JP2016126025A - Lens and projection image display device - Google Patents

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英司 野村
三森 満
Mitsuru Mimori
満 三森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens capable of suppressing an influence of back focus variation even if an environment changes although being inexpensive, and a projection image display device using the same.SOLUTION: Since a leg part LG of a collimator lens COL has its length T determined so that an expression (1) is satisfied, the leg part LG extends and contracts ((T±ΔT) as an ambient temperature varies, so that variation in back focus can be suppressed. Additionally, the collimator lens COL has a pair of cuts CT, so even after an end face of the leg part LG is bonded to a stem part ST, a laser chip CP is not sealed in the collimator lens COL and cooled with outside air via the cuts CT, so that the collimator lens COL can be suppressed from rising in temperature, thereby effectively suppressing variation in back focus. Here, BF≤T≤φ (1), where BF is a distance (mm) from a light source-side optical surface to a condensing point, and φ is a lens outer diameter (mm).SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、投影画像表示装置及びそれに用いるレンズに関するものである。   The present invention relates to a projection image display device and a lens used therefor.

近年、小型軽量化を目的として、半導体レーザやLED(Light Emitting Diode)を光源に用いた投影画像表示装置の開発が盛んに行われている。半導体レーザを用いた投影画像表示装置のうち、特に、RGBレーザとMEMSミラーを組み合わせた走査型の投影画像表示装置は部品点数を少なくすることができ、小型化も比較的容易に達成することができるため、注目されている。   In recent years, for the purpose of reducing the size and weight, projection image display apparatuses using a semiconductor laser or LED (Light Emitting Diode) as a light source have been actively developed. Among projection image display devices using a semiconductor laser, in particular, a scanning projection image display device combining an RGB laser and a MEMS mirror can reduce the number of parts and can be relatively easily reduced in size. It is attracting attention because it can.

画像を投影するために光源から出射された光束は、コリメートレンズによって平行光束に変換された後、2次元的に走査する機能を有するMEMSミラーを照明し、最終的にはスクリーン上に画像を形成する。コリメートレンズをプラスチック製とすることで、高精度なレンズを安価に大量生産できるため、投影画像表示装置も安価に生産できる。ところが、一般的なプラスチック製のコリメートレンズは、環境変化による問題を有している。具体的には、環境の温度変化に伴うプラスチック材料の屈折率変動や膨張/収縮、或いは、光源から出射される光束の波長シフトによって、コリメートレンズのバックフォーカスが変化するため、コリメートレンズから射出される光束の平行度が変化し、その結果、所定の投影位置での光束径も大きく変化してしまう。よって、このようなコリメートレンズを投影画像表示装置に用いた場合、画質の劣化が発生してしまう恐れがある。かかる問題に対し、駆動用のアクチュエータを用いて、温度変化により生じるバックフォーカス変化量に応じてコリメートレンズを光軸方向に移動することで、コリメートレンズから平行光束を出射するようにはできるが、部品点数の増大や装置の大型化を招くという課題がある。   The light beam emitted from the light source for projecting the image is converted into a parallel light beam by a collimating lens, and then illuminates a MEMS mirror having a function of two-dimensional scanning, and finally forms an image on the screen. To do. Since the collimating lens is made of plastic, a high-precision lens can be mass-produced at low cost, and a projection image display device can also be produced at low cost. However, a general plastic collimating lens has a problem due to environmental changes. Specifically, since the back focus of the collimating lens changes due to refractive index fluctuation or expansion / contraction of the plastic material due to environmental temperature changes, or wavelength shift of the light beam emitted from the light source, it is emitted from the collimating lens. The parallelism of the luminous flux changes, and as a result, the luminous flux diameter at a predetermined projection position also changes greatly. Therefore, when such a collimating lens is used in a projection image display device, there is a risk that image quality will deteriorate. To solve this problem, a collimating lens can be emitted from the collimating lens by moving the collimating lens in the optical axis direction according to the amount of back focus change caused by a temperature change using a driving actuator. There is a problem of increasing the number of parts and increasing the size of the apparatus.

これに対し特許文献1には、コリメートレンズに回折構造を付与することで、環境温度が変化してもバックフォーカス変化量を低減し、投影画像表示装置における画質劣化を抑制する技術が開示されている。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for reducing a back focus change amount and suppressing image quality deterioration in a projection image display device by providing a collimating lens with a diffractive structure even when the environmental temperature changes. Yes.

特許第5488803号明細書Japanese Patent No. 5488803 国際公開第2014/0733305号International Publication No. 2014/0733305

しかしながら、金型を用いた射出成形で回折構造を有するコリメートレンズを作成する場合、金型加工技術上や成形技術上の困難性から、回折段差部に先端部ダレやテーパーが付くなどの理想形状からのずれが生じ、実際の回折効率は設計値から低くなってしまうという問題がある。特に、回折構造を決定する位相関数の位相差量が大きいほど、それが顕著になる。特許文献1のコリメートレンズでは、バックフォーカス変化の低減のために回折構造を付与しているが、RGBの3つの波長に対して回折効率が高くなるような回折段差量に設定し、かつ、その回折輪帯数も多くなっている。つまり、回折段差部の数やテーパー領域が多くなっており、光量ロスによる回折効率の低下が発生してしまう。すなわち、レーザ光源から射出される光束の利用効率が低くなってしまうため、レーザ光源をより高出力にする必要があり、それにより更に温度が上昇してしまう懸念やコストの増大や投影画像表示装置の大型化を招く恐れがある。   However, when creating a collimating lens with a diffractive structure by injection molding using a mold, due to the difficulty in mold processing technology and molding technology, the ideal shape such as the tip sag or taper on the diffraction stepped portion This causes a problem that the actual diffraction efficiency is lowered from the design value. In particular, the larger the phase difference amount of the phase function that determines the diffractive structure, the more significant it becomes. In the collimating lens of Patent Document 1, a diffractive structure is provided to reduce back focus change. However, the diffraction step amount is set so that the diffraction efficiency is high with respect to the three wavelengths of RGB, and The number of diffraction zones is also increasing. That is, the number of diffraction stepped portions and the taper region are increased, and the diffraction efficiency is reduced due to the light loss. That is, since the utilization efficiency of the light beam emitted from the laser light source is lowered, it is necessary to make the laser light source have a higher output, which may further increase the temperature, increase the cost, and project the image display device. There is a risk of increasing the size.

一方、特許文献2には、レンズの脚部を基板上に固定することで、温度変化によるプラスチック製脚部の膨張/収縮によって、光源とレンズ光学面との間隔が変化するため、デフォーカス補正、すなわちバックフォーカス変化に有利であるという記載がある。しかしながら、レンズ脚部の長さをどのように設定すると、バックフォーカス変化に有利であるかまでは明示されていない。また、特許文献2に開示されたレンズはキャップ式であるため、光源にかぶせて用いた際に光源とレンズとの間に熱がこもり、想定される環境温度を超えたレンズの温度上昇を招き、より耐熱性の高い素材が必要となって,コスト高を招く恐れがある。或いは、想定される環境温度を超えたレンズの温度上昇による影響を回避するために、回折効率を犠牲にして回折構造の輪帯数を過度に増やす必要が生じる。   On the other hand, in Patent Document 2, the distance between the light source and the lens optical surface changes due to expansion / contraction of the plastic leg due to temperature change by fixing the lens leg on the substrate. That is, there is a description that it is advantageous for back focus change. However, it is not clearly shown how the length of the lens leg is advantageous for changing the back focus. In addition, since the lens disclosed in Patent Document 2 is a cap type, heat is trapped between the light source and the lens when used while being covered with a light source, leading to an increase in the temperature of the lens exceeding an assumed environmental temperature. Therefore, a material having higher heat resistance is required, which may increase the cost. Alternatively, in order to avoid the influence of the temperature rise of the lens exceeding the assumed environmental temperature, it is necessary to excessively increase the number of ring zones of the diffractive structure at the expense of diffraction efficiency.

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、安価でありながら、環境変化が生じてもバックフォーカス変化の影響を好適に抑制できるレンズ及びそれを用いた投影画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and is a low-cost lens that can suitably suppress the influence of back focus change even when environmental changes occur, and a projection image display apparatus using the same The purpose is to provide.

請求項1に記載のレンズは、投影画像表示装置用のレンズであって、
前記レンズは一体成形されたプラスチック製であり、前記光源から射出された光束を平行光又は収束光に変換するレンズ部と、前記レンズ部を保持する脚部とを有し、
前記脚部は前記光源を支持する基部に対して、前記脚部の端部の少なくとも一部が固定されるものであって、少なくとも前記脚部の1カ所に開口又は切欠を形成しており、
前記脚部の長さT(mm)は以下の式を満たすことを特徴とする。
BF ≦ T ≦ φ (1)
但し、
BF:光源側光学面から集光位置までの距離(mm)
φ:レンズ外径(mm)
The lens according to claim 1 is a lens for a projection image display device,
The lens is made of integrally molded plastic, and has a lens part that converts a light beam emitted from the light source into parallel light or convergent light, and a leg part that holds the lens part,
The leg is fixed to at least a part of the end of the leg with respect to the base that supports the light source, and has an opening or a notch at least at one position of the leg,
The leg length T (mm) satisfies the following formula.
BF ≤ T ≤ φ (1)
However,
BF: Distance from light source side optical surface to condensing position (mm)
φ: Lens outer diameter (mm)

本発明によれば、前記レンズ部を保持する脚部が環境温度変化時に膨張/収縮することを利用して、同時に生じる前記レンズ部の屈折率変化や形状変化、及び、光源から射出される光の波長シフトなどによって発生するバックフォーカスの変化分をキャンセルする方向に働き、レンズからの出射される光束の出射角変化を抑制する。その結果、投影位置でのビーム径の変化を抑制できる。特に、(1)式の値Tを上限以下とすることで、レンズを安定的に成形でき、装置の小型化に寄与する。また(1)式の値Tを下限以上とすることで、投影位置でのビーム径変化の低減に効果がある。また、前記脚部が少なくとも前記脚部の1カ所に開口又は切欠を形成しているので、前記開口又は前記切欠を介して前記脚部の外部と内部との間で換気を行うことができる。これにより、前記脚部の内部の温度上昇を抑制して前記レンズ部が過熱しすぎることを回避でき,耐熱性の高いプラスチック材料を選択する必要がなくなる。また、前記脚部の内部の温度上昇を抑制することができるため、脚部の長さTを上限以下とすることが可能となり、装置の大型化やレンズの成形難易度を高くなることを抑制することができる。尚、空気の対流を促進させるという観点から、前記開口又は前記切欠は光軸を通って反対側に配置されていることが好ましい。又、空気をより効率的に滞留させるという観点から、前記切欠は前記脚部の端面から前記光源側の光学面の高さまで空いていることが好ましい。   According to the present invention, utilizing the fact that the leg portion holding the lens unit expands / contracts when the environmental temperature changes, the refractive index change and shape change of the lens unit that occur simultaneously, and the light emitted from the light source This works in the direction of canceling the change in the back focus caused by the wavelength shift of the lens, and suppresses the change in the emission angle of the light beam emitted from the lens. As a result, a change in beam diameter at the projection position can be suppressed. In particular, by setting the value T in the equation (1) to be equal to or less than the upper limit, the lens can be stably molded, which contributes to downsizing of the apparatus. Further, by setting the value T in the expression (1) to be equal to or higher than the lower limit, it is effective in reducing the beam diameter change at the projection position. Moreover, since the said leg part forms the opening or the notch in at least one place of the said leg part, ventilation can be performed between the exterior and the inside of the said leg part through the said opening or the said notch. Thereby, it is possible to prevent the lens portion from being overheated by suppressing the temperature rise inside the leg portion, and it becomes unnecessary to select a plastic material having high heat resistance. Moreover, since the temperature rise inside the leg portion can be suppressed, the length T of the leg portion can be made lower than the upper limit, and the increase in the size of the device and the difficulty in molding the lens can be suppressed. can do. In addition, it is preferable that the said opening or the said notch is arrange | positioned on the opposite side through an optical axis from a viewpoint of promoting the convection of air. Further, from the viewpoint of retaining air more efficiently, the notch is preferably open from the end surface of the leg portion to the height of the optical surface on the light source side.

請求項2に記載のレンズは、請求項1に記載の発明において、前記脚部は、前記端部から前記レンズ部に向かって延在する前記切欠が少なくとも2カ所に形成されていることを特徴とする。   The lens according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the leg portion is formed with at least two notches extending from the end portion toward the lens portion. And

前記切欠を少なくとも2カ所に形成することで、前記脚部の外部と内部との間で一方の切欠を空気の流入口として利用し、他方の切欠を空気の流出口として利用できるので、効率的な換気を行うことができる。又、切欠とすることで前記レンズの成形性を高めることができる。   By forming the notches in at least two places, one notch can be used as an air inlet and the other notch can be used as an air outlet between the outside and the inside of the leg portion. Ventilation can be performed. Moreover, the moldability of the lens can be improved by forming the notches.

請求項3に記載のレンズは、請求項1又は2に記載の発明において、前記レンズを光軸方向から見た際の形状は、少なくとも光軸を挟んで略平行な2つの直線部を有することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the shape of the lens when viewed from the optical axis direction has at least two linear portions that are substantially parallel across the optical axis. It is characterized by.

前記レンズを光軸方向から見た際の形状を、少なくとも光軸を挟んで略平行な2つの直線部を有するようにすることで、熱せられた空気がより一層抜け易くなると共に、このレンズを投影画像表示装置等に用いることで、その高さを低くできるという効果が得られる。尚、「略平行」とは2つの直線の相対角度が±5度以内とする。また、前記効果をより一層顕著にするという観点から、略平行な2つの直線部間の距離はレンズの光学面径の0.7倍〜2倍の範囲内であることが好ましい。   When the lens is viewed from the optical axis direction so that it has at least two linear portions that are substantially parallel across the optical axis, the heated air can be more easily removed and the lens can be removed. By using it in a projection image display device or the like, an effect that the height can be reduced is obtained. Note that “substantially parallel” means that the relative angle between two straight lines is within ± 5 degrees. Further, from the viewpoint of making the effect even more remarkable, it is preferable that the distance between two substantially parallel linear portions is in the range of 0.7 to 2 times the optical surface diameter of the lens.

請求項4に記載のレンズは、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記脚部の肉厚は、前記端部から前記レンズ部に向かって増大することを特徴とする。   The lens according to a fourth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to third aspects, the thickness of the leg portion increases from the end portion toward the lens portion.

前記レンズを金型で成形する場合、前記脚部の肉厚が、前記端部から前記レンズ部に向かって増大する、いわゆる抜きテーパーを設けることで、離型性が高まる。   In the case where the lens is molded with a mold, the releasability is enhanced by providing a so-called draft taper in which the thickness of the leg portion increases from the end portion toward the lens portion.

請求項5に記載のレンズは、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記レンズ部には回折構造が形成されていることを特徴とする。   A lens according to a fifth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, a diffractive structure is formed in the lens portion.

前記レンズ部に回折構造を設ければ、環境温度変化によるバックフォーカス変化を調整することができる。回折構造を決定する位相関数の位相差量によってそのバックフォーカスの変化量を調整でき、前記脚部の膨張/収縮と相まって、より効果的にバックフォーカスの変化の抑制できる。回折構造は射出成形でレンズを成形した時に回折効率が設計値に近いことが好ましく、例えば、レンズの有効径内で、1次回折光が発生する回折段差としたとき、その回折輪帯の最少幅は5um以上となる位相差量とすることが好ましい。また、環境温度による回折効率変化を小さくするために、回折段差によって発生する回折次数を5次回折以下とすることが好ましい。   If the diffractive structure is provided in the lens unit, it is possible to adjust the back focus change due to the environmental temperature change. The change amount of the back focus can be adjusted by the phase difference amount of the phase function that determines the diffractive structure, and the change of the back focus can be more effectively suppressed in combination with the expansion / contraction of the leg portion. It is preferable that the diffraction efficiency of the diffractive structure is close to the design value when the lens is molded by injection molding.For example, when a diffraction step where the first-order diffracted light is generated within the effective diameter of the lens, the minimum width of the diffractive ring zone Is preferably a phase difference amount of 5 μm or more. In order to reduce the change in diffraction efficiency due to the environmental temperature, it is preferable that the diffraction order generated by the diffraction step is 5th order diffraction or less.

請求項6に記載の投影画像表示装置は、請求項1〜5のいずれかに記載のレンズを用いたことを特徴とする。   A projection image display apparatus according to a sixth aspect uses the lens according to any one of the first to fifth aspects.

請求項7に記載の投影画像表示装置は、請求項6に記載の発明において、前記光源と前記レンズは複数対設けられており、隣接する前記光源の中心を通る直線を前記レンズの光軸方向における前記脚部側に平行移動したときに、所定量移動した前記直線が前記脚部の開口又は切欠を通ることを特徴とする。   A projection image display device according to a seventh aspect is the invention according to the sixth aspect, wherein a plurality of pairs of the light source and the lens are provided, and a straight line passing through a center of the adjacent light source is set in an optical axis direction of the lens. When moving in parallel to the leg side, the straight line moved by a predetermined amount passes through the opening or notch of the leg portion.

本発明によれば、隣接する前記レンズの前記脚部の開口又は切欠は互いに対向する位置に設けられているので、例えば強制ファンなどを設けて、対向している開口又は切欠を介して前記直線に沿って単位時間当たりに大量に通風を行うことで、効果的な換気を行うことができる。尚、前記開口又は切欠は2つ以上設けられ、前記直線が前記開口又は切欠以外の部位に重ならないことが望ましい。例えば、同じレンズを90度ずらして配置する場合には、片方のレンズの光源からの熱が隣り合うレンズの脚部の一部にのみ当たってしまうと、脚部内での不均一な温度変化を招いてしまい光学特性に影響を与えてしまうが、そのような問題が生じないため好ましい。   According to the present invention, since the openings or notches of the leg portions of the adjacent lenses are provided at positions facing each other, for example, a forcible fan or the like is provided, and the straight line passes through the facing openings or notches. By ventilating a large amount of air per unit time along the, effective ventilation can be performed. In addition, it is desirable that two or more openings or notches are provided, and the straight line does not overlap with portions other than the openings or notches. For example, in the case where the same lens is arranged 90 degrees apart, if the heat from the light source of one lens hits only a part of the leg part of the adjacent lens, uneven temperature change in the leg part will occur. Inviting and affecting the optical characteristics is preferable because such a problem does not occur.

請求項8の投影画像表示装置は、請求項7に記載の発明において、前記光源と前記レンズは複数対設けられており、隣接する前記光源の中心を通る直線を前記レンズの光軸方向における前記脚部側に平行移動したときに、前記直線が前記脚部の開口又は切欠を通らないことを特徴とする。   A projection image display device according to an eighth aspect is the invention according to the seventh aspect, wherein a plurality of pairs of the light source and the lens are provided, and a straight line passing through a center of the adjacent light source in the optical axis direction of the lens. The straight line does not pass through the opening or notch of the leg when translated to the leg side.

本発明によれば、隣接する前記レンズの前記脚部の開口又は切欠は互いに対向しない位置に設けられているので、例えば自然対流により、一方の開口又は切欠から流出した熱せられた空気が、他方の開口又は切欠に流入することが抑制され、他方のレンズ部の温度上昇を抑制できる。尚、空気の対流と投影画像表示装置の高さ方向の小型化という観点から前記開口又は切欠は2つ以上設けられており、前記レンズを光軸方向から見た際の形状は、少なくとも光軸を挟んで略平行な2つの直線を有していることが望ましい。例えば、同じレンズを90度ずらして配置する場合には、片方のレンズの光源からの熱が隣り合うレンズの脚部の一部にのみ当たってしまうと、脚部内での不均一な温度変化を招いてしまい光学特性に影響を与えてしまうが、そのような問題が生じないため好ましい。   According to the present invention, since the openings or notches of the leg portions of the adjacent lenses are provided at positions that do not face each other, the heated air that has flowed out of one opening or notch, for example, by natural convection, Inflow to the opening or notch of the lens is suppressed, and the temperature rise of the other lens unit can be suppressed. Note that two or more openings or notches are provided from the viewpoint of air convection and miniaturization in the height direction of the projection image display device, and the shape of the lens viewed from the optical axis direction is at least the optical axis. It is desirable to have two straight lines substantially parallel to each other. For example, in the case where the same lens is arranged 90 degrees apart, if the heat from the light source of one lens hits only a part of the leg part of the adjacent lens, uneven temperature change in the leg part will occur. Inviting and affecting the optical characteristics is preferable because such a problem does not occur.

本発明によれば、安価でありながら、環境変化が生じてもバックフォーカス変化の影響を抑制できるレンズ及びそれを用いた投影画像表示装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a lens capable of suppressing the influence of a change in back focus even if an environmental change occurs, and a projection image display apparatus using the lens, which is inexpensive.

本実施形態によるプロジェクタがモバイル端末に搭載された状態を示した図である。It is the figure which showed the state by which the projector by this embodiment was mounted in the mobile terminal. 本実施形態による走査光学系の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the scanning optical system by this embodiment. 図2のIII-III線に沿った断面に対応する図である。It is a figure corresponding to the cross section along the III-III line of FIG. 図2に示した走査光学系の走査部の平面図である。It is a top view of the scanning part of the scanning optical system shown in FIG. 図4に示した走査部の一部(駆動部)を拡大した断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a part (drive unit) of the scanning unit shown in FIG. 4. レーザ光源部1−Rを拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the laser light source part 1-R. レーザ光源部1−Rに用いられるコリメートレンズCOLを光源側から見た図である。It is the figure which looked at the collimating lens COL used for the laser light source part 1-R from the light source side. 図7の構成をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図である。It is the figure which cut | disconnected the structure of FIG. 7 by the VIII-VIII line, and looked at the arrow direction. 本実施の形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of this Embodiment. 本実施の形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of this Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1を参照して、投影画像表示装置であるプロジェクタ100は、例えば、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などのモバイル端末40に搭載されると好適である。したがって、このプロジェクタ100は、モバイル端末40内の小さなスペースに収納することが可能な程度に小型化されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. With reference to FIG. 1, a projector 100 that is a projection image display device is preferably mounted on a mobile terminal 40 such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant). Therefore, the projector 100 is miniaturized to such an extent that it can be stored in a small space in the mobile terminal 40.

プロジェクタ100の光源としてはレーザ光を生成する半導体レーザが用いられており、投影面41上においてレーザ光を水平方向(H方向)および垂直方向(V方向)に走査することによって、プロジェクタ100に入力された画像情報を投影面41に投影するようになっている。この投影面41としては、別途準備したスクリーンでもよいが、スクリーン以外のものでもよい。例えば壁面などを投影面41としてもよい。   A semiconductor laser that generates laser light is used as the light source of the projector 100, and the laser light is scanned on the projection surface 41 in the horizontal direction (H direction) and the vertical direction (V direction) to be input to the projector 100. The obtained image information is projected onto the projection surface 41. The projection surface 41 may be a screen prepared separately, but may be other than a screen. For example, a wall surface or the like may be used as the projection surface 41.

また、プロジェクタ100に入力された画像情報の色調の再現については、光の三原色である赤色、緑色および青色のレーザ光を高速で強度変調し、それらを合成することによって行われる。この場合、赤色のレーザ光の波長は、例えば、約640nmに設定されるとともに、緑色のレーザ光の波長は、例えば、約530nmに設定される。また、青色のレーザ光の波長は、例えば、約450nmに設定される。   Further, the reproduction of the color tone of the image information input to the projector 100 is performed by intensity-modulating the red, green, and blue laser lights, which are the three primary colors of light, at high speed and combining them. In this case, the wavelength of the red laser beam is set to about 640 nm, for example, and the wavelength of the green laser beam is set to about 530 nm, for example. Further, the wavelength of the blue laser light is set to about 450 nm, for example.

図2〜図5を参照して、走査光学系20は、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成して平行光束に変換した後に、それらを合成して走査するように構成されている。すなわち、走査光学系20は、レーザ光源部1と、走査部2と、ミラーなどの複数個の光学部品とを備えており、それらが所定のケース部材(筐体)20aに収納された構成となっている。なお、図2および図3において、レーザ光は2点鎖線で表している。   2 to 5, the scanning optical system 20 is configured to generate red, green, and blue laser beams, convert them into parallel light beams, and then synthesize and scan them. That is, the scanning optical system 20 includes a laser light source unit 1, a scanning unit 2, and a plurality of optical components such as mirrors, and these are housed in a predetermined case member (housing) 20a. It has become. 2 and 3, the laser beam is represented by a two-dot chain line.

レーザ光源部1は、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成するためのものである。以下、赤色のレーザ光を生成するレーザ光源部1をレーザ光源部1−Rと言うとともに、緑色のレーザ光を生成するレーザ光源部1をレーザ光源部1−Gと言う。また、青色のレーザ光を生成するレーザ光源部1をレーザ光源部1−Bと言う。   The laser light source unit 1 is for generating red, green and blue laser beams. Hereinafter, the laser light source unit 1 that generates red laser light is referred to as a laser light source unit 1-R, and the laser light source unit 1 that generates green laser light is referred to as a laser light source unit 1-G. The laser light source unit 1 that generates blue laser light is referred to as a laser light source unit 1-B.

レーザ光源部1−Rは、発光強度が強く、かつ、強度の高速変調が可能な赤色半導体レーザからなっている。このレーザ光源部1−Rとしての赤色半導体レーザは、CANパッケージタイプであり、ステムと称される放熱基台にレーザチップが取り付けられている。   The laser light source unit 1-R is made of a red semiconductor laser having high emission intensity and capable of high-speed intensity modulation. The red semiconductor laser as the laser light source unit 1-R is a CAN package type, and a laser chip is attached to a heat dissipation base called a stem.

図6は、レーザ光源部1−Rを拡大して示す図である。図6において、レーザ光源部1−Rは、金属製の金属であるSPC材にニッケルメッキ及び金メッキを施された平板状のステム部(基部)STと、そのステム部ST上の中央に配置されるサブマウントSMと、サブマウントSM上に配置される半導体レーザチップ(光源)CPと,ステム部STにそれぞれ一端が取り付けられた4本のリードLD(1本はサブマウントSMのベースに接続され、2本は半導体レーザチップCPに接続され、残り1本は不図示のモニタに接続される)とを有する。レーザ光源部1−RにコリメートレンズCOLが取り付けられている。リードLDを介して給電が行われると、赤色半導体レーザのチップが発光し、その出射光束は直接コリメートレンズCOLに入射して、略平行光束に変換される。   FIG. 6 is an enlarged view of the laser light source unit 1-R. In FIG. 6, the laser light source unit 1-R is disposed at the center on the stem portion ST (base portion) ST obtained by applying nickel plating and gold plating to the SPC material, which is a metal metal, and the stem portion ST. A submount SM, a semiconductor laser chip (light source) CP disposed on the submount SM, and four leads LD each having one end attached to the stem portion ST (one is connected to the base of the submount SM) 2 are connected to the semiconductor laser chip CP, and the other is connected to a monitor (not shown). A collimating lens COL is attached to the laser light source unit 1-R. When power is supplied via the lead LD, the red semiconductor laser chip emits light, and the emitted light beam directly enters the collimating lens COL and is converted into a substantially parallel light beam.

図7は、レーザ光源部1−Rに用いられるコリメートレンズCOLを光源側から見た図であり、図8は、図7の構成をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図である。図において、コリメートレンズ(レンズ)COLは、透明なポリオレフィン系樹脂(ただし、これに限ることではない)を一体成形することで得られ、中央のレンズ部LSと、その周囲から光軸直交方向に延在するフランジ部FLと、フランジ部FLから光軸方向に延在する一対の脚部LGとからなる。コリメートレンズCOLを光軸方向に見て、フランジ部FLの光軸を挟んで対向する部位(脚部LGに挟まれた部位)は略平行な直線部LNとなっている。又、一対の脚部LG間が、脚部LGからレンズ部LSに向かってフランジ部FLまで延在する一対の切欠CTを線対称な位置に形成してなる。脚部LGの肉厚は、その端部からフランジ部FLに至るまで漸次増大している。このように脚部LGに抜きテーパーを形成することで、射出成形時にコリメートレンズCOLを金型から抜けやすくする。ここで、レンズ部LSの光源側面頂点から、脚部LGの端部までの距離T(mm)を脚部LGの長さとする。脚部の長さT(mm)は以下の式を満たす。
BF ≦ T ≦ φ (1)
なお、BFは、光源側光学面から集光位置までの距離(mm)を表し、φはレンズ外径(mm)を表す。
7 is a view of the collimating lens COL used in the laser light source unit 1-R as viewed from the light source side, and FIG. 8 is a view of the configuration of FIG. 7 cut along the line VIII-VIII and viewed in the direction of the arrow. is there. In the drawing, a collimating lens (lens) COL is obtained by integrally molding a transparent polyolefin resin (but not limited to this), and is formed in the direction orthogonal to the optical axis from the central lens portion LS and its periphery. It consists of an extending flange portion FL and a pair of leg portions LG extending from the flange portion FL in the optical axis direction. When the collimator lens COL is viewed in the optical axis direction, a portion facing the optical axis of the flange portion FL (a portion sandwiched between the leg portions LG) is a substantially parallel straight portion LN. In addition, a pair of notches CT extending from the leg portion LG to the flange portion FL toward the lens portion LS is formed in a line-symmetric position between the pair of leg portions LG. The thickness of the leg part LG gradually increases from the end part to the flange part FL. Thus, by forming a taper in the leg LG, the collimating lens COL can be easily removed from the mold during injection molding. Here, a distance T (mm) from the light source side surface apex of the lens portion LS to the end portion of the leg portion LG is defined as the length of the leg portion LG. The length T (mm) of the leg satisfies the following formula.
BF ≤ T ≤ φ (1)
Note that BF represents the distance (mm) from the light source side optical surface to the condensing position, and φ represents the lens outer diameter (mm).

図6において、レンズ部LSの光軸が半導体レーザチップCPの出射口中心と重なるように配置して、脚部LGの端面をステム部STの面FPに接着する。レンズ部LSのバックフォーカスは、脚部LGの長さTに対して適切に設定されているので、脚部LGの端面をステム部STの面FPに接着固定するのみで、半導体レーザチップCPから出射された光束が、レンズ部LSに入射して特定の倍率に変換されて出射するようになる。尚、レンズ部LSに回折構造を設けることもできる。   In FIG. 6, the lens part LS is arranged so that the optical axis of the lens part LS overlaps the center of the emission port of the semiconductor laser chip CP, and the end face of the leg part LG is bonded to the surface FP of the stem part ST. Since the back focus of the lens part LS is appropriately set with respect to the length T of the leg part LG, the end face of the leg part LG is simply bonded and fixed to the surface FP of the stem part ST, and the semiconductor laser chip CP is used. The emitted light beam enters the lens unit LS, is converted to a specific magnification, and is emitted. Note that a diffractive structure may be provided in the lens portion LS.

図2において、レーザ光源部1−Gは、発光強度が強く、かつ、強度の高速変調が可能なCANパッケージタイプの緑色半導体レーザからなっており、その構造はレーザ光源部1−Rと略同じであるが、コリメートレンズCOLのレンズ部LSの形状は、緑色半導体レーザの光源波長に合わせて変えても良い。   In FIG. 2, a laser light source unit 1-G is made of a CAN package type green semiconductor laser having high emission intensity and capable of high-speed intensity modulation, and its structure is substantially the same as the laser light source unit 1-R. However, the shape of the lens portion LS of the collimating lens COL may be changed according to the light source wavelength of the green semiconductor laser.

レーザ光源部1−Bは、発光強度が強く、かつ、強度の高速変調が可能なCANパッケージタイプの青色半導体レーザからなっており、その構造はレーザ光源部1−Rと略同じであるが、コリメートレンズCOLのレンズ部LSの形状は、青色半導体レーザの光源波長に合わせて変えても良い。   The laser light source unit 1-B is made of a CAN package type blue semiconductor laser having high emission intensity and capable of high-speed modulation of intensity, and its structure is substantially the same as the laser light source unit 1-R. The shape of the lens portion LS of the collimating lens COL may be changed according to the light source wavelength of the blue semiconductor laser.

また、走査部2は、平行光束に変換され合成された後のレーザ光を二次元走査するためのものであって、合成後のレーザ光を投影面41(図1参照)に向けて反射する走査ミラー3を少なくとも有している。この走査ミラー3の傾斜角(反射角)は変動可能となっており、走査ミラー3の傾斜角を変動させることにより、走査部2による合成後のレーザ光の二次元走査が行われる。   The scanning unit 2 is for two-dimensionally scanning the laser beam after being converted into a parallel light beam and synthesized, and reflects the synthesized laser beam toward the projection surface 41 (see FIG. 1). At least a scanning mirror 3 is provided. The tilt angle (reflection angle) of the scanning mirror 3 can be changed. By changing the tilt angle of the scanning mirror 3, two-dimensional scanning of the combined laser beam by the scanning unit 2 is performed.

ここで、本実施形態では、走査ミラー3をMEMS(微小電気機械システム)に組み込み、その走査ミラー3が組み込まれたMEMSを走査部2としている。また、この走査部2は、略平坦で厚みが小さく、かつ、その外形が平面視(図2参照)において略正方形状(1辺の長さが約1cm)となっている。   Here, in this embodiment, the scanning mirror 3 is incorporated in a MEMS (micro electro mechanical system), and the MEMS in which the scanning mirror 3 is incorporated is used as the scanning unit 2. In addition, the scanning unit 2 is substantially flat and has a small thickness, and the outer shape thereof is a substantially square shape (the length of one side is about 1 cm) in plan view (see FIG. 2).

具体的な構造としては、図4に示すように、走査部2はシリコン基板に対してエッチング処理などを施すことで得られる構造体からなっており、走査ミラー3に加えて、固定枠4、駆動部5および可動枠6などを一体的に有している。なお、以下の説明では、走査ミラー3の中心を図4の横方向に横切る軸をX軸とし、走査ミラー3の中心を図4の縦方向に横切る軸をY軸とする。言い換えると、X軸とY軸とが直交する点を走査ミラー3の中心とする。   As a specific structure, as shown in FIG. 4, the scanning unit 2 is formed of a structure obtained by performing an etching process or the like on the silicon substrate. In addition to the scanning mirror 3, the fixed frame 4, The drive unit 5 and the movable frame 6 are integrally provided. In the following description, an axis that crosses the center of the scanning mirror 3 in the horizontal direction in FIG. 4 is an X axis, and an axis that crosses the center of the scanning mirror 3 in the vertical direction in FIG. In other words, the point where the X axis and the Y axis are orthogonal to each other is the center of the scanning mirror 3.

固定枠4は、走査部2の外縁に相当する部分であって、他の部分(走査ミラー3、駆動部5および可動枠6など)を取り囲んでいる。   The fixed frame 4 is a part corresponding to the outer edge of the scanning unit 2 and surrounds other parts (such as the scanning mirror 3, the drive unit 5, and the movable frame 6).

駆動部5は、X軸方向において固定枠4と分離され、Y軸方向において固定枠4と連結されている。さらに、駆動部5は4つのユニモルフ構造を含んでいるとともに、その4つのユニモルフ構造がX軸およびY軸のそれぞれを対称軸として対称となり、かつ、互いに離間した状態となるように配置されている。また、駆動部5としてのユニモルフ構造は、図5に示すように、圧電素子(PZTなどを原料とした焼結体を分極処理したもの)5aを一対の電極5bで挟持し、それをシリコン基板の駆動部5となる領域上に貼り付けることによって形成されている。   The drive unit 5 is separated from the fixed frame 4 in the X-axis direction and is connected to the fixed frame 4 in the Y-axis direction. Furthermore, the drive unit 5 includes four unimorph structures, and the four unimorph structures are arranged so as to be symmetric with respect to each of the X axis and the Y axis and are separated from each other. . Further, as shown in FIG. 5, the unimorph structure as the drive unit 5 includes a piezoelectric element (a material obtained by polarization of a sintered body made of PZT or the like) 5a sandwiched between a pair of electrodes 5b, and a silicon substrate. It is formed by pasting on the region to be the driving unit 5.

このような駆動部5では、一対の電極5bに電圧が印加されると、一対の電極5bに挟持された圧電素子5aが伸長または収縮する。そして、圧電素子5aが伸長または収縮すると、それに応じて、シリコン基板の駆動部5となる領域が伸長または収縮する。すなわち、駆動部5は、電力が供給されることで駆動する。   In such a drive unit 5, when a voltage is applied to the pair of electrodes 5b, the piezoelectric element 5a sandwiched between the pair of electrodes 5b expands or contracts. When the piezoelectric element 5a expands or contracts, the region serving as the driving unit 5 of the silicon substrate expands or contracts accordingly. That is, the drive unit 5 is driven by being supplied with electric power.

また、図4に示すように、可動枠6は、駆動部5の内側に位置する略ひし形形状の枠である。この可動枠6のX軸上の両端部は駆動部5と連結され、それ以外の部分は駆動部5から分離されている。これにより、可動枠6は、X軸周りに回動可能となっていることになる。   Further, as shown in FIG. 4, the movable frame 6 is a substantially rhombus-shaped frame located inside the drive unit 5. Both ends of the movable frame 6 on the X axis are connected to the drive unit 5, and the other parts are separated from the drive unit 5. Thereby, the movable frame 6 can be rotated around the X axis.

可動枠6の内側には、Y軸方向に沿って延びる一対のトーションバー7が設けられている。この一対のトーションバー7は、Y軸と重なり、かつ、X軸に対して対称となるように配置されている。さらに、一対のトーションバー7のそれぞれの一方端は、可動枠6のY軸上の端部に連結されている。   A pair of torsion bars 7 extending along the Y-axis direction are provided inside the movable frame 6. The pair of torsion bars 7 are arranged so as to overlap the Y axis and be symmetric with respect to the X axis. Further, one end of each of the pair of torsion bars 7 is connected to an end of the movable frame 6 on the Y axis.

そして、走査ミラー3は、一対のトーションバー7のそれぞれの他方端の間に配置されており、その他方端によって支持されている。このため、走査ミラー3は、可動枠6と共にX軸周りに回動され、トーションバー7を回動軸としてY軸周りに回動されることになる。なお、走査ミラー3は、略円形状に形成されており、金やアルミニウムなどからなる反射膜をシリコン基板の走査ミラー3となる領域上に貼り付けることで得ている。   The scanning mirror 3 is disposed between the other ends of the pair of torsion bars 7 and is supported by the other end. For this reason, the scanning mirror 3 is rotated around the X axis together with the movable frame 6 and is rotated around the Y axis using the torsion bar 7 as a rotation axis. Note that the scanning mirror 3 is formed in a substantially circular shape, and is obtained by sticking a reflective film made of gold, aluminum, or the like on a region to be the scanning mirror 3 of the silicon substrate.

本実施形態の走査部2は、上記のような構造となっている。そして、この走査部2の走査動作は、4つの駆動部5を駆動(伸縮)させるタイミングを調整し、走査ミラー3をX軸周りおよびY軸周りに振動させることによって行われる。例えば、X軸周りに振動するときの周波数は約60Hzに設定され、Y軸周りに振動するときの周波数は約30kHzに設定される。   The scanning unit 2 of the present embodiment has the above structure. The scanning operation of the scanning unit 2 is performed by adjusting the timing for driving (stretching) the four driving units 5 and vibrating the scanning mirror 3 around the X axis and the Y axis. For example, the frequency when vibrating around the X axis is set to about 60 Hz, and the frequency when vibrating around the Y axis is set to about 30 kHz.

4つの駆動部5のそれぞれに5−1〜5−4の符号を付して具体的に説明すると、走査ミラー3をX軸周りに振動させる際には、駆動部5−1および5−3を一方の組とするとともに、駆動部5−2および5−4を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である駆動部5−1および5−3が伸長する方向に変形すると、他方の組である駆動部5−2および5−4が収縮する方向に変形し、一方の組である駆動部5−1および5−3が収縮する方向に変形すると、他方の組である駆動部5−2および5−4が伸長する方向に変形する。これにより、走査ミラー3が可動枠6と共にX軸周りに振動し、走査ミラー3の傾きがX軸周りに変動する。なお、トーションバー7のねじれ方向はX軸周りの振動方向と直交する方向であるため、この走査ミラー3のX軸周りの振動には影響しない。   More specifically, each of the four drive units 5 is denoted by reference numerals 5-1 to 5-4. When the scanning mirror 3 is vibrated around the X axis, the drive units 5-1 and 5-3 are provided. , And the drive units 5-2 and 5-4 as the other set, the polarity of the voltage applied to each of the one set and the other set is reversed. In this case, when the driving units 5-1 and 5-3 that are one set are deformed in the extending direction, the driving units 5-2 and 5-4 that are the other set are deformed in a contracting direction. When the drive units 5-1 and 5-3 are deformed in the contracting direction, the other drive units 5-2 and 5-4 are deformed in the extending direction. As a result, the scanning mirror 3 vibrates around the X axis together with the movable frame 6, and the inclination of the scanning mirror 3 varies around the X axis. Since the torsion bar 7 is twisted in a direction perpendicular to the vibration direction around the X axis, the vibration of the scanning mirror 3 around the X axis is not affected.

また、走査ミラー3をY軸周りに振動させる際には、駆動部5−1および5−2を一方の組とするとともに、駆動部5−3および5−4を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である駆動部5−1および5−2が伸長する方向に変形すると、他方の組である駆動部5−3および5−4が収縮する方向に変形し、一方の組である駆動部5−1および5−2が収縮する方向に変形すると、他方の組である駆動部5−3および5−4が伸長する方向に変形する。これにより、走査ミラー3が可動枠6と共にY軸周りに振動し、走査ミラー3の傾きがY軸周りに変動する。   Further, when the scanning mirror 3 is vibrated around the Y axis, the drive units 5-1 and 5-2 are set as one set, and the drive units 5-3 and 5-4 are set as the other set. The polarity of the voltage applied to each of the set and the other set is reversed. In this case, when the driving units 5-1 and 5-2 that are one set are deformed in the extending direction, the driving units 5-3 and 5-4 that are the other set are deformed in a contracting direction, When the drive units 5-1 and 5-2 are deformed in a contracting direction, the other drive units 5-3 and 5-4 are deformed in an extending direction. Thereby, the scanning mirror 3 vibrates around the Y axis together with the movable frame 6, and the inclination of the scanning mirror 3 varies around the Y axis.

このとき、駆動部5を変形させることのみで走査ミラー3をY軸周りに傾かせようとすると、走査ミラー3のY軸周りの傾きの変動は小さくなってしまう。このため、実際に走査動作を行う際には、駆動部5に印加される電圧の周波数によって走査ミラー3が共振するように、駆動部5への印加電圧の周波数が設定される。すなわち、走査ミラー3のY軸周りの振動は、トーションバー7を基準としてなされる。   At this time, if the scanning mirror 3 is tilted around the Y axis only by deforming the drive unit 5, the fluctuation of the tilt of the scanning mirror 3 around the Y axis becomes small. For this reason, when actually performing the scanning operation, the frequency of the voltage applied to the drive unit 5 is set so that the scanning mirror 3 resonates with the frequency of the voltage applied to the drive unit 5. That is, the vibration around the Y axis of the scanning mirror 3 is made with the torsion bar 7 as a reference.

上記のように走査部2を動作させることで、互いに直交している2軸周りに走査ミラー3を回動させることができ、合成後のレーザ光を1つの走査ミラー3で二次元走査することが可能となる。従って、プロジェクタに入力された画像信号に応じて、赤色、緑色および青色のレーザ光源部を個々に同期して点滅させ、出射されたレーザ光の組み合わせでカラー画像を投影面41上に表示できる。   By operating the scanning unit 2 as described above, the scanning mirror 3 can be rotated around two axes orthogonal to each other, and the combined laser beam is two-dimensionally scanned by the single scanning mirror 3. Is possible. Therefore, the red, green, and blue laser light source units can be blinked in synchronization with each other in accordance with an image signal input to the projector, and a color image can be displayed on the projection plane 41 by a combination of the emitted laser beams.

ところで、本実施形態では、赤色、緑色および青色のレーザ光が、図2および図3に示すような光路(図中の2点鎖線)をとるように構成されている。すなわち、赤色、緑色および青色のレーザ光を平行化した後、それらを複数個の光学部品で反射することによって、赤色、緑色および青色のレーザ光を走査ミラー3に向かって進行させている。また、互いに異なる2つの光学部品の間の光路を1つの光路とした場合に、非駆動状態の走査ミラー3の反射面3aの法線方向N(図3参照)に対して、少なくとも2つの光路を含む平面を直交させている。以下に、赤色、緑色および青色のレーザ光の光路について詳細に説明する。   By the way, in this embodiment, red, green, and blue laser beams are configured to take optical paths (two-dot chain lines in the drawings) as shown in FIGS. That is, red, green, and blue laser beams are collimated and then reflected by a plurality of optical components so that the red, green, and blue laser beams travel toward the scanning mirror 3. Further, when one optical path is formed between two different optical components, at least two optical paths with respect to the normal direction N (see FIG. 3) of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state. The planes including are orthogonal. Hereinafter, the optical paths of the red, green, and blue laser beams will be described in detail.

まず、ケース部材20aの内部において、図2の上側から下側に向かって、レーザ光源部1−G、1−Rおよび1−Bがこの順番で並べられている。さらに、レーザ光源部1−R、1−Gおよび1−Bは、それぞれの出射方向が互いに同じ方向となり、かつ、それぞれの出射方向が非駆動状態の走査ミラー3の反射面3aに対して平行となるように配置されている。また、レーザ光源部1−R、1−Gおよび1−Bは、平面視(図2参照)において、それぞれの一部が走査部2と重畳している。そのうち、レーザ光源部1−R1−Gおよび1−Bについて、それぞれの光出射側の大部分が完全に走査部2と重畳した状態となっている。   First, in the case member 20a, the laser light source units 1-G, 1-R, and 1-B are arranged in this order from the upper side to the lower side in FIG. Further, the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B have the same emission directions, and the emission directions are parallel to the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state. It is arranged to become. The laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B are partially overlapped with the scanning unit 2 in plan view (see FIG. 2). Among them, the laser light source units 1-R1-G and 1-B are in a state where most of the respective light emission sides are completely overlapped with the scanning unit 2.

また、走査ミラー3の上方付近(図3参照)には、図2には図示しないが、合成後のレーザ光を走査ミラー3に投射するための投射ミラー8が配置されている。すなわち、この投射ミラー8によって、合成後のレーザ光が走査ミラー3に向けて反射される。   Near the upper part of the scanning mirror 3 (see FIG. 3), although not shown in FIG. 2, a projection mirror 8 for projecting the combined laser beam onto the scanning mirror 3 is arranged. That is, the combined laser beam is reflected by the projection mirror 8 toward the scanning mirror 3.

具体的な光路としては、赤色のレーザ光は、レーザ光源部1−Rから出射された後、コリメートレンズCOL、ダイクロイックミラー22、ダイクロイックミラー23、折り曲げミラー24、折り曲げミラー25および投射ミラー8をこの順番で経由し、投射ミラー8で反射されることによって走査ミラー3に入射される。   As a specific optical path, red laser light is emitted from the laser light source unit 1-R, and then collimated lens COL, dichroic mirror 22, dichroic mirror 23, folding mirror 24, folding mirror 25 and projection mirror 8 are passed through this. The light passes through in order and is incident on the scanning mirror 3 by being reflected by the projection mirror 8.

なお、コリメートレンズCOLは、レーザ光を発散光から略平行光にするためのものである。折り曲げミラー24および25は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものである。ダイクロイックミラー22は、緑色のレーザ光を透過し、赤色のレーザ光を反射するものであり、図2に示すように配置することで、緑色および赤色のレーザ光を合成する機能を持つ。ダイクロイックミラー23は、緑色及び赤色のレーザ光を透過し、青色のレーザ光を反射するものであり、図2に示すように配置することで、緑色、赤色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。   The collimating lens COL is used to change the laser light from diverging light to substantially parallel light. The bending mirrors 24 and 25 are for simply changing the traveling direction of the laser light. The dichroic mirror 22 transmits green laser light and reflects red laser light. The dichroic mirror 22 has a function of combining green and red laser light by being arranged as shown in FIG. The dichroic mirror 23 transmits green and red laser light and reflects blue laser light, and has a function of combining green, red, and blue laser light by arranging as shown in FIG. Have.

この赤色のレーザ光においては、コリメートレンズCOLで略平行光とされた後に、投射ミラー8の前後(折り曲げミラー25の後)を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、赤色のレーザ光は、コリメートレンズCOLで略平行光とされた後に、同一の平面内において、ダイクロイックミラー22、ダイクロイックミラー23、折り曲げミラー24および折り曲げミラー25をこの順番で経由している。   In this red laser beam, after being collimated by the collimating lens COL, the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the folding mirror 25) is placed in the same plane. That is, after the red laser light is made substantially parallel light by the collimator lens COL, it passes through the dichroic mirror 22, the dichroic mirror 23, the folding mirror 24, and the folding mirror 25 in this order in the same plane.

緑色のレーザ光は、レーザ光源部1−Gから出射され、コリメートレンズCOL、折り曲げミラー27、ダイクロイックミラー22、ダイクロイックミラー23、折り曲げミラー24、折り曲げミラー25および投射ミラー8をこの順番で経由し、投射ミラー8で反射されることによって走査ミラー3に入射される。   The green laser light is emitted from the laser light source unit 1-G and passes through the collimating lens COL, the bending mirror 27, the dichroic mirror 22, the dichroic mirror 23, the bending mirror 24, the bending mirror 25, and the projection mirror 8 in this order. The light is incident on the scanning mirror 3 by being reflected by the projection mirror 8.

なお、折り曲げミラー27は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものである。   The bending mirror 27 is for simply changing the traveling direction of the laser light.

この緑色のレーザ光においては、コリメートレンズCOLで略平行光とされた後に、投射ミラー8の前後(折り曲げミラー25の後)を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、緑色のレーザ光は、コリメートレンズCOLで略平行光とされた後に、同一の平面内において、折り曲げミラー27、ダイクロイックミラー22,23、折り曲げミラー24および折り曲げミラー25をこの順番で経由している。   In the green laser light, after being collimated by the collimating lens COL, the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the folding mirror 25) is placed in the same plane. That is, the green laser light is made substantially parallel light by the collimating lens COL, and then passes through the bending mirror 27, the dichroic mirrors 22, 23, the bending mirror 24, and the bending mirror 25 in this order in the same plane. Yes.

青色のレーザ光は、レーザ光源部1−Bから出射された後、コリメートレンズCOL、ダイクロイックミラー23、折り曲げミラー24、折り曲げミラー25および投射ミラー8をこの順番で経由し、投射ミラー8で反射されることによって走査ミラー3に入射される。なお、コリメートレンズCOLは、レーザ光を発散光から略平行光にするためのものである。   After the blue laser light is emitted from the laser light source unit 1-B, it passes through the collimating lens COL, the dichroic mirror 23, the folding mirror 24, the folding mirror 25, and the projection mirror 8 in this order, and is reflected by the projection mirror 8. Is incident on the scanning mirror 3. The collimating lens COL is used to change the laser light from diverging light to substantially parallel light.

この青色のレーザ光においては、コリメートレンズCOLで略平行光とされた後に、投射ミラー8の前後(折り曲げミラー25の後)を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、青色のレーザ光は、コリメートレンズCOLで略平行光とされた後に、同一の平面内において、ダイクロイックミラー23、折り曲げミラー24および折り曲げミラー25をこの順番で経由している。   In this blue laser light, after being collimated by the collimating lens COL, the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the folding mirror 25) is placed in the same plane. That is, after the blue laser light is made substantially parallel light by the collimating lens COL, it passes through the dichroic mirror 23, the bending mirror 24, and the bending mirror 25 in this order in the same plane.

そして、本実施形態では、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射ミラー8の前後(折り曲げミラー25の後)を除く光路を同一の平面内にとっており、その平面を非駆動状態の走査ミラー3の反射面3aの法線方向N(図3参照)と直交させている。そして、上記の平面内に含まれる光路の少なくとも一部を走査部2上の領域に配置している。ただし、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光が、折り曲げミラー24に入射される少し前まで走査部2上の領域に光路をとり、折り曲げミラー25で反射された後に、再び走査部2上の領域に光路をとるようにしている。   In this embodiment, the optical paths except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the folding mirror 25) are in the same plane in all of the red, green and blue laser beams, and the plane is scanned in the non-driven state. The mirror 3 is perpendicular to the normal direction N (see FIG. 3) of the reflecting surface 3a. Then, at least a part of the optical path included in the plane is arranged in a region on the scanning unit 2. However, all the red, green, and blue laser beams take an optical path in the region on the scanning unit 2 until slightly before entering the bending mirror 24, and after being reflected by the bending mirror 25, again on the scanning unit 2. An optical path is taken in the area.

また、図2および図3に示すような状態となるように種々の光学部品を配置することで、赤色、緑色および青色のレーザ光が、走査ミラー3に入射するまでに4回ずつ反射されることになる。すなわち、赤色のレーザ光は、ダイクロイックミラー22、折り曲げミラー24、折り曲げミラー25および投射ミラー8の順番で反射されることから、その反射回数は4回となる。緑色のレーザ光は、折り曲げミラー27、折り曲げミラー24、折り曲げミラー25および投射ミラー8の順番で反射されることから、その反射回数は4回となる。青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー23、折り曲げミラー24、折り曲げミラー25および投射ミラー8の順番で反射されることから、その反射回数は4回となる。なお、非駆動状態の走査ミラー3の反射面3aの法線方向Nと直交する平面内においては、赤色、緑色および青色のレーザ光は3回ずつ反射される。   Further, by arranging various optical components so as to be in the state shown in FIGS. 2 and 3, red, green and blue laser beams are reflected four times each before entering the scanning mirror 3. It will be. That is, since the red laser light is reflected in the order of the dichroic mirror 22, the bending mirror 24, the bending mirror 25, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Since the green laser light is reflected in the order of the bending mirror 27, the bending mirror 24, the bending mirror 25, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Since the blue laser light is reflected in the order of the dichroic mirror 23, the bending mirror 24, the bending mirror 25, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Note that red, green, and blue laser beams are reflected three times each in a plane orthogonal to the normal direction N of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.

さらに、平面視(図2参照)において、レーザ光源部1−R、1−Gおよび1−Bのそれぞれの一部を走査部2と重畳させている。特に、レーザ光源部1−R、1−Gおよび1−Bのそれぞれの光出射側の大部分が完全に走査部2と重畳した状態となっている。したがって、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光が、出射直後から走査部2上の領域に光路をとることになる。   Further, a part of each of the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B is overlapped with the scanning unit 2 in plan view (see FIG. 2). In particular, most of the light emission sides of the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B are completely overlapped with the scanning unit 2. Therefore, all of the red, green and blue laser beams take optical paths in the region on the scanning unit 2 immediately after emission.

上記のように、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光の光路のそれぞれの一部(折り曲げミラー24の少し前までの光路)を走査部2上の領域に配置することによって、さらに小型化された走査光学系20を得ることができる。なお、この走査光学系20は、平面視(図2参照)における外形サイズが約18mm×約24mmとなり、厚みが約7mmとなる。   As described above, it is possible to further reduce the size by arranging a part of each of the optical paths of the red, green, and blue laser beams (the optical path just before the folding mirror 24) in the region on the scanning unit 2. The scanning optical system 20 can be obtained. The scanning optical system 20 has an outer size of about 18 mm × about 24 mm in a plan view (see FIG. 2) and a thickness of about 7 mm.

本実施形態ではダイクロイックミラーは折り返しミラーを示しているが、レーザ光を合成する手段としては、ダイクロイックプリズムや反射プリズムでもよい。   In this embodiment, the dichroic mirror is a folding mirror, but the means for combining the laser beams may be a dichroic prism or a reflecting prism.

また、本実施形態では、上記のように、赤色、緑色および青色のレーザ光が、走査ミラー3に入射するまでに4回ずつ反射されるように構成することによって、光路のコンパクト化を容易に行うことができる。また、容易に、赤色、緑色および青色のレーザ光を合成した後、その合成したレーザ光を走査ミラー3に入射させることができる。   In the present embodiment, as described above, the red, green, and blue laser lights are reflected four times each before entering the scanning mirror 3, thereby making it easy to make the optical path compact. It can be carried out. In addition, after the red, green, and blue laser beams are easily combined, the combined laser beam can be incident on the scanning mirror 3.

また、本実施形態では、上記のように、走査ミラー3を組み込んだMEMSで走査部2を構成することによって、走査部2の厚みを小さくすることができるので、走査光学系20を薄型にするのが容易になる。   In the present embodiment, as described above, the scanning unit 2 can be made thin by configuring the scanning unit 2 with the MEMS in which the scanning mirror 3 is incorporated. Therefore, the scanning optical system 20 is thinned. It becomes easy.

また、本実施形態では、上記のように、互いに直交している2軸周りに走査ミラー3を回動させることが可能なように構成することによって、合成後のレーザ光の二次元走査を1つの走査ミラー3で行うことができるようになり、合成後のレーザ光の二次元走査を2つの走査ミラーで行う必要がなくなる。これにより、走査ミラー用の設置スペースが小さくなるので、走査光学系20のさらなる小型化を図ることが可能となる。   In the present embodiment, as described above, the scanning mirror 3 can be rotated around two axes that are orthogonal to each other, so that the two-dimensional scanning of the combined laser beam is 1 The two scanning mirrors 3 can be used, and it is not necessary to perform two-dimensional scanning of the combined laser beam with two scanning mirrors. Thereby, the installation space for the scanning mirror is reduced, so that the scanning optical system 20 can be further downsized.

また、本実施形態では、上記のように、走査ミラー3が圧電素子5aで駆動されるように構成することによって、圧電素子5aは薄型の構造で走査ミラー3を振動させることができるので、圧電駆動方式の走査部2は非常に薄型となる。   In the present embodiment, as described above, the scanning mirror 3 is driven by the piezoelectric element 5a, so that the piezoelectric element 5a can vibrate the scanning mirror 3 with a thin structure. The drive-type scanning unit 2 is very thin.

また、本実施形態では、上記のように、レーザ光源部1−R、1−Gおよび1−Bのそれぞれの出射方向が、非駆動状態の走査ミラー3の反射面3aに対して平行となるように構成することによって、容易に、非駆動状態の走査ミラー3の反射面3aの法線方向Nと直交する平面内に少なくとも2つの光路を配置することができる。また、レーザ光源部1−R、1−Gおよび1−Bのそれぞれの一部を走査部2と重畳させることで、走査光学系20の平面積を容易に小さくすることができる。   In the present embodiment, as described above, the emission directions of the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B are parallel to the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state. With this configuration, it is possible to easily arrange at least two optical paths in a plane orthogonal to the normal direction N of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state. In addition, by superposing a part of each of the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B on the scanning unit 2, the plane area of the scanning optical system 20 can be easily reduced.

また、本実施形態では、上記のように、レーザ光源部1−R、1−Gおよび1−Bをそれぞれ赤色半導体レーザ、緑色半導体レーザおよび青色半導体レーザで構成することによって、半導体レーザは小型であるため、レーザ光源部1−R、1−Gおよび1−Bを小さくすることができる。このため、容易に、走査光学系20の平面積や厚みをより小さくすることができる。   Further, in the present embodiment, as described above, the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B are configured by a red semiconductor laser, a green semiconductor laser, and a blue semiconductor laser, respectively, so that the semiconductor laser is small. Therefore, the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B can be made small. For this reason, the plane area and thickness of the scanning optical system 20 can be easily reduced.

なお、図1を参照して、モバイル端末40を設置台(図示せず)に設置して投影を行うと仮定すると、設置台側とは反対側に向くことになる面40aからレーザ光が出射されるようにすれば、モバイル端末40を薄型に保持したまま、レーザ光を投影面41に向けて進行させることができる。また、この場合には、投影時にモバイル端末40を傾かせる必要がない。   Referring to FIG. 1, assuming that the mobile terminal 40 is installed on an installation base (not shown) and projection is performed, laser light is emitted from a surface 40 a that faces the opposite side to the installation base side. By doing so, the laser light can be advanced toward the projection surface 41 while the mobile terminal 40 is kept thin. In this case, it is not necessary to tilt the mobile terminal 40 during projection.

ここで、環境温度が上昇すると、コリメートレンズCOLの屈折率低下や熱膨張によってバックフォーカスが変化してしまう。そのため、レーザ光源から出射された発散光束はコリメートレンズCOLのレンズ部LSから射出される際に既定の略平行光束とならず、顕著な有限光束となる恐れがある。これに対し本実施の形態によれば、(1)式を満たすようにコリメートレンズCOLの脚部の長さTを決定しているので、環境温度変化に応じて脚部LGが伸縮(T±ΔT)し,これによりバックフォーカスの変化分をキャンセルでき、環境温度変化時にもコリメートレンズCOLから規定の略平行光束で出射できる。   Here, when the environmental temperature rises, the back focus changes due to a decrease in the refractive index and thermal expansion of the collimating lens COL. Therefore, when the divergent light beam emitted from the laser light source is emitted from the lens portion LS of the collimator lens COL, the divergent light beam may not be a predetermined substantially parallel light beam but may be a noticeable finite light beam. On the other hand, according to the present embodiment, the leg length T of the collimating lens COL is determined so as to satisfy the expression (1), so that the leg LG expands and contracts (T ±) according to the environmental temperature change. ΔT), so that the change in back focus can be canceled and the collimating lens COL can emit a predetermined substantially parallel light beam even when the environmental temperature changes.

更に、コリメートレンズCOLは一対の切欠CTを有しているので、脚部LGの端面をステム部STに接着した後も、レーザチップCPはコリメートレンズCOLに密封されることなく、切欠CTを介して喚起される外部の空気により冷却され、これによりコリメートレンズCOLの温度上昇を抑制することができるので、バックフォーカスの変化の影響を効果的に抑制できる。   Furthermore, since the collimating lens COL has a pair of cutouts CT, the laser chip CP is not sealed by the collimating lens COL and is not sealed to the collimating lens COL even after the end surface of the leg LG is bonded to the stem ST. Then, it is cooled by the external air that is evoked and the temperature rise of the collimating lens COL can be suppressed, so that the influence of the change in back focus can be effectively suppressed.

また、本実施の形態のように、レーザ光源部を複数個並べて用いる場合、隣接するコリメートレンズCOLの配置を工夫することで、より冷却効果を高めることができる。ここでは図9又は10に示すようにコリメートレンズCOLを配置する。例えば、図9に示す配置例では、隣接するレーザチップCPの中心を通る直線Lを脚部LG側に切欠CTの高さ以内で平行移動すると、そのレーザチップCPに対向するコリメートレンズCOLの切欠CTを通過するようになっている。このようにコリメートレンズCOLを配置した場合、直線Lに沿って通風路ができるので、不図示の強制ファンなどを用いて通風を行うことで、コリメートレンズCOL内の熱せられた空気が切欠CTから逃げやすく、換気性能が向上することとなる。このような熱対策を行うことで、脚部LGを短く出来、コンパクトな投影画像表示装置を提供できる。   Further, when a plurality of laser light source units are used side by side as in the present embodiment, the cooling effect can be further enhanced by devising the arrangement of adjacent collimating lenses COL. Here, a collimating lens COL is arranged as shown in FIG. For example, in the arrangement example shown in FIG. 9, when the straight line L passing through the center of the adjacent laser chip CP is translated to the leg LG side within the height of the cutout CT, the cutout of the collimating lens COL facing the laser chip CP is obtained. Passes CT. When the collimating lens COL is arranged in this way, a ventilation path can be formed along the straight line L, so that the heated air in the collimating lens COL is removed from the notch CT by performing ventilation using a not-shown forced fan or the like. It is easy to escape and ventilation performance improves. By taking such a heat countermeasure, the leg LG can be shortened, and a compact projection image display apparatus can be provided.

一方、図10に示す配置例では、隣接するレーザチップCPの中心を通る直線Lを、脚部LG側に平行移動すると、そのレーザチップCPに対向するコリメートレンズCOLの脚部LGの位置(切欠CT以外の位置)を通過するようになっている。自然対流を利用する場合、コリメートレンズCOL内で熱せられた空気は、直線Lに沿って逃げることなく、それと交差した切欠CTより排出されるので、隣接するコリメートレンズCOL内に進入する恐れが少なく、各コリメートレンズの均一な温度上昇を確保できる。このような熱対策を行うことで、脚部LGを短く出来、コンパクトな投影画像表示装置を提供できる。   On the other hand, in the arrangement example shown in FIG. 10, when the straight line L passing through the center of the adjacent laser chip CP is translated toward the leg LG side, the position (notch) of the leg LG of the collimating lens COL facing the laser chip CP is obtained. It passes through a position other than CT). When using natural convection, air heated in the collimating lens COL does not escape along the straight line L, but is discharged from the notch CT intersecting with the air, so that there is little possibility of entering the adjacent collimating lens COL. A uniform temperature rise of each collimating lens can be secured. By taking such a heat countermeasure, the leg LG can be shortened, and a compact projection image display apparatus can be provided.

以下、上述した実施の形態に好適な実施例について説明する。以下は、本実施例の仕様である。
(光源の仕様)
光源波長:450nm
出射ビームの水平方向拡がり角θ//(半値全角):8.5°
出射ビームの垂直方向拡がり角θ⊥(半値全角):23.0°
温度変化に対する波長変化(dλ/dT):0.05nm/℃
(コリメートレンズの仕様)
レンズ外径(φ):4.0mm
脚部の長さ(T):2.0mm
焦点距離:1.6mm
光源側光学面から集光位置までの距離(BF):1.516mm
開口数:0.4
(コリメートレンズの樹脂材料の特性)
温度変化に対する屈折率変化(dn/dT):-9.0×10-5/℃
線膨張係数:7.0×10-5
Hereinafter, examples suitable for the above-described embodiment will be described. The following are the specifications of this example.
(Light source specifications)
Light source wavelength: 450nm
Horizontal beam divergence angle θ // (full width at half maximum): 8.5 °
Vertical beam divergence angle θ⊥ (full width at half maximum): 23.0 °
Wavelength change with respect to temperature change (dλ / dT): 0.05 nm / ° C
(Specifications of collimating lens)
Lens outer diameter (φ): 4.0mm
Leg length (T): 2.0mm
Focal length: 1.6mm
Distance from light source side optical surface to condensing position (BF): 1.516mm
Numerical aperture: 0.4
(Characteristics of collimating lens resin material)
Refractive index change with respect to temperature change (dn / dT): -9.0 × 10 -5 / ° C
Linear expansion coefficient: 7.0 × 10 -5

表1に本実施例のレンズデータを示す。表中のRiは曲率半径、diは第i面から第i+1面までの光軸方向の位置、niは各面の屈折率を表している。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10-3)を、E(例えば、2.5×E−3)を用いて表す場合がある。又、光源(レーザチップ)の光出射面の中心部の座標を原点とし、原点を通る、出射面に垂直な線を光軸とした時、コリメートレンズの光学面は、それぞれ数1式に表2に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。 Table 1 shows lens data of this example. In the table, Ri is the radius of curvature, di is the position in the optical axis direction from the i-th surface to the (i + 1) -th surface, and ni is the refractive index of each surface. In the following (including lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −3 ) may be expressed using E (for example, 2.5 × E−3). When the coordinates of the center of the light exit surface of the light source (laser chip) are the origin, and the optical axis is a line passing through the origin and perpendicular to the exit surface, the optical surfaces of the collimating lens are expressed by the following equation (1). The aspherical surface is axisymmetric about the optical axis, which is defined by a mathematical formula in which the coefficient shown in 2 is substituted.

Figure 2016126025
Figure 2016126025

Figure 2016126025
Figure 2016126025

Figure 2016126025
Figure 2016126025

ここで、X(H)は原点から光軸方向の距離、κは円錐係数、Aiは非球面係数、Hは光軸垂直方向の光軸からの距離(半径)、rは曲率半径である。   Here, X (H) is the distance from the origin in the optical axis direction, κ is the conical coefficient, Ai is the aspherical coefficient, H is the distance (radius) from the optical axis in the direction perpendicular to the optical axis, and r is the radius of curvature.

上述の実施例と、この実施例に対して仕様が同じで脚部のみ設けてない比較例とについて、設計温度より30℃温度上昇した際の投射位置でのビーム径を、表3に比較して示す。本実施例においてコリメートレンズに脚部を設けることで、温度が30℃上昇した時の膨張により、光源側光学面と集光位置との間隔が、0.0042mm増加する。これにより表3に示すように、比較例と比較して本実施例では、温度変化前後におけるビーム径の変化を有効に抑えることができることがわかる。   The beam diameter at the projection position when the temperature rises by 30 ° C. from the design temperature is compared with Table 3 for the above-described embodiment and a comparative example in which the specifications are the same as the embodiment but only the leg portion is not provided. Show. In this embodiment, the leg portions are provided on the collimating lens, whereby the distance between the light source side optical surface and the condensing position increases by 0.0042 mm due to expansion when the temperature rises by 30 ° C. Thus, as shown in Table 3, it can be seen that in this example, the change in the beam diameter before and after the temperature change can be effectively suppressed as compared with the comparative example.

Figure 2016126025
Figure 2016126025

1 レーザ光源部
2 走査部
3 走査ミラー
3a 反射面
4 固定枠
5 駆動部
5a 圧電素子
5b 電極
6 可動枠
7 トーションバー
8 投射ミラー
20 走査光学系
20a ケース部材
22 ダイクロイックミラー
23 ダイクロイックミラー
24 ミラー
25 ミラー
27 ミラー
40 モバイル端末
40a 面
41 投影面
100 プロジェクタ
BF 光源側光学面から集光位置までの距離
COL コリメートレンズ
CP 半導体レーザチップ
CT 切欠
FL フランジ部
FP 面
FR フレーム
L 直線
LD 半導体レーザ
LG 脚部
LS レンズ部
SM サブマウント
ST ステム部
T 脚部の長さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source part 2 Scan part 3 Scan mirror 3a Reflective surface 4 Fixed frame 5 Drive part 5a Piezoelectric element 5b Electrode 6 Movable frame 7 Torsion bar 8 Projection mirror 20 Scan optical system 20a Case member 22 Dichroic mirror 23 Dichroic mirror 24 Mirror 25 Mirror 27 Mirror 40 Mobile terminal 40a Surface 41 Projection surface 100 Projector BF Distance from light source side optical surface to condensing position COL Collimating lens CP Semiconductor laser chip CT Notch FL Flange FP Surface FR Frame L Straight LD Semiconductor laser LG Leg LS Lens Part SM Submount ST Stem part T Leg length

Claims (8)

投影画像表示装置用のレンズであって、
前記レンズは一体成形されたプラスチック製であり、光源から射出された光束を平行光又は収束光に変換するレンズ部と、前記レンズ部を保持する脚部とを有し、
前記脚部は前記光源を支持する基部に対して、前記脚部の端部の少なくとも一部が固定されるものであって、少なくとも前記脚部の1カ所に開口又は切欠を形成しており、
前記脚部の長さT(mm)は以下の式を満たすことを特徴とするレンズ。
BF ≦ T ≦ φ (1)
但し、
BF:光源側光学面から集光位置までの距離(mm)
φ:レンズ外径(mm)
A lens for a projection image display device,
The lens is made of integrally molded plastic, and has a lens part that converts a light beam emitted from a light source into parallel light or convergent light, and a leg part that holds the lens part,
The leg is fixed to at least a part of the end of the leg with respect to the base that supports the light source, and has an opening or a notch at least at one position of the leg,
A length T (mm) of the leg portion satisfies the following expression.
BF ≤ T ≤ φ (1)
However,
BF: Distance from light source side optical surface to condensing position (mm)
φ: Lens outer diameter (mm)
前記脚部は、前記端部から前記レンズ部に向かって延在する前記切欠が少なくとも2カ所に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のレンズ。   The lens according to claim 1, wherein the leg portion is formed with at least two notches extending from the end portion toward the lens portion. 前記レンズを光軸方向から見た際の形状は、少なくとも光軸を挟んで略平行な2つの直線部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のレンズ。   3. The lens according to claim 1, wherein a shape of the lens when viewed from the optical axis direction includes two linear portions that are substantially parallel with at least the optical axis interposed therebetween. 前記脚部の肉厚は、前記端部から前記レンズ部に向かって増大することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレンズ。   The lens according to claim 1, wherein a thickness of the leg portion increases from the end portion toward the lens portion. 前記レンズ部には回折構造が形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のレンズ。   The lens according to claim 1, wherein a diffractive structure is formed in the lens portion. 請求項1〜5のいずれかに記載のレンズを用いたことを特徴とする投影画像表示装置。   A projection image display device using the lens according to claim 1. 前記光源と前記レンズは複数対設けられており、隣接する前記光源の中心を通る直線を前記レンズの光軸方向における前記脚部側に平行移動したときに、所定量移動した前記直線が前記脚部の開口又は切欠を通ることを特徴とする請求項6に記載の投影画像表示装置。   A plurality of pairs of the light source and the lens are provided, and when the straight line passing through the center of the adjacent light source is translated to the leg side in the optical axis direction of the lens, the straight line moved by a predetermined amount is the leg. The projection image display device according to claim 6, wherein the projection image display device passes through an opening or notch of the portion. 前記光源と前記レンズは複数対設けられており、隣接する前記光源の中心を通る直線を前記レンズの光軸方向における前記脚部側に平行移動したときに、前記直線が隣接する2つの前記レンズの前記脚部の開口又は切欠を通らないことを特徴とする請求項6に記載の投影画像表示装置。   A plurality of pairs of the light source and the lens are provided, and when the straight line passing through the center of the adjacent light source is translated to the leg side in the optical axis direction of the lens, the two lenses adjacent to the straight line The projection image display device according to claim 6, wherein the projection image display device does not pass through an opening or a notch of the leg.
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