JP5910850B2 - 光源装置、プロジェクタ、及び、光源装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズアレイを用いた光源装置、この光源装置を用いたプロジェクタ、及び、前記光源装置の製造方法に関する。

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、レンズアレイと発光素子アレイとの位置精度を取り付け位置精度のみに頼らず、低コストで簡単な構成のレンズアレイの位置調整機構を有する光源装置が提案されている。

特開平０５−８８０６２号公報

しかしながら、上述の光源装置では、レンズと発光素子との光軸調整を調整螺子等によって行う必要があり、調整作業に時間を要していた。

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ことを目的としている。

本発明の光源装置は、複数の光源用素子と、前記複数の光源用素子に対応する位置決め用の円柱部を入射面側に備えた複数のレンズを有するレンズアレイと、前記複数の光源用素子と前記レンズアレイとの間に配置され、前記円柱部に嵌合するストレート状の第一の円柱面を内側面とする第一筒状部と前記光源用素子の外側面の一部と嵌合するストレート状の第二の円柱面を内側面とする第二筒状部とを有する複数の筒状ホルダと、を備え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の位置合わせを容易とすることができる。

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プロジェクタの光源装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの光源装置の分解図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの光源装置の断面図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの光源装置のその他の例の断面図である。

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後、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。具体的には、半導体発光素子である青色レーザダイオードを２行３列の６個のマトリクス状に複数配置して形成させる光源装置を４個並列して形成している。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６個のコリメータレンズが板状のシート上に一体成形で形成させたレンズアレイ73が配置されている。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。

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、本発明のレンズアレイ73、青色レーザダイオードからなる励起光源71等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、光源装置の分解斜視図である。図５は、光源装置における分解図である。図６は、光源装置の断面図である。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方向とは、図４に示す励起光源71の光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7の光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、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レンズ部73bが板状のシート上のベース部73aに一体成形で形成させたレンズアレイ73と、励起光源71とレンズアレイ73との間に介在して、レンズ部73bと励起光源71との１対毎に夫々を内部に配置させる筒状ホルダ84と、穴部79dを有するとともに前方でレンズアレイ73を保持するレンズアレイホルダ79と、励起光源71を後方から押圧するリアホルダ82と、各励起光源71のリード端子と電気的に接続させるフレキシブル基板90と、レンズアレイ73を前方から保持する押え板89と、を備える。

レンズアレイ73は、板状で略長方形の形状をしており、透光性を有するガラス素材（硝材）等からなる。

レンズアレイ73は、図４に示すように、複数の励起光源71のそれぞれに対応して配列され、各光を平行光として集光させる複数のコリメータレンズが一体的に成形されており、ベース部73aと、レンズ部73bとが一体で成形されている。ガラス素材としては、白板ガラスや石英ガラス等の光学ガラスを用いることができる。

レンズアレイ73は、図５に示すように、励起光源71からの射出光を平行光に変換する両凸形状とされており、光の入射側、及び出射側を所定の曲面とされるレンズ部73bを有し、該レンズ部73bの入射面側において、光軸方向と平行となるように位置決め用のストレート状の円柱部73cを個々に有する。レンズアレイ73は、各レンズ部73bの位置決め用のストレート状の円柱部73cの先端側周縁にテーパー面73dを有する。

また、レンズアレイ73は、円柱部73cの各々その中心線を、各レンズ部73bの光軸と一致させているものである。

ベース部73aは、略矩形の外形形状を有する板体とされている。レンズ部73bは、レンズアレイ73の略矩形の外形形状の各外縁から所定寸法内側に離れた略矩形状の領域内に、平坦面から夫々各面において、湾曲突出する多数のレンズ部73bがマトリクス状に配列されている。本実施形態の場合には、２行３列の計６個のレンズ部73bが形成されている。

レンズアレイホルダ79は、耐熱性の硬質樹脂製による平板形状であって、筒状ホルダ84を収納可能な穴部79dを有する。また、レンズアレイホルダ79は、穴部79dの前方にレンズアレイ73のベース部73aの周縁を受けるレンズ受け部79eを有する。

また、レンズアレイホルダ79は、穴部79dの後方に筒状ホルダ84の後述の第二筒状部84mの前面を押える押圧部79fを有する。

筒状ホルダ84は、耐熱性の亜鉛材や硬質樹脂製の中空の円筒形状の環状部材であって、複数の励起光源71とレンズアレイ73との間に配置されるものである。そして、筒状ホルダ84は、中央に円筒形状の筒状本体部84aと、レンズアレイ73の円柱部73cに嵌合するストレート状の第一の円柱面84eを内側面とする第一筒状部84kと励起光源71の外側面の一部と嵌合するストレート状の第二の円柱面84fを内側面とする第二筒状部84mとを有する。

そして、筒状ホルダ84には、第一の円柱面84e、及び、第二の円柱面84fの夫々、外方開口端部に、図５に示すようにテーパー面84h、84iが形成されている。

また、筒状ホルダ84は、第二の円柱面84fの内部に励起光源71のフランジ部71aの前面を押えるフランジ受け面である押圧部84bを有する。

そして、筒状ホルダ84は、図６に示すように、励起光源71のフランジ部71a側面と嵌合する円柱面84fにおいて、励起光源71のフランジ部71a側面と密着するように配置されるものである。

また、筒状ホルダ84は、図６に示したように、レンズアレイ73のレンズ部73bの円柱部73cに嵌合する円柱面84eにおいて、レンズアレイ73のレンズ部73bの円柱部73cと密着するように配置されるものである。

リアホルダ82は、アルミニウム等の板状の放熱部材であって、後方の面で励起光源71のフランジ部71aを受ける素子受け部82bと、励起光源71のリード端子を挿通させる孔部82aと、を有し、素子受け部82bに励起光源71のフランジ部71a後面の周縁を後方から押圧させるものであり、リアホルダ82の後面には、多数の放熱板を備えたヒートシンク81が接合されるものである。

なお、リアホルダ82の孔部82aを挿通した励起光源71のリード端子は、リアホルダ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に対応するフレキシブル基板90等に結線される。

また、光源装置は、レンズアレイ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、レンズアレイ73の光軸方向の移動を抑止し、確実にレンズアレイ73を固定させることができる。

そして、レンズアレイホルダ79とリアホルダ82との対向する面間、筒状ホルダ84と、リアホルダ82との対向する面間には、図６に示したように、挿入された筒状ホルダ84と励起光源71により規制される間隙95、及び、励起光源71により規制される間隙96を設けており、この間隙95及び間隙96を設けておくことにより、レンズアレイホルダ79と筒状ホルダ84及びリアホルダ82を一体とさせると、前述したレンズアレイホルダ79の押圧部79fにより、筒状ホルダ84の第二筒状部84mの前面が押圧され、筒状ホルダ84の光軸垂直方向の位置出しがされる。

そして、筒状ホルダ84の後端側に有する押圧部84bにより、励起光源71のフランジ部71aの前面が押圧され、励起光源71の光軸垂直方向の位置出しがされることとなり、励起光源71のフランジ部71aの後面をリアホルダ82の前面に強く圧着させることができる。

次に、本発明の光源装置の製造方法の流れについて説明する。光源装置は、先述のとおり、複数の励起光源71と、複数の励起光源71に対応する位置決め用の円柱部73cを入射面側に備えたレンズ部73bの複数個を有するレンズアレイ73と、複数の励起光源71とレンズアレイ73との間に配置され、円柱部73cに嵌合するストレート状の第一の円柱面84eを内側面とする第一筒状部84kと励起光源71の外側面の一部と嵌合するストレート状の第二の円柱面84fを内側面とする第二筒状部84mとを有する筒状ホルダ84の複数個と、穴部79dを有するとともに前方でレンズアレイ73を保持するレンズアレイホルダ79と、励起光源71を後方から押圧するリアホルダ82と、各励起光源71のリード端子と電気的に接続させるフレキシブル基板90と、レンズアレイ73をレンズアレイホルダ79に押え付ける押え板89と、を有して構成される。

光源装置の製造方法は、先ず、レンズアレイ73のベース部73aの周縁外方をレンズアレイホルダ79のレンズ受け部79eで受けるように配置させ、レンズアレイ73を押え板89とレンズアレイホルダ79とで挟みこむようにしてレンズアレイ73をレンズアレイホルダ79内部に固定させる工程を行う。

次に、レンズアレイホルダ79の前面から後面に貫通した穴部79dに複数の筒状ホルダ84を、各筒状ホルダ84の第一円柱面84eを各レンズ部73bの円柱部73cに嵌合させるように配置させる工程を行う。なお、レンズアレイ73の各レンズ部73bにはテーパー面73dを形成し、筒状ホルダ84は、第一の円柱面84eの外方開口端部にはテーパー面84hを形成していることから、筒状ホルダ84とレンズアレイ73とを容易に嵌合させることができる。

続いて、配置された複数の筒状ホルダ84の個々の第二円柱面84fに各励起光源71のフランジ部71aを嵌合させるようにして配置させる工程を行う。なお、筒状ホルダ84は、第二の円柱面84fの外方開口端部にテーパー面84ｉを形成していることから、筒状ホルダ84と励起光源71とを容易に嵌合させることができる。

次に、複数の励起光源71を複数の筒状ホルダ84内部に配置した後に、励起光源71のリード端子を挿通させるようにして、リアホルダ82を配置させる工程を行う。

そして、複数の励起光源71のリード端子を挿通させてリアホルダ82を配置した後に、励起光源71のリード端子にリード線又は基板90を結線する工程を行う。

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、励起光源71の光軸とレンズアレイ73の光軸とを確実に同軸とすることができる。

なお、上記実施形態では、複数のレンズ部73bを備えたレンズアレイ73に光源用素子を組み合わせて形成したプロジェクタ10の光源装置として青色光源装置である励起光照射装置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、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。

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２行３列の６個のマトリクス状に配置して形成させるレンズアレイ73等による光源装置を４個並列して計２４個として形成した励起光照射装置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、図７に示すように１行が８列であるレンズと素子とを３行で構成されるようにして計２４個を一体としてマトリクス状に配置して形成されるレンズアレイ73等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。

さらに、図４に示したレンズアレイホルダ79は、レンズアレイ73のレンズ部73bに対応した６個の穴部79dを備えているも、穴部79dを２個のレンズ部73bに対応させて、１つの穴部79dに２個の筒状ホルダ84及び素子である励起光源71を収納する穴部79dを３個設ける場合や、穴部79dを２個として各穴部79dに３個の筒状ホルダ84及び素子を収納するようにすること、さらには、６個全部の筒状ホルダ84及び素子を収納する穴部79dを１個設けるようにレンズアレイ73周囲に合せた筒状のレンズアレイホルダ79として、筒状ホルダ84及び素子の全てを１つの穴部79dで囲むようにすることもある。

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レンズアレイ73、このレンズアレイ73を用いた光源装置、この光源装置を用いたプロジェクタ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、レンズアレイ73の個々のレンズ部73bに形成した円柱部73cは、各々その中心線を各レンズ部73bの光軸と一致させていることから、筒状ホルダ84がその光軸に合わせて組み込まれて各励起光源71の光軸と各レンズ部73bの光軸とを一致させることができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、レンズアレイ73は、各レンズ部73bの円柱部73cの先端側周縁にテーパー面73dを有することから、レンズアレイ73と筒状ホルダ84の嵌合を容易とすることができる。

そして、本発明の実施形態によれば、レンズアレイ73と、複数の励起光源71とレンズアレイ73との間に配置され、レンズ部73bの円柱部73cに嵌合する第一筒状部と励起光源71に嵌合する第二筒状部とを有する筒状ホルダと、を備えることから、励起光源71の光軸とレンズ部73bの光軸との位置合わせを容易とすることができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、筒状ホルダ84は、第一の円柱面84e及び第二の円柱面84fの夫々外方開口端部にテーパー面84h、84iを有することから、レンズアレイ73及び励起光源71との嵌合を容易とすることができる。

そして、本発明の実施形態によれば、レンズアレイ73を前方側に保持するとともに、レンズアレイ73後方の筒状ホルダ84を収納する穴部79dを備えたレンズアレイホルダ79を備えることから、周囲からの防壁の役割をなしてレンズアレイ73及び励起光源71への粉塵の付着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、押え板89を備えることにより、レンズアレイ73を確実に保持することができる。

また、本発明の実施形態によれば、複数の励起光源71を前方に押圧するリアホルダ82を備えることから、励起光源71を確実に保持することができる。

そして、本発明の実施形態によれば、複数の励起光源71にリアホルダ82を配置した後に、励起光源71リード端子にリード線又は基板を結線することにより、基板等の半田付け位置が固定された状態において半田付け作業をおこない、その後、位置が固定されることから半田付けの信頼性を確保することができる。

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] 複数の光源用素子からの光を個々に集光する複数のレンズが集まって一体とされるレンズアレイであって、
前記複数のレンズの入射側に、前記複数の光源用素子の位置決め用とされる円柱部を個々のレンズに有することを特徴とするレンズアレイ。
[２] 前記円柱部は、各々その中心線を各レンズの光軸と一致させていることを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
[３] 前記複数のレンズは、各レンズの円柱部の先端側周縁にテーパー面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズアレイ。
[４] 複数の光源用素子と、
前記複数の光源用素子に対応する位置決め用の円柱部を入射面側に備えたレンズの複数個を有するレンズアレイと、
前記複数の光源用素子と前記レンズアレイとの間に配置され、前記円柱部に嵌合するストレート状の第一の円柱面を内側面とする第一筒状部と前記光源用素子の外側面の一部と嵌合するストレート状の第二の円柱面を内側面とする第二筒状部とを有する筒状ホルダの複数個と、
を備えることを特徴とする光源装置。
[５] 前記レンズアレイは、各レンズの円柱部の先端側周縁にテーパー面を有することを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
[６] 前記筒状ホルダは、前記第一の円柱面及び／又は第二の円柱面の外方開口端部にテーパー面を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光源装置。
[７] 前記レンズアレイを前方側に保持するとともに、当該レンズアレイ後方の筒状ホルダを収納する穴部を備えたレンズアレイホルダをさらに備えることを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
[８] 前記レンズアレイを前記レンズアレイホルダに押し付ける押え板をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
[９] 前記筒状ホルダの第二筒状部の外径は前記第一筒状部の外径より大きい径を有し、
前記レンズアレイホルダは、後端側に前記第二筒状部の前面を押える押圧部を有して、当該押圧部により、前記筒状ホルダを前記光源用素子に当接するように押圧していることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光源装置。
[１０] 前記複数の光源用素子を前方に押圧するリアホルダをさらに備えることを特徴とする請求項４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、当該光源用素子の本体部の後端側にフランジ部を有し、
前記筒状ホルダは、後端側に前記フランジ部の前面を押える押圧部を有して、当該押圧部により、前記光源用素子を前記リアホルダに当接するように押圧していることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
[１２] 前記筒状ホルダの後端面と前記リアホルダの前面との間に間隙を有していることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の光源装置。
[１３] 前記レンズアレイホルダの後端面と前記リアホルダの前面との間に間隙を有していることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２の何れかに記載の光源装置。
[１４] 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、請求項１乃至請求項１３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。
[１５] 複数の光源用素子と、
前記複数の光源用素子に対応する位置決め用の円柱部を入射面側に備えたレンズの複数個を有するレンズアレイと、
前記複数の光源用素子と前記レンズアレイとの間に配置され、前記円柱部に嵌合するストレート状の第一の円柱面を内側面とする第一筒状部と前記光源用素子の外側面の一部と嵌合するストレート状の第二の円柱面を内側面とする第二筒状部とを有する筒状ホルダの複数個と、
穴部を有するとともに前方で前記レンズアレイを保持するレンズアレイホルダと、
前記光源用素子を後方から押圧するリアホルダと、
前記レンズアレイを前記レンズアレイホルダに押え付ける押え板と、
を有する光源装置の製造方法であって、
前記レンズアレイの周縁外方に前記レンズアレイホルダを配置して、前記押え板により前記レンズアレイを前記レンズアレイホルダに固定する工程と、
前記レンズアレイホルダの開口部に前記複数の筒状ホルダを配置して、当該筒状ホルダを前記レンズアレイの円柱部に嵌合させる工程と、
配置された前記複数の筒状ホルダ個々に前記複数の光源用素子を配置嵌合する工程と、
前記複数の光源用素子を前記複数の筒状ホルダに配置した後に、前記光源用素子のリード端子を挿通させるように前記リアホルダを配置する工程と、
を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
[１６] 前記複数の光源用素子に前記リアホルダを配置した後に、前記光源用素子のリード端子にリード線又は基板を結線する工程を含むことを特徴とする請求項１５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 レンズアレイ
７３ａ ベース部 ７３ｂ レンズ部
７３ｃ 円柱部 ７３ｄ テーパー面
７５ 反射ミラー ７８ 集光レンズ
７９ レンズアレイホルダ
７９ｄ 穴部 ７９ｅ レンズ受け部
７９ｆ 押圧部
８１ ヒートシンク
８２ リアホルダ ８２ａ 孔部
８２ｂ 素子受け部
８４ 筒状ホルダ ８４ａ 筒状本体部
８４ｂ 押圧部 ８４ｅ 第一の円柱面
８４ｆ 第二の円柱面 ８４ｈ テーパー面
８４ｉ テーパー面
８４ｋ 第一筒状部 ８４ｍ 第二筒状部
８９ 押え板 ９０ フレキシブル基板
９５ 間隙 ９６ 間隙
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
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 (13)

1. 複数の光源用素子と、
   前記複数の光源用素子に対応する位置決め用の円柱部を入射面側に備えた複数のレンズを有するレンズアレイと、
   前記複数の光源用素子と前記レンズアレイとの間に配置され、前記円柱部に嵌合するストレート状の第一の円柱面を内側面とする第一筒状部と前記光源用素子の外側面の一部と嵌合するストレート状の第二の円柱面を内側面とする第二筒状部とを有する複数の筒状ホルダと、
   を備えることを特徴とする光源装置。
2. 前記レンズアレイは、各レンズの円柱部の先端側周縁にテーパー面を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記筒状ホルダは、前記第一の円柱面及び／又は第二の円柱面の外方開口端部にテーパー面を有す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. 前記レンズアレイを前方側に保持するとともに、当該レンズアレイ後方の筒状ホルダを収納する穴部を備えたレンズアレイホルダをさらに備え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. 前記レンズアレイを前記レンズアレイホルダに押し付ける押え板をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記筒状ホルダの第二筒状部の外径は前記第一筒状部の外径より大きく、
   前記レンズアレイホルダは、後端側に前記第二筒状部の前面を押える押圧部を有して、当該押圧部は、前記筒状ホルダを前記光源用素子に当接するように押圧していることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光源装置。
7. 前記複数の光源用素子を前方に押圧するリアホルダをさらに備えることを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
8. 前記光源用素子は、当該光源用素子の本体部の後端側にフランジ部を有し、
   前記筒状ホルダは、後端側に前記フランジ部の前面を押える押圧部を有して、当該押圧部は、前記光源用素子を前記リアホルダに当接するように押圧していることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
9. 前記筒状ホルダの後端面と前記リアホルダの前面との間に間隙を有していることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光源装置。
10. 前記レンズアレイホルダの後端面と前記リアホルダの前面との間に間隙を有していることを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れかに記載の光源装置。
11. 請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の光源装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。
12. 複数の光源用素子と、
    前記複数の光源用素子に対応する位置決め用の円柱部を入射面側に備えた複数のレンズを有するレンズアレイと、
    前記複数の光源用素子と前記レンズアレイとの間に配置され、前記円柱部に嵌合するストレート状の第一の円柱面を内側面とする第一筒状部と前記光源用素子の外側面の一部と嵌合するストレート状の第二の円柱面を内側面とする第二筒状部とを有する複数の筒状ホルダと、
    穴部を有するとともに前方で前記レンズアレイを保持するレンズアレイホルダと、
    前記光源用素子を後方から押圧するリアホルダと、
    前記レンズアレイを前記レンズアレイホルダに押え付ける押え板と、を有する光源装置の製造方法であって、
    前記レンズアレイの周縁外方に前記レンズアレイホルダを配置して、前記押え板により前記レンズアレイを前記レンズアレイホルダに固定する工程と、
    前記レンズアレイホルダの開口部に前記複数の筒状ホルダを配置して、当該筒状ホルダを前記レンズアレイの円柱部に嵌合させる工程と、
    配置された前記複数の筒状ホルダ個々に前記複数の光源用素子を配置嵌合する工程と、
    前記複数の光源用素子を前記複数の筒状ホルダに配置した後に、前記光源用素子のリード端子を挿通させるように前記リアホルダを配置する工程と、
    を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
13. 前記複数の光源用素子に前記リアホルダを配置した後に、前記光源用素子のリード端子にリード線又は基板を結線する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の光源装置の製造方法。

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