JP2015225969A - 光源ユニット、プロジェクタ及び光源ユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ素子とレンズとの調整位置のずれを防止できる光源ユニットの製造方法を提供する。【解決手段】レーザダイオード１１ａと、コリメータレンズ１２１ａと、レーザダイオード１１ａを保持してレーザ光が通る貫通孔３１ａを設けた保持部材３１と、コリメータレンズ１２１ａを保持して保持部材３１に固着されるとともにレーザ光が通る貫通孔３２ａを設けた保持部材３２とを備えた光源ユニット３０ａの製造方法であって、保持部材３１が貫通孔３１ａの一端を開口した凸面の凸面部３１ｂを有し、貫通孔３２ａの周縁３２ｂ又は貫通孔３２ａの周部に設けた傾斜面３２ｃに凸面部３１ｂの外面が点接触または線接触により摺接して保持部材３１を保持部材３２に対して傾き調整する傾き調整工程と、保持部材３２と凸面部３１ｂの外面とを溶着する溶着工程とを備えた。【選択図】図６

Description

本発明は、レーザ素子及びレンズを備えた光源ユニット、プロジェクタ及び光源ユニットの製造方法に関する。

従来のレーザ素子及びレンズを備えた光源ユニットは特許文献１に開示されている。この光源ユニットはレーザ素子を保持するレーザホルダと、レンズを保持するベースとを有する。レーザホルダにはレーザ素子のレーザ光が通る第１貫通孔が設けられ、第１貫通孔の一端の周部には蒲鉾状の凸部が設けられる。ベースにはレーザ素子のレーザ光が通る第２貫通孔が設けられる

凸部をベースに線接触させてベースに対してレーザホルダを傾き調整する傾き調整（あおり調整）工程が設けられる。傾き調整工程により、レーザ素子のレーザ光はレンズにより効率良く平行光に変換される。傾き調整工程後にレーザホルダは接着剤によりベースに固着される。

特許文献２には、取付部材にレンズを固着したレンズホルダが開示されている。レンズは外周縁に環状の鍔部を有し、鍔部の下面には下端が尖った周方向に並ぶ複数の突起部が突設される。取付部材にはレーザ光が通る貫通孔が貫通し、貫通孔の周部には環状の段差部が設けられる。また、段差部には周方向に並ぶ複数の凹部が形成される。

レンズの鍔部は取付部材の段差部に嵌合し、突起部は凹部上に載置される。そして、超音波溶着によって突起部の下端が溶融し、レンズと取付部材とが固着される。

特開２００８−８４３６３号公報（第４頁、第５頁、第２図、第３図） 特開２００３−６６３０１号公報（第３頁、第１図〜第３図）

しかしながら、上記特許文献１の光源ユニットによると、傾き調整したベースとレーザホルダとを接着剤により接着しているため、接着剤の硬化収縮や温度変化による伸縮等によってベースに対するレーザホルダの調整位置がずれる問題があった。

また、上記特許文献２の複数の突起部を用いて超音波溶着によりベースとレーザホルダとを固着する場合には、ベースに対してレーザホルダを傾き調整すると、１箇所の突起部でベースとレーザホルダとが固着される場合がある。これにより、溶着が不十分となり、ベースに対するレーザホルダの調整位置がずれる問題があった。

本発明は、レーザ素子とレンズとの調整位置のずれを防止できる光源ユニットの製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、レーザ素子とレンズとの調整位置のずれを防止できる光源ユニット及びそれを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、レーザ光を出射するレーザ素子と、レーザ光の集光または発散を行うレンズと、前記レーザ素子及び前記レンズの一方を保持してレーザ光が通る第１貫通孔を設けた第１保持部材と、前記レーザ素子及び前記レンズの他方を保持して第１保持部材に固着されるとともにレーザ光が通る第２貫通孔を設けた第２保持部材とを備えた光源ユニットの製造方法であって、
第１保持部材が第１貫通孔の一端を開口した凸面の凸面部を有し、
第２貫通孔の周縁又は第２貫通孔の周部に設けた傾斜面に前記凸面部の外面が点接触または線接触により摺接して第１保持部材を第２保持部材に対して傾き調整する傾き調整工程と、
第２保持部材と前記凸面部の外面とを溶着する溶着工程とを備えたことを特徴としている。

この構成によると、第２貫通孔の周縁又は第２貫通孔の周部に設けた傾斜面に凸面部の外面を点接触または線接触させて第１保持部材を第２保持部材に対して傾き調整する。これにより、レーザ素子の光軸とレンズの光軸とを一致させたり、レーザ素子の光軸とレンズの光軸とが成す角度を所望の角度に設定したりする。その後に、第２保持部材と凸面部の外面とを溶着させて第１保持部材と第２保持部材とが固着される。

また本発明は、上記構成の光源ユニットの製造方法において、前記溶着工程の後に前記レンズと前記レーザ素子との間の距離を調整するフォーカス調整工程を備えると好ましい。

また本発明は、上記構成の光源ユニットの製造方法において、前記溶着工程が超音波溶着により行われると好ましい。この構成によると、第２貫通孔の周縁または凸面部の外面がエネルギーダイレクターとなって溶融し、第１保持部材と第２保持部材とが溶着される。

また本発明は、上記構成の光源ユニットの製造方法において、第１保持部材及び第２保持部材が同一の材料により形成されるとより好ましい。

また本発明は、上記構成の光源ユニットの製造方法において、第１保持部材及び第２保持部材が金属または白色樹脂から成ると好ましい。

また本発明は、上記構成の光源ユニットの製造方法において、前記凸面部の外面を球面に形成するとともに、第２貫通孔の軸方向に垂直な断面形状を円形または正多角形に形成し、第２貫通孔の周縁に前記凸面部が摺接すると好ましい。

また本発明は、上記構成の光源ユニットの製造方法において、前記傾斜面を第２貫通孔の軸方向に垂直な方向に延びる溝部の側面により形成すると好ましい。

また本発明は、上記構成の光源ユニットの製造方法において、前記傾斜面を円錐面または角錐面により形成すると好ましい。

また本発明は、レーザ光を出射するレーザ素子と、レーザ光の集光または発散を行うレンズと、前記レーザ素子及び前記レンズの一方を保持してレーザ光が通る第１貫通孔を設けた第１保持部材と、前記レーザ素子及び前記レンズの他方を保持して第１保持部材に固着されるとともにレーザ光が通る第２貫通孔を設けた第２保持部材とを備え、
第１保持部材が第１貫通孔の一端を開口した凸面の凸面部を有し、
第２貫通孔の周縁または第２貫通孔の周部に設けた傾斜面に前記凸面部の外面がスポット状または帯状に溶着されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の光源ユニットにおいて、第１保持部材及び第２保持部材が同一の材料により形成されると好ましい。

また本発明は、上記構成の光源ユニットにおいて、第１保持部材及び第２保持部材が金属または白色樹脂から成ると好ましい。

また本発明は、上記構成の光源ユニットにおいて、前記凸面部の外面が球面に形成され、第２貫通孔の軸方向に垂直な断面形状を円形または正多角形にすると好ましい。

また本発明のプロジェクタは、上記構成の光源ユニットを備え、前記レンズがコリメータレンズであることを特徴としている。

本発明によると、第１貫通孔を有した第１保持部材にレーザ素子及びレンズの一方が保持され、第２貫通孔を有した第２保持部材にレーザ素子及びレンズの他方が保持される。そして、第２貫通孔の周縁または第２貫通孔の周部に設けた傾斜面に第１保持部材の凸面部の外面が点接触または線接触して傾き調整され、第２保持部材と凸面部とが溶着される。これにより、第１保持部材と第２保持部材との傾き調整を容易に行うことができるとともに、溶着時や溶着後の調整位置のずれを防止することができる。

また本発明によると、第２貫通孔の周縁または第２貫通孔の周部に設けた傾斜面に第１保持部材の凸面部の外面がスポット状または帯状に溶着される。これにより、第１保持部材と第２保持部材との傾き調整を容易に行うことができるとともに、溶着時や溶着後の調整位置のずれを防止することができる。

本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置を示す概略図 本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置のプロジェクタの構成を示すブロック図 本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の光源ユニットの側面断面図 本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の光源ユニットの上面断面図 本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の光源ユニットの製造工程を示す図 本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の光源ユニットの第１保持部材と第２保持部材とを溶着する前の側面断面図 本発明の第２実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の光源ユニットの側面断面図 本発明の第２実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の光源ユニットの上面断面図 本発明の第３実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の光源ユニットの上面図

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）の概略図を示している。ヘッドアップディスプレイ装置１００は車両８に搭載され、プロジェクタ１（図２参照）を有するＨＵＤユニット９及びコンバイナ８２を備える。なお、ヘッドアップディスプレイ装置１００は車両８に限らず、他の乗り物（例えば航空機等）に搭載されてもよい。

ＨＵＤユニット９は車両８のインストゥルメントパネル８３に配置され、走査レーザ光７（投射光）を車両８のフロントガラス８１に向けて投射する。コンバイナ８２はフロントガラス８１の内面に貼り付けられ、例えばハーフミラーなどの半透過性の反射材料により形成される。

ＨＵＤユニット９から走査レーザ光７がコンバイナ８２に投射されると、コンバイナ８２の所定領域に虚像が形成される。これにより、車両８の前方（矢印６の方向）を見ている使用者は、車両８の前方の外界像と、ＨＵＤユニット９により形成される投影像とを同時に視認することができる。なお、図１における一点鎖線の矢印６は、車両８の運転席に座っている使用者の視線を示している。

図２はプロジェクタ１の構成を示すブロック図である。プロジェクタ１は筐体１５内に各部を制御する制御部２５を備えている。制御部２５には電源制御部２０、入出力Ｉ／Ｆ２２、記憶部２４及び操作部２３が接続される。また、筐体１５内にはレーザダイオード１１ａ〜１１ｃ及び光学系１２を有した投影部１０が設けられる。

投影部１０のレーザダイオード１１ａ〜１１ｃはＬＤドライバ１６を介して制御部２５に接続され、光学系１２のＭＥＭＳミラー１２４がミラーサーボ部１７を介して制御部２５に接続される。

電源制御部２０は、車両８のバッテリから成る電源１９から供給される電力をプロジェクタ１の各部に応じた所定の電圧値及び電流値に変換し、変換された電力を各部に供給する。

入出力Ｉ／Ｆ２２は、ＨＵＤ用マイコン４等との有線または無線通信を行うためのイン
ターフェースである。制御部２５は、入出力Ｉ／Ｆ２２を介して、ＨＵＤ用マイコン４と
の通信を行うことが可能である。

記憶部２４は、不揮発性の記憶媒体であり、プロジェクタ１の各部（例えば制御部２５）により用いられるプログラム及び制御情報を格納している。また記憶部２４は、コンバイナ８２に投影する映像情報等も格納する。

操作部２３は使用者の操作入力を受け付ける。操作部２３で操作入力された情報は制御部２５に伝えられ、プロジェクタ１の動作に反映される。

投影部１０はハウジング上に開口する窓部１０ａを有し、光学系１２から出射される走査レーザ光７は窓部１０ａを介して外部に出射される。窓部１０ａには例えばガラス又は透光性の樹脂材料等が設けられる。

レーザダイオード１１ａ〜１１ｃはそれぞれ青色レーザ光、緑色レーザ光及び赤色レーザ光を出射する。レーザダイオード１１ａ〜１１ｃはそれぞれ保持部材３１（図３参照）に保持される。

光学系１２は、コリメータレンズ１２１ａ〜１２１ｃ（レンズ）、ビームスプリッタ１２２ａ、１２２ｂ、１２５、集光レンズ１２３及びＭＥＭＳミラー１２４を有する。

コリメータレンズ１２１ａ〜１２１ｃはそれぞれ保持部材３２（図３参照）に保持され、レーザ光を平行光に変換する。レーザダイオード１１ａ、コリメータレンズ１２１ａ及び保持部材３１、３２により光源ユニット３０ａが形成される。また、レーザダイオード１１ｂ、コリメータレンズ１２１ｂ及び保持部材３１、３２により光源ユニット３０ｂが形成される。また、レーザダイオード１１ｃ、コリメータレンズ１２１ｃ及び保持部材３１、３２により光源ユニット３０ｃが形成される。

ビームスプリッタ１２２ａ、１２２ｂは例えばダイクロイックミラーから成り、特定の波長の光を反射してその他の波長の光を透過する。ビームスプリッタ１２５は、レーザ光の一部を検出用光Ｌｄとして分離させ、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）２へ導く。

図２に示すように、レーザダイオード１１ａから出射される青色レーザ光は、コリメータレンズ１２１ａにより平行光に変換され、ビームスプリッタ１２２ａで反射され、集光レンズ１２３に至る。また、レーザダイオード１１ｂから出射される緑色レーザ光は、コリメータレンズ１２１ｂにより平行光に変換され、ビームスプリッタ１２２ｂで反射される。反射された緑色レーザ光は、ビームスプリッタ１２２ａを透過して、集光レンズ１２３に至る。また、レーザダイオード１１ｃから出射される赤色レーザ光は、コリメータレンズ１２１ｃにより平行光に変換され、ビームスプリッタ１２２ｂ及び１２２ａを透過して、集光レンズ１２３に至る。

集光レンズ１２３は、レーザダイオード１１ａ〜１１ｃからビームスプリッタ１２２ａ等を経て入射する各レーザ光を、ＭＥＭＳミラー１２４の光反射面に収束させる。集光レンズ１２３から出射されるレーザ光は、ビームスプリッタ１２５を介してＭＥＭＳミラー１２４へ到達する。

ＭＥＭＳミラー１２４は、集光レンズ１２３により収束されるレーザ光を反射する。ＭＥＭＳミラー１２４は、２軸方向に駆動して各レーザ光の反射方向を変化させることにより、各レーザ光を走査レーザ光７として反射させる。走査レーザ光７は、投影部１０の窓部１０ａ及び筐体１５の光出射口１５ａを介してそれぞれ投影部１０及び筐体１５の外部に出射され、フロントガラス８１上のコンバイナ８２に投射される。

ＬＤドライバ１６はレーザダイオード１１ａ〜１１ｃの駆動制御を行う。ミラーサーボ部１７は、制御部２５から入力される制御信号に基づいて、ＭＥＭＳミラー１２４の駆動を制御する。ミラーサーボ部１７は、制御部２５からの水平同期信号Ｈ-Syncに応じてＭＥＭＳミラー１２４を駆動し、ＭＥＭＳミラー１２４によるレーザ光の反射方向を水平方向に偏向させる。またミラーサーボ部１７は、制御部２５からの垂直同期信号Ｖ-syncに応じてＭＥＭＳミラー１２４を駆動し、ＭＥＭＳミラー１２４によるレーザ光の反射方向を垂直方向に偏向させる。

図３は光源ユニット３０ａの側面断面図を示している。なお、光源ユニット３０ｂ、３０ｃは光源ユニット３０ａと同様な構成であるため、ここでは光源ユニット３０ａを例として説明する。

保持部材３１（第１保持部材）はレーザダイオード１１ａを接着剤等によって保持し、レーザダイオード１１ａのレーザ光が通る貫通孔３１ａ（第１貫通孔）を有する。また、保持部材３１は貫通孔３１ａの一端を開口した凸面の凸面部３１ｂを有する。凸面部３１ｂの外面は球面に形成される。

保持部材３２（第２保持部材）はコリメータレンズ１２１ａを保持し、レーザダイオード１１ａのレーザ光が通る貫通孔３２ａ（第２貫通孔）を有する。保持部材３２は四角柱形状のベース部３２ｆと円筒形状のレンズ取付部３２ｇとを有し、ベース部３２ｆとレンズ取付部３２ｇとは一体に形成される。ベース部３２ｆの下面３２ｈはコリメータレンズ１２１ａの光軸に対して垂直に形成される。

コリメータレンズ１２１ａは外周面が円筒面１２１１ａにより形成され、接着剤等によりレンズ取付部３２ｇに取り付けられる。後述するフォーカス調整工程において、コリメータレンズ１２１ａは円筒面１２１１ａがレンズ取付部３２ｇの内周面を摺動することにより、レンズ取付部３２ｇ内で貫通孔３２ａの軸方向に平行移動することができる。

なお、レンズ取付部３２ｇに替えて、貫通孔３２ａの軸方向に延びて軸方向に垂直な断面がＶ字状の溝部を有する部材を設けてもよい。この場合、後述のフォーカス調整工程の後に接着剤等によりコリメータレンズ１２１ａを溝部に固着させる。この時、溝部の両側面及び底部に接着剤を塗布し、コリメータレンズ１２１ａを溝部に接着させる。

図４は光源ユニット３０ａの上面断面図を示している。貫通孔３２ａは貫通孔３２ａの軸方向に垂直な断面形状が正方形に形成される。貫通孔３２ａの周縁３２ｂには超音波溶着により凸面部３１ｂの外面が４箇所の点Ａ１でスポット状に溶着される。これにより、保持部材３１は保持部材３２に固着される。なお、貫通孔３２ａの軸方向に垂直な断面形状を円形に形成してもよい。この場合には貫通孔３２ａの周縁３２ｂには凸面部３１ｂの外面が帯状に溶着される。

保持部材３１及び保持部材３２は同一の熱可塑性樹脂により形成される。熱可塑性樹脂に特に限定はないが、白色の熱可塑性樹脂により形成されると好ましい。これにより、レーザダイオード１１ａから出射されて貫通孔３１ａ、３２ａの内周面に到達したレーザ光は貫通孔３１ａ、３２ａの内周面で容易に反射される。したがって、レーザダイオード１１ａのレーザ光を無駄なくコリメータレンズ１２１ａに導くことができる。

なお、保持部材３１及び保持部材３２は同一の金属により形成されてもよい。これにより、レーザダイオード１１ａから出射されて貫通孔３１ａ、３２ａの内周面に到達したレーザ光は貫通孔３１ａ、３２ａの内周面で反射される。したがって、レーザダイオード１１ａのレーザ光を無駄なくコリメータレンズ１２１ａに導くことができる。保持部材３１、３２を形成する金属としては、例えばアルミニウム、亜鉛や亜鉛合金等を用いることができる。

図５は光源ユニット３０ａの製造工程を示す図である。ステップ＃１のレーザ素子保持工程では、保持部材３１に接着剤等によりレーザダイオード１１ａを取り付ける。ステップ＃２のレンズ保持工程では、保持部材３２のレンズ取付部３２ｇにコリメータレンズ１２１ａを仮固定する。

図６は保持部材３１の凸面部３１ｂを第２保持部材３２の貫通孔３２ａの周縁３２ｂに接触させた状態を示す側面断面図である。ステップ＃３の傾き調整工程では、図６に示すように、貫通孔３２ａの周縁３２ｂに凸面部３１ｂの外面を接触させる。この時、凸面部３１ｂの外面は４箇所の点Ａ１で周縁３２ｂに点接触する。この状態で、保持部材３１を保持部材３２に対して傾斜させ、レーザダイオード１１ａの光軸とコリメータレンズ１２１ａの光軸とを一致させる。これにより、レーザダイオード１１ａから出射されたレーザ光はコリメータレンズ１２１ａによって効率良く平行光に変換される。なお、貫通孔３２ａの軸方向に垂直な断面形状を円形にした場合には凸面部３１ｂは周縁３２ｂに線接触する。

なお、ステップ＃３の傾き調整工程において、レーザダイオード１１ａの光軸とコリメータレンズ１２１ａの光軸とを一致させず、レーザダイオード１１ａの光軸とコリメータレンズ１２１ａの光軸とが成す角度が所望の角度になるように調整してもよい。

ステップ＃４の溶着工程では、超音波溶着機（不図示）を用いて、貫通孔３２ａの周縁３２ｂと凸面部３１ｂの外面とを超音波溶着により溶着させる。この時、凸面部３１ｂに点接触する周縁３２ｂがエネルギーダイレクターとなって溶融し、凸面部３１ｂの外面に容易に溶着される。これにより、保持部材３１は保持部材３２に溶着されて固着される。

ステップ＃５のフォーカス調整工程では、コリメータレンズ１２１ａを貫通孔３２ａの軸方向に平行移動させて、コリメータレンズ１２１ａとレーザダイオード１１ａとの間の距離を調整する。ステップ＃４の溶着工程において、凸面部３１ｂが点接触する周縁３２ｂは溶融するため、溶着工程の後はレーザダイオード１１ａとコリメータレンズ１２１ａとの間の距離が溶着工程の前よりも短くなる。このため、溶着工程の後にフォーカス調整工程を行う。これにより、コリメータレンズ１２１ａとレーザダイオード１１ａとの間の距離を所望の距離に確実に設定することができる。

また、ステップ＃５のフォーカス調整工程において、コリメータレンズ１２１ａはレンズ取付部３２ｇ内で貫通孔３２ａの軸方向に平行移動することができる。このため、フォーカス調整工程を行っても、ステップ＃３で得られた調整位置（レーザダイオード１１ａの光軸とコリメータレンズ１２１ａの光軸との調整位置）がずれることはない。

フォーカス調整工程の後にコリメータレンズ１２１ａを接着剤等により保持部材３２のレンズ取付部３２ｇに固着させる。これにより、光源ユニット３０ａが製造される。

なお、ステップ＃４の溶着工程において、周縁３２ｂの溶融による保持部材３１の移動距離（貫通孔３２ａの軸方向の距離）を調整でき、保持部材３１の移動の結果、レーザダイオード１１ａとコリメータレンズ１２１ａとの距離が所望の距離になる場合には、ステップ＃５のフォーカス調整工程を省いてもよい。

本実施形態によると、保持部材３２（第２保持部材）の貫通孔３２ａ（第２貫通孔）の周縁３２ｂに保持部材３１（第１保持部材）の凸面部３１ｂの外面を点接触により摺接させて保持部材３１を保持部材３２に対して傾き調整する傾き調整工程と、貫通孔３２ａの周縁３２ｂと凸面部３１ｂの外面とを溶着する溶着工程とを備えている。

これにより、保持部材３１と保持部材３２との傾き調整を容易に行うことができるとともに、溶着時や溶着後の調整位置のずれを防止することができる。また、溶着のための突起部等を別途設ける必要がないので、保持部材３１、３２の鋳型の複雑化を抑えることができる。

また、溶着工程が超音波溶着により行われるため、周縁３２ｂがエネルギーダイレクターとなって容易に溶融し、保持部材３１を保持部材３２に容易に固着することができる。

また、保持部材３１及び保持部材３２が同一の熱可塑性樹脂により形成されるため、保持部材３１と保持部材３２とを容易に溶着させることができる。また、保持部材３１と保持部材３２との溶着部分の強度を向上させることができる。

なお、保持部材３１及び保持部材３２を金属または白色樹脂により形成すると、レーザダイオード１１ａから出射されて貫通孔３１ａ、３２ａの内周面に到達したレーザ光は貫通孔３１ａ、３２ａの内周面で反射してコリメータレンズ１２１ａへ導かれる。したがって、レーザダイオード１１ａのレーザ光を無駄なくコリメータレンズ１２１ａに導くことができる。

また、凸面部３１ｂの外面が球面に形成され、貫通孔３２ａの軸方向に垂直な断面形状を正方形にしているため、傾き調整後に貫通孔３２ａの軸方向に垂直な方向への保持部材３１の移動を防止することができる。したがって、傾き調整後の調整位置のずれを容易に防止することができる。なお、貫通孔３２ａの軸方向に垂直な断面形状は正方形に限られず、正方形以外の正多角形や円形でも正方形の場合と同様の効果が得られる。

また、保持部材３１が貫通孔３１ａの一端を開口した凸面の凸面部３１ｂを有し、貫通孔３２ａの周縁３２ｂに凸面部３１ｂの外面がスポット状に溶着される。これにより、保持部材３１と保持部材３２との傾き調整を容易に行うことができるとともに、溶着時や溶着後の調整位置のずれを防止することができる。

なお、貫通孔３２ａの軸方向に垂直な断面形状を円形にすると、貫通孔３２ａの周縁３２ｂに凸面部３１ｂの外面が帯状に溶着される。これにより、保持部材３１と保持部材３２との傾き調整を容易に行うことができるとともに、溶着時や溶着後の調整位置のずれを一層容易に防止することができる。

また、本実施形態では超音波溶着により貫通孔３２ａの周縁３２ｂと凸面部３１ｂの外面とを溶着させているが、例えばレーザ溶着により溶着させてもよい。また、保持部材３１、３２が金属により形成される場合にはプロジェクション溶接により貫通孔３２ａの周縁３２ｂと凸面部３１ｂの外面とを溶着させてもよい。

また、光源ユニット３０ｂ、３０ｃは光源ユニット３０ａと同様の構成であるため、光源ユニット３０ａと同様の効果を奏する。

また、本実施形態の光源ユニット３０ａにおいて、保持部材３１がコリメータレンズ１２１ａを保持するとともに、保持部材３２がレーザダイオード１１ａを保持してもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図７及び図８は本実施形態の光源ユニット３０ａのそれぞれ側面断面図及び上面断面図を示している。本実施形態は保持部材３２に突設部３２ｋを設けている点で第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

突設部３２ｋは保持部材３２の下面３２ｈに突設され、溝部３２ｄを有する。溝部３２ｄは貫通孔３２ａの軸方向に垂直な方向に延び、貫通孔３２ａの軸方向に平行な断面がＵ字形になっている。溝部３２ｄの側面は、コリメータレンズ１２１ａに向かうほど互いに近づくように傾斜する傾斜面３２ｃにより形成される。傾斜面３２ｃは保持部材３２の貫通孔３２ａの周部に設けられる。

図５のステップ＃３の傾き調整工程において、保持部材３１の凸面部３１ｂを溝部３２ｄ内に配置し、凸面部３１ｂの外面を傾斜面３２ｃに２箇所の点Ａ２で点接触により摺接して保持部材３１を保持部材３２に対して傾き調整を行う。その後に、図５のステップ＃４の溶着工程において、超音波溶着により凸面部３１ｂの外面と傾斜面３２ｃとを溶着する。これにより、凸面部３１ｂの点接触部分がエネルギーダイレクターとなり、保持部材３１は保持部材３２に溶着されて固着される。

第２実施形態によると、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。また、貫通孔３２ａ（第２貫通孔）の周部に設けた傾斜面３２ｃに凸面部３１ｂの外面が点接触により摺接して保持部材３１（第１保持部材）を保持部材３２（第２保持部材）に対して傾き調整する傾き調整工程と、凸面部３１ｂの外面と傾斜面３２ｃとを溶着する溶着工程とを備えている。これにより、凸面部３１ｂの外面と傾斜面３２ｃとの点接触部分で安定して溶着することができる。

なお、本実施形態において、保持部材３１に替えて円柱形状の保持部材がレーザダイオード１１ａを保持し、円柱の軸方向を溝部３２ｄが延びる方向と一致させて円柱形状の保持部材を傾斜面３２ｃに摺接してもよい。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図９は本実施形態の光源ユニット３０ａの上面断面図を示している。なお、本実施形態の光源ユニット３０ａの側面断面図は図７と同様である。本実施形態は保持部材３２に突設部３２ｍを設けている点で第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

突設部３２ｍは保持部材３２の下面３２ｈに突設され、四角錐台形状の凹部３２ｅを有する。凹部３２ｅの互いに対向する位置の側面は、コリメータレンズ１２１ａに向かうほど互いに近づくように傾斜する傾斜面３２ｎにより形成される。すなわち、傾斜面３２ｎは角錐面により形成される。４つの傾斜面３２ｎは保持部材３２の貫通孔３２ａの周部に設けられる。

図５のステップ＃３の傾き調整工程において、保持部材３１の凸面部３１ｂを凹部３２ｅ内に配置し、凸面部３１ｂの外面を傾斜面３２ｎに４箇所の点Ａ３で点接触により摺接して保持部材３１を保持部材３２に対して傾き調整を行う。その後に、図５のステップ＃４の溶着工程において、超音波溶着により凸面部３１ｂの外面と傾斜面３２ｎとを溶着する。これにより、凸面部３１ｂの点接触部分がエネルギーダイレクターとなり、保持部材３１は保持部材３２に溶着されて固着される。

第３実施形態によると、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、傾斜面３２ｎは角錐面により形成されているが、円錐面により形成されてもよい。

なお、第３実施形態において、突設部３２ｍを省き、貫通孔３２ａの一端に皿座グリを設け、皿座グリの周面に凸面部３１ｂを摺接してもよい。

なお、第１〜第３実施形態では、光源ユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃをヘッドアップディスプレイ装置１００に設けているが、これに限定されない。例えば、レーザ光を用いる他の装置（例えば、光ピックアップ装置等）に光源ユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃを設けてもよい。

また、本発明の光源ユニットをレーザ光を集光するレンズを有する光源ユニットに適用してもよい。

本発明は、レーザ素子とレンズとを有する光源ユニット、プロジェクタ及び光源ユニットの製造方法に利用することができる。

１ プロジェクタ
７ 走査レーザ光
８ 車両
９ ＨＵＤユニット
１０ 投影部
１０ａ 窓部
１１ａ〜１１ｃ レーザダイオード（レーザ素子）
１２ 光学系
１２１ａ〜１２１ｃ コリメータレンズ（レンズ）
１５ 筐体
１５ａ 光出射口
１６ ＬＤドライバ
１７ ミラーサーボ部
１９ 電源
２０ 電源制御部
２２ 入出力Ｉ／Ｆ
２３ 操作部
２４ 記憶部
２５ 制御部
３０ａ〜３０ｃ 光源ユニット
３１ 保持部材（第１保持部材）
３１ａ 貫通孔（第１貫通孔）
３１ｂ 凸面部
３２ 保持部材（第２保持部材）
３２ａ 貫通孔（第２貫通孔）
３２ｂ 周縁
３２ｃ、３２ｎ 傾斜面
３２ｄ 溝部
３２ｅ 凹部
３２ｆ ベース部
３２ｇ レンズ取付部
３２ｋ、３２ｍ 突設部
８１ フロントパネル
８２ コンバイナ
１００ ヘッドアップディスプレイ装置

Claims (13)

1. レーザ光を出射するレーザ素子と、レーザ光の集光または発散を行うレンズと、前記レーザ素子及び前記レンズの一方を保持してレーザ光が通る第１貫通孔を設けた第１保持部材と、前記レーザ素子及び前記レンズの他方を保持して第１保持部材に固着されるとともにレーザ光が通る第２貫通孔を設けた第２保持部材とを備えた光源ユニットの製造方法であって、
   第１保持部材が第１貫通孔の一端を開口した凸面の凸面部を有し、
   第２貫通孔の周縁又は第２貫通孔の周部に設けた傾斜面に前記凸面部の外面が点接触または線接触により摺接して第１保持部材を第２保持部材に対して傾き調整する傾き調整工程と、
   第２保持部材と前記凸面部の外面とを溶着する溶着工程とを備えた光源ユニットの製造方法。
2. 前記溶着工程の後に前記レンズと前記レーザ素子との間の距離を調整するフォーカス調整工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニットの製造方法。
3. 前記溶着工程が超音波溶着により行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源ユニットの製造方法。
4. 第１保持部材及び第２保持部材が同一の材料により形成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光源ユニットの製造方法。
5. 第１保持部材及び第２保持部材が金属または白色樹脂から成ることを特徴とする請求項４に記載の光源ユニットの製造方法。
6. 前記凸面部の外面を球面に形成するとともに、第２貫通孔の軸方向に垂直な断面形状を円形または正多角形に形成し、第２貫通孔の周縁に前記凸面部が摺接することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光源ユニットの製造方法。
7. 前記傾斜面を第２貫通孔の軸方向に垂直な方向に延びる溝部の側面により形成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光源ユニットの製造方法。
8. 前記傾斜面を円錐面または角錐面により形成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光源ユニットの製造方法。
9. レーザ光を出射するレーザ素子と、レーザ光の集光または発散を行うレンズと、前記レーザ素子及び前記レンズの一方を保持してレーザ光が通る第１貫通孔を設けた第１保持部材と、前記レーザ素子及び前記レンズの他方を保持して第１保持部材に固着されるとともにレーザ光が通る第２貫通孔を設けた第２保持部材とを備え、
   第１保持部材が第１貫通孔の一端を開口した凸面の凸面部を有し、
   第２貫通孔の周縁または第２貫通孔の周部に設けた傾斜面に前記凸面部の外面がスポット状または帯状に溶着される光源ユニット。
10. 第１保持部材及び第２保持部材が同一の材料により形成されることを特徴とする請求項９に記載の光源ユニット。
11. 第１保持部材及び第２保持部材が金属または白色樹脂から成ることを特徴とする請求項１０に記載の光源ユニット。
12. 前記凸面部の外面が球面に形成され、第２貫通孔の軸方向に垂直な断面形状を円形または正多角形にしたことを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれかに記載の光源ユニット。
13. 請求項９〜請求項１２のいずれかに記載の光源ユニットを備え、前記レンズはコリメータレンズであることを特徴とするプロジェクタ。

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