(57)【要約】【課題】レンズの調整感度が改善された、２枚レンズ光学系、ビーム・コンバイニング・モジュール、プロジェクター、及び２枚レンズ光学系の組み立て方法を実現する。【解決手段】２枚レンズ光学系（１００）は、光源から放射される光の光軸方向にのみ移動するように構成された、コリメーション調整に使用される第１レンズ（１）と、光軸方向に対して垂直な２軸方向にのみ移動するように構成された、ビームステアリングに使用される第２レンズ（２）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚レンズ光学系であって、
光源から放射される光の光軸方向にのみ移動するように構成された、コリメーション調整に使用される第１レンズと、
上記光軸方向に対して垂直な２軸方向にのみ移動するように構成された、ビームステアリングに使用される第２レンズと、を備えることを特徴とする２枚レンズ光学系。
【請求項２】
上記光源、上記第１レンズ、及び上記第２レンズが、その順序で光軸に沿って配設されていることを特徴とする請求項１に記載の２枚レンズ光学系。
【請求項３】
上記第２レンズの焦点距離が、上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離と以下の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の２枚レンズ光学系。
（２／√３）ｆ≦ｆ２≦３ｆ
上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離；ｆ＝（ｆ１ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２−ｓ）
ｆ１：上記第１レンズの焦点距離
ｆ２：上記第２レンズの焦点距離
ｓ：上記第１レンズの後側主平面と上記第２レンズの前側主平面との距離
【請求項４】
上記光源、上記第２レンズ、及び上記第１レンズが、その順序で光軸に沿って配設されていることを特徴とする請求項１に記載の２枚レンズ光学系。
【請求項５】
上記第１レンズの焦点距離が、上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離と以下の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の２枚レンズ光学系。
（３／２）ｆ≦ｆ１≦２ｆ
上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離；ｆ＝（ｆ１ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２−ｓ）
ｆ１：上記第１レンズの焦点距離
ｆ２：上記第２レンズの焦点距離
ｓ：上記第１レンズの後側主平面と上記第２レンズの前側主平面との距離
【請求項６】
上記第１レンズが配設され、かつ、当該第１レンズの移動を制限する第１基台と、
上記第２レンズが配設され、かつ、当該第２レンズの移動を制限する第２基台と、
を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の２枚レンズ光学系。
【請求項７】
上記第１レンズが配設され、かつ、当該第１レンズを移動させる第１基台と、
上記第２レンズが配設され、かつ、当該第２レンズを移動させる第２基台と、
を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の２枚レンズ光学系。
【請求項８】
ｍを２以上の整数、ｎを１以上の整数、１≦ｎ≦ｍ−１としたときに、
上記光源、請求項１〜５の何れか１項に記載の２枚レンズ光学系、及び、当該２枚レンズ光学系から放射される光を反射するミラーを一組とする光学装置をｍ組備え、
第１組の上記光学装置に含まれる上記ミラーは反射ミラーであり、
第２組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれる上記ミラーはダイクロイックミラーであり、
第ｎ組の上記光学装置に含まれる上記ミラーで反射した光は第ｎ＋１組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれる上記ミラーそれぞれを透過するように構成されていることを特徴とするビーム・コンバイニング・モジュール。
【請求項９】
第１組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれるｍ個の上記第２レンズが配設される単一の第２基台を備えていることを特徴とする請求項８に記載のビーム・コンバイニング・モジュール。
【請求項１０】
第１組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれる上記光源はそれぞれ、同一平面上に配設されることを特徴とする請求項８に記載のビーム・コンバイニング・モジュール。
【請求項１１】
請求項８〜１０の何れか１項に記載のビーム・コンバイニング・モジュールを備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１２】
２枚レンズ光学系の組み立て方法であって、
上記２枚レンズ光学系は、
第１レンズと、
光源から放射される光の光軸方向のみに上記第１レンズの移動を制限する第１基台と、
第２レンズと、
上記光軸方向に対して垂直な２軸方向のみに上記第２レンズの移動を制限する第２基台と、を備えており、
（ａ）上記光軸方向に上記第１レンズを移動させることにより、上記２枚レンズ光学系をコリメーション調整するステップと、
（ｂ）上記（ａ）の後、上記光軸方向に対して垂直な２軸方向に上記第２レンズを移動させることにより、上記２枚レンズ光学系のビームステアリングを行うステップと、
（ｃ）上記（ａ）又は上記（ｂ）の後、上記第１基台に上記第１レンズを固定するステップと、
（ｄ）上記（ｂ）の後、上記第２基台に上記第２レンズを固定するステップと、
を含むことを特徴とする２枚レンズ光学系の組み立て方法。
【請求項１３】
２枚レンズ光学系の組み立て方法であって、
上記２枚レンズ光学系は、
光源から放射される光の光軸方向にのみ移動するように構成された第１基台と、
上記第１基台に連動する第１レンズと、
上記光軸方向に対して垂直な２軸方向にのみ移動するように構成された第２基台と、
上記第２基台に連動する第２レンズと、を備えており、
（ａ）上記第１基台を移動させることにより、上記２枚レンズ光学系をコリメーション調整するステップと、
（ｂ）上記（ａ）の後、上記第２基台を移動させることにより、上記２枚レンズ光学系のビームステアリングを行うステップと、
（ｃ）上記（ａ）又は上記（ｂ）の後、上記第１基台に上記第１レンズを固定するステップと、
（ｄ）上記（ｂ）の後、上記第２基台に上記第２レンズを固定するステップと、
を含むことを特徴とする２枚レンズ光学系の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚レンズ光学系、ビーム・コンバイニング・モジュール、プロジェクター、及び２枚レンズ光学系の組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズを用いた光学装置において、当該レンズの移動量に対する光の結合効率の変化量が大きい場合、光の結合効率を好適な範囲に調整することは容易ではない。そのため、上記レンズの移動量に対する光の結合効率の変化量は小さい方が望ましい。言い換えると、レンズの調整感度は小さい方が望ましい。
【０００３】
ここで、光源から放射された光をコリメート又は集光するために、（１）１枚のレンズを使用する光学装置を「１枚レンズ装置」、（２）２枚のレンズを使用する光学装置を「２枚レンズ装置」、とそれぞれ称する。１枚レンズ装置の焦点距離と２枚レンズ装置の有効焦点距離とが同じ場合、通常は、２枚レンズ装置の方がレンズの調整感度が低い。
【０００４】
特許文献１〜３、及び非特許文献１はそれぞれ２枚レンズ装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４、８２３、３３４号
【特許文献２】米国特許第６、０５５、１１３号
【特許文献３】米国特許第６、９７４、９３９号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｏｐｔｏｓｋａｎｄ.ｓｅ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｐｒｅａｌｉｇｎｅｄ−ｏｐｔｉｃｓ／
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３、及び非特許文献１の２枚レンズ装置は、コリメーション感度及びビームステアリング感度のバランスを考慮してコリメーション調整及びビームステアリングを実施する構成を備えていない。その点、特許文献１〜３、及び非特許文献１の光学装置にはレンズの調整感度を改善する余地が残されている。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズの調整感度が改善された、２枚レンズ光学系、ビーム・コンバイニング・モジュール、プロジェクター、及び２枚レンズ光学系の組み立て方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る２枚レンズ光学系は、２枚レンズ光学系であって、光源から放射される光の光軸方向にのみ移動するように構成された、コリメーション調整に使用される第１レンズと、上記光軸方向に対して垂直な２軸方向にのみ移動するように構成された、ビームステアリングに使用される第２レンズと、を備える構成である。
【００１０】
上記の構成によれば、上記２枚レンズ光学系では、上記第１レンズがコリメーション調整に使用され、上記第２レンズがビームステアリングに使用される。
【００１１】
これにより、上記２枚レンズ光学系は、上記第１レンズ及び上記第２レンズそれぞれの調整感度を下げることができる。また、上記２枚レンズ光学系は、上記第１レンズ１及び上記第２レンズ２ぞれぞれの位置調整の精度を高めることができ、かつ、１枚レンズ装置と比べて、第１レンズ１及び第２レンズ２の位置決め許容誤差を緩和することができる。
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明に係る２枚レンズ光学系の組み立て方法は、２枚レンズ光学系の組み立て方法であって、上記２枚レンズ光学系は、第１レンズと、光源から放射される光の光軸方向のみに上記第１レンズの移動を制限する第１基台と、第２レンズと、上記光軸方向に対して垂直な２軸方向のみに上記第２レンズの移動を制限する第２基台と、を備えており、（ａ）上記光軸方向に上記第１レンズを移動させることにより、上記２枚レンズ光学系をコリメーション調整するステップと、（ｂ）上記（ａ）の後、上記光軸方向に対して垂直な２軸方向に上記第２レンズを移動させることにより、上記２枚レンズ光学系のビームステアリングを行うステップと、（ｃ）上記（ａ）又は上記（ｂ）の後、上記第１基台に上記第１レンズを固定するステップと、（ｄ）上記（ｂ）の後、上記第２基台に上記第２レンズを固定するステップと、を含む方法である。
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る２枚レンズ光学系の組み立て方法は、２枚レンズ光学系の組み立て方法であって、上記２枚レンズ光学系は、光源から放射される光の光軸方向にのみ移動するように構成された第１基台と、上記第１基台に連動する第１レンズと、上記光軸方向に対して垂直な２軸方向にのみ移動するように構成された第２基台と、上記第２基台に連動する第２レンズと、を備えており、（ａ）上記第１基台を移動させることにより、上記２枚レンズ光学系をコリメーション調整するステップと、（ｂ）上記（ａ）の後、上記第２基台を移動させることにより、上記２枚レンズ光学系のビームステアリングを行うステップと、（ｃ）上記（ａ）又は上記（ｂ）の後、上記第１基台に上記第１レンズを固定するステップと、（ｄ）上記（ｂ）の後、上記第２基台に上記第２レンズを固定するステップと、を含む方法である。
【００１４】
上記の構成によれば、上記の種々の効果を備えた２枚レンズ光学系を容易に組み立てることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、レンズの調整感度が改善された、２枚レンズ光学系、ビーム・コンバイニング・モジュール、プロジェクター、及び２枚レンズ光学系の組み立て方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態１に係るコリメーションシステムの概略図である。
【図２】ビームステアリング感度を説明するための図である。
【図３】第２レンズの焦点距離ｆ２と第１レンズ及び第２レンズのビームステアリング感度との関係を説明するグラフである。
【図４】第１レンズの焦点距離ｆ１と第１レンズ及び第２レンズのビームステアリング感度との関係を説明するグラフであり、第１レンズの後側主平面と第２レンズの前側主平面との距離（ｓ）を０．６ｍｍから２．０ｍｍの間で変化させたときのグラフである。
【図５】２枚レンズ装置の概略図である。
【図６】仮想焦点を有する２枚レンズ装置の概略図である。
【図７】第２レンズの焦点距離ｆ２と第１レンズ及び第２レンズのコリメーション感度との関係を説明するグラフである。
【図８】第１レンズの焦点距離ｆ１と第１レンズ及び第２レンズのコリメーション感度との関係を説明するグラフであり、第１レンズの後側主平面と第２レンズの前側主平面との距離（ｓ）を０．６ｍｍから２．０ｍｍの間で変化させたときのグラフである。
【図９】第１レンズの焦点距離ｆ１とΔｆ／ｆとの関係を説明するグラフであり、第１レンズの後側主平面と第２レンズの前側主平面との距離（ｓ）を０．６ｍｍから２．０ｍｍの間で変化させたときのグラフである。
【図１０】他の実施形態に係るコリメーションシステムの概略図である。
【図１１】第２レンズの焦点距離ｆ２とΔｆ／ｆとの関係を説明するグラフである。
【図１２】さらに他の実施形態に係るコリメーションシステムの概略図である。
【図１３】さらに他の実施形態に係るコリメーションシステムの概略図である。
【図１４】さらに他の実施形態に係るコリメーションシステムの概略図である。
【図１５】さらに他の実施形態に係るコリメーションシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔実施形態１〕
〔コリメーションシステム１００の基本構成〕
以下、本発明の一実施形態について図１等を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るコリメーションシステム（２枚レンズ光学系）１００の概略図である。
【００１８】
最初に、図１に記載されたＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸について説明する。Ｚ軸は、光源５から放射された光の進む方向（光軸方向）に対応する。つまり、Ｚ軸は、図１の紙面で左右方向に対応する。Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する方向に対応し、図１の紙面で上下方向に対応する。Ｘ軸は、Ｙ軸及びＺ軸に直交する方向である。
【００１９】
コリメーションシステム１００は、光源５から放射された光をコリメートするシステムであり、第１レンズ１、第２レンズ２、第１基台１１、第２基台１２、及び光源５を備える。光源５は、コリメーションシステム１００に含まれるものと理解してもよいし、コリメーションシステム１００に含まれないものと理解してもよい。
【００２０】
光源５は、レーザ素子、又は発光ダイオード（ＬＥＤ）等であってよい。光源５から放射される光の波長は、特定の波長に限定されない。以下では、光源５は、レーザ素子であるものとして説明する。
【００２１】
第１レンズ１は、平凸レンズである。第１レンズ１は、平面１ａと凸面１ｂとを有する。光源５から放射された光は、平面１ａに入射し、凸面１ｂから出射する。第１レンズ１は、光源５から放射された光を第２レンズ２に導光する。第１レンズ１の焦点距離をｆ１とする。第１レンズ１は、平凸レンズ以外であってもよく、例えば両凸レンズである。
【００２２】
第２レンズ２は、平凸レンズである。第２レンズ２は、平面２ａと凸面２ｂとを有する。第１レンズ１から放射された光は、平面２ａに入射し、凸面２ｂから出射する。第２レンズ２の焦点距離をｆ２とする。第２レンズ２は、平凸レンズ以外であってもよく、例えば両凸レンズである。
【００２３】
ここで、レンズにおいて、光が入射してくる側を前側、光が出射する側を後側と称する。以下では、第１レンズ１の後側主平面を後側主平面２１とし、第２レンズ２の前側主平面を前側主平面２２とする。後側主平面２１と前側主平面２２との距離をｓとする。
【００２４】
第１レンズ１は第１基台１１に配設される。第１基台１１は、第１基台１１をＺ軸の方向へ移動する第１移動手段（不図示）に接続されている。当該第１移動手段は第１基台１１に内蔵されていてもよい。第１移動手段の一例として、アクチュエータが挙げられる。第１基台１１は、Ｘ軸及び／又はＹ軸の方向への移動が制限されている。
【００２５】
第１基台１１は、第１基台１１ａと第１基台１１ｂとを備える。第１基台１１ａ及び第１基台１１ｂは、第１レンズ１の２つの側面（平面１ａ及び凸面１ｂとは異なる２つの側面）を挟持する。第１基台１１ａ及び第１基台１１ｂは、互いに連動する。第１基台１１ａ及び第１基台１１ｂは、別体であってもよいし、一体に形成されていてもよい。
【００２６】
第２レンズ２は第２基台１２に配設される。第２基台１２は、第２基台１２をＸ軸及び／又はＹ軸の方向へ移動する第２移動手段（不図示）に接続されている。当該第２移動手段は第２基台１２に内蔵されていてもよい。第２移動手段の一例として、アクチュエータが挙げられる。第２基台１２は、Ｚ軸の方向への移動が制限されている。
【００２７】
第２基台１２には第２レンズ２の平面２ａが配設される。第２基台１２は、例えば直方状であり、中央に開口５０を有する。第１レンズ１から放射された光は、上記開口５０を通って第２レンズ２に入射する。
【００２８】
第１基台１１と第１レンズ１、及び、第２基台１２と第２レンズ２はそれぞれ、次のように構成されてよい。具体的に、第１基台１１は、筐体（不図示）に固定され、当該筐体に対して相対的に移動しない。第１基台１１には第１レンズ１が取り付けられている。第１レンズ１は、第１基台１１の内部または上部を移動可能である。同様に、第２基台１２は、上記筐体（不図示）に固定されて、当該筐体に対して相対的に移動しない。第２基台１２には第２レンズ２が取り付けられている。第２レンズ２は、第２基台１２の内部または上部を移動可能である。後述のコリメーション調整及びビームステアリング調整が終わった後、例えば接着剤を用いて、第１レンズ１は第１基台１１に固定され、第２レンズ２は第２基台１２に固定される。使用する接着剤の種類によっては、その接着剤の厚みを薄くすることができる。これにより、外部環境（例えば、気温）の変化に対して接着剤の接着力を強く保つことができる。第１基台１１は、第１レンズ１を取り付けるためのレンズホルダ（不図示）を備えてよい。第２基台１２は、第２レンズ２を取り付けるためのレンズホルダ（不図示）を備えてよい。接着剤とは異なる部材（例えば、留め具等）により、第１レンズ１を第１基台１１に固定し、かつ、第２レンズ２は第２基台１２に固定してもよい。
【００２９】
上記構成によると、第１レンズ１が第１基台１１に固定された場合、第１基台１１は第１レンズ１（又は、第１レンズ１及びレンズホルダ）の移動を制限する。第２レンズ２が第２基台１２に固定された場合、第２基台１２は第２レンズ２（又は、第２レンズ２及びレンズホルダ）の移動を制限する。
【００３０】
このように、第１基台１１及び第２基台１２を上記筐体に固定し、第１基台１１の内部または上部を第１レンズ１が移動し、第２基台１２の内部または上部を第２レンズ２が移動するように構成することもできる。この構成は、後述する実施形態２〜実施形態６それぞれにも適用可能である。
【００３１】
以下の説明では、第１基台１１及び第２基台１２は上記筐体に対して移動可能であるものとして説明するが、実施形態１〜実施形態６はそれぞれ上記構成を含んでよい。
【００３２】
次に、コリメーションシステム１００の動作を説明する。
【００３３】
光源５から放射された光が第１レンズ１に入射する。第１レンズ１は、第１基台１１の動作によりＺ軸方向に移動する。つまり、第１基台１１は、第１レンズ１をＺ軸方向に位置調整する。これによりコリメーションシステム１００のコリメーションが調整される。
【００３４】
続いて、光源５から放射された光が、第１レンズ１を介して第２レンズ２に入射する。第２レンズ２は、第２基台１２の動作によりＸ軸及び／又はＹ軸の方向に移動する。つまり、第２基台１２は、第２レンズ２をＸ軸及び／又はＹ軸の方向に位置調整する。これによりコリメーションシステム１００のビームステアリングが行われる。
【００３５】
コリメーションシステム１００では、コリメーションが調整され、かつビームステアリングされた後で、例えば接着剤を使用して、第１レンズ１及び第２レンズ２が第１基台１１及び第２基台１２にそれぞれ固定される。あるいは、コリメーションが調整された後、かつビームステアリングされる前に、第１レンズ１が第１基台１１に固定されてもよい。この場合、第２レンズ２は、ビームステアリングされた後で第２基台１２に固定される。
【００３６】
このように、コリメーションシステム１００では、第１基台１１がコリメーションの調整に使用され、第２基台１２がビームステアリングに使用される。
【００３７】
〔ビームステアリング感度〕
次に、ビームステアリング感度について図２〜４を参照して説明する。図２は、ビームステアリング感度を説明するための図である。図３は、第２レンズ２の焦点距離ｆ２と第１レンズ１及び第２レンズ２のビームステアリング感度との関係を説明するグラフである。図４は、第１レンズ１の焦点距離ｆ１と第１レンズ１及び第２レンズ２のビームステアリング感度との関係を説明するグラフであり、第１レンズ１の後側主平面２１と第２レンズ２の前側主平面２２との距離（ｓ）を０．６ｍｍから２．０ｍｍの間で変化させたときのグラフである。図３、図４において、図２の２枚レンズ装置の有効焦点距離をｆ＝５ｍｍとしている。
【００３８】
図２に示すように、光源５から放射された光は、第１レンズ１、続いて第２レンズ２に入射する。以下、第１レンズ１及び第２レンズ２を横方向（ｘ軸方向、又はｙ軸方向）に移動させたときのビームステアリング感度について説明する。
【００３９】
図２の２枚レンズ装置において、一方のレンズを横方向にシフトさせたときのビームステアリング角は以下の式（１）、及び式（２）で示される。
【００４０】
１）第１レンズ１を横方向に移動させたときの、第１レンズ１のビームステアリング感度
ＳＴ１＝δθｘ／δΔｘ１＝δθｙ／δΔｙ１＝１／ｆ−１／ｆ２  ・・・（式１）
２）第２レンズ２を横方向に移動させたときの、第２レンズ２のビームステアリング感度
ＳＴ２＝δθｘ／δΔｘ２＝δθｙ／δΔｙ２＝１／ｆ２  ・・・（式２）
ｆ１及びｓが決まると、ｆ２は以下の式（３）を用いて算出される。
【００４１】
ｆ２＝ｆ×（ｆ１−ｓ）／（ｆ１−ｆ）  ・・・（式３）
図３、及び図４から以下Ａ）〜Ｃ）が示される。
【００４２】
Ａ）ｆ１が大きくなると、第１レンズ１のビームステアリング感度は低下する。
【００４３】
Ｂ）ｆ１が大きくなるとｆ２は小さくなる。ｆ２が小さくなると、第２レンズ２のビームステアリング感度は大きくなる。
【００４４】
Ｃ）１枚レンズ装置においてｆ１＝ｆ＝５ｍｍのとき、レンズのビームステアリング感度はＳＴ１で示される。一方、２枚レンズ装置においてｆ１が約９ｍｍのとき、第１レンズ１及び第２レンズ２のビームステアリング感度はいずれも、１枚レンズ装置のビームステアリング感度の約５０％である。
【００４５】
このように、コリメーションシステム１００は、１枚レンズ装置と比較して、ビームステアリング感度を大幅に低下させることができる。
【００４６】
〔コリメーション感度〕
次に、コリメーションシステム１００のコリメーション感度を説明する。コリメーションは、光源５（例えば、レーザダイオード）の焦点位置に基づいて定量化することができる。コリメーション（ｃ）は、ディオプトリ（度数）であり、変位ν（単位メートル）の逆数である。
【００４７】
図５は、２枚レンズ装置の概略図である。図５において、第２レンズ２の凸面２ｂの頂点を通る、平面２ａと平行な面を平面２３とする。変位νは、２枚レンズ装置の焦点と平面２３との距離である。このとき、コリメーションｃは以下の式（４）で算出される。
【００４８】
ｃ＝１／ν＝[（１／ｆ２−１／ｆ２２）×ΔＺ１＋（１／ｆ２２）×ΔＺ２）]  ・・・（式４）
Ｚ１：光源５と平面１ａとの距離。
【００４９】
Ｚ２：光源５と平面２ａとの距離。
【００５０】
ΔＺ１：第１レンズ１のＺ１ｃからの微小移動量。
【００５１】
ΔＺ２：第２レンズ２のＺ２ｃからの微小移動量。
【００５２】
Ｚ１ｃ：完全コリメーション（｜ｃ｜→０）となる第１レンズ１の位置（有効焦点距離ｆ）。
【００５３】
Ｚ２ｃ：完全コリメーション（｜ｃ｜→０）となる第２レンズ２の位置（有効焦点距離ｆ）。
【００５４】
なお、仮想焦点を有する２枚レンズ装置のコリメーションｃも式（４）により算出できる。図６は、仮想焦点を有する２枚レンズ装置の概略図である。図６では、第２レンズ２から放射された光は発散している。図６の２枚レンズ装置における仮想焦点は第１レンズ１から見て光源側に位置する。変位νは２枚レンズ装置の仮想焦点と平面２３との距離である。この図６の仮想２枚レンズ装置のコリメーションｃも式（４）により算出される。
【００５５】
また、１枚レンズ装置では、コリメーションｃは以下の式（５）により算出される。
【００５６】
ｃ＝（Δｚ／ｆ２）  ・・・（式５）
Δｚ：完全コリメーションとなる位置からのレンズの微小移動量
式（４）を用いて、長手方向（Ｚ方向）における第１レンズ１のコリメーション感度は式（６）で算出される。
【００５７】
ＳＬ１＝δｃ／δΔＺ１＝（１／ｆ２−１／ｆ２２）  ・・・（式６）
同様に、長手方向（Ｚ方向）における第２レンズ２のコリメーション感度は式（７）で算出される。
【００５８】
ＳＬ２＝δｃ／δΔＺ２＝１／ｆ２２  ・・・（式７）
これより図７、及び図８が得られる。図７は、第２レンズ２の焦点距離ｆ２と第１レンズ１及び第２レンズ２のコリメーション感度との関係を説明するグラフである。図８は、第１レンズ１の焦点距離ｆ１と第１レンズ１及び第２レンズ２のコリメーション感度との関係を説明するグラフであり、第１レンズ１の後側主平面２１と第２レンズ２の前側主平面２２との距離（ｓ）を０．６ｍｍから２．０ｍｍの間で変化させたときのグラフである。図７、図８において、ｆ＝５ｍｍである。
【００５９】
ｆ１とｓが決まると、ｆ２は以下の式（３）を用いて算出される。
【００６０】
ｆ２＝ｆ×（ｆ１−ｓ）／（ｆ１−ｆ）  ・・・（式３）
図７、及び図８から以下が示される。
【００６１】
Ａ）ｆ１が大きくなると、第１レンズ１のコリメーション感度は低下する。
【００６２】
Ｂ）ｆ１が大きくなるとｆ２は小さくなる。ｆ２が小さくなると、第２レンズ２のコリメーション感度は大きくなる。
【００６３】
〔コリメーション感度とビームステアリング感度とのバランス〕
以上の結果より、以下Ａ）〜Ｃ）が言える。
【００６４】
Ａ）２枚レンズ装置において、一方のレンズがコリメーション調整され、他方のレンズがビームステアリングされた場合、コリメーション感度とビームステアリング感度とをバランスさせる必要がある。本実施形態において、第１レンズ１の焦点距離ｆ１が大きくなる場合、第１レンズ１のコリメーション感度は低下し、第２レンズ２のビームステアリング感度は大きくなる。
【００６５】
Ｂ）一般に、コリメーション感度及びビームステアリング感度ともに低いことが望ましい。第１レンズ１の焦点距離ｆ１をどのように選択するかによって、コリメーション感度又はビームステアリング感度が低くなる。同様に、第１レンズ１の焦点距離ｆ１ほどの影響はないが、第１レンズ１の後側主平面２１と第２レンズ２の前側主平面２２との距離ｓをどのように選択するかによって、コリメーション感度又はビームステアリング感度が低くなる。
【００６６】
Ｃ）この点、２枚レンズ装置が以下の式（９）を満足する場合、かつ、２枚レンズ装置の有効焦点距離と１枚レンズ装置の焦点距離とが同じ場合、コリメーションシステム１００は、以下（ａ）及び（ｂ）を実現することができる。
【００６７】
（ａ）コリメーション感度は、１枚レンズ装置よりも２５％よりも高い割合で低くなる。
【００６８】
（ｂ）ビームステアリング感度は、１枚レンズ装置よりも３３％よりも高い割合で低くなる。
【００６９】
（２／√３）ｆ≦ｆ２≦３ｆ  ・・・（式９）
なお、式（３）より、有効焦点距離は以下の式（１０）で示される。
【００７０】
ｆ＝（ｆ１ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２−ｓ）
〔有効焦点距離の感度〕
コリメーション光学系の有効焦点距離は、達成可能なスポットサイズに影響を与える。光源から放射された光が複数の光放射領域に分離される場合、有効焦点距離が、それぞれの光放射領域からのコリメート光の角度分離を設定する。そのような光源を使用するプロジェクターを設計する場合には、この角度分離を把握しておく必要がある。分離された複数の光放射領域それぞれが操作可能である光源を使用すると、高いフレームレートを維持しつつ、スペックルの低減、及び／又は、ディスプレー解像度の改善に役立つ。
【００７１】
２枚レンズ装置の有効焦点距離（ｆ）は、１枚レンズ装置の焦点距離よりもレンズの製造誤差に対して順応性を有する。以下の式（１１）に示すように、第１レンズ１のコリメーション調整が終わった後、有効焦点距離の変化率は、第１レンズ１及び第２レンズ２それぞれの焦点距離の変化率に依存する。
【数１１】
2021517280.tif 000003
・・・式（１１）
図９は、第１レンズ１の焦点距離ｆ１とΔｆ／ｆとの関係を説明するグラフであり、第１レンズ１の後側主平面２１と第２レンズ２の前側主平面２２との距離（ｓ）を０．６ｍｍから２．０ｍｍの間で変化させたときのグラフである。
【００７２】
図９では、有効焦点距離はｆ＝５ｍｍである。Δｆ／ｆは、部分有効焦点距離変化（ｒｍｓ）を示す。第１レンズ１及び第２レンズ２それぞれの焦点距離の変化率はΔｆ１／ｆ１＝１％、Δｆ２／ｆ２＝１％である。第１レンズ１及び第２レンズ２それぞれの焦点距離の変化率は統計的に独立している。
【００７３】
図９に示すように、ｆ１が大きくなるに従い、部分有効焦点距離変化の感度は低下する。また、上記距離（ｓ）が大きくなるに従い、部分有効焦点距離変化の感度は低下する。
【００７４】
以上、コリメーションシステム１００について説明した。上述したように、コリメーションシステム１００では、コリメーション調整とビームステアリングとが分離されている。つまり、２つのレンズのうち、一方のレンズがコリメーション調整に使用され、他方のレンズがビームステアリングに使用される。
【００７５】
コリメーションシステム１００では、第１レンズ１は第１基台１１によって位置調整され、第２レンズ２は第２基台１２によって位置調整される。
【００７６】
これにより、コリメーションシステム１００は、第１レンズ１及び第２レンズ２それぞれの調整感度を下げることができる。また、コリメーションシステム１００は、第１レンズ１及び第２レンズ２のレンズの位置調整の精度を高めることができ、かつ、１枚レンズ装置と比べて、第１レンズ１及び第２レンズ２の位置決め許容誤差を緩和することができる。
【００７７】
さらに、第１レンズ１は第１基台１１に配設され、第２レンズ２は第２基台１２に配設される。これにより、第１レンズ１を第１基台１１に固定し、かつ、第２レンズ２を第２基台１２に固定するために使用する接着剤等の使用量を軽減し、その厚みを低減することができる。それゆえ、コリメーションシステム１００は、環境変化（例えば、気温変化）に対して安定する。
【００７８】
〔実施形態２〕
以下、実施形態２のコリメーションシステム１１０について図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係るコリメーションシステム１１０の概略図である。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。このことは、以降の実施形態３等でも同じである。
【００７９】
コリメーションシステム１１０は、以下の点でコリメーションシステム１００と相違する。具体的に、コリメーションシステム１１０では、光源５から放射された光は、最初に第２レンズ２に入射し、次に第１レンズ１に入射する。その他の構成、及び動作（第１基台１１、又は第２基台１２の動作など）はコリメーションシステム１００と同じである。
【００８０】
コリメーションシステム１１０では、コリメーションが調整され、かつビームステアリングされた後で、例えば接着剤を使用して、第１レンズ１及び第２レンズ２が第１基台１１及び第２基台１２にそれぞれ固定される。あるいは、コリメーションが調整された後、かつビームステアリングされる前に、第１レンズ１が第１基台１１に固定されてもよい。この場合、第２レンズ２は、ビームステアリングされた後で第２基台１２に固定される。
【００８１】
〔コリメーション感度とビームステアリング感度のバランス〕
２枚レンズ装置が以下の式（１２）を満足する場合、かつ、２枚レンズ装置の有効焦点距離と１枚レンズ装置の焦点距離とが同じ場合、コリメーションシステム１１０は、以下（ａ）及び（ｂ）を実現することができる。
【００８２】
（ａ）コリメーション感度は、１枚レンズ装置よりも２５％よりも高い割合で低くなる。
【００８３】
（ｂ）ビームステアリング感度は、１枚レンズ装置よりも３３％よりも高い割合で低くなる。
【００８４】
（３／２）ｆ≦ｆ１≦２ｆ  ・・・（式１２）
〔有効焦点距離感度〕
以下の式（１３）に示すように、第１レンズ１のコリメーション調整が終わった後、有効焦点距離の変化率は、第１レンズ１及び第２レンズ２それぞれの焦点距離の変化率に依存する。
【数１３】
2021517280.tif 000004
・・・・式（１３）
図１１は、第１レンズ１の焦点距離ｆ１とΔｆ／ｆとの関係を説明するグラフである。Δｆ／ｆは、部分有効焦点距離変化（ｒｍｓ）を示す。２枚レンズ装置の有効焦点距離変化はｆ＝５ｍｍである。第１レンズ１及び第２レンズ２それぞれの焦点距離の変化率はΔｆ１／ｆ１＝１％、Δｆ２／ｆ２＝１％である。第１レンズ１及び第２レンズ２それぞれの焦点距離の変化率は統計的に独立している。
【００８５】
図１１に示すように、ｆ１が大きくなるに従い、部分有効焦点距離の感度は大きくなる。このため、コリメーションシステム１００（実施形態１）とコリメーションシステム１１０（実施形態２）とを比較すると、コリメーションシステム１００の方がプロジェクターに好適に適用されうる。
【００８６】
〔実施形態３〕
以下、実施形態３のビーム・コンバイニング・モジュール１２０について図１２を参照して説明する。図１２は、本実施形態に係るビーム・コンバイニング・モジュール１２０の概略図である。
【００８７】
ビーム・コンバイニング・モジュール１２０は、コリメーションシステム１００ａ、コリメーションシステム１００ｂ、コリメーションシステム１００ｃ、ハウジング３０、ミラー３１ａ、ダイクロイックミラー３１ｂ、及びダイクロイックミラー３１ｃを備える。
【００８８】
コリメーションシステム１００ａ、コリメーションシステム１００ｂ、及びコリメーションシステム１００ｃはそれぞれ、実施形態１のコリメーションシステム１００に対応する。ただし、ビーム・コンバイニング・モジュール１２０では第２基台１２ａは１つしか存在しない。この点については後述する。ミラー３１ａ、ダイクロイックミラー３１ｂ、及びダイクロイックミラー３１ｃはハウジング３０に収容されている。ハウジング３０は、ハウジング３０と、ミラー３１ａと、ダイクロイックミラー３１ｂと、ダイクロイックミラー３１ｃとの組み合わせがダイクロイックプリズムを形成するようにガラス製であってもよい。
【００８９】
コリメーションシステム１００ａ、コリメーションシステム１００ｂ、及びコリメーションシステム１００ｃはそれぞれ、光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃを備える。光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは、それぞれ異なる色の光を放射する。例えば、光源５ａは赤色の光を、光源５ｂは緑色の光を、光源５ｃは青色の光を、それぞれ放射する。なお、実施形態３において、光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは同一平面上に配設されている必要はない。
【００９０】
上述したように、ビーム・コンバイニング・モジュール１２０では第２基台１２ａは１つしか存在しない。つまり、３つの第２レンズ２が１つの第２基台１２ａを共有する。従って、第２基台１２ａの動作に従って、３つの第２レンズ２は連動する。
【００９１】
第２基台１２ａは、開口５０ａ、開口５０ｂ、及び開口５０ｃを有する。開口５０ａは、コリメーションシステム１００ａに対応する。開口５０ｂは、コリメーションシステム１００ｂに対応する。開口５０ｃは、コリメーションシステム１００ｃに対応する。
【００９２】
光源５ａから放射された光は、コリメーションシステム１００ａから放射された後にミラー３１ａで反射する。ミラー３１ａで反射した光は、ダイクロイックミラー３１ｂ、及びダイクロイックミラー３１ｃを透過してビーム・コンバイニング・モジュール１２０の外部に放射される。
【００９３】
光源５ｂから放射された光は、コリメーションシステム１００ｂから放射された後にダイクロイックミラー３１ｂで反射する。ダイクロイックミラー３１ｂで反射した光は、ダイクロイックミラー３１ｃを透過してビーム・コンバイニング・モジュール１２０の外部に放射される。
【００９４】
光源５ｃから放射された光は、コリメーションシステム１００ｃから放射された後にダイクロイックミラー３１ｃで反射する。ダイクロイックミラー３１ｃで反射した光は、ビーム・コンバイニング・モジュール１２０の外部に放射される。
【００９５】
このようにして、赤、緑、及び青の混色した光がビーム・コンバイニング・モジュール１２０の外部に放射される。なお、光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃが放射する光の色は特定の色に限定されない。また、光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは、紫外線、Ｘ線、又は赤外線等を放射するレーザであってもよい。
【００９６】
レンズを使用した光学系の場合、レンズの材質（ガラス、又はプラスチック）の屈折率は光の波長によって異なるため、得られる像の性質も波長によって異なる。光の波長による像の差異を色収差と称する。ビーム・コンバイニング・モジュール１２０は、この色収差を考慮して、光源５から放射される光の波長に応じて第１レンズ１と第２レンズ２との距離を調整する。その結果、目標とする有効焦点距離を実現している。
【００９７】
具体的に、ビーム・コンバイニング・モジュール１２０では、（１）放射される光の波長に応じて光源５ａ〜５ｃの位置を変更する、（２）３つの第１レンズ１の位置をそれぞれ調整する、及び／又は、（３）第２基台１２ａによって３つの第２レンズ２の位置を同時に調整する。これにより、コリメーションシステム１００ａ、コリメーションシステム１００ｂ、及びコリメーションシステム１００ｃそれぞれで色収差を補正し、赤、緑、及び青の混色した光をビーム・コンバイニング・モジュール１２０の外部に放射することができる。
【００９８】
なお、上記説明では、ビーム・コンバイニング・モジュール１２０は、コリメーションシステム１００を３組備えるものとして説明した。しかしながら、ビーム・コンバイニング・モジュール１２０は、コリメーションシステム１００を２以上の任意の複数組備えてよい。
【００９９】
〔実施形態４〕
以下、実施形態４のビーム・コンバイニング・モジュール１３０について図１３を参照して説明する。図１３は、本実施形態に係るビーム・コンバイニング・モジュール１３０の概略図である。
【０１００】
ビーム・コンバイニング・モジュール１３０は、コリメーションシステム１１０ａ、コリメーションシステム１１０ｂ、コリメーションシステム１１０ｃ、ハウジング３０、ミラー３１ａ、ダイクロイックミラー３１ｂ、及びダイクロイックミラー３１ｃを備える。
【０１０１】
コリメーションシステム１１０ａ、コリメーションシステム１１０ｂ、及びコリメーションシステム１１０ｃはそれぞれ、実施形態２のコリメーションシステム１１０に対応する。ただし、ビーム・コンバイニング・モジュール１３０では第２基台１２は１つしか存在しない。この点については後述する。
【０１０２】
コリメーションシステム１１０ａ、コリメーションシステム１１０ｂ、及びコリメーションシステム１１０ｃはそれぞれ、光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃを備える。光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは、それぞれ異なる色の光を放射する。例えば、光源５ａは赤色の光を、光源５ｂは緑色の光を、光源５ｃは青色の光を、それぞれ放射する。
【０１０３】
上述したように、ビーム・コンバイニング・モジュール１３０では第２基台１２は１つしか存在しない。つまり、３つの第２レンズ２が１つの第２基台１２ａを共有する。従って、第２基台１２ａの動作に従って、３つの第２レンズ２は連動する。
【０１０４】
第２基台１２ａは、開口５０ａ、開口５０ｂ、及び開口５０ｃを有する。開口５０ａは、コリメーションシステム１１０ａに対応する。開口５０ｂは、コリメーションシステム１１０ｂに対応する。開口５０ｃは、コリメーションシステム１１０ｃに対応する。
【０１０５】
光源５ａから放射された光は、コリメーションシステム１１０ａから放射された後にミラー３１ａで反射する。ミラー３１ａで反射した光は、ダイクロイックミラー３１ｂ、及びダイクロイックミラー３１ｃを透過してビーム・コンバイニング・モジュール１３０の外部に放射される。
【０１０６】
光源５ｂから放射された光は、コリメーションシステム１１０ｂから放射された後にダイクロイックミラー３１ｂで反射する。ダイクロイックミラー３１ｂで反射した光は、ダイクロイックミラー３１ｃを透過してビーム・コンバイニング・モジュール１３０の外部に放射される。
【０１０７】
光源５ｃから放射された光は、コリメーションシステム１１０ｃから放射された後にダイクロイックミラー３１ｃで反射する。ダイクロイックミラー３１ｃで反射した光は、ビーム・コンバイニング・モジュール１３０の外部に放射される。
【０１０８】
このようにして、赤、緑、及び青の混色した光がビーム・コンバイニング・モジュール１３０の外部に放射される。
【０１０９】
ビーム・コンバイニング・モジュール１３０では、（１）放射される光の波長に応じて光源５ａ〜５ｃの位置を変更する、（２）３つの第１レンズ１の位置をそれぞれ調整する、及び／又は、（３）第２基台１２ａによって３つの第２レンズ２の位置を同時に調整する。これにより、コリメーションシステム１１０ａ、コリメーションシステム１１０ｂ、及びコリメーションシステム１１０ｃそれぞれで色収差を補正し、赤、緑、及び青の混色した光をビーム・コンバイニング・モジュール１３０の外部に放射することができる。
【０１１０】
なお、上記説明では、ビーム・コンバイニング・モジュール１３０は、コリメーションシステム１１０を３組備えるものとして説明した。しかしながら、ビーム・コンバイニング・モジュール１３０は、コリメーションシステム１１０を２以上の任意の複数組備えてよい。
【０１１１】
〔実施形態５（ビーム・コンバイニング・モジュール）〕
以下、実施形態５のビーム・コンバイニング・モジュール１４０について図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態に係るビーム・コンバイニング・モジュール１４０の概略図である。
【０１１２】
ビーム・コンバイニング・モジュール１４０は、以下（１）、（２）の点で実施形態３に係るビーム・コンバイニング・モジュール１２０と相違する。
【０１１３】
（１）ビーム・コンバイニング・モジュール１４０では、光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは同一の平面６０上に配設される。光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは、一例としてＣＡＮパッケージの光源である。これにより、ビーム・コンバイニング・モジュール１４０では、光源５ａ〜５ｃの実装が容易になる。
【０１１４】
（２）ビーム・コンバイニング・モジュール１４０では、コリメーションシステム１００ａ、コリメーションシステム１００ｂ、及びコリメーションシステム１００ｃは、それぞれが第２基台１２を備え、３つの第２レンズ２は互いに独立して動作可能である。これにより、ビーム・コンバイニング・モジュール１４０では、すべてのレンズが独立して移動し、その結果、高い精度で各レンズの位置調整を行うことができる。
【０１１５】
ビーム・コンバイニング・モジュール１４０は、上記（１）、（２）の構成を備えることにより、モジュールの小型化を図ることができる。その結果、ビーム・コンバイニング・モジュール１４０を適用する機器（例えばプロジェクター）の小型化も実現できる。また、光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは同一の平面６０上に配設されることから、ビーム・コンバイニング・モジュール１４０はモジュールとして取扱いが容易になる。その結果、ビーム・コンバイニング・モジュール１４０を他の機器に適用する際に、容易かつ迅速に当該機器を組み立てることができる。
【０１１６】
なお、上記説明では、ビーム・コンバイニング・モジュール１４０は、コリメーションシステム１００を３組備えるものとして説明した。しかしながら、ビーム・コンバイニング・モジュール１４０は、コリメーションシステム１００を２以上の任意の複数組備えてよい。
【０１１７】
〔実施形態６（ビーム・コンバイニング・モジュール）〕
以下、実施形態６のビーム・コンバイニング・モジュール１５０について図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態に係るビーム・コンバイニング・モジュール１５０の概略図である。
【０１１８】
ビーム・コンバイニング・モジュール１５０は、以下（１）、（２）の点で実施形態４に係るビーム・コンバイニング・モジュール１３０と相違する。
【０１１９】
（１）ビーム・コンバイニング・モジュール１５０では、光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは同一の平面６０上に配設される。光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは、一例としてＣＡＮパッケージの光源である。これにより、ビーム・コンバイニング・モジュール１５０では、光源５ａ〜５ｃの実装が容易になる。
【０１２０】
（２）ビーム・コンバイニング・モジュール１５０では、コリメーションシステム１１０ａ、コリメーションシステム１１０ｂ、及びコリメーションシステム１１０ｃは、それぞれが第２基台１２を備え、３つの第２レンズ２は互いに独立して動作可能である。これにより、ビーム・コンバイニング・モジュール１５０では、すべてのレンズが独立して移動し、その結果、高い精度で各レンズの位置調整を行うことができる。
【０１２１】
ビーム・コンバイニング・モジュール１５０は、上記（１）、（２）の構成を備えることにより、モジュールの小型化を図ることができる。その結果、ビーム・コンバイニング・モジュール１５０を適用する機器（例えばプロジェクター）の小型化も実現できる。また、光源５ａ、光源５ｂ、及び光源５ｃは同一の平面６０上に配設されることから、ビーム・コンバイニング・モジュール１５０はモジュールとして取扱いが容易になる。その結果、ビーム・コンバイニング・モジュール１５０を他の機器に適用する際に、容易かつ迅速に当該機器を組み立てることができる。
【０１２２】
なお、上記説明では、ビーム・コンバイニング・モジュール１５０は、コリメーションシステム１１０を３組備えるものとして説明した。しかしながら、ビーム・コンバイニング・モジュール１５０は、コリメーションシステム１１０を２以上の任意の複数組備えてよい。
【０１２３】
〔用途〕
上述したように、コリメーションシステム１００、１１０は、コリメーション調整とビームステアリングとを分離する。つまり、２つのレンズのうち、一方のレンズがコリメーション調整に使用され、他方のレンズがビームステアリングに使用される。
【０１２４】
これにより、コリメーションシステム１００、１１０は、第１レンズ１及び第２レンズ２それぞれの調整感度を下げることができる。また、コリメーションシステム１００、１１０は、第１レンズ１及び第２レンズ２のレンズの位置調整の精度を高めることができ、かつ、１枚レンズ装置と比べて、第１レンズ１及び第２レンズ２の位置決め許容誤差を緩和することができる。
【０１２５】
このように、コリメーションシステム１００、１１０は、従来の１枚レンズ装置では得られない様々な利点を享受する。
【０１２６】
そこで、コリメーションシステム１００、１１０を複数組み合わせることにより、上記様々な利点を享受するビーム・コンバイニング・モジュールを実現することができる。そのようなビーム・コンバイニング・モジュールとして、本実施形態３〜６に係るビーム・コンバイニング・モジュール１２０〜１５０が提案される。
【０１２７】
上述したように、ビーム・コンバイニング・モジュール１２０〜１５０はそれぞれ、（１）コリメーションシステム１００、１１０の利点を享受し、（２）特定の色に限定されない複数の色の光を効率よく合成し、その合成した光をシステムの外部に放射でき、（３）ビーム・コンバイニング・モジュールとして小型化を実現できる、といった利点を有する。
【０１２８】
ビーム・コンバイニング・モジュール１２０〜１５０は、例えば、レーザプロジェクションシステムに好適に適用される。特に、当該レーザプロジェクションシステムは、ＭＥＭＳスキャニングミラーを使用して像をつくる小型のレーザプロジェクションシステムに好適に適用される。
【０１２９】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る２枚レンズ光学系は、２枚レンズ光学系であって、光源から放射される光の光軸方向にのみ移動するように構成された、コリメーション調整に使用される第１レンズと、上記光軸方向に対して垂直な２軸方向にのみ移動するように構成された、ビームステアリングに使用される第２レンズと、を備える構成である。
【０１３０】
上記の構成によれば、上記２枚レンズ光学系では、上記第１レンズがコリメーション調整に使用され、上記第２レンズがビームステアリングに使用される。
【０１３１】
これにより、上記２枚レンズ光学系は、上記第１レンズ及び上記第２レンズそれぞれの調整感度を下げることができる。また、上記２枚レンズ光学系は、上記第１レンズ１及び上記第２レンズ２ぞれぞれの位置調整の精度を高めることができ、かつ、１枚レンズ装置と比べて、第１レンズ１及び第２レンズ２の位置決め許容誤差を緩和することができる。
【０１３２】
本発明の態様２に係る２枚レンズ光学系は、上記の態様１において、上記光源、上記第１レンズ、及び上記第２レンズが、その順序で光軸に沿って配設されている構成としてもよい。
【０１３３】
上記の構成によれば、第１レンズの焦点距離を大きくすると、当該第１レンズの変位に対する有効焦点距離の感度を下げることができる。また、上記第１レンズの後側主平面と上記第２レンズの前側主平面との距離を大きくすると、上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離の感度を下げることができる。
【０１３４】
本発明の態様３に係る２枚レンズ光学系は、上記の態様２において、上記第２レンズの焦点距離が、上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離と以下の関係を満たす構成としてもよい。
【０１３５】
（２／√３）ｆ≦ｆ２≦３ｆ
上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離；ｆ＝（ｆ１ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２−ｓ）
ｆ１：上記第１レンズの焦点距離
ｆ２：上記第２レンズの焦点距離
ｓ：上記第１レンズの後側主平面と上記第２レンズの前側主平面との距離
上記の構成によれば、上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離と１枚レンズ装置の焦点距離とが同じ場合、上記２枚レンズ光学系は、以下（ａ）及び（ｂ）を実現することができる。
【０１３６】
（ａ）コリメーション感度は、１枚レンズ装置よりも２５％よりも高い割合で低くなる。
【０１３７】
（ｂ）ビームステアリング感度は、１枚レンズ装置よりも３３％よりも高い割合で低くなる。
【０１３８】
本発明の態様４に係る２枚レンズ光学系は、上記の態様１において、上記光源、上記第２レンズ、及び上記第１レンズが、その順序で光軸に沿って配設されている構成としてもよい。
【０１３９】
上記の構成においても、上記２枚レンズ光学系は、上記第１レンズ及び上記第２レンズそれぞれの調整感度を下げることができる。また、上記第１レンズ１及び上記第２レンズ２のぞれぞれの位置調整の精度を高めることができ、かつ、１枚レンズ装置と比べて、第１レンズ１及び第２レンズ２の位置決め許容誤差を緩和することができる。
【０１４０】
本発明の態様５に係る２枚レンズ光学系は、上記の態様４において、上記第１レンズの焦点距離が、上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離と以下の関係を満たす構成としてもよい。
【０１４１】
（３／２）ｆ≦ｆ１≦２ｆ
上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離；ｆ＝（ｆ１ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２−ｓ）
ｆ１：上記第１レンズの焦点距離
ｆ２：上記第２レンズの焦点距離
ｓ：上記第１レンズの後側主平面と上記第２レンズの前側主平面との距離
上記の構成によれば、上記２枚レンズ光学系の有効焦点距離と１枚レンズ装置の焦点距離とが同じ場合、上記２枚レンズ光学系は、以下（ａ）及び（ｂ）を実現することができる。
【０１４２】
（ａ）コリメーション感度は、１枚レンズ装置よりも２５％以上低くなる。
【０１４３】
（ｂ）ビームステアリング感度は、１枚レンズ装置よりも３３％以上低くなる。
【０１４４】
本発明の態様６に係る２枚レンズ光学系は、上記の態様１〜５において、上記第１レンズが配設され、かつ、当該第１レンズの移動を制限する第１基台と、上記第２レンズが配設され、かつ、当該第２レンズの移動を制限する第２基台と、を備える構成としてもよい。当該構成を備えることにより、上記第１レンズ及び上記第２レンズの位置決めが容易になる。
【０１４５】
本発明の態様７に係る２枚レンズ光学系は、上記の態様１から５の何れか１つにおいて、上記第１レンズが配設され、かつ、当該第１レンズを移動させる第１基台と、上記第２レンズが配設され、かつ、当該第２レンズを移動させる第２基台と、を備える構成としてもよい。
【０１４６】
上記の構成によれば、上記第１基台によって、上記光源から放射される光の光軸方向にのみ上記第１レンズを移動させることができる。同様に、上記第２基台によって、上記光源から放射される光の光軸方向に垂直な方向にのみ上記第２レンズを移動させることができる。
【０１４７】
上記構成を備えることにより、上記第１レンズ及び上記第２レンズの位置決めが容易になる。
【０１４８】
本発明の態様８に係る２枚レンズ光学系、及び、当該２枚レンズ光学系から放射される光を反射するミラーを一組とする光学装置をｍ組備え、第１組の上記光学装置に含まれる上記ミラーは反射ミラーであり、第２組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれる上記ミラーはダイクロイックミラーであり、第ｎ組の上記光学装置に含まれる上記ミラーで反射した光は第ｎ＋１組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれる上記ミラーそれぞれを透過するように構成されていることを特徴とするビーム・コンバイニング・モジュールは、上記の態様１〜５の何れか１項において、ｍを２以上の整数、ｎを１以上の整数、１≦ｎ≦ｍ−１としたときに、上記光源、請求項１〜５の何れか１項に記載の２枚レンズ光学系、及び、当該２枚レンズ光学系から放射される光を反射するミラーを一組とする光学装置をｍ組備え、第１組の上記光学装置に含まれる上記ミラーは反射ミラーであり、第２組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれる上記ミラーはダイクロイックミラーであり、第ｎ組の上記光学装置に含まれる上記ミラーで反射した光は第ｎ＋１組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれる上記ミラーそれぞれを透過するように構成されている構成としてもよい。
【０１４９】
上記の構成によれば、第１組〜第ｍ組の光学装置に含まれる上記光源それぞれが放射する光の波長を調整することにより、特定の色に限定されない混色された光を上記ビーム・コンバイニング・モジュールの外部に放射することができる。
【０１５０】
しかも、上記ビーム・コンバイニング・モジュールは、上記２枚レンズ光学系を含むことから、上記２枚レンズ光学系により得られる種々の効果を享受することができる。
【０１５１】
本発明の態様９に係るビーム・コンバイニング・モジュールは、上記の態様８において、第１組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれるｍ個の上記第２レンズが配設される単一の第２基台を備えている構成としてもよい。
【０１５２】
上記の構成によれば、単一の上記第２基台とｍ個の上記第２レンズとを連動させることができる。それゆえ、上記ビーム・コンバイニング・モジュールでは、ｍ個の上記第２レンズを容易かつ迅速に位置調整することができる。
【０１５３】
本発明の態様１０に係るビーム・コンバイニング・モジュールは、上記の態様８において、第１組〜第ｍ組の上記光学装置に含まれる上記光源はそれぞれ、同一平面上に配設される構成としてもよい。
【０１５４】
上記の構成によれば、上記ビーム・コンバイニング・モジュールの小型化を実現できる。
【０１５５】
それゆえ、上記ビーム・コンバイニング・モジュールを適用する機器（例えばプロジェクター）の小型化も併せて実現できる。また、上記ビーム・コンバイニング・モジュールは、上記構成を備えることにより、モジュール化を促進できる。それゆえ、上記ビーム・コンバイニング・モジュールを他の機器に適用する際に、容易かつ迅速に当該機器を組み立てることができる。
【０１５６】
本発明の態様１１に係るプロジェクターは、態様８〜１０の何れかのビーム・コンバイニング・モジュールを備える構成としてもよい。
【０１５７】
上記の構成によれば、上記の種々の効果を備えたプロジェクターを実現することができる。
【０１５８】
本発明の態様１２に係る２枚レンズ光学系の組み立て方法は、２枚レンズ光学系の組み立て方法であって、上記２枚レンズ光学系は、第１レンズと、光源から放射される光の光軸方向のみに上記第１レンズの移動を制限する第１基台と、第２レンズと、上記光軸方向に対して垂直な２軸方向のみに上記第２レンズの移動を制限する第２基台と、を備えており、（ａ）上記光軸方向に上記第１レンズを移動させることにより、上記２枚レンズ光学系をコリメーション調整するステップと、（ｂ）上記（ａ）の後、上記光軸方向に対して垂直な２軸方向に上記第２レンズを移動させることにより、上記２枚レンズ光学系のビームステアリングを行うステップと、（ｃ）上記（ａ）又は上記（ｂ）の後、上記第１基台に上記第１レンズを固定するステップと、（ｄ）上記（ｂ）の後、上記第２基台に上記第２レンズを固定するステップと、を含む方法である。
【０１５９】
本発明の態様１３に係る２枚レンズ光学系の組み立て方法は、２枚レンズ光学系の組み立て方法であって、上記２枚レンズ光学系は、光源から放射される光の光軸方向にのみ移動するように構成された第１基台と、上記第１基台に連動する第１レンズと、上記光軸方向に対して垂直な２軸方向にのみ移動するように構成された第２基台と、上記第２基台に連動する第２レンズと、を備えており、（ａ）上記第１基台を移動させることにより、上記２枚レンズ光学系をコリメーション調整するステップと、（ｂ）上記（ａ）の後、上記第２基台を移動させることにより、上記２枚レンズ光学系のビームステアリングを行うステップと、（ｃ）上記（ａ）又は上記（ｂ）の後、上記第１基台に上記第１レンズを固定するステップと、（ｄ）上記（ｂ）の後、上記第２基台に上記第２レンズを固定するステップと、を含む方法である。
【０１６０】
上記の構成によれば、上記の種々の効果を備えた２枚レンズ光学系を容易に組み立てることができる。
【０１６１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１６２】
１  第１レンズ
１ａ、２ａ、２３、６０  平面
１ｂ、２ｂ  凸面
２  第２レンズ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  光源
１１、１１ａ、１１ｂ  第１基台
１２、１２ａ  第２基台
２１  後側主平面
２２  前側主平面
３０  ハウジング
３１ａ  ミラー
３１ｂ、３１ｃ  ダイクロイックミラー
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ  開口
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ  コリメーションシステム（２枚レンズ光学系）
１２０、１３０、１４０、１５０  ビーム・コンバイニング・モジュール
ｃ  コリメーション
ｆ  有効焦点距離
ｆ１  第１レンズの焦点距離
ｆ２  第２レンズの焦点距離
ｓ  距離
ν  変位
【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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【国際調査報告】
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