(57)【要約】【課題】  光源用素子の光軸とレンズの光軸との位置合わせを容易とする光源装置、プロジェクタ、及び、光源装置の製造方法を提供する。【解決手段】  光源装置は、円柱状のフランジ部71aとフランジ部71aよりも小径の円柱状のシリンダ部71bとを有する光源用素子71と、光源用素子71からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズ73と、フランジ部71aの周縁に光軸方向に対して垂直方向に所定の隙間を生成して光源用素子71を素子受け部82bに保持する光源用素子ホルダ82と、光源用素子71から出射される光を集光するコリメータレンズ73を保持するとともに、光源用素子71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを同軸とするために光源用素子71に接触するように形成させたガイド形状部79aを有するコリメータレンズホルダ79と、を備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状のフランジ部と当該フランジ部よりも小径の円柱状のシリンダ部とを有する光源用素子と、
前記光源用素子からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記フランジ部の周縁に光軸方向に対して垂直方向に所定の隙間を生成して前記光源用素子を素子受け部に保持する光源用素子ホルダと、
前記コリメータレンズを保持するとともに、前記光源用素子の光軸と前記コリメータレンズの光軸とを同軸とするために前記光源用素子に接触するように形成させたガイド形状部を有するコリメータレンズホルダと、
を、備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記ガイド形状部は、前記光源用素子の周縁に対向する部分が、前記周縁の径と同等な大きさの円柱形状部と、当該円柱形状部に一体とされて前記光源用素子側に向けて径が大きくなるように形成されたテーパー形状部と、から成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】
前記コリメータレンズホルダは、前記光源用素子に接触させて、当該光源用素子を前記光源用素子ホルダ側に押圧させる押圧部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記ガイド形状部の前記円柱形状部は、前記光源用素子の前記フランジ部の外周に密着するように形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記ガイド形状部の前記円柱形状部は、前記光源用素子の前記シリンダ部の外周に密着するように形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光源装置。
【請求項６】
前記コリメータレンズを押える押え板をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
【請求項７】
円柱状のフランジ部と当該フランジ部よりも小径の円柱状のシリンダ部とを有する前記光源用素子は、マトリクス状に配置されて複数からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
【請求項８】
光源装置と、
表示素子と、
前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、
前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置や表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、
前記光源装置が、赤色波長帯域光を発する光源装置、青色波長帯域光を発する光源装置、及び、緑色波長帯域光を発する光源装置であって、少なくとも１つの光源装置が請求項１乃至請求項７の何れかに記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
円柱状のフランジ部と当該フランジ部よりも小径の円柱状のシリンダ部とを有する光源用素子と、前記光源用素子からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、前記光源用素子を取り付けると、前記フランジ部の周縁に光軸方向に対して垂直方向に所定の隙間を生成させる光源用素子ホルダと、前記コリメータレンズを保持するとともに、前記光源用素子の光軸と前記コリメータレンズの光軸とを同軸とするために前記光源用素子に接触するように形成させたガイド形状部を有するコリメータレンズホルダと、を実装する光源装置の製造方法であって、
前記光源用素子を前記光源用素子ホルダに配置する工程と、
前記コリメータレンズホルダを前記光源用素子ホルダに固定するように配置する工程と、
前記コリメータレンズを前記コリメータレンズホルダに配置する工程と、
を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
【請求項１０】
前記コリメータレンズホルダに配置された前記コリメータレンズを押え板で押える工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の光源装置の製造方法。
【請求項１１】
前記光源用素子ホルダに配置された前記光源用素子のリード端子をリード線又は基板と結線する工程を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光源装置の製造方法。
【請求項１２】
前記リード線又は基板と結線する工程は、前記コリメータレンズホルダを前記光源用素子ホルダに固定する工程の前に行うことを特徴とする請求項１１に記載の光源装置の製造方法。
【請求項１３】
前記光源用素子を前記光源用素子ホルダに配置する工程において、前記コリメータレンズホルダを前記光源用素子ホルダに配置するときに、当該コリメータレンズホルダの前記ガイド形状部と当該光源用素子が係合するように揺動させながら配置することを特徴とする請求項９乃至請求項１２の何れかに記載の光源装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、プロジェクタ、及び、光源装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から射出された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。
【０００３】
そして、プロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤーなどの映像機器の普及に伴って、業務用プレゼンテーションから家庭用に至るまで、用途が拡大している。このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として複数のレーザーダイオード等の半導体発光素子を用い、それに伴い複数のレンズやミラー等の光学部品により構成される光源装置の開発や提案が多々なされている。
【０００４】
そして、下記に示す特許文献１には、レーザー素子を搭載する基台に対して、レンズホルダと一体となったコリメータレンズを直接位置決めするように構成することで、部品点数を少なくして組立工程における作業効率等を改善できる光源装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４３２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の光源装置では、コリメータレンズとレーザー素子とを夫々異なる部材に実装することとなり、異なる部材間の接合部のクリアランスや、各々の部材の加工精度によっては、コリメータレンズとレーザー素子との光軸合せが困難となる場合があった。
【０００７】
本発明は上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光源用素子の光軸とレンズの光軸との位置合わせを容易とする光源装置、プロジェクタ、及び、光源装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光源装置は、円柱状のフランジ部と当該フランジ部よりも小径の円柱状のシリンダ部とを有する光源用素子と、前記光源用素子からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、前記フランジ部の周縁に光軸方向に対して垂直方向に所定の隙間を生成して前記光源用素子を素子受け部に保持する光源用素子ホルダと、前記コリメータレンズを保持するとともに、前記光源用素子の光軸と前記コリメータレンズの光軸とを同軸とするために前記光源用素子に接触するように形成させたガイド形状部を有するコリメータレンズホルダと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のプロジェクタは、光源装置と、表示素子と、前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置や表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、前記光源装置が、赤色波長帯域光を発する光源装置、青色波長帯域光を発する光源装置、及び、緑色波長帯域光を発する光源装置であって、少なくとも何れか１つの光源装置が上述の本発明の光源装置であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光源装置の製造方法は、円柱状のフランジ部と当該フランジ部よりも小径の円柱状のシリンダ部とを有する光源用素子と、前記光源用素子からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、前記光源用素子を取り付けると、前記フランジ部の周縁に光軸方向に対して垂直方向に所定の隙間を生成させる光源用素子ホルダと、前記コリメータレンズを保持するとともに、前記光源用素子の光軸と前記コリメータレンズの光軸とを同軸とするために前記光源用素子に接触するように形成させたガイド形状部を有するコリメータレンズホルダと、を実装する光源装置の製造方法であって、前記光源用素子を前記光源用素子ホルダに配置する工程と、前記コリメータレンズホルダを前記光源用素子ホルダに固定するように配置する工程と、前記コリメータレンズを前記コリメータレンズホルダに配置する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光源用素子の光軸とレンズの光軸との位置合わせを容易とする光源装置、プロジェクタ、及び、光源装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプロジェクタの機能ブロックを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光源装置の実装構造を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光源装置のガイド形状部及び可動用クリアランスを示す拡大図である。
【図６】本発明の実施形態に係る光源装置のその他の例の実装構造を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光源装置のその他の例の要部の拡大図である。
【図８】本発明の実施形態に係る光源装置の製造方法の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施形態において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。
【００１４】
そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩＲ受信部を備えている。
【００１５】
また、筐体の上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられ、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。
【００１６】
さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子やアナログＲＧＢ映像信号が入力される映像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、音声出力端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15の背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。
【００１７】
次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２の機能ブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成される。
【００１８】
この制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵ、各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。
【００１９】
そして、このプロジェクタ制御手段により、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換されたあと、表示エンコーダ24に出力される。
【００２０】
また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。
【００２１】
表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものである。そして、このプロジェクタ10は、光源ユニット60から射出された光線束を後述の光源側光学系を介して表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
【００２２】
また、画像圧縮／伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。
【００２３】
さらに、画像圧縮／伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。
【００２４】
そして、筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、ＩＲ受信部35で受信され、ＩＲ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。
【００２５】
なお、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。
【００２６】
また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60の赤色、緑色及び青色の波長帯域光を発光させる個別の制御を行う。
【００２７】
さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をオフにする等の制御も行う。
【００２８】
次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。
【００２９】
光源ユニット60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される励起光照射装置70と、この励起光照射装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、励起光照射装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光の光軸が同一の光軸となるように変換して、各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する導光光学系140と、を備える。
【００３０】
励起光照射装置70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された複数の励起光源71から成る光源群72、各励起光源71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する複数の反射ミラー75、複数の反射ミラー75で反射した各励起光源71からの射出光を集光する集光レンズ78、及び、励起光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク81等を備える。
【００３１】
光源群72は、複数の青色レーザー発光器とされる励起光源71がマトリクス状に配列されて成る。また、各励起光源71の光軸上には、各励起光源71からの射出光の指向性を高めるように平行光に変換するコリメータレンズ73が夫々配置されている。そして、複数の反射ミラー75は、階段状に配列されて、各励起光源71から射出される光源光束同士の間隔を狭めることにより、光源群72から射出される光線束の断面積を水平方向において縮小して、集光レンズ78に向けて反射する。
【００３２】
ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク81とによって励起光源71が冷却される。さらに、反射ミラー75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー75や集光レンズ78が冷却される。
【００３３】
蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光照射装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、励起光照射装置70から射出される光線束を蛍光ホイール101に集光するとともに蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、蛍光ホイール101から正面パネル12方向に射出される光線束を集光する集光レンズ115と、を備える。
【００３４】
蛍光ホイール101は、励起光照射装置70からの射出光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する緑色蛍光発光領域と、励起光照射装置70からの射出光を拡散透過する拡散透過領域と、が周方向に並設してなる。また、緑色蛍光発光領域における基材は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材の背面パネル13側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されている。さらに、拡散透過領域における基材は透光性を有する透明基材であって、この基材の表面には、サンドブラスト等によって微細凹凸が形成されている。
【００３５】
そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された励起光照射装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接背面パネル13側へ、あるいは、蛍光ホイール101の表面で反射した後に背面パネル13側へ射出され、集光レンズ群111に入射する。また、蛍光ホイール101の拡散透過領域に照射された励起光照射装置70からの射出光は、微細凹凸によって拡散された拡散透過光として集光レンズ115に入射する。なお、ホイールモータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって蛍光発光装置100等が冷却される。
【００３６】
赤色光源装置120は、励起光源71と光軸が平行となるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える単色発光装置である。この赤色光源121は、赤色波長帯域の光を発する赤色発光ダイオードである。そして、この赤色光源装置120は、励起光照射装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。さらに、赤色光源装置120は、赤色光源121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク130を備える。そして、ヒートシンク130と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって赤色光源121が冷却される。
【００３７】
そして、導光光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、励起光照射装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。
【００３８】
また、蛍光ホイール101を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ115と正面パネル12との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上であって光学系ユニット160の近傍には、この青色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。
【００３９】
また、第一ダイクロイックミラー141を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー141により反射された緑色波長帯域光の光軸と、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、ダイクロイックミラーや反射ミラーの間には、夫々集光レンズが配置されている。さらに、ライトトンネル175の近傍には、ライトトンネル175の入射口に光源光を集光する集光レンズ173が配置されている。
【００４０】
光学系ユニット160は、励起光照射装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、導光光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。
【００４１】
この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する光源側光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する光源側光学系170としては、光源ユニット60から射出された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175や、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。
【００４２】
画像生成ブロック165は、光源側光学系170として、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183を透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー185と、を有している。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としてのコンデンサレンズ195が配置されている。
【００４３】
投影側ブロック168は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。
【００４４】
次に、本発明の青色波長帯域光を発する光源装置であるとともに、緑色波長帯域光を発する光源装置における励起光照射装置70であるコリメータレンズ73及び青色レーザーダイオードからなる励起光源71を有する光源装置の構成について図を用いて詳細に説明する。図４は、光源装置のコリメータレンズ73、及び、青色レーザーダイオードからなる励起光源71、コリメータレンズホルダ79等の実装構造を示す断面図である。図５は、図４に示す光源装置におけるガイド形状部79a及び可動用クリアランスとなる隙間83の部分を示すＡ部の拡大図である。なお、本実施形態において、本発明の光源装置における左右とは、図４に示す励起光源71の射出方向に対しての左右を示し、前後については、励起光源71の射出方向を前方向とする。
【００４５】
光源装置は、図４に示すように、円柱状の金属製の放熱を可能とするフランジ部71aと当該フランジ部71aよりも小径の円柱状であって、光を射出する部分であるシリンダ部71bとを有する光源用素子である青色レーザーダイオードからなる励起光源71と、励起光源71を配置させる光源用素子ホルダ82と、励起光源71からの射出光を平行光に変換する円筒形状をしており光の入射側、及び出射側を所定の曲面とされるコリメータレンズ73と、コリメータレンズ73を配置させるコリメータレンズホルダ79と、を備える。
【００４６】
光源用素子ホルダ82は、アルミニウム等の放熱部材であって、励起光源71のリード端子を挿通させる孔部82aと、励起光源71のフランジ部71a周縁後面を受ける凹部形状の素子受け部82bとを有する。
【００４７】
また、光源用素子ホルダ82は、素子受け部82bに励起光源71を配置させたときに、図５に示すように、素子受け部82bの周縁と励起光源71のフランジ部71a周縁との間に、光軸方向に対して垂直方向に所定の励起光源71の位置出しに必要とされる可動用クリアランスである隙間83を有する。
【００４８】
なお、光源用素子ホルダ82の素子受け部82bの後方において、励起光源71のリード端子は、光源制御回路41が実装される制御回路基板241に対して図示しないリード線、フレキシブル基板、又は、プリント基板等によって結線される。
【００４９】
コリメータレンズホルダ79は、耐熱性の硬質樹脂製であって、励起光源71から出射される光を集光するコリメータレンズ73を保持するものである。コリメータレンズホルダ79は、後方において、励起光源71のフランジ部71aの周縁側面で受けるガイド形状部79aを有し、中央において、励起光源71のシリンダ部71bの径より大きくされた穴部79dを有し、前方において、コリメータレンズ73の後面周縁を受ける段差部79eを有する。
【００５０】
なお、本実施形態ではコリメータレンズホルダ79は耐熱性の硬質樹脂製であるが、アルミ等のその他耐熱性の高い物質で形成されても良い。
【００５１】
そして、コリメータレンズホルダ79は、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを同軸とするために励起光源71のフランジ部71a等で接触するように形成させたガイド形状部79aを有する。
【００５２】
さらに、コリメータレンズホルダ79は、励起光源71のフランジ部71a前面で接触させて、フランジ部71aの後面を光源用素子ホルダ82側に押圧させる働きを有し、励起光源71のフランジ部71aと光源用素子ホルダ82との接触効率を高める押圧部79fを有する。
【００５３】
ガイド形状部79aは、励起光源71のフランジ部71aの周縁部分がフランジ部71aの周縁の径と同等な大きさの円柱形状部79bと、円柱形状部79bの後方において、円柱形状部79bと一体とされて後方に向けて徐々に径が大きくされたテーパー形状部79cと、を形成している。
【００５４】
ガイド形状部79aは、光源用素子ホルダ82に配置された励起光源71のフランジ部71aの側面において、光源用素子ホルダ82の隙間83により、励起光源71を光軸方向の垂直方向に移動させて、所定の位置に配置させるものである。
【００５５】
なお、光源用素子ホルダ82とコリメータレンズホルダ79との取り付けは、コリメータレンズホルダ79のガイド形状部79aと励起光源71とを係合させるように、揺動させながら取り付けて、所定位置となるように配置させることとなる。
【００５６】
このようにして、コリメータレンズホルダ79を貫通する穴部79dの前方に段差部79eを有してコリメータレンズ73を保持し、穴部79dの後方に押圧部79f及びガイド形状部79a備えたコリメータレンズホルダ79は穴部79dの中心軸に合せて段差部79eにより保持するコリメータレンズ73と、ガイド形状部79aにより位置合せをする励起光源71と、の夫々の光軸を同軸とすることができる。なお、励起光源71は、シリンダ部71bに比べてフランジ部71aの方が寸法精度が出せる点で、コリメータレンズホルダ79のガイド形状部79aで励起光源71のフランジ部71aを受ける構造とすることにより、光軸の位置合せの精度を高めることができる。
【００５７】
また、コリメータレンズと励起光源とを夫々異なる部材に実装した場合には異なる部材間の接合部のクリアランス又は各部材の加工精度によっては正確にコリメータレンズと励起光源との光軸を合わせることが困難であったが、本発明はコリメータレンズホルダ73という１つの部材でコリメータレンズ73と励起光源71とを位置合わせするので、異なる部材間の接合クリアランスや各部材の加工精度については憂慮する必要なく、正確にコリメータレンズ73と励起光源71との光軸を同軸とすることができる。
【００５８】
そして、コリメータレンズホルダ79のガイド形状部79aと励起光源71のフランジ部71aとは干渉しあいながらも、コリメータレンズホルダ79を光源用素子ホルダ82の前方から容易に取り付けることができ、図示しない螺子等で止めることにより一体とさせることができる。
【００５９】
また、コリメータレンズホルダ79の押圧部79fにより、励起光源71の発熱を効果的に光源用素子ホルダ82に放熱させることができる。
【００６０】
また、光源装置は、位置出しされたコリメータレンズ73を保持するために、コリメータレンズ73を押えるレンズ押え部材である薄板の金属製の押え板89を備えることにより、コリメータレンズ73の光軸方向の移動を抑止し、確実にコリメータレンズ73を適正な位置で固定させることができる。
【００６１】
なお、コリメータレンズホルダ79は、図６に示すように励起光源71のシリンダ部71bの円柱形状に密着するように、穴部79dの径をシリンダ部71bの径と同等とする穴部79dによる円柱形状部79bとして、励起光源71の配置位置を光軸にコリメータレンズ73の光軸に合致させる構成としても構わない。
【００６２】
コリメータレンズホルダ79の円柱形状部79bの後方においては、テーパー形状部79cを有することにより、コリメータレンズホルダ79を光源用素子ホルダ82の前方から容易に取り付けることができる。
【００６３】
このような構成とすることにより、コリメータレンズ73と励起光源71の各光軸を同軸にできるとともに、コリメータレンズホルダ79において、励起光源71のシリンダ部71bとの接触面積を増加させることができるので、コリメータレンズホルダ79による熱吸収効率を上げて、励起光源71の放熱性能を高めることができる。
【００６４】
次に、本発明の光源装置の製造方法の流れについて図を用いて説明する。図８は、光源装置の製造方法の流れを示す図である。光源装置は、先述のとおり、円柱状のフランジ部71aとフランジ部71aよりも小径の円柱状のシリンダ部71bとを有する励起光源71と、励起光源71からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズ73と、励起光源71を取り付けると、フランジ部71aの周縁に光軸方向に対して垂直方向に所定の隙間83を生成させる光源用素子ホルダ82と、励起光源71から出射される光を集光するコリメータレンズ73を保持するとともに、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを一致させるために励起光源71のフランジ部71a、又はシリンダ部71bに接触するように形成させたガイド形状部79aを有するコリメータレンズホルダ79と、励起光源71のリード端子と結線するリード線、フレキシブル基板、又はプリント基板とを実装して構成される。
【００６５】
光源装置の製造方法は、図８（ａ）に示すように、先ず、励起光源71のフランジ部71aの後面周縁を光源用素子ホルダ82の素子受け部82bに配置させる工程から始まり実行することとなる。
【００６６】
次に、励起光源71のリード端子を光源制御回路41が実装される制御回路基板241に対して図示しないリード線、フレキシブル基板、又はプリント基板等によって結線させる工程を実行する。
【００６７】
続いて、図８（ｂ）に示すように、コリメータレンズ73をコリメータレンズホルダ79の段差部79eに配置し、接着等により固定させて一体とさせる工程を実行する。
【００６８】
次に、励起光源71を配置させた光源用素子ホルダ82の前方から、コリメータレンズ73と一体とさせたコリメータレンズホルダ79をコリメータレンズホルダ79のガイド形状部と励起光源71とを係合させるように、揺動させながら取り付けて所定位置となるように配置させ、螺子等により取り付けて一体とさせる工程を実行する。
【００６９】
続いて、コリメータレンズホルダ79に配置させたコリメータレンズ73を固定させるために前方から押圧させる押え板89を取り付ける工程を実行する。
【００７０】
なお、励起光源71のリード端子を光源制御回路41が実装される制御回路基板241に対してリード線、フレキシブル基板、又はプリント基板等によって結線させる工程は、例えば、光源用発光素子を複数用いるときに、光源用素子ホルダ82にコリメータレンズホルダ79を取り付けて励起光源71の位置出しがされる前であれば、励起光源71のリード端子の半田付け位置に自由度があるので、この段階で基板等との半田付けをする工程を実行し半田付け作業を容易にさせるようにし、又、励起光源71、及び、コリメータレンズ73が各々１個の光源装置においては、コリメータレンズホルダ79を光源用素子ホルダ82に固定した後に、さらにはコリメータレンズ73を接着固定した後に、又は、押え板89を取り付けた後に等の工程で行うこともできる。
【００７１】
なお、本実施形態ではコリメータレンズ73をコリメータレンズホルダ79の段差部79eに配置し、接着等により固定させて一体とさせているが、後の工程で押さえ板89によりコリメータレンズ73は前方からコリメータレンズ79に向かって押圧され固定されるので、接着等は行わず、コリメータレンズ73をコリメータレンズホルダ79の段差部79eに配置するのみでもよい。
【００７２】
このようにして、光源装置の製造方法は、上述の工程を含むことにより、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73との光軸を同軸とする位置合わせを容易とすることができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、プロジェクタ10の光源装置として青色光源を兼ねた励起光照射装置70の構成について説明してきたが、本発明の光源装置は、例えば、プロジェクタ10の赤色光源装置や緑色光源装置についても複数の光源が行及び列をなすように平面状に配列された光源群と、各光源から射出された各光線束を集光させる等のレンズ群と、を有する光学系の構成とする場合には同様に適用できる。
【００７４】
また、上記実施形態では、プロジェクタ10の光源装置として、半導体発光素子である青色レーザーダイオードをマトリクス状に複数配置して形成される励起光照射装置70の構成について説明してきたが、本発明の光源装置は、例えば、１個の素子であっても発光素子による光源と、その光源から射出された光線束を集光させる集光レンズ等のレンズと、による光源装置の構成とする場合にも同様に適用できる。
【００７５】
以上のように本発明の実施形態によれば、光源用素子の光軸とレンズの光軸との位置合わせを容易とする光源装置、プロジェクタ10、及び、光源装置の製造方法を提供することができる。
【００７６】
そして、本発明の実施形態によれば、コリメータレンズホルダ79のガイド形状部79a近傍にテーパー形状部79cを有することから、光源用素子ホルダ82内に配置された励起光源71の前方から容易にコリメータレンズホルダ79を設置することができる。
【００７７】
また、本発明の実施形態によれば、コリメータレンズホルダ79に押圧部79fを有することから励起光源71を確実に保持することができる。
【００７８】
また、本発明の実施形態によれば、ガイド形状部79aを励起光源71のフランジ部71a側面の形状と密着するように形成して、励起光源71をガイドすることとなり、セルフアライメント効果によりコリメータレンズ73と励起光源71との光軸を一致させることができる。
【００７９】
さらに、本発明の実施形態によれば、ガイド形状部79aが、励起光源71のシリンダ部71b側面の形状と密着するように形成して、励起光源71をガイドすることとなり、セルフアライメント効果によりコリメータレンズ73と励起光源71との光軸を一致させ、さらに、励起光源71のシリンダ部71bと、コリメータレンズホルダ79のガイド形状部79aの接触面積を増加させることとなり、コリメータレンズホルダ79による熱吸収効率を高めて励起光源71の放熱性能を高めることができる。
【００８０】
さらに、本発明の実施形態によれば、押え板89を備えることにより、コリメータレンズ73を確実に保持することができる。
【００８１】
そして、本発明の実施形態によれば、複数のコリメータレンズ73を一体とさせたアレイ構造とすれば、セルフアライメント効果により一斉に位置出しが行われ、組み立て作業の作業効率を高めることができる。
【００８２】
さらに、本発明の実施形態によれば、励起光源71のリード端子を光源制御回路41が実装される制御回路基板241に対してリード線、フレキシブル基板、又はプリント基板等によって結線させる工程を含むことにより、励起光源71の光量調整、光軸確認等を容易に行うことができる。
【００８３】
また、本発明の実施形態によれば、光源用素子ホルダ82にコリメータレンズホルダ79を取り付けて励起光源71の位置出しがされる前に、励起光源71のリード端子の半田付けを行うようにすれば、半田付け作業を容易にさせることができる。
【００８４】
そして、本発明の実施形態によれば、コリメータレンズホルダ79を光源用素子ホルダ82に配置するときに、コリメータレンズホルダ79のガイド形状部79aと励起光源71のフランジ部71a等が係合するように揺動させながら配置させることにより、例えば、複数の素子からなる励起光源71であっても、全素子の位置出しを簡単に完了させることができる。
【００８５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【００８６】
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]  円柱状のフランジ部と当該フランジ部よりも小径の円柱状のシリンダ部とを有する光源用素子と、
前記光源用素子からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記フランジ部の周縁に光軸方向に対して垂直方向に所定の隙間を生成して前記光源用素子を素子受け部に保持する光源用素子ホルダと、
前記コリメータレンズを保持するとともに、前記光源用素子の光軸と前記コリメータレンズの光軸とを同軸とするために前記光源用素子に接触するように形成させたガイド形状部を有するコリメータレンズホルダと、
を、備えることを特徴とする光源装置。
[２]  前記ガイド形状部は、前記光源用素子の周縁に対向する部分が、前記周縁の径と同等な大きさの円柱形状部と、当該円柱形状部に一体とされて前記光源用素子側に向けて径が大きくなるように形成されたテーパー形状部と、から成ることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
[３]  前記コリメータレンズホルダは、前記光源用素子に接触させて、当該光源用素子を前記光源用素子ホルダ側に押圧させる押圧部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
[４]  前記ガイド形状部の前記円柱形状部は、前記光源用素子の前記フランジ部の外周に密着するように形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光源装置。
[５]  前記ガイド形状部の前記円柱形状部は、前記光源用素子の前記シリンダ部の外周に密着するように形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光源装置。
[６]  前記コリメータレンズを押える押え板をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
[７]  円柱状のフランジ部と当該フランジ部よりも小径の円柱状のシリンダ部とを有する前記光源用素子は、マトリクス状に配置されて複数からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
[８]  光源装置と、
表示素子と、
前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、
前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置や表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、
前記光源装置が、赤色波長帯域光を発する光源装置、青色波長帯域光を発する光源装置、及び、緑色波長帯域光を発する光源装置であって、少なくとも１つの光源装置が請求項１乃至請求項７の何れかに記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
[９]  円柱状のフランジ部と当該フランジ部よりも小径の円柱状のシリンダ部とを有する光源用素子と、前記光源用素子からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、前記光源用素子を取り付けると、前記フランジ部の周縁に光軸方向に対して垂直方向に所定の隙間を生成させる光源用素子ホルダと、前記コリメータレンズを保持するとともに、前記光源用素子の光軸と前記コリメータレンズの光軸とを同軸とするために前記光源用素子に接触するように形成させたガイド形状部を有するコリメータレンズホルダと、を実装する光源装置の製造方法であって、
前記光源用素子を前記光源用素子ホルダに配置する工程と、
前記コリメータレンズホルダを前記光源用素子ホルダに固定するように配置する工程と、
前記コリメータレンズを前記コリメータレンズホルダに配置する工程と、
を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
[１０]  前記コリメータレンズホルダに配置された前記コリメータレンズを押え板で押える工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の光源装置の製造方法。
[１１]  前記光源用素子ホルダに配置された前記光源用素子のリード端子をリード線又は基板と結線する工程を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光源装置の製造方法。
[１２]  前記リード線又は基板と結線する工程は、前記コリメータレンズホルダを前記光源用素子ホルダに固定する工程の前に行うことを特徴とする請求項１１に記載の光源装置の製造方法。
[１３]  前記光源用素子を前記光源用素子ホルダに配置する工程において、前記コリメータレンズホルダを前記光源用素子ホルダに配置するときに、当該コリメータレンズホルダの前記ガイド形状部と当該光源用素子が係合するように揺動させながら配置することを特徴とする請求項９乃至請求項１２の何れかに記載の光源装置の製造方法。
【符号の説明】
【００８７】
１０    プロジェクタ                  １１    上面パネル
１２    正面パネル
１３    背面パネル                    １４    右側パネル
１５    左側パネル                    １７    排気孔
１８    吸気孔                        １９    レンズカバー
２０    各種端子                      ２１    入出力コネクタ部
２２    入出力インターフェース        ２３    画像変換部
２４    表示エンコーダ                ２５    ビデオＲＡＭ
２６    表示駆動部                    ３１    画像圧縮／伸長部
３２    メモリカード                  ３５    ＩＲ受信部
３６    ＩＲ処理部                    ３７    キー／インジケータ部
３８    制御部                        ４１    光源制御回路
４３    冷却ファン駆動制御回路        ４５    レンズモータ
４７    音声処理部                    ４８    スピーカ
５１    表示素子                      ６０    光源ユニット
７０    励起光照射装置                ７１    励起光源
７１ａ  フランジ部                    ７１ｂ  シリンダ部
７２    光源群
７３    コリメータレンズ              ７５    反射ミラー
７８    集光レンズ                    
７９    コリメータレンズホルダ
７９ａ  ガイド形状部
７９ｂ  円柱形状部                    ７９ｃ  テーパー形状部
７９ｄ  穴部                          ７９ｅ  段差部
７９ｆ  押圧部                        ８１    ヒートシンク
８２    光源用素子ホルダ
８２ａ  孔部                          ８２ｂ  素子受け部
８３    隙間                          ８９    押え板
１００  蛍光発光装置                  １０１  蛍光ホイール
１１０  ホイールモータ
１１１  集光レンズ群                  １１５  集光レンズ
１２０  赤色光源装置                  １２１  赤色光源
１２５  集光レンズ群                  １３０  ヒートシンク
１４０  導光光学系                    １４１  第一ダイクロイックミラー
１４３  第一反射ミラー
１４５  第二反射ミラー                １４８  第二ダイクロイックミラー
１６０  光学系ユニット                １６１  照明側ブロック
１６５  画像生成ブロック              １６８  投影側ブロック
１７０  光源側光学系                  １７３  集光レンズ
１７５  ライトトンネル
１７８  集光レンズ
１８１  光軸変換ミラー                １８３  集光レンズ
１８５  照射ミラー                    １９０  ヒートシンク
１９５  コンデンサレンズ              ２２０  投影側光学系
２２５  固定レンズ群                  ２３５  可動レンズ群
２４１  制御回路基板                  ２６１  冷却ファン
【図１】
2013057788.tif 000003
【図２】
2013057788.tif 000004
【図３】
2013057788.tif 000005
【図４】
2013057788.tif 000006
【図５】
2013057788.tif 000007
【図６】
2013057788.tif 000008
【図７】
2013057788.tif 000009
【図８】
2013057788.tif 000010