されるビーム伝達部材が、光インテグレータ２１０であるが、光インテグレータ２１０でない部材が連結される場合であっても、その入射面でのビームの位置合わせに本実施の形態の構成を適用することができる。また、ビーム位置は、その装置構成により必ずしも入射面の中心に位置合わせされるものではない。
【００４０】
実施の形態２．
図１４は、この発明に係る実施の形態２のレーザ光源ユニットのビーム出射位置調整装置の全体構成図、図１５は、実施の形態２に係るレーザ光源ユニットの斜視図、図１６は、図１５のレーザ光源ユニットの側面カバーを取り外した様子を示す斜視図、図１７は、レーザ光学系ユニットを実施の形態２のレーザ光源ユニットのビーム出射位置調整装置に組み込んだ様子を示す斜視図、図１８は、実施の形態２の位置調整装置のビーム観測系の斜視図、図１９は、実施の形態２のターゲット保持機構部を示す斜視図である。
【００４１】
実施の形態１との違いとして、実施の形態１では、位置合わせをする対象の装置が、レーザ光源ユニット２００自体であったため、ＲＧＢレーザモジュール２０１〜２０３が装備されていたが、本実施の形態のビーム出射位置調整装置３００おいては、位置合わせをする対象の装置が、レーザ光学系ユニット（第２のレーザ光学系ユニット）４０１のみであるため、位置合わせをする対象の装置に、ＲＧＢレーザモジュールがない。そのため、光源として、外部のＲＧＢレーザポインタ３０１〜３０３を使用する。また、実施の形態１では、冷却機構部が必要であったが、本実施の形態では、レーザ光学系ユニット４０１のみの構成であり、光源として発熱するＲＧＢレーザモジュールを有してない。そのためビーム出射位置調整装置３００には、冷却機構部が必要ない。他の基本的な構成については、実施の形態１と同様である。
【００４２】
図１４において、本実施の形態のビーム出射位置調整装置３００は、各ＲＧＢレーザポインタ３０１〜３０３、レーザ光学系ユニットを保持する保持台３０６、光インテグレータ入射面に相当する位置に設置されたスクリーンを保持するターゲット保持機構部３０５、スクリーン上に映されたビームを観測する撮像装置１０６、ビーム出力を確認するパワーメータヘッド３０４から構成される。なお、撮像装置１０６及びパワーメータヘッド３０４は、それぞれ、画像処理装置１０７、パワーメータコントローラ３０７に接続され、これらの情報は、制御ＰＣ１０９に集められるようになっている。
【００４３】
本実施の形態のビーム出射位置調整装置３００のビーム観測系は、光インテグレータ２１０の入射面に相当位置にスクリーン（拡散板）と光インテグレータサイズの穴部の開いた保持板の双方が、互いに入れ替わりながら取り付けられるようになっているターゲット保持機構部３０５、撮像装置１０６、パワーメータヘッド３０４から構成される。なお、パワーメータヘッド３０４としては、実施の形態１と同様でもよいが、その受光範囲が、レーザポインタの発散角より小さくなればよく、発散角に合わせ、実施の形態１より受光範囲が小さいものを選択してもよい。
【００４４】
図１８に、ターゲット保持機構部３０５の構成を示す。本機構は、レーザビーム（図１８中矢印Ｒ）に対し、レールに沿って、スクリーン（拡散板）１３１とパワーメータヘッド３０４位置を入替可能にする構成となっている。なお、パワーメータヘッド３０４の前には、受光径相当の穴部が設けられている。本実施の形態では、ハンドル操作により、ターゲット部を入れ替える構成としているが、代わりに駆動機構として、エア機構もしくはモータ機構を用いてもよい。
【００４５】
ここで、光インテグレータに相当する位置に光インテグレータ相当の目印をマーキングする必要があるが、これは、スクリーン１３１上に光インテグレータ２１０相当のケガキ線を描画してもよいし、本ターゲット保持機構部３０５を外し、図１９に示すケガキ線が描画してあるブロックを取り付け、撮像装置１０６の位置を調整するようにしてもよい。
【００４６】
また、撮像装置１０６のビーム下流側には、複数枚の光減衰フィルター１２０が設置され、各色Ｒ、Ｇ、Ｂに合わせて、その光減衰感度を調整できるようになっており、撮像装置１０６における撮像画像においてビーム輝度が飽和しないように、設定できるようになっている。
【００４７】
次に、本実施の形態のレーザ光学系ユニット４０１の位置調整方法について説明する。
（１） レーザ光学系ユニット４０１の取付け
図１７に示すように、レーザ光学系ユニット４０１をビーム出射位置調整装置３００に取り付ける。取り付けの際は、レーザ光学系ユニット筐体の穴部と保持部のピンを嵌合させ、レーザ光学系ユニット４０１の位置をクランパ等により固定する。
【００４８】
（２）ビーム位置確認
次に、各Ｒ、Ｇ、Ｂレーザポインタを出力させ、ビームを観測する。ここで、ビーム位置観測の際は、ターゲット保持機構部３０５において、スクリーン（拡散板）１３１がレーザビーム位置に来るようにし、スクリーン１３１上のビーム位置を撮像装置１０６にて撮像、その画像データを画像処理装置１０７に取り込む。画像処理装置１０７は、取り込んだ画像情報に基づいてビーム重心演算を行い、ビーム位置を求める。
【００４９】
（３）ビーム位置調整
画像処理装置１０７では、リアルタイムにビーム重心位置を算出、算出結果を元に、それぞれ、ＲＧＢレーザ調整機構部２０４〜２０６を動かすことで、ビーム位置が撮像装置の中心、すなわち、光インテグレータ入射面の中心に来るよう調整する。
【００５０】
（４）光出力確認
次に、ビーム位置調整後、ターゲット保持機構部３０５において、パワーメータヘッド３０４がレーザビーム位置に来るようにし、パワーメータにて、レーザ光源ユニット４０１からのビーム出力を測定する。ここで、レーザポインタ単独での出力をあらかじめ計測しておき、レーザ光学系ユニット４０１を介した後の出力を測定、前者と後者の出力を比較することで、レーザ光学系ユニット４０１通過前後における効率を算出する。効率が設定値以下の場合は、レーザ光学系ユニット４０１内を検査し、ゴミ等の要因がないか確認する。
【００５１】
このように構成されたビーム出射位置調整装置３００は、レーザ光学系ユニット４０１を光インテグレータ位置に位置合わせする工程において、レーザ光学系ユニット４０１のビーム位置を調整する装置であって、レーザ光学系ユニットを高精度に位置固定する保持台３０６、光インテグレータ入射面に相当する位置に設置されたスクリーン１３１、スクリーン上のビーム位置を観測する撮像装置１０６及び光出力を確認するパワーメータヘッド３０４から構成され、撮像装置１０６の出力する画像情報に基づいて、ビーム位置を調整するため、精度よく短時間に調整でき、ビーム出力も確認するため、レーザ光学系ユニット４０１としての精度確認についても行うことができる。さらに、レーザ光学系ユニットを精度よく調整しておくことで、レーザ光源ユニットとしてのビーム出力位置バラツキを押さえ、レーザ光源ユニットとしてのビーム位置調整工程を省くことができる。
【００５２】
なお、本実施の形態においては、レーザ光学系ユニット４０１のレーザ光の下流側に連結されるビーム伝達部材が、光インテグレータ２１０であるが、光インテグレータ２１０でない部材が連結される場合であっても、その入射面でのビームの位置合わせに本実施の形態の構成を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかるビーム出射位置調整装置は、テレビ受信機や映像プロジェクタ等の画像表示装置および表示制御装置に用いられるレーザ光源ユニットのビーム出射位置をビーム下流に接続される装置の入射面に対して位置決めする際に用いられて有用なものである。
【符号の説明】
【００５４】
１００，３００  ビーム出射位置調整装置
１０１，３０６  保持台
１０２  冷却機構部
１０３，３０５  ターゲット保持機構部
１０４，３０４  パワーメータヘッド
１０５，３０７  パワーメータコントローラ
１０６  撮像装置
１０７  画像処理装置
１０８  レーザ駆動系
１１０  水冷ユニット
１１１  球面軸受機構
１１２  高熱伝導シート
１１３  ロータリークランプ機構
１２０  光減衰フィルター
１３０  開口部
１３１  スクリーン
１３２  穴部
１３３  ブロック
２００  レーザ光源ユニット
２０１  Ｒレーザ光源モジュール
２０２  Ｇレーザ光源モジュール
２０３  Ｂレーザ光源モジュール
２０４  Ｒレーザ調整機構部
２０５  Ｇレーザ調整機構部
２０６  Ｂレーザ調整機構部
２０７  放熱ブロック（熱伝導部）
２０８  ヒートパイプ（熱伝導部）
２１０  光インテグレータ（ビーム伝達部材）
２１１  画像表示装置
２１２  投射レンズ
２１３  スクリーン
３０１  Ｇレーザポインタ
３０２  Ｒレーザポインタ
３０３  Ｂレーザポインタ
３０５  ターゲット保持機構部
４００  レーザ光学系ユニット
４０１  レーザ光学系ユニット（第２のレーザ光学系ユニット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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