JP2016018206A - プロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光源保持部と光学系保持部とを高精度に位置決めした状態で固定することが可能で、かつ、高精度に位置決めした状態を維持することが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】このヘッドアップディスプレイ装置１００（プロジェクタ）は、光源ユニット１と、光源ユニット１からの光を走査する光走査部２と、を備える。そして、光源ユニット１は、レーザダイオード１０を保持するための光源保持部２０と、レーザダイオード１０からの光が入射されるコリメートレンズ３０を保持するための光学系保持部４０と、を含む。光源ユニット１では、光源保持部２０と、光学系保持部４０とが互いにレーザ溶着されている。
【選択図】図６

Description

この発明は、プロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置に関し、特に、光源保持部と、光学系保持部とを備えるプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置に関する。
従来、光源保持部と、光学系保持部とを備える光磁気ディスク装置用の光路調整装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、半導体レーザと、半導体レーザを保持するための第１固定部材（光源保持部）と、コリメートレンズと、コリメートレンズを保持するための第２固定部材（光学系保持部）とを備える光磁気ディスク装置用の光路調整装置が開示されている。この光路調整装置では、第１固定部材が第２固定部材に対して位置決め（光路調整のための位置調整）された状態で、第１固定部材と第２固定部材とがボルトにより固定される。
特開平５−３２３１６６号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の光磁気ディスク装置用の光路調整装置では、第１固定部材と第２固定部材とがボルトにより固定される際に、ボルトの締め付けトルクに起因して、第１固定部材と第２固定部材との位置ずれが生じる場合があるという問題点がある。また、第１固定部材と第２固定部材とがボルトにより固定された状態で、振動、衝撃および温度変化などに起因して、固定状態が緩む場合があり、この場合にも、第１固定部材と第２固定部材との位置ずれが生じるという問題点がある。これらの問題点は、上記特許文献１の構成をプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置の光源保持部と、光学系保持部との固定に適用した場合にも生じると考えられる。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、光源保持部と光学系保持部とを高精度に位置決めした状態で固定することが可能で、かつ、高精度に位置決めした状態を維持することが可能なプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。
この発明の第１の局面によるプロジェクタは、光源ユニットと、光源ユニットからの光を走査する光走査部と、を備え、光源ユニットは、光源を保持するための光源保持部と、光源からの光が入射される光学系を保持するための光学系保持部と、を含み、光源保持部と、光学系保持部とが互いにレーザ溶着されている。
この発明の第１の局面によるプロジェクタでは、上記のように、光源保持部と、光学系保持部とを互いにレーザ溶着する。これにより、たとえば、光源保持部と光学系保持部とがボルトなどにより固定される場合と異なり、締め付けトルクが生じない。その結果、光源保持部と光学系保持部との固定の際の位置ずれを抑制することができるので、光源保持部と光学系保持部とを高精度に位置決めした状態で、固定することができる。また、光源保持部と光学系保持部とをレーザ溶着により一体化することができるので、光源保持部と光学系保持部とがレーザ溶着により固定された状態で、振動、衝撃および温度変化などに起因して、光源保持部と光学系保持部との位置ずれが生じるのを抑制することができる。その結果、光源保持部と光学系保持部とがレーザ溶着により固定された状態で、光源保持部と光学系保持部とが高精度に位置決めされた状態を維持することができる。これらの結果、光源保持部と光学系保持部とを高精度に位置決めした状態で固定することが可能で、かつ、高精度に位置決めした状態を維持することができる。
上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、光源保持部と光学系保持部とは、光源を挟む複数の位置で、レーザ溶着されている。このように構成すれば、１箇所のみで、光源保持部と光学系保持部とがレーザ溶着により固定されるのと比べて、光源保持部と光学系保持部とをより強固に固定することができる。
上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、光源保持部または光学系保持部のいずれか一方は、光透過性樹脂製であり、光源保持部または光学系保持部のいずれか他方は、光吸収性樹脂製である。このように構成すれば、光源保持部と光学系保持部とを容易にレーザ溶着を用いて、固定することができる。
この場合、好ましくは、光源保持部は、光透過性樹脂製であり、光学系保持部は、光吸収性樹脂製である。このように構成すれば、通常各種の部材（たとえば、光学系に続くプリズムなどの光学部材）が設けられることの多い光学系保持部側とは反対の光源保持部側（光透過性樹脂側）からレーザ溶着に用いられるレーザ光を照射することができる。その結果、光源保持部と光学系保持部とを、容易に、レーザ溶着により固定することができる。
上記光源保持部が光透過性樹脂製であり、光学系保持部が光吸収性樹脂製である構成において、好ましくは、光透過性樹脂製の光源保持部は、レーザ溶着される領域に対応する位置に、光学系保持部とは反対側に突出する凸部を有する。このように構成すれば、光学系保持部とは反対側からレーザ光を透過する透明な板（たとえば、ガラス板）により光透過性樹脂製の光源保持部を押圧した状態で、レーザ溶着に用いられるレーザ光を照射する場合に、透明な板と光学系保持部とは反対側に突出する光源保持部の凸部とを容易に密着させることができる。その結果、透明な板と光源保持部の凸部との間に空気（空気の層）が介在してしまうのを容易に抑制することができる。したがって、空気（空気の層）によりレーザ光の集光位置（焦点）がずれることに起因して、レーザ溶着による固定が十分に行われないのを抑制することができる。
上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、光源ユニットは、光源保持部と光学系保持部とがレーザ溶着された状態で、光学系保持部を保持するためのハウジングをさらに含み、光学系保持部とハウジングとが締結部材により締結されている。このように構成すれば、比較的近接して配置されるため高精度な位置決めの必要な光源保持部と光学系保持部とでは、レーザ溶着により高精度に位置決めした状態で固定する一方で、比較的高精度な位置決めの必要のない（比較的誤差の許容できる）光学系保持部とハウジングとでは、固定作業が容易な締結部材による固定構造とすることができる。また、ハウジングと光学系保持部とが共に光吸収性樹脂製であり、レーザ溶着が困難な場合であっても、締結部材によってハウジングと光学系保持部とを容易に固定することができる。
上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、光源ユニットは、光源保持部と光学系保持部とがレーザ溶着された状態で、光学系保持部を保持するためのハウジングをさらに含み、光学系保持部とハウジングとが互いにレーザ溶着されている。このように構成すれば、光源保持部と光学系保持部とに加えて、光学系保持部とハウジングとにおいても、高精度に位置決めした状態で、固定することができる。
この発明の第２の局面によるヘッドアップディスプレイ装置は、光源ユニットと、ユーザが視認する虚像に対応する光源ユニットからの光を走査する光走査部と、を備え、光源ユニットは、光源を保持するための光源保持部と、光源からの光が入射される光学系を保持するための光学系保持部と、を含み、光源保持部と、光学系保持部とが互いにレーザ溶着されている。
この発明の第２の局面によるヘッドアップディスプレイ装置では、上記のように、光源保持部と、光学系保持部とを互いにレーザ溶着する。これにより、第２の局面のヘッドアップディスプレイ装置においても、光源保持部と光学系保持部とを高精度に位置決めした状態で固定することが可能で、かつ、高精度に位置決めした状態を維持することができる。また、高輝度が要求されるヘッドアップディスプレイ装置では、通常のプロジェクタよりも、光源保持部に保持された光源と、光学系保持部に保持された光学系とが近接して配置されることが多い。そして、光源と光学系とが近接して配置される場合には、位置ずれによる影響が大きくなるため、より高精度に位置決めした状態で固定することが要求される。したがって、光源保持部と光学系保持部とを高精度に位置決めした状態で固定可能で、かつ、高精度に位置決めした状態を維持することができるのは、ヘッドアップディスプレイ装置において実用上極めて効果的である。
本発明によれば、上記のように、光源保持部と光学系保持部とを高精度に位置決めした状態で固定することが可能で、かつ、高精度に位置決めした状態を維持することが可能なプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
本発明の第１〜第３実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置を自動車に搭載した状態を示す図である。 本発明の第１〜第３実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第１および第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の光源ユニットを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の光源保持部および光学系保持部を光源保持部側から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の光源保持部および光学系保持部を光学系保持部側から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の光源保持部および光学系保持部を光軸方向から見た図である。 図６の５００−５００線に沿った断面図である。 本発明のヘッドアップディスプレイ装置の光源保持部と光学系保持部とのレーザ溶着による固定を説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の光学系保持部とハウジングとのネジ部材による固定を説明するための斜視図である。 本発明の第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の光学系保持部とハウジングとのレーザ溶着による固定を説明するための図である。 本発明の第３実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の光学系保持部とハウジングとの付勢部材による固定を説明するための斜視図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１００の構成について説明する。なお、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、本発明の「プロジェクタ」の一例である。
本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載する）１００は、図１に示すように、自動車６００などの輸送用機器に搭載されるように構成されている。また、ＨＵＤ装置１００は、フロントガラスまたは図示しないコンバイナなどのスクリーン６０１に投影画像を形成する光を投影（照射）するように構成されている。そして、スクリーン６０１に投影された投影画像を形成する光は、スクリーン６０１において反射されて、ユーザにより視認される。この際、投影画像は、ユーザに対してスクリーン６０１の前方の位置で、虚像としてユーザにより視認される。このＨＵＤ装置１００は、カーナビゲーションに関する情報や、自動車６００の速度、各種通知の情報などを、投影画像として投影するように構成されている。
また、図２に示すように、ＨＵＤ装置１００は、光源ユニット１と、光走査部２と、表示制御部３とを備えている。
ここで、第１実施形態では、図２、図３および図４に示すように、光源ユニット１は、３つ（青（Ｂ）、赤（Ｒ）および緑（Ｇ））のレーザダイオード１０（１０ａ、１０ｂおよび１０ｃ）と、３つのレーザダイオード１０をそれぞれ保持するための３つの光源保持部２０とを含んでいる。また、光源ユニット１は、３つのレーザダイオード１０からのレーザ光がそれぞれ入射される３つのコリメートレンズ３０と、３つのコリメートレンズ３０をそれぞれ保持するための３つの光学系保持部４０とを含んでいる。そして、このＨＵＤ装置１００では、光源保持部２０と光学系保持部４０とが互いにレーザ溶着されている。なお、レーザダイオード１０およびコリメートレンズ３０は、それぞれ、本発明の「光源」および「光学系」の一例である。このレーザダイオード１０を保持するための光源保持部２０と、コリメートレンズ３０を保持するための光学系保持部４０とのレーザ溶着による固定の詳細については、後述する。
また、図２および図３に示すように、光源ユニット１は、３つ（青（Ｂ）、赤（Ｒ）および緑（Ｇ））のレーザ光を合成してそれぞれのレーザ光の光軸を揃えるための３つのプリズム５１ａ、５１ｂおよび５１ｃと、プリズム５１ａ、５１ｂおよび５１ｃを通過したレーザ光のスポット形状を整形するためのビーム整形プリズム５２と、ビーム整形プリズム５２を通過したレーザ光を集光するための集光レンズ５３とを含んでいる。
また、図３に示すように、光源ユニット１は、各種の部材を保持するためのハウジング６０を含んでいる。ハウジング６０は、レーザダイオード１０を保持した光源保持部２０と、コリメートレンズ３０を保持した光学系保持部４０とがレーザ溶着された状態で、光学系保持部４０を保持するように構成されている。
具体的には、ハウジング６０では、３つ（青（Ｂ）、赤（Ｒ）および緑（Ｇ））のレーザダイオード１０ａ〜１０ｃに対応する部材（光源保持部２０、コリメートレンズ３０および光学系保持部４０）が、それぞれ、Ｚ２方向側の面、Ｘ１方向側の面およびＸ２方向側の面で保持されている。また、ハウジング６０の内部には、３つのプリズム５１ａ〜５１ｃと、ビーム整形プリズム５２とが設けられている。
光源ユニット１では、レーザダイオード１０ａは、青色のレーザ光を３つのプリズム５１ａ、５１ｂおよび５１ｃ、ビーム整形プリズム５２および集光レンズ５３を通過させて光走査部２に照射するように構成されている。また、レーザダイオード１０ｂは、赤色のレーザ光をプリズム５１ｂ、５１ｃ、ビーム整形プリズム５２および集光レンズ５３を通過させて光走査部２に照射するように構成されている。また、レーザダイオード１０ｃは、緑色のレーザ光をプリズム５１ｃ、ビーム整形プリズム５２および集光レンズ５３を通過させて光走査部２に照射するように構成されている。すなわち、３つのレーザダイオード１０ａ〜１０ｃから出射されたレーザ光は、一点鎖線により示す光路を通って、ハウジング６０の出射口６０ａから光走査部２に向けて出射される。なお、図３では、集光レンズ５３を図示していない。
光走査部２は、レーザダイオード１０からのレーザ光を水平走査方向に走査するための水平光走査部２ａと、レーザダイオード１０からのレーザ光を垂直走査方向に走査するための垂直光走査部２ｂとを含んでいる。水平光走査部２ａおよび垂直光走査部２ｂは、それぞれ、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーにより構成されている。
光走査部２では、水平光走査部２ａは、レーザダイオード１０からのレーザ光を反射させて、垂直光走査部２ｂを介して、自動車６００（図１参照）のスクリーン６０１に対して水平走査方向に走査するように構成されている。また、垂直光走査部２ｂは、水平光走査部２ａにおいて反射されたレーザ光をさらに反射させて、自動車６００のスクリーン６０１に対して垂直走査方向に走査するように構成されている。これにより、光走査部２は、レーザダイオード１０からのレーザ光（すなわち、投影画像を形成する光）をスクリーン６０１に対して、水平走査方向および垂直走査方向に走査するように構成されている。その結果、投影画像を形成する光が、スクリーン６０１に投影（照射）される。
表示制御部３は、外部から入力される映像信号に基づいて、投影画像の投影を制御するように構成されている。具体的には、表示制御部３は、外部から入力される映像信号に基づいて、光走査部２（２ａおよび２ｂ）の駆動を制御するとともに、レーザダイオード１０（１０ａ、１０ｂおよび１０ｃ）によるレーザ光の照射を制御するように構成されている。これにより、表示制御部３は、光走査部２およびレーザダイオード１０を制御して、スクリーン６０１に対して投影画像を投影する制御を行うように構成されている。
次に、図３〜図９を参照して、レーザダイオード１０、光源保持部２０、コリメートレンズ３０および光学系保持部４０の構成について詳細に説明する。なお、レーザダイオード１０、光源保持部２０、コリメートレンズ３０および光学系保持部４０は、それぞれ、３つずつ設けられるが、レーザダイオード１０から出射されるレーザ光の色が異なる以外は、略同一の構成であるので、図４〜図８を参照する説明ではハウジング６０のＺ１方向側の面に設けられたレーザダイオード１０ａ（以下、単にレーザダイオード１０と記載する）に対応する構成を例にして説明する。
レーザダイオード１０は、図４、図６および図７に示すように、発光部１１と、ステム１２と、３つの端子部１３とを有している。発光部１１、ステム１２および３つの端子部１３は、共に、金属製である。
発光部１１は、光軸方向（Ｚ方向）に延びる円柱状に形成されている。また、発光部１１の内部には、半導体レーザ素子などが設けられている。ステム１２は、発光部１１よりも大きい直径で光軸方向（Ｚ方向）に延びる円柱状に形成されており、発光部１１を支持するように構成されている。３つの端子部１３は、ステム１２から発光部１１とは反対側に向かって延びる円柱状に形成されており、図示しない配線部（たとえば、フレキシブルプリント基板）などを介して、電源から電力が供給されるように構成されている。レーザダイオード１０では、端子部１３に電源から電力が供給されることによって、発光部１１からレーザ光が出射される。
ここで、第１実施形態では、光源保持部２０は、図４、図６および図７に示すように、本体部２１と、２つの溶着固定部２２とを有している。また、光源保持部２０は、光透過性樹脂製（ここでは、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）樹脂製）である。ここで、光透過性とは、レーザ溶着に用いられる所定の波長（たとえば、約８００ｎｍ〜約１１００ｎｍ）のレーザ光を、約１５％以上、好ましくは約２０％以上透過する性質のことである。
本体部２１は、光軸方向（Ｚ方向）から見て略矩形状に形成されている。また、本体部２１には、略矩形状の中央にレーザダイオード１０を保持するための開口部２１ａが設けられている。開口部２１ａは、光軸方向から見てレーザダイオード１０のステム１２の直径よりも若干大きい略円形状に形成されており、略円形状の内周縁に３つの嵌合部２１ｂが所定の角度間隔（約１２０度間隔）で設けられている。また、略円形状の開口部２１ａの内周縁には、３つの嵌合部２１ｂの他に回転位置決め部２１ｃが設けられている。３つの嵌合部２１ｂおよび回転位置決め部２１ｃは、それぞれ、開口部２１ａの内側方向（円の中心に向かう方向）に突出するように形成されている。本体部２１は、レーザダイオード１０のステム１２が回転位置決め部２１ｃにより光軸方向を軸線とする回転方向に位置決めされた状態で、嵌合部２１ｂに圧入嵌合されることによって、レーザダイオード１０を保持するように構成されている。
２つの溶着固定部２２は、それぞれ、光軸方向（Ｚ方向）から見て、略矩形状に形成されている。また、２つの溶着固定部２２は、それぞれ、光軸方向（Ｚ方向）から見てレーザダイオード１０とは重ならない位置で、かつ、レーザダイオード１０を挟む点対称の位置に設けられている。また、２つの溶着固定部２２は、共に、Ｚ方向の厚みが本体部２１よりも十分に小さい厚みに形成されている。これは、本体部２１がレーザダイオード１０を保持するため所定の厚みが必要である一方、溶着固定部２２は、レーザ溶着用のレーザ光が透過するようにある程度厚みを小さくすることにより、容易にレーザ光が透過するように構成する必要があるからである。
また、２つの溶着固定部２２には、それぞれ、光学系保持部３０とは反対側（Ｚ２方向側）に突出する凸部２２ａが設けられている、凸部２２ａは、溶着固定部２２からＺ２方向に向かって突出する略円柱状に形成されており、略円柱状のＺ２方向側の端面２２ｂが略平坦に形成されている。また、略円柱状の凸部２２ａは、その直径がレーザ溶着用のレーザ光のスポット径よりも十分に大きくなるように形成されている。なお、凸部２２ａは、樹脂材料を金型から離型する際のＥ／Ｐ（イジェクトピン）としても機能するように構成されている。これにより、この凸部２２ａ以外にＥ／Ｐを設ける場合と比べて、光源保持部２０の形状が複雑化するのを抑制することが可能である。
光源保持部２０は、この２つの溶着固定部２２の凸部２２ａに対応する裏面（Ｚ２方向側の面）において、光学系保持部４０とレーザ溶着されている。なお、図６では、理解の容易のため、レーザ溶着が行われる箇所（レーザ溶着領域）を、模式的にハッチングにより示している。
光学系保持部４０は、図３〜図７に示すように、ベース部４１と、ベース部４１から着脱可能な光学系保持部材４２とを備えている。図７に示すように、光学系保持部材４２には、内部にコリメートレンズ３０が保持されている。また、ベース部４１および光学系保持部材４２は、共に、樹脂製である。
また、ベース部４１は、光吸収性樹脂製（ここでは、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）樹脂製）である。すなわち、ベース部４１は、光源保持部２０と共通の樹脂材料（ＰＰＳ）により形成されている。ここで、光吸収性とは、レーザ溶着に用いられる所定の波長（たとえば、約８００ｎｍ〜約１１００ｎｍ）のレーザ光を、略吸収する（略透過しない）性質のことである。なお、共通の樹脂材料により光透過性樹脂および光吸収性樹脂を形成する方法としては、たとえば、顔料や染料などの吸収色素を樹脂に配合する比率を調整することにより、溶着用レーザ光の透過率（吸収率）を調整する方法を用いればよい。
また、ベース部４１は、光軸方向（Ｚ方向）から見て、略矩形状に形成されている。また、ベース部４１には、略矩形状の中央にレーザダイオード１０の発光部１１が貫通する開口部４１ａが設けられている。また、ベース部４１には、光軸方向から見て光源保持部２０の２つの溶着固定部２２と重ならない位置に、２つの貫通孔４１ｂが設けられている。２つの貫通孔４１ｂは、図９に示すネジ部材７１が貫通するために設けられており、レーザダイオード１０を挟んで点対称の位置にそれぞれが配置されている。光学系保持部４０は、ベース部４１がネジ部材７１によりハウジング６０に２箇所で締結されることにより、ハウジング６０に固定されるように構成されている。なお、ネジ部材７１は、本発明の「締結部材」の一例である。
また、ベース部４１には、光源保持部２０とは反対側（Ｚ１方向側）に、光源保持部材４２を配置するための台座部４１ｃと、台座部４１ｃのＸ方向の両側に２つの押え部４１ｄとが設けられている。
光学系保持部材４２は、内部にコリメートレンズ３０を保持した状態で、台座部４１ｃに配置されるように構成されている。また、光学系保持部材４２には、ベース部４１の押え部４１ｄと係合する受け部４２ａが、Ｘ方向の両側に設けられている。光学系保持部材４２は、図５に示すように、台座部４１ｃに配置された状態で、押え部４１ｄにより受け部４２ａがＹ２方向に押えられることにより、ベース部４１に取り付けられるように構成されている。なお、押え部４１ｄにより受け部４２ａがＹ２方向に押えられた状態では、光学系保持部材４２は、台座部４１ｃ上を光軸方向（Ｚ方向）に摺動可能な状態である。この状態で、レーザダイオード１１との光軸方向の位置決め（位置調整）がなされた後、光学系保持部材４２は、台座部４１ｃに接着剤により固定される。
次に、図７および図８を参照して、光源保持部２０と光学系保持部４０とのレーザ溶着による固定について説明する。その後、図９を参照して、光学系保持部４０とハウジング６０とのネジ部材７１による固定について説明する。
まず、図７に示すように、光源保持部２０に保持されたレーザダイオード１０と、光学系保持部４０に保持されたコリメートレンズ３０との位置決め（位置調整）が行われる。具体的には、光学系保持部４０の光学系保持部材４２を光軸方向（Ｚ方向）に摺動させて、コリメートレンズ３０とレーザダイオード１０との光軸方向の位置決めが行われるとともに、光学系保持部４０のベース部４１に光源保持部２０を押し付けた状態でＸＹ平面内で移動させることにより、コリメートレンズ３０とレーザダイオード１０とのＸＹ平面内での位置決めが行われる。
そして、コリメートレンズ３０とレーザダイオード１０との相対位置が決定した後、光学系保持部材４２とベース部４１とが接着剤により固定されるとともに、光源保持部２０と光学系保持部４０とがレーザ溶着により固定される。
具体的には、図８に示すように、光源ユニット１では、所定の波長（たとえば、約８００ｎｍ〜約１１００ｎｍ）の溶着用レーザ光を透過するガラス板８０によりＺ１方向側（すなわち、光学系保持部４０側）に光源保持部２０が押し付けられた状態で、レーザ溶着が行われる。詳細には、光源ユニット１では、ガラス板８０が光源保持部２０の凸部２２ａの端面２２ｂに押し付けられた状態で、レーザ溶着が行われる。
レーザ溶着が行われる際、溶着用レーザ光は、光源保持部２０側（Ｚ２方向側）から光源保持部２０の凸部２２ａに向けて照射される。この際、溶着用レーザ光は、光源保持部２０と光学系保持部４０の境界面の溶着領域において焦点を結ぶように照射される。そして、溶着用レーザ光は、透明なガラス板８０および光透過性樹脂製の光源保持部２０の凸部２２ａを透過して、光吸収性樹脂製の光学系保持部４０により吸収される。その結果、図８に示すように、光源保持部２０と光学系保持部４０の境界面の溶着領域において、光透過性樹脂製の光源保持部２０と光吸収性樹脂製の光学系保持部４０とが、共に、溶融される。その結果、光源保持部２０と光学系保持部４０とが溶着される。なお、レーザ溶着は、２つの溶着固定部２２の凸部２２ａの両方で行われる。
そして、図９に示すように、光源保持部２０と光学系保持部４０とがレーザ溶着された状態で、設計上の光軸とレーザダイオード１０の光軸とが一致するように、治具を用いてレーザダイオード１０とハウジング６０との位置決め（位置調整）が行われる。具体的には、ハウジング６０の側面に光学系保持部４０を押し付けた状態で、ハウジング６０の側面と平行な平面内で光学系保持部４０を移動させることにより、レーザダイオード１０とハウジング６０との位置決め（位置調整）が行われる。そして、レーザダイオード１０とハウジング６０との相対位置が決定した後、２つのネジ部材７１によりハウジング６０に光学系保持部４０が固定（締結）される。
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第１実施形態では、上記のように、光源保持部２０と、光学系保持部４０とを互いにレーザ溶着する。これにより、たとえば、光源保持部２０と光学系保持部４０とがボルトなどにより固定される場合と異なり、光源保持部２０と光学系保持部４０とがレーザ溶着により固定されるので、締め付けトルクが生じない。その結果、光源保持部２０と光学系保持部４０との固定の際の位置ずれを抑制することができるので、光源保持部２０と光学系保持部４０とを高精度に位置決めした状態で、固定することができる。また、光源保持部２０と光学系保持部４０とをレーザ溶着により一体化することができるので、光源保持部２０と光学系保持部４０とがレーザ溶着により固定された状態で、振動、衝撃および温度変化などに起因して、光源保持部２０と光学系保持部４０との位置ずれが生じるのを抑制することができる。その結果、光源保持部２０と光学系保持部４０とがレーザ溶着により固定された状態で、光源保持部２０と光学系保持部４０とが高精度に位置決めされた状態を維持することができる。これらの結果、光源保持部２０と光学系保持部４０とを高精度に位置決めした状態で固定可能で、かつ、高精度に位置決めした状態を維持することができる。したがって、光源保持部２０と光学系保持部４０との位置ずれが生じるのに起因して、ヘッドアップディスプレイ装置１００により自動車６００のスクリーン６０１に投影される投影画像の輝度や画質が低下するのを抑制することができる。
また、自動車６００のスクリーン６０１のように外光（環境の光）の影響の強い状況で用いられるヘッドアップディスプレイ装置１００では、とりわけ高輝度が要求される。高輝度が要求されるヘッドアップディスプレイ装置１００では、通常のプロジェクタよりも、光源保持部２０に保持されたレーザダイオード１０と、光学系保持部４０に保持されたコリメートレンズ３０とが、図７に示すように、近接して配置される。そして、レーザダイオード１０とコリメートレンズ３０とが近接して配置される場合には、位置ずれによる影響が大きくなるため、より高精度に位置決めした状態で固定することが要求される。したがって、光源保持部２０と光学系保持部４０とを高精度に位置決めした状態で固定可能で、かつ、高精度に位置決めした状態を維持することができるのは、ヘッドアップディスプレイ装置１００において実用上極めて効果的である。
また、第１実施形態では、上記のように、光源保持部２０と光学系保持部４０とを、レーザダイオード１０を挟む複数の位置（すなわち、２つ溶着固定部２２に対応する位置）で、レーザ溶着する。これにより、１箇所のみで、光源保持部２０と光学系保持部４０とがレーザ溶着により固定されるのと比べて、光源保持部２０と光学系保持部４０とをより強固に固定することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、光源保持部２０は、光透過性樹脂製であり、光学系保持部４０は、光吸収性樹脂製である。これにより、光源保持部２０と光学系保持部４０とを容易にレーザ溶着を用いて、固定することができる。
また、光源保持部２０は、光透過性樹脂製であり、光学系保持部４０は、光吸収性樹脂製であることによって、各種の部材（コリメートレンズ３０に続くプリズム５１ａ〜５１ｃなどの光学部材）が設けられることの多い光学系保持部４０側とは反対の光源保持部２０側（すなわち、光透過性樹脂側）からレーザ溶着に用いられるレーザ光を照射することができる。その結果、光源保持部２０と光学系保持部４０とを、容易に、レーザ溶着により固定することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、光透過性樹脂製の光源保持部２０は、レーザ溶着される領域に対応する位置（すなわち、溶着固定部２２の位置）に、光学系保持部４０とは反対側に突出する凸部２２ａを有する。これにより、光学系保持部４０とは反対側からレーザ光を透過するガラス板８０により光透過性樹脂製の光源保持部２０を押圧した状態で、レーザ溶着に用いられるレーザ光を照射する際に、ガラス板８０と光学系保持部４０とは反対側に突出する光源保持部２０の凸部２２ａとを容易に密着させることができる。その結果、ガラス板８０と光源保持部２０の凸部２２ａとの間に空気（空気の層）が介在してしまうのを容易に抑制することができる。したがって、空気（空気の層）によりレーザ光の集光位置（焦点）がずれることに起因して、レーザ溶着による固定が十分に行われないのを抑制することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、光学系保持部４０とハウジング６０とをネジ部材７１により締結する。これにより、比較的近接して配置されるため高精度な位置決めの必要な光源保持部２０と光学系保持部４０とでは、レーザ溶着により高精度に位置決めした状態で固定する一方で、比較的高精度な位置決めの必要のない（比較的誤差の許容できる）光学系保持部４０とハウジング６０とでは、ネジ部材７１による簡素な固定構造とすることができる。
（第２実施形態）
次に、図１〜図３および図１０を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、光学系保持部とハウジングとがネジ部材により固定された上記第１実施形態とは異なり、光学系保持部とハウジングとがレーザ溶着により固定される例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
本発明の第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置２００（図１参照）は、図２および図３に示すように、光源ユニット１０１を備えている。光源ユニット１０１は、光学系保持部１４０と、光吸収性樹脂製のハウジング１６０とを含んでいる。なお、ヘッドアップディスプレイ装置２００は、本発明の「プロジェクタ」の一例である。
ここで、第２実施形態では、図１０に示すように、光学系保持部１４０は、ベース部１４１を備えている。ベース部１４１には、光透過性樹脂製の２つの溶着固定部１４１ｅが設けられている。また、２つの溶着固定部１４１ｅは、共に、光軸方向から見て略円形状に形成されており、レーザダイオード１０を挟んで点対称の位置にそれぞれが形成されている。ベース部１４１では、溶着固定部１４１ｅの部分が光透過性樹脂により形成されるとともに、その他の主要な部分が光吸収性樹脂により形成されている。すなわち、ベース部１４１は、光透過性樹脂および光吸収性樹脂の２色成形により形成されている。なお、図１０では、理解の容易のため、レーザ溶着が行われる箇所（レーザ溶着領域）を、模式的にハッチングにより示している。
また、第２実施形態では、光源保持部２０と光学系保持部１４０とが、光源保持部２０の２つの溶着固定部２２の凸部２２ａにおいてレーザ溶着されているとともに、光学系保持部１４０とハウジング１６０とが、光学系保持部１４０の２つの溶着固定部１４１ｅにおいてレーザ溶着されている。光学系保持部１４０は、光源保持部２０の溶着固定部２２の凸部２２ａの裏面側では光吸収性樹脂製である一方、溶着固定部１４１ｅでは光透過性樹脂製であるので、図１０に示す４つの位置においてレーザ溶着することが可能である。
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第２実施形態では、上記のように、光源保持部２０と、光学系保持部１４０とを互いにレーザ溶着する。これにより、上記第１実施形態と同様に、光源保持部２０と光学系保持部１４０とを高精度に位置決めした状態で固定可能で、かつ、高精度に位置決めした状態を維持することができる。
また、第２実施形態では、上記のように、光学系保持部１４０とハウジング１６０とを互いにレーザ溶着する。これにより、光源保持部２０と光学系保持部１４０とに加えて、光学系保持部１４０とハウジング１６０とにおいても、高精度に位置決めした状態で、固定することができる。
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
（第３実施形態）
次に、図１、図２および図１１を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記第１および第２実施形態とは異なり、光学系保持部とハウジングとが付勢部材により固定される例について説明する。なお、上記第１および第２実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
本発明の第３実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置３００（図１参照）は、図２に示すように、光源ユニット２０１を備えている。光源ユニット２０１は、図１１に示すように、板バネからなる３つの付勢部材２９０を含んでいる。なお、ヘッドアップディスプレイ装置３００は、本発明の「プロジェクタ」の一例である。
第３実施形態では、光源保持部２０と光学系保持部４０とがレーザ溶着された状態で、光学系保持部４０とハウジング６０とが付勢部材２９０により固定されている。詳細には、光源ユニット２０１では、付勢部材２９０によりハウジング６０の内側（３つのプリズム５１ａ〜５１ｃが配置される内部側）に向けて光学系保持部４０が付勢されることにより、光学系保持部４０とハウジング６０とが固定されている。なお、３つの付勢部材２９０は、３つの光学系保持部４０に対応する位置に設けられている。
付勢部材２９０には、光学系保持部４０をハウジング６０の内側に向けて付勢するための２つの付勢部２９１が設けられている。２つの付勢部２９１は、それぞれ、レーザダイオード１０を挟んで点対称の位置に形成されている。
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第３実施形態では、上記のように、光学系保持部４０とハウジング６０とを付勢部材２９０により固定する。これにより、光学系保持部４０とハウジング６０との固定構造を、ネジ部材７１（図９参照）による固定構造と同様に、板バネからなる付勢部材２９０による簡素な固定構造とすることができる。
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１００（２００、３００）としてのプロジェクタに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、ＨＵＤ装置としてのプロジェクタ以外のプロジェクタにも適用可能である。たとえば、ＰＣまたはテレビジョン装置などの外部機器からの映像を投影するプロジェクタに本発明を適用してもよい。
また、上記第１〜第３実施形態では、輸送用機器に搭載されるＨＵＤ装置１００（２００、３００）に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、輸送用機器に搭載されるＨＵＤ装置以外のＨＵＤ装置に適用可能である。
また、上記第１〜第３実施形態では、光源保持部２０と光学系保持部４０（１４０）とが２つの位置（２つの溶着固定部２２に対応する位置）でレーザ溶着された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光源保持部と光学系保持部とが１または３つ以上の位置でレーザ溶着されてもよい。
また、上記第１実施形態では、光源保持部２０を光透過性樹脂製とし、光学系保持部４０を光吸収性樹脂製とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光源保持部を光吸収性樹脂製とし、光学系保持部を光透過性樹脂製としてもよい。また、その他にも、たとえば、光源保持部と光学系保持部とを共に光透過性樹脂製とし、光源保持部と光学系保持部との間に光吸収体を挟むようにしてもよい。
また、上記第１実施形態では、光源保持部２０の溶着固定部２２に凸部２２ａを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光源保持部の溶着固定部に凸部を設けなくともよい。なお、この場合には、レーザ溶着のレーザ光が照射される位置に凹部が形成されないように光源保持部とガラス板とを十分に密着させることが好ましい。
また、上記第１実施形態では、光学系保持部４０とハウジング６０とをネジ部材７１により固定し、上記第２実施形態では、光学系保持部１４０とハウジング１６０とをレーザ溶着により固定し、上記第３実施形態では、光学系保持部４０とハウジング６０とを付勢部材２９０により固定した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光学系保持部とハウジングとをネジ部材、レーザ溶着および付勢部材以外を用いて固定してもよい。たとえば、光学系保持部とハウジングとをＵＶ硬化接着剤などの接着剤により固定してもよい。
また、上記第１実施形態では、光透過性樹脂および光吸収性樹脂として、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光透過性樹脂および光吸収性樹脂としてＰＰＳ以外の樹脂材料を用いてもよい。たとえば、光透過性樹脂および光吸収性樹脂として、ＡＢＳ樹脂や、ＰＰ樹脂などを用いてもよい。さらに、光透過性樹脂と光吸収性樹脂とは、異なる樹脂から構成してもよい。光透過性樹脂および光吸収性樹脂に用いる樹脂材料は、本発明を適用するプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置の使用条件（たとえば、耐熱などの条件）に応じて、適宜決定されればよい。
１、１０１、２０１ 光源ユニット
２ 光走査部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ レーザダイオード（光源）
２０ 光源保持部
２２ａ 凸部
３０ コリメートレンズ（光学系）
４０、１４０ 光学系保持部
６０、１６０ ハウジング
７１ ネジ部材（締結部材）
１００、２００、３００ ヘッドアップディスプレイ装置（プロジェクタ）

Claims (8)

  1. 光源ユニットと、
    前記光源ユニットからの光を走査する光走査部と、を備え、
    前記光源ユニットは、
    光源を保持するための光源保持部と、
    前記光源からの光が入射される光学系を保持するための光学系保持部と、を含み、
    前記光源保持部と、前記光学系保持部とが互いにレーザ溶着されている、プロジェクタ。
  2. 前記光源保持部と前記光学系保持部とは、前記光源を挟む複数の位置で、レーザ溶着されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
  3. 前記光源保持部または前記光学系保持部のいずれか一方は、光透過性樹脂製であり、
    前記光源保持部または前記光学系保持部のいずれか他方は、光吸収性樹脂製である、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
  4. 前記光源保持部は、光透過性樹脂製であり、
    前記光学系保持部は、光吸収性樹脂製である、請求項３に記載のプロジェクタ。
  5. 光透過性樹脂製の前記光源保持部は、レーザ溶着される領域に対応する位置に、前記光学系保持部とは反対側に突出する凸部を有する、請求項４に記載のプロジェクタ。
  6. 前記光源ユニットは、前記光源保持部と前記光学系保持部とがレーザ溶着された状態で、前記光学系保持部を保持するためのハウジングをさらに含み、
    前記光学系保持部と前記ハウジングとが締結部材により締結されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
  7. 前記光源ユニットは、前記光源保持部と前記光学系保持部とがレーザ溶着された状態で、前記光学系保持部を保持するためのハウジングをさらに含み、
    前記光学系保持部と前記ハウジングとが互いにレーザ溶着されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
  8. 光源ユニットと、
    ユーザが視認する虚像に対応する前記光源ユニットからの光を走査する光走査部と、を備え、
    前記光源ユニットは、
    光源を保持するための光源保持部と、
    前記光源からの光が入射される光学系を保持するための光学系保持部と、を含み、
    前記光源保持部と、前記光学系保持部とが互いにレーザ溶着されている、ヘッドアップディスプレイ装置。
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