(57)【要約】【課題】光源装置の組み立てを容易化する。【解決手段】物理的に分離された第１のユニット又は第２のユニットに、少なくとも２つの位置決め孔部を、位置決めピンを挿入可能な長孔形状で、短径が位置決めピンの径と略々同径となっており、光源部の並列方向と長径の方向とが一致するように設ける。そして、各位置決め孔部に各位置決めピンをそれぞれ挿入し、第１及び第２のユニットを固定部を介して互いにネジ止めして光学装置を組み立てる。各位置決め孔部に各位置決めピンを挿入して各ユニットをネジ止めするだけのため、簡単に組み立てることができる。【選択図】図８
2019159074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的に分離された第１のユニット及び第２のユニットと、
前記第１のユニットに設けられた光源部と、
前記第２のユニットに設けられ、前記第１のユニットの前記光源部から出射された光に基づいて照射画像を形成して出射する光学部と、
前記第１のユニット又は前記第２のユニットに設けられた、少なくとも２つの位置決め孔部と、
前記第１のユニット又は前記第２のユニットのうち、前記位置決め孔部が設けられたユニットとは異なる方のユニット側に設けられ、それぞれ前記位置決め孔部に挿入される複数の位置決めピンと、
前記位置決め孔部及び前記位置決めピンにより位置決めされた状態で、前記第１のユニット及び前記第２のユニットを互いに固定する固定部と、を有し、
前記位置決め孔部は長孔形状で、短径が前記位置決めピンの径と略々同径となっており、長径の方向が前記光源部の並列方向と一致するように、前記第１のユニット又は前記第２のユニットに設けられていること
を特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記第１のユニット及び前記第２のユニットは、前記固定部を介して互いにネジ止めされることで組み合わせられること
を特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１のユニット及び前記第２のユニットは、前記第１のユニット及び前記第２のユニットの線膨張係数差が「３×１０−６／Ｋ以下」の部材で形成されていること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１のユニットは、
前記光源が収納される収納部と、
前記光源を点灯駆動制御するための制御基板と、
前記収納部を被覆するカバーと、を備え、
前記制御基板は、外周部が、前記収納部及び前記カバーの外周部と一致する大きさおよび形状となっており、前記収納部及び前記カバーと当接する部分に接地加工が施されており、前記収納部及び前記カバーで挟まれるかたちで、複数のネジにより前記収納部及び前記カバーと共に固定されること
を特徴とする請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記収納部に設けられた前記光源は、前記収納部に固定される板バネにより押圧され固定されていること
を特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記第１のユニット又は前記第２のユニットには、前記位置決めピンが挿入される長孔形状の第１〜第３の位置決め孔部が設けられており、前記第１及び前記第２の位置決め孔部は、前記光源部の並列方向である第１の方向と長径の方向とが一致するように前記第１のユニット又は前記第２のユニットに設けられ、前記第３の位置決め孔部は、長径の方向が前記第１の方向と二次元的に直交する第２の方向に一致し、かつ、前記光源部又は前記光学部に近接して、前記第１及び前記第２の位置決め孔部が設けられたユニットに設けられること
を特徴とする請求項１から請求項５のうち、いずれか一項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記光源部は複数設けられており、前記第３の位置決め孔部は、複数の前記光源部のうち、中央に位置する光源部に近接して、前記第１及び前記第２の位置決め孔部が設けられたユニットに設けられること
を特徴とする請求項６に記載の光学装置。
【請求項８】
物理的に分離された第１のユニット及び第２のユニットと、
前記第１のユニットに設けられた光源部と、
前記第２のユニットに設けられ、前記第１のユニットの前記光源部から出射された光に基づいて照射画像を形成して出射する光学部と、
前記第１のユニット又は前記第２のユニットに設けられた、少なくとも２つの位置決め孔部と、
前記第１のユニット及び前記第２のユニットのうち、前記位置決め孔部が設けられた方のユニットとは異なるユニット側に設けられ、それぞれ前記位置決め孔部に挿入される複数の位置決めピンと、を有する光学装置の製造方法であって、
前記位置決め孔部を、前記位置決めピンを挿入可能な長孔形状で、短径が前記位置決めピンの径と略々同径となっており、前記光源部の並列方向と、長径の方向とが一致するように前記第１のユニット又は前記第２のユニットに設け、
前記位置決め孔部に前記位置決めピンをそれぞれ挿入し、前記第１及び前記第２のユニットに設けられた固定部を介して互いにネジ止めすることで、前記第１のユニット及び前記第２のユニットを一体的に固定すること
を特徴とする光学装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項７のうち、いずれか一項に記載の光学装置を備えた移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、光学装置の製造方法および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日において、例えばヘッドアップディスプレイ装置およびプロジェクタ装置等の光学装置が知られている。この光学装置は、複数の色の光源（赤、緑、青など）から出射された各色の光束を、複数の光学素子（カップリングレンズ、プリズム等）で細いビーム状に整形して重ね合わせることでカラーの投射画像を形成し、対象物に投射する。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００９−２８８５２０号公報）に開示されている光走査型プロジェクタの場合、画像信号に基づいて変調された複数の異なる色光を同軸上に合成して形成した合成光を、画像信号に応じて２次元方向に偏向する。そして、非回転対象形状の複数の光学面を有する自由曲面プリズムにより、偏向した合成光の偏向角を拡大してスクリーンに投光する。
【０００４】
一般的には、投射画像を形成する光学素子が設けられた光学ユニットは、生産工程において精密に位置調整され、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂などの接着剤で光源ユニットに固定される。光学ユニットを光源ユニットに固定する際に接着剤を用いることで、板バネ又はネジを用いた場合と比較して、生産コストの低コスト化、および光学装置の小型化を実現することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の光学装置は、光学ユニットおよび光源ユニットを精密に位置調整して組み立てを行う必要があるため、組み立てが困難となっていた。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な組み立てを可能とする光学装置、光学装置の製造方法および移動体の提供を目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、物理的に分離された第１のユニット及び第２のユニットと、第１のユニットに設けられた光源部と、第２のユニットに設けられ、第１のユニットの光源部から出射された光に基づいて照射画像を形成して出射する光学部と、第１のユニット又は第２のユニットに設けられた、少なくとも２つの位置決め孔部と、位置決め孔部が設けられたいずれかのユニットとは異なるユニット側に設けられた、各位置決め孔部に挿入される位置決めピンと、位置決め孔部及び位置決めピンにより位置決めされた状態で、第１のユニット及び第２のユニットを互いに固定する固定部と、を有し、各位置決め孔部は、長孔形状で、短径が位置決めピンの径と略々同径となっており、光源部の並列方向と長径の方向とが一致するようにいずれかのユニットに設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光学装置を簡単に組み立てることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置の投射形態を説明するための模式図である。
【図２】図２は、実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置に設けられている光学装置の斜視図である。
【図３】図３は、光源が見えるように、一部を切り欠いた状態の光源ユニットの斜視図である。
【図４】図４は、光源ユニットからカバーおよびＬＤ基板を取り外すことで露出するレーザハウジングの内面を上から見た図（レーザハウジングの上面図）である。
【図５】図５は、光源ユニットの分解斜視図である。
【図６】図６は、光源ユニットの取り付け面を示す図（光源ユニットの底面図）である。
【図７】図７は、光学ユニットの取り付け面を示す図（光学ユニットの上面図）である。
【図８】図８は、光源ユニットおよび光学ユニットを組み合わせることで、光学装置が組み立てられる様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一例として説明するヘッドアップディスプレイ装置に基づいて、光学装置、光学装置の製造方法および移動体の説明をする。
【００１１】
（移動体の要部の構成）
実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置は、例えば車両（自動車）、航空機、船舶等の移動体に設けられる。図１は、実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置の投射形態を説明するための模式図である。この図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、光学装置１０、２次元偏向部１１、凹面鏡１２、被走査面素子１３、凹面鏡１４、及び反射面素子１５を有する。
【００１２】
光学装置１０は、光源ユニット１００および後述する光学ユニット２００を有しており、カラー画像表示用の画素表示用ビームＬＣ（レーザ光）を照射するレーザ光源である。画素表示用ビームＬＣは、赤（以下「Ｒ」と示す）、緑（以下、「Ｇ」と示す）、青（以下「Ｂ」と示す）の３色のビームを、プリズムで１本の光束に合成したビームであり、２次元偏向部１１に対して照射される。光源ユニット１００は、第１のユニットの一例であり、光学ユニット２００は、第２のユニットの一例である。また、光学ユニット２００に設けられている各光学部材が光学部の一例である。
【００１３】
一例ではあるが、２次元偏向部１１としては、微小なミラーを「互いに直交する二軸」を揺動軸として揺動するように構成された、いわゆるＭＥＭＳミラー（Micro  Electro  Mechanical  Systems）を用いることができる。２次元偏向部１１は、光学装置１０から照射された画素表示用ビームＬＣを２次元方向に偏向させる。なお、２次元偏向部１１は、例えば一軸の回りに揺動する微小ミラーを２個、揺動方向が互いに直交するように組み合わせたもの等でもよい。
【００１４】
２次元方向に偏向された画素表示用ビームＬＣは、凹面鏡１２に照射される。凹面鏡１２は、入射された画素表示用ビームＬＣを反射することで、画素表示用ビームＬＣの向きを一定方向に揃える。凹面鏡１２により反射された画素表示用ビームＬＣは、被走査面素子１３に入射する。
【００１５】
被走査面素子１３は、例えば「微細凸レンズ構造」のマイクロレンズアレイであり、入射された画素表示用ビームＬＣにより２次元方向に走査されることで、「カラーの２次元画像」を形成する。もちろん、各瞬間に表示されるのは「画素表示用ビームＬＣが、その瞬間に照射している画素のみ」である。つまり、カラーの２次元画像は、画素表示用ビームＬＣによる２次元方向の走査により「各瞬間に表示される画素の集合」として形成される。
【００１６】
凹面鏡１４は、被走査面素子１３に形成された「カラーの２次元画像」を構成する光を反射する。つまり、被走査面素子１３及び凹面鏡１４で「虚像結像光学系」を構成しており、カラーの２次元画像の拡大虚像１７を結像させる。拡大虚像１７の結像位置の手前側には、反射面素子１５が設けられ、拡大虚像１７を結像する光束を、移動体の操作者側へ反射する。この反射光により、操作者は拡大虚像１７を視認する。
【００１７】
（光学装置の構成）
図２は、光学装置１０の斜視図である。この図２に示すように、光学装置１０は、図２に上側のユニットとして図示されている光源ユニット１００と、下側のユニットとして図示されている光学ユニット２００とを、ネジで固定して形成されている。
【００１８】
光源ユニット１００には、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが直線的に配列されている。光源部の一例である光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、図３に示すＬＤ基板１０４に固定されたレーザダイオードであり、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のレーザ光を出射する。カップリングレンズ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃは、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃから出射される各色の発散レーザ光を平行光化する。この平行光とされた各色の発散レーザ光は、それぞれアパーチャ２０３の小孔を通過することでビーム形状が整形されて出射される。
【００１９】
Ｂのレーザ光束ＬＢは、ミラー２０４によって反射され、プリズム２０５ｂに入射される。また、Ｇのレーザ光束ＬＧも、プリズム２０５ｂに入射される。ここで、プリズム２０５ｂは、レーザ光束ＬＢを透過させ、レーザ光束ＬＧを反射させるダイクロイック膜２０６ｂを有する。つまり、プリズム２０５ｂは、予め定められた波長の光束を反射させ、他の波長の光束を透過させる１つの反射透過面（ダイクロイック膜２０６ｂ）が、少なくとも４つの頂点と底面とに囲まれるように内部に設けられた直方体のプリズムとなっており、レーザ光束ＬＧを反射し、レーザ光束ＬＢを透過させてプリズム２０５ａに対して出射する。
【００２０】
Ｒのレーザ光束ＬＲは、プリズム２０５ａに入射される。プリズム２０５ａは、レーザ光束ＬＧ・ＬＢを透過させ、レーザ光束ＬＲを反射させるダイクロイック膜２０６ａを有する。つまり、プリズム２０５ａは、予め定められた波長の光束を反射させ、他の波長の光束を透過させる１つの反射透過面（ダイクロイック膜２０６ａ）が、少なくとも４つの頂点と底面とに囲まれるように内部に設けられた直方体のプリズムとなっている。従って、プリズム２０５ａからは、ＬＲ、ＬＧ、ＬＢの各色レーザ光束が１本の光束に合成されて出射される。プリズム２０５ａから出射された光束は、上述の画素表示用ビームＬＣとしてプリズム２０５ｄに出射される。
【００２１】
プリズム２０５ｄは、ＮＤ膜２０６ｄ（＝減光膜、ＮＤ：Neutral  Density）により、レーザ光束ＬＧ，ＬＢ，ＬＲの９５％を透過させて、図１に示した２次元偏向部１１に出射し、レーザ光束ＬＧ，ＬＢ，ＬＲの５％を反射する。この５％の反射光は、モニタービームＬＭとして、集光レンズ２０７により集光され、画素表示用ビームＬＣの光量のモニタリング用として図６に示す光源ユニット１００の受光センサ１０７に照射される。受光センサ１０７の受光光量に基づいて、レーザ光束ＬＧ，ＬＢ，ＬＲの光量が検出される。
【００２２】
なお、カップリングレンズ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃおよびプリズム２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｄは、プリズムハウジング２０１内の各座面に対して、それぞれ接着剤で固定されている。上述の色合成された１本の画素表示用ビームＬＣを得るためには、各光学素子は精密に位置調整した上で固定する必要がある。
【００２３】
（光源ユニットの構造）
図３は、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが見えるように、一部を切り欠いた状態の光源ユニット１００の斜視図である。この図３に示すように、光源ユニット１００は、ベースとなるレーザハウジング１０１の取り付け孔部１５１ａ、１５２ｂ、１５２ｃに、各色のレーザダイオードである光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを挿入し、板バネ１０３により固定する。そして、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを覆うようにＬＤ（Laser  Diode）基板１０４を取り付け、ＬＤ基板１０４に設けられたスルーホールから突出した光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのリード部を、ＬＤ基板１０４に半田付けする。さらに、ＬＤ基板１０４を覆うようにカバー１０５を取り付け、複数のネジ１０６で固定する。なお、上述の受光センサ１０７は、この光源ユニット１００内に固定されている。
【００２４】
レーザハウジング１０１およびカバー１０５は、光源の冷却と電磁シールドの目的のために、高い熱伝導率を有する金属などの部材で形成することが好ましい。一例ではあるが、実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１は、アルミニウム部材を用いてレーザハウジング１０１およびカバー１０５を形成している。アルミニウム部材は、高い熱伝導率を有するうえ、加工が容易であり、材料コストも低コストである。このため、アルミニウム部材を用いることで、高い熱伝導率を有する光源ユニット１００を、容易かつ低コストに製造することができる。
【００２５】
なお、冷却効果を優先する場合は、より高い熱伝導率を有する例えば銅部材などを用いてレーザハウジング１０１およびカバー１０５を形成すればよい。また、軽量化を優先する場合は、アルミニウム部材よりも、さらに軽量なマグネシウム部材などを用いてレーザハウジング１０１およびカバー１０５を形成すればよい。
【００２６】
（各光源の固定構造）
ここで、図４に、光源ユニット１００からカバー１０５およびＬＤ基板１０４を取り外すことで露出するレーザハウジング１０１の内面を上から見た図（レーザハウジング１０１の上面図）を示す。この図４に示すように、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃをレーザハウジング１０１に固定する板バネ１０３は略長方形状を有している。板バネ１０３は、レーザハウジング１０１の取り付け孔部１５１ａ、１５２ｂ、１５２ｃに挿入された光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを、上から被覆するように（上から押さえ付けるように）レーザハウジング１０１にネジ止めされる。
【００２７】
すなわち、板バネ１０３には、レーザハウジング１０１に取り付けられた際に、図４に示す光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの上下に相当する位置に、それぞれ孔部１７０ａ〜１７０ｆが設けられている。また、レーザハウジング１０１には、各孔部１７０ａ〜１７０ｆに対応する位置に、ネジ孔１７１ａ〜１７１ｆが設けられている。板バネ１０３の各孔部１７０ａ〜１７０ｆを介して、レーザハウジング１０１のネジ孔１７１ａ〜１７１ｆにネジを螺合させることで、板バネ１０３がレーザハウジング１０１に固定されるようになっている。
【００２８】
また、板バネ１０３には、レーザハウジング１０１にネジ止めされた際に、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと相対向することとなる位置に、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの径よりも多少大き目の径の孔部１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃが設けられている。また、板バネ１０３がレーザハウジング１０１に装着された際に、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのリード線が、孔部１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃを挿通するようになっている。
【００２９】
また、板バネ１０３の孔部１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃには、孔部１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃの内周部から、孔部１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃの中心軸方向に向かって突出するように設けられた爪部１７３ａ〜１７３ｃ、１７４ａ〜１７４ｃ、１７５ａ〜１７５ｃが設けられている。一例ではあるが、実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１の場合、孔部１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃには、それぞれ１２０度間隔で、爪部１７３ａ〜１７３ｃ、１７４ａ〜１７４ｃ、１７５ａ〜１７５ｃが設けられている。
【００３０】
この爪部１７３ａ〜１７３ｃ、１７４ａ〜１７４ｃ、１７５ａ〜１７５ｃは、板バネ１０３がレーザハウジング１０１に装着された際に、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを板バネ１０３に対して反対側の方向に押圧する。換言すると、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、各爪部１７３ａ〜１７３ｃ、１７４ａ〜１７４ｃ、１７５ａ〜１７５ｃにより、それぞれ３点で押圧され、レーザハウジング１０１に固定される。これにより、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを正確に位置決めしたうえで、レーザハウジング１０１に、強固に固定することができる。
【００３１】
なお、この例では、孔部１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃに対してそれぞれ３つの爪部１７３ａ〜１７３ｃ、１７４ａ〜１７４ｃ、１７５ａ〜１７５ｃを設けることとしたが、一つ又は二つの爪部を設けてもよいし、４つ以上の爪部を設けてもよい。
【００３２】
（光源の簡単取り外し構造）
また、板バネ１０３は、板バネ１０３の各孔部１７０ａ〜１７０ｆを介して、レーザハウジング１０１のネジ孔１７１ａ〜１７１ｆに螺合しているネジを取り外すことで、レーザハウジング１０１から簡単に取り外し可能となっている。
【００３３】
このため、光源ユニット１００および光学ユニット２００の接着に失敗した場合でも、光源ユニット１００のレーザハウジング１０１から板バネ１０３を取り外すだけで、各光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃをレーザハウジング１０１から取り出すことができる。このため、資源（部品）の再利用及び有効活用を可能とすることができる。
【００３４】
（光源ユニットのシールド構造）
次に、図５に光源ユニット１００の分解斜視図を示す。この図５からわかるように、この実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１に設けられている光源ユニット１００の場合、ＬＤ基板１０４の外形形状は、レーザハウジング１０１の外形形状及びカバー１０５の外形形状と略々同じ外形形状を有している。そして、ＬＤ基板１０４は、レーザハウジング１０１及びカバー１０５により挟持されたうえで、複数のネジ１０６で固定される。
【００３５】
このようなＬＤ基板１０４の、レーザハウジング１０１およびカバー１０５と接触する部分は、図５中斜線で示すように接地加工（ＧＮＤ加工）された接地加工部１８０が設けられている。この接地加工は、カバー１０５と接触する部分およびレーザハウジング１０１と接触する部分の両方に施されている。このため、図５には現れていないが、ＬＤ基板１０４は、レーザハウジング１０１と接触する部分に接地加工部１８１を有している。
【００３６】
ＬＤ基板１０４は、このような接地加工部１８０およびカバー１０５を介して、また、接地加工部１８１およびレーザハウジング１０１を介して、いわゆるボディアースのかたちで接地されている。
【００３７】
光源ユニット１００は、このようにレーザハウジング１０１およびカバー１０５でＬＤ基板１０４を挟み込み、レーザハウジング１０１およびカバー１０５を、ＬＤ基板１０４を介して複数のネジで固定している。このため、光源ユニット１００内にＬＤ基板１０４を強力に封入することができる。従って、ＬＤ基板１０４などから発生した放射ノイズが、光源ユニット１００外に放射される不都合を強力に防止することができる。
【００３８】
（光源ユニットの取り付け面）
次に、図６に、光源ユニット１００の取り付け面を示す（光源ユニット１００の底面図）。光源ユニット１００の取り付け面には、光学ユニット２００が取り付けられる。図６に示すように、光源ユニット１００は、レーザハウジング１０１に、光学ユニット２００を光源ユニット１００にネジ止めするための、３つのネジ通し孔部１０９ａ〜１０９ｃを有している。光源ユニット１００（およびレーザハウジング１０１）は、上面側から見ると、大まかに表現して三角形形状を有している。３つのネジ通し孔部１０９ａ〜１０９ｃは、この三角形形状の角部に相当する位置にそれぞれ設けられている。後述するが、この３点のネジ通し孔部１０９ａ〜１０９ｃを介して、光学ユニット２００が光源ユニット１００にネジ止めされるようになっている。
【００３９】
各光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、図６に示すように上述の三角形形状の頂点に対応する角部から、レーザハウジング１０１の中心を通る直線上に位置するように、レーザハウジング１０１に設けられている。３つの光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのうち、光源１０２ｃは、三角形形状の頂点に対応する角部に設けられたネジ通し孔部１０９ａに近接して設けられている。光源１０２ｂは、光源１０２ａから間隔Ｐ（光源ピッチＰ）だけ離れた位置に設けられている。光源１０２ａは、光源１０２ｂから間隔Ｐだけ離れた位置に設けられている。
【００４０】
すなわち、３つの光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、上述の三角形形状の頂点に対応する角部から、レーザハウジング１０１の中心を通る直線上に位置し、全体的に、上述の三角形形状の頂点に対応する角部に設けられたネジ通し孔部１０９ａ寄りで、等間隔Ｐとなるように設けられている。
【００４１】
また、光源ユニット１００には、レーザハウジング１０１に、カバー１０５の方向に対して反対方向に突出し、それぞれ略円柱形状を有する３つの位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃが設けられている。位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃは、位置決めピンの一例である。光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを結ぶ直線をＸ軸とし、３つの光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの中央に配置された光源１０２ｂを通りＸ軸に直行する軸をＹ軸として、位置決めボス１０８ａ、１０８ｂはＸ軸上に配置され、位置決めボス１０８ｃはＹ軸上に配置されている。
【００４２】
すなわち、３つの位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃのうち、一つ目の位置決めボス１０８ａは、三角形形状の頂点に対応する角部に設けられたネジ通し孔部１０９ａと、光源１０２ｃとの間において、上述のＸ軸上に位置するように設けられている。二つ目の位置決めボス１０８ｂは、ネジ通し孔部１０９ｂ及びネジ通し孔部１０９ｃに近接し、かつ、上述のＸ軸上に位置するように設けられている。三つ目の位置決めボス１０８ｃは、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのうち、中央に位置する光源１０２ｂと隣接するように、上述のＹ軸上に設けられている。なお、図６においては、位置決めボス１０８ｃは、光源１０２ｂの左側に隣接するように図示されているが、光源１０２ｂの右側に隣接するように設けてもよい。
【００４３】
さらに、光源ユニット１００には、光源１０２ａと近接し、Ｘ軸上に位置するように、画素表示用ビームＬＣの光量のモニタリング用の受光センサ１０７が設けられている。
【００４４】
温度変化によりレーザハウジング１０１に膨張又は収縮が発生すると、光源ユニット１００の光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの位置ずれが発生する。しかし、このような構成を有する光源ユニット１００の場合、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、二つの位置決めボス１０８ａ及び位置決めボス１０８ｂの間であり、かつ、二つの位置決めボス１０８ａ及び位置決めボス１０８ｂを結ぶ直線上（Ｘ軸上）に設けられている。このため、Ｙ軸方向においては、光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの３つの光源の位置ずれを防止できる。また、Ｘ軸方向においては、位置決めボス１０８ｃに近接して、Ｘ軸上に設けられている光源１０２ｂの位置ずれを防止できる。また、Ｙ軸方向において、光源１０２ａおよび１０２ｃに生ずる位置ずれも、隣接する各光源の光源ピッチＰに相当する線膨張分のみの、最小限に抑えることができる。
【００４５】
（光学ユニットの取り付け面）
次に、図７に、光学ユニット２００の取り付け面を示す（光学ユニット２００の上面図）。この取り付け面には、光源ユニット１００が取り付けられる。光学ユニット２００は、上面側から見ると、大まかに表現して、二等辺三角形状を有している。光学ユニット２００のプリズムハウジング２０１には、二等辺三角形状の角部に相当する位置に、それぞれネジ通し孔部２０９ａ〜２０９ｃが設けられている。光学ユニット２００のネジ通し孔部２０９ａ〜２０９ｃは、光学ユニット２００を光源ユニット１００に装着した際に、光源ユニット１００のネジ通し孔部１０９ａ〜１０９ｃと共に、一連のネジ孔を形成する。このネジ孔にネジを螺合させることにより、光学ユニット２００が光源ユニット１００にネジ止めされて光学装置１０が組み立てられる。ネジ通し孔部１０９ａ〜１０９ｃ及びネジ通し孔部２０９ａ〜２０９ｃは、固定部の一例である。
【００４６】
また、光学ユニット２００のプリズムハウジング２０１には、光源ユニット１００の各光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃから出射されたレーザ光束ＬＲ，ＬＧ，ＬＢがそれぞれ入射されるカップリングレンズ２０２ａ〜２０２ｃが設けられている。このカップリングレンズ２０２ａ〜２０２ｃは、上述の二等辺三角形状の頂点に対応する角部に設けられたネジ通し孔部２０９ａから、プリズムハウジング２０１の中心を通る直線であるＸ軸上に位置するように設けられている。また、このＸ軸上には、カップリングレンズ２０２ａに近接して、画素表示用ビームＬＣの光量のモニタリング用のモニタービームＬＭが出射される集光レンズ２０７が設けられている。Ｘ軸上に設けられたカップリングレンズ２０２ａ〜２０２ｃおよび集光レンズ２０７は、略々等間隔で、ネジ通し孔部２０９ａ側に寄せられて設けられている。
【００４７】
（位置決め孔部の形状および方向性）
また、光学ユニット２００のプリズムハウジング２０１には、上述の光源ユニット１００の各位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃに対応する位置に、位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃがそれぞれ設けられている。このうち、位置決め孔部２０８ａは、Ｘ軸上であり、ネジ通し孔部２０９ａとカップリングレンズ２０２ｃとの間に設けられている。位置決め孔部２０８ｂは、Ｘ軸上において、ネジ通し孔部２０９ｂおよびネジ通し孔部２０９ｃに近接する位置に設けられている。位置決め孔部２０８ｃは、Ｘ軸と二次元的に直交し、カップリングレンズ２０２ｂの中心を通る直線であるＹ軸上に位置し、カップリングレンズ２０２ｂに隣接する位置に設けられている。
【００４８】
なお、この図７の例では、位置決め孔部２０８ｃは、カップリングレンズ２０２ｂの右側に隣接して設けられているが、カップリングレンズ２０２ｂの左側に隣接して設けてもよい。
【００４９】
ここで、プリズムハウジング２０１に設けられている位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃは、それぞれ長孔形状に加工されている。一例ではあるが、この実施の形態の場合、各位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃは、それぞれ楕円形状（長孔部）に加工されている。また、各位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃの長径の方向は、各光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの並列方向と一致するように、プリズムハウジング２０１に設けられている。換言すると、Ｘ軸上に設けられた位置決め孔部２０８ａおよび位置決め孔部２０８ｂは、長径がＸ軸と一致するように、プリズムハウジング２０１に設けられている。また、Ｙ軸上に設けられた位置決め孔部２０８ｃは、長径がＹ軸と一致するように、プリズムハウジング２０１に設けられている。
【００５０】
さらに、換言すると、少なくとも３つの位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃのうち、２つの位置決め孔部２０８ａ，２０８ｂを、長径方向が、カップリングレンズ２０２ａ〜２０２ｃの配列方向（Ｘ軸方向）と一致するように設け、残り一つの位置決め孔部２０８ｃを、長径方向が、カップリングレンズ２０２ａ〜２０２ｃの配列方向に対して二次元的に直交する方向（Ｙ軸方向）と一致するように設けている。
【００５１】
光源ユニット１００の位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃは、それぞれ略円柱形状であり、光学ユニット２００の位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃは、それぞれ楕円形状（長孔部）である。そして、位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃの径は、位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃの短径と略々同じ径となっている。光学装置１０の組み立ての際には、光源ユニット１００の位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃを、光学ユニット２００の位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃにそれぞれ挿入して両者を合体させる。
【００５２】
なお、Ｙ軸方向に長径方向を一致させて設ける位置決め孔部２０８ｃは、カップリングレンズ２０２ａ又は（および）カップリングレンズ２０２ｃに近接させて設けてもよい。または、Ｙ軸方向に長径方向を一致させて設ける位置決め孔部２０８ｃは、カップリングレンズ２０２ａ〜２０２ｃにそれぞれ近接させて３つ設けてもよい。
【００５３】
光学ユニット２００の位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃを楕円形状とすることで、光源ユニット１００および光学ユニット２００の部品精度に多少のバラツキが生じていても、位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃが位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃに嵌合する確率を高めることができる。このため、光学装置１０の組み立てを容易化して、製造歩留りを向上させることができる。
【００５４】
また、光学装置１０は、光源ユニット１００の３つの位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃ、および、光学ユニット２００の３つの位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃによる、３点の嵌合ポイントを介して組み立てられている。嵌合ポイントが、例えば５点又は６点などのように多くなると、光源ユニット１００および光学ユニット２００の部品精度が必要となり、光学装置１０の組み立て困難性が増すという不都合を生ずる。
【００５５】
しかし、光学装置１０のように３点の嵌合ポイントを介して光学装置１０を組み立てる構成とすることで、光源ユニット１００および光学ユニット２００に対して求められる部品精度の要求を低くすることができ、また、光学装置１０の組み立ても容易化することができる。
【００５６】
また、温度変化によりレーザハウジング１０１およびプリズムハウジング２０１に膨張又は収縮が発生し（変動が発生し）、光源ユニット１００および光学ユニット２００の位置ずれの原因となる。しかし、レーザハウジング１０１およびプリズムハウジング２０１に生ずる変動のうち、図７に示すＸ軸方向の変動は、長径方向がＸ軸方向に一致している位置決め孔部２０８ａ，２０８ｂ内を、Ｘ軸方向に沿って位置決めボス１０８ａ，１０８ｂが移動することで、位置決め孔部２０８ａ，２０８ｂで吸収される。
【００５７】
また、レーザハウジング１０１およびプリズムハウジング２０１に生ずる変動のうち、図７に示すＹ軸方向の変動は、長径方向がＹ軸方向に一致している位置決め孔部２０８ｃ内を、Ｙ軸方向に沿って位置決めボス１０８ｃが移動することで、位置決め孔部２０８ｃで吸収される。このため、位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃの長径方向を、Ｘ軸方向又はＹ軸方向と一致させることで、光源ユニット１００および光学ユニット２００の位置ずれを防止でき、調整済みの光路を維持できる。
【００５８】
なお、この例では、光源ユニット１００側に位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃを設け、光学ユニット２００側に位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃを設けることとした。しかし、光源ユニット１００側に位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃを設け、光学ユニット２００側に位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃを設けてもよい。光源ユニット１００側に位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃを設ける場合、図６に示した位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃが設けられている位置に、位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃが設けられることとなる。また、光学ユニット２００側に位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃを設ける場合、図７に示した位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃが設けられている位置に、位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃが設けられることとなる。いずれの場合も、上述と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃおよび位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃは、それぞれ３つずつ設けたが、それぞれ２つずつ、又は、４つ以上設けてもよい。
【００６０】
また、この例では、位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃは、長孔形状の一例としてそれぞれ楕円形状に加工されていることとしたが、この他、例えば長方形状等のように長手方向及び短手方向を有する形状であれば、どのような形状でもよい。
【００６１】
同様に、位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃは、それぞれ略円柱形状であることとしたが、この他、例えば直方体形状等のように、位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃに挿入可能な形状であれば、どのような形状でもよい。
【００６２】
（同じ線膨張係数の部材で形成された光源ユニット及び光学ユニット）
次に、実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１は、光源ユニット１００および光学ユニット２００の両方を、略同等の線膨張係数を有する部材で形成している。なお、光源ユニット１００全体および光学ユニット２００全体を、それぞれ略同等の線膨張係数の部材で形成してもよい。または、光源ユニット１００レーザハウジング１０１および光学ユニット２００のプリズムハウジング２０１を、略同等の線膨張係数を有する部材で形成するなどのように、位置ずれに影響のある部品を略同等の線膨張係数を有する部材で形成してもよい。
【００６３】
線膨張係数は、例えば鉄が「１１．７（１０−６／Ｋ）」、銅が「１６．６（１０−６／Ｋ）」、アルミニウムが「２３．０（１０−６／Ｋ）」、アルミダイカスト（ＡＤＣ１２）が「２１．０（１０−６／Ｋ）」、アルミニウム合金（Ａ５０５２）が「２３．８（１０−６／Ｋ）」などのように部材に応じた固有値を有する。
【００６４】
実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１の場合、光源ユニット１００および光学ユニット２００の両方を、線膨張係数差が「３×１０−６／Ｋ以下」の部材で形成している。具体的には、レーザハウジング１０１およびプリズムハウジング２０１の両方を、アルミニウム合金で形成している。これにより、レーザハウジング１０１およびプリズムハウジング２０１の線膨張係数差を、「３×１０−６／Ｋ以下」とすることができ、光源ユニット１００および光学ユニット２００の位置ズレ量を許容範囲内とすることができる。従って、上述の位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃの作用と合わせて、光源ユニット１００および光学ユニット２００の位置ずれを、より強力に防止することができる。
【００６５】
（光学装置の組み立て工程）
次に、図８は、光源ユニット１００および光学ユニット２００を組み合わせることで、光学装置１０が組み立てられる様子を示す斜視図である。この図８に示すように、光源ユニット１００および光学ユニット２００は、光源ユニット１００側に設けられた３つの位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃを、光学ユニット２００側に設けられた３つの位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃにそれぞれ挿入して嵌合させる。上述のように、光学ユニット２００側に設けられた３つの位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃは、それぞれ楕円形状を有しているため、位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃに対して、光源ユニット１００側に設けられた各位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃを容易に挿入することができ、光源ユニット１００および光学ユニット２００を容易に組み合わせることができる。
【００６６】
次に、光源ユニット１００および光学ユニット２００を、このように組み合わせたうえで、光軸および光路等の調整を行い、３本の締結ネジ３１を、ネジ通し孔部１０９ａ、２０９ａ、ネジ通し孔部１０９ｂ、２０９ｂ、ネジ通し孔部１０９ｃ、２０９ｃに螺合させて光源ユニット１００に光学ユニット２００を締結する。これにより、光学装置１０が組み上がる。組み上がった光学装置１０は、検査工程で光学特性検査が行われ、合格であればヘッドアップディスプレイ装置１に組み込まれる。
【００６７】
これに対して、光学特性検査が不合格の場合、カップリングレンズ２０２又はプリズム２０５の接着不良が疑われる。この場合、締結ネジ３１を取り外すことで、光学装置１０を、光源ユニット１００および光学ユニット２００に分解し、比較的廉価な光学ユニット２００は廃棄処分とする。高価な光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが設けられた光源ユニット１００は再利用する。
【００６８】
実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１の場合、光源ユニット１００および光学ユニット２００を組み合わせる際に接着剤を用いておらず、締結ネジ３１を取り外すだけで、きれいな状態のまま光源ユニット１００および光学ユニット２００を分離できる。このため、光学特性検査が不合格の場合でも、光源ユニット１００を再利用することができ、光学ユニット１００内の高価な光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが廃棄される不都合を防止して、資源（部品）の再利用及び有効活用を可能とすることができる。
【００６９】
また、図５に示す光源ユニット１００のネジ１０６を取り外すことで、光源ユニット１００を分解することができる。そして、板バネ１０３を、装着時に対して反対となる方向（光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに対して反対方向）に引き上げるだけで、レーザハウジング１０１から板バネ１０３を取り外すことができる。これにより、板バネ１０３に押圧されていた各光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを取り出すことができる。従って、光学特性検査が不合格となり、光源ユニット１００を廃棄する場合でも、高価な光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを取り出したうえで廃棄することができ、資源（部品）の再利用及び有効活用を可能とすることができる。
【００７０】
（実施の形態の効果）
以上の説明から明らかなように、実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１は、以下の効果を得ることができる。
【００７１】
１．少なくとも２つの長孔である位置決め孔部２０８ａ、２０８ｂを採用したことによって、光学装置１０の組み立てを容易化することができる。
【００７２】
２．また、光学ユニット２００の位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃを長孔形状である例えば楕円形状とすることで、光源ユニット１００および光学ユニット２００の部品精度に多少のバラツキが生じていても、位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃが位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃに嵌合する確率を高めることができる。このため、光学装置１０の組み立てを容易化して、製造歩留りを向上させることができる。
【００７３】
３．３点の嵌合ポイントを介して光学装置１０を組み立てる構成とすることで、光源ユニット１００および光学ユニット２００に対して求められる部品精度の要求を低くすることができ、また、光学装置１０の組み立ても容易化することができる。
【００７４】
４．温度変化によりレーザハウジング１０１およびプリズムハウジング２０１に膨張又は収縮などの変動はのうち、図７に示すＸ軸方向の変動は、長径方向がＸ軸方向に一致している位置決め孔部２０８ａ，２０８ｂ内を、Ｘ軸方向に沿って位置決めボス１０８ａ，１０８ｂが移動することで、位置決め孔部２０８ａ，２０８ｂで吸収することができる。また、レーザハウジング１０１およびプリズムハウジング２０１に生ずる変動のうち、図７に示すＹ軸方向の変動は、長径方向がＹ軸方向に一致している位置決め孔部２０８ｃ内を、Ｙ軸方向に沿って位置決めボス１０８ｃが移動することで、位置決め孔部２０８ｃで吸収する。これにより、光源ユニット１００および光学ユニット２００の位置ずれを防止でき、調整済みの光路を維持できる。
【００７５】
５．レーザハウジング１０１およびプリズムハウジング２０１の両方を、線膨張係数差が「３×１０−６／Ｋ以下」の部材で形成する。これにより、光源ユニット１００および光学ユニット２００の位置ズレ量を許容範囲内とすることができる。従って、上述の位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃの作用と合わせて、光源ユニット１００および光学ユニット２００の位置ずれを、より強力に防止することができる。
【００７６】
（変形例）
最後に、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、上述の実施の形態は、本発明をヘッドアップディスプレイ装置に適用した例であったが、いわゆるプロジェクタ装置に適用してもよい。この場合も、上述と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
また、上述の実施の形態の説明では、光学装置１０は、光源ユニット１００及び光学ユニット２００に２分割されていることとした。しかし、光学装置１０は、物理的に異なるユニットとなるように分離された３つ以上のユニットを組み合わせることで組み立てるようにしてもよい。この場合でも、上述と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
また、位置決め孔部２０８ａ〜２０８ｃは、貫通している孔部として説明したが、貫通していない凹部形状（溝形状）であり、それぞれ位置決めボス１０８ａ〜１０８ｃが嵌合して光源ユニット１００及び光学ユニット２００が位置決めされるようにしてもよい。
【００７９】
上述の新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、実施の形態及び実施の形態の変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８０】
１  ヘッドアップディスプレイ装置
１０  光学装置
３１  締結ネジ
１００  光源ユニット
１０１  レーザハウジング
１０２ａ  赤色の光源
１０２ｂ  緑色の光源
１０２ｃ  青色の光源
１０３  板バネ
１０４  ＬＤ基板
１０５  カバー
１０６  ネジ
１０７  受光センサ
１０８ａ  位置決めボス
１０８ｂ  位置決めボス
１０８ｃ  位置決めボス
１０９ａ  ネジ通し孔部
１０９ｂ  ネジ通し孔部
１０９ｃ  ネジ通し孔部
１８０  ＬＤ基板の接地加工部
１８１  ＬＤ基板の接地加工部
２００  光学ユニット
２０１  プリズムハウジング
２０２ａ  カップリングレンズ
２０２ｂ  カップリングレンズ
２０２ｃ  カップリングレンズ
２０７  集光レンズ
２０８ａ  位置決め孔部
２０８ｂ  位置決め孔部
２０８ｃ  位置決め孔部
２０９ａ  ネジ通し孔部
２０９ｂ  ネジ通し孔部
２０９ｃ  ネジ通し孔部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２００９−２８８５２０号公報
【図１】
2019159074.tif 000003
【図２】
2019159074.tif 000004
【図３】
2019159074.tif 000005
【図４】
2019159074.tif 000006
【図５】
2019159074.tif 000007
【図６】
2019159074.tif 000008
【図７】
2019159074.tif 000009
【図８】
2019159074.tif 000010