JP5846416B2 - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクタに関する。

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。

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。

そして、下記に示す特許文献１には、レーザダイオードを光源用素子とする光源装置であって、光学部品の組み付けを容易とし、調整を高精度としながら、接着に要する待ち時間を軽減させて、装置の小型化、低コスト化を可能とした光源装置が提案されている。

特開平６−３６３２４号公報

しかしながら、上述の光源装置では、光源用素子の位置調整を容易とするものではあるが、レンズと光源用素子との光学的位置調整を容易とするものではなかった。

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を一致又は平行にするとともに、光源用素子とレンズとを所定の距離で配置する光源装置及びプロジェクタを提供することを目的としている。

本発明の光源装置は、フランジ部と当該フランジ部よりも小径のシリンダ部とを有する光源用素子と、前記光源用素子の前記フランジ部の後方を当接させて配置させる光源用素子ホルダと、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、前記光源用素子と前記コリメータレンズとの間に配置され、前記光源用素子の前記フランジ部の前方の面に後端面が当接するとともに、前記コリメータレンズの後方の面に前端面が当接する中空形状とされた環状部材と、前記コリメータレンズを穴部に収納するコリメータレンズホルダと、を備え、前記環状部材の前端面は、当該環状部材の中心軸と直交する平面として形成されていることを特徴とする。
また、本発明の光源装置は、フランジ部と当該フランジ部よりも小径のシリンダ部とを有する光源用素子と、前記光源用素子の前記フランジ部の後方を当接させて配置させる光源用素子ホルダと、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、前記光源用素子と前記コリメータレンズとの間に配置され、前記光源用素子の前記フランジ部の前方の面に後端面が当接するとともに、前記コリメータレンズの後方の面に前端面が当接する中空形状とされた環状部材と、前記コリメータレンズを穴部に収納するコリメータレンズホルダと、を備え、前記環状部材の前端面は、前記コリメータレンズの後方の面の曲面に合致する曲面で形成されていることを特徴とする。

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、前記光源装置及び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、上述の本発明の光源装置であることを特徴とする。

本発明によれば、光源用素子の光軸とレンズの光軸とを平行又は一致させるとともに、光源用素子とレンズとを所定の距離で配置する光源装置及びプロジェクタを提供することができる。

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。 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。 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。 本発明の実施形態に係る光源装置のレイアウトの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る光源装置のレイアウトの一例を示す図である。 図５に示す光源装置のレイアウトの要部Ａを拡大した図である。 本発明の実施形態に係る光源装置の一例の拡大した図である。 本発明の実施形態に係る光源装置のレイアウトの一例を示す図である。 図８に示す光源装置のレイアウトの要部Ｂを拡大した図である。 図４に示す光源装置のレイアウトの組立工程の流れを示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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冷却装置であるヒートシンク81等を備える。

光源群72は、複数の青色レーザ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。

ヒートシンク81と背面パネル13との間には複数の冷却ファン261が配置されており、これらの冷却ファン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。なお、冷却装置であるヒートシンク81の放熱フィンの構造については後述する。

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。

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。

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。

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側に配置される冷却装置であるヒートシンク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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、本発明のコリメータレンズ73、青色レーザ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、光源装置のレイアウトの一例を示す図である。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方向を示し、前後については、励起光源71の射出方向を前方向とする。

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のシリンダ部71bとを有する光源用素子である青色レーザ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、励起光源71とコリメータレンズ73との間に介在する環状部材であるスペーサ84と、穴部79dを有してコリメータレンズ73等を保持するコリメータレンズホルダ79と、を備える。

光源用素子ホルダ82は、アルミニウム等の平板形状の放熱部材であって、後方の面に励起光源71のリード端子を挿通させる孔部82aを有する。

なお、光源用素子ホルダ82の孔部82aを挿通した励起光源71のリード端子は、光源用素子ホルダ82の後方で、光源制御回路41が実装される制御回路基板241と図示しないリード線、又は、フレキシブル基板等によって結線される。

スペーサ84は、金属製や耐熱性の硬質樹脂製の中空円筒形状の環状部材であって、スペーサ84の後方の面を第一の環状面である後端面84aとし、スペーサ84の前方の面を第二の環状面である前端面84bとする。そして、スペーサ84は、励起光源71のフランジ部71aの前方の面に後端面84aを当接させるとともに、コリメータレンズ73の後方の面に前端面84bを当接させるものである。

そして、スペーサ84は、機械加工や射出成形により、前端面84b及び後端面84aを円筒形状における中心軸に対して直交するようにしながら平行に形成させる。

これにより、円筒形状の小型のスペーサ84の後端面84a及び前端面84bを容易に平行に形成して光軸と垂直となる平面とすることができ、このスペーサ84を励起光源71とコリメータレンズ73との間に介在させるように用いることにより、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを平行又は一致させるとともに、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離で配置することができる。

コリメータレンズホルダ79は、金属製又は耐熱性の硬質樹脂製による平板形状であって、図４に示したように、平板形状の後方の面を、光源用素子ホルダ82の前方の面である当接面79aと当接する。そして、コリメータレンズホルダ79は、平板形状に円柱形状部79bを持つ穴部79dを有し、その穴部79dの内部に、励起光源71、スペーサ84、及び、コリメータレンズ73等の各部材を挿入収納するように配置させるものである。

なお、ここでは、コリメータレンズホルダ79の穴部79dの後方側の径は、スペーサ84の外径を収容する径となっており、コリメータレンズホルダ79の穴部79dの前方側の径は、スペーサ84の外径より大きい外径を持つコリメータレンズ73を収容する径となっている。

また、この構成では、コリメータレンズ73の後方の面にスペーサ84の前端面84bを当接させるために、スペーサ84の長さ（高さ）は、穴部79dの後方側と前方側の境界部（段差部）79eより、前方側に突出するような長さになっている必要がある。

そして、コリメータレンズホルダ79の穴部79dの後方開口部の円周周縁には、テーパー形状部79cを形成し、励起光源71等の組み込みを容易としている。

また、光源装置は、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状で射出光の通過部分に穴部を有する金属製の押え板89を備える。

押え板89は、スペーサ84及びコリメータレンズホルダ79により位置出しされて保持されたコリメータレンズ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。

なお、スペーサ84を用いて励起光源71の光軸とコリメータレンズ73との光軸を一致又は平行とし、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離とする構成については、上述の構成に限定されるものではない。

例えば、環状部材であるスペーサ84の後方における後端面84aの部分において、図５及び図６（図５に示す光源装置のレイアウトの要部Ａを拡大した図）に示すように励起光源71のフランジ部71aの前面だけでなく、フランジ部71a側面も係合する構成としても構わない。

なお、ここでは、コリメータレンズホルダ79の穴部79dは、図４の場合と異なり、スペーサ84の外径とコリメータレンズ73の外径は略同じになっているものとして、コリメータレンズホルダ79の穴部79dの径は、一様になっている。

具体的には、スペーサ84には、図６に示したように、後端面84aの外周の周縁において後方に突出させるようにして形成された、励起光源71のフランジ部71aの側面と係合する第１の円環部84cを備える。後端面84aの外周に第１の円環部84cを有するスペーサ84は、励起光源71とコリメータレンズ73との間に立設するようにして介在させることにより、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを平行として一致させ、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離で配置することにより、励起光源71の配置位置を規制し、且つ励起光源71を所定の位置に配置することができる。

また、図７に示すように、光源用素子ホルダ82の前面に凹んだ素子受け部82bを設け、この素子受け部82bで励起光源71のフランジ部71a後面を受けるとともに、フランジ部71aの側面部にできる隙間に熱伝導グリース83等の熱伝導充填材を充填する構成としても構わない。

なお、光源用素子ホルダ82は、スペーサ84が後端面84aに第１の円環部84cを設けないスペーサ84を用いる場合であっても、光源用素子ホルダ82の前面に凹んだ素子受け部82bを設け、この素子受け部82bに励起光源71のフランジ部71a後面を受けるとともに、フランジ部71aの側面部にできる隙間に熱伝導グリース83等の熱伝導充填材を充填する構成としても構わない。

これにより、光源用素子ホルダ82は、凹んだ素子受け部82bにより、フランジ部71aの後面からの放熱及び熱伝導充填材を介してフランジ部71aの側面からの放熱も伝導されるようにすることができ、励起光源71の発熱を効果的に放熱させることができる。

また、第１の円環部84cを有するスペーサ84を有する光源装置の構成において、スペーサ84が、図７に示したように、前端面84bをコリメータレンズ73の後方の曲面に合せて当接するように同様の曲面（合致する曲面）に形成する構成としても構わない。

なお、スペーサ84は、図４に示した、後端面84aに第１の円環部84cを設けないスペーサ84等においても、前端面84bをコリメータレンズ73の後方の曲面に合せて当接するように同様の曲面に形成する構成としても構わない。

これにより、スペーサ84の前端面84bをコリメータレンズ73の後方の曲面と同様の曲面とし、このスペーサ84を励起光源71とコリメータレンズ73との間に介在させることにより、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを平行とし、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを平行として一致させ、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離で配置することにより、励起光源71の配置位置を規制し、且つ励起光源71を所定の位置に配置することができる。

また、光源装置は、例えば、スペーサ84の後方における後端面84aの部分において、第１の円環部84cを設けるとともに、スペーサ84の前方における前端面84bの部分において、図８及び図９（図８に示す光源装置のレイアウトの要部Ｂを拡大した図）に示すように、コリメータレンズ73の後面だけでなく、コリメータレンズ73の後方側面の一部とも係合するようにして、コリメータレンズ73及び励起光源71の配置位置を規制する構成としても構わない。

具体的には、スペーサ84は、図９に示したように、前端面84bの外周の周縁において、前方に突出させるようにして形成された、コリメータレンズ73の後方の面及び後方側面の一部を保持する第２の円環部84dを備える。

これにより、第１の円環部84c及び第２の円環部84dを有するスペーサ84は、励起光源71とコリメータレンズ73との間で立設するようにして介在させることにより、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを平行とし、又は、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、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離で配置することにより、励起光源71の配置位置を規制し、且つ励起光源71を所定の位置に配置することができる。

このように、コリメータレンズ73及び励起光源71は、上述したいろいろな場合においてスペーサ84により励起光源71の光軸とコリメータレンズ73との光軸を平行又は一致させるとともに、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離で配置することができる。

なお、後端面84aの外周周縁に第１の円環部84c、及び、前端面84bの外周周縁に第２の円環部84dを有するスペーサ84を用いる光源装置についても、光源用素子ホルダ82の前面に凹んだ素子受け部82bを設け、この素子受け部82bに励起光源71のフランジ部71a後面を受けるとともに、フランジ部71aの側面部にできる隙間に熱伝導グリース83等の熱伝導充填材を充填する構成としても構わない。

これにより、光源用素子ホルダ82は、凹んだ素子受け部82bにより、フランジ部71aの後面及び熱伝導充填材を介してフランジ部71aの側面からの放熱も伝導されるようにすることができ、励起光源71の発熱を効果的に放熱させることができる。

また、第１の円環部84c及び第２の円環部84dを有するスペーサ84を用いる光源装置の構成についても、前端面84bをコリメータレンズ73の後方の曲面に合せて当接するように同様の曲面に形成する構成としても構わない。

これにより、スペーサ84の前端面84bをコリメータレンズ73の後方の曲面と同様の曲面とし、このスペーサ84を励起光源71とコリメータレンズ73との間に介在させることにより、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを平行とし、又は、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、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離で配置することにより、励起光源71の配置位置を規制し、且つ励起光源71を所定の位置に配置することができる。

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１０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のフランジ部71aの後方を当接させて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コリメータレンズ73と、励起光源71とコリメータレンズ73との間に介在する略中空の円筒形状をして配置され、励起光源71のフランジ部71aの前方の面に後端面84aが当接するとともに、コリメータレンズ73の後方の面に前端面84bが当接する環状部材であるスペーサ84と、光源用素子ホルダ82と当接して配置させるコリメータレンズホルダ79と、を実装して構成される。

光源装置の製造方法は、図１０（ａ）に示すように、先ず、励起光源71のリード端子を光源用素子ホルダ82の孔部82aに挿通させ、励起光源71のフランジ部71aを光源用素子ホルダ82の前面に配置する工程を行う。

次に、励起光源71を配置した光源用素子ホルダ82に当接するように、励起光源71のフランジ部71aの外周がコリメータレンズホルダ79の穴部79dに接するように励起光源71と穴部79dを合せて、図１０（ｂ）に示すコリメータレンズホルダ79を光源用素子ホルダ82に配置する工程を行う。このとき、コリメータレンズホルダ79を配置させる開口部周縁にはテーパー形状部79cが形成されていることから、容易にコリメータレンズホルダ79を光源用素子ホルダ82に配置させることができる。

続いて、光源用素子ホルダ82と当接して配置させたコリメータレンズホルダ79の前方から、図１０（ｃ）に示すスペーサ84を励起光源71のフランジ部71aの前面にスペーサ84の後端面84aに当接させるようにコリメータレンズホルダ79の穴部79dの後方側の中に収納して配置する工程を行う。

次に、コリメータレンズ73をスペーサ84の前端面84bに当接するようにコリメータレンズホルダ79の穴部79dの中に挿入して配置する工程を行う。

さらに、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図１０（ｄ）に示す押え板89によりコリメータレンズ73を押え、螺子等により取り付けて一体とさせる工程を行う。

そして、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と図示しないリード線、又は、フレキシブル基板等によって結線させる工程を行う。

このように光源装置の製造方法が、上述の工程を含むことにより、コリメータレンズ73及び励起光源71は、スペーサ84により励起光源71の光軸とコリメータレンズ73との光軸を平行又は一致させるとともに、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離で配置することができる。

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装置であり励起光照射装置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120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。

即ち、赤色光源装置120、緑色光源装置及び青色光源装置のいずれか少なくとも１つの光源装置として、プロジェクタ10に使用することができるものである。

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量の大きな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。

以上のように、本発明の実施形態によれば、コリメータレンズ73及び励起光源71は、中空円筒形状の環状部材であるスペーサ84により、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73との光軸を平行又は一致させるとともに、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離で配置する光源装置、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。

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が、励起光源71のシリンダ部71b、スペーサ84、及び、コリメータレンズ73を収納させる構成とすることにより、部品間の取り付け精度を必要とせず、製造コストを軽減することができる。

そして、本発明の実施形態によれば、スペーサ84の後端面84a及び前端面84bは、光軸に対して垂直に形成されることから、スペーサ84に位置決めされる励起光源71及びコリメータレンズ73の各光軸を平行又は一致させることができる。

また、本発明の実施形態によれば、スペーサ84の前端面84bは、光軸に対して垂直に形成され、スペーサ84の前端面84bは、コリメータレンズ73の後方の曲面と同様の曲面とすることにより、励起光源71の光軸とコリメータレンズ73の光軸とを確実に平行又は一致させるとともに、励起光源71とコリメータレンズ73とを所定の距離で配置させることとなる。

そして、本発明の実施形態によれば、スペーサ84の前端面84b側において、円環部を形成して、コリメータレンズ73の後方の面及び後方側面の一部を保持するようにしたことから、コリメータレンズ73の配置位置を規制して光軸を同軸とさせる所定の位置に配置することができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、スペーサ84の後端面84a側において、円環部を形成して、励起光源71のフランジ部71aの前面及び側面の一部を保持するようにしたことから、励起光源71の配置位置を規制して光軸を同軸とさせる所定の位置に配置することができる。

そして、本発明の実施形態によれば、光源用素子ホルダ82に凹んだ素子受け部82bを設け、フランジ部71aの側面部にできる隙間に熱伝導グリース83等の熱伝導充填材を充填する構成とすることにより、励起光源71の発熱を効果的に放熱させることができる。

また、本発明の実施形態によれば、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によりコリメータレンズ73を押えることにより、コリメータレンズ73の光軸の移動を防止することができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、励起光源71は、マトリクス状に配置されて複数であっても、各光軸を夫々に平行することができるので調整等の作業を軽減することができる。

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。

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] フランジ部と当該フランジ部よりも小径のシリンダ部とを有する光源用素子と、
前記光源用素子の前記フランジ部の後方を当接させて配置させる光源用素子ホルダと、
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、
前記光源用素子と前記コリメータレンズとの間に配置され、前記光源用素子の前記フランジ部の前方の面に後端面が当接するとともに、前記コリメータレンズの後方の面に前端面が当接する中空形状とされた環状部材と、
前記コリメータレンズを穴部に収納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] 前記光源用素子及び前記環状部材を前記コリメータレンズホルダの前記穴部に収納していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
[３] 前記環状部材の後端面は、当該環状部材の中心軸と直交する平面として形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
[４] 前記環状部材の前端面は、当該環状部材の中心軸と直交する平面として形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
[５] 前記環状部材の前端面は、前記コリメータレンズの後方の面の曲面に合致する曲面で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
[６] 前記環状部材の前端面の外周の周縁に円環部を形成してい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] 前記環状部材の後端面の外周の周縁に円環部を形成してい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] 光源用素子ホルダが前記光源用素子の前記フランジ部の後方を当接させて配置させる凹んだ素子受け部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の光源装置。
[９] 前記凹んだ素子受け部には、熱伝導充填材が充填されていることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
[１０] 前記コリメータレンズを押えるレンズ押え部材を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の光源装置。
[１１] 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１０の何れかに記載の光源装置。
[１２] 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、
前記光源装置及び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、請求項１乃至請求項１１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。
[１３] 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、
前記光源用素子の前記フランジ部の後方を当接させて配置させる光源用素子ホルダと、
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、
前記光源用素子と前記コリメータレンズとの間に配置され、前記光源用素子の前記フランジ部の前方の面に後端面が当接するとともに、前記コリメータレンズの後方の面に前端面が当接する中空円筒形状とされる環状部材と、
前記光源用素子ホルダと当接して配置させ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、
前記光源用素子のフランジ部の外周が前記コリメータレンズホルダの穴部に接するよう前記光源用素子と前記穴部を合せて、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工程と、
前記環状部材を前記光源用素子の前記フランジ部の前面が前記後端面に当接するように前記コリメータレンズホルダの穴部に配置する工程と、
前記コリメータレンズを前記環状部材の前記前端面に当接するように前記コリメータレンズホルダの穴部に配置する工程と、
を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
[１４] さらに、前記コリメータレンズを押える押え板で前記コリメータレンズを押える工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の光源装置の製造方法。

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 当接面 ７９ｂ 円柱形状部
７９ｃ テーパー形状部
７９ｄ 穴部 ７９ｅ 境界部（段差部）
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 熱伝導グリース ８４ スペーサ
８４ａ 後端面 ８４ｂ 前端面
８４ｃ 円環部 ８４ｄ 円環部
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

Claims (11)

1. フランジ部と当該フランジ部よりも小径のシリンダ部とを有する光源用素子と、
   前記光源用素子の前記フランジ部の後方を当接させて配置させる光源用素子ホルダと、
   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、
   前記光源用素子と前記コリメータレンズとの間に配置され、前記光源用素子の前記フランジ部の前方の面に後端面が当接するとともに、前記コリメータレンズの後方の面に前端面が当接する中空形状とされた環状部材と、
   前記コリメータレンズを穴部に収納するコリメータレンズホルダと、
   を備え、
   前記環状部材の前端面は、当該環状部材の中心軸と直交する平面として形成されていることを特徴とする光源装置。
2. フランジ部と当該フランジ部よりも小径のシリンダ部とを有する光源用素子と、
   前記光源用素子の前記フランジ部の後方を当接させて配置させる光源用素子ホルダと、
   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、
   前記光源用素子と前記コリメータレンズとの間に配置され、前記光源用素子の前記フランジ部の前方の面に後端面が当接するとともに、前記コリメータレンズの後方の面に前端面が当接する中空形状とされた環状部材と、
   前記コリメータレンズを穴部に収納するコリメータレンズホルダと、
   を備え、
   前記環状部材の前端面は、前記コリメータレンズの後方の面の曲面に合致する曲面で形成されていることを特徴とする光源装置。
3. 前記光源用素子及び前記環状部材を前記コリメータレンズホルダの前記穴部に収納していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
4. 前記環状部材の後端面は、当該環状部材の中心軸と直交する平面として形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
5. 前記環状部材の前端面の外周の周縁に円環部を形成していることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。
6. 前記環状部材の後端面の外周の周縁に円環部を形成してい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. 光源用素子ホルダが前記光源用素子の前記フランジ部の後方を当接させて配置させる凹んだ素子受け部を備え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. 前記凹んだ素子受け部には、熱伝導充填材が充填されていることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
9. 前記コリメータレンズを押えるレンズ押え部材を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の光源装置。
10. 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９の何れかに記載の光源装置。
11. 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、
    前記光源装置及び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、請求項１乃至請求項１０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。
    

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