JP2017111266A - プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ光源の出力変動を抑制しつつ、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、効率よく光を使って画像を投影することが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】このプロジェクタ100は、光束の断面形状が異なる複数のレーザ光源1〜3と、複数のレーザ光源1〜3の各々から出射された光が入射する複数の光入射面41〜43と、複数の光入射面41〜43から入射した光が合成されて出射される1つの光出射面47とを含む第1プリズム4と、第1プリズム4から出射された光を走査する走査部71とを備え、複数のレーザ光源1〜3および前記第1プリズム4は、複数のレーザ光源1〜3の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角θhを垂直広がり角θvで除した除算値(θh/θv)と相関を持つ各々の光入射面41〜43に対する法線に対する入射角度で、複数のレーザ光源1〜3の各々から複数の光入射面41〜43の各々に光が入射されるように配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】このプロジェクタ100は、光束の断面形状が異なる複数のレーザ光源1〜3と、複数のレーザ光源1〜3の各々から出射された光が入射する複数の光入射面41〜43と、複数の光入射面41〜43から入射した光が合成されて出射される1つの光出射面47とを含む第1プリズム4と、第1プリズム4から出射された光を走査する走査部71とを備え、複数のレーザ光源1〜3および前記第1プリズム4は、複数のレーザ光源1〜3の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角θhを垂直広がり角θvで除した除算値(θh/θv)と相関を持つ各々の光入射面41〜43に対する法線に対する入射角度で、複数のレーザ光源1〜3の各々から複数の光入射面41〜43の各々に光が入射されるように配置されている。
【選択図】図1
Description
この発明は、プロジェクタに関し、特に、複数のレーザ光源を備えたプロジェクタに関する。
従来、複数のレーザ光源を備えた半導体レーザビーム合成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、複数のレーザ光源と、プリズムとを備えた半導体レーザビーム合成装置が開示されている。複数のレーザ光源から出射された光は、プリズムを介して、対象物に照射されるように構成されている。半導体レーザビーム合成装置は、複数のレーザ光源から出射された光がプリズムの光入射面に対する法線方向とは異なる方向から光入射面に入射するように構成されている。これにより、プリズムの光入射面により反射された光がレーザ光源に入射してしまうのを抑制して、レーザ光源の出力変動を抑制している。また、レーザ光源から出射される光の光束の断面(スポット)は、正円に対して歪んだ形状を有している。
上記特許文献1の半導体レーザビーム合成装置に開示された内容をプロジェクタに適用した場合には、プリズムの光入射面により反射された光がレーザ光源に入射してしまうのを抑制して、レーザ光源の出力変動を抑制することが可能である。
しかしながら、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有しているため、複数のレーザ光源から出射される光を合成する(重ねる)際に、複数のレーザ光源から出射される光が互いに重ならない部分ができ、効率よく光を使って画像を投影することができない場合がある。
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、レーザ光源の出力変動を抑制しつつ、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、効率よく光を使って画像を投影することが可能なプロジェクタを提供することである。
この発明の一の局面によるプロジェクタは、光束の断面形状が異なる複数のレーザ光源と、複数のレーザ光源の各々から出射された光が入射する複数の光入射面と、複数の光入射面から入射した光が合成されて出射される1つの光出射面とを含む第1プリズムと、第1プリズムから出射された光を走査する走査部とを備え、複数のレーザ光源および第1プリズムは、複数のレーザ光源の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角を垂直広がり角で除した除算値と相関を持つ各々の光入射面に対する法線に対する入射角度で、複数のレーザ光源の各々から複数の光入射面の各々に光が入射されるように配置されている。
この発明の一の局面によるプロジェクタでは、上記のように、複数のレーザ光源の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角を垂直広がり角で除した除算値と相関を持つ各々の光入射面の法線に対する入射角度で、複数のレーザ光源の各々から複数の光入射面の各々に光が入射されるように、複数のレーザ光源および第1プリズムを配置する。これにより、光の光束の断面(スポット)を正円に近づけるように整形するように、除算値と相関を持つ各々の光入射面に対する法線方向に対する入射角度を決定し、決定した入射角度で、複数のレーザ光源の各々から複数の光入射面の各々に光が入射して、1つの光出射面から出射されるように複数のレーザ光源および第1プリズムを配置することができる。その結果、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、各々のレーザ光源から出射される異なる光の光束の断面の除算値と相関を持つ入射角度で、各々のレーザ光源から第1プリズムに入射した光が第1プリズムから出射する際に光の光束の断面が正円になるように整形することができる。このため、複数のレーザ光源から出射される光を合成する(重ねる)際に、複数のレーザ光源から出射される光が互いに重ならない部分ができるのを抑制することができる。その結果、効率よく光を使って画像を投影することができる。また、除算値と相関を持つ各々の光入射面の法線に対する入射角度が所定角度を有する場合には、第1プリズムの光入射面により反射された光がレーザ光源に入射してしまうのを抑制することができるので、レーザ光源の出力変動を抑制することができる。以上から、レーザ光源の出力変動を抑制しつつ、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、効率よく光を使って画像を投影する。
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、複数のレーザ光源および第1プリズムは、複数のレーザ光源の各々から複数の光入射面の各々に入射する光の入射角度が、いずれも、法線に対して傾斜するように配置されている。このように構成すれば、効率よく光を使って画像を投影しつつ、確実に、第1プリズムの光入射面により反射された光がレーザ光源に入射してしまうのを抑制することができる。
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、複数のレーザ光源のうち一のレーザ光源および第1プリズムは、一のレーザ光源と対向する光入射面の法線に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度で一のレーザ光源から一のレーザ光源と対向する光入射面に光を入射させるように配置され、複数のレーザ光源のうち他のレーザ光源および第1プリズムは、他のレーザ光源と対向する光入射面の法線に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度で他のレーザ光源から他のレーザ光源と対向する光入射面に光を入射させるように配置されている。このように構成すれば、光入射面の法線に対して、時計回りまたは反時計回りのいずれか一方向だけに傾斜した入射角度で、各レーザ光源から各レーザ光源と対向する光入射面に光を入射させる場合と異なり、複数のレーザ光源と第1プリズムとを容易に配置することができる(複数のレーザ光源と第1プリズムとの配置位置の制約を小さくすることができる)。
この場合、好ましくは、前記複数のレーザ光源のうち法線に対する最大の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度と、前記複数のレーザ光源のうち法線に対する2番目に大きい入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度との平均角度値の絶対値は、前記複数のレーザ光源のうち法線に対する最小の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度の絶対値よりも小さい。このように構成すれば、光入射面の法線に対する、各レーザ光源から各光入射面に入射する光の入射角度が大きくなるのを抑制できる。その結果、光学的な特性の観点から好ましい、各レーザ光源から出射される光の入射角度が、1度以上、10度以下になるように、容易に、光学系を設計することができる。
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、第1プリズムから出射された複数の光が入射され、少なくとも、入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、光出射面から光を出射させる第2プリズムをさらに備える。このように構成すれば、第1プリズムによりビーム整形を行っても複数の光の各々の光軸を完全に一致させられない場合にも、複数の光の各々の光軸のずれをさらに補正することができる。その結果、複数のレーザ光源から出射される光を合成した(重ねた)際に、複数のレーザ光源から出射される光が互いに重ならない部分ができるのを抑制することができる。
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、複数のレーザ光源を配置するための基台をさらに備え、第1プリズムは、光入射面から入射された光を反射させることにより1つの光出射面に向けて進めるための複数の反射部を内部に含み、複数のレーザ光源は、それぞれ、反射部により1つの光出射面に向けられた光の進行方向に対して、垂直または平行に光を出射するように基台に配置され、第1プリズムの複数の光入射面は、進行方向に対して非平行になるように形成されている。このように構成すれば、光入射面に対する法線方向とは異なる方向から光入射面に光を入射させるために、基台を複雑な形状にすることにより第1プリズムの光入射面に対して傾斜させた状態でレーザ光源を配置させなくてもよい。その結果、簡易な形状の基台を用いて、光入射面に対する法線方向とは異なる方向から光入射面に光を入射させることができる。
この場合、好ましくは、隣接する反射部は、互いに、略90度の角度で交差するように設けられている。このように構成すれば、第1プリズムの構造を簡素化することができる。
上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、複数のレーザ光源を配置するための基台と、光を絞る絞り部と、絞り部により絞られた光を走査する走査部とを含む走査ユニットとをさらに備え、複数のレーザ光源は、少なくとも走査部に照射される光の第1光束位置が変更されないように配置される第1レーザ光源と、第1レーザ光源とは異なる色の光を出射し、走査部に照射される光の第2光軸と光の第2光束位置とを、それぞれ、第1レーザ光源の第1光軸と第1レーザ光源の第1光束位置とに合わせることが可能なように配置される第2レーザ光源とから構成され、走査ユニットは、第1光軸および第2光軸と、第1光束位置および第2光束位置との各々が合わされた光が絞り部を通過するように基台に対して相対的に移動可能に構成されている。このように構成すれば、第1光束位置を基準として、第2光束位置のみを変更させて光束位置(スポット位置(第1光束位置、第2光束位置))を合わせる作業を行うことができる。その結果、第1光束位置および第2光束位置の両方を変更させて光束位置を合わせる作業を行う場合に比べて、容易に光束位置を合わせる作業を行うことができる。また、光軸(第1光軸、第2光軸)を合わせる作業および光束位置(第1光束位置、第2光束位置)を合わせる作業と、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部に通過させる作業とを、個別に行うことができる。その結果、光軸を合わせる作業、光束位置を合わせる作業、および、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部に通過させる作業と一度に行う場合と異なり、光軸および光束位置を合わせた光を精度よく絞り部に通過させることができるので、効率よく光を使って画像を投影することができる。
この場合、好ましくは、第1レーザ光源と第1プリズムとの間の位置で基台に固定された第1レンズ部材をさらに備え、第1レーザ光源は、第1レーザ光源から出射される光に垂直な第1垂直面に沿って、第1レンズ部材に対して相対的に移動されることにより、第1光軸の傾きが調整されるように構成されている。このように構成すれば、光束位置を合わせる際の基準のレーザ光源である第1レーザ光源の第1光軸の傾きを微調整することができるので、適切に微調整された第1光軸を光軸合わせの基準として用いることができる。その結果、第1光束位置を光束位置合わせの基準として用いることに加えて、第1光軸を光軸合わせの基準として用いることができる。
この場合、好ましくは、第2レーザ光源と第1プリズムとの間の位置で基台に対して、第2レーザ光源から出射される光に垂直な第2垂直面に沿って移動可能に配置された第2レンズ部材をさらに備え、第2レーザ光源は、第2垂直面に沿って、第2レンズ部材に対して相対的に移動されることにより第2光軸の傾きが調整されるように構成され、かつ、第2レンズ部材と一体的に移動されることにより第2光束位置が調整されるように構成されている。このように構成すれば、簡易な構成によって、第2光軸の傾きを調整して基準の第1光軸に合わせる作業、および、第2光束位置を調整して基準の第1光束位置に容易に合わせる作業を行うことができる。
上記複数のレーザ光源が第1レーザ光源と第2レーザ光源とから構成される構成において、好ましくは、第2レーザ光源は、緑色レーザ光源または青色レーザ光源を含み、第1レーザ光源は、白色を投影する際に、第2レーザ光源と比較して、相対的に大きい出力で光を照射する赤色レーザ光源である。このように構成すれば、白色を投影する際に、緑色レーザ光源および青色レーザ光源と比較して相対的に大きい出力で光を照射する必要がある赤色レーザ光源の第1光束位置および第1光軸を基準として、光束位置および光軸を合わせる作業を行うことができる。その結果、光軸および光束位置を合わせた光を精度よく絞り部に通過させる際に、赤色レーザ光源から出射された光の欠けを抑制することができるので、白色を投影する際の輝度を容易に確保することができる。
上記第2レンズ部材を備える構成において、好ましくは、第1レンズ部材および第2レンズ部材は、コリメータレンズであり、基台に固定され、第1レーザ光源および第2レーザ光源の各々から出射された光を集光する集光レンズをさらに備える。このように構成すれば、集光レンズが走査ユニットに設けられた構成と異なり、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部に通過させる際に走査ユニットを動かしても、合わされた光軸(第1光軸、第2光軸)の位置がずれるのを抑制することができる。
本発明によれば、上記のように、レーザ光源の出力変動を抑制しつつ、レーザ光源から出射される光の光束の断面が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、効率よく光を使って画像を投影することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
(プリンタの全体構成)
図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態によるプロジェクタ100の構成について説明する。
(プリンタの全体構成)
図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態によるプロジェクタ100の構成について説明する。
図1に示すように、プロジェクタ100は、たとえば、自動車などに搭載されるヘッドアップディスプレイに適用される。この場合、プロジェクタ100は、フロントガラス900に画像を投影する。
プロジェクタ100は、複数のレーザ光源(以下、光源という)1〜3と、第1プリズム4と、第2プリズム5と、集光レンズ6と、走査ユニット7とを備えている。複数の光源1〜3の各々と、第1プリズム4との間の位置には、コリメータレンズ1a〜3aが設けられている。プロジェクタ100は、複数の光源1(2、3)を配置するための基台110(図2参照)を備えている。コリメータレンズ1aは、特許請求の範囲の「第1レンズ部材」の一例である。コリメータレンズ2a(3a)は、特許請求の範囲の「第2レンズ部材」の一例である。
光源1は、630nm〜660nmの赤色光を照射する赤色光源である。光源2は、500nm〜550nmの緑色光を照射する緑色光源である。光源3は、430nm〜470nmの青色光を照射する青色光源である。光源1〜3は、たとえば、レーザダイオードである。光源1は、白色を投影する際に、光源2(3)と比較して、相対的に大きい出力で光を出射するように構成されている。図3に示すように、各光源1〜3は、所定の水平広がり角θhおよび垂直広がり角θvを有する光を出射する。なお、光源(レーザ光源)1は、特許請求の範囲の「第1レーザ光源」および「赤色レーザ光源」の一例である。光源(レーザ光源)2は、特許請求の範囲の「第2レーザ光源」および「緑色レーザ光源」の一例である。光源(レーザ光源)3は、特許請求の範囲の「第2レーザ光源」および「青色レーザ光源」の一例である。
図2に示すように、第1プリズム4は、光入射面41(42、43)と、反射部44(45、46)と、光出射面47とを含む。
複数の光入射面41(42、43)は、複数の光源1(2、3)の各々から出射された光が入射するように構成されている。光入射面42および43は面一になるように形成されている。
反射部44(45、46)は、光源1(2、3)から出射され、光入射面41(42、43)から第1プリズム4内に入射した光を、光出射面47に向けて反射させるように構成されている。反射部44および45は、平面視において、所定の角度(たとえば、0度より大きく180度より小さく、かつ、90度以外の角度)で交差するように構成されている。反射部44(45、46)は、ハーフミラーなどにより構成されている。
1つの光出射面47は、複数の光入射面41(42、43)から入射した光が合成されて出射されるように構成されている。
第1プリズム4は、複数の光入射面41(42、43)の各々に、各々の光入射面41(42、43)に対する法線(N)方向とは異なる方向から光が入射され、1つの光出射面47から出射される合成された光束の断面形状(スポット)を正円に近づけるように整形するように構成されている。具体的には、光源1(2、3)から出射された光が第1プリズム4に入射した後、第1プリズム4から出射される際に光束の断面形状を正円に近づけるように整形が行われる。
より詳細には、光源1(2、3)から出射される光(光軸)と、光入射面42の法線(N)との角度(以下、入射角度という)と、第1プリズム4の光出射面47の傾斜角度と、第2プリズム5の後述する光出射面52の傾斜角度とに基づいて、光束の断面形状を正円に近づけるための整形量が決定される。
複数の光源1(2、3)の各々から出射された光の水平広がり角θh(図3参照)を垂直広がり角θv(図3参照)で除した除算値(θh/θv)が大きいほど、光源1(2、3)から光入射面41(42、43)に向けて出射される光の光軸と、光入射面41(42、43)に対する法線(N)方向との角度値が大きくなるように各々の複数の光源1(2、3)を配置する。
光源1〜3は、光束の断面形状が異なる光を出射する。すなわち、光源1〜3は、波長によって異なる形状のスポット(光束の断面形状)の光を出射する。複数の光源1(2、3)についての除算値(θh/θv)は、互いに、異なっている。たとえば、光源1(赤色光源)の場合、水平広がり角θhは、8.5度、垂直広がり角θvは18度である。したがって、光源1の光の除算値は、0.472である。光源2(緑色光源)の場合、たとえば、水平広がり角θhは、8度、垂直広がり角θvは21度である。したがって、光源2の光の除算値は、0.381である。光源3(青色光源)の場合、たとえば、水平広がり角θhは、8.5度、垂直広がり角θvは23.5度である。したがって、光源3の光の除算値は、0.362である。第1プリズム4は、複数の光入射面41〜43の各々に、複数の光源1〜3の各々から出射された光の光束の断面形状の除算値(θh/θv)に基づいて各々の光入射面41〜43に対する法線方向に対する入射角度で決定され、決定された入射角度で複数の光源1〜3の各々から光が入射されるように構成されている。すなわち、複数の光源1〜3および第1プリズム4は、複数の光源1〜3の各々から出射された光の光束の断面形状の水平広がり角を垂直広がり角で除した除算値(θh/θv)と相関を持つ各々の光入射面41〜43に対する法線に対する入射角度で、複数の光源1〜3の各々から複数の光入射面41〜43の各々に光が入射されるように配置されている。
除算値(θh/θv)は、正円に対する歪を示す。このため、除算値(θh/θv)が1のものは光束の断面形状が正円の光であり、除算値(θh/θv)が1より小さいものは光束の断面形状が縦長の楕円の光となる。すなわち、除算値(θh/θv)が小さいほど、より縦長の光束の断面形状になる。ここでは、光源1〜3の各除算値(θh/θv)が、0.472:0.381:0.362とあるので、光源1(赤色)から出射する光の光束の断面形状が最も正円に近く、光源3(青色)から出射する光の光束の断面形状が最も縦長な円である。縦長な円の光の光束の断面形状は、基本は、第1プリズム4の光出射面47と、第2プリズム5の光出射面52により正円に整形される。しかしながら、光源1(赤色)、光源2(緑色)および光源3(青色)の各々における、もともとの光の光束の断面形状の形状は異なる。そこで、たとえば中間の光源2(緑色、除算値0.381)が正円になるように、上記光出射面47および52の角度とレイアウトとを決める(光源2を基準の光源と考える)ことも可能であるが、第1実施形態では3つの光源1〜3のいずれでもない仮想のモデル(仮想の光源)を基準の光源とする。例えば仮想の除算値(θh/θv)が0.4である仮想の光源から照射される光を、光入射面に対し垂直に入射することを想定し、0.4である仮想除算値(θh/θv)が1になるように上記光出射面47および52の角度とレイアウトとを決める。そして、仮想モデルの仮想除算値(θh/θv)に対する各光源1〜3の差異を、光入射面41、42、43に対する入射角度の違いとして補正する。詳細には、光源1(赤色)では(0.472−0.4)=+0.072を、光源2(緑色)では(0.381−0.4)=−0.019、光源3(青色)では(0.362−0.4)=−0.038を補正量として使用する。この数値を角度に変換すると、光源1(赤色)がα(+5.3度)、光源2(緑色)がβ(−1.8度)、光源3(青色)がγ(−2度)となる。このように、複数の光源1〜3の除算値に加えて、複数の光源1〜3とは異なる仮想の光源の仮想除算値にも基づいて、複数の光源1〜3の入射角度が決定される。また、上記のように、複数の光源1〜3のうち一の光源(たとえば光源1)の入射角度は、一の光源と対向する光入射面41の法線方向に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度(+5.3度)で、一の光源と対向する光入射面41に光を入射させるように決定される。複数の光源1〜3のうち他の光源(たとえば光源2、3)の入射角度は、他の光源と対向する光入射面(42、43)の法線方向に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度(−1.8度、−2度)で、他の光源と対向する光入射面(42、43)に光を入射させるように決定される。なお、図2において、法線に対して反時計回りの方向をプラスの傾斜角度とし、法線に対して時計回りの方向をマイナスの傾斜角度とする。また、光学的な特性の観点から、各光源から出射される光の入射角度α〜γが、1度以上、10度以下になるように、光学系を設計することが好ましい。
以上のように、3つの光源1〜3のどれでもない、除算値が0.4である仮想のモデル(仮想の光源)の光の光束の断面形状の整形が最適に行われるように第1プリズム4および第2プリズム5が設計されている。第1プリズム4および第2プリズム5による、光源1〜3の各々の光の光束の断面形状の整形量は、仮想のモデル(仮想の光源)の光の光束の断面形状の整形量と同じである。このため、このような第1プリズム4および第2プリズム5を用いても光源1〜3の光の光束の断面形状が正円になるように、光源1〜3の各々から出射される光を、それぞれ、各光源1〜3の除算値と、仮想モデルの仮想除算値とに基づいて決定された入射角度で、光源1〜3の各々に対向する光入射面41〜43の各々に入射させている。これにより、光源1〜3の各々から出射される光の光束の断面形状が正円に整形される。
上記のような入射角度で各光入射面に光が入射される。具体的には、複数の光源1(2、3)の各々から出射された光の光束の断面形状の水平広がり角θhを垂直広がり角θvで除した除算値(θh/θv)に基づいた各々の光入射面の法線に対する入射角度で、複数の光源1(2、3)の各々から複数の光入射面41(42、43)の各々に光が入射されるように、複数の光源1(2、3)および第1プリズム4を配置する。
複数の光源1(2、3)および第1プリズム4は、複数の光源1(2、3)の各々から複数の光入射面41(42、43)の各々に入射する光の入射角度が、いずれも、法線に対して傾斜するように配置されている。
複数の光源1(2、3)のうち一の光源1および第1プリズム4は、一の光源1と対向する光入射面41の法線に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度で一の光源1から一の光源1と対向する光入射面41に光を入射させるように配置されている。複数の光源1(2、3)のうち他の光源2(3)および第1プリズム4は、他の光源2(3)と対向する光入射面42(43)の法線に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度で他の光源2(3)から他の光源2(3)と対向する光入射面42(43)に光を入射させるように配置されている。
法線に対する最大の入射角度で光を出射する光源1からの光の入射角度(+5.3度)と、法線に対する2番目に大きい入射角度で光を出射する光源3からの光の入射角度(−2度)との平均角度値(1.65度)の絶対値(1.65)は、法線に対する最小の入射角度で光を出射する光源2からの光の入射角度(−1.8度)の絶対値(1.8)よりも小さい。
基台110は、光源1〜3から出射された光が各々、上記の入射角度α〜γで光入射面41〜43に入射するように光源1〜3を固定するように構成されている。基台110は、平面視において、概略的には、矩形の枠体に形成されている。基台110は、光源1〜3の各々を配置する光源配置部111〜113を含む。光源配置部111〜113は、コリメータレンズ1a〜3aの各々を配置するように構成されている。光源配置部111(112、113)は、光源1(2、3)から出射された光が入射角度α(β、γ)で光入射面41(42、43)に入射するように、光源1(2、3)を保持するように構成されている。光源配置部111(112、113)の外側面は、第1プリズム4内で合成された光源1〜3の光軸Aおよび光入射面41(42、43)と非平行になるように構成されている。なお、光入射面41(42、43)は、第1プリズム4内で合成された光源1〜3の光軸Aに対して平行である。光源配置部111は、光入射面41(光軸A)に対して、α度(+5.3度)傾斜している。同様に、光源配置部112は、光入射面42(光軸A)に対して、β度(−1.8度)傾斜し、光源配置部113は、光入射面43(光軸A)に対して、γ度(−2度)傾斜している。
第2プリズム5は、第1プリズム4から出射された複数の光が光出射面51に入射され、少なくとも、入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、光出射面52から光を出射させるように構成されている。
第2プリズム5は、第2プリズム5に入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、第2プリズム5の光出射面52から光を出射させることに加え、第2プリズム5の光出射面52から出射される光の光束の断面形状を正円に近づける整形を行うように形成されている。第2プリズム5は、第1プリズム4によりビーム整形を行っても複数の光源1〜3から出射された光の各々の光軸を完全に一致させられない場合にも、複数の光の各々の光軸のずれをさらに補正することができる。第2プリズム5により光の光束の断面形状が整形される原理については、第1プリズム4と実質的に同様である。
図1に示すように、集光レンズ6は、複数の光の各々の光軸を合わされた合成光を集光する(絞る)ように構成されている。
走査ユニット7は、走査部71と、偏光レンズ72と、絞り部73と、立上ミラー74とを含んでいる。
走査部71は、水平走査用のMEMSミラー71hと、垂直走査用のMEMSミラー71vとを含んでいる。走査部71は、第1プリズム4および第2プリズム5を経由した光をフロントガラス900に走査するように構成されている。
偏光レンズ72(72a、72b)は、ユーザが偏光機能を有するサングラスを装着したままでもフロントガラス900に投影された画像を視認可能なように、光を水平面に対して45度偏光するように構成されている。
絞り部73は、第1プリズム4および第2プリズム5を経由した光の光束の断面形状を正円に整えるためのアパーチャである。絞り部73を通過した光が、走査部71に照射され、走査部71により走査される。
(第1実施形態の効果)
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、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、複数の光源1(2、3)の各々から出射された光の光束の断面形状の水平広がり角θhを垂直広がり角θvで除した除算値(θh/θv)と相関を持つ各々の光入射面41(42、43)の法線に対する入射角度で、複数の光源1(2、3)の各々から複数の光入射面41(42、43)の各々に光が入射されるように、複数の光源1(2、3)および第1プリズム4を配置する。これにより、光の光束の断面形状を正円に近づけるように整形するように、除算値(θh/θv)と相関を持つ各々の光入射面に対する法線方向に対する入射角度で、複数の光源1(2、3)の各々から複数の光入射面41(42、43)の各々に光が入射して、1つの光出射面47から出射されるように複数の光源1(2、3)および第1プリズム44を配置することができる。その結果、光源から出射される光の光束の断面形状が正円に対して歪んだ形状を有している場合でも、各々の光源から出射される異なる光の光束の断面形状の除算値(θh/θv)と相関を持つ入射角度で、各々の光源から第1プリズム4に入射した光が第1プリズム4から出射する際に光の光束の断面形状が正円になるように整形することができる。このため、複数の光源1(2、3)から出射される光を合成する(重ねる)際に、複数の光源1(2、3)から出射される光が互いに重ならない部分ができるのを抑制することができる。その結果、効率よく光を使って画像を投影することができる。また、除算値(θh/θv)と相関を持つ光入射面41(42、43)の法線に対する入射角度が所定角度を有する場合には、第1プリズム4の光入射面41(42、43)により反射された光が光源1(2、3)に入射してしまうのを抑制することができるので、光源の出力変動を抑制することができる。
また、第1実施形態では、複数の光源1(2、3)の各々から複数の光入射面41(42、43)の各々に入射する光の入射角度が、いずれも、法線に対して傾斜するように、複数の光源1(2、3)および第1プリズム4を配置する。これにより、効率よく光を使って画像を投影しつつ、確実に、光入射面41(42、43)により反射された光が光源1(2、3)に入射してしまうのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、一の光源1と対向する光入射面41の法線に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度で一の光源1から一の光源1と対向する光入射面41に光を入射させるように、複数の光源1(2、3)のうち一の光源1および第1プリズム4を配置する。他の光源2(3)と対向する光入射面42(43)の法線に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度で他の光源2(3)から他の光源2(3)と対向する光入射面42(43)に光を入射させるように、複数の光源1(2、3)のうち他の光源2(3)および第1プリズム4を配置する。これにより、光入射面41(42、43)の法線に対して、時計回りまたは反時計回りのいずれか一方向だけに傾斜した入射角度で、各光源から各光源と対向する光入射面41(42、43)に光を入射させる場合と異なり、複数の光源1(2、3)と第1プリズム4とを容易に配置することができる(複数の光源1(2、3)と第1プリズム4との配置位置の制約を小さくすることができる)。
また、第1実施形態では、法線に対する最大の入射角度で光を出射する光源1からの光の入射角度と、法線に対する2番目に大きい入射角度で光を出射する光源3からの光の入射角度との平均角度値の絶対値は、法線に対する最小の入射角度で光を出射する光源2からの光の入射角度の絶対値よりも小さい。これにより、光入射面の法線に対する、各光源から各光入射面に入射する光の入射角度が大きくなるのを抑制できる。その結果、光学的な特性の観点から好ましい、各光源1〜3から出射される光の入射角度が、1度以上、10度以下になるように、容易に、光学系を設計することができる。
また、第1実施形態では、第1プリズム4から出射された複数の光が入射され、少なくとも、入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、光出射面47から光を出射させる第2プリズム5を設ける。これにより、第1プリズム4によりビーム整形を行っても複数の光の各々の光軸を完全に一致させられない場合にも、複数の光の各々の光軸のずれをさらに補正することができる。その結果、複数の光源1(2、3)から出射される光を合成した(重ねた)際に、複数の光源1(2、3)から出射される光が互いに重ならない部分ができるのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、第2プリズム5に入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、第2プリズム5の光出射面47から光を出射させることに加え、第2プリズム5の光出射面47から出射される光の光束の断面形状を正円に近づけるように整形するように第2プリズム5を形成する。これにより、第1プリズム4によりビーム整形が行われた光の光束の断面形状を、第2プリズム5を用いて、さらに正円に近づけることができる。
[第2実施形態]
次に、図4を参照して、第2実施形態によるプロジェクタ200の構成について説明する。第2実施形態では、基台110の光源配置部111(112、113)が光軸Aに対して傾斜している第1実施形態のプロジェクタ100と異なり、基台210の光源配置部211(212)が光軸Aに対して平行である構成について説明する。
次に、図4を参照して、第2実施形態によるプロジェクタ200の構成について説明する。第2実施形態では、基台110の光源配置部111(112、113)が光軸Aに対して傾斜している第1実施形態のプロジェクタ100と異なり、基台210の光源配置部211(212)が光軸Aに対して平行である構成について説明する。
第1プリズム204は、複数の光入射面241(242、243)の各々に、各々の光入射面に対する法線(N)方向とは異なる方向から光が入射され、1つの光出射面47から出射される合成された光の光束の断面形状(スポット)を正円に近づけるように整形するように構成されている。
第1プリズム204は、光入射面241(242)から入射された光を反射させることにより光出射面247に向けて進めるための反射部244(245)を内部に含んでいる。光源1(2)は、反射部244(245)により光出射面247に向けられるように反射された光の進行方向に対して、垂直に光を出射するように基台210に配置されている。
光入射面241(242、243)は、第1プリズム204内の合成光の進行方向に対して非平行になるように形成されている。
基台210は、光源1〜3から出射された光が各々、上記の入射角度α〜γで光入射面241〜243に入射するように光源1〜3を固定するように構成されている。基台210は、平面視において、矩形の枠体に形成されている。基台210は、光源1〜3の各々を配置する光源配置部211〜213を含む。光入射面241(242、243)は、光源配置部211(212、213)と非平行になるように構成されている。これにより、光源1(2、3)から出射された光が各々、上記の入射角度α(β、γ)で光入射面241(242、243)に入射される。
光入射面241は、光源配置部211に対して、α度傾斜している。同様に、光入射面242は、光源配置部212に対して、β度傾斜し、光入射面243は、光源配置部213に対して、γ度傾斜している。このように構成すれば、光源1から出射された光が、上記の入射角度α(+5.3度)で光入射面241に入射される。同様に、光源2から出射された光が、上記の入射角度β(−1.8度)で光入射面242に入射され、光源3から出射された光が、上記の入射角度γ(−2度)で光入射面243に入射される。
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実施形態の効果)
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、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、上記のように構成することにより、第1実施形態と同様、光源1(2、3)の出力変動を抑制することができる。また、効率よく光を使って画像を投影することができる。
また、第2実施形態では、反射部244(245)により1つの光出射面247に向けられるように反射された光の進行方向に対して、垂直または平行に光を出射するように光源1(2、3)を基台210に配置する。第1プリズム204の複数の光入射面241(242、243)を、光の進行方向に対して非平行になるように第1プリズム204を形成する。これにより、光入射面241(242、243)に対する法線方向とは異なる方向から光入射面241(242、243)に光を入射させるために、基台210を複雑な形状にすることにより第1プリズム204の光入射面241(242、243)に対して傾斜させた状態で光源1(2、3)を配置させなくてもよい。その結果、簡易な形状を基台210を用いて、光入射面241(242、243)に対する法線方向とは異なる方向から光入射面241(242、243)に光を入射させることができる。
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5を参照して、第3実施形態によるプロジェクタ300の構成について説明する。第3実施形態では、第1プリズム204の反射部244および245が90度以外の角度で交差する第2実施形態のプロジェクタ200と異なり、第1プリズム304の反射部344および345が直交する構成について説明する。
次に、図5を参照して、第3実施形態によるプロジェクタ300の構成について説明する。第3実施形態では、第1プリズム204の反射部244および245が90度以外の角度で交差する第2実施形態のプロジェクタ200と異なり、第1プリズム304の反射部344および345が直交する構成について説明する。
図5に示すように、第1プリズム304は、光入射面341(342、343)と、反射部344(345)と、光出射面347とを含む。
反射部344(345)は、光源1(2)から出射され、光入射面341(342)から第1プリズム304内に入射した光を、光出射面347に向けて反射させるように構成されている。反射部344および345は、平面視において、互いに、直交するように構成されている。
第3実施形態によれば、反射部344および345を直交するように構成することによって、第1プリズム304の形状が複雑になるのを抑制することができる。その結果、第1プリズム304の製造時の誤差を小さくすることができるので、光源1〜3の各々から照射された光のビーム整形を精度よく行うことができる。
なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第2実施形態と同様である。
(第3実施形態の効果)
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、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、上記のように構成することにより、第1実施形態と同様、光源1(2、3)の出力変動を抑制することができる。また、効率よく光を使って画像を投影することができる。
また、第3実施形態では、隣接する反射部344(345)を、互いに、略90度の角度で交差するように設ける。これにより、第1プリズム304の構造を簡素化することができる。
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第2実施形態と同様である。
[第4実施形態]
次に、図6〜図9を参照して、第4実施形態によるプロジェクタ400の構成について説明する。第4実施形態では、光源1〜3の全てを基台110に直接固定した第1実施形態のプロジェクタ100と異なり、一部の光源のみを基台410に固定する構成について説明する。
次に、図6〜図9を参照して、第4実施形態によるプロジェクタ400の構成について説明する。第4実施形態では、光源1〜3の全てを基台110に直接固定した第1実施形態のプロジェクタ100と異なり、一部の光源のみを基台410に固定する構成について説明する。
図6に示すように、プロジェクタ400は、複数の光源1〜3と、第1プリズム4と、走査ユニット7とを備えている。プロジェクタ400は、複数の光源1〜3を配置するための基台410を備えている。第4実施形態では、プロジェクタ400は、光源1〜3をそれぞれ含む光源ユニット10〜30を備えている。図6では、第2プリズム5を省略して図示している。
光源ユニット10は、光源1と、光源取付部11とを含んでいる。光源取付部11には、光源1が固定されている。コリメータレンズ1aは、基台410に固定されている。コリメータレンズ1aは、光源1と第1プリズム4との間の位置で基台410に対して相対位置が変更しないように、基台410に固定されている。
光源1は、走査部71に照射される光の第1光束位置S1(図8参照)が変更されないように配置される。第1光束位置S1は、水平走査用のMEMSミラー71h(走査部71)の中心C(図8参照)に位置合わせされている。光源1の第1光束位置S1は、光束位置を合わせる際の基準にされる。
光源取付部11は、基台410の光源ユニット10が配置されている部分の外側面に沿って、基台410に対して相対的に移動可能に構成されている。光源取付部11は、光源1から出射される光に垂直な第1垂直面V1に沿って、コリメータレンズ1aに対して相対的に移動されるように構成されている。これにより、光源1が、第1垂直面V1に沿って、コリメータレンズ1aに対して相対的に移動される。その結果、光源1から出射される光の第1光軸A1(図8参照)を調整することができる。第1プリズム4内における合成光の進行方向と同じ方向に延びる第1光軸A1と、光源1からの第1プリズム4の光入射面41に向けて進む入射光とは、直交する。第1プリズム4内における合成光と同じ方向に延びる第1光軸A1は、光出射面47に平行である。このようにして、調整した光源1の第1光軸A1は、光軸を合わせる際の基準にされる。
図7に示すように、光源ユニット20は、光源2と、コリメータレンズ2aと、光源取付部21と、ベース部材22とを含んでいる。光源2は、光源取付部21に固定されている。コリメータレンズ2aは、コリメータレンズホルダ23を用いてベース部材22に固定されている。
図6に示すように、光源取付部21およびベース部材22は、一体的に、光源2から出射される光に垂直な第2垂直面V2に沿って基台410に対して相対位置が変更可能に構成されている。これにより、光源2とコリメータレンズ2aとが、一体的に移動されることにより第2光束位置S2(図8参照)が調整される。
光源取付部21は、ベース部材22に対して相対位置が変更可能に構成されている。具体的には、光源取付部21は、光源2から出射される光に垂直な第2垂直面V2に沿って、ベース部材22に対して相対的に移動可能に構成されている。光源取付部21は、基台410の光源ユニット20が配置されている部分の外側面に沿って、基台410に対して相対的に移動可能に構成されている。光源取付部21は、第2垂直面V2に沿って、コリメータレンズ2aに対して相対的に移動されるように構成されている。これにより、光源2から出射されてコリメータレンズ2aを通過した光軸の角度を変更することができる。その結果、光源2から出射される第2光軸A2(図8参照)の傾きを調整することが可能である。
光源2(光源ユニット20)は、走査部71に照射される光の第2光軸A2と光の第2光束位置S2とを、それぞれ、光源1の第1光軸A1と光源1の第1光束位置S1とに合わせることが可能なように配置される。
光源ユニット30は、光源3と、コリメータレンズ3aと、光源取付部31と、ベース部材32とを含んでいる。光源ユニット30は、光源ユニット20と実質的に同様の構成を有している。
光源取付部31およびベース部材32は、一体的に、光源3から出射される光に垂直な第3垂直面V3に沿って基台410に対して相対位置が変更可能に構成されている。これにより、光源3とコリメータレンズ3aとが、一体的に移動されることにより第3光束位置S3(図8参照)が調整される。第3光束位置S3は、特許請求の範囲の「第2光束位置」の一例である。第3垂直面V3は、特許請求の範囲の「第2垂直面」の一例である。
光源取付部31は、基台310の光源ユニット30が配置されている部分の外側面に沿って(第3垂直面V3に沿って)、基台410に対して相対的に移動可能に構成されている。これにより、光源3から出射される第3光軸A3(図8参照)の傾きを調整することが可能である。第3光軸A3は、特許請求の範囲の「第2光軸」の一例である。
光源3(光源ユニット30)は、走査部71に照射される光の第3光軸A3と光の第3光束位置S3とを、それぞれ、光源1の第1光軸A1と光源1の第1光束位置S1とに合わせることが可能なように配置される。
上記のような光源ユニット10(20、30)によって、図8に示す第1光軸A1とずれている第2光軸A2(第3光軸A3)を、第1光軸A1に合わせるように傾きを調整することができる。また、光源ユニット10(20、30)によって、図8に示すMEMSミラー71h(走査部71)の中心Cに位置する光束位置S1とずれている光束位置S2(光束位置S3)を、光束位置S1に合わせるように調整(移動)させることができる。
図9に示すように、走査ユニット7は、走査部71と、偏光レンズ72と、絞り部73と、立上ミラー74と、集光レンズ6とを含んでいる。
絞り部73は、複数の光源1〜3から出射され、合成された合成光を絞るように構成されている。具体的には、絞り部73は、アパーチャである。また、図6に示すように、走査ユニット7は、基台110に対して相対的に移動可能に構成されている。走査ユニット7は、水平方向に移動可能に構成されている。走査ユニット7は、垂直方向に移動可能に構成されている。これにより、第1光軸A1および第2光軸A2と、第1光束位置S1および第2光束位置S2との各々が合わされた光を絞り部73を通過させるように、走査ユニット7を調整することが可能である。言い換えると、第4実施形態のプロジェクタ400では、光軸合わせと、光束位置合わせの各々が行われた後、別途、絞り部73の位置合わせが行われるように構成されている。
走査部71は、絞り部73により絞られた光を走査し、フロントガラス900に画像を投影するように構成されている。
なお、第4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4実施形態の効果)
第4実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第4実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第4実施形態では、上記のように構成することにより、第1実施形態と同様、光源1(2、3)の出力変動を抑制することができる。また、効率よく光を使って画像を投影することができる。
また、第4実施形態では、少なくとも走査部71に照射される光の第1光束位置S1が変更されないように配置される光源1を設ける。走査部71に照射される光の第2光軸A2(第3光軸A3)と光の第2光束位置S2(第3光束位置S3)とを、それぞれ、光源1の第1光軸A1と光源1の第1光束位置S1とに合わせることが可能なように配置される光源2(3)を設ける。第1光軸A1〜第3光軸A3と、第1光束位置S1〜第3光束位置S3との各々が合わされた光が絞り部73を通過するように基台110に対して相対的に移動可能なように走査ユニット7を構成する。これにより、第1光束位置S1を基準として、第2光束位置S2(第3光束位置S3)を変更させて光束位置を合わせる作業を行うことができる。その結果、第1光束位置S1および第2光束位置S2(第3光束位置S3)の両方を変更させて光束位置を合わせる作業を行う場合に比べて、容易に光束位置を合わせる作業を行うことができる。また、光軸(第1光軸A1〜第3光軸A3)を合わせる作業および光束位置(第1光束位置S1〜第3光束位置S3)を合わせる作業と、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部73に通過させる作業とを、個別に行うことができる。その結果、光軸を合わせる作業、光束位置を合わせる作業、および、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部73に通過させる作業と一度に行う場合と異なり、光軸および光束位置を合わせた光を精度よく絞り部73に通過させることができるので、効率よく光を使って画像を投影することができる。
また、第4実施形態では、光源1と第1プリズム4との間の位置で基台410に固定された第1レンズ部材1aを設ける。光源1を、光源1から出射される光に垂直な第1垂直面V1に沿って、第1レンズ部材1aに対して相対的に移動されることにより、第1光軸A1の傾きが調整されるように構成する。これにより、光束位置を合わせる際の基準の光源である光源1の第1光軸A1の傾きを微調整することができるので、適切に微調整された第1光軸A1を光軸合わせの基準として用いることができる。その結果、第1光束位置S1を光束位置合わせの基準として用いることに加えて、第1光軸A1を光軸合わせの基準として用いることができる。
また、第4実施形態では、光源2(3)と第1プリズム4との間の位置で基台410に対して、光源2(3)から出射される光に垂直な第2垂直面V2(第3垂直面V3)に沿って移動可能に配置された第2レンズ部材2a(3a)を設ける。光源2(3)を、第2垂直面V2(第3垂直面V3)に沿って、第2レンズ部材2a(3a)に対して相対的に移動されることにより第2光軸A2(第3光軸A3)の傾きが調整されるように構成し、かつ、第2レンズ部材2a(3a)と一体的に移動されることにより第2光束位置S2(第3光束位置S3)が調整されるように構成する。これにより、簡易な構成によって、第2光軸A2(第3光軸A3)の傾きを調整して基準の第1光軸A1に合わせる作業、および、第2光束位置S2(第3光束位置S3)を調整して基準の第1光束位置S1に容易に合わせる作業を行うことができる。
また、第4実施形態では、光源1は、白色を投影する際に、光源2(3)と比較して、相対的に大きい出力で光を出射する赤色光源である。これにより、白色を投影する際に、光源2(3)と比較して相対的に大きい出力で光を照射する必要がある光源1の第1光束位置S1および第1光軸A1を基準として、光束位置および光軸を合わせる作業を行うことができる。その結果、光軸および光束位置を合わせた光を精度よく絞り部73に通過させる際に、光源1から出射された光の欠けを抑制することができるので、白色を投影する際の輝度を容易に確保することができる。
なお、第4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5実施形態]
次に、図10を参照して、第5実施形態によるプロジェクタ500の構成について説明する。第5実施形態では、集光レンズ6が走査ユニット7に配置されている第4実施形態のプロジェクタ400と異なり、集光レンズ6が光源1〜3が配置される基台510に配置されている構成について説明する。
次に、図10を参照して、第5実施形態によるプロジェクタ500の構成について説明する。第5実施形態では、集光レンズ6が走査ユニット7に配置されている第4実施形態のプロジェクタ400と異なり、集光レンズ6が光源1〜3が配置される基台510に配置されている構成について説明する。
プロジェクタ500は、複数の光源1〜3と、第1プリズム4と、集光レンズ6と、走査ユニット7とを備えている。プロジェクタ500は、複数の光源1〜3を配置するための基台510を備えている。図10では、第2プリズム5を省略して図示している。
集光レンズ6は、基台510に固定されている。集光レンズ6は、基台510の走査ユニット7側の側部に配置されている。集光レンズ6は、光源1〜3の各々から出射された光の合成光を集光する。集光された光は、走査ユニット7の絞り部73を介して、水平走査用のMEMSミラー71hに照射される。
第5実施形態では、光源2の第2光軸A2および光源3の第3光軸A3を光源1の第1光軸A1に合わせ、光源2の第2光束位置S2および光源3の第3光束位置S3と光源1の第1光束位置S1とに合わせた状態で、光源1〜3の各々から出射された光の合成光を集光レンズ6により集光する。そして、集光された状態の合成光を走査ユニット7内部に導き、絞り部73を通過させるように、走査ユニット7を調整することが可能である。
なお、第5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5実施形態の効果)
第5実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第5実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第5実施形態では、上記のように構成することにより、第1実施形態と同様、光源の出力変動を抑制することができる。また、効率よく光を使って画像を投影することができる。
また、第5実施形態では、基台510に固定され、光源1〜3の各々から出射された光を集光する集光レンズ6を設ける。これにより、集光レンズ6が走査ユニット7に設けられた構成と異なり、光軸および光束位置を合わせた光を絞り部73に通過させる際に走査ユニット7を動かしても、合わされた光軸(第1光軸A1〜第3光軸A3)の位置がずれるのを抑制することができる。
なお、第5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。
(変形例)
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。
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1〜5実施形態では、プロジェクタ100〜500を自動車のヘッドアップディスプレイに適用した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明は、プロジェクタを自動車以外のヘッドアップディスプレイに適用してもよい。また、本発明は、ヘッドアップディスプレイに限らず、壁面などに投影するプロジェクタにも適用可能である。
また、上記第1〜第5実施形態では、第1プリズム4および第2プリズム5を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1プリズムのみを設けてもよい。また、第1プリズムおよび第2プリズムに加えて、他のプリズムを備えていてもよい。
また、上記第1〜第5実施形態では、第2プリズム5に入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、第2プリズム5の光出射面から光を出射させることに加え、第2プリズム5の光出射面から出射される光の光束の断面形状を正円に近づけるように整形する第2プリズム5を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、光の整形を行わず、入射した複数の光の各々の光軸を合わせて光出射面から光を出射させる第2プリズムを設けてもよい。
また、上記第4および第5実施形態では、走査部71に照射される光の第1光束位置S1が変更されないように配置される光源1を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、走査部に照射される光の第1光束位置S1が変更されず、かつ、走査部に照射される光の第1光軸A1が変更されないように配置される光源1を設けてもよい。
また、上記第1〜第5実施形態では、3つの光源1〜3を設ける例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数の光源は複数であればよく、3つ以外の数の光源を設けてもよい。
また、上記第1〜第5実施形態では、レーザダイオードからなる光源1(2、3)を設けたが、本発明はこれに限らない。本発明では、光源は、レーザダイオード以外であってもよい。
また、上記第1〜第5実施形態では、光源1〜3から出射される入射角度を、3つの光源1〜3のいずれでもない仮想除算値(θh/θv)が0.4の仮想のモデル(仮想の光源)を基準として決定する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、仮想除算値(θh/θv)が0.4以外の数値の仮想のモデルを基準として、光源1〜3から出射される入射角度を決定してもよい。また、光源1〜3から出射される入射角度を決定する際に、仮想のモデルではなく、光入射面の法線方向に対して所定角度だけ傾斜した入射角度で光を照射する3つの光源1〜3のうちいずれかの光源を基準として、残りの光源の各々から照射される光の入射角度を決定してもよい。
また、上記第1〜第5実施形態では、複数の光源1〜3とは異なる仮想の光源の仮想除算値と相関を持つ複数の光源1〜3の入射角度を用いる例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、仮想の光源から出射された光が光入射面に入射する際の仮想入射角度と相関を持つ複数の光源1〜3の入射角度を用いてもよい。
1 光源(赤色レーザ光源、第1レーザ光源)
1a コリメータレンズ(第1レンズ部材)
2 光源(緑色レーザ光源、第2レーザ光源)
2a、3a コリメータレンズ(第2レンズ部材)
3 光源(青色レーザ光源、第2レーザ光源)
4、204、304 第1プリズム
5 第2プリズム
6 集光レンズ
7 走査ユニット
41、42、43、241、242、243、341、342、343 光入射面
44、45、46、244、245、344、345 反射部
47、247 光出射面
71 走査部
73 絞り部
100、200、300、400、500 プロジェクタ
110、210、410、510 基台
A1 第1光軸
A2 第2光軸
A3 第3光軸(第2光軸)
N 法線
S1 第1光束位置
S2 第2光束位置
S3 第3光束位置(第2光束位置)
V1 第1垂直面
V2 第2垂直面
V3 第3垂直面(第2垂直面)
θh 水平広がり角
θv 垂直広がり角
θh/θv 除算値
1a コリメータレンズ(第1レンズ部材)
2 光源(緑色レーザ光源、第2レーザ光源)
2a、3a コリメータレンズ(第2レンズ部材)
3 光源(青色レーザ光源、第2レーザ光源)
4、204、304 第1プリズム
5 第2プリズム
6 集光レンズ
7 走査ユニット
41、42、43、241、242、243、341、342、343 光入射面
44、45、46、244、245、344、345 反射部
47、247 光出射面
71 走査部
73 絞り部
100、200、300、400、500 プロジェクタ
110、210、410、510 基台
A1 第1光軸
A2 第2光軸
A3 第3光軸(第2光軸)
N 法線
S1 第1光束位置
S2 第2光束位置
S3 第3光束位置(第2光束位置)
V1 第1垂直面
V2 第2垂直面
V3 第3垂直面(第2垂直面)
θh 水平広がり角
θv 垂直広がり角
θh/θv 除算値
Claims (12)
- 光束の断面形状が異なる複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源の各々から出射された光が入射する複数の光入射面と、前記複数の光入射面から入射した光が合成されて出射される1つの光出射面とを含む第1プリズムと、
前記第1プリズムから出射された光を走査する走査部とを備え、
前記複数のレーザ光源および前記第1プリズムは、
前記複数のレーザ光源の各々から出射された光の光束の断面の水平広がり角を垂直広がり角で除した除算値と相関を持つ各々の前記光入射面に対する法線に対する入射角度で、前記複数のレーザ光源の各々から前記複数の光入射面の各々に光が入射されるように配置されている、プロジェクタ。 - 前記複数のレーザ光源および前記第1プリズムは、
前記複数のレーザ光源の各々から前記複数の光入射面の各々に入射する光の入射角度が、いずれも、前記法線に対して傾斜するように配置されている、請求項1に記載のプロジェクタ。 - 前記複数のレーザ光源のうち一のレーザ光源および前記第1プリズムは、
前記一のレーザ光源と対向する前記光入射面の法線に対して、時計回りの方向に傾斜した入射角度で前記一のレーザ光源から前記一のレーザ光源と対向する前記光入射面に光を入射させるように配置され、
前記複数のレーザ光源のうち他のレーザ光源および前記第1プリズムは、
前記他のレーザ光源と対向する前記光入射面の法線に対して、反時計回りの方向に傾斜した入射角度で前記他のレーザ光源から前記他のレーザ光源と対向する前記光入射面に光を入射させるように配置されている、請求項1または2に記載のプロジェクタ。 - 前記複数のレーザ光源のうち前記法線に対する最大の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度と、前記複数のレーザ光源のうち前記法線に対する2番目に大きい入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度との平均角度値の絶対値は、前記複数のレーザ光源のうち前記法線に対する最小の入射角度で光を出射するレーザ光源からの光の入射角度の絶対値よりも小さい、請求項4に記載のプロジェクタ。
- 前記第1プリズムから出射された複数の光が入射され、少なくとも、入射した複数の光の各々の光軸を合わせた状態で、光出射面から光を出射させる第2プリズムをさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプロジェクタ。
- 前記複数のレーザ光源を配置するための基台をさらに備え、
前記第1プリズムは、前記光入射面から入射された光を反射させることにより前記1つの光出射面に向けて進めるための複数の反射部を内部に含み、
前記複数のレーザ光源は、それぞれ、前記反射部により前記1つの光出射面に向けられた光の進行方向に対して、垂直または平行に光を出射するように前記基台に配置され、
前記第1プリズムの前記複数の光入射面は、前記進行方向に対して非平行になるように形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプロジェクタ。 - 隣接する前記反射部は、互いに、略90度の角度で交差するように設けられている、請求項6に記載のプロジェクタ。
- 前記複数のレーザ光源を配置するための基台と、
光を絞る絞り部と、前記絞り部により絞られた光を走査する前記走査部とを含む走査ユニットとをさらに備え、
前記複数のレーザ光源は、少なくとも前記走査部に照射される光の第1光束位置が変更されないように配置される第1レーザ光源と、前記第1レーザ光源とは異なる色の光を出射し、前記走査部に照射される光の第2光軸と光の第2光束位置とを、それぞれ、前記第1レーザ光源の第1光軸と前記第1レーザ光源の第1光束位置とに合わせることが可能なように配置される第2レーザ光源とから構成され、
前記走査ユニットは、前記第1光軸および前記第2光軸と、前記第1光束位置および前記第2光束位置との各々が合わされた光が前記絞り部を通過するように前記基台に対して相対的に移動可能に構成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプロジェクタ。 - 前記第1レーザ光源と前記第1プリズムとの間の位置で前記基台に固定された第1レンズ部材をさらに備え、
前記第1レーザ光源は、前記第1レーザ光源から出射される光に垂直な第1垂直面に沿って、前記第1レンズ部材に対して相対的に移動されることにより、前記第1光軸の傾きが調整されるように構成されている、請求項8に記載のプロジェクタ。 - 前記第2レーザ光源と前記第1プリズムとの間の位置で前記基台に対して、前記第2レーザ光源から出射される光に垂直な第2垂直面に沿って移動可能に配置された第2レンズ部材をさらに備え、
前記第2レーザ光源は、前記第2垂直面に沿って、前記第2レンズ部材に対して相対的に移動されることにより前記第2光軸の傾きが調整されるように構成され、かつ、前記第2レンズ部材と一体的に移動されることにより前記第2光束位置が調整されるように構成されている請求項9に記載のプロジェクタ。 - 前記第2レーザ光源は、緑色レーザ光源または青色レーザ光源を含み、
前記第1レーザ光源は、白色を投影する際に、前記第2レーザ光源と比較して、相対的に大きい出力で光を出射する赤色レーザ光源である、請求項8〜10のいずれか1項に記載のプロジェクタ。 - 前記第1レンズ部材および前記第2レンズ部材は、コリメータレンズであり、
前記基台に固定され、前記第1レーザ光源および前記第2レーザ光源の各々から出射された光を集光する集光レンズをさらに備える、請求項10に記載のプロジェクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015244816A JP2017111266A (ja) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | プロジェクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015244816A JP2017111266A (ja) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | プロジェクタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2017111266A true JP2017111266A (ja) | 2017-06-22 |
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ID=59080699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2015244816A Pending JP2017111266A (ja) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | プロジェクタ |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2017111266A (ja) |
-
2015
- 2015-12-16 JP JP2015244816A patent/JP2017111266A/ja active Pending
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