JP2010097178A - 光源ユニット、及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 縦方向と横方向に異なる広がり角を持つレーザ光線を、縦横方向とも集光するとともに、鏡筒へのレンズの組み込みを簡単にすることを目的とする。
【解決手段】 レーザ素子７から縦方向と横方向で異なる広がり角を持って照射されるレーザ光線９を屈折させ平行光線にするシリンドリカルレンズ１０〜１３を保持する第１の鏡筒１と、前記平行光線を集光する丸レンズ１３、１４を保持する第２の鏡筒２と、少なくとも１つのシリンドリカルレンズを保持し、前記第１の鏡筒１の中に挿入され固定されるレンズホルダ１５を備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ファイバによりレーザ光線を伝達することを必要とするレーザ装置、例えば、レーザ光線を光源として画像をスクリーンに投写するプロジェクタやリアプロジェクションテレビ、または、液晶テレビのバックライトの光源ユニットに関するものである。

従来の光源ユニットでは、半導体レーザから照射されたレーザ光線を、コリメータレンズを使って平行な光線にした後に、平凸レンズを使って集光することにより、断面が帯状の光線としている。そして、コリメータレンズと平凸レンズは別々の鏡筒によって保持され、さらに２つの鏡筒は、その外側の支持体によって保持されている（例えば、特許文献１）。また、他の例では、レーザダイオード（ＬＤ）から出射された断面が楕円形の発散光は、ＬＤコリメータレンズ（凸レンズ）によって平行光に変換され、ファイバコリメータレンズ（凸レンズ）によって集束されて光ファイバに入射される。また、ＬＤコリメータレンズおよびファイバコリメータレンズは、両方ともレンズホルダに保持固定され、さらにレンズホルダはレンズスリーブに挿入され保持されている。（例えば、特許文献２）。さらに、他の例では、レーザ素子からの出射光をコリメートレンズで平行光束化した後に、２つの集光レンズ（シリンドリカルレンズ）を使って光ファイバの先端に集光している。なお、２つの集光レンズは、ともに集光レンズホルダに保持されている（例えば、特許文献３）。
特開平５−９３８８１号公報（段落００２４、００３２、図２） 特開２００３−３２９８９３号公報（段落００１５、００３２、図１） 特開２００７−６７２７１号公報（段落００２３、００２４、００３８、図２）

特許文献１および特許文献２のような光源ユニットでは、シリンドリカルレンズを使用していないので、縦方向と横方向で広がり角の異なるレーザ光線を平行光線にすることが難しく、コリメータレンズを通過した後に集光レンズで集光しても光ファイバの入射端面に集光しきれない。特許文献３の光源ユニットでは、シリンドリカルレンズを使用しているが、２つのシリンドリカルレンズは１つの鏡筒で保持されており、鏡筒の奥まった位置に保持されるシリンドリカルレンズの組み込みがしにくい。

さらに、特許文献１の光源ユニットでは、コリメータレンズを保持する鏡筒と平凸レンズを保持する鏡筒とは、その外側の支持体によって保持されているが、鏡筒は支持体の上に置かれているだけなので、２つのレンズの光軸を正確に合致させることが難しい。また、特許文献２の光源ユニットでは、ＬＤコリメータレンズとファイバコリメータレンズを保持するレンズホルダは、レンズスリーブに挿入され保持されているが、レンズホルダ（鏡筒）は一体構造のため、レンズ自体の組み込みが簡単にならないなどの問題がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、レーザ素子から照射される縦方向と横方向に異なる広がり角を持つレーザ光線を、縦方向、横方向とも集光するとともに、鏡筒へのレンズの組み込みを簡単にすることを目的としている。

本発明に係る光源ユニットは、レーザ素子から縦方向と横方向で異なる広がり角をもって照射されるレーザ光線を屈折させ、平行な光線にする少なくとも１つのシリンドリカルレンズと、前記シリンドリカルレンズの後に配置され、前記平行な光線を集光する集光レンズと、前記シリンドリカルレンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダが挿入される第１の鏡筒と、前記第１の鏡筒に取り付けられ、前記シリンドリカルレンズと光軸を合わせて前記集光レンズを保持する第２の鏡筒とを備えたものである。

本発明によれば、レーザ素子から照射される縦横で広がり角の異なるレーザ光線を、少なくとも１つのシリンドリカルレンズで屈折させ、縦横方向とも平行な光線にするので、シリンドリカルレンズを通過した後、集光レンズを使用して簡単に集光することができる。また、シリンドリカルレンズをレンズホルダで保持してサブアッセイ化し、第１の鏡筒に挿入して固定するので、シリンドリカルレンズの組立が簡単に精度良く行うことができる。

実施の形態１．
以下、図面を用いて本発明の実施の形態１の光源ユニットについて説明する。図１は本実施の形態による光源ユニットの斜視図。図２はその横断面図。図３はその縦断面図。図４はシリンドリカルレンズを保持するレンズユニット１００の斜視図で、第１の鏡筒１については縦断面をとって示している。図５はシリンドリカルレンズを保持するレンズユニット１００を後側から見た斜視図。図６と図７はシリンドリカルレンズを保持するサブアッセイユニット５００の斜視図。図８はサブアッセイユニット５００の横断面図。図９はレンズホルダ１５の斜視図。図１０はレンズホルダ１５にシリンドリカルレンズ１１を入れた状態の斜視図。図１１はレンズホルダ１５にシリンドリカルレンズ１１を入れ、板ばね１６を被せた状態の斜視図。図１２〜図１４はぞれぞれ図９〜図１１の横断面図。図１５は第１の鏡筒１の入口側から見た斜視図。図１６は第１の鏡筒１にサブアッセイユニット５００を挿入した状態の斜視図。図１７は図１６にシリンドリカルレンズ１０を入れた状態の斜視図。図１８はサブアッセイユニット５００にシリンドリカルレンズ１０を入れたときの横断面図である。

図１に示すように、本実施の形態１の光源ユニットは、シリンドリカルレンズを保持する第１の鏡筒１を有するレンズユニット１００と、丸レンズを保持する第２の鏡筒２を有するレンズユニット２００と、光ファイバ３を保持するコネクタ４を、袋ナット４ａにより固定するための光ファイバホルダ５と、第１の鏡筒１の後端に取り付けられ、レーザ光線を照射するレーザモジュール３００と、第１の鏡筒１の側面に取り付けられ、レーザ光線を検出する光センサユニット４００により構成されている。

図２および図３に示すように、レーザモジュール３００はベース板６と、その上に搭載されるレーザ素子７と、ベース板６に取り付けられレーザ素子７を封止するキャップ８により構成されており、第１の鏡筒１の後端に位置決めされて取り付けられている。第１の鏡筒１には、３枚のシリンドリカルレンズ１０、１１、１２が保持されている。シリンドリカルレンズ１０とシリンドリカルレンズ１１は、母線の方向が同じ向きになるようにして、レンズホルダ１５を介して第１の鏡筒１に保持されている。また、シリンドリカルレンズ１２は、シリンドリカルレンズ１０、１１に対し、母線の方向が直角になるように保持されている。

第２の鏡筒２には、２枚の丸レンズ１３、１４が保持されている。第２の鏡筒２は、丸レンズ１３、１４の光軸がシリンドリカルレンズ１１、１２、１３の光軸に合致するように、第１の鏡筒１に対して位置決めして取り付けられている。また、シリンドリカルレンズ１０、１１はレンズホルダ１５に入れられ、さらに、レンズホルダ１５は第１の鏡筒１によって保持されている。このように、シリンドリカルレンズ１０，１１の保持構造は二重構造になっている。本実施の形態１では、近接するシリンドリカルレンズ２枚をレンズホルダ１５で保持する例を示したが、設計によってシリンドリカルレンズが１枚の場合は、１枚だけをレンズホルダで保持しても良い。

光ファイバ３は、第２の鏡筒２側の先端がコネクタ４の先端に合致するようにコネクタ４に挿入され、当該コネクタ４に接着剤等で固定されている。また、第２の鏡筒２の出口側先端には、光ファイバホルダ５が取り付けられている。この光ファイバホルダ５にはコネクタ４の先端が挿入され、袋ナット４ａにより固定されている。このとき、コネクタ４の先端は光ファイバホルダ５の穴の底に当て止めされているので、光ファイバ３先端の光ファイバホルダ５に対する深さ方向の位置決めがなされる。なお、図１〜図３に示す光ファイバ３は、説明図を簡単にするために途中で切った状態を示してたが、実際は所望の長さで被覆も被っているのが一般的である。

次に、作用について説明する。レーザ素子７からはレーザ光線９が照射される。レーザ素子７は、横断面図である図２に示すように横方向には大きく広がり、縦断面図である図３に示すように縦方向には少し広がるレーザ光線９を照射する。次に、レーザ素子７から照射されたレーザ光線９は、キャップ８に設けられたガラスの窓８ａを通過し、シリンドリカルレンズ１０に入射する。図２に示すように、シリンドリカルレンズ１０に入射したレーザ光線９は、シリンドリカルレンズ１０と１１によって屈折し、横方向の広がりが補正され平行な光線になる。一方、シリンドリカルレンズ１０、１１は縦方向に曲率を持たないので、図３に示すように、縦方向のレーザ光線９はほとんど角度を変えずシリンドリカルレンズ１０、１１を通過する。

第１鏡筒１内の空洞を伝播したレーザ光線９は、シリンドリカルレンズ１２に入射する。シリンドリカルレンズ１２は、母線方向がシリンドリカルレンズ１０、１１と直角方向になるように配置されているので、図２に示すように横方向のレーザ光線９は曲がらず、図３に示すように縦方向のレーザ光線９を屈折させ平行な光線にする。これらの作用により、シリンドリカルレンズ１２の出口側から照射されるレーザ光線９は、縦横両方向とも平行な光線となる。

続いて、丸レンズ１４に入射したレーザ光線９は、丸レンズ１４と丸レンズ１３によって縦横両方向に屈折され、光ファイバ３の入口に集光される。光ファイバ３に入射したレーザ光線９は、光ファイバ３の中を伝播し伝達される。以上のように、レーザ素子７から照射された縦横で広がり角の異なるレーザ光線９を、母線方向が直行する向きに配置された複数のシリンドリカルレンズ１０〜１２で縦横方向とも平行な光線にするので、その後、丸レンズ１３、１４を使用してレーザ光線を光ファイバ３の先端からはみ出さないように簡単に集光することができる。

次に、レンズユニット１００の構成について説明する。図４に示すレンズユニット１００において、シリンドリカルレンズ１０とシリンドリカルレンズ１１は、レンズホルダ１５に入れられ、レーザ光線９が入射する第１の鏡筒１の入口側に保持されている。なお、シリンドリカルレンズ１０はシリンドリカルレンズ１１の背面側に配置されており、図４には表れていない。これに対し、シリンドリカルレンズ１２は、レーザ光線９が出射する第１の鏡筒１の出口側に保持されている。また、シリンドリカルレンズ１１は、板ばね１６によりレンズホルダ１５に押し当てられガタ無く保持されている。板ばね１６は、ねじ１７ａ、１７ｂによってレンズホルダ１５にねじ留めされている。

シリンドリカルレンズ１２は、第１の鏡筒１に直接嵌められ、板ばね１８により鏡筒側に付勢され固定されている。板ばね１８は、ねじ１９ａ〜１９ｄの４本のねじによって第１の鏡筒１にねじ留めされている。また、シリンドリカルレンズ１２は、シリンドリカルレンズ１０、１１とは母線の方向が直交する方向に配置されている。これは、シリンドリカルレンズ１０，１１でレーザ光線９の横方向の広がりを平行にし、シリンドリカルレンズ１２でレーザ光線９の縦方向の広がりを平行にするためである。

シリンドリカルレンズ１０は、図５に示すように第１の鏡筒１の入口側から板ばね２０を４本のねじ２１ａ〜２１ｄにより固定することによって保持される。シリンドリカルレンズ１０の平面側は、レンズホルダ１５の端面より少し突出しており、板ばね２０で付勢することでガタ無く保持されている。また、板ばね１６、１８、２０には、それぞれ、レーザ光線９が通過するための窓１６ａ、１８ａ、２０ａが設けられている。

以上のように、第１の鏡筒１の入口側と出口側近傍でシリンドリカルレンズ１０〜１２を保持するようにし、レンズホルダ１５を第１の鏡筒１の中に入れ込む入れ子構造としたので、第１の鏡筒１を筒状の一体部品とすることが可能で、部品点数を削減することが可能であるとともに、複数のレンズ間の位置精度が確保しやすく、さらに鏡筒の剛性も向上させることができるので、部材の厚みを薄くすることが可能でコストダウンにもなる。

次にシリンドリカルレンズを保持するサブアッセイユニット５００の構成を図６〜図８を用いて説明する。サブアッセイユニット５００は、シリンドリカルレンズ１１と、レンズホルダ１５と、シリンドリカルレンズ１１を押さえる板ばね１６と、板ばね１６を固定するねじ１７ａ、１７ｂと、ナット２６ａ、２６ｂにより構成されている。図８において、シリンドリカルレンズ１１はレンズホルダ１５に平面側を下にして挿入されている。図６において、レンズホルダ１５には、板位置決めボス２２が設けられており、板ばね１６に設けられた位置決め穴２３と嵌合して板ばね１６の位置を決めている。位置決めボス２２はレンズホルダ１５の縦横の中心線からずれた位置に設けられている。これによって、板ばね１６は位置決めされるだけでなく、表裏を間違えて取り付けることがない。

また、レンズホルダ１５には、板ばね１６を取り付けるときのガイドとなるリブ２４ａ、２４ｂが設けられており、板ばね１６側にはリブ２４ａ、２４ｂに合わせた位置に切り欠き２５ａ、２５ｂが設けられている。これにより、板ばね１６をレンズホルダ１５にセットするときに、所定の位置に合わせ易い。また、ねじ１７ａまたはねじ１７ｂを留めるときに、板ばね１６が回動することを防止できるので、組立が簡単で確実に位置決めすることが可能である。なお、板ばね１６は、シリンドリカルレンズ１１をその母線と直角方向に押さえるようにねじ留めされている。また、リブ２４ａ、２４ｂは、板ばね１６のねじ留めに使用する辺を避け、ねじ留めしない辺をガイドする位置に設けられている。

さらに、ねじ１７ａ、１７ｂは、レンズホルダ１５に直接ねじ留めするのではなく、図７および図８に示すように、レンズホルダ１５を貫通し、裏側からナット２６ａ、２６ｂで留めている。また、レンズホルダ１５の裏側のナット２６ａ、２６ｂが位置する箇所には、ナット２６ａ、２６ｂと嵌合する溝２７ａ、２７ｂが設けてあり、ねじ１７ａ、１７ｂを締めるときに、ナット２６ａ、２６ｂが空回りしないようになっている。この構成では、レンズホルダ１５にめねじを切る必要が無く、ダイカストで作る場合に追加工がいらないので、コストダウンを図れる。また、ダイカストの場合、直接ねじ留めするとねじ穴が破壊されることがあるが、鉄のナットを使用すればねじ穴が破壊されることが無い。

シリンドリカルレンズ１１を保持するために、レンズホルダ１５の内側には、シリンドリカルレンズ１１の四隅に当接する突起２８ａ〜２８ｄを設けている。図２と図３に示すように、シリンドリカルレンズ１０とシリンドリカルレンズ１１の位置が非常に近い場合、外形寸法のほぼ同じシリンドリカルレンズを１枚ずつ固定するのは困難である。また、２枚のシリンドリカルレンズの間に薄い板を固定して当て面にしようとしても、強度が不足して位置が正確に定まらない。そこで、レーザ光線９の通過しないシリンドリカルレンズ１１の四隅を突起２８ａ〜２８ｄで受ける構造にした。

図７において、上下の突起２８ａと２８ｃ、２８ｂと２８ｄをつなげて一体とすると、中央部分でレーザ光線９の光路を遮蔽してしまう。左右の突起２８ａと２８ｂ、２８ｃと２８ｄをつなげようとしても、中央部分の厚さが非常に薄くなりつなげるのが難しい。この保持方法では、同じ向きに近接して配置される２枚のシリンドリカルレンズ間の、わずかな隙間を利用し、かつ、レーザ光線１１の光路を避けた位置で保持することで、近接する２枚のシリンドリカルレンズを精度良く保持することを可能としている。

また、図１８に示すように、突起２８ａ、２８ｂ（２８ｃ、２８ｄは図示せず）とシリンドリカルレンズ１０の湾曲面が当接する箇所において、突起２８ａ〜２８ｄにシリンドリカルレンズ１０の湾曲面とその接線方向で接触するテーパを付けた。このことによって、シリンドリカルレンズ１１だけでなく、シリンドリカルレンズ１０の位置決めも正確に行え、突起２８ａ〜２８ｄの根元が太くなり、強度が向上するので振動や衝撃にも強い保持が可能となる。

次に、サブアッセンブリユニット５００の組立手順を図９〜図１１およびその断面図である図１２〜図１４について説明する。図９と図１２はレンズホルダ１５単体の状態を表す。穴２９ａ、２９ｂは、ねじ１７ａ、１７ｂが通る貫通穴である。突起２８ａ〜２８ｄは図９で見える面は、シリンドリカルレンズ１１の底面を保持するので、同一平面になっており、平面度が確保されている。図１０と図１３はシリンドリカルレンズ１１を挿入した状態で、シリンドリカルレンズ１１の底面（平面側）が突起２８ａ〜２８ｄにより保持されている状態を表している。この状態でシリンドリカルレンズ１１の湾曲面の先端は、レンズホルダ１５の表面よりわずかに突出するように設計されている。

図１１と図１４はレンズホルダ１５に板ばね１６を載せた状態で、板ばね１６には、位置決め用穴２３の他に、ねじ１７ａ、１７ｂが貫通するための穴３０ａ、３０ｂが設けられている。また、板ばね１６には、シリンドリカルレンズ１１に当接する面が凸になるように予め反りが与えられている。シリンドリカルレンズ１１のレンズホルダ１５からの突出量がわずかであるため、板ばね１６が逆方向に反っていると、シリンドリカルレンズ１１をレンズホルダ側に押さえ付けることができない。その場合、シリンドリカルレンズ１１の光軸方の位置がずれる可能性があり、光源ユニットとしての性能に悪影響を与える。

また、シリンドリカルレンズ１１の突出量を増やせば、板ばねが逆方向に反っていても保持は可能である。しかし、正規の方向に反った場合、シリンドリカルレンズ１１を押さえる圧力が高くなり、シリンドリカルレンズ１１が割れたり、ひびが入ったりすることがある。そこで、シリンドリカルレンズ１１の突出量を最小限にし、板ばね１６の特定方向に反りを与えることで、常に同様の圧力で確実に保持できるようにした。このように、板ばね１６の反り方向を指定しているので、組立時に板ばね１６の表裏を間違わないように、位置決め突起２２とそれに嵌合する位置決め穴２３を設けた。

以上のように、シリンドリカルレンズ１１とレンズホルダ１５、その他の締結部品をサブアッセイ化し、サブアッセイユニット５００としたので、シリンドリカルレンズ１１の組立が簡単で、精度良く行える。また、サブアッセイ化したことで、レンズホルダ１５の前後両面からシリンドリカルレンズ１０を挿入することが可能となり、近接する２枚のシリンドリカルレンズの保持が可能となる。さらに、シリンドリカルレンズの位置決めをレンズホルダと一体化し、部品点数を削減することでコストダウンが図れる。

次に、第１の鏡筒１とサブアッセイユニット５００の組立手順を図１５〜図１７について説明する。図１５は第１の鏡筒１単独の状態で、図５に示す板ばね２０の当て面３１ａ〜３１ｃと、板ばね２０をねじ留めするねじ穴３２ａ〜３２ｄが形成されている。また、鏡筒の奥にサブアッセイユニット５００の当て面３３が形成されている。図１５は斜視図なため見えないが、下側にも同様の当て面が存在する。３４は図５に示す板ばね２０用の位置決め突起で、板ばね２０の表裏を間違えないようにしている。

図１６はサブアッセイユニット５００を第１の鏡筒１に挿入した状態を示しており、レンズホルダ１５の前面が図１５に示す当て面３３に当接し光軸方向の位置決めがなされている。シリンドリカルレンズ１１はレンズホルダ１５に保持されており、サブアッセイユニット５００を第１の鏡筒に挿入するだけで所定の位置に配置されるので、第１の鏡筒１の奥まった箇所に位置決めして保持する難しさが無く、組立が非常に簡単である。

図１７はさらにシリンドリカルレンズ１０を挿入した状態で、レンズホルダ１５に湾曲面を下にして挿入する。この状態で、シリンドリカルレンズ１０の入口側の面（平面側）は、当て面３１ａ〜３１ｃよりも少しだけ突出している。次に、板ばね２０を右肩の切り欠きを突起３４に合わせて置いて、ねじ２１ａ〜２１ｄでねじ留めすると図５の状態になる。なお、図１８は図１７でシリンドリカルレンズ１０を挿入した状態のサブアッセンブリユニット５００の横断面図である。

以上のような構造にしたので、板ばね２０でシリンドリカルレンズ１０を押さえることによって、シリンドリカルレンズ１０だけでなく、サブアッセイユニット５００も同時に固定することが可能で、近接する２枚のシリンドリカルレンズ１０、１１を同時に保持することができる。

なお、シリンドリカルレンズ１０を押圧する板ばね２０は、シリンドリカルレンズ２０に当接する方向に反るように形成することもできる。この場合、板ばね２０によりシリンドリカルレンズ２０を一定の圧力で押圧することができるので、シリンドリカルレンズ２０を確実に保持することが可能となる。

実施の形態２．
図１９は、本発明の実施の形態１に係る光源ユニットを用いた画像表示装置としての投写型表示装置６００の構成図である。投写型表示装置６００は、ライトバルブを用いてスクリーン上に画像を投写するリアプロジェクションテレビである。

図１９に示すように、実施の形態２に係る投写型表示装置６００は、集光光学系６１０と、照明光学系６４０と、映像表示素子としての反射型光変調素子（反射型ライトバルブ）６２０と、照明光学系６４０により照明された反射型光変調素子６２０の被照明面（画像形成領域）６２０ａの画像を透過型スクリーン６５０に拡大投写する投写光学系６３０とを有している。

集光光学系６１０は、複数色（図１９においては３色）の光源ユニット６１１と、光源ユニット６１１から出射された光束を照明光学系６４０に導く複数本（図１９においては３本）の光ファイバ３とから構成されている。複数色の光源ユニット６１１のうち、少なくとも１つは実施の形態１に係る光源ユニットである。

集光光学系６１０では、光源ユニット６１１から出射されたレーザ光線は、それぞれの光源ユニット６１１に対応する光ファイバ３を介して照明光学系６４０に導かれる。

照明光学系６４０は、集光光学系６１０（光ファイバ３）から出射されたレーザ光線の強度分布を均一化する光強度均一化素子６４１と、リレーレンズ群６４２と、拡散素子６４４と、第１ミラー６４３ａおよび第２ミラー６４３ｂから構成されるミラー群６４３と、を有している。そして、照明光学系６４０は、リレーレンズ群６４２とミラー群６４３によって、光強度均一化素子６４１から出射した光束を反射型光変調素子６２０に導いている。

光強度均一化素子６４１は、集光光学系６１０が出射したレーザ光線の光強度を均一化する機能（照度ムラを低減する機能など）を有している。光強度均一化素子６４１は、光の入射口である入射面（入射端面）が光ファイバ３側を向き、光の出射口である出射面（出射端面）がリレーレンズ群６４２側を向くよう照明光学系６４０内に配設されている。光強度均一化素子６４１は、例えばガラス又は樹脂等の透明材料で作製されている。光強度均一化素子６４１は、側壁内側が全反射面となるように構成された多角形柱状のロッド（断面形状が多角形の柱状部材）、または光反射面を内側にして筒状に組み合わされた断面形状が多角形のパイプ（管状部材）などを含んで構成されている。

光強度均一化素子６４１が多角柱状のロッドである場合には、透明材料と空気界面との全反射作用を利用して光を複数回反射させた後に出射端（出射口）から光を出射させる。光強度均一化素子６４１が多角形のパイプである場合には、内側を向く表面鏡の反射作用を利用して光を複数回反射させた後に出射口から光を出射させる。

光強度均一化素子６４１は、光束の進行方向に適当な長さを確保すれば、内部で複数回反射した光が光強度均一化素子６４１の出射面の近傍に重畳照射され、光強度均一化素子６４１の出射面の近傍では略均一な強度分布が得られる。この略均一な強度分布を有する出射面からの出射光は、リレーレンズ群６４２及びミラー群６４３によって反射型光変調素子６２０へと導かれ、反射型光変調素子６２０の被照明面６２０ａを照明する。

また、照明光学系６４０には、リレーレンズ群６４２の後段に拡散素子（拡散部）６４４を設けている。拡散素子６４４は、リレーレンズ群６４２を介して伝播してくる光を拡散させてからミラー群６４３へ送ることによってスペックルを低減させる素子である。拡散素子６４４は、基板上に施したホログラムパターンによって光の拡散角度を設定できるホログラフィック拡散素子などであり、光源ユニット６１１のもつ可干渉性を緩和する。また、拡散素子６４４を回転あるいは振動等させることによって、光源ユニット６１１のもつ可干渉性を効果的に緩和することができる。

反射型光変調素子６２０は、例えばＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）素子などの反射型の光変調素子である。反射型光変調素子６２０は、各画素に対応する可動式のマイクロミラーを多数（例えば、数十万個）平面的に配列したものであり、画素情報に応じて各マイクロミラーの傾角（チルト）を変化させるように構成されている。

投写光学系６３０は、反射型光変調素子６２０の被照明面（画像形成領域）６２０ａの画像を透過型スクリーン６５０に拡大投写する。これにより、透過型スクリーン６５０には画像が表示される。

なお、図１９では、リレーレンズ群６４２を１枚のレンズで構成する場合を図示したが、レンズの枚数については１枚に限定されるものではなく複数枚であってもよい。同様に、ミラー群６４３についてもミラーは２枚に限定されるものではなく、ミラー群６４３を１枚または３枚以上のミラーで構成してもよい。

なお、図１９では、複数色の光源ユニット６１１から出射されたレーザ光線を、それぞれの光源ユニット６１１に対応する光ファイバ３を介して照明光学系６４０に導くものとしたが、光源ユニット６１１から出射されたレーザ光線をダイクロイックミラーなどで合成して、照明光学系６４０に入射させてもよい。

本発明の実施の形態１に示す光源ユニットを表す斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットを表す横断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットを表す縦断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するレンズユニットの斜視図で、一部断面をとっている。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するレンズユニットの斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するサブアッセイユニットの斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するサブアッセイユニットの斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するサブアッセイユニットの横断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのレンズホルダの斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのレンズホルダにシリンドリカルレンズを入れた状態を表す斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのレンズホルダにシリンドリカルレンズを入れ、第２の板ばねを載せた状態を表す斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのレンズホルダの横断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのレンズホルダにシリンドリカルレンズを入れた状態を表す横断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのレンズホルダにシリンドリカルレンズを入れ、第２の板ばねを載せた状態を表す横断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットの第１の鏡筒の斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットの第１の鏡筒にサブアッセイユニットを挿入した状態の斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットの第１の鏡筒にサブアッセイユニットとシリンドリカルレンズを挿入した状態の斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのサブアッセイユニットにシリンドリカルレンズを挿入した状態の横断面図。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニットを用いた投写型表示装置５００の構成図。

１ 第１の鏡筒、 ２ 第２の鏡筒、 ３ 光ファイバ、 ７ レーザ素子、 ９ レーザ光線、 １０、１１、１２ シリンドリカルレンズ、 １３、１４ 丸レンズ、 １５ レンズホルダ、 １６ 板ばね、 １７ａ、１７ｂ ねじ、 ２０ 板ばね、 ２２ 位置決めボス、 ２３ 位置決め穴、 ２４ａ、２４ｂ リブ、 ２６ａ、２６ｂ ナット、 ２７ａ、２７ｂ 溝、 ２８ａ〜２８ｄ 突起、 １００、２００ レンズユニット、 ３００ レーザモジュール、 ４００ 光センサユニット、 ５００ サブアッセイユニット、 ６００ 投写型表示装置

Claims (13)

1. レーザ素子から縦方向と横方向で異なる広がり角をもって照射されるレーザ光線を屈折させ、平行な光線にする少なくとも１つのシリンドリカルレンズと、
   前記シリンドリカルレンズの後に配置され、前記平行な光線を集光する集光レンズと、
   前記シリンドリカルレンズを保持するレンズホルダと、
   前記レンズホルダが挿入される第１の鏡筒と、
   前記第１の鏡筒に取り付けられ、前記シリンドリカルレンズと光軸を合わせて前記集光レンズを保持する第２の鏡筒と
   を備えたことを特徴とする光源ユニット。
2. 前記レンズホルダは、前記シリンドリカルレンズに当接し当該シリンドリカルレンズの光軸方向の位置決めを行う突起を有することを特徴とする請求項１記載の光源ユニット。
3. 前記集光レンズは、当該集光レンズの後段に配置される光ファイバの入口に前記平行な光線を集光することを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
4. 前記集光レンズは、当該集光レンズの後段に配置される光強度均一化素子の入口に前記平行な光線を集光することを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
5. 前記シリンドリカルレンズは、前記第２の鏡筒側に配置される第１のシリンドリカルレンズと前記レーザ素子側に配置される第２のシリンドリカルレンズとを有し、
   前記突起は、前記第１のシリンドリカルレンズと前記第２のシリンドリカルレンズとの間に配置され、前記第１のシリンドリカルレンズと当接する第１の当接面と、前記第２のシリンドリカルレンズと当接する第２の当接面とを有することことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の光源ユニット。
6. 前記突起は、前記第１のシリンドリカルレンズの四隅に当接することを特徴とする請求項５に記載の光源ユニット。
7. 前記第２の当接面は、前記第２のシリンドリカルレンズの湾曲した面とその接線方向で接触するテーパ形状であることを特徴とする請求項５に記載の光源ユニット。
8. 前記シリンドリカルレンズは、前記第２の鏡筒側に配置される第１のシリンドリカルレンズと前記レーザ素子側に配置される第２のシリンドリカルレンズとを有し、
   前記第１のシリンドリカルレンズは、前記レンズホルダに挿入され、前記第１のシリンドリカルレンズを押圧する板ばねと、当該板ばね及び前記レンズホルダを貫通するねじと、当該ねじと螺合するナットとにより、前記レンズホルダに保持されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光源ユニット。
9. 前記シリンドリカルレンズは、前記第２の鏡筒側に配置される第１のシリンドリカルレンズと前記レーザ素子側に配置される第２のシリンドリカルレンズとを有し、
   前記第２のシリンドリカルレンズは、前記レンズホルダに挿入され、
   前記レンズホルダは、前記第２のシリンドリカルレンズを押圧する板ばねにより当該第２のシリンドリカルレンズと共に前記第１の鏡筒に押圧され保持されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光源ユニット。
10. 前記レンズホルダは、当該レンズホルダの中心線から離れた位置に位置決めボスを有し、
    前記板ばねは、前記レンズホルダの位置決めボスと係合する位置決め穴を有し、前記第１のシリンドリカルレンズの母線と直角方向であって当該板ばねが前記第１のシリンドリカルレンズに当接する方向に凸状に反っていることを特徴とする請求項８記載の光源ユニット。
11. 前記レンズホルダは、前記板ばねが取り付けられる面に、前記板ばねと係合するリブを有することを特徴とする請求項１０記載の光源ユニット。
12. 前記板ばねは、前記第２のシリンドリカルレンズの母線と直角方向であって当該板ばねが前記第２のシリンドリカルレンズに当接する方向に反っていることを特徴とする請求項９記載の光源ユニット。
13. 照明される被照明領域に、スクリーンへ表示させる画像を形成する画像表示素子を備える画像表示装置であって、
    請求項１から４のいずれかに記載の光源ユニットと、
    前記光源ユニットから出射されたレーザ光線により前記画像表示素子を照明する照明光学系と、
    前記画像表示素子が形成した画像を前記スクリーンに拡大投写する投写光学系と
    を備えることを特徴する画像表示装置。

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