JP2010032796A - Optical scanning type projector - Google Patents

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Shinji Nagano
新治 長野
Yasutaka Tanabe
康隆 田辺
浩一 ▲高▼橋
Koichi Takahashi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanning type projector whose assembly workability is improved and which is easily made compact. <P>SOLUTION: The optical scanning type projector includes: light source parts (2R, 2G, 2B) which generate a plurality of different colors of light modulated on the basis of an image signal; color synthesizing parts (5, 6, 8) which synthesize the plurality of colors of light from the light source parts onto one and the same axis; a beam scanning part 17 which deflects the synthesized light synthesized with the color synthesizing parts in two dimensional direction according to the image signal; a free curved face prism 18 which has a plurality of optical faces having non-rotational-symmetry shapes, and projects the synthesized light deflected with the beam scanning part while enlarging at least deflection angle to display an image; and a base member 51 which holds at least the beam scanning part and the free curved face prism, wherein the beam scanning part 17 is mounted on a supporting member 91, the supporting member 91 is fixed on the base member 51, the free curved face prism 18 is fixed on the base member 51 via flange-shaped members (18g, 18h) formed on non-optical faces, and the beam scanning part 17 and the free curved face prism 18 are positioned. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ビームを2次元走査してスクリーンに投光することにより、画像を表示する光走査型プロジェクタに関するものである。   The present invention relates to an optical scanning projector that displays an image by two-dimensionally scanning a light beam and projecting it onto a screen.

この種の光走査型プロジェクタとして、例えば、画像信号に基づいて変調された赤色(R)光、緑色(G)光および青色(B)光の各レーザ光を、それぞれコリメータレンズにより平行光とした後、光走査手段により2次元走査してスクリーンに投光して、画像を表示するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、他の光走査型プロジェクタとして、画像信号に基づいて変調されたR光、G光およびB光の各レーザ光を、集光レンズにより集光するようにして、光走査手段により2次元走査してスクリーンに投光して、画像を表示するようにしたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。   As this type of optical scanning projector, for example, red (R) light, green (G) light, and blue (B) laser light modulated based on an image signal are collimated by collimator lenses. Thereafter, there is known a technique in which an image is displayed by two-dimensional scanning by an optical scanning unit and projected on a screen (for example, see Patent Document 1). Further, as another optical scanning projector, each of the R light, G light, and B light modulated based on the image signal is condensed by a condenser lens, and two-dimensional scanning is performed by an optical scanning means. Then, what is projected on a screen to display an image is known (for example, see Patent Document 2).

特開2006−184663JP 2006-184663 A 特開2006−186243JP 2006-186243

上記特許文献1,2に開示の光走査型プロジェクタは、光源および光学系を小型化することにより、容易に携帯できるように、装置全体の小型化を図っている。   In the optical scanning projectors disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above, the entire apparatus is reduced in size so that it can be easily carried by reducing the size of the light source and the optical system.

しかしながら、上記の光走査型プロジェクタにあっては、単に、変調されたR,G,B光を、光走査手段により2次元走査してスクリーンに投光して画像を表示するようにしている。ここで、一般に、光学系を小型化すると、光走査手段も小型となり、それに伴って走査角が小さくなる傾向にある。このように、光走査手段の走査角が小さくなると、大きなサイズの画像を表示する場合は、プロジェクタ本体から表示画面までの表示距離が長くなって、使用環境によっては、所望の画角で画像を表示できない場合がある。また、スクリーンまでの表示距離が長くなることから、スクリーンから観察者までの距離も長くなって、観察者が観察する画像の明るさが低下することも懸念される。   However, in the above optical scanning projector, the modulated R, G, B light is simply two-dimensionally scanned by the optical scanning means and projected onto the screen to display an image. Here, in general, when the optical system is miniaturized, the optical scanning means is also miniaturized, and accordingly, the scanning angle tends to be small. As described above, when the scanning angle of the light scanning unit is reduced, when a large-size image is displayed, the display distance from the projector main body to the display screen becomes long. Depending on the use environment, the image can be displayed at a desired angle of view. It may not be displayed. Further, since the display distance to the screen becomes long, the distance from the screen to the observer also becomes long, and there is a concern that the brightness of the image observed by the observer is lowered.

このような問題を解決するため、本発明者らは、変調されたR,G,B光を同軸に合成し、その合成光をビーム走査部で二次元方向に偏向するとともに、その偏向光の偏向角を自由曲面プリズムにより拡大して投影するようにした光走査型プロジェクタを開発している。この光走査型プロジェクタによると、小型でありながら、広画角の画像を表示することができるので、使用環境に左右されることなく、狭いスペースにおいても使用することが可能となる。   In order to solve such a problem, the inventors of the present invention synthesized the modulated R, G, B light coaxially, deflected the synthesized light in a two-dimensional direction by the beam scanning unit, We are developing an optical scanning projector that projects the deflection angle with a free-form surface prism. According to this optical scanning projector, an image with a wide angle of view can be displayed even though it is small, so that it can be used in a narrow space without being influenced by the use environment.

ところが、本発明者らによる実験検討によると、上記の光走査型プロジェクタにおいては、ビーム走査部で二次元方向に偏向された合成光を自由曲面プリズムに入射させて、偏向角を拡大して投影するため、両者を高精度で位置決めしてベース部材に取り付ける必要がある。このため、特に、小型に構成する場合は、ビーム走査部と、形状の複雑な自由曲面プリズムとを、ベース部材に直接取り付けるようにすると、取り付けに時間を要し、組み立て性が低下することが懸念される。   However, according to an experimental study by the present inventors, in the above optical scanning projector, the combined light deflected in the two-dimensional direction by the beam scanning unit is incident on the free-form surface prism, and the deflection angle is enlarged and projected. Therefore, it is necessary to position both with high accuracy and attach them to the base member. For this reason, in particular, in the case of a small configuration, if the beam scanning unit and the free-form surface prism having a complicated shape are directly attached to the base member, it takes time to attach and the assemblability may deteriorate. Concerned.

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、組み立て性を向上でき、容易に小型化できる光走査型プロジェクタを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention made in view of such a point is to provide an optical scanning projector that can improve assemblability and can be easily downsized.

上記目的を達成する請求項1に係る光走査型プロジェクタの発明は、画像信号に基づいて変調された複数の異なる色光を発生する光源部と、該光源部からの複数の色光を同軸上に合成する色合成部と、該色合成部で合成された合成光を、前記画像信号に応じて2次元方向に偏向するビーム走査部と、非回転対象形状の複数の光学面を有し、前記ビーム走査部で偏向された前記合成光を、少なくとも偏向角を拡大して投光して画像を表示するための自由曲面プリズムと、少なくとも前記ビーム走査部および前記自由曲面プリズムを保持するベース部材と、を具備し、
前記ビーム走査部は、支持部材に取り付けて、該支持部材を前記ベース部材に固定し、前記自由曲面プリズムは、非光学面に形成した鍔状部材を介して前記ベース部材に固定して、前記ビーム走査部と前記自由曲面プリズムとを位置決めするように構成したことを特徴とするものである。
The invention of the optical scanning projector according to claim 1 that achieves the above object comprises a light source unit that generates a plurality of different color lights modulated based on an image signal, and a plurality of color lights from the light source unit combined coaxially. A color synthesizing unit, a beam scanning unit for deflecting the synthesized light synthesized by the color synthesizing unit in a two-dimensional direction according to the image signal, and a plurality of optical surfaces having a non-rotation target shape, A free-form surface prism for projecting at least a deflection angle and projecting the combined light deflected by the scanning unit to display an image; and a base member holding at least the beam scanning unit and the free-form surface prism; Comprising
The beam scanning unit is attached to a support member, the support member is fixed to the base member, and the free-form curved prism is fixed to the base member via a hook-shaped member formed on a non-optical surface, The beam scanning unit and the free-form surface prism are positioned so as to be positioned.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光走査型プロジェクタにおいて、
前記ビーム走査部は、二次元走査ミラーを有し、
前記支持部材には、前記色合成部で合成された合成光を反射させて前記二次元走査ミラーに入射させる反射ミラーを設けた、
ことを特徴とするものである。
The invention according to claim 2 is the optical scanning projector according to claim 1,
The beam scanning unit has a two-dimensional scanning mirror,
The support member is provided with a reflection mirror that reflects the combined light combined by the color combining unit and makes it incident on the two-dimensional scanning mirror.
It is characterized by this.

請求項3に係る発明は、請求項1に記載の光走査型プロジェクタにおいて、
前記ビーム走査部は、前記色合成部で合成された合成光を、互いに直交する方向に偏向する二つの一次元走査ミラーを有する、
ことを特徴とするものである。
The invention according to claim 3 is the optical scanning projector according to claim 1,
The beam scanning unit includes two one-dimensional scanning mirrors that deflect the combined light combined by the color combining unit in directions orthogonal to each other.
It is characterized by this.

本発明によれば、高精度の位置決めが要求されるビーム走査部および自由曲面プリズムに対して、複雑な形状を有する自由曲面プリズムは、非光学面に形成した鍔状部材を介してベース部材に取り付け、ビーム走査部は支持部材に取り付けて、該支持部材をベース部材に取り付けるので、小型な構成であっても、ビーム走査部および自由曲面プリズムを、容易かつ高精度に位置決めして取り付けることが可能となる。したがって、組み立て性を向上でき、容易に小型化することができる。   According to the present invention, in contrast to the beam scanning unit and free-form surface prism that require high-precision positioning, the free-form surface prism having a complicated shape is attached to the base member via the hook-shaped member formed on the non-optical surface. Since the mounting and beam scanning unit are mounted on the support member and the support member is mounted on the base member, the beam scanning unit and the free-form surface prism can be positioned and mounted easily and with high accuracy even in a small configuration. It becomes possible. Therefore, the assemblability can be improved and the size can be easily reduced.

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施の形態に係る光走査型プロジェクタの光学系の概略構成を示す図である。この光走査型プロジェクタ1は、R光を発生するレーザ光源2Rと、G光を発生するレーザ光源2Gと、B光を発生するレーザ光源2Bとを有する。これらレーザ光源2R,2Gおよび2Bは、R光、G光およびB光を同一方向(図1では、紙面上方向)に出射するように、図1においては、左から右側に、レーザ光源2G、レーザ光源2R、レーザ光源2Bの順で並べて配置する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of the optical scanning projector according to the first embodiment of the present invention. The optical scanning projector 1 includes a laser light source 2R that generates R light, a laser light source 2G that generates G light, and a laser light source 2B that generates B light. These laser light sources 2R, 2G, and 2B emit the R light, G light, and B light in the same direction (upward on the paper surface in FIG. 1), from left to right in FIG. The laser light source 2R and the laser light source 2B are arranged in this order.

レーザ光源2Rは、例えば、半導体レーザで構成し、該半導体レーザを、表示すべき画像信号のR信号に基づいて駆動することによりR変調光を出射させる。このレーザ光源2Rから拡散して出射されるR変調光は、コリメータレンズ3Rで平行光とした後、絞り4Rを経て、誘電体多層膜を有する全反射プリズム5でほぼ直角(図1では、紙面右方向)に反射させて、ダイクロイックプリズム6に入射させる。   The laser light source 2R is constituted by, for example, a semiconductor laser, and emits R-modulated light by driving the semiconductor laser based on an R signal of an image signal to be displayed. The R-modulated light that is diffused and emitted from the laser light source 2R is converted into parallel light by the collimator lens 3R, passes through the stop 4R, and is substantially perpendicular to the total reflection prism 5 having a dielectric multilayer film (in FIG. Reflected in the right direction) and incident on the dichroic prism 6.

同様に、レーザ光源2Bは、例えば、半導体レーザで構成し、該半導体レーザを、表示すべき画像信号のB信号に基づいて駆動することによりB変調光を出射させる。このレーザ光源2Bから拡散して出射されるB変調光は、コリメータレンズ3Bで平行光とした後、絞り4Bを経てダイクロイックプリズム6に入射させる。   Similarly, the laser light source 2B is composed of, for example, a semiconductor laser, and emits B-modulated light by driving the semiconductor laser based on the B signal of the image signal to be displayed. The B-modulated light that is diffused and emitted from the laser light source 2B is collimated by the collimator lens 3B, and then enters the dichroic prism 6 through the stop 4B.

ダイクロイックプリズム6は、入射するR変調光を透過させ、B変調光はほぼ直角(図1では、紙面右方向)に反射させることにより、R変調光とB変調光とを合成してRB合成光を生成し、このRB合成光をビーム整形部7に入射させる。   The dichroic prism 6 transmits the incident R-modulated light and reflects the B-modulated light at a substantially right angle (in the right direction on the paper in FIG. 1), thereby combining the R-modulated light and the B-modulated light to generate the RB synthesized light. And the RB combined light is incident on the beam shaping unit 7.

ビーム整形部7は、2個のクサビプリズム7a,7bを有し、入射するRB合成光のビーム断面形状を、光量分布がほぼ均一で円形(本実施の形態では、ほぼ1mmの光束径)に整形する。このビーム整形部7でビーム整形されたRB合成光は、ダイクロイックプリズム8に入射させる。   The beam shaping unit 7 includes two wedge prisms 7a and 7b, and the beam cross-sectional shape of the incident RB combined light is circular with a uniform light amount distribution and a light beam diameter of approximately 1 mm in the present embodiment. Shape it. The RB synthesized light beam shaped by the beam shaping unit 7 is incident on the dichroic prism 8.

一方、レーザ光源2Gは、例えば、赤外光を発生する半導体レーザ11aと、該半導体レーザ11aからのレーザ光により励起されて第2高調波のG光を発生する非線形光学結晶、および発生したG光を光束径がほぼ70μmの平行光として出射させる光学系、を含むSHG(Second Harmonic Generation)光学系11bと、を有するDPSSレーザで構成し、半導体レーザ11aを、表示すべき画像信号のG信号に基づいて駆動することにより、SHG光学系11bから光束径がほぼ70μmの円形で、光量分布がほぼ均一の平行光のG変調光を出射させる。なお、このようなDPSSレーザは、例えば、メレスグリオ社製のグリーンレーザが知られている。   On the other hand, the laser light source 2G includes, for example, a semiconductor laser 11a that generates infrared light, a nonlinear optical crystal that generates G light of the second harmonic when excited by the laser light from the semiconductor laser 11a, and the generated G A DPSS laser having an SHG (Second Harmonic Generation) optical system 11b including an optical system for emitting light as parallel light having a light beam diameter of approximately 70 μm, and the semiconductor laser 11a is a G signal of an image signal to be displayed. By driving based on the above, the SHG optical system 11b emits parallel G-modulated light having a circular shape with a light beam diameter of approximately 70 μm and a substantially uniform light amount distribution. As such a DPSS laser, for example, a green laser manufactured by Melles Griot is known.

このレーザ光源2Gから出射されるG変調光は、ダイクロイックプリズム6による赤青合成光の光路と平行となるように、反射ミラー12でほぼ直角(図1では、紙面右方向)に反射させた後、反射ミラー13でレーザ光源2Gからの出射方向とほぼ反対方向(図1では、紙面下方向)に反射させて、ダイクロイックプリズム8に入射させる。   The G-modulated light emitted from the laser light source 2G is reflected by the reflecting mirror 12 at a substantially right angle (in the right direction in FIG. 1) so as to be parallel to the optical path of the red / blue synthesized light by the dichroic prism 6. Then, the light is reflected by the reflecting mirror 13 in a direction almost opposite to the emission direction from the laser light source 2 </ b> G (downward in FIG. 1) and is incident on the dichroic prism 8.

本実施の形態では、反射ミラー12と反射ミラー13との間のG変調光の光路中に、ビームエキスパンダ15を配置する。ビームエキスパンダ15は、例えば、2つの単凸レンズ15a,15bで構成する。入射側の単凸レンズ15aは、その焦点距離f1を、例えば、f1=2mm、とし、出射側の単凸レンズ15bは、その焦点距離f2を、例えば、f2=30mm、として、R変調光の光束径を30/2倍して、ほぼ70μmからほぼ1mmに拡大する。   In the present embodiment, the beam expander 15 is disposed in the optical path of the G-modulated light between the reflection mirror 12 and the reflection mirror 13. The beam expander 15 is composed of, for example, two single convex lenses 15a and 15b. The incident-side single convex lens 15a has a focal length f1 of, for example, f1 = 2 mm, and the outgoing-side single convex lens 15b has a focal length of f2 of, for example, f2 = 30 mm. Is enlarged by about 30/2 from about 70 μm to about 1 mm.

ダイクロイックプリズム8は、入射するRB合成光を透過させ、G変調光はほぼ直角(図1では、紙面右方向)に反射させることにより、RB合成光とG変調光とを合成してRGBの合成光を生成し、この合成光を反射ミラー16で反射させてビーム走査部17に入射させる。   The dichroic prism 8 transmits the incident RB combined light and reflects the G-modulated light at a substantially right angle (right direction in FIG. 1), thereby combining the RB combined light and the G-modulated light to combine RGB. Light is generated, and the combined light is reflected by the reflection mirror 16 and is incident on the beam scanning unit 17.

ビーム走査部17は、例えば、電磁的駆動手段により2次元方向に回動する二次元走査ミラー17aを有し、該二次元走査ミラー17aにより、反射ミラー16からの合成光を2次元方向に偏向するように構成する。二次元走査ミラー17aで偏向された合成光は、自由曲面プリズム18により偏向角を拡大して、プロジェクタ筐体に設けられた出射開口19を経て出射させることにより、スクリーンや壁等の表示部20に投光して画像を表示する。   The beam scanning unit 17 includes, for example, a two-dimensional scanning mirror 17a that is rotated in a two-dimensional direction by electromagnetic driving means, and deflects the combined light from the reflection mirror 16 in the two-dimensional direction by the two-dimensional scanning mirror 17a. To be configured. The combined light deflected by the two-dimensional scanning mirror 17a has its deflection angle enlarged by the free-form surface prism 18 and is emitted through an emission opening 19 provided in the projector housing, thereby displaying a display unit 20 such as a screen or a wall. The light is projected onto and the image is displayed.

したがって、本実施の形態において、レーザ光源2R,2Gおよび2Bは、光源部を構成し、全反射プリズム5、ダイクロイックプリズム6、反射ミラー12、反射ミラー13、およびダイクロイックプリズム8は、色合成部を構成している。   Therefore, in the present embodiment, the laser light sources 2R, 2G, and 2B constitute a light source unit, and the total reflection prism 5, the dichroic prism 6, the reflection mirror 12, the reflection mirror 13, and the dichroic prism 8 serve as a color composition unit. It is composed.

次に、自由曲面プリズム18について説明する。自由曲面プリズム18は、本実施の形態では、非回転対象形状の自由曲面からなる第1光学面18a〜第4光学面18dを有して構成する。第1光学面18aは、反射防止コーティングを施した透過作用を有する透過領域と反射コーティングを施した内部反射作用を有する内部反射領域とを有する光学面とし、第2光学面18bおよび第3光学面18cは、それぞれ反射コーティングを施した内部反射作用を有する光学面とし、第4光学面18dは、反射防止コーティングを施した透過作用を有する光学面とする。   Next, the free-form surface prism 18 will be described. In the present embodiment, the free-form surface prism 18 includes a first optical surface 18a to a fourth optical surface 18d made of a free-form surface having a non-rotation target shape. The first optical surface 18a is an optical surface having a transmission region having a transmission effect with an antireflection coating and an internal reflection region having an internal reflection function with a reflection coating, and the second optical surface 18b and the third optical surface. Reference numeral 18c denotes an optical surface having an internal reflection function, each of which is provided with a reflective coating, and the fourth optical surface 18d is an optical surface having a transmission function, which is provided with an antireflection coating.

この自由曲面プリズム18には、ビーム走査部17で偏向された合成光を、第1光学面18aの透過領域からプリズム内部に入射させて、第2光学面18b、第1光学面18aの内部反射領域および第3光学面18cで順次反射させ、この第3光学面18cで反射された合成光を、第4光学面18dから投光して、出射開口19を経て外部に出射させる。これにより、自由曲面プリズム18において、ビーム走査部17から第1光学面18aに入射する合成光を、第4光学面18dから、偏向角を拡大して、入射方向とは交差する方向に投光するとともに、合成光のスポットの収差および表示画像の歪みを補正する。なお、本実施の形態では、表示する画像の垂直方向において、第1光学面18aへの合成光の入射光軸と、第4光学面18dからの合成光の出射光軸との成す角度が、ビーム走査部17による合成光の偏向範囲において最大で90°未満、例えば最大で70°となるように、自由曲面プリズム18を構成する。   The combined light deflected by the beam scanning unit 17 is incident on the free-form surface prism 18 from the transmission region of the first optical surface 18a into the prism, and the internal reflection of the second optical surface 18b and the first optical surface 18a. The combined light reflected by the region and the third optical surface 18c is sequentially reflected from the fourth optical surface 18d, and is emitted to the outside through the emission opening 19. Thereby, in the free-form surface prism 18, the combined light incident on the first optical surface 18a from the beam scanning unit 17 is projected from the fourth optical surface 18d in a direction intersecting with the incident direction by expanding the deflection angle. At the same time, the aberration of the spot of the synthesized light and the distortion of the display image are corrected. In the present embodiment, in the vertical direction of the image to be displayed, the angle formed by the incident optical axis of the synthesized light on the first optical surface 18a and the outgoing optical axis of the synthesized light from the fourth optical surface 18d is The free-form surface prism 18 is configured so that the combined light deflection range by the beam scanning unit 17 is less than 90 ° at the maximum, for example, 70 ° at the maximum.

また、本実施の形態では、自由曲面プリズム18に結像機能を持たせて、合成光を第2光学面18bで反射させた後、第1光学面18aの内部反射領域に至るまでの間に結像させて、合成光の中間像を形成し、さらに、第4光学面18dから所定の距離を隔てた位置、例えば、出射開口19から60cmの位置でビームウエストを形成し、所定の距離以上では、合成光により表示される画像の偏向全角を2θとするとき、合成光のビーム直径がtanθに比例近似して大きくなるように構成する。   In the present embodiment, the free-form surface prism 18 is provided with an imaging function, and after the combined light is reflected by the second optical surface 18b, it reaches the internal reflection region of the first optical surface 18a. An image is formed to form an intermediate image of the combined light, and further, a beam waist is formed at a position separated from the fourth optical surface 18d by a predetermined distance, for example, at a position 60 cm from the exit opening 19, and more than a predetermined distance. In this case, when the total deflection angle of the image displayed by the combined light is 2θ, the beam diameter of the combined light is configured to increase in proportion to tanθ.

ここで、本実施の形態で用いる自由曲面プリズム18について、さらに詳細に説明する。図1において、軸上主光線を、自由曲面プリズム18を含む光学系の入射瞳の中心を通り、表示部20の中心に至る光線と定義する。また、入射瞳の中心を原点として、軸上主光線に沿って進む方向をZ軸正方向とし、このZ軸と表示部20における像面中心を含む平面をY−Z平面とし、原点を通りY−Z平面に直交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をX軸正方向とし、X軸、Z軸と右手直交座標系を構成する軸をY軸とする。   Here, the free-form surface prism 18 used in the present embodiment will be described in more detail. In FIG. 1, the axial principal ray is defined as a ray that passes through the center of the entrance pupil of the optical system including the free-form surface prism 18 and reaches the center of the display unit 20. Further, the center of the entrance pupil is the origin, the direction along the axial principal ray is the Z-axis positive direction, the plane including the Z-axis and the image plane center in the display unit 20 is the YZ plane, and passes through the origin. A direction orthogonal to the YZ plane and extending from the front side of the paper to the back side is defined as the X axis positive direction, and the X axis, the Z axis, and the axis constituting the right hand orthogonal coordinate system are defined as the Y axis.

第1光学面18a〜第4光学面18dは、Y−Z平面内で偏心させるとともに、非回転対称形状の唯一の対称面をY−Z平面としている。   The first optical surface 18a to the fourth optical surface 18d are decentered in the YZ plane, and the only symmetrical surface having a non-rotationally symmetric shape is the YZ plane.

偏心面については、光学系の原点から、当該面の面頂位置の偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をそれぞれX,Y,Zとする)と、その面の中心軸(下記の(1)式におけるZ軸)のX軸、Y軸、Z軸それぞれを中心とする傾き角(それぞれα、β、γ(°)とする)とで与えられる。この場合、αおよびβの正は、それぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正は、Z軸の正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα、β、γの回転のさせ方は、面の中心軸とそのXYZ直交座標系を、先ずX軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した面の中心軸を新たな座標系のY軸回りで反時計回りにβ回転させるとともに、1度回転した座標系もY軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その2度回転した面の中心軸を新たな座標系のZ軸の回りで時計回りにγ回転させる。   For the decentered surface, the amount of decentering of the surface top position of the surface from the origin of the optical system (X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are X, Y, and Z, respectively) and the center axis ( The tilt angles (referred to as α, β, and γ (°), respectively) about the X axis, the Y axis, and the Z axis of the following (1) equation (1) are given. In this case, positive α and β mean counterclockwise rotation with respect to the positive direction of each axis, and positive γ means clockwise rotation with respect to the positive direction of the Z axis. Note that the α, β, and γ rotations of the central axis of the surface are performed by first rotating the central axis of the surface and its XYZ Cartesian coordinate system by α counterclockwise around the X axis, and then rotating it. The center axis of the surface is rotated β counterclockwise around the Y axis of the new coordinate system, and the coordinate system rotated once is also rotated β counterclockwise around the Y axis and then rotated twice The center axis of the surface is rotated γ clockwise around the Z axis of the new coordinate system.

また、自由曲面とは、下記の(1)式で定義されるものであり、この(1)式で定義されるZ軸が自由曲面の軸となる。   The free-form surface is defined by the following formula (1), and the Z-axis defined by the formula (1) is the axis of the free-form surface.

Figure 2010032796
Figure 2010032796

上記(1)式において、第1項は球面項であり、第2項は自由曲面項である。また、球面項中、Rは頂点の曲率半径、kは円錐定数、rは(X+Y1/2である。また、自由曲面項は、下記の(2)式のように展開される。ただし、C(jは1以上の整数)は係数である。 In the above equation (1), the first term is a spherical term, and the second term is a free-form surface term. In the spherical term, R is the radius of curvature of the apex, k is the conic constant, and r is (X 2 + Y 2 ) 1/2 . Further, the free-form surface term is developed as shown in the following equation (2). However, C j (j is an integer of 1 or more) is a coefficient.

Figure 2010032796
Figure 2010032796

自由曲面は、一般的には、X−Z面、Y−Z面ともに対称面を持つことはないが、Xの奇数次項を全て0にすることによって、Y−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記(2)式では、C、C、C、C、C12、C14、C16、C18、C20、C23、C25、C27、C29、C31、C33、C35、・・・の各項の係数を0にすることによって可能である。 In general, a free-form surface does not have a symmetric surface in both the XZ plane and the YZ plane, but by setting all odd-order terms of X to 0, a symmetric plane parallel to the YZ plane can be obtained. Only one free-form surface exists. For example, in the above formula (2), C 2 , C 5 , C 7 , C 9 , C 12 , C 14 , C 16 , C 18 , C 20 , C 23 , C 25 , C 27 , C 29 , C 31 , C 33 , C 35 ,...

また、Yの奇数次項を全て0にすることによって、X−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記(2)式では、C、C、C、C10、C12、C14、C17、C19、C21、C23、C25、C27、C30、C32、C34、C36、・・・の各項の係数を0にすることによって可能である。 Further, by setting all odd-numbered terms of Y to 0, a free-form surface having only one symmetry plane parallel to the XZ plane is obtained. For example, in the above formula (2), C 3 , C 5 , C 8 , C 10 , C 12 , C 14 , C 17 , C 19 , C 21 , C 23 , C 25 , C 27 , C 30 , C 32 , C 34 , C 36 ,...

また、上記対称面方向のいずれか一方を対称面とし、それに対応する方向の偏心、例えば、Y−Z面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方向をY軸方向に、X−Z面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方向をX軸方向にすることで、偏心により発生する回転非対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性を向上することができる。   Further, if any one of the above-mentioned symmetric plane directions is a symmetric plane, the eccentric direction of the corresponding direction, for example, the symmetric plane parallel to the YZ plane, the eccentric direction of the optical system is the Y-axis direction, and X- By making the decentering direction of the optical system in the X-axis direction with respect to the symmetrical plane parallel to the Z plane, it is possible to improve the manufacturability at the same time while effectively correcting the rotationally asymmetric aberration caused by the decentering.

本実施の形態では、自由曲面プリズム18を、アッベ数56.2、d線(波長587.56nm)に対する屈折率1.5254、の媒質で形成する。また、第1光学面18aは、自由曲面項を、C:−1.4999×10−2、C:3.7510×10−2、C:−7.3349×10−3、C10:3.1467×10−3、C11:3.0604×10−4、C13:−2.9467×10−4、C15:5.5794×10−5、とし、偏心量は、X:0.00、Y:0.89、Z:4.02、とし、傾き角は、α:25.73、β:0.00、γ:0.00、とする。 In the present embodiment, the free-form surface prism 18 is formed of a medium having an Abbe number of 56.2 and a refractive index of 1.5254 with respect to the d-line (wavelength: 587.56 nm). The first optical surface 18a has free-form surface terms as follows: C 4 : −1.4999 × 10 −2 , C 6 : 3.7510 × 10 −2 , C 8 : −7.3349 × 10 −3 , C10 : 3.1467 × 10 −3 , C11: 3.0604 × 10 −4 , C 13 : −2.9467 × 10 −4 , C 15 : 5.5794 × 10 −5 , and the amount of eccentricity is X: 0.00, Y: 0.89, Z: 4.02, and the inclination angles are α: 25.73, β: 0.00, and γ: 0.00.

第2光学面18bは、自由曲面項を、C:−2.5781×10−2、C:−2.7720×10−2、C:−1.1244×10−3、C10:2.8792×10−4、とし、偏心量は、X:0.00、Y:2.46、Z:12.17、とし、傾き角は、α:4.34、β:0.00、γ:0.00、とする。 The second optical surface 18b has a free-form surface term of C 4 : −2.5781 × 10 −2 , C 6 : −2.7720 × 10 −2 , C 8 : −1.1244 × 10 −3 , C 10 : 2.8792 × 10 −4 , the eccentricity is X: 0.00, Y: 2.46, Z: 12.17, and the inclination angles are α: 4.34, β: 0.00 , Γ: 0.00.

第3光学面18cは、自由曲面項を、C:−5.2913×10−2、C:−2.7602×10−2、C:−1.5934×10−4、C10:−7.4192×10−4、C11:−1.1320×10−4、C13:1.2255×10−4、C15:2.1700×10−6、とし、偏心量は、X:0.00、Y:7.41、Z:5.02、とし、傾き角は、α:73.68、β:0.00、γ:0.00、とする。 The third optical surface 18c has a free-form surface term of C 4 : −5.2913 × 10 −2 , C 6 : −2.7602 × 10 −2 , C 8 : −1.5934 × 10 −4 , C 10 : 7.4192 × 10 −4 , C 11 : −1.1320 × 10 −4 , C 13 : 1.2255 × 10 −4 , C 15 : 2.1700 × 10 −6 , and the amount of eccentricity is X: 0.00, Y: 7.41, Z: 5.02, and inclination angles are α: 73.68, β: 0.00, γ: 0.00.

第4光学面18dは、自由曲面項を、C:6.8149×10−2、C:9.4781×10−3、C:−2.6667×10−3、C10:2.0910×10−4、C11:−4.3883×10−4、C13:−1.7984×10−4、とし、偏心量は、X:0.00、Y:−2.87、Z:7.35、とし、傾き角は、α:119.32、β:0.00、γ:0.00、とする。 The fourth optical surface 18d has free-form surface terms C 4 : 6.8149 × 10 −2 , C 6 : 9.4781 × 10 −3 , C 8 : −2.6667 × 10 −3 , C 10 : 2 0910 × 10 −4 , C 11 : −4.33883 × 10 −4 , C 13 : −1.7984 × 10 −4 , and the eccentricity amounts are X: 0.00, Y: −2.87, Z: 7.35, and inclination angles are α: 119.32, β: 0.00, and γ: 0.00.

また、第4光学面18dから所定の距離を隔てた結像面における偏心量は、X:0.00、Y:−620.53、Z:−157.53、とし、傾き角は、α:74.99、β:0.00、γ:0.00、とする。   In addition, the decentering amount on the imaging surface that is separated from the fourth optical surface 18d by a predetermined distance is X: 0.00, Y: −620.53, Z: −157.53, and the inclination angle is α: 74.99, β: 0.00, γ: 0.00.

なお、第1光学面18a〜第4光学面18dにおいて、データの記載されていない自由曲面に関する項は0である。また、長さの単位は、mmである。   In the first optical surface 18a to the fourth optical surface 18d, the term relating to the free curved surface for which no data is described is zero. The unit of length is mm.

本実施の形態では、上記のように自由曲面プリズム18を構成することにより、入射瞳径1.0mmで、ビーム走査部17による合成光の偏向角(画角)が、20°(水平)×15.07°(垂直)の場合に、自由曲面プリズム18から射出する合成光の偏向角を、38.35°(水平)×27.29°(垂直)に拡大することができる。   In the present embodiment, by configuring the free-form surface prism 18 as described above, the incident pupil diameter is 1.0 mm, and the deflection angle (field angle) of the combined light by the beam scanning unit 17 is 20 ° (horizontal) × In the case of 15.07 ° (vertical), the deflection angle of the combined light emitted from the free-form surface prism 18 can be expanded to 38.35 ° (horizontal) × 27.29 ° (vertical).

図2は、図1に示した光走査型プロジェクタの回路構成を示す機能ブロック図である。図2において、表示すべき画像信号は、制御部21および同期信号生成部22に供給する。制御部21は、入力した画像信号に基づいて、RGBの各色信号を生成し、R信号に基づいてレーザ光源2Rを駆動し、G信号に基づいてレーザ光源2Gを駆動し、B信号に基づいてレーザ光源2Bを駆動する。これにより、レーザ光源2R,2G,2Bから、カラー画像を形成するRBGの各変調光を同時に出射する。   FIG. 2 is a functional block diagram showing a circuit configuration of the optical scanning projector shown in FIG. In FIG. 2, the image signal to be displayed is supplied to the control unit 21 and the synchronization signal generation unit 22. The control unit 21 generates RGB color signals based on the input image signal, drives the laser light source 2R based on the R signal, drives the laser light source 2G based on the G signal, and based on the B signal. The laser light source 2B is driven. Thereby, each modulated light of RBG which forms a color image is radiate | emitted simultaneously from laser light source 2R, 2G, 2B.

また、同期信号生成部22は、入力した画像信号に基づいて、水平同期信号および垂直同期信号を生成し、これらの同期信号に基づいて、ドライバ23を介してビーム走査部17を構成する二次元走査ミラー17aを駆動する。これにより、反射ミラー16からのRGBの変調された合成光を2次元方向に偏向して、自由曲面プリズム18に入射させる。   Further, the synchronization signal generation unit 22 generates a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal based on the input image signal, and based on these synchronization signals, a two-dimensional configuration that configures the beam scanning unit 17 via the driver 23. The scanning mirror 17a is driven. As a result, the RGB-modulated combined light from the reflection mirror 16 is deflected in a two-dimensional direction and is incident on the free-form surface prism 18.

次に、図1に示した光走査型プロジェクタの機械的構成について、図3乃至図8を参照して説明する。図3および図4は、機械的構成の要部を示す底面側から見た斜視図および横断面斜視図、図5は上面側から見た斜視図、図6は底面図である。本実施の形態では、プロジェクタ筐体に設けられた出射開口19を除く、全ての光学系を、例えば、アルミニウム合金のダイカスト等からなるベース部材51に保持する。ベース部材51の底面には、レーザ光源2R、コリメータレンズ3Rおよび絞り4Rを取り付けるための開口部52Rと、レーザ光源2B、コリメータレンズ3Bおよび絞り4Bを取り付けるための開口部52Bとを形成する。   Next, the mechanical configuration of the optical scanning projector shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are a perspective view and a transverse cross-sectional perspective view showing the main part of the mechanical configuration as seen from the bottom side, FIG. 5 is a perspective view seen from the top side, and FIG. 6 is a bottom view. In the present embodiment, all the optical systems except for the emission opening 19 provided in the projector casing are held by a base member 51 made of, for example, an aluminum alloy die cast. An opening 52R for attaching the laser light source 2R, the collimator lens 3R and the diaphragm 4R and an opening 52B for attaching the laser light source 2B, the collimator lens 3B and the diaphragm 4B are formed on the bottom surface of the base member 51.

レーザ光源2Rは、ホルダ53Rに接着等により保持し、コリメータレンズ3Rは、鏡筒54Rに保持し、絞り4Rは、鏡筒54Rの一端部に直接形成する。鏡筒54Rは、コリメータレンズ3Rを装着した状態で、開口部52Rに挿入し、その後、開口部52Rを塞ぐように、レーザ光源2Rを開口部52Rに挿入して、ホルダ53Rをネジ55Rによりベース部材51の底面に取り付ける。なお、鏡筒54Rは、開口部52Rに連通してベース部材51の正面側に形成した調整用穴56Rを介して、レーザ光源2Rに対する光軸方向の位置を調整し、調整後は背面側からネジ57Rにより開口部52Rに固定する。   The laser light source 2R is held on the holder 53R by bonding or the like, the collimator lens 3R is held on the lens barrel 54R, and the diaphragm 4R is formed directly on one end of the lens barrel 54R. The lens barrel 54R is inserted into the opening 52R with the collimator lens 3R attached, and then the laser light source 2R is inserted into the opening 52R so as to close the opening 52R, and the holder 53R is attached to the base by the screw 55R. It is attached to the bottom surface of the member 51. The lens barrel 54R adjusts the position in the optical axis direction with respect to the laser light source 2R through an adjustment hole 56R formed on the front side of the base member 51 so as to communicate with the opening 52R. It is fixed to the opening 52R with a screw 57R.

同様に、レーザ光源2Bは、ホルダ53Bに接着等により保持し、コリメータレンズ3Bは、鏡筒54Bに保持し、絞り4Bは、鏡筒54Bの一端部に直接形成する。鏡筒54Bは、コリメータレンズ3Bを装着した状態で、開口部52Bに挿入し、その後、開口部52Bを塞ぐように、レーザ光源2Bを開口部52Bに挿入して、ホルダ53Bをネジ55Bによりベース部材51の底面に取り付ける。なお、鏡筒54Bは、開口部52Bに連通してベース部材51の正面側に形成した調整用穴56Bを介して、レーザ光源2Bに対する光軸方向の位置を調整し、調整後は背面側からネジ57Bにより開口部52Bに固定する。   Similarly, the laser light source 2B is held on the holder 53B by adhesion or the like, the collimator lens 3B is held on the lens barrel 54B, and the aperture 4B is formed directly on one end of the lens barrel 54B. The lens barrel 54B is inserted into the opening 52B with the collimator lens 3B attached, and then the laser light source 2B is inserted into the opening 52B so as to close the opening 52B, and the holder 53B is attached to the base by the screw 55B. It is attached to the bottom surface of the member 51. The lens barrel 54B adjusts the position in the optical axis direction with respect to the laser light source 2B through an adjustment hole 56B formed on the front side of the base member 51 in communication with the opening 52B. It fixes to the opening part 52B with the screw 57B.

ベース部材51の正面側には、全反射プリズム5の装着部61、ダイクロイックプリズム6の装着部62、クサビプリズム7a,7bの装着部63,64、ダイクロイックプリズム8の装着部65を形成する。また、ベース部材51には、装着部61〜65の各々に、装着すべき光学素子の隣接する2面に当接して、該光額素子を位置決めする2個の位置決め部61a;61b〜65a;65bを形成する。   On the front side of the base member 51, a mounting portion 61 for the total reflection prism 5, a mounting portion 62 for the dichroic prism 6, mounting portions 63 and 64 for the wedge prisms 7a and 7b, and a mounting portion 65 for the dichroic prism 8 are formed. Further, the base member 51 has two positioning portions 61a; 61b to 65a for positioning the optical frame elements in contact with the two adjacent surfaces of the optical elements to be mounted on the mounting portions 61 to 65, respectively. 65b is formed.

これにより、全反射プリズム5は、装着部61において、位置決め部61a,61bに、隣接する2面を当接させることにより位置決めして接着固定する。同様に、ダイクロイックプリズム6は、装着部62において、位置決め部62a,62bに、隣接する2面を当接させることにより位置決めして接着固定する。また、クサビプリズム7a,7bについても、同様に、対応する装着部63,64において、各々の隣接する2面を、対応する位置決め部63a;63b,64a;64bに当接させることにより位置決めして接着固定する。同様に、ダイクロイックプリズム8についても、装着部65において、位置決め部65a,65bに、隣接する2面を当接させることにより位置決めして接着固定する。なお、開口部52Rと全反射プリズム5の装着部61との間、開口部52Bとダイクロイックプリズム6の装着部62との間、およびクサビプリズム7bの装着部64とダイクロイックプリズム8の装着部65との間には、それぞれ光束を通過させるのに充分な大きさの開口67R,67Bおよび67Mを形成する。   Accordingly, the total reflection prism 5 is positioned and bonded and fixed in the mounting portion 61 by bringing the two adjacent surfaces into contact with the positioning portions 61a and 61b. Similarly, in the mounting portion 62, the dichroic prism 6 is positioned and bonded and fixed by bringing the two adjacent surfaces into contact with the positioning portions 62a and 62b. Similarly, the wedge prisms 7a and 7b are positioned by bringing the two adjacent surfaces of the corresponding mounting portions 63 and 64 into contact with the corresponding positioning portions 63a; 63b, 64a; 64b. Adhere and fix. Similarly, the dichroic prism 8 is positioned and bonded and fixed in the mounting portion 65 by bringing the two adjacent surfaces into contact with the positioning portions 65a and 65b. In addition, between the opening 52R and the mounting portion 61 of the total reflection prism 5, between the opening 52B and the mounting portion 62 of the dichroic prism 6, and the mounting portion 64 of the wedge prism 7b and the mounting portion 65 of the dichroic prism 8. In between, openings 67R, 67B, and 67M having sufficient sizes to allow the light beams to pass therethrough are formed.

レーザ光源2Gは、レーザ光源2R,2Bと同様に、ホルダ53Gに接着等により保持し、このホルダ53Gを介して、ベース部材51に一体に形成した取り付け部71の底面にネジ55Gにより固定する。なお、取り付け部71は、ベース部材51の左端部の上部において、上面を延長するように突出して形成するとともに、この取り付け部71には、レーザ光源2Gから出射されるレーザ光を通過させるのに充分な大きさの開口67Gを形成する。また、図3に示すように、レーザ光源2Gには、冷却フィン68を取り付ける。   Similarly to the laser light sources 2R and 2B, the laser light source 2G is held on the holder 53G by adhesion or the like, and is fixed to the bottom surface of the mounting portion 71 formed integrally with the base member 51 with screws 55G via the holder 53G. The attachment portion 71 is formed so as to protrude from the upper portion of the left end portion of the base member 51 so as to extend the upper surface, and the attachment portion 71 allows the laser light emitted from the laser light source 2G to pass therethrough. A sufficiently large opening 67G is formed. Further, as shown in FIG. 3, cooling fins 68 are attached to the laser light source 2G.

反射ミラー12は、ミラー支持部材72に接着固定する。ミラー支持部材72には、反射ミラー12に対する入射光および出射光をそれぞれ通過させるのに充分な大きさの開口72aおよび72bを直交して形成し、これら開口72a,72bが交差する部分に、反射ミラー12を45度傾斜させて接着固定する。このミラー支持部材72は、開口72aと、ベース部材51の取り付け部71に形成された開口67Gとを位置決めして、取り付け部71の上面にネジ73aにより固定する。   The reflection mirror 12 is bonded and fixed to the mirror support member 72. The mirror support member 72 is formed with openings 72a and 72b large enough to allow the incident light and the outgoing light to pass through the reflecting mirror 12, respectively, to be orthogonal to each other, and reflected at the portion where the openings 72a and 72b intersect. The mirror 12 is inclined and fixed by 45 degrees. The mirror support member 72 positions the opening 72a and the opening 67G formed in the attachment portion 71 of the base member 51, and fixes the mirror support member 72 to the upper surface of the attachment portion 71 with a screw 73a.

ビームエキスパンダ15を構成する一方の単凸レンズ15aは、鏡筒74aに保持する。この鏡筒74aは、単凸レンズ15aの出射側の端面を、ベース部材51の上面に一体に形成した立ち上げ部75aに当接させてネジ76aにより固定する。なお、立ち上げ部75aには、単凸レンズ15aからの光束を通過させるのに充分な大きさの開口77を形成する。   One monoconvex lens 15a constituting the beam expander 15 is held in the lens barrel 74a. The lens barrel 74a is fixed with a screw 76a by bringing the end surface on the emission side of the single convex lens 15a into contact with a rising portion 75a formed integrally with the upper surface of the base member 51. Note that an opening 77 having a size sufficient to allow the light beam from the single convex lens 15a to pass therethrough is formed in the rising portion 75a.

また、ビームエキスパンダ15を構成する他方の単凸レンズ15bは、鏡筒74bに保持する。この鏡筒74bは、ベース部材51の上面に一体に形成した立ち上げ部75bに、光軸方向の位置を調整して固定する。このため、立ち上げ部75bには、単凸レンズ15aからの光束を通過させるのに充分な大きさの開口78aと、この開口78aと同軸に連通し、鏡筒74bを挿入する開口78aよりも径の大きい開口部78bとを形成するとともに、開口部78bに連通して立ち上げ部75bの正面側に調整用穴78cを形成し、鏡筒74bを開口部78bに挿入して、調整用穴78cを介して、鏡筒74bの光軸方向の位置を調整した後、立ち上げ部75bの背面側からネジ76bにより鏡筒74bを開口部78bに固定する。   The other single convex lens 15b constituting the beam expander 15 is held in the lens barrel 74b. The lens barrel 74b is fixed to a rising portion 75b integrally formed on the upper surface of the base member 51 by adjusting the position in the optical axis direction. For this reason, the rising portion 75b has an opening 78a large enough to allow the light beam from the single convex lens 15a to pass therethrough, and communicates coaxially with the opening 78a and has a diameter larger than the opening 78a into which the lens barrel 74b is inserted. An opening 78b having a large diameter, and an adjustment hole 78c is formed on the front side of the rising portion 75b in communication with the opening 78b, and the lens barrel 74b is inserted into the opening 78b to adjust the adjustment hole 78c. After adjusting the position of the lens barrel 74b in the optical axis direction, the lens barrel 74b is fixed to the opening 78b with a screw 76b from the back side of the rising portion 75b.

反射ミラー13は、反射ミラー12と同様に、ミラー支持部材82に接着固定する。すなわち、ミラー支持部材82に、反射ミラー13に対する入射光および出射光をそれぞれ通過させるのに充分な大きさの開口82aおよび82bを直交して形成し、これら開口82a,82bが交差する部分に、反射ミラー13を45度傾斜させて接着固定する。このミラー支持部材82は、開口82bと、ベース部材51の上面に形成された開口83とを位置決めして、ベース部材51の上面にネジ73bにより接着固定する。   The reflection mirror 13 is bonded and fixed to the mirror support member 82 in the same manner as the reflection mirror 12. That is, the mirror support member 82 is formed with openings 82a and 82b that are large enough to allow the incident light and the outgoing light to pass through the reflecting mirror 13, respectively, at right angles, and the openings 82a and 82b intersect each other. The reflecting mirror 13 is inclined and fixed by 45 degrees. The mirror support member 82 positions the opening 82b and the opening 83 formed on the upper surface of the base member 51, and is bonded and fixed to the upper surface of the base member 51 with screws 73b.

次に、反射ミラー16、二次元走査ミラー17a、および自由曲面レンズ18の取り付け構造について、図7および図8をも参照しながら説明する。なお、図7は光走査型プロジェクタ1の背面上部側から見た部分的な分解斜視図を示し、図8は光走査型プロジェクタ1の底面側から見た部分的な分解斜視図を示す。   Next, the mounting structure of the reflection mirror 16, the two-dimensional scanning mirror 17a, and the free-form surface lens 18 will be described with reference to FIGS. 7 shows a partial exploded perspective view seen from the upper rear side of the optical scanning projector 1, and FIG. 8 shows a partial exploded perspective view seen from the bottom side of the optical scanning projector 1.

反射ミラー16および二次元走査ミラー17aは、支持部材91に支持する。支持部材91には、図7に示すように、反射ミラー16の取り付け斜面92aと、二次元走査ミラー17aの取り付け斜面92bとを形成するとともに、これら取り付け斜面92a,92bを貫通して、光束が通過するための切り欠き部93を形成する。また、二次元走査ミラー17aの取り付け斜面92bには、位置決め用の2本のピン94a,94bを植設する。そして、反射ミラー16は、切り欠き部93を跨ぐように、取り付け斜面92aに接着固定する。また、二次元走査ミラー17aは、切り欠き部93を跨ぐように、取り付け斜面92bに植設した2本の位置決めピン94a,94bに嵌合して、取り付け斜面92bに接着固定する。なお、二次元走査ミラー17aには、その取り付け面側に、位置決めピン94a,94bに嵌合する穴を予め形成しておく。   The reflection mirror 16 and the two-dimensional scanning mirror 17a are supported by the support member 91. As shown in FIG. 7, the support member 91 is provided with a mounting slope 92a for the reflecting mirror 16 and a mounting slope 92b for the two-dimensional scanning mirror 17a, and the light flux passes through these mounting slopes 92a and 92b. A notch 93 for passing is formed. Further, two positioning pins 94a and 94b are implanted on the mounting slope 92b of the two-dimensional scanning mirror 17a. Then, the reflection mirror 16 is bonded and fixed to the mounting slope 92 a so as to straddle the notch 93. The two-dimensional scanning mirror 17a is fitted and fixed to the mounting slope 92b by fitting with two positioning pins 94a and 94b planted on the mounting slope 92b so as to straddle the notch 93. In the two-dimensional scanning mirror 17a, holes for fitting the positioning pins 94a and 94b are formed in advance on the mounting surface side.

また、自由曲面プリズム18には、図8に明瞭に示すように、非光学面である両側面18e,18fに一体に鍔状部材18g,18hを形成するとともに、これら鍔状部材18g,18hにそれぞれ位置決め用の開口18i,18jを形成する。   Further, as clearly shown in FIG. 8, the free-form surface prism 18 is formed with hook-like members 18g, 18h integrally on both side faces 18e, 18f which are non-optical surfaces, and the hook-like members 18g, 18h Openings 18i and 18j for positioning are formed respectively.

一方、ベース部材51には、その右端部の下部において、底面を延長するように突出して、自由曲面レンズ18を保持する一対の取り付け脚部101a,101bを形成する。取り付け脚部101a,101bは、それらの間に自由曲面レンズ18の一部が挿入されて、鍔状部材18g,18hが取り付け脚部101a,101bに係合するように形成する。   On the other hand, the base member 51 is formed with a pair of mounting legs 101 a and 101 b that hold the free-form curved lens 18 so as to extend at the bottom of the right end portion so as to extend the bottom surface. The mounting leg portions 101a and 101b are formed such that a part of the free-form surface lens 18 is inserted between them and the hook-shaped members 18g and 18h are engaged with the mounting leg portions 101a and 101b.

本実施の形態では、取り付け脚部101a,101bの底面側に、自由曲面レンズ18の鍔状部材18g,18hがそれぞれ係合する凹部102a,102bを形成するとともに、これら凹部102a,102bにそれぞれ位置決め用のピン103a,103bを植設する。また、凹部102a,102bには、反射ミラー16および二次元走査ミラー17aを支持する支持部材91を固定するネジ用の穴105a,105bを形成する。そして、 支持部材91は、穴105a,105bを通して、固定用のネジ106により取り付け脚部101a,101bの上面に取り付ける。なお、穴105a,105bは、固定用のネジ106の頭部が凹部102a,102bから突出しないように形成する。   In the present embodiment, recesses 102a and 102b with which the hook-shaped members 18g and 18h of the free-form surface lens 18 are respectively engaged are formed on the bottom surfaces of the mounting legs 101a and 101b, and positioning is performed on these recesses 102a and 102b, respectively. Pins 103a and 103b for use are implanted. Further, screw holes 105a and 105b for fixing the support member 91 that supports the reflection mirror 16 and the two-dimensional scanning mirror 17a are formed in the recesses 102a and 102b. Then, the support member 91 is attached to the upper surfaces of the attachment legs 101a and 101b with fixing screws 106 through the holes 105a and 105b. The holes 105a and 105b are formed so that the heads of the fixing screws 106 do not protrude from the recesses 102a and 102b.

また、自由曲面プリズム18は、取り付け脚部101a,101bに支持部材91を取り付けた状態で、取り付け脚部101a,101bの間に自由曲面レンズ18の一部を挿入するとともに、鍔状部材18g,18hに形成した位置決め用の開口18i,18jに、凹部102a,102bに植設した位置決め用のピン103a,103bを挿入して、鍔状部材18g,18hを凹部102a,102bに係合させ、その状態で、凹部102a,102bを塞ぐように、それぞれ押え板107a,107bを、取り付け脚部101a,101bの底面にネジ108a,108bにより固定する。これにより、鍔状部材18g,18hを、押え板107a,107bにより凹部102a,102bに押圧固定して、自由曲面プリズム18を取り付け脚部101a,101bに装着する。   In addition, the free-form surface prism 18 inserts a part of the free-form surface lens 18 between the attachment legs 101a and 101b in a state where the support member 91 is attached to the attachment legs 101a and 101b. Positioning pins 103a and 103b implanted in the recesses 102a and 102b are inserted into the positioning openings 18i and 18j formed in 18h, and the hook-shaped members 18g and 18h are engaged with the recesses 102a and 102b. In this state, the pressing plates 107a and 107b are fixed to the bottom surfaces of the mounting legs 101a and 101b with screws 108a and 108b so as to close the recesses 102a and 102b. Thus, the hook-shaped members 18g and 18h are pressed and fixed to the recesses 102a and 102b by the pressing plates 107a and 107b, and the free curved surface prism 18 is attached to the mounting legs 101a and 101b.

以上のように、本実施の形態では、高精度の位置決めが要求される二次元走査ミラー17aおよび自由曲面プリズム18に対して、複雑な形状を有する自由曲面プリズム18は、非光学面の両側面18e,18fに形成した鍔状部材18g,18hを介して、ベース部材51の取り付け脚部101a,101bに取り付け、二次元走査ミラー17aは、該二次元走査ミラー17aに合成光を入射させる反射ミラー16とともに支持部材91に取り付けて、該支持部材91を取り付け脚部101a,101bに取り付ける。したがって、小型な構成であっても、二次元走査ミラー17aおよび自由曲面プリズム18を、容易かつ高精度に位置決めして取り付けることができるので、組み立て性を向上でき、容易に小型化できる。   As described above, in the present embodiment, the free-form surface prism 18 having a complicated shape differs from the two-side surfaces of the non-optical surface in contrast to the two-dimensional scanning mirror 17a and the free-form surface prism 18 that require high-precision positioning. The two-dimensional scanning mirror 17a is attached to the mounting legs 101a and 101b of the base member 51 via hook-shaped members 18g and 18h formed on 18e and 18f, and the two-dimensional scanning mirror 17a is a reflecting mirror that makes the combined light incident on the two-dimensional scanning mirror 17a. 16 is attached to the support member 91, and the support member 91 is attached to the attachment legs 101a and 101b. Therefore, even if the configuration is small, the two-dimensional scanning mirror 17a and the free-form surface prism 18 can be easily positioned and attached with high accuracy, so that the assembling property can be improved and the size can be easily reduced.

(第2実施の形態)
図9は、本発明の第2実施の形態に係る光走査型プロジェクタの光学系の概略構成を示す図である。この光走査型プロジェクタ111は、図1に示した第1実施の形態の構成において、反射ミラー16および二次元走査ミラー17aに代えて、二つの一次元走査ミラー17b,17cを偏向方向が直交するように配置したものである。すなわち、本実施の形態は、ビーム走査部17を二つの一次元走査ミラー17b,17cで構成したものである。二つの一次元走査ミラー17b,17cは、図2において、同期信号生成部22から得られる水平同期信号により、水平走査用ドライバを介して例えば一次元走査ミラー17bを駆動し、同期信号生成部22から得られる垂直同期信号により、垂直走査用ドライバを介して例えば一次元走査ミラー17cを駆動するように構成する。その他の構成および動作は、図1および図2と同様であるので説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the optical system of the optical scanning projector according to the second embodiment of the present invention. In this optical scanning projector 111, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the deflection directions of two one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c are orthogonal to each other instead of the reflection mirror 16 and the two-dimensional scanning mirror 17a. It is arranged as follows. That is, in the present embodiment, the beam scanning unit 17 is configured by two one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c. In FIG. 2, the two one-dimensional scanning mirrors 17 b and 17 c drive, for example, the one-dimensional scanning mirror 17 b via the horizontal scanning driver by the horizontal synchronization signal obtained from the synchronization signal generation unit 22, and the synchronization signal generation unit 22. For example, the one-dimensional scanning mirror 17c is driven via the vertical scanning driver by the vertical synchronization signal obtained from the above. Other configurations and operations are the same as those in FIG. 1 and FIG.

図10は、図9に示した光走査型プロジェクタの機械的構成の要部を示す斜視図である。本実施の形態は、図3〜図8に示した構成において、支持部材91の取り付け斜面92aに、反射ミラー16に代えて一次元走査ミラー17bを取り付け、支持部材91の取り付け斜面92bに、二次元走査ミラー17aに代えて一次元走査ミラー17cを取り付ける。なお、一次元走査ミラー17b,17cは、第1実施の形態で説明した二次元走査ミラー17aの取り付け構造と同様に、取り付け斜面92a,92bにそれぞれ2本の位置決めピンを植設し、これら位置決めピンに、一次元走査ミラー17b,17cに形成した穴を嵌合させて、取り付け斜面92a,92bに位置決めして接着固定する。その他の構成は、図3〜図8と同様であるので説明を省略する。   FIG. 10 is a perspective view showing the main part of the mechanical configuration of the optical scanning projector shown in FIG. In this embodiment, in the configuration shown in FIGS. 3 to 8, a one-dimensional scanning mirror 17 b is attached to the attachment slope 92 a of the support member 91 instead of the reflection mirror 16, and two attachment slopes 92 b of the support member 91 are attached. A one-dimensional scanning mirror 17c is attached instead of the one-dimensional scanning mirror 17a. The one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c have two positioning pins implanted on the mounting inclined surfaces 92a and 92b, respectively, similarly to the mounting structure of the two-dimensional scanning mirror 17a described in the first embodiment. The holes formed in the one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c are fitted to the pins, and the pins are positioned and bonded and fixed to the mounting inclined surfaces 92a and 92b. Other configurations are the same as those shown in FIGS.

したがって、本実施の形態によれば、ビーム走査部17を構成する二つの一次元走査ミラー17b,17cと、自由曲面プリズム18とを、容易かつ高精度に位置決めして取り付けることができるので、第1実施の形態の場合と同様に、小型な構成であっても、組み立て性を向上でき、容易に小型化できる。   Therefore, according to the present embodiment, the two one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c constituting the beam scanning unit 17 and the free curved surface prism 18 can be easily and accurately positioned and attached. As in the case of the first embodiment, even a small configuration can improve assemblability and can be easily downsized.

(第3実施の形態)
図11は、本発明の第3実施の形態に係る光走査型プロジェクタの光学系の概略構成を示す図である。この光走査型プロジェクタ121は、図1に示した第1実施の形態の構成において、反射ミラー12,13およびビームエキスパンダ15を省略し、レーザ光源2Gとして、レーザ光源2R,2Bと同様に、発散光を出射するものを用いる。このレーザ光源2Gから拡散して出射されるG変調光は、コリメータレンズ3Gで平行光とした後、絞り4Gを経てプリズム122に入射させ、該プリズム122で反射されるG変調光をダイクロイックプリズム123に入射させる。プリズム122は、G光の透過率を、例えば3〜5%とし、該プリズム122を透過するG変調光をレンズ付きの前方モニタ124で受光して、レーザ光源2Gの出射パワーの制御に使用する。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of an optical scanning projector according to the third embodiment of the present invention. This optical scanning projector 121 omits the reflection mirrors 12 and 13 and the beam expander 15 in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, and as the laser light source 2G, similarly to the laser light sources 2R and 2B, What emits diverging light is used. The G-modulated light that is diffused and emitted from the laser light source 2G is converted into parallel light by the collimator lens 3G, then enters the prism 122 through the stop 4G, and the G-modulated light reflected by the prism 122 is converted into the dichroic prism 123. To enter. The prism 122 has a G light transmittance of 3 to 5%, for example, and the G-modulated light transmitted through the prism 122 is received by the front monitor 124 with a lens and used for controlling the emission power of the laser light source 2G. .

ダイクロイックプリズム123には、レーザ光源2Rからコリメータレンズ3Rおよび絞り4Rを経て出射されるR変調光を入射させる。ダイクロイックプリズム123は、入射するG変調光は透過させ、R変調光はほぼ直角に反射させることにより、G変調光とR変調光とを合成し、このGR合成光をダイクロイックプリズム125に入射させる。   R modulated light emitted from the laser light source 2R through the collimator lens 3R and the diaphragm 4R is incident on the dichroic prism 123. The dichroic prism 123 transmits the incident G-modulated light and reflects the R-modulated light substantially at right angles, thereby combining the G-modulated light and the R-modulated light, and makes the GR synthesized light enter the dichroic prism 125.

ダイクロイックプリズム125には、レーザ光源2Bからコリメータレンズ3Bおよび絞り4Bを経て出射されるB変調光を入射させる。ダイクロイックプリズム125は、入射するGR合成光は透過させ、B変調光はほぼ直角に反射させることにより、GR合成光とB変調光とを合成してRGBの合成光を生成する。   B modulated light emitted from the laser light source 2B through the collimator lens 3B and the stop 4B is incident on the dichroic prism 125. The dichroic prism 125 transmits the incident GR combined light and reflects the B-modulated light at a substantially right angle, thereby combining the GR combined light and the B-modulated light to generate RGB combined light.

ダイクロイックプリズム125で生成される合成光は、ビーム整形部7を構成する2個のクサビプリズム7a,7bに順次入射させて、ビーム断面形状を、光量分布がほぼ均一で円形(本実施の形態では、ほぼ1mmの光束径)に整形した後、ビーム走査部17に入射させる。   The combined light generated by the dichroic prism 125 is sequentially incident on the two wedge prisms 7a and 7b constituting the beam shaping unit 7, so that the beam cross-sectional shape has a substantially uniform light amount distribution and a circular shape (in this embodiment). , The light beam diameter is approximately 1 mm) and then incident on the beam scanning unit 17.

ビーム走査部17は、ここでは第2実施の形態と同様に、二つの一次元走査ミラー17b,17cで構成し、これら二つの一次元走査ミラー17b,17cにより合成光を二次元方向に偏向する。なお、ビーム走査部17は、第1実施の形態と同様に、一つの二次元走査ミラーで構成することもできる。ビーム走査部17で偏向された合成光は、自由曲面プリズム18により偏向角を拡大して、プロジェクタ筐体に設けられた出射開口19を経て出射させることにより、スクリーンや壁等の表示部20に投光して画像を表示する。   Here, similarly to the second embodiment, the beam scanning unit 17 includes two one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c, and deflects the combined light in the two-dimensional direction by these two one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c. . Note that the beam scanning unit 17 can also be configured with one two-dimensional scanning mirror, as in the first embodiment. The combined light deflected by the beam scanning unit 17 is enlarged by a free-form curved prism 18 and is emitted through an exit opening 19 provided in the projector housing, thereby being displayed on a display unit 20 such as a screen or a wall. Project an image by projecting light.

したがって、本実施の形態において、プリズム122、ダイクロイックプリズム123、およびダイクロイックプリズム125は、色合成部を構成している。   Therefore, in the present embodiment, the prism 122, the dichroic prism 123, and the dichroic prism 125 constitute a color composition unit.

図12は、図11に示した光走査型プロジェクタの機械的構成の要部を示す横断正面図である。本実施の形態においても、上記実施の形態と同様に、プロジェクタ筐体に設けられた出射開口19を除く、全ての光学系を、例えば、アルミニウム合金のダイカスト等からなるベース部材51に保持する。ベース部材51の底面には、レーザ光源2G、コリメータレンズ3Gおよび絞り4Gを取り付けるための開口部52Gと、レーザ光源2R、コリメータレンズ3Rおよび絞り4Rを取り付けるための開口部52Rと、レーザ光源2B、コリメータレンズ3Bおよび絞り4Bを取り付けるための開口部52Bとを形成する。   12 is a cross-sectional front view showing the main part of the mechanical configuration of the optical scanning projector shown in FIG. Also in the present embodiment, as in the above-described embodiment, all the optical systems except the exit opening 19 provided in the projector housing are held by a base member 51 made of, for example, an aluminum alloy die cast. On the bottom surface of the base member 51, an opening 52G for attaching the laser light source 2G, the collimator lens 3G and the diaphragm 4G, an opening 52R for attaching the laser light source 2R, the collimator lens 3R and the diaphragm 4R, and the laser light source 2B, An opening 52B for attaching the collimator lens 3B and the diaphragm 4B is formed.

レーザ光源2Gは、ホルダ53Gに接着等により保持し、コリメータレンズ3Gは、鏡筒54Gに保持し、絞り4Gは、鏡筒54Gの一端部に直接形成する。鏡筒54Gは、コリメータレンズ3Gを装着した状態で、開口部52Gに挿入し、その後、開口部52Gを塞ぐように、ホルダ53Gをネジ(図示せず)によりベース部材51の底面に取り付ける。なお、鏡筒54Gは、第1実施の形態で説明した鏡筒54Rと同様に、開口部52Gに連通してベース部材51の正面側に形成した調整用穴(図示せず)を介して、レーザ光源2Gに対する光軸方向の位置を調整し、調整後は背面側からネジ(図示せず)により開口部52Gに固定する。   The laser light source 2G is held on the holder 53G by adhesion or the like, the collimator lens 3G is held on the lens barrel 54G, and the aperture 4G is formed directly on one end of the lens barrel 54G. The lens barrel 54G is inserted into the opening 52G with the collimator lens 3G attached, and then the holder 53G is attached to the bottom surface of the base member 51 with a screw (not shown) so as to close the opening 52G. The lens barrel 54G, like the lens barrel 54R described in the first embodiment, is connected to the opening 52G through an adjustment hole (not shown) formed on the front side of the base member 51. The position in the optical axis direction with respect to the laser light source 2G is adjusted, and after the adjustment, it is fixed to the opening 52G with a screw (not shown) from the back side.

レーザ光源2R、コリメータレンズ3R、絞り4Rは、第1実施の形態と同様にして、開口部52Rに固定し、レーザ光源2B、コリメータレンズ3B、絞り4Bも、第1実施の形態と同様にして、開口部52Bに固定する。   The laser light source 2R, the collimator lens 3R, and the aperture 4R are fixed to the opening 52R in the same manner as in the first embodiment, and the laser light source 2B, the collimator lens 3B, and the aperture 4B are also in the same manner as in the first embodiment. And fixed to the opening 52B.

ベース部材51の正面側には、プリズム122の装着部161、ダイクロイックプリズム123の装着部162、ダイクロイックプリズム125の装着部163、クサビプリズム7a,7bの装着部164,165を形成する。また、ベース部材51には、装着部161〜165の各々に、装着すべき光学素子の隣接する2面に当接して、該光学素子を位置決めする2個の位置決め部161a;161b〜165a;165bを形成する。   On the front side of the base member 51, a mounting portion 161 for the prism 122, a mounting portion 162 for the dichroic prism 123, a mounting portion 163 for the dichroic prism 125, and mounting portions 164 and 165 for the wedge prisms 7a and 7b are formed. Further, the base member 51 has two positioning portions 161a; 161b to 165a; 165b that abut each of the mounting portions 161 to 165 on two adjacent surfaces of the optical element to be mounted to position the optical element. Form.

これにより、プリズム122は、装着部161において、位置決め部161a,161bに、隣接する2面を当接させることにより位置決めして接着固定する。同様に、ダイクロイックプリズム123は、装着部162において、位置決め部162a,162bに、隣接する2面を当接させることにより位置決めして接着固定し、ダイクロイックプリズム125は、装着部163において、位置決め部163a,163bに、隣接する2面を当接させることにより位置決めして接着固定する。また、クサビプリズム7a,7bについても、同様に、対応する装着部164,165において、各々の隣接する2面を、対応する位置決め部164a;164b,165a;165bに当接させることにより位置決めして接着固定する。   Accordingly, the prism 122 is positioned and bonded and fixed in the mounting portion 161 by bringing the two adjacent surfaces into contact with the positioning portions 161a and 161b. Similarly, the dichroic prism 123 is positioned and bonded and fixed by bringing the two adjacent surfaces into contact with the positioning portions 162a and 162b in the mounting portion 162, and the dichroic prism 125 is positioned in the positioning portion 163a in the mounting portion 163. , 163b is positioned and bonded and fixed by bringing two adjacent surfaces into contact with each other. Similarly, the wedge prisms 7a and 7b are positioned by bringing the two adjacent surfaces of the corresponding mounting portions 164 and 165 into contact with the corresponding positioning portions 164a; 164b, 165a; 165b. Adhere and fix.

なお、開口部52Gとプリズム122の装着部161との間、開口部52Rとダイクロイックプリズム123の装着部162との間、開口部52Bとダイクロイックプリズム125の装着部163との間には、それぞれ光束を通過させるのに充分な大きさの開口167G,167Rおよび167Bを形成する。同様に、装着部161と装着部162との間、装着部162と装着部163との間、装着部163と装着部164との間にも、それぞれ光束を通過させるのに充分な大きさの開口168G,168GRおよび168Mを形成する。   Note that light fluxes are between the opening 52G and the mounting portion 161 of the prism 122, between the opening 52R and the mounting portion 162 of the dichroic prism 123, and between the opening 52B and the mounting portion 163 of the dichroic prism 125, respectively. Openings 167G, 167R and 167B large enough to pass through are formed. Similarly, between the mounting portion 161 and the mounting portion 162, between the mounting portion 162 and the mounting portion 163, and between the mounting portion 163 and the mounting portion 164, each of which is large enough to pass the light beam. Openings 168G, 168GR and 168M are formed.

前方モニタ124は、プリズム122を透過するG変調光を受光するように、保持部材126を介してベース部材51の上面にネジ(図示せず)により固定する。   The front monitor 124 is fixed to the upper surface of the base member 51 with a screw (not shown) via the holding member 126 so as to receive the G-modulated light transmitted through the prism 122.

ビーム走査部17を構成する二つの一次元走査ミラー17b,17cおよび自由曲面プリズム18は、第2実施の形態と同様に、ベース部材51に装着する。すなわち、図7、図8および図10に示したように、二つの一次元走査ミラー17b,17cは、支持部材91の取り付け斜面92a,92bに位置決めして接着固定して、支持部材91を、ベース部材51に形成した取り付け脚部101a,101bの上面に位置決めしてネジ106により固定する。また、自由曲面プリズム18は、取り付け脚部101a,101bに支持部材91を取り付けた状態で、取り付け脚部101a,101b間に自由曲面レンズ18の一部を挿入して、鍔状部材18g,18hを取り付け脚部101a,101bに形成した凹部102a,102bに位置決めして係合させ、その状態で、凹部102a,102bを塞ぐように、それぞれ押え板107a,107bを、取り付け脚部101a,101bの底面にネジ108a,108bにより固定する。これにより、鍔状部材18g,18hを、押え板107a,107bにより凹部102a,102bに押圧固定して、自由曲面プリズム18を取り付け脚部101a,101bに装着する。   The two one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c and the free-form surface prism 18 constituting the beam scanning unit 17 are mounted on the base member 51 as in the second embodiment. That is, as shown in FIGS. 7, 8, and 10, the two one-dimensional scanning mirrors 17 b and 17 c are positioned and bonded and fixed to the mounting inclined surfaces 92 a and 92 b of the support member 91, and the support member 91 is The mounting legs 101 a and 101 b formed on the base member 51 are positioned on the upper surfaces and fixed with screws 106. Further, the free-form surface prism 18 is a state in which a part of the free-form surface lens 18 is inserted between the attachment legs 101a and 101b in a state where the support member 91 is attached to the attachment legs 101a and 101b. Are positioned and engaged with the recesses 102a and 102b formed in the mounting legs 101a and 101b. In this state, the presser plates 107a and 107b are respectively attached to the mounting legs 101a and 101b so as to close the recesses 102a and 102b. The bottom surface is fixed with screws 108a and 108b. Thus, the hook-shaped members 18g and 18h are pressed and fixed to the recesses 102a and 102b by the pressing plates 107a and 107b, and the free curved surface prism 18 is attached to the mounting legs 101a and 101b.

本実施の形態によれば、第1実施の形態や第2実施の形態と同様の効果が得られる他、レーザ光源2Gとして、レーザ光源2R,2Bと同様に、発散光を出射する光源を用いているので、第1実施の形態や第2実施の形態に示した反射ミラー12,13およびビームエキスパンダ15が不要となり、その分、よりコンパクトにできる利点がある。   According to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment and the second embodiment can be obtained, and a light source that emits divergent light is used as the laser light source 2G, similarly to the laser light sources 2R and 2B. Therefore, the reflecting mirrors 12 and 13 and the beam expander 15 shown in the first embodiment and the second embodiment are not necessary, and there is an advantage that the size can be further reduced.

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、第1実施の形態においては、ダイクロイックプリズム8からの合成光を反射ミラー6で反射させてから二次元走査ミラー17aに入射させて偏向するようにしたが、反射ミラー6を省略して、ダイクロイックプリズム8からの合成光を直接、二次元走査ミラー17aに入射させて偏向して、自由曲面プリズム18に入射させるように構成することもできる。したがって、この場合は、支持部材91に二次元走査ミラー17aのみを位置決めして装着すればよい。また、自由曲面プリズム18をベース部材51に位置決めするための位置決めピンおよび穴は、自由曲面プリズム18側に位置決めピンを、ベース部材51側に穴を設けることもできる。同様に、二次元走査ミラー17aや、一次元走査ミラー17b、17cを支持部材91に位置決めするための位置決めピンおよび穴は、二次元走査ミラー17aや、一次元走査ミラー17b、17c側に位置決めピンを、支持部材91側に穴を設けることもできる。   In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible. For example, in the first embodiment, the combined light from the dichroic prism 8 is reflected by the reflection mirror 6 and then incident on the two-dimensional scanning mirror 17a to be deflected. However, the reflection mirror 6 is omitted, The combined light from the dichroic prism 8 may be directly incident on the two-dimensional scanning mirror 17 a to be deflected and incident on the free-form surface prism 18. Therefore, in this case, only the two-dimensional scanning mirror 17a may be positioned and attached to the support member 91. The positioning pins and holes for positioning the free-form curved prism 18 on the base member 51 can be provided with positioning pins on the free-form curved prism 18 side and holes on the base member 51 side. Similarly, positioning pins and holes for positioning the two-dimensional scanning mirror 17a and the one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c on the support member 91 are positioned on the two-dimensional scanning mirror 17a and the one-dimensional scanning mirrors 17b and 17c. A hole can also be provided on the support member 91 side.

また、第1実施の形態および第2実施の形態においては、全反射プリズム5を反射ミラーに、ダイクロイックプリズム6,8をそれぞれダイクロイックミラーに変更することもできる。同様に、第3実施の形態においては、プリズム122をハーフミラーに、ダイクロイックプリズム123,125をそれぞれダイクロイックミラーに変更することもできる。さらに、RGBの各色光を発生する光源は、半導体レーザやDPSSレーザに限らず、発光ダイオード等、各種の光源を用いることができる。また、自由曲面プリズム18は、結像機能を有することなく、ビーム走査部17からの合成光を、平行光として、偏光角を拡大して射出するよう構成することもできる。   In the first and second embodiments, the total reflection prism 5 can be changed to a reflection mirror and the dichroic prisms 6 and 8 can be changed to dichroic mirrors. Similarly, in the third embodiment, the prism 122 can be changed to a half mirror, and the dichroic prisms 123 and 125 can be changed to dichroic mirrors. Furthermore, the light source that generates each color light of RGB is not limited to the semiconductor laser and the DPSS laser, and various light sources such as a light emitting diode can be used. The free-form surface prism 18 can also be configured to emit the combined light from the beam scanning unit 17 as parallel light with an enlarged polarization angle without having an imaging function.

本発明の第1実施の形態に係る光走査型プロジェクタの光学系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical system of an optical scanning projector according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した光走査型プロジェクタの回路構成を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a circuit configuration of the optical scanning projector shown in FIG. 1. 図1に示した光走査型プロジェクタの機械的構成の要部を示す底面側から見た斜視図である。It is the perspective view seen from the bottom face side which shows the principal part of the mechanical structure of the optical scanning projector shown in FIG. 図3の横断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of FIG. 図3に示した光走査型プロジェクタを上面側から見た斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the optical scanning projector shown in FIG. 3 viewed from the upper surface side. 図3に示した光走査型プロジェクタの底面図である。FIG. 4 is a bottom view of the optical scanning projector shown in FIG. 3. 図3に示した光走査型プロジェクタの背面上部側から見た部分的な分解斜視図である。FIG. 4 is a partial exploded perspective view of the optical scanning projector shown in FIG. 3 viewed from the upper back side. 図3に示した光走査型プロジェクタの底面側から見た部分的な分解斜視図である。FIG. 4 is a partial exploded perspective view of the optical scanning projector shown in FIG. 3 viewed from the bottom side. 本発明の第2実施の形態に係る光走査型プロジェクタの光学系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the optical system of the optical scanning projector which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図9に示した光走査型プロジェクタの機械的構成の要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of the mechanical structure of the optical scanning projector shown in FIG. 本発明の第3実施の形態に係る光走査型プロジェクタの光学系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the optical system of the optical scanning projector which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図11に示した光走査型プロジェクタの機械的構成の要部を示す横断正面図である。FIG. 12 is a cross-sectional front view showing the main part of the mechanical configuration of the optical scanning projector shown in FIG. 11.

符号の説明Explanation of symbols

1,111,121 光走査型プロジェクタ
2R,2G,2B レーザ光源
3R,3G,3B コリメータレンズ
4R,4G,4B 絞り
5 全反射プリズム
6,8 ダイクロイックプリズム
7 ビーム整形部
7a,7b クサビプリズム
11a 半導体レーザ
11b SHG光学系
12,13 反射ミラー
15 ビームエキスパンダ
15a,15b 単凸レンズ
16 反射ミラー
17 ビーム走査部
17a 二次元走査ミラー
17b、17c 一次元走査ミラー
18 自由曲面プリズム
18a〜18d 光学面
18e,18f 側面(非光学面)
18g,18h 鍔状部材
18i,18j 開口
19 出射開口
20 表示部
21 制御部
22 同期信号生成部
23 ドライバ
51 ベース部材
52R,52G,52B 開口部
53R,53G,53B ホルダ
54R,54G,54B 鏡筒
56R,56B 調整用穴
61〜65 装着部
61a;61b〜65a;65b 位置決め部
71 取り付け部
72,82 ミラー支持部材
74a,74b 鏡筒
75a,75b 立ち上げ部
91 支持部材
92a,92b 取り付け斜面
93 切り欠き部
94a,94b ピン
101a,101b 取り付け脚部
102a,102b 凹部
103a,103b ピン
105a,105b 穴
107a,107b 押え板
122 プリズム
123,125 ダイクロイックプリズム
124 前方モニタ
126 保持部材
161〜165 装着部
161a;161b〜165a;165b 位置決め部
1, 111, 121 Optical scanning projector 2R, 2G, 2B Laser light source 3R, 3G, 3B Collimator lens 4R, 4G, 4B Aperture 5 Total reflection prism 6, 8 Dichroic prism 7 Beam shaping unit 7a, 7b Wedge prism 11a Semiconductor laser 11b SHG optical system 12, 13 Reflection mirror 15 Beam expander 15a, 15b Monoconvex lens 16 Reflection mirror 17 Beam scanning unit 17a Two-dimensional scanning mirror 17b, 17c One-dimensional scanning mirror 18 Free-form surface prism 18a-18d Optical surface 18e, 18f Side surface (Non-optical surface)
18g, 18h bowl-shaped member 18i, 18j opening 19 exit opening 20 display unit 21 control unit 22 synchronization signal generation unit 23 driver 51 base member 52R, 52G, 52B opening 53R, 53G, 53B holder 54R, 54G, 54B lens barrel 56R , 56B Adjustment hole 61-65 Mounting part 61a; 61b-65a; 65b Positioning part 71 Mounting part 72, 82 Mirror support member 74a, 74b Lens barrel 75a, 75b Raising part 91 Support member 92a, 92b Mounting slope 93 Notch Portions 94a, 94b Pins 101a, 101b Mounting legs 102a, 102b Recesses 103a, 103b Pins 105a, 105b Holes 107a, 107b Holding plate 122 Prism 123, 125 Dichroic prism 124 Front monitor 126 Holding member 61-165 mounting portion 161a; 161b~165a; 165b positioning unit

Claims (3)

画像信号に基づいて変調された複数の異なる色光を発生する光源部と、該光源部からの複数の色光を同軸上に合成する色合成部と、該色合成部で合成された合成光を、前記画像信号に応じて2次元方向に偏向するビーム走査部と、非回転対象形状の複数の光学面を有し、前記ビーム走査部で偏向された前記合成光を、少なくとも偏向角を拡大して投光して画像を表示するための自由曲面プリズムと、少なくとも前記ビーム走査部および前記自由曲面プリズムを保持するベース部材と、を具備し、
前記ビーム走査部は、支持部材に取り付けて、該支持部材を前記ベース部材に固定し、前記自由曲面プリズムは、非光学面に形成した鍔状部材を介して前記ベース部材に固定して、前記ビーム走査部と前記自由曲面プリズムとを位置決めするように構成したことを特徴とする光走査型プロジェクタ。
A light source unit that generates a plurality of different color lights modulated based on an image signal, a color synthesis unit that coaxially synthesizes a plurality of color lights from the light source unit, and a synthesized light synthesized by the color synthesis unit, A beam scanning unit that deflects in a two-dimensional direction according to the image signal and a plurality of non-rotating target-shaped optical surfaces, and at least a deflection angle of the combined light deflected by the beam scanning unit is increased. A free-form surface prism for projecting and displaying an image, and a base member holding at least the beam scanning unit and the free-form surface prism,
The beam scanning unit is attached to a support member, the support member is fixed to the base member, and the free-form curved prism is fixed to the base member via a hook-shaped member formed on a non-optical surface, An optical scanning type projector configured to position a beam scanning unit and the free-form curved prism.
前記ビーム走査部は、二次元走査ミラーを有し、
前記支持部材には、前記色合成部で合成された合成光を反射させて前記二次元走査ミラーに入射させる反射ミラーを設けた、
ことを特徴とする請求項1に記載の光走査型プロジェクタ。
The beam scanning unit has a two-dimensional scanning mirror,
The support member is provided with a reflection mirror that reflects the combined light combined by the color combining unit and makes it incident on the two-dimensional scanning mirror.
The optical scanning projector according to claim 1.
前記ビーム走査部は、前記色合成部で合成された合成光を、互いに直交する方向に偏向する二つの一次元走査ミラーを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光走査型プロジェクタ。
The beam scanning unit includes two one-dimensional scanning mirrors that deflect the combined light combined by the color combining unit in directions orthogonal to each other.
The optical scanning projector according to claim 1.
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