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JP6940765B2 - Light source device, optical engine and projector - Google Patents

Light source device, optical engine and projector Download PDF

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JP6940765B2
JP6940765B2 JP2017190953A JP2017190953A JP6940765B2 JP 6940765 B2 JP6940765 B2 JP 6940765B2 JP 2017190953 A JP2017190953 A JP 2017190953A JP 2017190953 A JP2017190953 A JP 2017190953A JP 6940765 B2 JP6940765 B2 JP 6940765B2
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Description

本発明は、半導体レーザを有する光源装置、並びにこの光源装置を備えた光学エンジン及びプロジェクタに関する。 The present invention relates to a light source device having a semiconductor laser, and an optical engine and a projector equipped with this light source device.

近年、半導体レーザや発光ダイオードを有する光源装置が、様々な技術分野で用いられている。その中には、複数の発光ダイオードと、個々の発光ダイオードに対向して配置されたレンズを支持する光学支持部材とを備えた光源装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, a light source device having a semiconductor laser or a light emitting diode has been used in various technical fields. Among them, a light source device including a plurality of light emitting diodes and an optical support member for supporting a lens arranged so as to face each light emitting diode has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

国際公開2016/203945号International Publication 2016/203945

特許文献1に記載の光源装置では、光学支持部材が金属製支持部材に対して摺動可能に取り付けられており、これにより、外力や温度変化で変形が生じても、光支持部材が摺動することにより、そり等の変形が生じるのを抑制できる。
しかし、レンズの表面が光学支持部材から露出しているため、例えば、高光密度の短波長の光がレンズを透過する場合、光エネルギーが高くなって、空気中の塵埃等がレンズ外表面に吸着する可能性がある。この場合、光源装置の光学的性能が低下する。
In the light source device described in Patent Document 1, the optical support member is slidably attached to the metal support member, whereby the optical support member slides even if deformation occurs due to an external force or a temperature change. By doing so, it is possible to suppress the occurrence of deformation such as warpage.
However, since the surface of the lens is exposed from the optical support member, for example, when light having a high light density and a short wavelength passes through the lens, the light energy becomes high and dust in the air is adsorbed on the outer surface of the lens. there's a possibility that. In this case, the optical performance of the light source device deteriorates.

また、特許文献1に記載の光源装置では、複数のレンズを製造する必要があるので、製造に手間がかかり、製造コストも上昇する。更に、光支持部材が個々のレンズの外周を支持する構造なので、レンズ収容空間を形成する内壁は高い寸法精度を要し、製造に手間がかかり、製造コストも上昇する。 Further, in the light source device described in Patent Document 1, since it is necessary to manufacture a plurality of lenses, it takes time and effort to manufacture the lens, and the manufacturing cost also increases. Further, since the optical support member has a structure of supporting the outer periphery of each lens, the inner wall forming the lens accommodating space requires high dimensional accuracy, it takes time and effort to manufacture, and the manufacturing cost also increases.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、製造容易な構造でレンズへの塵埃等の付着を抑制可能な光源装置、並びにこの光源装置を備えた光学エンジン及びプロジェクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a light source device capable of suppressing adhesion of dust and the like to a lens with a structure that is easy to manufacture, and an optical engine and a projector provided with this light source device. The purpose.

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る光学装置は、
複数の半導体レーザと、
前記半導体レーザに対応した複数のコリメートレンズを有するレンズアレイと、
各々の前記コリメートレンズから出射された光の光路を囲む内壁で構成された複数の貫通孔を有する囲み部材と、
を備え、
前記囲み部材の入射側の端面が前記レンズアレイの外縁面と全周にわたって接している。
In order to solve the above problems, the optical device according to one aspect of the present invention is
With multiple semiconductor lasers
A lens array having a plurality of collimating lenses corresponding to the semiconductor laser, and
An enclosing member having a plurality of through holes composed of an inner wall surrounding an optical path of light emitted from each of the collimating lenses.
With
The incident-side end surface of the surrounding member is in contact with the outer edge surface of the lens array over the entire circumference.

本発明の一態様に係る光学エンジンは、
上記の光源装置と、
筐体と、
を備え、
前記囲み部材が前記筐体の内部に配置されるように、弾性を有するシール部材を介して、前記光源装置及び前記筐体が接続されている。
The optical engine according to one aspect of the present invention is
With the above light source device
With the housing
With
The light source device and the housing are connected via an elastic sealing member so that the surrounding member is arranged inside the housing.

本発明の一態様に係るプロジェクタは、
上記の光源装置と、
前記光源装置から出射された光が入射する蛍光体ホイールと、
画像データに基づいて、前記蛍光体ホイールから出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
前記画像を拡大して投射する投射手段と、
を備えている。
The projector according to one aspect of the present invention
With the above light source device
A phosphor wheel into which the light emitted from the light source device is incident, and
An optical modulation means for sequentially modulating light in a plurality of wavelength bands emitted from the phosphor wheel based on image data to form an image, and
A projection means for enlarging and projecting the image, and
It has.

以上のように、本発明では、製造容易な構造でレンズへの塵埃等の付着を抑制可能な光源装置、並びにこの光源装置を備えた光学エンジン及びプロジェクタを提供することができる。 As described above, the present invention can provide a light source device capable of suppressing adhesion of dust or the like to a lens with a structure that is easy to manufacture, and an optical engine and a projector provided with this light source device.

本発明の1つの実施形態に係る光源装置の概要を示す模式的な側面断面図である。It is a schematic side sectional view which shows the outline of the light source apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 囲み部材が装着されていない状態の光源装置の一例を示す模式的な斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of the light source device in the state which the surrounding member is not attached. 囲み部材が装着されていない状態の光源装置の一例の内部構造を模式的に示す側面断面図である。It is a side sectional view schematically showing the internal structure of an example of the light source device in the state where the surrounding member is not attached. 図3Aに示す光源装置の内部構造を直交方向から見た側面断面図である。FIG. 3 is a side sectional view of the internal structure of the light source device shown in FIG. 3A as viewed from an orthogonal direction. 本発明の1つの実施形態に係る光学エンジンの概要を示す模式的な斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the outline of the optical engine which concerns on one Embodiment of this invention. 図4の矢視V−V断面図(斜視図)である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4 (perspective view). 図5Aに示す光学エンジンの光源装置領域を拡大して示した模式的な断面図(斜視図)である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view (perspective view) showing an enlarged area of the light source device of the optical engine shown in FIG. 5A. 図4に示す光学エンジンにおいて、スペーサ及び接続部材を用いた光学エンジンの取付構造の一例を模式的に示す側面断面図である。FIG. 5 is a side sectional view schematically showing an example of an optical engine mounting structure using a spacer and a connecting member in the optical engine shown in FIG. 本発明の1つの実施形態に係るプロジェクタの概要を示す模式図であって、プロジェクタを上から見た模式的な平面図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the projector which concerns on one Embodiment of this invention, and is the schematic plan view which looked at the projector from the top.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態を説明する。各図面中、同一の機能を有する対応する部材には、同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示す場合があるが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態では前述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態ごとには逐次言及しないものとする。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, corresponding members having the same function are designated by the same reference numerals. Although the embodiments may be shown separately for convenience in consideration of the explanation of the main points or the ease of understanding, partial replacement or combination of the configurations shown in the different embodiments is possible. In the embodiment described later, the description of the matters common to the above-described embodiment will be omitted, and only the differences will be described. In particular, similar actions and effects with the same configuration will not be mentioned sequentially for each embodiment.

(1つの実施形態に係る光源装置)
はじめに、図1、図2、図3A及び図3Bを参照しながら、本発明の1つの実施形態に係る光源装置の説明を行う。ここで、図1は、本発明の1つの実施形態に係る光源装置の概要を示す模式的な側面断面図である。図2は、囲み部材が装着されていない状態の光源装置の一例を示す模式的な斜視図である。図3Aは、囲み部材が装着されていない状態の光源装置の一例の内部構造を模式的に示す側面断面図である。図3Bは、図3Aに示す光源装置の内部構造を直交方向から見た側面断面図である。
(Light source device according to one embodiment)
First, the light source device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3A and 3B. Here, FIG. 1 is a schematic side sectional view showing an outline of a light source device according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a light source device in a state where the surrounding member is not attached. FIG. 3A is a side sectional view schematically showing an internal structure of an example of a light source device in a state where a surrounding member is not attached. FIG. 3B is a side sectional view of the internal structure of the light source device shown in FIG. 3A as viewed from an orthogonal direction.

図1に示すように、本実施形態に係る光源装置10は、複数の半導体レーザ4と、半導体レーザ4に対応した複数のコリメートレンズ8を有するレンズアレイ6とを備える。光源装置10は、更に、各々のコリメートレンズ8から出射された光の光路を囲む内壁64で構成された複数の貫通孔62を有する囲み部材60を備える。半導体レーザ4から出射され、コリメートレンズ8から貫通孔62内を進む光が、図1の点線で模式的に示されている。レンズアレイ6の外形の一例が、図2に示されている。 As shown in FIG. 1, the light source device 10 according to the present embodiment includes a plurality of semiconductor lasers 4 and a lens array 6 having a plurality of collimating lenses 8 corresponding to the semiconductor lasers 4. The light source device 10 further includes a surrounding member 60 having a plurality of through holes 62 composed of an inner wall 64 that surrounds an optical path of light emitted from each collimating lens 8. The light emitted from the semiconductor laser 4 and traveling through the through hole 62 from the collimating lens 8 is schematically shown by the dotted line in FIG. An example of the outer shape of the lens array 6 is shown in FIG.

図1では簡略化して示してあるが、図3に示すように、光源装置10は、側壁部12C及び基板部12Dを有するパッケージ12を備えている。複数の半導体レーザ4は基板部12Dに載置され、側壁部12Cで囲まれている。パッケージ12の出射側の端面12Aが、レンズアレイ6の入射側の外縁面6Bに接しており、パッケージ12及びレンズアレイ6により、外気から遮断された内部空間が形成されている。複数の半導体レーザ4は、このパッケージ12の内部空間に収容されている。 Although shown briefly in FIG. 1, as shown in FIG. 3, the light source device 10 includes a package 12 having a side wall portion 12C and a substrate portion 12D. The plurality of semiconductor lasers 4 are mounted on the substrate portion 12D and surrounded by the side wall portion 12C. The end surface 12A on the exit side of the package 12 is in contact with the outer edge surface 6B on the incident side of the lens array 6, and the package 12 and the lens array 6 form an internal space shielded from the outside air. The plurality of semiconductor lasers 4 are housed in the internal space of the package 12.

更に、図3に示す光源装置10では、内部空間の気密性を更に高めるため、レンズアレイ6と隣接する領域に、透光性部材14を備えた本体部12Eが配置されている。ただし、本体部12Eが備えられていなくても、パッケージ12の出射側の端面12A及びレンズアレイ6の入射側の外縁面6Bの接触により、十分に外気から遮断された内部空間を形成することができる。 Further, in the light source device 10 shown in FIG. 3, in order to further enhance the airtightness of the internal space, a main body portion 12E provided with a translucent member 14 is arranged in a region adjacent to the lens array 6. However, even if the main body 12E is not provided, the internal space sufficiently shielded from the outside air can be formed by the contact between the end surface 12A on the exit side of the package 12 and the outer edge surface 6B on the incident side of the lens array 6. can.

本実施形態では、パッケージ12の出射側の端面12A及びレンズアレイ6の入射側の外縁面6Bの間が、接着剤で接合されている。更に、レンズアレイ6の出射側の外縁面6A及び囲み部材60の入射側の端面60Aの間が、接着剤で接合されている。この入射側の端面60Aは入射側の端面の全面を意味し、後述する囲み部材60のフランジ部66の入射側の外縁面66Aだけでなく、各貫通孔62の周囲の端面(図1の矢印T参照)も含む。 In the present embodiment, the end surface 12A on the exit side of the package 12 and the outer edge surface 6B on the incident side of the lens array 6 are bonded with an adhesive. Further, the outer edge surface 6A on the exit side of the lens array 6 and the end surface 60A on the incident side of the surrounding member 60 are joined with an adhesive. The incident-side end face 60A means the entire surface of the incident-side end face, and not only the incident-side outer edge surface 66A of the flange portion 66 of the surrounding member 60, which will be described later, but also the peripheral end faces of each through hole 62 (arrows in FIG. 1). See T).

適用する接着剤として、例えば、エポキシ系の紫外線照射硬化タイプが好ましく、アクリル系の紫外線照射硬化タイプの接着剤が更に好ましい。
なお、図2に示すように、更に金具70を用いて、パッケージ12及びレンズアレイ6を固定することもできるし、金具を用いて、囲み部材60もパッケージ12及びレンズアレイ6に固定することもできる。
As the adhesive to be applied, for example, an epoxy-based ultraviolet irradiation-curable type adhesive is preferable, and an acrylic-based ultraviolet irradiation-curable type adhesive is more preferable.
As shown in FIG. 2, the package 12 and the lens array 6 can be further fixed by using the metal fitting 70, and the surrounding member 60 can also be fixed to the package 12 and the lens array 6 by using the metal fitting. can.

パッケージ12の基板部12Dには、各半導体レーザ4に対応した立上ミラー16が載置されている。半導体レーザ4から基板部12Dの上面に対して略平行な方向に出射された光は、立上ミラー16により、基板部12Dの上面に対して略垂直な方向に反射され、本体部12Eの透光性部材14を透過して、レンズアレイ6の入射面LAへ入射する。入射面LAへ入射した光は、レンズアレイ6により平行光となり、平行光がレンズアレイ6の出射面LBから出射される。
半導体レーザ4、立上ミラー16及び透光性部材14の何れも、レンズアレイ6及びパッケージ12で形成された外気から遮断された内部空間の中に配置されているので、塵埃等が付着して光学特性が低下することを抑制できる。
A rising mirror 16 corresponding to each semiconductor laser 4 is mounted on the substrate portion 12D of the package 12. The light emitted from the semiconductor laser 4 in a direction substantially parallel to the upper surface of the substrate portion 12D is reflected by the rising mirror 16 in a direction substantially perpendicular to the upper surface of the substrate portion 12D, and is transparent to the main body portion 12E. It passes through the optical member 14 and is incident on the incident surface LA of the lens array 6. The light incident on the incident surface LA becomes parallel light by the lens array 6, and the parallel light is emitted from the exit surface LB of the lens array 6.
Since all of the semiconductor laser 4, the rising mirror 16 and the translucent member 14 are arranged in the internal space formed by the lens array 6 and the package 12 and shielded from the outside air, dust and the like adhere to them. It is possible to suppress deterioration of optical characteristics.

半導体レーザ4への配線については、リード18が、パッケージ12の側壁部12Cを貫通するように、パッケージ12の外側から内部に延びており、中継部56を介したワイヤ54による配線で、リード18と各半導体レーザ4とが電気的に繋がっている。 Regarding the wiring to the semiconductor laser 4, the lead 18 extends from the outside to the inside of the package 12 so as to penetrate the side wall portion 12C of the package 12, and is wired by the wire 54 via the relay portion 56. Is electrically connected to each semiconductor laser 4.

本実施形態では、20個の半導体レーザ4を備え、各半導体レーザ4に対応する20個の立上ミラー16が、4×5のマトリックス状に配置され、各立上ミラー16で反射された光の光軸にレンズ中心が位置するように、レンズアレイ6の各コリメートレンズ8が配置されている。本実施形態に係るレンズアレイ6は、20個のコリメートレンズ8が4×5のマトリックス状に配置されて一体的に形成されている。
ただし、これに限られるものではなく、例えば、10個(2x5)の半導体レーザ及びそれに対応した10個の立上ミラーが実装され、これに対応した10個のコリメートレンズを有するレンズアレイを用いることもできるし、その他の任意の数の半導体レーザ、立上ミラー、コリメートレンズを有する光源装置を用いることができる。
In the present embodiment, 20 semiconductor lasers 4 are provided, and 20 rising mirrors 16 corresponding to each semiconductor laser 4 are arranged in a 4 × 5 matrix, and the light reflected by each rising mirror 16 is provided. Each collimating lens 8 of the lens array 6 is arranged so that the center of the lens is located on the optical axis of the lens array 6. The lens array 6 according to the present embodiment is integrally formed by arranging 20 collimating lenses 8 in a 4 × 5 matrix.
However, the present invention is not limited to this, and for example, a lens array in which 10 (2x5) semiconductor lasers and 10 corresponding rising mirrors are mounted and a corresponding 10 collimating lenses are used. Alternatively, a light source device having any number of other semiconductor lasers, rising mirrors, and collimating lenses can be used.

半導体レーザ4として、本実施形態では、青色半導体レーザが用いられている。青色半導体レーザの出射光は、例えば、370〜500ナノメートルの帯域のうちの特定の波長をピークとする光であり、特に、420〜500ナノメートルの波長帯域のうちの特定の波長をピークとする光であることが好ましい。
ただしこれに限られるものではなく、例えば、発振波長が紫外から緑色領域の任意の波長域の窒化物半導体レーザを用いることも考えられるし、赤色や赤外のGaAs系半導体レーザ半導体レーザを用いることも考えられる。
As the semiconductor laser 4, a blue semiconductor laser is used in this embodiment. The emitted light of the blue semiconductor laser is, for example, light having a peak in a specific wavelength in the band of 370 to 500 nanometers, and particularly having a specific wavelength in the wavelength band of 420 to 500 nanometers as a peak. It is preferable that the light is emitted.
However, the present invention is not limited to this, and for example, a nitride semiconductor laser having an oscillation wavelength in an arbitrary wavelength range from ultraviolet to green may be used, or a red or infrared GaAs semiconductor laser semiconductor laser may be used. Is also possible.

本実施形態に係る囲み部材60では、内壁64が格子状に形成された板状部材により形成され、これにより複数の貫通孔62を形成している。囲み部材60が、格子状に形成された板状部材によるシンプルな構造を有するので、低い製造コストで囲み部材60を形成することができる。特に、囲み部材60が金属材料から構成されている場合には、耐熱性に優れ、熱伝導率も高いので放熱にも有効である。各コリメートレンズ8から出射された光は平行光であり、内壁64で囲まれた空間内を直進するが、仮に光が内壁64に当たったとしても、囲み部材60が反射率の高い金属材料から構成されているので、光の減衰を抑えることができる。 In the surrounding member 60 according to the present embodiment, the inner wall 64 is formed of a plate-shaped member formed in a grid pattern, thereby forming a plurality of through holes 62. Since the surrounding member 60 has a simple structure made of plate-shaped members formed in a grid pattern, the surrounding member 60 can be formed at a low manufacturing cost. In particular, when the surrounding member 60 is made of a metal material, it has excellent heat resistance and high thermal conductivity, so that it is also effective for heat dissipation. The light emitted from each collimated lens 8 is parallel light and travels straight in the space surrounded by the inner wall 64. Even if the light hits the inner wall 64, the surrounding member 60 is made of a metal material having high reflectance. Since it is configured, it is possible to suppress the attenuation of light.

仮に、金属製の囲み部材60を光源装置10のパッケージ12と直接接触するように繋げば、囲み部材60の外表面を冷却面とするヒートシンクとして機能させることもできる。更に、囲み部材60の外表面に冷却面積を増やすフィン等を付けることもできる。 If the metal enclosing member 60 is connected so as to be in direct contact with the package 12 of the light source device 10, it can function as a heat sink having the outer surface of the enclosing member 60 as a cooling surface. Further, fins or the like for increasing the cooling area can be attached to the outer surface of the surrounding member 60.

ただし、囲み部材は、上記の板状部材が格子状に形成されたものだけでなく、例えば、金属ブロックに各コリメートレンズに対応した複数の貫通孔があけられたものや、複数の円形パイプが一体的に繋がった形状のものもあり得る。 However, the surrounding member is not limited to the above-mentioned plate-shaped member formed in a grid pattern, for example, a metal block having a plurality of through holes corresponding to each collimating lens, or a plurality of circular pipes. There may be a shape that is integrally connected.

以上のように、本実施形態に係る囲み部材60は、各々のコリメートレンズ8から出射された光の光路を囲む内壁64で構成された複数の貫通孔62を有する。よって、外気は、囲み部材60の出射側の端面60Bから内壁64で囲まれた貫通孔62内を流れた後、はじめてコリメートレンズ8に達することになる。よって、外気が直接コリメートレンズ8表面に当たることはない。 As described above, the surrounding member 60 according to the present embodiment has a plurality of through holes 62 composed of an inner wall 64 that surrounds the optical path of the light emitted from each collimating lens 8. Therefore, the outside air reaches the collimating lens 8 only after flowing from the end surface 60B on the exit side of the surrounding member 60 into the through hole 62 surrounded by the inner wall 64. Therefore, the outside air does not directly hit the surface of the collimating lens 8.

半導体レーザ4から高光密度の短波長の光がレンズを透過する場合、光エネルギーが高くなって、空気中の塵埃等がレンズ外表面に吸着する可能性がある(所謂光集塵効果)。しかし、本実施形態では上記の囲み部材60を備えた構造によって、所謂光集塵効果によりレンズアレイ6に塵埃等が付着することを効果的に抑制できる。特に、複数の貫通孔62を有する1つの囲み部材60を取り付ければよいので、個々のコリメートレンズ8を筒状の部材で覆うような場合に比べて、製造コストや組み立て工数を低減できる。
以上のように、製造容易な構造でコリメートレンズへの塵埃等の付着を抑制可能な光源装置を提供できる。
When light of a short wavelength having a high light density is transmitted from the semiconductor laser 4 through the lens, the light energy becomes high and dust or the like in the air may be adsorbed on the outer surface of the lens (so-called photodust collection effect). However, in the present embodiment, the structure provided with the surrounding member 60 can effectively prevent dust and the like from adhering to the lens array 6 due to the so-called light dust collecting effect. In particular, since one surrounding member 60 having a plurality of through holes 62 may be attached, the manufacturing cost and the assembling man-hours can be reduced as compared with the case where each collimating lens 8 is covered with a cylindrical member.
As described above, it is possible to provide a light source device capable of suppressing the adhesion of dust and the like to the collimating lens with a structure that is easy to manufacture.

囲み部材60の入射側の端面60Aがレンズアレイ6の外縁面6Aと全周にわたって接していれば、必ずしも、個々の貫通孔62の入射側の端部(図1の矢印T参照)で、囲み部材60及びレンズアレイ6が接していなくてもよい。個々の貫通孔62の入射側の端部で、レンズアレイ6と多少隙間があっても、塵埃等が付着することを抑制できる。この場合、囲み部材60やレンズアレイ6の寸法精度を緩和させて製造コストを低減でき、囲み部材60の取り付けも容易になる。 If the incident-side end surface 60A of the enclosing member 60 is in contact with the outer edge surface 6A of the lens array 6 over the entire circumference, it is necessarily enclosed by the incident-side end of each through hole 62 (see arrow T in FIG. 1). The member 60 and the lens array 6 may not be in contact with each other. Even if there is a slight gap with the lens array 6 at the incident-side end of each through hole 62, it is possible to suppress the adhesion of dust and the like. In this case, the dimensional accuracy of the surrounding member 60 and the lens array 6 can be relaxed to reduce the manufacturing cost, and the surrounding member 60 can be easily attached.

もちろん、囲み部材60の入射側の端面60Aの各貫通孔62の周囲領域(図1の矢印T参照)が、レンズアレイ6の出射側の面(図1の矢印S参照)と接しているように形成することもできる。この場合には、レンズアレイに塵埃等が付着することを更に効果的に抑制できる。 Of course, it seems that the peripheral region of each through hole 62 of the incident side end surface 60A of the surrounding member 60 (see arrow T in FIG. 1) is in contact with the exit side surface of the lens array 6 (see arrow S in FIG. 1). It can also be formed into. In this case, it is possible to more effectively suppress the adhesion of dust and the like to the lens array.

図1に示すように、囲み部材60の貫通孔62の光の進行方向における長さをL、貫通孔62の光の進行方向と略直交する方向における一辺の長さ若しくは一辺に相当する値、または直径若しくは直径に相当する値をDとすると、実際の防塵性能に基づき、L及びDに関する下記の関係を知見した。
D ≦ L の関係を有することが好ましく、2D ≦ L の関係を有することがより好ましく、3D ≦ L の関係を有することが更に好ましい。
As shown in FIG. 1, the length of the through hole 62 of the surrounding member 60 in the traveling direction of light is L, the length of one side in the direction substantially orthogonal to the traveling direction of light in the through hole 62, or a value corresponding to one side. Alternatively, assuming that the diameter or the value corresponding to the diameter is D, the following relationship regarding L and D was found based on the actual dustproof performance.
It is preferable to have a relationship of D ≤ L, more preferably to have a relationship of 2D ≤ L, and even more preferably to have a relationship of 3D ≤ L.

ここで、貫通孔62が略正方形の断面形状を有する場合は、正方形の一辺がDに相当する。貫通孔62が略長方形やその他の多角形の断面形状を有する場合には、断面積を算出して、この断面積を有する正方形とした場合の一辺の長さを求めて、その値を一辺に相当する値Dとすることができる。貫通孔62が円形の断面形状を有する場合には、円の直径がDに相当する。貫通孔62が、楕円等の曲線で囲まれたその他の形状を有する場合には、断面積を算出して、この断面積を有する円とした場合の直径を求めて、その値を直径に相当する値Dとすることができる。 Here, when the through hole 62 has a substantially square cross-sectional shape, one side of the square corresponds to D. When the through hole 62 has a substantially rectangular or other polygonal cross-sectional shape, the cross-sectional area is calculated to obtain the length of one side when a square having this cross-sectional area is obtained, and the value is set to one side. It can be the corresponding value D. When the through hole 62 has a circular cross-sectional shape, the diameter of the circle corresponds to D. When the through hole 62 has another shape surrounded by a curve such as an ellipse, the cross-sectional area is calculated to obtain the diameter when a circle having this cross-sectional area is obtained, and the value corresponds to the diameter. It can be a value D to be used.

D及びLが上記のような関係式を有する場合には、外気に含まれる塵埃等がコリメートレンズ8の表面へ到達するのを効果的に抑制できる。
なお、Dに比べてLの寸法が大きい方が、塵埃等がコリメートレンズ8に付着しにくい傾向を示すが、Lの寸法が著しく大きい場合には、製造コストが上昇したり、小型化が困難になる可能性もある。よって、用途や使用環境により、上記の相反する事象を考慮しながら、最適なLの寸法を定めることが好ましい。
When D and L have the above relational expression, it is possible to effectively prevent dust and the like contained in the outside air from reaching the surface of the collimating lens 8.
It should be noted that when the size of L is larger than that of D, dust and the like tend to be less likely to adhere to the collimating lens 8. However, when the size of L is extremely large, the manufacturing cost increases and it is difficult to reduce the size. There is also the possibility of becoming. Therefore, it is preferable to determine the optimum L dimension in consideration of the above-mentioned contradictory events depending on the application and usage environment.

本実施形態では、パッケージ12、レンズアレイ6及び囲み部材60がそれぞれ接着剤で接合されているが、これに限られるものではなく、接続部材(例えば、ネジ、ボルトナット)による締付力で、パッケージ12、レンズアレイ6及び囲み部材60を固定することもできる。その場合、囲み部材60及びレンズアレイ6の間と、レンズアレイ6及びパッケージ12の間とにシール部材を備え、接続部材による締付力でシール部材を圧縮させて、気密な状態で各部材を接合することができる。この場合、仮に各部材を接合する接着層に剥離等が生じたとしても、レンズアレイ6や囲み部材60が脱落する危険性を回避できる。 In the present embodiment, the package 12, the lens array 6, and the surrounding member 60 are each joined with an adhesive, but the present invention is not limited to this, and the tightening force of the connecting member (for example, screws, bolts and nuts) can be used. The package 12, the lens array 6, and the surrounding member 60 can also be fixed. In that case, a sealing member is provided between the surrounding member 60 and the lens array 6 and between the lens array 6 and the package 12, and the sealing member is compressed by the tightening force of the connecting member to compress each member in an airtight state. Can be joined. In this case, even if the adhesive layer connecting the members is peeled off, the risk of the lens array 6 and the surrounding member 60 falling off can be avoided.

(1つの実施形態に係る光学エンジン)
次に、図4、図5A及び図5Bを参照しながら、本発明の1つの実施形態に係る光学エンジンの概要を説明する。ここで、図4は、本発明の1つの実施形態に係る光学エンジンの概要を示す模式的な斜視図である。図5Aは、図4の矢視V−V断面図(斜視図)である。図5Bは、図5Aに示す光学エンジンの光源装置領域を拡大して示した模式的な断面図(斜視図)である。
(Optical engine according to one embodiment)
Next, an outline of the optical engine according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4, 5A and 5B. Here, FIG. 4 is a schematic perspective view showing an outline of an optical engine according to one embodiment of the present invention. FIG. 5A is a cross-sectional view (perspective view) of the arrow VV of FIG. FIG. 5B is a schematic cross-sectional view (perspective view) showing an enlarged light source device region of the optical engine shown in FIG. 5A.

本実施形態に係る光学エンジン2は、上記の光源装置10に加えて、筐体30を備える。そして、囲み部材60が筐体30の内部に配置されるように、弾性を有するシール部材20を介して、光源装置10及び筐体30が接続されている。
囲み部材60が筐体30の内部に配置されているので、塵埃等がコリメートレンズ8に付着するのを更に効果的に抑制できる。
The optical engine 2 according to the present embodiment includes a housing 30 in addition to the above-mentioned light source device 10. Then, the light source device 10 and the housing 30 are connected via an elastic seal member 20 so that the surrounding member 60 is arranged inside the housing 30.
Since the surrounding member 60 is arranged inside the housing 30, it is possible to more effectively suppress the adhesion of dust and the like to the collimating lens 8.

<筐体、シール部材>
図5Bに示すように、本実施形態に係る光学エンジン2は、レンズアレイ6から出射された光が通過する開口32を備える筐体30と、光源装置10の囲み部材60及び筐体30の間を接続する弾性を有するシール部材20とを備える。シール部材20は、囲み部材60が挿入される開口を備えており、開口を囲むように配置された弾性材からなる外縁部で構成されている。
筐体30の材質として、樹脂材料、金属材料をはじめとする任意の材料を採用することができる。シール部材20の材質として、弾性を有する任意のゴム材料や樹脂材料を採用することができる。
<Case, seal member>
As shown in FIG. 5B, the optical engine 2 according to the present embodiment is between the housing 30 having an opening 32 through which the light emitted from the lens array 6 passes, and the surrounding member 60 and the housing 30 of the light source device 10. It is provided with an elastic sealing member 20 for connecting the above. The seal member 20 has an opening into which the surrounding member 60 is inserted, and is composed of an outer edge portion made of an elastic material arranged so as to surround the opening.
As the material of the housing 30, any material such as a resin material and a metal material can be adopted. As the material of the seal member 20, any elastic rubber material or resin material can be adopted.

本実施形態では、囲み部材60の入射側の端部の周囲にフランジ部66が形成されている。フランジ部66の入射側の外縁面66Aは、レンズアレイ6の出射側の外縁面6Aと全周にわたって接している。フランジ部66の出射側の外縁面66Bは、シール部材20の第1面22と全周にわたって接している。そして、シール部材の第1面22とは反対側に位置する第2面24は、筐体30の入射側の開口の周囲34と全周にわたって接している。このような配置において、シール部材20が圧縮された状態で囲み部材60のフランジ部66及び筐体30の間に配置されている。 In the present embodiment, the flange portion 66 is formed around the end portion on the incident side of the surrounding member 60. The outer edge surface 66A on the incident side of the flange portion 66 is in contact with the outer edge surface 6A on the exit side of the lens array 6 over the entire circumference. The outer edge surface 66B on the exit side of the flange portion 66 is in contact with the first surface 22 of the seal member 20 over the entire circumference. The second surface 24, which is located on the side opposite to the first surface 22 of the seal member, is in contact with the periphery 34 of the opening on the incident side of the housing 30 over the entire circumference. In such an arrangement, the seal member 20 is arranged between the flange portion 66 of the surrounding member 60 and the housing 30 in a compressed state.

更に詳細に述べれば、接続部材の締結力(詳細は後述する)により、囲み部材60のフランジ部66の出射側の外縁面66Bがシール部材20の第1面22に押し付けられる。これにより、圧縮されたシール部材20の弾性力で、シール部材20の第2面24が筐体30の開口の周囲34に押し付けられる。よって、囲み部材60及びシール部材20の間、並びにシール部材20及び筐体30の間を気密に接続することができ、その結果、シール部材20を介して、囲み部材60及び筐体30の間を気密に接続することができる。 More specifically, the fastening force of the connecting member (details will be described later) presses the outer edge surface 66B of the flange portion 66 of the surrounding member 60 on the exit side against the first surface 22 of the sealing member 20. As a result, the elastic force of the compressed seal member 20 presses the second surface 24 of the seal member 20 against the circumference 34 of the opening of the housing 30. Therefore, it is possible to airtightly connect between the surrounding member 60 and the sealing member 20 and between the sealing member 20 and the housing 30, and as a result, between the surrounding member 60 and the housing 30 via the sealing member 20. Can be airtightly connected.

筐体30の内部には、光源装置10のレンズアレイ6から出射され、囲み部材60の貫通孔62を通過した光が、透過または反射する光学部材が収納されている。例えば、光学エンジン2を時分割式のプロジェクタに用いる場合であれば、蛍光体ホイールに集光するような集光レンズを含む光学部材を筐体30の内部に配置することが考えられる。このとき、シール部材20等により筐体30の内部を外気から遮断された状態に保つことができる。 Inside the housing 30, an optical member that is emitted from the lens array 6 of the light source device 10 and that transmits or reflects light that has passed through the through hole 62 of the surrounding member 60 is housed. For example, when the optical engine 2 is used in a time-divided projector, it is conceivable to arrange an optical member including a condensing lens that condenses light on a phosphor wheel inside the housing 30. At this time, the inside of the housing 30 can be kept shielded from the outside air by the seal member 20 or the like.

一般的に、光源に青色半導体レーザを用いた場合のように、高光密度の短波長の光がコリメートレンズ8を透過する場合、光エネルギーが高くなって、所謂光集塵効果で、空気中の塵埃等がレンズ外表面に吸着する可能性がある。この場合には、光学エンジンの光学的性能が低下する可能性がある。しかし、本実施形態に係る光学エンジン2では、圧縮された弾性を有するシール部材20により、囲み部材60及び筐体30を気密に接続できるので、高温になった場合であっても、レンズアレイ6に塵埃等が付着することを効果的に抑制できる。 Generally, when short-wavelength light with high light density passes through the collimating lens 8, as in the case of using a blue semiconductor laser as a light source, the light energy becomes high, and the so-called light dust collection effect is achieved in the air. Dust and the like may be adsorbed on the outer surface of the lens. In this case, the optical performance of the optical engine may deteriorate. However, in the optical engine 2 according to the present embodiment, the surrounding member 60 and the housing 30 can be airtightly connected by the sealed elastic sealing member 20, so that the lens array 6 can be connected even when the temperature becomes high. It is possible to effectively prevent dust and the like from adhering to the surface.

以上のように、本実施形態に係る光学エンジン2では、囲み部材60の入射側の端部の周囲にフランジ部66が形成され、シール部材20の第1面22がフランジ部66の出射側の端面(外縁面66B)と全周にわたって接し、シール部材20の第1面22とは反対側に位置する第2面24が筐体30の入射側の開口の周囲34と全周にわたって接しており、シール部材20が圧縮された状態でフランジ部66及び筐体30の間に配置されている。
これにより、圧縮された弾性を有するシール部材20により、囲み部材60のフランジ部66と筐体30とをシール状態で接続できるので、高温になっても所謂光集塵効果によりレンズアレイ6に塵埃等の付着が付着することを効果的に抑制できる。
As described above, in the optical engine 2 according to the present embodiment, the flange portion 66 is formed around the incident side end portion of the surrounding member 60, and the first surface 22 of the seal member 20 is on the exit side of the flange portion 66. The second surface 24, which is in contact with the end surface (outer edge surface 66B) over the entire circumference and is located on the side opposite to the first surface 22 of the seal member 20, is in contact with the circumference 34 of the opening on the incident side of the housing 30 over the entire circumference. , The seal member 20 is arranged between the flange portion 66 and the housing 30 in a compressed state.
As a result, the flange portion 66 of the surrounding member 60 and the housing 30 can be connected in a sealed state by the sealed member 20 having compressed elasticity, so that dust is collected on the lens array 6 due to the so-called light dust collecting effect even at high temperatures. It is possible to effectively suppress the adhesion of such substances.

仮に、パッケージ12及びレンズアレイ6、またはレンズアレイ6及び囲み部材60の線膨張係数の違いにより、温度変化によりパッケージ12及びレンズアレイ6の間、またはレンズアレイ6及び囲み部材60の間の接着が剥離したとしても、本実施形態では、圧縮されたシール部材20の弾性力により、レンズアレイ6や囲み部材60の位置を確実に保持することができる。つまり、本実施形態では、シール部材20の弾性力により、レンズアレイ6や囲み部材60の脱落を抑制するとともに、防塵構造とすることができる。 Temporarily, due to the difference in the linear expansion coefficient between the package 12 and the lens array 6, or the lens array 6 and the surrounding member 60, adhesion between the package 12 and the lens array 6 or between the lens array 6 and the surrounding member 60 due to a temperature change Even if the lens array 6 is peeled off, in the present embodiment, the positions of the lens array 6 and the surrounding member 60 can be reliably held by the elastic force of the compressed seal member 20. That is, in the present embodiment, the elastic force of the seal member 20 can prevent the lens array 6 and the surrounding member 60 from falling off, and can form a dustproof structure.

更に、複数の貫通孔62を有する囲み部材60のフランジ部66の出射側の外縁面66Bのみをシール部材20でシールするので、個々の貫通孔62の周囲をシールするのに比べ、製造コストや組み立て工数を大幅に低減できる。更に、個々の貫通孔62の間にシール部材を配置する必要がないので、少ない面積でより多くの貫通孔62、延いてはコリメートレンズ8を配置でき、小型で高出な光学エンジン2を実現できる。以上のように、本実施形態では、コリメートレンズ8への塵埃等の付着を抑制可能な小型で高出な光学エンジンを提供できる。 Further, since only the outer edge surface 66B on the exit side of the flange portion 66 of the enclosing member 60 having the plurality of through holes 62 is sealed by the sealing member 20, the manufacturing cost is increased as compared with sealing the periphery of each through hole 62. The assembly man-hours can be significantly reduced. Further, since it is not necessary to arrange a seal member between the individual through holes 62, more through holes 62 and thus a collimating lens 8 can be arranged in a small area, and a compact and high-performance optical engine 2 is realized. can. As described above, in the present embodiment, it is possible to provide a compact and high-performance optical engine capable of suppressing the adhesion of dust and the like to the collimating lens 8.

図5Bから明らかなように、本実施形態では、シール部材20が第2面24の内側に凸部28Bを有し、開口内面32A及び凸部28Bにより、シール部材20が筐体30の開口32と嵌合している。同様に、シール部材20の第1面22は、囲み部材60のフランジ部66を受ける段差部28Aを有しており、囲み部材60のフランジ部66及び段差部28Aにより、シール部材20が光源装置10と嵌合している。
このような嵌合構造により、光源装置10の筐体30に対する位置決めを容易に確実に行うことができる。なお、段差部28A及び凸部28Bには直接圧縮力は加わらないので、シール部材20に圧縮力を加えた場合であっても、確実に嵌合構造を維持することができる。
As is clear from FIG. 5B, in the present embodiment, the sealing member 20 has a convex portion 28B inside the second surface 24, and the sealing member 20 has an opening 32 of the housing 30 due to the opening inner surface 32A and the convex portion 28B. Is fitted with. Similarly, the first surface 22 of the seal member 20 has a stepped portion 28A that receives the flange portion 66 of the surrounding member 60, and the flange portion 66 and the stepped portion 28A of the surrounding member 60 allow the seal member 20 to be a light source device. It is fitted with 10.
With such a fitting structure, the positioning of the light source device 10 with respect to the housing 30 can be easily and surely performed. Since no compressive force is directly applied to the stepped portion 28A and the convex portion 28B, the fitting structure can be reliably maintained even when the compressive force is applied to the seal member 20.

<ヒートシンク>
本実施形態に係る光学エンジン2は、更にヒートシンク40を備える。ヒートシンク40の取付面42は、光源装置10のパッケージ12の出射側と反対側の端面12Bに接している。本実施形態に係るヒートシンク40は、複数のフィン44を有する櫛形のアルミ製ヒートシンクであり、光学エンジン2を効果的に冷却することができる。ただし、ヒートシンクは、これに限られるものではなく、既知の任意の材料、構造を有する任意のヒートシンクを用いることができる。
更に、本実施形態では、ヒートシンク40及び筐体30を繋げる接続部材により、ヒートシンク40、パッケージ12、レンズアレイ6、囲み部材60,シール部材20及び筐体30が固定されている。
<Heat sink>
The optical engine 2 according to the present embodiment further includes a heat sink 40. The mounting surface 42 of the heat sink 40 is in contact with the end surface 12B on the side opposite to the exit side of the package 12 of the light source device 10. The heat sink 40 according to the present embodiment is a comb-shaped aluminum heat sink having a plurality of fins 44, and can effectively cool the optical engine 2. However, the heat sink is not limited to this, and any heat sink having any known material and structure can be used.
Further, in the present embodiment, the heat sink 40, the package 12, the lens array 6, the surrounding member 60, the seal member 20, and the housing 30 are fixed by the connecting member connecting the heat sink 40 and the housing 30.

このような固定構造では、ヒートシンク40と筐体30とを繋げる接続部材の締結力により、ヒートシンク40及びパッケージ12を強く接触させて冷却性能を向上させるとともに、シール部材20を圧縮させて、シール性やレンズアレイ6及び囲み部材60の保持能力を高めることができる。 In such a fixed structure, the heat sink 40 and the package 12 are strongly brought into contact with each other by the fastening force of the connecting member connecting the heat sink 40 and the housing 30, to improve the cooling performance, and the seal member 20 is compressed to have a sealing property. And the holding capacity of the lens array 6 and the surrounding member 60 can be enhanced.

<取付構造>
次に、図6を参照しながら、上記の接続部材によるヒートシンク40、パッケージ12、レンズアレイ6、囲み部材60、シール部材20及び筐体30を固定する取付構造について説明する。図6は、図4に示す光学エンジンにおいて、スペーサ及び接続部材を用いた光学エンジンの取付構造の一例を模式的に示す側面断面図である。なお、シール部材20の段差部28Aの部分は、省略して示してある。
<Mounting structure>
Next, with reference to FIG. 6, a mounting structure for fixing the heat sink 40, the package 12, the lens array 6, the surrounding member 60, the seal member 20, and the housing 30 by the above connecting members will be described. FIG. 6 is a side sectional view schematically showing an example of an optical engine mounting structure using a spacer and a connecting member in the optical engine shown in FIG. The step portion 28A of the seal member 20 is omitted.

ヒートシンク40を出射方向に見た平面視において、パッケージ12、レンズアレイ6、囲み部材60及びシール部材20の外形よりも外側の4箇所に、接続部材52が挿入される領域が設けられている。この部分では、フィン44が形成されておらず、接続部材52のヘッド部が接する締結面46が形成されている。締結面46には、接続部材52の軸部が挿入可能な貫通穴が設けられている。同じ平面視で、筐体30の貫通穴と対応する位置に、接続部材52のネジ部がネジ込まれるネジ穴が設けられている。 In a plan view of the heat sink 40 in the exit direction, regions into which the connecting member 52 is inserted are provided at four locations outside the outer shape of the package 12, the lens array 6, the surrounding member 60, and the sealing member 20. In this portion, the fins 44 are not formed, and the fastening surface 46 in which the head portion of the connecting member 52 is in contact is formed. The fastening surface 46 is provided with a through hole into which the shaft portion of the connecting member 52 can be inserted. In the same plan view, a screw hole into which the screw portion of the connecting member 52 is screwed is provided at a position corresponding to the through hole of the housing 30.

本実施形態では、ヒートシンク40の取付面42及び筐体30の開口の周囲34の間に、中空の円筒状のスペーサ50が配置されている。ヒートシンク40の締結面46に設けられた穴から挿入された接続部材52の軸部は、スペーサ50の中を通って、筐体30に設けられたネジ穴にネジ込まれている。これにより、接続部材52によるヒートシンク40、パッケージ12、レンズアレイ6、囲み部材60、シール部材20及び筐体30を固定する取付構造が形成されている。 In the present embodiment, a hollow cylindrical spacer 50 is arranged between the mounting surface 42 of the heat sink 40 and the periphery 34 of the opening of the housing 30. The shaft portion of the connecting member 52 inserted through the hole provided in the fastening surface 46 of the heat sink 40 passes through the spacer 50 and is screwed into the screw hole provided in the housing 30. As a result, a mounting structure for fixing the heat sink 40, the package 12, the lens array 6, the surrounding member 60, the seal member 20, and the housing 30 by the connecting member 52 is formed.

このとき、スペーサ50により、ヒートシンク40の取付面42及び筐体30の開口の周囲34の間の距離を画定することができる。その結果、スペーサ50により、囲み部材60のフランジ部66の出射側の外縁面66Bと筐体30の開口の周囲34との間の距離Wを画定することができる。
これにより、スペーサ50の長さに応じて、最適な距離Wで光学エンジン2の主要構成部材を固定することができる。特に、シール部材20が最適な圧縮力を発揮するように、シール部材20の圧縮量を確実に設定することができる。最適な距離Wは、シール部材20が十分な弾性力を発生し、かつ圧縮荷重を取り除けば元に戻る弾性変形領域にある距離であることが好ましい。最適な距離Wは、シール部材20の材料特性に応じて適宜定めることができる。
At this time, the spacer 50 can define the distance between the mounting surface 42 of the heat sink 40 and the circumference 34 of the opening of the housing 30. As a result, the spacer 50 can define the distance W between the outer edge surface 66B on the exit side of the flange portion 66 of the surrounding member 60 and the circumference 34 of the opening of the housing 30.
Thereby, the main constituent members of the optical engine 2 can be fixed at an optimum distance W according to the length of the spacer 50. In particular, the amount of compression of the seal member 20 can be reliably set so that the seal member 20 exerts the optimum compressive force. The optimum distance W is preferably a distance in the elastic deformation region where the sealing member 20 generates a sufficient elastic force and returns to the original state when the compressive load is removed. The optimum distance W can be appropriately determined according to the material characteristics of the sealing member 20.

以上のように、スペーサ50により弾性を有するシール部材20を最適な一定の圧縮率で圧縮して取り付けることができるので、パッケージ12、レンズアレイ6、囲み部材60及び筐体30の間シール性、及びレンズアレイ6や囲み部材60の保持能力を確実に高めることができる。 As described above, since the elastic sealing member 20 can be compressed and attached by the spacer 50 at an optimum constant compression rate, the sealing property between the package 12, the lens array 6, the surrounding member 60 and the housing 30 can be improved. And the holding capacity of the lens array 6 and the surrounding member 60 can be surely increased.

(1つの実施形態に係るプロジェクタ)
次に、図7を参照しながら、上述の実施形態で示した光源装置10や光学エンジン2を、いわゆる1チップ方式のDLPプロジェクタにおける光学エンジンとして用いる場合を説明する。図7は、本発明の1つの実施形態に係るプロジェクタの概要を示す模式図あって、プロジェクタを上から見た模式的な平面図である。
(Projector according to one embodiment)
Next, a case where the light source device 10 and the optical engine 2 shown in the above-described embodiment are used as an optical engine in a so-called one-chip type DLP projector will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a schematic view showing an outline of the projector according to one embodiment of the present invention, and is a schematic plan view of the projector as viewed from above.

図7において、光学エンジン2の筐体内に配置された光学系の集光レンズにより集光された光が、蛍光体ホイール110に所定のスポット径となるように照射される。蛍光体ホイール110は、光を透過させる透明な円板状の部材で構成されており、回転軸を中心に回転する。また、蛍光体ホイール110の中心は、駆動モータ130の駆動軸に固定されている。ここで、蛍光体ホイール110の材料は、光の透過率が高い材料であればよく、例えば、ガラス、透明セラミックス、樹脂、サファイアや窒化ガリウムなどの結晶基板などを使用することができる。また、蛍光体ホイール110は光を反射させる反射型であってもよく、反射型に適した光学系とすればよい。 In FIG. 7, the light collected by the condensing lens of the optical system arranged in the housing of the optical engine 2 is irradiated to the phosphor wheel 110 so as to have a predetermined spot diameter. The phosphor wheel 110 is composed of a transparent disk-shaped member that transmits light, and rotates about a rotation axis. Further, the center of the phosphor wheel 110 is fixed to the drive shaft of the drive motor 130. Here, the material of the phosphor wheel 110 may be any material having a high light transmittance, and for example, glass, transparent ceramics, resin, a crystal substrate such as sapphire or gallium nitride can be used. Further, the phosphor wheel 110 may be a reflective type that reflects light, and may be an optical system suitable for the reflective type.

蛍光体層は、光源の青色半導体レーザから出射された光によって励起され、青色半導体レーザから出射された光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発生する。言い換えると、蛍光体層は、青色半導体レーザから出射された光の波長を変換することができる。蛍光体層は、例えば550〜780ナノメートルの波長帯域の蛍光(赤色光)を発生する。蛍光体層の具体的な材料の一例としては、YAG、(Sr,Ca)AlSiN:Eu、CaAlSiN:Eu、SrAlSiN:Eu、KSiF:Mnを挙げることができる。ただし、これに限られるものではない。 The phosphor layer is excited by the light emitted from the blue semiconductor laser as the light source, and generates fluorescence in a wavelength band different from the wavelength band of the light emitted from the blue semiconductor laser. In other words, the phosphor layer can convert the wavelength of the light emitted from the blue semiconductor laser. The phosphor layer generates fluorescence (red light) in a wavelength band of, for example, 550 to 780 nanometers. An example of a specific material of the phosphor layer, YAG, (Sr, Ca) AlSiN 3: Eu, CaAlSiN 3: Eu, SrAlSiN 3: Eu, K 2 SiF 6: Mn can be cited. However, it is not limited to this.

蛍光体ホイール110を回転させる駆動モータ130は、ブラシレス直流モータであり、蛍光体ホイール110の表面に対して駆動軸が直交するように固定されている。駆動モータ130は、再生する動画のフレームレート(1秒当たりのフレーム数。単位は[fps])に基づく回転速度で、蛍光体ホイール110を回転させる。例えば、60[fps]の動画を再生する場合、蛍光体ホイールの回転速度を毎秒60回転の整数倍に設定することが好ましい。 The drive motor 130 for rotating the phosphor wheel 110 is a brushless DC motor, and is fixed so that the drive axis is orthogonal to the surface of the phosphor wheel 110. The drive motor 130 rotates the phosphor wheel 110 at a rotation speed based on the frame rate of the moving image to be reproduced (the number of frames per second. The unit is [fps]). For example, when playing back a moving image of 60 [fps], it is preferable to set the rotation speed of the phosphor wheel to an integral multiple of 60 rotations per second.

蛍光体ホイール110から出射された光は、光学系120を介して、光空間変調器であるDMD(Digital Micromirror Device)素子(光変調手段)140に入射する。そして、DMD素子140で反射され、投射手段である投射レンズ150によって、DMD素子によって形成された画像を所定の大きさに拡大してスクリーンSCに投射する。 The light emitted from the phosphor wheel 110 enters the DMD (Digital Micromirror Device) element (optical modulation means) 140, which is an optical spatial modulator, via the optical system 120. Then, the image reflected by the DMD element 140 is enlarged by the projection lens 150, which is a projection means, to a predetermined size and projected onto the screen SC.

DMD素子は、スクリーンに投影される画像の各画素に相当する微細なミラーをマトリックス状に配列したものであり、各ミラーの角度を変化させてスクリーンSCへ出射する光を、マイクロ秒単位でオン/オフすることができる。ここで、ミラーの角度を、光学エンジン2から出射された光が、投射レンズ150へ反射するようにした場合がオンの状態であり、投射レンズ150へ反射しないようにした場合がオフの状態である。 The DMD element is a matrix of fine mirrors corresponding to each pixel of the image projected on the screen, and the light emitted to the screen SC by changing the angle of each mirror is turned on in microsecond units. / Can be turned off. Here, the angle of the mirror is turned on when the light emitted from the optical engine 2 is reflected to the projection lens 150, and is turned off when the light emitted from the optical engine 2 is not reflected to the projection lens 150. be.

また、DMD素子の各ミラーをオンにしている時間とオフにしている時間の比率によって、投射レンズ150へ入射する光の階調を変化させることにより、投影する画像の画像データに基づいた階調表示が可能になる。これにより、蛍光体ホイール110から順次出射される赤色光、緑色光、及び青色光の各々に対して、個々のミラーで階調制御を行うことにより、スクリーンSCにカラー画像(動画も含む)を投影することができる。つまり、蛍光体ホイール110から出射された複数の波長帯域の光を、DMD素子(光変調手段)140により順次変調して画像を形成し、投射レンズ(投射手段)150でその画像を拡大して投射することができる。 Further, by changing the gradation of the light incident on the projection lens 150 according to the ratio of the time when each mirror of the DMD element is turned on and the time when each mirror is turned off, the gradation based on the image data of the image to be projected is obtained. Display becomes possible. As a result, color images (including moving images) are displayed on the screen SC by controlling the gradation of each of the red light, green light, and blue light sequentially emitted from the phosphor wheel 110 with individual mirrors. Can be projected. That is, light in a plurality of wavelength bands emitted from the phosphor wheel 110 is sequentially modulated by the DMD element (optical modulation means) 140 to form an image, and the image is enlarged by the projection lens (projection means) 150. Can be projected.

本実施形態によれば、コリメートレンズへの塵埃等の付着を抑制可能な小型で高出な光学エンジン2を用いることにより、高い光学性能を有する小型で高出なプロジェクタを提供できる。なお、本実施形態では、光変調手段としてDMD素子を用いているが、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他任意の光変調素子を用いることができる。 According to the present embodiment, by using a small and high output optical engine 2 capable of suppressing adhesion of dust and the like to the collimating lens, it is possible to provide a small and high output projector having high optical performance. In the present embodiment, the DMD element is used as the light modulation means, but the present invention is not limited to this, and any other light modulation element can be used depending on the application.

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。 Although the embodiments and embodiments of the present invention have been described, the disclosed contents may be changed in the details of the configuration, and the invention in which the embodiments and the combinations and orders of the elements in the embodiments are changed are requested. It can be realized without deviating from the scope and idea of.

2 光学エンジン
4 半導体レーザ
6 レンズアレイ
6A 出射側の外縁面
6B 入射側の外縁面
8 コリメートレンズ
10 光源装置
12 パッケージ
12A 出射側の端面
12B 出射側と反対側の端面
12C 側壁部
12D 基板部
12E 本体部
14 透光性部材
16 立上ミラー
18 リード
20 シール部材
22 シール部材の第1面
24 シール部材の第2面
26 開口
28A 段差部
28B 凸部
30 筐体
32 開口
32A 開口内面
34 開口の周囲
40 ヒートシンク
42 取付面
44 フィン
46 締結面
50 スペーサ
52 接続部材
54 ワイヤ
56 中継部
60 囲み部材
60A 入射側の端面
60B 出射側の端面
62 貫通孔
64 内壁
66 フランジ部
66A 入射側の外縁面
66B 出射側の外縁面
70 金具
100 プロジェクタ
110 蛍光体ホイール
120 受光レンズ
130 駆動モータ
140 DMD素子
150 投射レンズ
SC スクリーン
2 Optical engine 4 Semiconductor laser 6 Lens array 6A Outer edge surface on the exit side 6B Outer edge surface on the incident side 8 Collimating lens 10 Light source device 12 Package 12A End face on the exit side 12B End face on the opposite side to the exit side 12C Side wall 12D Substrate 12E Main body Part 14 Translucent member 16 Rising mirror 18 Lead 20 Sealing member 22 First surface of sealing member 24 Second surface of sealing member 26 Opening 28A Stepped portion
28B Convex 30 Housing 32 Opening 32A Opening inner surface 34 Opening circumference 40 Heat sink 42 Mounting surface 44 Fins 46 Fastening surface
50 Spacer 52 Connecting member 54 Wire 56 Relay part 60 Enclosing member 60A Incident side end face 60B Exit side end face 62 Through hole 64 Inner wall 66 Flange part 66A Incident side outer edge surface 66B Exit side outer edge surface 70 Metal fittings 100 Projector 110 Fluorescent material Wheel 120 Light receiving lens 130 Drive motor 140 DMD element 150 Projection lens SC screen

Claims (8)

複数の半導体レーザと、
前記半導体レーザに対応した複数のコリメートレンズを有するレンズアレイと、
各々の前記コリメートレンズから出射された光の光路を囲む内壁で構成された複数の貫通孔を有する囲み部材と、
を備え、
前記囲み部材の入射側の端面が前記レンズアレイの外縁面と全周にわたって接しており、
前記内壁が格子状に形成された板状部材により形成されていることを特徴とすることを特徴とする光源装置。
With multiple semiconductor lasers
A lens array having a plurality of collimating lenses corresponding to the semiconductor laser, and
An enclosing member having a plurality of through holes composed of an inner wall surrounding an optical path of light emitted from each of the collimating lenses.
With
The incident-side end surface of the surrounding member is in contact with the outer edge surface of the lens array over the entire circumference .
A light source device characterized in that the inner wall is formed of plate-shaped members formed in a grid pattern.
前記貫通孔の光の進行方向における長さをL、前記貫通孔の光の進行方向と略直交する方向における一辺の長さ若しくは一辺に相当する値、または直径若しくは直径に相当する値をDとすると、
2D ≦ L
の関係を有することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
The length of the through hole in the light traveling direction is L, and the length of one side or the value corresponding to one side in the direction substantially orthogonal to the traveling direction of the light of the through hole, or the diameter or the value corresponding to the diameter is D. Then,
2D ≤ L
The light source device according to claim 1, wherein the light source device has the above-mentioned relationship.
前記囲み部材の入射側の端面の各貫通孔の周囲領域が、前記レンズアレイの出射側の面と接していることを特徴とすることを特徴とする請求項1または2に記載の光源装置。
The light source device according to claim 1 or 2, wherein the peripheral region of each through hole on the incident side end surface of the surrounding member is in contact with the exit side surface of the lens array.
前記囲み部材が金属材料から構成されていることを特徴とする請求項1からの何れか1項に記載の光源装置。
The light source device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the surrounding member is made of a metal material.
請求項1からの何れか1項に記載の光源装置と、
筐体と、
を備え、
前記囲み部材が前記筐体の内部に配置されるように、弾性を有するシール部材を介して、前記光源装置及び前記筐体が接続されていることを特徴とする光学エンジン。
The light source device according to any one of claims 1 to 4.
With the housing
With
An optical engine characterized in that the light source device and the housing are connected via an elastic sealing member so that the surrounding member is arranged inside the housing.
前記囲み部材の入射側の端部の周囲にフランジ部が形成され、
前記シール部材の第1面が前記フランジ部の面と全周にわたって接し、前記シール部材の前記第1面とは反対側に位置する第2面が前記筐体の入射側の開口の周囲と全周にわたって接しており、
前記シール部材が圧縮された状態で前記フランジ部及び前記筐体の間に配置されていることを特徴とする請求項に記載の光学エンジン。
A flange portion is formed around the incident side end portion of the surrounding member, and a flange portion is formed.
The first surface of the sealing member is in contact with the surface of the flange portion over the entire circumference, and the second surface of the sealing member located on the side opposite to the first surface is all around the opening on the incident side of the housing. It touches all around and
The optical engine according to claim 5 , wherein the seal member is arranged between the flange portion and the housing in a compressed state.
請求項1からの何れか1項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光が入射する蛍光体ホイールと、
画像データに基づいて、前記蛍光体ホイールから出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
前記画像を拡大して投射する投射手段と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
The light source device according to any one of claims 1 to 4.
A phosphor wheel into which the light emitted from the light source device is incident, and
An optical modulation means for sequentially modulating light in a plurality of wavelength bands emitted from the phosphor wheel based on image data to form an image, and
A projection means for enlarging and projecting the image, and
A projector characterized by being equipped with.
複数の半導体レーザと、 With multiple semiconductor lasers
前記半導体レーザに対応した複数のコリメートレンズを有するレンズアレイと、 A lens array having a plurality of collimating lenses corresponding to the semiconductor laser, and
各々の前記コリメートレンズから出射された光の光路を囲む内壁で構成された複数の貫通孔を有する囲み部材と、を備える、 A surrounding member having a plurality of through holes formed by an inner wall surrounding an optical path of light emitted from each of the collimating lenses.
前記囲み部材の入射側の端面が前記レンズアレイの外縁面と全周にわたって接している光源装置と、 A light source device in which the incident side end surface of the surrounding member is in contact with the outer edge surface of the lens array over the entire circumference.
筐体と、 With the housing
を備え、With
前記囲み部材が前記筐体の内部に配置されるように、弾性を有するシール部材を介して、前記光源装置及び前記筐体が接続されていることを特徴とする光学エンジン。 An optical engine characterized in that the light source device and the housing are connected via an elastic sealing member so that the surrounding member is arranged inside the housing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001195908A (en) * 2000-01-12 2001-07-19 Ichikoh Ind Ltd Lamp for vehicle
JP3840367B2 (en) * 2000-05-29 2006-11-01 大日本スクリーン製造株式会社 light source
JP2005165126A (en) * 2003-12-04 2005-06-23 Sharp Corp Optical system structure of projector and projector provided with the optical system structure
JP2006039338A (en) * 2004-07-29 2006-02-09 Sanyo Electric Co Ltd Lighting system and projection type video display device
JP2008070769A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Ricoh Co Ltd Light source unit, illumination device and projector device
JP5047735B2 (en) * 2007-08-30 2012-10-10 株式会社リコー Illumination device and image display device
JP5151565B2 (en) * 2008-03-06 2013-02-27 ウシオ電機株式会社 Driving method of light source device for projector
JP5950147B2 (en) * 2011-09-20 2016-07-13 カシオ計算機株式会社 LIGHT SOURCE DEVICE, PROJECTOR, AND LIGHT SOURCE DEVICE MANUFACTURING METHOD
US9285093B2 (en) * 2013-03-15 2016-03-15 Federal-Mogul Corporation Self-locating light source module
US9523480B2 (en) * 2014-04-05 2016-12-20 Whelen Engineering Company, Inc. LED illumination assembly with collimating optic
JP2016177216A (en) * 2015-03-23 2016-10-06 カシオ計算機株式会社 Light source device and projection device
JP6288132B2 (en) * 2015-05-20 2018-03-07 日亜化学工業株式会社 Light emitting device
JP6680051B2 (en) * 2016-01-29 2020-04-15 セイコーエプソン株式会社 Light source device, method of manufacturing light source device, and projector
JP6722474B2 (en) * 2016-03-09 2020-07-15 フォトンリサーチ株式会社 Multi-wavelength laser light source module and multi-wavelength laser light source module with multiplexer

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