JP2019066625A - 光学エンジン及びプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
Description
(例えば、特許文献1参照)。
上記の問題は、更に他の光学系を有する光学エンジンや、この光学エンジンを備えたプロジェクタにおいても同様に生じる。
複数の半導体レーザ及び前記半導体レーザに対応した複数のコリメートレンズを有するレンズアレイを備えた光源装置と、
前記レンズアレイから出射された光が通過する開口を備える筐体と、
前記光源装置の前記レンズアレイ及び前記筐体の間を接続する弾性を有するシール部材と、
を備え、
前記シール部材の第1面が前記レンズアレイの出射側の外縁面と全周にわたって接し、前記シール部材の、前記第1面とは反対側に位置する第2面が前記筐体の前記開口の周囲と全周にわたって接しており、
前記シール部材が圧縮された状態で前記レンズアレイ及び前記筐体の間に配置されている。
上記の光学エンジンと、
前記光学エンジンから出射された光が入射する蛍光体ホイールと、
画像データに基づいて、前記蛍光体ホイールから出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
前記画像を拡大して投射する投射手段と、
を備えている。
はじめに、図1A、図1B、図2A、図2B、図3A及び図3Bを参照しながら、本発明の1つの実施形態に係る光学エンジンの概要を説明する。ここで、図1Aは、本発明の1つの実施形態に係る光学エンジンの概要を示す模式的な斜視図(断面図)である。図1Bは、図1Aの光学エンジンの光源装置領域を拡大して示した模式的な斜視図(断面図)である。図2Aは、本発明の1つの実施形態に係る光学エンジンの一部である光源装置及びヒートシンクを示した模式的な斜視図(外形図)であって、出射側と反対側から見た図である。図2Bは、本発明の1つの実施形態に係る光学エンジンの一部である光源装置及びヒートシンクを示した模式的な斜視図(外形図)であって、側面側から見た図である。図3Aは、本発明の実施形態に係る光源装置の内部構造を模式的に示す側面断面図である。図3Bは、図3Aに示す光源装置の内部構造を直交方向から見た側面断面図である。
本実施形態に係る光学エンジン2は、複数の半導体レーザ4及び半導体レーザ4に対応した複数のコリメートレンズ8を有するレンズアレイ6を備えた光源装置10を備える。光源装置10に関して更に詳細に述べると、図1B、図3A及び図3Bに示すように、光源装置10は、側壁部12C及び基板部12Dを有するパッケージ12を備えている。複数の半導体レーザ4は基板部12Dに載置され、側壁部12Cで囲まれている。パッケージ12の出射側の端面12Aが、レンズアレイ6の入射側の外縁面6Bに接しており、パッケージ12及びレンズアレイ6により、外気から遮断された内部空間が形成されている。複数の半導体レーザ4は、このパッケージ12の内部空間に収容されている。
ただし、光源装置10が稼働して温度変化が生じると、パッケージ12及びレンズアレイ6の線膨張係数の違いにより、それらの変形量が異なり、両者が剥離する危険性が有る。また、光源装置10の落下、振動衝撃により接着層が剥離し、レンズアレイ6が脱落する危険性もある。
半導体レーザ4、立上ミラー16及び透光性部材14の何れも、レンズアレイ及びパッケージ12で形成された外気から遮断された内部空間の中に配置されているので、塵埃等が付着して光学特性が低下することを抑制できる。
ただし、これに限られるものではなく、例えば、20個の半導体レーザ及びそれに対応した20個の立上ミラーが実装され、これに対応した20個のコリメートレンズを有するレンズアレイを用いることもできるし、その他の任意の数の半導体レーザ、立上ミラー、コリメートレンズを有する光源装置を用いることができる。
ただしこれに限られるものではなく、例えば、発振波長が紫外から緑色領域の任意の波長域の窒化物半導体レーザを用いることも考えられるし、赤色や赤外のGaAs系半導体レーザ半導体レーザを用いることも考えられる。
図1Bに示すように、本実施形態に係る光学エンジン2は、更に、レンズアレイ6から出射された光が通過する開口32を備える筐体30と、光源装置10のレンズアレイ6及び筐体30の間を接続する弾性を有するシール部材20とを備える。シール部材20も、レンズアレイ6から出射された光が通過する開口26を備えており、開口26を囲むように配置された弾性材からなる外縁部で構成されている。
筐体30の材質として、樹脂材料、金属材料をはじめとする任意の材料を採用することができる。シール部材20の材質として、弾性を有する任意のゴム材料や樹脂材料を採用することができる。
以上のように、本実施形態では、コリメートレンズ8への塵埃等の付着を抑制可能な小型で高出力な光学エンジンを提供できる。
このような嵌合構造により、光源装置10の筐体30に対する位置決めを容易に確実に行うことができる。なお、段状部28A及び凸部28Bには直接圧縮力は加えずに、シール部材20に圧縮力を加えた場合であっても、確実に嵌合構造を維持することができる。
本実施形態に係る光学エンジン2は、更にヒートシンク40を備える。ヒートシンク40の取付面42は、光源装置10のパッケージ12の出射側と反対側の端面12Bに接している。本実施形態に係るヒートシンク40は、複数のフィン44を有する櫛形のアルミ製ヒートシンクであり、光学エンジン2を効果的に冷却することができる。ただし、ヒートシンクは、これに限られるものではなく、既知の任意の材料、構造を有する任意のヒートシンクを用いることができる。
更に、本実施形態では、ヒートシンク40及び筐体30を繋げる接続部材52(図2A参照)により、ヒートシンク40、パッケージ12、レンズアレイ6、シール部材20及び筐体30が固定されている。
次に、図4を参照しながら、上記の接続部材52によるヒートシンク40、パッケージ12、レンズアレイ6、シール部材20及び筐体30を固定する取付構造について説明する。図4は、図2Aの矢視IV−IV断面であって、スペーサ及び接続部材を用いた光学エンジンの取付構造の一例を模式的に示す側面断面図である。なお、シール部材20の段差部28Aの部分は、省略して示してある。
これにより、スペーサ50の長さに応じて、最適な距離Lで光学エンジン2の主要構成部材を固定することができる。特に、シール部材20が最適な圧縮力を発揮するように、シール部材20の圧縮量を確実に設定することができる。最適な距離Lは、シール部材20が十分な弾性力を発生し、かつ圧縮荷重を取り除けば元に戻る弾性変形領域にある距離であることが好ましい。最適な距離Lは、シール部材20の材料特性に応じて適宜定めることができる。
次に、図5を参照しながら、上述の実施形態で示した光学エンジン2を、いわゆる1チップ方式のDLPプロジェクタにおける光学エンジンとして用いる場合を説明する。図5は、本発明の1つの実施形態に係るプロジェクタの概要を示す模式図あって、光学エンジン2やプロジェクタ100を上から見た模式的な平面図である。
また、蛍光体ホイール110は光を反射させる反射型であってもよく、反射型に適した光学系とすればよい。
4 半導体レーザ
6 レンズアレイ
6A 出射側の外縁面
6B 入射側の外縁面
8 コリメートレンズ
10 光源装置
12 パッケージ
12A 出射側の端面
12B 出射側と反対側の端面
12C 側壁部
12D 基板部
12E 本体部
14 透光性部材
16 立上ミラー
18 リード
20 シール部材
22 シール部材の第1面
24 シール部材の第2面
26 開口
28A 段差部
28B 凸部
30 筐体
32 開口
32A 開口内面
34 開口の周囲
40 ヒートシンク
42 取付面
44 フィン
46 締結面
50 スペーサ
52 接続部材
54 ワイヤ
56 中継部
100 プロジェクタ
110 蛍光体ホイール
120 受光レンズ
130 駆動モータ
140 DMD素子(光変調手段)
150 投射レンズ(投影手段)
SC スクリーン
Claims (7)
- 複数の半導体レーザ及び前記半導体レーザに対応した複数のコリメートレンズを有するレンズアレイを備えた光源装置と、
前記レンズアレイから出射された光が通過する開口を備える筐体と、
前記光源装置の前記レンズアレイ及び前記筐体の間を接続する弾性を有するシール部材と、
を備え、
前記シール部材の第1面が前記レンズアレイの出射側の外縁面と全周にわたって接し、前記シール部材の、前記第1面とは反対側に位置する第2面が前記筐体の前記開口の周囲と全周にわたって接しており、
前記シール部材が圧縮された状態で前記レンズアレイ及び前記筐体の間に配置されていることを特徴とする光学エンジン。
- 前記レンズアレイの前記出射側の外縁面と前記筐体の前記開口の周囲との間の距離を画定するスペーサを備えることを特徴とする請求項1に記載の光学エンジン。
- 前記光源装置が前記複数の半導体レーザを収容するパッケージを備え、
前記パッケージの出射側の端面が、前記レンズアレイの入射側の外縁面に接していることを特徴とする請求項1または2に記載の光学エンジン。
- 前記パッケージの出射側と反対側の面にヒートシンクが接しており、前記ヒートシンク及び前記筐体を繋げる接続部材により、前記ヒートシンク、前記パッケージ、前記レンズアレイ、前記シール部材及び前記筐体が固定されていることを特徴とする請求項3に記載の光学エンジン。
- 前記シール部材が前記第2面の内側に凸部を有し、前記第2面及び前記凸部により、前記シール部材が前記筐体の前記開口と嵌合していることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の光学エンジン。
- 前記筐体の内部に光学部材が収納されていることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の光学エンジン。
- 請求項1から6の何れか1項に記載の光学エンジンと、
前記光学エンジンから出射された光が入射する蛍光体ホイールと、
画像データに基づいて、前記蛍光体ホイールから出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
前記画像を拡大して投射する投射手段と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
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