(57)【要約】【課題】レーザ光源の出力変動を抑制しつつ、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、効率よく光を使って画像を投影することが可能なプロジェクタを提供する。【解決手段】このプロジェクタ１００は、光束の断面形状が異なる複数のレーザ光源１〜３と、複数のレーザ光源１〜３の各々から出射された光が入射する複数の光入射面４１〜４３と、複数の光入射面４１〜４３から入射した光が合成されて出射される１つの光出射面４７とを含む第１プリズム４と、第１プリズム４から出射された光を走査する走査部７１とを備え、複数のレーザ光源１〜３および前記第１プリズム４は、複数のレーザ光源１〜３の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角θｈを垂直広がり角θｖで除した除算値（θｈ／θｖ）と相関を持つ各々の光入射面４１〜４３に対する法線に対する入射角度で、複数のレーザ光源１〜３の各々から複数の光入射面４１〜４３の各々に光が入射されるように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束の断面形状が異なる複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源の各々から出射された光が入射する複数の光入射面と、前記複数の光入射面から入射した光が合成されて出射される１つの光出射面とを含む第１プリズムと、
前記第１プリズムから出射された光を走査する走査部とを備え、
前記複数のレーザ光源および前記第１プリズムは、
前記複数のレーザ光源の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角を垂直広がり角で除した除算値と相関を持つ各々の前記光入射面に対する法線に対する入射角度で、前記複数のレーザ光源の各々から前記複数の光入射面の各々に光が入射されるように配置されている、プロジェクタ。
【請求項２】
前記複数のレーザ光源および前記第１プリズムは、
前記複数のレーザ光源の各々から前記複数の光入射面の各々に入射する光の入射角度が、いずれも、前記法線に対して傾斜するように配置されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記複数のレーザ光源のうち一のレーザ光源および前記第１プリズムは、
前記一のレーザ光源と対向する前記光入射面の法線に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度で前記一のレーザ光源から前記一のレーザ光源と対向する前記光入射面に光を入射させるように配置され、
前記複数のレーザ光源のうち他のレーザ光源および前記第１プリズムは、
前記他のレーザ光源と対向する前記光入射面の法線に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度で前記他のレーザ光源から前記他のレーザ光源と対向する前記光入射面に光を入射させるように配置されている、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記複数のレーザ光源のうち前記法線に対する最大の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度と、前記複数のレーザ光源のうち前記法線に対する２番目に大きい入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度との平均角度値の絶対値は、前記複数のレーザ光源のうち前記法線に対する最小の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度の絶対値よりも小さい、請求項４に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記第１プリズムから出射された複数の光が入射され、少なくとも、入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、光出射面から光を出射させる第２プリズムをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記複数のレーザ光源を配置するための基台をさらに備え、
前記第１プリズムは、前記光入射面から入射された光を反射させることにより前記１つの光出射面に向けて進めるための複数の反射部を内部に含み、
前記複数のレーザ光源は、それぞれ、前記反射部により前記１つの光出射面に向けられた光の進行方向に対して、垂直または平行に光を出射するように前記基台に配置され、
前記第１プリズムの前記複数の光入射面は、前記進行方向に対して非平行になるように形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
隣接する前記反射部は、互いに、略９０度の角度で交差するように設けられている、請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記複数のレーザ光源を配置するための基台と、
光を絞る絞り部と、前記絞り部により絞られた光を走査する前記走査部とを含む走査ユニットとをさらに備え、
前記複数のレーザ光源は、少なくとも前記走査部に照射される光の第１光束位置が変更されないように配置される第１レーザ光源と、前記第１レーザ光源とは異なる色の光を出射し、前記走査部に照射される光の第２光軸と光の第２光束位置とを、それぞれ、前記第１レーザ光源の第１光軸と前記第１レーザ光源の第１光束位置とに合わせることが可能なように配置される第２レーザ光源とから構成され、
前記走査ユニットは、前記第１光軸および前記第２光軸と、前記第１光束位置および前記第２光束位置との各々が合わされた光が前記絞り部を通過するように前記基台に対して相対的に移動可能に構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記第１レーザ光源と前記第１プリズムとの間の位置で前記基台に固定された第１レンズ部材をさらに備え、
前記第１レーザ光源は、前記第１レーザ光源から出射される光に垂直な第１垂直面に沿って、前記第１レンズ部材に対して相対的に移動されることにより、前記第１光軸の傾きが調整されるように構成されている、請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記第２レーザ光源と前記第１プリズムとの間の位置で前記基台に対して、前記第２レーザ光源から出射される光に垂直な第２垂直面に沿って移動可能に配置された第２レンズ部材をさらに備え、
前記第２レーザ光源は、前記第２垂直面に沿って、前記第２レンズ部材に対して相対的に移動されることにより前記第２光軸の傾きが調整されるように構成され、かつ、前記第２レンズ部材と一体的に移動されることにより前記第２光束位置が調整されるように構成されている請求項９に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記第２レーザ光源は、緑色レーザ光源または青色レーザ光源を含み、
前記第１レーザ光源は、白色を投影する際に、前記第２レーザ光源と比較して、相対的に大きい出力で光を出射する赤色レーザ光源である、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記第１レンズ部材および前記第２レンズ部材は、コリメータレンズであり、
前記基台に固定され、前記第１レーザ光源および前記第２レーザ光源の各々から出射された光を集光する集光レンズをさらに備える、請求項１０に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プロジェクタに関し、特に、複数のレーザ光源を備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のレーザ光源を備えた半導体レーザビーム合成装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、複数のレーザ光源と、プリズムとを備えた半導体レーザビーム合成装置が開示されている。複数のレーザ光源から出射された光は、プリズムを介して、対象物に照射されるように構成されている。半導体レーザビーム合成装置は、複数のレーザ光源から出射された光がプリズムの光入射面に対する法線方向とは異なる方向から光入射面に入射するように構成されている。これにより、プリズムの光入射面により反射された光がレーザ光源に入射してしまうのを抑制して、レーザ光源の出力変動を抑制している。また、レーザ光源から出射される光の光束の断面（スポット）は、正円に対して歪んだ形状を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２３８５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の半導体レーザビーム合成装置に開示された内容をプロジェクタに適用した場合には、プリズムの光入射面により反射された光がレーザ光源に入射してしまうのを抑制して、レーザ光源の出力変動を抑制することが可能である。
【０００６】
しかしながら、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有しているため、複数のレーザ光源から出射される光を合成する（重ねる）際に、複数のレーザ光源から出射される光が互いに重ならない部分ができ、効率よく光を使って画像を投影することができない場合がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、レーザ光源の出力変動を抑制しつつ、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、効率よく光を使って画像を投影することが可能なプロジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一の局面によるプロジェクタは、光束の断面形状が異なる複数のレーザ光源と、複数のレーザ光源の各々から出射された光が入射する複数の光入射面と、複数の光入射面から入射した光が合成されて出射される１つの光出射面とを含む第１プリズムと、第１プリズムから出射された光を走査する走査部とを備え、複数のレーザ光源および第１プリズムは、複数のレーザ光源の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角を垂直広がり角で除した除算値と相関を持つ各々の光入射面に対する法線に対する入射角度で、複数のレーザ光源の各々から複数の光入射面の各々に光が入射されるように配置されている。
【０００９】
この発明の一の局面によるプロジェクタでは、上記のように、複数のレーザ光源の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角を垂直広がり角で除した除算値と相関を持つ各々の光入射面の法線に対する入射角度で、複数のレーザ光源の各々から複数の光入射面の各々に光が入射されるように、複数のレーザ光源および第１プリズムを配置する。これにより、光の光束の断面（スポット）を正円に近づけるように整形するように、除算値と相関を持つ各々の光入射面に対する法線方向に対する入射角度を決定し、決定した入射角度で、複数のレーザ光源の各々から複数の光入射面の各々に光が入射して、１つの光出射面から出射されるように複数のレーザ光源および第１プリズムを配置することができる。その結果、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、各々のレーザ光源から出射される異なる光の光束の断面の除算値と相関を持つ入射角度で、各々のレーザ光源から第１プリズムに入射した光が第１プリズムから出射する際に光の光束の断面が正円になるように整形することができる。このため、複数のレーザ光源から出射される光を合成する（重ねる）際に、複数のレーザ光源から出射される光が互いに重ならない部分ができるのを抑制することができる。その結果、効率よく光を使って画像を投影することができる。また、除算値と相関を持つ各々の光入射面の法線に対する入射角度が所定角度を有する場合には、第１プリズムの光入射面により反射された光がレーザ光源に入射してしまうのを抑制することができるので、レーザ光源の出力変動を抑制することができる。以上から、レーザ光源の出力変動を抑制しつつ、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、効率よく光を使って画像を投影する。
【００１０】
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、複数のレーザ光源および第１プリズムは、複数のレーザ光源の各々から複数の光入射面の各々に入射する光の入射角度が、いずれも、法線に対して傾斜するように配置されている。このように構成すれば、効率よく光を使って画像を投影しつつ、確実に、第１プリズムの光入射面により反射された光がレーザ光源に入射してしまうのを抑制することができる。
【００１１】
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、複数のレーザ光源のうち一のレーザ光源および第１プリズムは、一のレーザ光源と対向する光入射面の法線に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度で一のレーザ光源から一のレーザ光源と対向する光入射面に光を入射させるように配置され、複数のレーザ光源のうち他のレーザ光源および第１プリズムは、他のレーザ光源と対向する光入射面の法線に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度で他のレーザ光源から他のレーザ光源と対向する光入射面に光を入射させるように配置されている。このように構成すれば、光入射面の法線に対して、時計回りまたは反時計回りのいずれか一方向だけに傾斜した入射角度で、各レーザ光源から各レーザ光源と対向する光入射面に光を入射させる場合と異なり、複数のレーザ光源と第１プリズムとを容易に配置することができる（複数のレーザ光源と第１プリズムとの配置位置の制約を小さくすることができる）。
【００１２】
この場合、好ましくは、前記複数のレーザ光源のうち法線に対する最大の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度と、前記複数のレーザ光源のうち法線に対する２番目に大きい入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度との平均角度値の絶対値は、前記複数のレーザ光源のうち法線に対する最小の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度の絶対値よりも小さい。このように構成すれば、光入射面の法線に対する、各レーザ光源から各光入射面に入射する光の入射角度が大きくなるのを抑制できる。その結果、光学的な特性の観点から好ましい、各レーザ光源から出射される光の入射角度が、１度以上、１０度以下になるように、容易に、光学系を設計することができる。
【００１３】
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、第１プリズムから出射された複数の光が入射され、少なくとも、入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、光出射面から光を出射させる第２プリズムをさらに備える。このように構成すれば、第１プリズムによりビーム整形を行っても複数の光の各々の光軸を完全に一致させられない場合にも、複数の光の各々の光軸のずれをさらに補正することができる。その結果、複数のレーザ光源から出射される光を合成した（重ねた）際に、複数のレーザ光源から出射される光が互いに重ならない部分ができるのを抑制することができる。
【００１４】
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、複数のレーザ光源を配置するための基台をさらに備え、第１プリズムは、光入射面から入射された光を反射させることにより１つの光出射面に向けて進めるための複数の反射部を内部に含み、複数のレーザ光源は、それぞれ、反射部により１つの光出射面に向けられた光の進行方向に対して、垂直または平行に光を出射するように基台に配置され、第１プリズムの複数の光入射面は、進行方向に対して非平行になるように形成されている。このように構成すれば、光入射面に対する法線方向とは異なる方向から光入射面に光を入射させるために、基台を複雑な形状にすることにより第１プリズムの光入射面に対して傾斜させた状態でレーザ光源を配置させなくてもよい。その結果、簡易な形状の基台を用いて、光入射面に対する法線方向とは異なる方向から光入射面に光を入射させることができる。
【００１５】
この場合、好ましくは、隣接する反射部は、互いに、略９０度の角度で交差するように設けられている。このように構成すれば、第１プリズムの構造を簡素化することができる。
【００１６】
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、複数のレーザ光源を配置するための基台と、光を絞る絞り部と、絞り部により絞られた光を走査する走査部とを含む走査ユニットとをさらに備え、複数のレーザ光源は、少なくとも走査部に照射される光の第１光束位置が変更されないように配置される第１レーザ光源と、第１レーザ光源とは異なる色の光を出射し、走査部に照射される光の第２光軸と光の第２光束位置とを、それぞれ、第１レーザ光源の第１光軸と第１レーザ光源の第１光束位置とに合わせることが可能なように配置される第２レーザ光源とから構成され、走査ユニットは、第１光軸および第２光軸と、第１光束位置および第２光束位置との各々が合わされた光が絞り部を通過するように基台に対して相対的に移動可能に構成されている。このように構成すれば、第１光束位置を基準として、第２光束位置のみを変更させて光束位置（スポット位置（第１光束位置、第２光束位置））を合わせる作業を行うことができる。その結果、第１光束位置および第２光束位置の両方を変更させて光束位置を合わせる作業を行う場合に比べて、容易に光束位置を合わせる作業を行うことができる。また、光軸（第１光軸、第２光軸）を合わせる作業および光束位置（第１光束位置、第２光束位置）を合わせる作業と、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部に通過させる作業とを、個別に行うことができる。その結果、光軸を合わせる作業、光束位置を合わせる作業、および、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部に通過させる作業と一度に行う場合と異なり、光軸および光束位置を合わせた光を精度よく絞り部に通過させることができるので、効率よく光を使って画像を投影することができる。
【００１７】
この場合、好ましくは、第１レーザ光源と第１プリズムとの間の位置で基台に固定された第１レンズ部材をさらに備え、第１レーザ光源は、第１レーザ光源から出射される光に垂直な第１垂直面に沿って、第１レンズ部材に対して相対的に移動されることにより、第１光軸の傾きが調整されるように構成されている。このように構成すれば、光束位置を合わせる際の基準のレーザ光源である第１レーザ光源の第１光軸の傾きを微調整することができるので、適切に微調整された第１光軸を光軸合わせの基準として用いることができる。その結果、第１光束位置を光束位置合わせの基準として用いることに加えて、第１光軸を光軸合わせの基準として用いることができる。
【００１８】
この場合、好ましくは、第２レーザ光源と第１プリズムとの間の位置で基台に対して、第２レーザ光源から出射される光に垂直な第２垂直面に沿って移動可能に配置された第２レンズ部材をさらに備え、第２レーザ光源は、第２垂直面に沿って、第２レンズ部材に対して相対的に移動されることにより第２光軸の傾きが調整されるように構成され、かつ、第２レンズ部材と一体的に移動されることにより第２光束位置が調整されるように構成されている。このように構成すれば、簡易な構成によって、第２光軸の傾きを調整して基準の第１光軸に合わせる作業、および、第２光束位置を調整して基準の第１光束位置に容易に合わせる作業を行うことができる。
【００１９】
上記複数のレーザ光源が第１レーザ光源と第２レーザ光源とから構成される構成において、好ましくは、第２レーザ光源は、緑色レーザ光源または青色レーザ光源を含み、第１レーザ光源は、白色を投影する際に、第２レーザ光源と比較して、相対的に大きい出力で光を照射する赤色レーザ光源である。このように構成すれば、白色を投影する際に、緑色レーザ光源および青色レーザ光源と比較して相対的に大きい出力で光を照射する必要がある赤色レーザ光源の第１光束位置および第１光軸を基準として、光束位置および光軸を合わせる作業を行うことができる。その結果、光軸および光束位置を合わせた光を精度よく絞り部に通過させる際に、赤色レーザ光源から出射された光の欠けを抑制することができるので、白色を投影する際の輝度を容易に確保することができる。
【００２０】
上記第２レンズ部材を備える構成において、好ましくは、第１レンズ部材および第２レンズ部材は、コリメータレンズであり、基台に固定され、第１レーザ光源および第２レーザ光源の各々から出射された光を集光する集光レンズをさらに備える。このように構成すれば、集光レンズが走査ユニットに設けられた構成と異なり、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部に通過させる際に走査ユニットを動かしても、合わされた光軸（第１光軸、第２光軸）の位置がずれるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上記のように、レーザ光源の出力変動を抑制しつつ、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、効率よく光を使って画像を投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態によるプロジェクタの光学系を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるプロジェクタの内部を示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるプロジェクタにおいて整形される光の光束の断面を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるプロジェクタの内部を示した図である。
【図５】本発明の第３実施形態によるプロジェクタの内部を示した図である。
【図６】本発明の第４実施形態によるプロジェクタの内部を示した斜視分解図である。
【図７】本発明の第４実施形態によるプロジェクタの緑色光源の光源ユニットを示した斜視分解図である。
【図８】本発明の第４実施形態によるプロジェクタにおける光軸と光束とを合わせる状態を説明するための図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるプロジェクタの走査ユニットの内部を示した断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態によるプロジェクタを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
［第１実施形態］
（プリンタの全体構成）
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態によるプロジェクタ１００の構成について説明する。
【００２５】
図１に示すように、プロジェクタ１００は、たとえば、自動車などに搭載されるヘッドアップディスプレイに適用される。この場合、プロジェクタ１００は、フロントガラス９００に画像を投影する。
【００２６】
プロジェクタ１００は、複数のレーザ光源（以下、光源という）１〜３と、第１プリズム４と、第２プリズム５と、集光レンズ６と、走査ユニット７とを備えている。複数の光源１〜３の各々と、第１プリズム４との間の位置には、コリメータレンズ１ａ〜３ａが設けられている。プロジェクタ１００は、複数の光源１（２、３）を配置するための基台１１０（図２参照）を備えている。コリメータレンズ１ａは、特許請求の範囲の「第１レンズ部材」の一例である。コリメータレンズ２ａ（３ａ）は、特許請求の範囲の「第２レンズ部材」の一例である。
【００２７】
光源１は、６３０ｎｍ〜６６０ｎｍの赤色光を照射する赤色光源である。光源２は、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの緑色光を照射する緑色光源である。光源３は、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色光を照射する青色光源である。光源１〜３は、たとえば、レーザダイオードである。光源１は、白色を投影する際に、光源２（３）と比較して、相対的に大きい出力で光を出射するように構成されている。図３に示すように、各光源１〜３は、所定の水平広がり角θｈおよび垂直広がり角θｖを有する光を出射する。なお、光源（レーザ光源）１は、特許請求の範囲の「第１レーザ光源」および「赤色レーザ光源」の一例である。光源（レーザ光源）２は、特許請求の範囲の「第２レーザ光源」および「緑色レーザ光源」の一例である。光源（レーザ光源）３は、特許請求の範囲の「第２レーザ光源」および「青色レーザ光源」の一例である。
【００２８】
図２に示すように、第１プリズム４は、光入射面４１（４２、４３）と、反射部４４（４５、４６）と、光出射面４７とを含む。
【００２９】
複数の光入射面４１（４２、４３）は、複数の光源１（２、３）の各々から出射された光が入射するように構成されている。光入射面４２および４３は面一になるように形成されている。
【００３０】
反射部４４（４５、４６）は、光源１（２、３）から出射され、光入射面４１（４２、４３）から第１プリズム４内に入射した光を、光出射面４７に向けて反射させるように構成されている。反射部４４および４５は、平面視において、所定の角度（たとえば、０度より大きく１８０度より小さく、かつ、９０度以外の角度）で交差するように構成されている。反射部４４（４５、４６）は、ハーフミラーなどにより構成されている。
【００３１】
１つの光出射面４７は、複数の光入射面４１（４２、４３）から入射した光が合成されて出射されるように構成されている。
【００３２】
第１プリズム４は、複数の光入射面４１（４２、４３）の各々に、各々の光入射面４１（４２、４３）に対する法線（Ｎ）方向とは異なる方向から光が入射され、１つの光出射面４７から出射される合成された光束の断面形状（スポット）を正円に近づけるように整形するように構成されている。具体的には、光源１（２、３）から出射された光が第１プリズム４に入射した後、第１プリズム４から出射される際に光束の断面形状を正円に近づけるように整形が行われる。
【００３３】
より詳細には、光源１（２、３）から出射される光（光軸）と、光入射面４２の法線（Ｎ）との角度（以下、入射角度という）と、第１プリズム４の光出射面４７の傾斜角度と、第２プリズム５の後述する光出射面５２の傾斜角度とに基づいて、光束の断面形状を正円に近づけるための整形量が決定される。
【００３４】
複数の光源１（２、３）の各々から出射された光の水平広がり角θｈ（図３参照）を垂直広がり角θｖ（図３参照）で除した除算値（θｈ／θｖ）が大きいほど、光源１（２、３）から光入射面４１（４２、４３）に向けて出射される光の光軸と、光入射面４１（４２、４３）に対する法線（Ｎ）方向との角度値が大きくなるように各々の複数の光源１（２、３）を配置する。
【００３５】
光源１〜３は、光束の断面形状が異なる光を出射する。すなわち、光源１〜３は、波長によって異なる形状のスポット（光束の断面形状）の光を出射する。複数の光源１（２、３）についての除算値（θｈ／θｖ）は、互いに、異なっている。たとえば、光源１（赤色光源）の場合、水平広がり角θｈは、８．５度、垂直広がり角θｖは１８度である。したがって、光源１の光の除算値は、０．４７２である。光源２（緑色光源）の場合、たとえば、水平広がり角θｈは、８度、垂直広がり角θｖは２１度である。したがって、光源２の光の除算値は、０．３８１である。光源３（青色光源）の場合、たとえば、水平広がり角θｈは、８．５度、垂直広がり角θｖは２３．５度である。したがって、光源３の光の除算値は、０．３６２である。第１プリズム４は、複数の光入射面４１〜４３の各々に、複数の光源１〜３の各々から出射された光の光束の断面形状の除算値（θｈ／θｖ）に基づいて各々の光入射面４１〜４３に対する法線方向に対する入射角度で決定され、決定された入射角度で複数の光源１〜３の各々から光が入射されるように構成されている。すなわち、複数の光源１〜３および第１プリズム４は、複数の光源１〜３の各々から出射された光の光束の断面形状の水平広がり角を垂直広がり角で除した除算値（θｈ／θｖ）と相関を持つ各々の光入射面４１〜４３に対する法線に対する入射角度で、複数の光源１〜３の各々から複数の光入射面４１〜４３の各々に光が入射されるように配置されている。
【００３６】
除算値（θｈ／θｖ）は、正円に対する歪を示す。このため、除算値（θｈ／θｖ）が１のものは光束の断面形状が正円の光であり、除算値（θｈ／θｖ）が１より小さいものは光束の断面形状が縦長の楕円の光となる。すなわち、除算値（θｈ／θｖ）が小さいほど、より縦長の光束の断面形状になる。ここでは、光源１〜３の各除算値（θｈ／θｖ）が、０．４７２：０．３８１：０．３６２とあるので、光源１（赤色）から出射する光の光束の断面形状が最も正円に近く、光源３（青色）から出射する光の光束の断面形状が最も縦長な円である。縦長な円の光の光束の断面形状は、基本は、第１プリズム４の光出射面４７と、第２プリズム５の光出射面５２により正円に整形される。しかしながら、光源１（赤色）、光源２（緑色）および光源３（青色）の各々における、もともとの光の光束の断面形状の形状は異なる。そこで、たとえば中間の光源２（緑色、除算値０．３８１）が正円になるように、上記光出射面４７および５２の角度とレイアウトとを決める（光源２を基準の光源と考える）ことも可能であるが、第１実施形態では３つの光源１〜３のいずれでもない仮想のモデル（仮想の光源）を基準の光源とする。例えば仮想の除算値（θｈ／θｖ）が０．４である仮想の光源から照射される光を、光入射面に対し垂直に入射することを想定し、０．４である仮想除算値（θｈ／θｖ）が１になるように上記光出射面４７および５２の角度とレイアウトとを決める。そして、仮想モデルの仮想除算値（θｈ／θｖ）に対する各光源１〜３の差異を、光入射面４１、４２、４３に対する入射角度の違いとして補正する。詳細には、光源１（赤色）では（０．４７２−０．４）＝＋０．０７２を、光源２（緑色）では（０．３８１−０．４）＝−０．０１９、光源３（青色）では（０．３６２−０．４）＝−０．０３８を補正量として使用する。この数値を角度に変換すると、光源１（赤色）がα（＋５．３度）、光源２（緑色）がβ（−１．８度）、光源３（青色）がγ（−２度）となる。このように、複数の光源１〜３の除算値に加えて、複数の光源１〜３とは異なる仮想の光源の仮想除算値にも基づいて、複数の光源１〜３の入射角度が決定される。また、上記のように、複数の光源１〜３のうち一の光源（たとえば光源１）の入射角度は、一の光源と対向する光入射面４１の法線方向に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度（＋５．３度）で、一の光源と対向する光入射面４１に光を入射させるように決定される。複数の光源１〜３のうち他の光源（たとえば光源２、３）の入射角度は、他の光源と対向する光入射面（４２、４３）の法線方向に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度（−１．８度、−２度）で、他の光源と対向する光入射面（４２、４３）に光を入射させるように決定される。なお、図２において、法線に対して反時計回りの方向をプラスの傾斜角度とし、法線に対して時計回りの方向をマイナスの傾斜角度とする。また、光学的な特性の観点から、各光源から出射される光の入射角度α〜γが、１度以上、１０度以下になるように、光学系を設計することが好ましい。
【００３７】
以上のように、３つの光源１〜３のどれでもない、除算値が０．４である仮想のモデル（仮想の光源）の光の光束の断面形状の整形が最適に行われるように第１プリズム４および第２プリズム５が設計されている。第１プリズム４および第２プリズム５による、光源１〜３の各々の光の光束の断面形状の整形量は、仮想のモデル（仮想の光源）の光の光束の断面形状の整形量と同じである。このため、このような第１プリズム４および第２プリズム５を用いても光源１〜３の光の光束の断面形状が正円になるように、光源１〜３の各々から出射される光を、それぞれ、各光源１〜３の除算値と、仮想モデルの仮想除算値とに基づいて決定された入射角度で、光源１〜３の各々に対向する光入射面４１〜４３の各々に入射させている。これにより、光源１〜３の各々から出射される光の光束の断面形状が正円に整形される。
【００３８】
上記のような入射角度で各光入射面に光が入射される。具体的には、複数の光源１（２、３）の各々から出射された光の光束の断面形状の水平広がり角θｈを垂直広がり角θｖで除した除算値（θｈ／θｖ）に基づいた各々の光入射面の法線に対する入射角度で、複数の光源１（２、３）の各々から複数の光入射面４１（４２、４３）の各々に光が入射されるように、複数の光源１（２、３）および第１プリズム４を配置する。
【００３９】
複数の光源１（２、３）および第１プリズム４は、複数の光源１（２、３）の各々から複数の光入射面４１（４２、４３）の各々に入射する光の入射角度が、いずれも、法線に対して傾斜するように配置されている。
【００４０】
複数の光源１（２、３）のうち一の光源１および第１プリズム４は、一の光源１と対向する光入射面４１の法線に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度で一の光源１から一の光源１と対向する光入射面４１に光を入射させるように配置されている。複数の光源１（２、３）のうち他の光源２（３）および第１プリズム４は、他の光源２（３）と対向する光入射面４２（４３）の法線に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度で他の光源２（３）から他の光源２（３）と対向する光入射面４２（４３）に光を入射させるように配置されている。
【００４１】
法線に対する最大の入射角度で光を出射する光源１からの光の入射角度（＋５．３度）と、法線に対する２番目に大きい入射角度で光を出射する光源３からの光の入射角度（−２度）との平均角度値（１．６５度）の絶対値（１．６５）は、法線に対する最小の入射角度で光を出射する光源２からの光の入射角度（−１．８度）の絶対値（１．８）よりも小さい。
【００４２】
基台１１０は、光源１〜３から出射された光が各々、上記の入射角度α〜γで光入射面４１〜４３に入射するように光源１〜３を固定するように構成されている。基台１１０は、平面視において、概略的には、矩形の枠体に形成されている。基台１１０は、光源１〜３の各々を配置する光源配置部１１１〜１１３を含む。光源配置部１１１〜１１３は、コリメータレンズ１ａ〜３ａの各々を配置するように構成されている。光源配置部１１１（１１２、１１３）は、光源１（２、３）から出射された光が入射角度α（β、γ）で光入射面４１（４２、４３）に入射するように、光源１（２、３）を保持するように構成されている。光源配置部１１１（１１２、１１３）の外側面は、第１プリズム４内で合成された光源１〜３の光軸Ａおよび光入射面４１（４２、４３）と非平行になるように構成されている。なお、光入射面４１（４２、４３）は、第１プリズム４内で合成された光源１〜３の光軸Ａに対して平行である。光源配置部１１１は、光入射面４１（光軸Ａ）に対して、α度（＋５．３度）傾斜している。同様に、光源配置部１１２は、光入射面４２（光軸Ａ）に対して、β度（−１．８度）傾斜し、光源配置部１１３は、光入射面４３（光軸Ａ）に対して、γ度（−２度）傾斜している。
【００４３】
第２プリズム５は、第１プリズム４から出射された複数の光が光出射面５１に入射され、少なくとも、入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、光出射面５２から光を出射させるように構成されている。
【００４４】
第２プリズム５は、第２プリズム５に入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、第２プリズム５の光出射面５２から光を出射させることに加え、第２プリズム５の光出射面５２から出射される光の光束の断面形状を正円に近づける整形を行うように形成されている。第２プリズム５は、第１プリズム４によりビーム整形を行っても複数の光源１〜３から出射された光の各々の光軸を完全に一致させられない場合にも、複数の光の各々の光軸のずれをさらに補正することができる。第２プリズム５により光の光束の断面形状が整形される原理については、第１プリズム４と実質的に同様である。
【００４５】
図１に示すように、集光レンズ６は、複数の光の各々の光軸を合わされた合成光を集光する（絞る）ように構成されている。
【００４６】
走査ユニット７は、走査部７１と、偏光レンズ７２と、絞り部７３と、立上ミラー７４とを含んでいる。
【００４７】
走査部７１は、水平走査用のＭＥＭＳミラー７１ｈと、垂直走査用のＭＥＭＳミラー７１ｖとを含んでいる。走査部７１は、第１プリズム４および第２プリズム５を経由した光をフロントガラス９００に走査するように構成されている。
【００４８】
偏光レンズ７２（７２ａ、７２ｂ）は、ユーザが偏光機能を有するサングラスを装着したままでもフロントガラス９００に投影された画像を視認可能なように、光を水平面に対して４５度偏光するように構成されている。
【００４９】
絞り部７３は、第１プリズム４および第２プリズム５を経由した光の光束の断面形状を正円に整えるためのアパーチャである。絞り部７３を通過した光が、走査部７１に照射され、走査部７１により走査される。
【００５０】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５１】
第１実施形態では、上記のように、複数の光源１（２、３）の各々から出射された光の光束の断面形状の水平広がり角θｈを垂直広がり角θｖで除した除算値（θｈ／θｖ）と相関を持つ各々の光入射面４１（４２、４３）の法線に対する入射角度で、複数の光源１（２、３）の各々から複数の光入射面４１（４２、４３）の各々に光が入射されるように、複数の光源１（２、３）および第１プリズム４を配置する。これにより、光の光束の断面形状を正円に近づけるように整形するように、除算値（θｈ／θｖ）と相関を持つ各々の光入射面に対する法線方向に対する入射角度で、複数の光源１（２、３）の各々から複数の光入射面４１（４２、４３）の各々に光が入射して、１つの光出射面４７から出射されるように複数の光源１（２、３）および第１プリズム４４を配置することができる。その結果、光源から出射される光の光束の断面形状が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、各々の光源から出射される異なる光の光束の断面形状の除算値（θｈ／θｖ）と相関を持つ入射角度で、各々の光源から第１プリズム４に入射した光が第１プリズム４から出射する際に光の光束の断面形状が正円になるように整形することができる。このため、複数の光源１（２、３）から出射される光を合成する（重ねる）際に、複数の光源１（２、３）から出射される光が互いに重ならない部分ができるのを抑制することができる。その結果、効率よく光を使って画像を投影することができる。また、除算値（θｈ／θｖ）と相関を持つ光入射面４１（４２、４３）の法線に対する入射角度が所定角度を有する場合には、第１プリズム４の光入射面４１（４２、４３）により反射された光が光源１（２、３）に入射してしまうのを抑制することができるので、光源の出力変動を抑制することができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、複数の光源１（２、３）の各々から複数の光入射面４１（４２、４３）の各々に入射する光の入射角度が、いずれも、法線に対して傾斜するように、複数の光源１（２、３）および第１プリズム４を配置する。これにより、効率よく光を使って画像を投影しつつ、確実に、光入射面４１（４２、４３）により反射された光が光源１（２、３）に入射してしまうのを抑制することができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、一の光源１と対向する光入射面４１の法線に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度で一の光源１から一の光源１と対向する光入射面４１に光を入射させるように、複数の光源１（２、３）のうち一の光源１および第１プリズム４を配置する。他の光源２（３）と対向する光入射面４２（４３）の法線に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度で他の光源２（３）から他の光源２（３）と対向する光入射面４２（４３）に光を入射させるように、複数の光源１（２、３）のうち他の光源２（３）および第１プリズム４を配置する。これにより、光入射面４１（４２、４３）の法線に対して、時計回りまたは反時計回りのいずれか一方向だけに傾斜した入射角度で、各光源から各光源と対向する光入射面４１（４２、４３）に光を入射させる場合と異なり、複数の光源１（２、３）と第１プリズム４とを容易に配置することができる（複数の光源１（２、３）と第１プリズム４との配置位置の制約を小さくすることができる）。
【００５４】
また、第１実施形態では、法線に対する最大の入射角度で光を出射する光源１からの光の入射角度と、法線に対する２番目に大きい入射角度で光を出射する光源３からの光の入射角度との平均角度値の絶対値は、法線に対する最小の入射角度で光を出射する光源２からの光の入射角度の絶対値よりも小さい。これにより、光入射面の法線に対する、各光源から各光入射面に入射する光の入射角度が大きくなるのを抑制できる。その結果、光学的な特性の観点から好ましい、各光源１〜３から出射される光の入射角度が、１度以上、１０度以下になるように、容易に、光学系を設計することができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、第１プリズム４から出射された複数の光が入射され、少なくとも、入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、光出射面４７から光を出射させる第２プリズム５を設ける。これにより、第１プリズム４によりビーム整形を行っても複数の光の各々の光軸を完全に一致させられない場合にも、複数の光の各々の光軸のずれをさらに補正することができる。その結果、複数の光源１（２、３）から出射される光を合成した（重ねた）際に、複数の光源１（２、３）から出射される光が互いに重ならない部分ができるのを抑制することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、第２プリズム５に入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、第２プリズム５の光出射面４７から光を出射させることに加え、第２プリズム５の光出射面４７から出射される光の光束の断面形状を正円に近づけるように整形するように第２プリズム５を形成する。これにより、第１プリズム４によりビーム整形が行われた光の光束の断面形状を、第２プリズム５を用いて、さらに正円に近づけることができる。
【００５７】
［第２実施形態］
次に、図４を参照して、第２実施形態によるプロジェクタ２００の構成について説明する。第２実施形態では、基台１１０の光源配置部１１１（１１２、１１３）が光軸Ａに対して傾斜している第１実施形態のプロジェクタ１００と異なり、基台２１０の光源配置部２１１（２１２）が光軸Ａに対して平行である構成について説明する。
【００５８】
第１プリズム２０４は、複数の光入射面２４１（２４２、２４３）の各々に、各々の光入射面に対する法線（Ｎ）方向とは異なる方向から光が入射され、１つの光出射面４７から出射される合成された光の光束の断面形状（スポット）を正円に近づけるように整形するように構成されている。
【００５９】
第１プリズム２０４は、光入射面２４１（２４２）から入射された光を反射させることにより光出射面２４７に向けて進めるための反射部２４４（２４５）を内部に含んでいる。光源１（２）は、反射部２４４（２４５）により光出射面２４７に向けられるように反射された光の進行方向に対して、垂直に光を出射するように基台２１０に配置されている。
【００６０】
光入射面２４１（２４２、２４３）は、第１プリズム２０４内の合成光の進行方向に対して非平行になるように形成されている。
【００６１】
基台２１０は、光源１〜３から出射された光が各々、上記の入射角度α〜γで光入射面２４１〜２４３に入射するように光源１〜３を固定するように構成されている。基台２１０は、平面視において、矩形の枠体に形成されている。基台２１０は、光源１〜３の各々を配置する光源配置部２１１〜２１３を含む。光入射面２４１（２４２、２４３）は、光源配置部２１１（２１２、２１３）と非平行になるように構成されている。これにより、光源１（２、３）から出射された光が各々、上記の入射角度α（β、γ）で光入射面２４１（２４２、２４３）に入射される。
【００６２】
光入射面２４１は、光源配置部２１１に対して、α度傾斜している。同様に、光入射面２４２は、光源配置部２１２に対して、β度傾斜し、光入射面２４３は、光源配置部２１３に対して、γ度傾斜している。このように構成すれば、光源１から出射された光が、上記の入射角度α（＋５．３度）で光入射面２４１に入射される。同様に、光源２から出射された光が、上記の入射角度β（−１．８度）で光入射面２４２に入射され、光源３から出射された光が、上記の入射角度γ（−２度）で光入射面２４３に入射される。
【００６３】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６４】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６５】
第２実施形態では、上記のように構成することにより、第１実施形態と同様、光源１（２、３）の出力変動を抑制することができる。また、効率よく光を使って画像を投影することができる。
【００６６】
また、第２実施形態では、反射部２４４（２４５）により１つの光出射面２４７に向けられるように反射された光の進行方向に対して、垂直または平行に光を出射するように光源１（２、３）を基台２１０に配置する。第１プリズム２０４の複数の光入射面２４１（２４２、２４３）を、光の進行方向に対して非平行になるように第１プリズム２０４を形成する。これにより、光入射面２４１（２４２、２４３）に対する法線方向とは異なる方向から光入射面２４１（２４２、２４３）に光を入射させるために、基台２１０を複雑な形状にすることにより第１プリズム２０４の光入射面２４１（２４２、２４３）に対して傾斜させた状態で光源１（２、３）を配置させなくてもよい。その結果、簡易な形状を基台２１０を用いて、光入射面２４１（２４２、２４３）に対する法線方向とは異なる方向から光入射面２４１（２４２、２４３）に光を入射させることができる。
【００６７】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６８】
［第３実施形態］
次に、図５を参照して、第３実施形態によるプロジェクタ３００の構成について説明する。第３実施形態では、第１プリズム２０４の反射部２４４および２４５が９０度以外の角度で交差する第２実施形態のプロジェクタ２００と異なり、第１プリズム３０４の反射部３４４および３４５が直交する構成について説明する。
【００６９】
図５に示すように、第１プリズム３０４は、光入射面３４１（３４２、３４３）と、反射部３４４（３４５）と、光出射面３４７とを含む。
【００７０】
反射部３４４（３４５）は、光源１（２）から出射され、光入射面３４１（３４２）から第１プリズム３０４内に入射した光を、光出射面３４７に向けて反射させるように構成されている。反射部３４４および３４５は、平面視において、互いに、直交するように構成されている。
【００７１】
第３実施形態によれば、反射部３４４および３４５を直交するように構成することによって、第１プリズム３０４の形状が複雑になるのを抑制することができる。その結果、第１プリズム３０４の製造時の誤差を小さくすることができるので、光源１〜３の各々から照射された光のビーム整形を精度よく行うことができる。
【００７２】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【００７３】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７４】
第３実施形態では、上記のように構成することにより、第１実施形態と同様、光源１（２、３）の出力変動を抑制することができる。また、効率よく光を使って画像を投影することができる。
【００７５】
また、第３実施形態では、隣接する反射部３４４（３４５）を、互いに、略９０度の角度で交差するように設ける。これにより、第１プリズム３０４の構造を簡素化することができる。
【００７６】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００７７】
［第４実施形態］
次に、図６〜図９を参照して、第４実施形態によるプロジェクタ４００の構成について説明する。第４実施形態では、光源１〜３の全てを基台１１０に直接固定した第１実施形態のプロジェクタ１００と異なり、一部の光源のみを基台４１０に固定する構成について説明する。
【００７８】
図６に示すように、プロジェクタ４００は、複数の光源１〜３と、第１プリズム４と、走査ユニット７とを備えている。プロジェクタ４００は、複数の光源１〜３を配置するための基台４１０を備えている。第４実施形態では、プロジェクタ４００は、光源１〜３をそれぞれ含む光源ユニット１０〜３０を備えている。図６では、第２プリズム５を省略して図示している。
【００７９】
光源ユニット１０は、光源１と、光源取付部１１とを含んでいる。光源取付部１１には、光源１が固定されている。コリメータレンズ１ａは、基台４１０に固定されている。コリメータレンズ１ａは、光源１と第１プリズム４との間の位置で基台４１０に対して相対位置が変更しないように、基台４１０に固定されている。
【００８０】
光源１は、走査部７１に照射される光の第１光束位置Ｓ１（図８参照）が変更されないように配置される。第１光束位置Ｓ１は、水平走査用のＭＥＭＳミラー７１ｈ（走査部７１）の中心Ｃ（図８参照）に位置合わせされている。光源１の第１光束位置Ｓ１は、光束位置を合わせる際の基準にされる。
【００８１】
光源取付部１１は、基台４１０の光源ユニット１０が配置されている部分の外側面に沿って、基台４１０に対して相対的に移動可能に構成されている。光源取付部１１は、光源１から出射される光に垂直な第１垂直面Ｖ１に沿って、コリメータレンズ１ａに対して相対的に移動されるように構成されている。これにより、光源１が、第１垂直面Ｖ１に沿って、コリメータレンズ１ａに対して相対的に移動される。その結果、光源１から出射される光の第１光軸Ａ１（図８参照）を調整することができる。第１プリズム４内における合成光の進行方向と同じ方向に延びる第１光軸Ａ１と、光源１からの第１プリズム４の光入射面４１に向けて進む入射光とは、直交する。第１プリズム４内における合成光と同じ方向に延びる第１光軸Ａ１は、光出射面４７に平行である。このようにして、調整した光源１の第１光軸Ａ１は、光軸を合わせる際の基準にされる。
【００８２】
図７に示すように、光源ユニット２０は、光源２と、コリメータレンズ２ａと、光源取付部２１と、ベース部材２２とを含んでいる。光源２は、光源取付部２１に固定されている。コリメータレンズ２ａは、コリメータレンズホルダ２３を用いてベース部材２２に固定されている。
【００８３】
図６に示すように、光源取付部２１およびベース部材２２は、一体的に、光源２から出射される光に垂直な第２垂直面Ｖ２に沿って基台４１０に対して相対位置が変更可能に構成されている。これにより、光源２とコリメータレンズ２ａとが、一体的に移動されることにより第２光束位置Ｓ２（図８参照）が調整される。
【００８４】
光源取付部２１は、ベース部材２２に対して相対位置が変更可能に構成されている。具体的には、光源取付部２１は、光源２から出射される光に垂直な第２垂直面Ｖ２に沿って、ベース部材２２に対して相対的に移動可能に構成されている。光源取付部２１は、基台４１０の光源ユニット２０が配置されている部分の外側面に沿って、基台４１０に対して相対的に移動可能に構成されている。光源取付部２１は、第２垂直面Ｖ２に沿って、コリメータレンズ２ａに対して相対的に移動されるように構成されている。これにより、光源２から出射されてコリメータレンズ２ａを通過した光軸の角度を変更することができる。その結果、光源２から出射される第２光軸Ａ２（図８参照）の傾きを調整することが可能である。
【００８５】
光源２（光源ユニット２０）は、走査部７１に照射される光の第２光軸Ａ２と光の第２光束位置Ｓ２とを、それぞれ、光源１の第１光軸Ａ１と光源１の第１光束位置Ｓ１とに合わせることが可能なように配置される。
【００８６】
光源ユニット３０は、光源３と、コリメータレンズ３ａと、光源取付部３１と、ベース部材３２とを含んでいる。光源ユニット３０は、光源ユニット２０と実質的に同様の構成を有している。
【００８７】
光源取付部３１およびベース部材３２は、一体的に、光源３から出射される光に垂直な第３垂直面Ｖ３に沿って基台４１０に対して相対位置が変更可能に構成されている。これにより、光源３とコリメータレンズ３ａとが、一体的に移動されることにより第３光束位置Ｓ３（図８参照）が調整される。第３光束位置Ｓ３は、特許請求の範囲の「第２光束位置」の一例である。第３垂直面Ｖ３は、特許請求の範囲の「第２垂直面」の一例である。
【００８８】
光源取付部３１は、基台３１０の光源ユニット３０が配置されている部分の外側面に沿って（第３垂直面Ｖ３に沿って）、基台４１０に対して相対的に移動可能に構成されている。これにより、光源３から出射される第３光軸Ａ３（図８参照）の傾きを調整することが可能である。第３光軸Ａ３は、特許請求の範囲の「第２光軸」の一例である。
【００８９】
光源３（光源ユニット３０）は、走査部７１に照射される光の第３光軸Ａ３と光の第３光束位置Ｓ３とを、それぞれ、光源１の第１光軸Ａ１と光源１の第１光束位置Ｓ１とに合わせることが可能なように配置される。
【００９０】
上記のような光源ユニット１０（２０、３０）によって、図８に示す第１光軸Ａ１とずれている第２光軸Ａ２（第３光軸Ａ３）を、第１光軸Ａ１に合わせるように傾きを調整することができる。また、光源ユニット１０（２０、３０）によって、図８に示すＭＥＭＳミラー７１ｈ（走査部７１）の中心Ｃに位置する光束位置Ｓ１とずれている光束位置Ｓ２（光束位置Ｓ３）を、光束位置Ｓ１に合わせるように調整（移動）させることができる。
【００９１】
図９に示すように、走査ユニット７は、走査部７１と、偏光レンズ７２と、絞り部７３と、立上ミラー７４と、集光レンズ６とを含んでいる。
【００９２】
絞り部７３は、複数の光源１〜３から出射され、合成された合成光を絞るように構成されている。具体的には、絞り部７３は、アパーチャである。また、図６に示すように、走査ユニット７は、基台１１０に対して相対的に移動可能に構成されている。走査ユニット７は、水平方向に移動可能に構成されている。走査ユニット７は、垂直方向に移動可能に構成されている。これにより、第１光軸Ａ１および第２光軸Ａ２と、第１光束位置Ｓ１および第２光束位置Ｓ２との各々が合わされた光を絞り部７３を通過させるように、走査ユニット７を調整することが可能である。言い換えると、第４実施形態のプロジェクタ４００では、光軸合わせと、光束位置合わせの各々が行われた後、別途、絞り部７３の位置合わせが行われるように構成されている。
【００９３】
走査部７１は、絞り部７３により絞られた光を走査し、フロントガラス９００に画像を投影するように構成されている。
【００９４】
なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９５】
（第４実施形態の効果）
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００９６】
第４実施形態では、上記のように構成することにより、第１実施形態と同様、光源１（２、３）の出力変動を抑制することができる。また、効率よく光を使って画像を投影することができる。
【００９７】
また、第４実施形態では、少なくとも走査部７１に照射される光の第１光束位置Ｓ１が変更されないように配置される光源１を設ける。走査部７１に照射される光の第２光軸Ａ２（第３光軸Ａ３）と光の第２光束位置Ｓ２（第３光束位置Ｓ３）とを、それぞれ、光源１の第１光軸Ａ１と光源１の第１光束位置Ｓ１とに合わせることが可能なように配置される光源２（３）を設ける。第１光軸Ａ１〜第３光軸Ａ３と、第１光束位置Ｓ１〜第３光束位置Ｓ３との各々が合わされた光が絞り部７３を通過するように基台１１０に対して相対的に移動可能なように走査ユニット７を構成する。これにより、第１光束位置Ｓ１を基準として、第２光束位置Ｓ２（第３光束位置Ｓ３）を変更させて光束位置を合わせる作業を行うことができる。その結果、第１光束位置Ｓ１および第２光束位置Ｓ２（第３光束位置Ｓ３）の両方を変更させて光束位置を合わせる作業を行う場合に比べて、容易に光束位置を合わせる作業を行うことができる。また、光軸（第１光軸Ａ１〜第３光軸Ａ３）を合わせる作業および光束位置（第１光束位置Ｓ１〜第３光束位置Ｓ３）を合わせる作業と、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部７３に通過させる作業とを、個別に行うことができる。その結果、光軸を合わせる作業、光束位置を合わせる作業、および、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部７３に通過させる作業と一度に行う場合と異なり、光軸および光束位置を合わせた光を精度よく絞り部７３に通過させることができるので、効率よく光を使って画像を投影することができる。
【００９８】
また、第４実施形態では、光源１と第１プリズム４との間の位置で基台４１０に固定された第１レンズ部材１ａを設ける。光源１を、光源１から出射される光に垂直な第１垂直面Ｖ１に沿って、第１レンズ部材１ａに対して相対的に移動されることにより、第１光軸Ａ１の傾きが調整されるように構成する。これにより、光束位置を合わせる際の基準の光源である光源１の第１光軸Ａ１の傾きを微調整することができるので、適切に微調整された第１光軸Ａ１を光軸合わせの基準として用いることができる。その結果、第１光束位置Ｓ１を光束位置合わせの基準として用いることに加えて、第１光軸Ａ１を光軸合わせの基準として用いることができる。
【００９９】
また、第４実施形態では、光源２（３）と第１プリズム４との間の位置で基台４１０に対して、光源２（３）から出射される光に垂直な第２垂直面Ｖ２（第３垂直面Ｖ３）に沿って移動可能に配置された第２レンズ部材２ａ（３ａ）を設ける。光源２（３）を、第２垂直面Ｖ２（第３垂直面Ｖ３）に沿って、第２レンズ部材２ａ（３ａ）に対して相対的に移動されることにより第２光軸Ａ２（第３光軸Ａ３）の傾きが調整されるように構成し、かつ、第２レンズ部材２ａ（３ａ）と一体的に移動されることにより第２光束位置Ｓ２（第３光束位置Ｓ３）が調整されるように構成する。これにより、簡易な構成によって、第２光軸Ａ２（第３光軸Ａ３）の傾きを調整して基準の第１光軸Ａ１に合わせる作業、および、第２光束位置Ｓ２（第３光束位置Ｓ３）を調整して基準の第１光束位置Ｓ１に容易に合わせる作業を行うことができる。
【０１００】
また、第４実施形態では、光源１は、白色を投影する際に、光源２（３）と比較して、相対的に大きい出力で光を出射する赤色光源である。これにより、白色を投影する際に、光源２（３）と比較して相対的に大きい出力で光を照射する必要がある光源１の第１光束位置Ｓ１および第１光軸Ａ１を基準として、光束位置および光軸を合わせる作業を行うことができる。その結果、光軸および光束位置を合わせた光を精度よく絞り部７３に通過させる際に、光源１から出射された光の欠けを抑制することができるので、白色を投影する際の輝度を容易に確保することができる。
【０１０１】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０２】
［第５実施形態］
次に、図１０を参照して、第５実施形態によるプロジェクタ５００の構成について説明する。第５実施形態では、集光レンズ６が走査ユニット７に配置されている第４実施形態のプロジェクタ４００と異なり、集光レンズ６が光源１〜３が配置される基台５１０に配置されている構成について説明する。
【０１０３】
プロジェクタ５００は、複数の光源１〜３と、第１プリズム４と、集光レンズ６と、走査ユニット７とを備えている。プロジェクタ５００は、複数の光源１〜３を配置するための基台５１０を備えている。図１０では、第２プリズム５を省略して図示している。
【０１０４】
集光レンズ６は、基台５１０に固定されている。集光レンズ６は、基台５１０の走査ユニット７側の側部に配置されている。集光レンズ６は、光源１〜３の各々から出射された光の合成光を集光する。集光された光は、走査ユニット７の絞り部７３を介して、水平走査用のＭＥＭＳミラー７１ｈに照射される。
【０１０５】
第５実施形態では、光源２の第２光軸Ａ２および光源３の第３光軸Ａ３を光源１の第１光軸Ａ１に合わせ、光源２の第２光束位置Ｓ２および光源３の第３光束位置Ｓ３と光源１の第１光束位置Ｓ１とに合わせた状態で、光源１〜３の各々から出射された光の合成光を集光レンズ６により集光する。そして、集光された状態の合成光を走査ユニット７内部に導き、絞り部７３を通過させるように、走査ユニット７を調整することが可能である。
【０１０６】
なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０７】
（第５実施形態の効果）
第５実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１０８】
第５実施形態では、上記のように構成することにより、第１実施形態と同様、光源の出力変動を抑制することができる。また、効率よく光を使って画像を投影することができる。
【０１０９】
また、第５実施形態では、基台５１０に固定され、光源１〜３の各々から出射された光を集光する集光レンズ６を設ける。これにより、集光レンズ６が走査ユニット７に設けられた構成と異なり、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部７３に通過させる際に走査ユニット７を動かしても、合わされた光軸（第１光軸Ａ１〜第３光軸Ａ３）の位置がずれるのを抑制することができる。
【０１１０】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１１１】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【０１１２】
たとえば、上記第１〜５実施形態では、プロジェクタ１００〜５００を自動車のヘッドアップディスプレイに適用した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明は、プロジェクタを自動車以外のヘッドアップディスプレイに適用してもよい。また、本発明は、ヘッドアップディスプレイに限らず、壁面などに投影するプロジェクタにも適用可能である。
【０１１３】
また、上記第１〜第５実施形態では、第１プリズム４および第２プリズム５を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１プリズムのみを設けてもよい。また、第１プリズムおよび第２プリズムに加えて、他のプリズムを備えていてもよい。
【０１１４】
また、上記第１〜第５実施形態では、第２プリズム５に入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、第２プリズム５の光出射面から光を出射させることに加え、第２プリズム５の光出射面から出射される光の光束の断面形状を正円に近づけるように整形する第２プリズム５を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、光の整形を行わず、入射した複数の光の各々の光軸を合わせて光出射面から光を出射させる第２プリズムを設けてもよい。
【０１１５】
また、上記第４および第５実施形態では、走査部７１に照射される光の第１光束位置Ｓ１が変更されないように配置される光源１を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、走査部に照射される光の第１光束位置Ｓ１が変更されず、かつ、走査部に照射される光の第１光軸Ａ１が変更されないように配置される光源１を設けてもよい。
【０１１６】
また、上記第１〜第５実施形態では、３つの光源１〜３を設ける例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数の光源は複数であればよく、３つ以外の数の光源を設けてもよい。
【０１１７】
また、上記第１〜第５実施形態では、レーザダイオードからなる光源１（２、３）を設けたが、本発明はこれに限らない。本発明では、光源は、レーザダイオード以外であってもよい。
【０１１８】
また、上記第１〜第５実施形態では、光源１〜３から出射される入射角度を、３つの光源１〜３のいずれでもない仮想除算値（θｈ／θｖ）が０．４の仮想のモデル（仮想の光源）を基準として決定する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、仮想除算値（θｈ／θｖ）が０．４以外の数値の仮想のモデルを基準として、光源１〜３から出射される入射角度を決定してもよい。また、光源１〜３から出射される入射角度を決定する際に、仮想のモデルではなく、光入射面の法線方向に対して所定角度だけ傾斜した入射角度で光を照射する３つの光源１〜３のうちいずれかの光源を基準として、残りの光源の各々から照射される光の入射角度を決定してもよい。
【０１１９】
また、上記第１〜第５実施形態では、複数の光源１〜３とは異なる仮想の光源の仮想除算値と相関を持つ複数の光源１〜３の入射角度を用いる例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、仮想の光源から出射された光が光入射面に入射する際の仮想入射角度と相関を持つ複数の光源１〜３の入射角度を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１  光源（赤色レーザ光源、第１レーザ光源）
１ａ  コリメータレンズ（第１レンズ部材）
２  光源（緑色レーザ光源、第２レーザ光源）
２ａ、３ａ  コリメータレンズ（第２レンズ部材）
３  光源（青色レーザ光源、第２レーザ光源）
４、２０４、３０４  第１プリズム
５  第２プリズム
６  集光レンズ
７  走査ユニット
４１、４２、４３、２４１、２４２、２４３、３４１、３４２、３４３  光入射面
４４、４５、４６、２４４、２４５、３４４、３４５  反射部
４７、２４７  光出射面
７１  走査部
７３  絞り部
１００、２００、３００、４００、５００  プロジェクタ
１１０、２１０、４１０、５１０  基台
Ａ１  第１光軸
Ａ２  第２光軸
Ａ３  第３光軸（第２光軸）
Ｎ  法線
Ｓ１  第１光束位置
Ｓ２  第２光束位置
Ｓ３  第３光束位置（第２光束位置）
Ｖ１  第１垂直面
Ｖ２  第２垂直面
Ｖ３  第３垂直面（第２垂直面）
θｈ  水平広がり角
θｖ  垂直広がり角
θｈ／θｖ  除算値
【図１】
2017111266.tif 000003
【図２】
2017111266.tif 000004
【図３】
2017111266.tif 000005
【図４】
2017111266.tif 000006
【図５】
2017111266.tif 000007
【図６】
2017111266.tif 000008
【図７】
2017111266.tif 000009
【図８】
2017111266.tif 000010
【図９】
2017111266.tif 000011
【図１０】
2017111266.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月25日(2015.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束の断面形状が異なる複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源の各々から出射された光が入射する複数の光入射面と、前記複数の光入射面から入射した光が合成されて出射される１つの光出射面とを含む第１プリズムと、
前記第１プリズムから出射された光を走査する走査部とを備え、
前記複数のレーザ光源および前記第１プリズムは、
前記複数のレーザ光源の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角を垂直広がり角で除した除算値と相関を持つ各々の前記光入射面に対する法線に対する入射角度で、前記複数のレーザ光源の各々から前記複数の光入射面の各々に光が入射されるように配置されている、プロジェクタ。
【請求項２】
前記複数のレーザ光源および前記第１プリズムは、
前記複数のレーザ光源の各々から前記複数の光入射面の各々に入射する光の入射角度が、いずれも、前記法線に対して傾斜するように配置されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記複数のレーザ光源のうち一のレーザ光源および前記第１プリズムは、
前記一のレーザ光源と対向する前記光入射面の法線に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度で前記一のレーザ光源から前記一のレーザ光源と対向する前記光入射面に光を入射させるように配置され、
前記複数のレーザ光源のうち他のレーザ光源および前記第１プリズムは、
前記他のレーザ光源と対向する前記光入射面の法線に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度で前記他のレーザ光源から前記他のレーザ光源と対向する前記光入射面に光を入射させるように配置されている、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記複数のレーザ光源のうち前記法線に対する最大の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度と、前記複数のレーザ光源のうち前記法線に対する２番目に大きい入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度との平均角度値の絶対値は、前記複数のレーザ光源のうち前記法線に対する最小の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度の絶対値よりも小さい、請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記第１プリズムから出射された複数の光が入射され、少なくとも、入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、光出射面から光を出射させる第２プリズムをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記複数のレーザ光源を配置するための基台をさらに備え、
前記第１プリズムは、前記光入射面から入射された光を反射させることにより前記１つの光出射面に向けて進めるための複数の反射部を内部に含み、
前記複数のレーザ光源は、それぞれ、前記反射部により前記１つの光出射面に向けられた光の進行方向に対して、垂直または平行に光を出射するように前記基台に配置され、
前記第１プリズムの前記複数の光入射面は、前記進行方向に対して非平行になるように形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
隣接する前記反射部は、互いに、略９０度の角度で交差するように設けられている、請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記複数のレーザ光源を配置するための基台と、
光を絞る絞り部と、前記絞り部により絞られた光を走査する前記走査部とを含む走査ユニットとをさらに備え、
前記複数のレーザ光源は、少なくとも前記走査部に照射される光の第１光束位置が変更されないように配置される第１レーザ光源と、前記第１レーザ光源とは異なる色の光を出射し、前記走査部に照射される光の第２光軸と光の第２光束位置とを、それぞれ、前記第１レーザ光源の第１光軸と前記第１レーザ光源の第１光束位置とに合わせることが可能なように配置される第２レーザ光源とから構成され、
前記走査ユニットは、前記第１光軸および前記第２光軸と、前記第１光束位置および前記第２光束位置との各々が合わされた光が前記絞り部を通過するように前記基台に対して相対的に移動可能に構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記第１レーザ光源と前記第１プリズムとの間の位置で前記基台に固定された第１レンズ部材をさらに備え、
前記第１レーザ光源は、前記第１レーザ光源から出射される光に垂直な第１垂直面に沿って、前記第１レンズ部材に対して相対的に移動されることにより、前記第１光軸の傾きが調整されるように構成されている、請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記第２レーザ光源と前記第１プリズムとの間の位置で前記基台に対して、前記第２レーザ光源から出射される光に垂直な第２垂直面に沿って移動可能に配置された第２レンズ部材をさらに備え、
前記第２レーザ光源は、前記第２垂直面に沿って、前記第２レンズ部材に対して相対的に移動されることにより前記第２光軸の傾きが調整されるように構成され、かつ、前記第２レンズ部材と一体的に移動されることにより前記第２光束位置が調整されるように構成されている請求項９に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記第２レーザ光源は、緑色レーザ光源または青色レーザ光源を含み、
前記第１レーザ光源は、白色を投影する際に、前記第２レーザ光源と比較して、相対的に大きい出力で光を出射する赤色レーザ光源である、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記第１レンズ部材および前記第２レンズ部材は、コリメータレンズであり、
前記基台に固定され、前記第１レーザ光源および前記第２レーザ光源の各々から出射された光を集光する集光レンズをさらに備える、請求項１０に記載のプロジェクタ。