(57)【要約】【課題】複数光源からのビームを１本に合波する光源装置において、合波のための調整作業および部品組立作業を容易にし、また筐体に装着される光源同士の間の距離を狭めることにより小型化を可能し、コストダウンが図れる光源装置を提供する。【解決手段】少なくとも２つの光源と、これら光源から出射されるビーム光を反射および透過させて、それらの光軸をほぼ同軸上に一致させる光軸一致素子とを備える光源装置１００において、これら少なくとも２つの光源は装置筐体の装着面に対してｘとｙの面内調整が可能となるように取り付け、且つ光軸一致素子は装置に対してβ、γの２軸回転調整が可能となるように取り付けて、光源からのビーム光の光軸位置を高精度に調整することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の光源と、これら光源から出射される光を反射または透過させて、前記反射または透過したそれぞれの光の光軸をほぼ同軸上に合成する光軸一致素子とを備える光源装置において、
前記複数個の光源の一つから出射した出射光が、該複数個の光源の一つに対応して設けられた第１の光軸一致素子が有する第１の光路変換平面に入射し、該第１の光路変換平面から法線に対して第１の角度で反射し、
前記複数個の光源の他の一つから出射した出射光が、前記複数個の光源の他の一つに対応して設けられた第２の光軸一致素子が有する第２の光路変換平面に入射し、該第２の光路変換平面から法線に対して第２の角度で反射し、さらに前記第１の光軸一致素子を透過する場合に、
前記第１の角度を、前記第１の光路変換平面を第１の回転軸と前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸との２つの回転軸を有する回転機構により、前記第２の角度に一致するように調整する角度調整手段を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数個の光源が取り付けられた前記光源装置の装着面を決定する座標軸をｘ軸およびｙ軸とするとき、前記光源をｘ軸方向とｙ軸方向の面内調整が可能な面方向調整手段を、さらに有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
複数個の光源と、これら光源から出射される光を反射または透過させて、前記反射または透過したそれぞれの光の光軸をほぼ同軸上に合成する光軸一致素子とを備える光源装置において、
前記複数個の光源が取り付けられた前記光源装置の装着面を決定する座標軸をｘ軸およびｙ軸とするとき、前記光源をｘ軸方向とｙ軸方向の面内調整が可能な調整手段と、
前記装着面に対して垂直なｚ軸方向の周りの回転をγ回転とし、前記反射または透過した光の進行方向に垂直であって前記装着面に平行な軸方向の周りの回転をβ回転とするとき、前記光軸一致素子は、前記β回転と前記γ回転の２軸回転調整が可能な回転手段とを有し、
前記調整手段と前記回転手段により、前記複数個の光源からのビーム光の光軸位置を調整可能とすることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
前記光軸一致素子は、前記光源装置の筐体に設けられ前記光軸一致素子を収容する第１穴部に挿入された回転調整保持部の回転により前記γ回転を行うγ回転可動機構と、前記光軸一致素子に設けた突起部が前記回転調整保持部に設けられた第２穴部に挿入され、該突起部の回転により前記β回転を行うβ回転可動機構との２つの回転機構を有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数個の光源は、レーザ光源であり、
該複数個の光源から出射された光束のそれぞれを概ね平行光束にするコリメートレンズを有し、
該コリメートレンズは、出射ビームの軸線に沿う方向に前記光源に対して相対的に移動可能であると共に、出射ビームの軸線に対して垂直な平面内で少なくとも２方向にそれぞれ前記光源に対して相対的に移動可能なように設置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記複数個の光源は、キャンパッケージに収められた光源、または基本波光源と波長変換素子から構成される波長変換レーザ光源を少なくとも１つ含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光軸一致素子は、ダイクロイックプリズムあるいはビームスプリッターからなることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記複数個の光源は、それぞれが赤色、緑色、青色の各色を発するレーザ光源で構成されることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記光源からのビーム光の光軸位置が調整されたビーム光をラスタースキャンし、光源装置の外部へビーム光を出射するミラーをさらに、有することを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記複数の光源からのビーム光が束ねられ１つのビーム光となり、そのビーム光を走査し、スクリーン上に投射するための二次元走査ミラーと、
該二次元走査ミラーを制御するための制御回路と、
光源から出射されるビームを駆動させるためのドライバ回路と、
前記制御回路や前記ドライバ回路を駆動させるためのバッテリーとを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の光源装置から出射されるビーム光の光軸の角度と位置とを調整するための調整用信号を発生する光軸調整装置を具備し、
前記光軸調整装置は、該光源装置の複数の光源のうち任意に選んだ一つの光源から出射される入射ビーム光の一部を反射分岐する第１の反射分岐フィルタと、
該第１の反射分岐フィルタを透過したビーム光が入射する撮像面を有する位置検出用撮像手段と、
前記第１の反射分岐フィルタにより反射されたビーム光を収束させる集光レンズと、を有し、
前記光軸調整装置を用いて、該集光レンズによって収束されたビーム光が入射される光軸の角度を決定し、
前記位置検出用撮像手段の撮像面における前記ビーム光の入射位置に基づいて、前記入射ビーム光の光源から出射される光軸の位置を決定し、
前記決定された光軸の角度と位置を調整し、該調整により発生した信号を用いることにより、前記光源装置の他の一つの光源から出射されるビーム光を前記一つの光源から出射されるビーム光に一致するように調整し、
さらに別の他の一つの光源から出射されるビーム光を前記一つの光源から出射されるビーム光に一致するように調整がなされることを特徴とする光源装置の光軸調整方法。
【請求項１２】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の光源装置から出射されるビーム光の光軸の角度と位置とを調整するための調整用信号を発生する光軸調整装置を具備し、
前記光軸調整装置は、該光源装置の複数の光源のうち任意に選んだ２つの光源から出射される入射ビーム光の一部を反射分岐する第１の反射分岐フィルタと、
該第１の反射分岐フィルタを透過したビーム光が入射される撮像面を有する位置検出用撮像手段と、
前記第１の反射分岐フィルタにより反射されたビーム光を収束させる集光レンズと、を有し、
前記光軸調整装置を用いて、該集光レンズによって収束されたビーム光が入射される光軸の角度を決定し、
前記位置検出用撮像手段の撮像面における前記ビーム光の入射位置に基づいて、前記入射ビーム光の光源から出射される光軸の位置を決定し、
前記決定された光軸の角度と位置を調整し、該調整により発生した信号を用いることにより、
前記２つの光源の一つからのビーム光と他の一つの光源からのビーム光の光軸が一致するように調整して光軸一致ビーム光を得、
該得られた光軸一致ビーム光を基準のビーム光にし、他の別の一つの光源から出射されるビーム光を該基準のビーム光に一致するように調整がなされることを特徴とする光源装置の光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形成した像を拡大投写する画像投写装置等において使用される光源装置および光源の光軸調整方法に係り、特に、レーザ投射型表示装置等の複数のレーザ光の光軸を高精度に一致させる光軸調整装置、光軸調整方法およびこれを用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源として発光素子（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）やレーザ光源を用い、ラスタ走査して画像を表示する投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」という）が注目されている。プロジェクタにおいては、ＲＧＢ３原色（赤、緑、青）を用いて映像のカラー表示を行なうことができる。例えば、レーザ等の発光素子を使用したプロジェクタでは、発光素子は前記原色を提供するために使用される。各発光素子は画面（スクリーン）を横切りラスタ走査されるか、静止して画像を照らすのに使用される。その上で、優れた輝度特性を有するビームを提供することができる発光素子はプロジェクタ内において効果的且つ適切に機能する。
【０００３】
その上で、最近の携帯電話、デジカメ、パーソナルコンピュータ機器などモバイル機器を含む情報家電機器の高性能化に伴って、携帯型プロジェクタへの期待が高まっている。このような携帯型プロジェクタに搭載されるＲＧＢ３原色光源装置は、小型かつ安価でなければならない。また、その他、車載搭載用ヘッドアップディスプレイやエンターティメント向けのヘッドマウントディスプレイとして、携帯型プロジェクタ出現が待望されている。
【０００４】
また、プロジェクタにおいては、赤、青、緑の色の波長の光源から出射される光をスクリーンに投写して重ね合わせ、出射光を変調することによりカラー表示画像を形成する。したがって、プロジェクタ用の３色光源においては、スクリーン上で全ての色のビーム位置が重なり合っている必要がある。このようなＲＧＢ３色からなる複数の光源からのビーム光を合成させる光源装置として、例えば、特許文献１に開示のようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６６５９８号公報
【特許文献２】特開２００５−２４３１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術は、特許文献１に示す通り、第１の光源から出射されるビーム光と第２の光源から出射されるビーム光を光軸一致素子により一致させ、１つの光束とするために、筐体に装着した光源側に角度調整機構を設けている。しかしながら、角度調整を実現するために、この機構は多くの部品を必要とする上に調整機構の占める体積が大きく、光源と光源との間の距離を広く取らざるを得ない。よって、小型化を行なうことが困難であるという問題点を有している。また、光軸調整方法も複雑であり、組立に多くの時間がかかるという問題点を有している。したがって、小型の携帯型ＲＧＢ光学エンジンとして、利用できないという問題があった。また、部品点数が多いため、組み立てコストを含む実装コストが高いという問題が生じてくる。
【０００７】
一方、複数の光源から出射されたビーム光の光軸が一致した光束を得る別の従来技術として、特許文献２に示す通り、光源は光軸に対して垂直な面内のみの可動機構と光軸一致素子の１軸回転機構を利用する方法がある。光源は単純な面内可動の調整機構であるために、光源と光源との間の距離を狭くすることができ、小型化を図ることが可能である。しかしながら、この方法は、光源から出射されるビーム光が筐体の装着面に対して垂直でない場合に、光軸を一致させることができないという問題点を有している。また、光軸一致素子の部材加工精度および搭載精度ズレにも対応できないことから、光軸を一致させることができないという問題点を有している。
【０００８】
本発明は係る問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、複数の光源から出射されたビーム光においても、すべてのビーム光が一致した１本のビーム光とすることができる光源装置を提供することを目的とする。
【０００９】
第２の目的は、このような光源装置に装着する光源と光源の実装距離を狭めることにより、小型化を図ることができる光源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
第３の目的は、光軸調整機構を簡素化し短時間で組立を行なうことにより、装置のコストダウンを図ることが可能な光源装置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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本願発明に係る光源装置は、以下の特徴を有する。
【００１２】
請求項１に係る発明は、複数個の光源と、これら光源から出射される光を反射または透過させて、反射または透過したそれぞれの光の光軸をほぼ同軸上に合成する光軸一致素子とを備える光源装置において、複数個の光源の一つから出射した出射光が、該複数個の光源の一つに対応して設けられた第１の光軸一致素子が有する第１の光路変換平面に入射し、該第１の光路変換平面から法線に対して第１の角度で反射し、複数個の光源の他の一つから出射した出射光が、複数個の光源の他の一つに対応して設けられた第２の光軸一致素子が有する第２の光路変換平面に入射し、該第２の光路変換平面から法線に対して第２の角度で反射し、さらに第１の光軸一致素子を透過する場合に、第１の角度を、第１の光路変換平面を第１の回転軸と第１の回転軸と直交する第２の回転軸との２つの回転軸を有する回転機構により、第２の角度に一致するように調整する角度調整手段を有することを特徴とする。この構成により、複数の光源から出射されたビーム光は、１本のビーム光にすることが可能となる。また、上記発明の光源装置において、光源間の実装距離を狭くすることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、光源装置が小型化可能となる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１において、複数個の光源が取り付けられた光源装置の装着面を決定する座標軸をｘ軸およびｙ軸とするとき、光源をｘ軸方向とｙ軸方向の面内調整が可能な面方向調整手段を、さらに有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、複数個の光源と、これら光源から出射される光を反射または透過させて、反射または透過したそれぞれの光の光軸をほぼ同軸上に合成する光軸一致素子とを備える光源装置において、複数個の光源が取り付けられた光源装置の装着面を決定する座標軸をｘ軸およびｙ軸とするとき、光源をｘ軸方向とｙ軸方向の面内調整が可能な調整手段と、装着面に対して垂直なｚ軸方向の周りの回転をγ回転とし、反射または透過した光の進行方向に垂直であって装着面に平行な軸方向の周りの回転をβ回転とするとき、光軸一致素子は、β回転とγ回転の２軸回転調整が可能な回転手段とを有し、調整手段と回転手段により、複数個の光源からのビーム光の光軸位置を調整可能とすることを特徴とする。この構成により、複数の光源から出射されたビーム光は、１本のビーム光にすることが可能となる。また、上記発明の光源装置において、光源間の実装距離を狭くすることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、光源装置が小型化可能となる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の光源装置において、光軸一致素子は、光源装置の筐体に設けられ光軸一致素子を収容する第１穴部に挿入された回転調整保持部の回転によりγ回転を行うγ回転可動機構と、光軸一致素子に設けた突起部が回転調整保持部に設けられた第２穴部に挿入され、該突起部の回転によりβ回転を行うβ回転可動機構との２つの回転機構を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項３または４に記載の光源装置において、複数個の光源は、レーザ光源であり、該複数個の光源から出射された光束のそれぞれを概ね平行光束にするコリメートレンズを有し、該コリメートレンズは、出射ビームの軸線に沿う方向に光源に対して相対的に移動可能であると共に、出射ビームの軸線に対して垂直な平面内で少なくとも２方向にそれぞれ光源に対して相対的に移動可能なように設置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の光源装置において、複数個の光源は、キャンパッケージに収められた光源、または基本波光源と波長変換素子から構成される波長変換レーザ光源を少なくとも１つ含むことを特徴とする。
【００１８】
また、上記発明の光源装置を構成している光源がキャンステムに搭載されていることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、小型且つ汎用性がある光源装置となる。
【００１９】
また、上記発明の光源装置における複数の光源は、基本波としての半導体レーザと波長変換素子としての非線形結晶からなる波長変換レーザ、半導体レーザのいずれかであることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、例えばＲＧＢ光源とした場合、単一波長であり色純度が高く、コヒーレンスが高いためにビームを整形しやすい（絞り易い）等の特徴からスクリーン上でのカラー表示が可能なる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項３〜６のいずれか一項に記載の光源装置において、光軸一致素子は、ダイクロイックプリズムあるいはビームスプリッターからなることを特徴とする。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項３〜７のいずれか一項に記載の光源装置において、複数個の光源は、それぞれが赤色、緑色、青色の各色を発するレーザ光源で構成されることを特徴とする。また、上記発明の光源装置における複数の光源は、異波長のレーザ光源であることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、例えば、光源がＲＧＢ３原色光源である場合、１本のビーム光は、赤色、緑色、青色の他にも白色等の全色を再現することができ、カラー表示が効果的に行なえる。その上で、この光源装置から出射光は、ビーム径の小さい概ねコリメート光とすることができ、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーを用いたラスター走査型手法を用いた映像表示が行なえる。
【００２２】
請求項９に係る発明は、請求項３〜８のいずれか一項に記載の光源装置において、光源からのビーム光の光軸位置が調整されたビーム光をラスタースキャンし、光源装置の外部へビーム光を出射するミラーをさらに、有することを特徴とする。
【００２３】
請求項１０に係る発明は、前記複数の光源からのビーム光が束ねられ１つのビーム光となり、そのビーム光を走査し、スクリーン上に投射するための二次元走査ミラーと、該二次元走査ミラーを制御するための制御回路と、光源から出射されるビームを駆動させるためのドライバ回路と、制御回路やドライバ回路を駆動させるためのバッテリーとを備えたことを特徴とする。また、本発明は、上述した光源装置を備える映像投写装置でもある。このような本発明にかかる映像投写装置は、例えば、ラスタ走査型のディスプレイ装置の光学エンジンとして用いることが可能である。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本願発明に係る光源装置の光軸調整方法は、以下の特徴を有する。
【００２５】
請求項１１に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の光源装置から出射されるビーム光の光軸の角度と位置とを調整するための調整用信号を発生する光軸調整装置を具備し、光軸調整装置は、該光源装置の複数の光源のうち任意に選んだ一つの光源から出射される入射ビーム光の一部を反射分岐する第１の反射分岐フィルタと、該第１の反射分岐フィルタを透過したビーム光が入射する撮像面を有する位置検出用撮像手段と、第１の反射分岐フィルタにより反射されたビーム光を収束させる集光レンズと、を有し、光軸調整装置を用いて、該集光レンズによって収束されたビーム光が入射される光軸の角度を決定し、位置検出用撮像手段の撮像面における前記ビーム光の入射位置に基づいて、入射ビーム光の光源から出射される光軸の位置を決定し、決定された光軸の角度と位置を調整し、該調整により発生した信号を用いることにより、光源装置の他の一つの光源から出射されるビーム光を前記一つの光源から出射されるビーム光に一致するように調整し、さらに別の他の一つの光源から出射されるビーム光を一つの光源から出射されるビーム光に一致するように調整がなされることを特徴とする光源装置の光軸調整方法。この光軸調整方法により、高精度に光軸一致が図れる光源装置となる。
【００２６】
請求項１２に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の光源装置から出射されるビーム光の光軸の角度と位置とを調整するための調整用信号を発生する光軸調整装置を具備し、光軸調整装置は、該光源装置の複数の光源のうち任意に選んだ２つの光源から出射される入射ビーム光の一部を反射分岐する第１の反射分岐フィルタと、該第１の反射分岐フィルタを透過したビーム光が入射される撮像面を有する位置検出用撮像手段と、第１の反射分岐フィルタにより反射されたビーム光を収束させる集光レンズと、を有し、光軸調整装置を用いて、該集光レンズによって収束されたビーム光が入射される光軸の角度を決定し、位置検出用撮像手段の撮像面における前記ビーム光の入射位置に基づいて、入射ビーム光の光源から出射される光軸の位置を決定し、決定された光軸の角度と位置を調整し、該調整により発生した信号を用いることにより、２つの光源の一つからのビーム光と他の一つの光源からのビーム光の光軸が一致するように調整して光軸一致ビーム光を得、該得られた光軸一致ビーム光を基準のビーム光にし、他の別の一つの光源から出射されるビーム光を該基準のビーム光に一致するように調整がなされることを特徴とする。この光軸調整方法により、高精度に光軸一致が図れると伴に短時間での組立が可能な光源装置となる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように本発明の光源装置によれば、複数の光源から出射された複数のビーム光は１つに光束となり、光源装置から出射されるため、数メートル先まで出力損失なく飛ばすことが可能である。
【００２８】
また、本発明によれば、光源間の距離を狭くすることができるため、複数の光源からなる光源装置の小型化を図ることができる。また、光源装置の厚みを薄くできるため、光源装置体積は２ｃｃ以下とすることもできる。
【００２９】
また、本発明によれば、複数の光源からのビーム光一致を図るべく、複数の光源の平面可動機構と光軸一致素子の２軸回転可動機構の簡素化された工程により組立が行なえるため、組み立てコストを含む実装コストを安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態による光源装置の基本構成を説明する図である。
【図２】（ａ）は、図１で示す光源装置の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ｂ面で分けた場合の光源装置において、光軸一致素子の回転可動機構を説明する図（ｂ）である。
【図３】（ａ）は、本発明の光源装置における光軸一致素子の２軸回転可動を可能にするホルダーを説明する図であり、（ｂ）は、本発明の光源装置における光軸一致素子を説明する図であり、（ｃ）は、本発明の光源装置における光軸一致素子の２軸回転可動を可能にするホルダーの光源装置への取り付け手法を説明する図であり、（ｄ）は、本発明の光源装置における光軸一致素子の２軸回転可動を可能にするホルダーへの光軸一致素子の取り付け手法を説明する図である。
【図４】本発明の光源装置における光源への集光レンズ取り付け工程を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による光源装置の基本構成を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による光源装置の基本構成を説明する図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による光源装置において、各光源から出射されるビーム光の光軸調整をするためのモニター装置が付加されたときの基本構成を説明する図である。
【図８】本発明の光源装置において、光源１ａ、１ｂ、１ｃの光軸調整の方法を説明する工程図である。
【図９】本発明の光源装置において、光源１ａ、１ｂ、１ｃの光軸調整の方法を説明する工程図である。
【図１０】本発明の光源装置を用いた携帯型プロジェクタを説明する図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の光源装置における光軸一致素子の２軸回転調芯を実現する手段で、それぞれの部品を分解した場合を説明する図であり、（ｂ）は、本発明の光源装置における光軸一致素子の２軸回転調芯を実現する手段を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る諸々の実施形態の構成及び作用について、図面を参照して具体的に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
〔実施の形態１〕
【００３２】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る光源装置の構成について説明する。
＜光源装置の構成＞
図１は、本実施の形態に係る光源装置の構成図である。
【００３３】
図１に示す通り、光源装置は、光源１ａ、１ｂ、１ｃ、集光レンズ２ａ、２ｂ、２ｃ、集光レンズホルダー３ａ、３ｂ、３ｃ、スリーブ４ａ、４ｂ、４ｃ、リング５ａ、５ｂ、５ｃ、光軸一致素子６ａ、６ｂ、６ｃから構成されている。そのうち、光源１ａは赤色レーザ光源、光源１ｂは緑色レーザ光源、光源１ｃは青色レーザ光源、光軸一致素子６ａ、６ｂ、６ｃは各光源からのビーム光線を合波する合波フィルタから成り、それぞれの光源は、筐体１００に装着されている。
【００３４】
図１に示すとおり、レーザ光源１ａから出射されるビーム光は、集光レンズ２ａを通過したのち、概ねコリメート光となる。そのビーム光は、光軸一致素子６ａにて反射された後、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する合波フィルタ５０ｂと５０ｃを通過、外部に出射する。
【００３５】
同様にして、レーザ光源１ｂから出射されるビーム光は、集光レンズ２ｂを通過したのち、概ねコリメート光となる。そのビーム光は、光軸一致素子６ｂにて反射された後、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する合波フィルタ５０ｃを通過、外部に出射する。また、レーザ光源１ｃから出射されるビーム光は、集光レンズ２ｃを通過したのち、概ねコリメート光となる。そのビーム光は、光軸一致素子６ｃにて反射、外部に出射する。
【００３６】
このとき、３つのビーム光が一致するように、光源１ａ、１ｂ、１ｃは筐体の装着面、即ちｘｙ平面と光軸一致素子６ａ、６ｂ、６ｃの２軸回転、即ちβ、γ回転の４軸調整を行なう。ここで、β回転は、図面に垂直な方向のＹ軸の周りの回転を示し、γ回転は、Ｚ軸の周りの回転を示すものとする。
【００３７】
図１に示す光源装置は、ＲＧＢ３色光源からのそれぞれの出射光を、光軸一致素子の回転可動調整手段により、複数の光源からの出射ビーム光の中心を一致させることができる。そのため、従来よりも光源間の実装間隔を狭くすることができ、小型化を図れる。その上で、本発明の光源装置は部品点数の削減、実装コスト削減の効果がある。
＜回転機構の構成＞
次に、図２を用いて光軸一致素子の２軸回転、即ちβとγ回転の可動機構について説明する。
図２（ｂ）は、図２（ａ）の光源装置のＡ―Ｂで分断した場合の光軸一致素子側の立体概観図であり、本実施の形態に係る光軸一致素子の２軸回転可動を説明する図である。
【００３８】
図２に示す通り、２軸回転可動は、光軸一致素子を収容する光軸一致素子ホルダー７ａ、７ｂ、７ｃを利用して行なわれる。詳細には、筐体１００の窓９ａ、９ｂ、９ｃの光軸一致素子の穴から突起している光軸一致素子のつまみ８ａ、８ｂ、８ｃを利用する。
【００３９】
具体的には、光軸一致素子６ａは光軸一致素子ホルダー７ａを利用することによりγ方向の回転可動が可能になる。
【００４０】
また、光軸一致素子６ａは光軸一致素子ホルダーの穴７３ａを利用して突起させたつまみ８ａを回転することによりβ方向の回転が可能になる。
【００４１】
同様にして、光軸一致素子６ｂは光軸一致素子ホルダー７ｂを利用することによりγ方向の回転可動が可能になる。
【００４２】
また、光軸一致素子６ｂは光軸一致素子ホルダーの穴７３ｂを利用して、突起させたつまみ８ｂを回転することによりβ方向の回転が可能になる。
同様にして、光軸一致素子６ｃは光軸一致素子ホルダー７ｃを利用することによりγ方向の回転可動が可能になる。
【００４３】
また、光軸一致素子６ｃは光軸一致素子ホルダーの穴７３ｃを利用して、突起させたつまみ８ｃを回転することによりβ方向の回転が可能になる。
＜光軸一致素子の挿入方法＞
次に、図３を用いて本発明の一実施例に係る光源装置における光軸一致素子の２軸回転機構を可能にする光軸一致素子ホルダー、光軸一致素子とその光軸一致素子から突起しているつまみ、光源装置筐体への光軸一致素子ホルダーとその光軸一致素子ホルダーの挿入方法、および光軸一致素子ホルダーへの光軸一致素子の挿入方法を説明する。
【００４４】
図３（ａ）は光軸一致素子ホルダー、図３（ｂ）は光軸一致素子６およびその光軸一致素子から突起しているつまみ８、図３（ｃ）は光源装置筐体１００への光軸一致素子ホルダー７の挿入方法、図３（ｄ）は光軸一致素子ホルダー７への光軸一致素子６の挿入方法を示す。
【００４５】
図３（ａ）に示す通り、光軸一致素子ホルダー７は筒状形状をしており、光軸一致素子から突起しているつまみ８を挿入するための窓７３と光軸一致素子を挿入するための窓７２とビーム光線を通過させるための窓７１が設けてある。
【００４６】
図３（ｂ）に示す通り、光軸一致素子６は各光源からのビーム光線を合波、あるいは合波したレーザ光の一部を反射分岐する合波フィルタ５０を含んで構成される。この光軸一致素子は立方体形状あるいは板形状であることはいうまでもない。さらに、この光軸一致素子にはつまみ８の突起部を有している。
【００４７】
図３（ｃ）に示す通り、光源装置１００は、光軸一致素子ホルダーを挿入するための筒状の穴１３と光軸一致素子から突起したつまみを外部に露出させるための窓９とビーム光線を通過させるための窓１０と光軸一致素子を挿入するための窓１４が設けてある。
【００４８】
また、図３（ｃ）に示す通り、光軸一致素子ホルダー７は光源装置１００の穴１３に挿入することができる。よって、光軸一致素子ホルダー７はγ回転可動が可能であることを意味している。
【００４９】
図３（ｄ）に示す通り、光軸一致素子６は、光源装置１００の筐体に設けてある窓１４あるいは光軸一致素子に設けてある窓７２を通じて、光源装置１００の筐体に挿入済みの光軸一致素子ホルダーに挿入することができる。光軸一致素子は光軸一致素子ホルダーに挿入する際、つまみ８は穴７３に挿入し、光軸調整後固定することできる。固定方法は、紫外線硬化樹脂を用いることもできる。
【００５０】
また、つまみ８を利用することにより、光軸一致素子はβ回転可動が可能であることを意味している。
【００５１】
光軸一致素子から突起しているつまみ８の光軸一致素子ホルダーに設けてある穴７３への固定、および光軸一致素子ホルダー７の光源装置１００に設けてある窓１０への固定は、光軸調整が終了した後、紫外線硬化樹脂等の接着剤を用いて行なってもよい。
＜光源装着工程＞
次に、図４を用いて、概ねコリメート光を出射することができる集光レンズを光源に装着する工程を説明する。図４は、上から下に順に工程１から工程３を示す。また、各工程において、断面図および上面図を並記している。
【００５２】
図４の工程１に示す通り、キャンステムにパッケージされた光源１を準備する。光源１には、上面図で示すように光出射口１５が設けてある。
【００５３】
次に、図４の工程２に示す通り、光源１にリング形状のスペーサ５を被せ、ＵＶ硬化型の接着剤を用いて固定する。あるいは、この際、高出力レーザによる溶接手法を用いて固定してもよい。
【００５４】
最後に、図４の工程３に示す通り、集光レンズ２を有する集光レンズホルダー３とスリーブ４を用いて、集光レンズ２が光源１に固定される。このとき、リング形状のスペーサ５に対して、スリーブ４はｘｙ平面可動が可能である。また、集光レンズホルダー３はスリーブ４に対して、ｚ方向可動が可能である。
【００５５】
集光レンズ２の最適位置決定は以下のようにして行なう。まず、所望の距離におけるビーム形状を計測（図示せず）しながら、スリーブ４をｘｙ平面内で可動、および集光レンズホルダー３をｚ方向で可動し、仕様で決められた形状になるように最適位置を探し、固定する。これにより、キャンステムにパッケージされた光源から概ねコリメートされたビーム光線が出射される。
〔実施の形態２〕
【００５６】
次に、図５を用いて、本発明の第２の実施形態による光源装置の基本構成について説明する。図５に示す本発明の第２の実施形態は、図１に示して説明した本発明の第１の実施形態の構成と基本的に同一の構成である。
【００５７】
図５に示す通り、本発明の第２の実施形態は、光源装置１００に合波したビーム光線を任意の角度に反射させスクリーン２２上に映像を投射する走査ミラー１６を含む装置１０１が付加している。走査ミラーを含む装置１０１と光源装置１００は、一体であり１つの筐体であってもよい。
【００５８】
本発明の第２の実施形態は、合波されたビーム光線を任意の角度に反射する走査用ミラー１６で二次元走査され、スクリーン２２等の被投射面に投射されることにより、スクリーン２２上にカラー画像を形成するものである。なお、合波されたビーム光線は、光源１ａ、１ｂ、１ｃからの赤青緑色のレーザ光であり、レーザ光強度は、表示データにより変調されていることはいうまでもない。
〔実施の形態３〕
【００５９】
次に、図６を用いて本発明の第３の実施形態による光源装置の基本構成について説明する。図６に示す本発明の第３の実施形態は、図１に示して説明した本発明の第１の実施形態の構成と基本的に同一の構成である。
【００６０】
図６に示す通り、本発明の第３の実施形態による光源装置は、第１の実施形態における光源１ａから出射されるビーム光がＸ軸上に沿うように、光源装置の筐体１００に装着されている。なお、このとき、第１の実施形態における光源１ｂ、１ｃから出射されるビーム光はＺ軸上に沿うように光源装置の筐体１００に装着されている。
【００６１】
図６に示す通り、本発明の第３の実施形態による光源装置は、第１の実施形態による光源装置と比べると光軸一致素子を１つ減らすことができる。また、光源装置の筐体１００の更なる小型を図ることもできる。
〔実施の形態４〕
【００６２】
次に、図７を用いて本発明の第４の実施形態による光源装置および光軸調整装置の基本構成について説明する。図７に示す本発明の第４の実施形態は、図１に示して説明した本発明の第１の実施形態の構成と基本的に同一の構成である。
【００６３】
図７に示す通り、本発明の第４の実施形態による光源装置は、位置検出用撮像手段１９と角度検出用撮像手段１８、ビーム光線を反射分岐するフィルタ１７を含む観測装置１０２を有している。
【００６４】
本発明の第１〜３の実施形態のような投射型表示装置は、複数の光源１ａ、１ｂ、１ｃからの出射光の光軸を一致させ、また、その位置が一致する必要がある。そのため、本発明の実施形態は、合波されたビーム光の一部を反射分岐するフィルタ１７および集光レンズ２ｄを用いて、合波されたビーム光の一部を位置検出用撮像手段１９、および角度検出用撮像手段１８に導き、検出された位置情報および角度情報をＣＰＵ２０が演算し、メモリ２１に保管し、その結果により光源および光軸一致素子の位置を制御することにより、光源１ａ、１ｂ、１ｃから出射されたビーム光の光軸を一致させるようにしている。
【００６５】
なお、図７で示す矢印は、上述した位置情報や角度情報のデータの流れ、あるいは制御指令の信号の流れを示している。
【００６６】
上記の角度検出用撮像手段１８へビーム光を導く集光レンズ２ｄは、ｆθレンズと称するレンズでもよい。それによって、集光レンズに入射する角度に比例した量分だけ中心位置から離れた位置に焦点が結ばれるため、角度検出が容易に行なえる。
【００６７】
なお、前述の位置検出用撮像手段１９および角度検出用撮像手段１８は、よく知られているチャージ・カップルドデバイス・イメージセンサ（ＣＣＤ）カメラと呼ばれる素子であってもよい。
＜光軸調整工程＞
次に、図８を用いて本発明の第４の実施形態による光源装置における光軸調整工程について説明する。図８は、光源装置における光軸調整工程を示す。
【００６８】
先ず、工程１において、基準となる光源１ａと光軸一致素子回転調整機構６０ａは、位置検出用撮像面１９と角度検出用撮像面１８をモニターしながら、ＣＰＵ２０からの信号を用いて、光源１ａはｘｙ平面の可動を、光軸一致素子回転調整機構６０ａはβ、γ回転の可動を行い、光軸を調整する。
【００６９】
光源１ａと光軸一致素子回転調整機構６０ａは、基準なので、光源を点灯させずに固定することもできる。
【００７０】
次に、工程２において、光源１ｂと光軸一致素子回転調整機構６０ｂは、位置検出用撮像面１９と角度検出用撮像面１８をモニターしながら、ＣＰＵ２０からの信号を用いて、光源１ｂはｘｙ平面の可動を、光軸一致素子回転調整機構６０ｂはβ、γ回転の可動を行い、基準となる１ａに合致するように光軸を調整する。
【００７１】
最後に、工程３において、光源１ｃと光軸一致素子回転調整機構６０ｃは、位置検出用撮像面１９と角度検出用撮像面１８をモニターしながら、ＣＰＵ２０からの信号を用いて、光源１ｃはｘｙ平面の可動を、光軸一致素子回転調整機構６０ｃはβ、γ回転の可動を行い、基準となる１ａに合致するように光軸を調整する。
【００７２】
このようにして、光源１ａ、１ｂ、１ｃから出射されるビーム光を一本にすることができる。
〔実施の形態５〕
【００７３】
次に、図９を用いて本発明の第５の実施形態による光源装置における光軸調整工程について説明する。
＜光軸調整工程＞
図９は、光源装置における光軸調整工程を示す。
【００７４】
基準となる光源１ａ、１ｂあるいは光軸一致素子回転調整機構６０ａ、６０ｂは、位置検出用撮像面１９と角度検出用撮像面１８をモニターしながら、ＣＰＵ２０からの信号を用いて、光源１ａと１ｂはそれぞれｘｙ平面の可動を、光軸一致素子回転可動調整６０ａ、６０ｂはそれぞれβ、γ回転の可動を行い、光軸を調整する。
【００７５】
光源１ａ、１ｂは、点灯せずにパッシブにて筐体に装着が可能であり、光軸一致素子回転可動調整６０ａ、６０ｂだけを利用して、光源１ａと１ｂから出射されたビーム光を合致させることができる。
【００７６】
次に、光源１ｃと光軸一致素子６０ｃは、位置検出用撮像面１９と角度検出用撮像面１８をモニターしながら、ＣＰＵ２０からの信号を用いて、光源１ａから出射されたビーム光と光源１ｂから出射されたビーム光を合致させたビーム光を基準として、光源１ｃはｘｙ平面の可動を、光軸一致素子回転可動調整６０ｃはβ、γ回転の可動を行い、基準となる１ａと１ｂからのビーム光が一致したビーム光と光源１ｃからの出射光が合致するように光軸を調整する。
【００７７】
このようにして、光源１ａ、１ｂ、１ｃから出射されるビーム光を一本にすることができる。
＜光源装置＞
次に、図１０を用いて本発明の第５の実施形態による光源装置について説明する。
図１０は本発明の第６の実施形態としての投射型表示装置用光源を説明する図である。
【００７８】
本発明の第６の実施形態は、図１により説明した本発明の第１の実施形態による投射型表示装置から合波したレーザ光を任意の角度に反射する走査用のミラー１６とその走査用ミラーを駆動させるための制御回路と光源１ａ、１ｂ、１ｃを駆動させるためのドライバ回路と表示データを記録する記録媒体、およびこれら制御回路とドライバ回路と記録媒体に電力を供給させるためのバッテリーを１つの筐体１０３に収めた携帯型プロジェクターを表している。
【００７９】
このような本発明の第６の実施形態は、光源１ａ、１ｂ、１ｃから出射されたレーザ光のビーム光線を高精度に一致させた投写型表示装置用光源として利用できることを可能としたものであり、セットメーカ等に製品として提供することができる。セットメーカ等は、走査ミラー１６、スクリーン２２を組み込んで表示装置としての製品を製造販売することができる。
【００８０】
以上では、複数の光源をＲＧＢ３色光源モジュールとして構成した例で説明したが、本発明は、この形態に限定されることはなく、アレイ化された同一波長の光源から構成される光源装置およびアレイ化された同一色の光源から構成される光源装置、または、前記に示す光源が混在した光源装置などあらゆるものに適用可能である。
〔実施の形態６〕
【００８１】
次に、図１１を用いて、本発明の第６の実施形態による光源装置における光軸一致素子の２軸回転調芯を実現する手段について説明する。図１１に示す本発明の第６の実施形態は、図１に示して説明した本発明の第１の実施形態の構成と基本的に同一の構成である。
【００８２】
図１１（ａ）に示す通り、本発明の第６の実施形態は、光軸一致素子のつまみ８に光軸一致素子のつまみを保持する部品１２を装着する。光軸一致素子のつまみを保持する部品１２に設けた穴に光軸一致素子を調芯するための部品２３の棒状突起部２４を差込む。
図１１（ａ）に示す全ての部品を組み立てた場合の図が１１（ｂ）である。
【００８３】
図１１（ｂ）に示す通り、光軸一致素子のβ回転は、光軸一致素子を調芯するための部品１２を２６に示す方向に調芯を行なうことで実現することができる。また、光軸一致素子のγ回転は、光軸一致素子を調芯するための部品１２を２５に示す方向に調芯を行なうことで実現することができる。
【００８４】
以上に示す手段を用いることにより、光軸一致素子の回転方向に関する高精度調芯が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明に係る光源装置は、小型で、且つ光軸調整機構が簡素化されているため、低コストであり、光軸が一致したビーム光を出射することができる。そのため、ラスタースキャン型のレーザプロジェクタなどに利用されるＲＧＢ３色光源モジュール、すなわち光学エンジンへの応用に有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１,１ａ,１ｂ,１ｃ：光源、
２,２ａ,２ｂ,２ｃ,２ｄ：集光レンズ、
３,３ａ,３ｂ,３ｃ：集光レンズホルダー、
４,４ａ,４ｂ,４ｃ：スリーブ、
５,５ａ,５ｂ,５ｃ：リング形状のスペーサ、
６,６ａ,６ｂ,６ｃ：光軸一致素子、
７,７ａ,７ｂ,７ｃ,７０：光軸一致素子ホルダー、
８,８ａ,８ｂ,８ｃ,１２：光軸一致素子のつまみ、
９，９ａ，９ｂ，９ｃ：光軸一致素子のつまみを掴むための窓、
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ：光軸一致素子ホルダーの窓、
１１：ビーム光を通過させるため光源装置に設けた窓、
１２：光軸一致素子のつまみを保持する部材、
１３：光軸一致素子ホルダーを挿入するため光源装置に設けた窓、
１４：光軸一致素子を光軸一致素子ホルダーに挿入するため光源装置に設けた窓、
１５：光源から出射されるビーム光取出し口、
１６：ラスタースキャン型ミラー、
１７：ビーム光を反射分岐するためのハーフミラーまたはビームスプリッター、
１８：ビーム角度評価装置、
１９：ビーム位置評価装置、
２０：ＣＰＵ、
２１：メモリ、
２２：スクリーン、
２３：光軸一致素子を調芯するための部品、
２４：光軸一致素子のつまみを保持する部材に設けた穴に差込む光軸一致素子を調芯するための部品の棒状突起部、
２５：γ回転方向、
２６：β回転方向、
５０ａ,５０ｂ,５０ｃ：合波フィルタ、
６０ａ,６０ｂ,６０ｃ：光軸一致素子回転調整機構、
７１…ビーム光を通過させるための光軸一致素子ホルダーに設けた窓、
７２…光軸一致素子を光軸一致素子ホルダーに挿入するための窓、
７３,７３ａ,７３ｂ,７３ｃ…光軸一致素子のつまみを挿入するための光軸一致素子ホルダーの穴、
１００…筐体、
１０１…ラスタースキャン型ミラーが収容されている筐体、
１０２…ビーム角度とビーム位置を評価する装置が収容されている筐体、
１０３…携帯型プロジェクタの筐体。
【図１】
2012247529.tif 000003
【図２】
2012247529.tif 000004
【図３】
2012247529.tif 000005
【図４】
2012247529.tif 000006
【図５】
2012247529.tif 000007
【図６】
2012247529.tif 000008
【図７】
2012247529.tif 000009
【図８】
2012247529.tif 000010
【図９】
2012247529.tif 000011
【図１０】
2012247529.tif 000012
【図１１】
2012247529.tif 000013