JP5121771B2 - 光源ユニット、及び画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバによりレーザ光線を伝達することを必要とするレーザ装置、例えば、レーザ光線を光源として画像をスクリーンに投写するプロジェクタやリアプロジェクションテレビ、または、液晶テレビのバックライトの光源ユニットに関するものである。

従来の光源ユニットでは、半導体レーザから照射されたレーザ光線を、コリメータレンズを使って平行な光線にした後に、平凸レンズを使って集光することによって断面が帯状の光線としている。そして、コリメータレンズと平凸レンズは別々の鏡筒によって保持され、さらに２つの鏡筒は、その外側の支持体によって保持されている（例えば、特許文献１）。また、他の例では、レーザダイオード（ＬＤ）チップから所定の広がり角を持って照射されるレーザ光線を、コリメートレンズ（凸レンズ）で平行光線に変えた後に、集光レンズ（凸レンズ）で光ファイバの先端に集光している。そして、コリメートレンズおよび集光レンズは、位置決めされ異なるレンズホルダ内にそれぞれ保持されている（例えば、特許文献２）。さらに、他の例では、レーザ素子からの出射光をコリメートレンズで平行光束化した後に、２つの集光レンズ（シリンドリカルレンズとアナモルフィックレンズ）を使って光ファイバの先端に集光している。なお、２つの集光レンズは、ともに集光レンズホルダに保持されている（例えば、特許文献３）。

特開平５−９３８８１号公報（段落００２４、００３２、図２） 特開２０００−１２１８８８号公報（段落００１８、００１９、図１） 特開２００７−６７２７１号公報（段落００２３、００２４、００３８、図２）

特許文献１および特許文献２のような光源ユニットでは、シリンドリカルレンズを使用していないので、縦方向と横方向で広がり角の異なるレーザ光線を平行光線にすることが難しく、コリメータレンズを通過した後に集光レンズで集光しても光ファイバの入射端面に集光しきれない。特許文献３の光源ユニットでは、レーザ光線を平行光線にするのにはコリメートレンズが使用されているので、縦横で異なる広がり角を持つレーザ光線を平行光線にすることは難しい。また、特許文献３の光源ユニットにはシリンドリカルレンズが使用されているが、集光光学系に使用されており、レーザ光線を光ファイバの先端に集光するために、特殊なアナモルフィックレンズも使用している。

さらに、特許文献１の光源ユニットでは、コリメータレンズと平凸レンズを別々の鏡筒で保持し、これらの鏡筒を支持体に個別に取り付けているので、これら２つのレンズの光軸を正確に合致させることが難しい。また、特許文献２の光源ユニットでは、コリメートレンズを保持する鏡筒と、集光レンズを保持する鏡筒は直接結合されているが、２つの鏡筒間は位置決めされておらず、光軸を正確に合わせることが難しい。また、特許文献３の光源ユニットでは、集光レンズホルダは、コリメートレンズを保持するレーザユニットと連結部材を介して結合されているので、集光レンズとコリメータレンズとの位置決めが難しいなどの問題がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、レーザ素子から照射される縦方向と横方向に異なる広がり角を持つレーザ光線を、アナモルフィックレンズのような特殊なレンズや、支持台などの鏡筒以外の余分な部品を使用することなく、縦方向、横方向とも光ファイバの入射端面からはみ出さないように集光することを目的としている。

本発明に係る光源ユニットは、縦方向と横方向で異なる広がり角をもつレーザ光線を出射するレーザ素子と、前記レーザ光線を平行なレーザ光線にする少なくとも１つのシリンドリカルレンズと、前記シリンドリカルレンズを保持する第１の鏡筒と、前記シリンドリカルレンズの後に配置され、前記平行なレーザ光線を集光する集光レンズと、前記集光レンズを保持する第２の鏡筒とを備え、前記シリンドリカルレンズの光軸と前記集光レンズの光軸とが合致するように、前記第１の鏡筒と前記第２の鏡筒とが位置決めされて結合され、前記第１の鏡筒の側面のレーザ光線が直接当たらない位置に設けられた光検出用の穴と、前記第１の鏡筒の外側に設けられた光センサとをさらに備え、前記光検出用の穴から漏れる前記レーザ光線の散乱光を前記光センサで検出することにより、前記レーザ光線の発光強度を検出し、前記光センサが、前記光検出用の穴の軸線上からずれた場所に位置するように保持されていることを特徴とする。

本発明によれば、レーザ素子から照射される縦横で広がり角の異なるレーザ光線を、少なくとも１つのシリンドリカルレンズで屈折させ、縦横方向とも平行な光線にするので、シリンドリカレンズを通過した後に集光レンズで集光する際により小さなスポット径まで集光することができる。また、シリンドリカルレンズと集光レンズを別々の鏡筒で保持することにしたので、シリンドリカルレンズ、集光レンズ、それぞれのレンズに適した鏡筒の形状を採用することが可能になる。

さらに、シリンドリカルレンズを保持する鏡筒と集光レンズを保持する鏡筒を位置決めして結合しているので、２つの鏡筒に保持されるシリンドリカルレンズと、集光レンズの光軸を正確に合わせることができ、光軸がずれて性能が低下することが無いなどの効果が得られる。

実施の形態１．
以下、図面を用いて本発明の実施の形態１の光源ユニットについて説明する。図１は本実施の形態による光源ユニットの斜視図、図２はその横断面図、図３はその縦断面図、図４はシリンドリカルレンズを保持するレンズユニット１００の横断面図、図５はシリンドリカルレンズを保持するレンズユニット１００を後側から見た斜視図、図６は丸レンズを保持するレンズユニット２００の斜視図（鏡筒だけ部分的に断面を取ったものである）、図７は丸レンズを保持するレンズユニット２００の縦断面図、図８はシリンドリカルレンズを保持するレンズユニット１００と、丸レンズを保持するレンズユニット２００を合わせたときの斜視図、図９と図１０はシリンドリカルレンズを保持するレンズユニット１００と、丸レンズを保持するレンズユニット２００との位置決め方法を説明する斜視図、図１１は光ファイバホルダ５の調整方法を説明する斜視図、図１２は光センサユニット４００の構成を説明する鏡筒部分の部分断面図である。

図１に示すように、本実施の形態１の光源ユニットは、シリンドリカルレンズを保持する第１の鏡筒１を有するレンズユニット１００と、丸レンズを保持する第２の鏡筒２を有するレンズユニット２００と、光ファイバ３を保持するコネクタ４を袋ナット４ａにより固定するための光ファイバホルダ５と、第１の鏡筒１の後端に取り付けられ、レーザ光線を照射するレーザモジュール３００と、第１の鏡筒１の鏡筒の側面に取り付けられ、レーザ光線を検出する光センサユニット４００により構成されている。

図２および図３に示すように、レーザモジュール３００は、ベース板６と、その上に搭載されるレーザ素子７と、ベース板６に取り付けられレーザ素子７を封止するキャップ８とにより構成されており、第１の鏡筒１の後端に位置決めされて取り付けられている。第１の鏡筒１には、３枚のシリンドリカルレンズ１０、１１、１２が保持されている。シリンドリカルレンズ１０とシリンドリカルレンズ１１は、母線の方向が同じ向きになるようにして、レンズホルダ１５を介して第１の鏡筒１に保持されている。また、シリンドリカルレンズ１２は、シリンドリカルレンズ１０、１１に対し、母線の方向が直角になるように保持されている。

第２の鏡筒２には、２枚の丸レンズ１３、１４が保持されている。第２の鏡筒２は、丸レンズ１３、１４の光軸がシリンドリカルレンズ１１、１２、１３の光軸に合致するように、第１の鏡筒１に対して位置決めして取り付けられている。なお、本実施の形態１では、第１の鏡筒１でシリンドリカルレンズ３枚保持し、第２の鏡筒２で丸レンズ２枚を保持する例を示したが、要求される性能とコストや大きさなどの制約条件とによって各レンズの枚数は変わってもよい。また、本実施の形態１では、シリンドリカルレンズ１０，１１をレンズホルダ１５に入れ、第１の鏡筒１で保持しているが、シリンドリカルレンズが１枚の場合などは、シリンドリカルレンズ１２のようにレンズホルダを介さず鏡筒で直接保持しても良い。

光ファイバ３は、第２の鏡筒２側の先端がコネクタ４の先端に合致するようにコネクタ４に挿入され、当該コネクタ４に接着剤等で固定されている。また、第２の鏡筒２の出口側先端には、光ファイバホルダ５が取り付けられている。この光ファイバホルダ５にはコネクタ４の先端が挿入され、袋ナット４ａにより固定されている。このとき、コネクタ４の先端は光ファイバホルダ５の穴の底に当て止めさているので、光ファイバ３先端の光ファイバホルダ５に対する深さ方向の位置決めがなされる。なお、図１〜図３に示す光ファイバ３は、説明のために途中で切った状態を示しており、実際は所望の長さで被覆も被っているのが一般的である。

次に、作用について説明する。レーザ素子７からはレーザ光線９が照射される。レーザ素子７は、横断面図である図２に示すように横方向には大きく広がり、縦断面図である図３に示すように縦方向には少し広がるレーザ光線９を照射する。次に、レーザ素子７から照射されたレーザ光線９は、キャップ８に設けられたガラスの窓８ａを通過し、シリンドリカルレンズ１０に入射する。図２に示すように、シリンドリカルレンズ１０に入射したレーザ光線９は、シリンドリカルレンズ１０、１１によって屈折し、横方向の広がりが補正され平行な光線になる。一方、シリンドリカルレンズ１０、１１は縦方向に曲率を持たないので、図３に示すように、縦方向のレーザ光線９はほとんど角度を変えずシリンドリカルレンズ１０、１１を通過する。

第１の鏡筒１内の空洞を伝播したレーザ光線９は、シリンドリカルレンズ１２に入射する。シリンドリカルレンズ１２は、母線方向がシリンドリカルレンズ１０、１１と直角方向になるように配置されているので、図２に示すように横方向に広がるレーザ光線９は曲がらず、図３に示すように縦方向に広がるレーザ光線９は屈折し、縦方向の広がりが補正され平行な光線になる。これらの作用により、シリンドリカルレンズ１２の出口側から照射されるレーザ光線９は、縦横両方向とも平行な光線となる。

続いて、丸レンズ１４に入射した縦横両方向とも平行なレーザ光線９は、丸レンズ１４と丸レンズ１３によって縦横両方向に屈折され、光ファイバ３の入口に集光される。光ファイバ３に入射したレーザ光線９は、光ファイバ３の中を伝播し伝達される。以上のように、レーザ素子７から照射され、縦横で広がり角の異なるレーザ光線９を、母線方向が直交する向きに配置された複数のシリンドリカルレンズ１０〜１２で縦横方向とも平行な光線にするので、その後、この平行な光線を丸レンズ１３、１４を使って集光することにより、光ファイバ３の先端に簡単にレーザ光線を集光することができる。

次に、各レンズユニットの構成について説明する。図４に示すレンズユニット１００において、シリンドリカルレンズ１０とシリンドリカルレンズ１１は、レンズホルダ１５に入れられ、第１の鏡筒１のレーザ光線９が入射する入口側に保持されている。これに対し、シリンドリカルレンズ１２は、第１の鏡筒１のレーザ光線９が出射する出口側に保持されている。また、シリンドリカルレンズ１１は、板ばね１６によりレンズホルダ１５の内側に設けられた突起１５ａ、１５ｂに押し当てられガタ無く保持されている。板ばね１６は、ねじ１７ａ、１７ｂによって、レンズホルダ１５にねじ留めされている。

シリンドリカルレンズ１２は、第１の鏡筒１に直接嵌められ、板ばね１８により鏡筒側に付勢され固定されている。板ばね１８は、図９に示された４本のねじ１９ａ〜１９ｄによって第１の鏡筒１にねじ留めされている。また、シリンドリカルレンズ１２は、シリンドリカルレンズ１０、１１とは母線の方向が直交する方向に配置されている。これは、シリンドリカルレンズ１０，１１でレーザ光線９の横方向の広がりを平行にし、シリンドリカルレンズ１２でレーザ光線９の縦方向の広がり平行にすることにより、レーザ光線９を平行光線にするためである。

シリンドリカルレンズ１０は、シリンドリカルレンズ１１とは反対側からレンズホルダ１５に入れられ、突起１５ａ、１５ｂにレーザ光線９の入射側から当接することで、光軸方向の位置決めがなされる。そして、図５に示すように、第１の鏡筒１の入口側から、板ばね２０を４本のねじ２１ａ〜２１ｄにより固定することによって保持される。シリンドリカルレンズ１０の平面側は、レンズホルダ１５の端面より少し突出しており、板ばね２０で付勢することでガタ無く保持されている。また、板ばね２０には、レーザ光線９が通過するための窓２０ａが設けられている。

以上のように、第１の鏡筒１の入口側と出口側近傍でシリンドリカルレンズ１０〜１２を保持するようにしたので、第１の鏡筒１を筒状の一体部品とすることが可能で、部品点数を削減することが可能であるとともに、複数のレンズ間の位置精度が確保しやすくなる。さらに鏡筒の剛性も向上させることができるので、部材の厚みを薄くすることが可能でコストダウンにもなる。

レンズユニット２００の組立方法を図６と図７を用いて説明する。まず、第２の鏡筒２に丸レンズ１３を挿入し、次にドーナツ型のスペーサ２２を挿入する。続いて、丸レンズ１４を挿入し、外径にねじの切ってあるネジリング２３で固定する。実際は、第２の鏡筒２の出口側を下にして、各部品を落とし込みによって積み上げていく。そして、最後に第２の鏡筒２の側面から止めねじ２４でねじ留めし、ネジリング２３が振動などで緩むのを防止する。

以上のように、シリンドリカルレンズ１０〜１２と丸レンズ１３，１４を別々の鏡筒で保持することにしたので、シリンドリカルレンズ１０〜１２、丸レンズ１３，１４、それぞれのレンズに適した鏡筒の形状を採用することが可能になる。丸レンズを保持する鏡筒は断面が丸い形の鏡筒を使えるので、内面などの追加工の際に旋盤を使い円筒加工できるので精度が高く、加工時間も短くコストも安くなる。また、丸い鏡筒であれば、レンズの光軸も確保しやすく、組立の際には部品を落とし込みで組み立てられるので、組立が簡単で組立時間を短縮することができ、組立コストを削減することができる。

また、シリンドリカルレンズを保持する鏡筒は断面が四角く、シリンドリカルレンズの外形に合った形を採用できるので、肉厚の均一化が図れ、材料の無駄が無い。シリンドリカルレンズと丸レンズが混在する場合、鏡筒は複雑な形になり、成形しにくく追加工もしにくいので、精度も確保しづらくコストも高くなりやすい。

また、レーザ素子７から出射される縦横で広がり角の異なるレーザ光線９を、シリンドリカルレンズ１０〜１２で屈折させ、縦横方向とも平行な光線にするので、シリンドリカレンズ１０〜１２を通過したレーザ光線９を丸レンズ１３，１４を使用して集光することが可能で、丸レンズ１３，１４でレーザ光線９を集光する際により小さなスポット径まで集光することができる。

また、レーザ素子７から出射される縦横で広がり角の異なるレーザ光線９を、シリンドリカルレンズ１０〜１２で平行な光線にするので、２つの鏡筒間の光軸に平行な方向の位置ずれの影響を受けにくい。すなわち、第１の鏡筒に対して第２の鏡筒が離れる方向にずれたとしても、レーザ光線９は平行な光線とであるため、丸レンズ１３、１４によりレーザ光線９を光ファイバ３の入射端面に集光させることができる。

次に、第１の鏡筒１と第２の鏡筒２の位置決め方法について説明する。図８と図９において、図８は組立後の状態、図９は組立前の状態を表す。図９において、第１の鏡筒１の出口側端面には２本の位置決めボス２５、２６が設けられている。第２の鏡筒２の入口側端面には、第１の鏡筒１の位置決めボス２５、２６に対向する位置に、位置決め穴２７と位置決め用の長穴２８が設けられており、図中一点鎖線で示したレンズユニット１００とレンズユニット２００の光軸同士が一致するように位置決めされている。レンズユニット１００と２００が組み合わされたあとは、２本のねじ２９ａと２９ｂによって固定される。

図１０は、図８、図９とは別の実施例を表すものである。図１０は位置決めボスと位置決め穴を、図８、図９とは反対のレンズユニットに設けたもので、第２の鏡筒２の入口側端面には２本の位置決めボス３０、３１が設けられており、第１の鏡筒１の入口側端面には、第２の鏡筒２の位置決めボス３０、３１に対向する位置に、位置決め穴３２と長穴３３が設けてられている。位置決めボス３０と位置決め穴３２、及び位置決めボス３１と位置決め用の長穴３３をそれぞれ嵌合することにより位置決めを行う。

図８及び図９、図１０のどちらの場合も、位置決めボスと位置決め穴および長穴は、鏡筒端面の中心線から離れた位置に設けられており、第１の鏡筒１に対する第２の鏡筒２の向きが一義的に決まるようになっている。仮に、位置決めが中心線上にあった場合、第２の鏡筒２の上下を反転しても組み立てられることになり、方向が一義的に決まらない。

また、第１の鏡筒１と第２の鏡筒２を位置決めして直接結合しているので、第１の鏡筒１に保持されるシリンドリカルレンズ１０〜１２と、第２の鏡筒２に保持される丸レンズ１３、１４の光軸を正確に合わせることができる。従って、光軸がずれて性能が低下することが無い。さらに、本実施の形態１のように、レンズが鏡筒端面に近い位置に保持されていて、鏡筒の外径と内径を使って位置決めするのが難しい場合に、本実施の形態１に示す位置決め方法は有効である。

光ファイバホルダ５の取り付け方法および光ファイバ３の位置調整方法を、図１１について説明する。光ファイバホルダ５は３本のねじ３４ａ〜３４ｃより、第２の鏡筒２の出口面２ａにねじ留めされる。第２の鏡筒２の出口面２ａは平面になっており、さらに１２０度分割で雌ねじ３５ａ〜３５ｃが切ってある。そこに光ファイバホルダ５を載せ、ねじ３４ａ〜３４ｃを軽く締める。次に、コネクタ４を光ファイバホルダ５に差し込み固定する。なお、光ファイバ３の位置調整は、図１〜図３に示すレーザモジュール３００を取り付け、光ファイバホルダ５の入射端にレーザ光線９を照射した状態で行う。

仮留めしたねじ３４ａ〜３４ｃを緩め、光ファイバホルダ５が面内方向に動くようにする。光ファイバホルダ５は、板状の底部に空けられた穴５ａ〜５ｃとねじ３４ａ〜３４ｃのガタ分だけ移行可能となる。図２と図３に示すように、レーザ光線９は光ファイバ３が本来位置すべき点に集光しているので、光ファイバホルダ５を面内方向に移動させることで、光ファイバ３の入射端面をレーザ光線９の集光点に合わせることができる。光ファイバ３の先端が集光点に合致したかの判断は、光ファイバ３の出口から出力されるレーザ光線９の強度を測定し行い、強度が最高になった位置で光ファイバホルダ５を固定するねじ３４ａ〜３４ｃを強く締めて固定する。

光ファイバホルダ５を、第２の鏡筒２の出口面２ａの面内方向に、穴５ａ〜５ｃとねじ３４ａ〜３４ｃのガタ分だけ移動可能に保持したので、複雑な調整機構が不要であり、部品点数を少なくできる。そのため、コストが安く信頼性の高い光ファイバ３の位置調整機構を得ることができる。また、光ファイバ３がコネクタ４を介して取り付けられた光ファイバホルダ５を出口面２ａに対して摺動させることにより光ファイバ３の位置調整を行うので、光ファイバ３の入射端面が光軸方向にずれることなく、光ファイバ３の位置調整が可能となり、精度の高い位置決めが可能となる。

図１２に示すのは、図２に示した光センサユニット４００の拡大図で、光センサ３６が基板３７に搭載されており、基板３７は基板ホルダ３８にねじ３９ａで固定されている。基板ホルダ３８には、光センサ３６が入る窓３８ａが設けてあり、基板３７は光センサ３６の搭載面を下側にして、２本のねじ３９ｂと３９ｃによって第１の鏡筒１の側面に固定されている。また、基板ホルダ３８は、光センサ３６が第１の鏡筒１の側面に密着せず、第１の鏡筒１との間に空間を設けて保持されるよう、バスタブ型の構造になっている。一方、第１の鏡筒１の側面には、光検出用の穴４０が設けられており、そこから基板ホルダ３８内にレーザ光線９が取り込まれる。

第１の鏡筒１に設けられた穴４０は、レーザ光線９の光路を避け、レーザ光線９が直接穴４０に入ってこない位置に配置されており、第１の鏡筒１内を乱反射した散乱光を取り込んでいる。光センサに入射するレーザ光線９の強度が高すぎると、光センサ３６が飽和して光線の強度を検出できなくなる。そのために、穴４０を適切な大きさにすることに加え、穴４０の軸線上に光センサ３６が位置しないように、少しずらした位置に光センサ３６を配置して、レーザ光線９を基板ホルダ３８内で反射させて減衰させている。レーザ光線９をさらに減衰させるには、基板ホルダ３８の内面を荒らしたり、黒色にしても良い。

第１の鏡筒１に設けたレーザ光線９を取り込む穴４０をレーザ光線９が直接入ってこない位置に配置し、光センサ３６を穴４０の軸線上から少しずらした位置に配置し、基板ホルダ３８の形状を内部でレーザ光線９が反射し減衰するような形状とし、基板ホルダ３８の内面を荒らしたり、黒色とする構成としたので、強度の強いレーザ光線９であっても安定して検出ことができる。また、光センサ３６でレーザ光線９の強度を検出し、レーザ光線の強度変化をモニタすることで、レーザ素子７の突然の不具合や、寿命を判断することができる。また、光ファイバ３の出口側出力と比較することで、光ファイバ３の断線や透過率の低下などを検出することもできる。

実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態１に係る光源ユニットを用いた画像表示装置としての投写型表示装置５００の構成図である。投写型表示装置５００は、ライトバルブを用いてスクリーン上に画像を投写するリアプロジェクションテレビである。

図１３に示すように、実施の形態２に係る投写型表示装置５００は、集光光学系５１０と、照明光学系５４０と、映像表示素子としての反射型光変調素子（反射型ライトバルブ）５２０と、照明光学系５４０により照明された反射型光変調素子５２０の被照明面（画像形成領域）５２０ａの画像を透過型スクリーン５５０に拡大投写する投写光学系５３０とを有している。

集光光学系５１０は、複数色（図１においては３色）の光源ユニット５１１と、光源ユニット５１１から出射された光束を照明光学系５４０に導く複数本（図１においては３本）の光ファイバ３とから構成されている。複数色の光源ユニット５１１のうち、少なくとも１つは実施の形態１に係る光源ユニットである。

集光光学系５１０では、光源ユニット５１１から出射されたレーザ光線は、それぞれの光源ユニット５１１に対応する光ファイバ３を介して照明光学系５４０に導かれる。

照明光学系５４０は、集光光学系５１０（光ファイバ３）から出射されたレーザ光線の強度分布を均一化する光強度均一化素子５４１と、リレーレンズ群５４２と、拡散素子５４４と、第１ミラー５４３ａおよび第２ミラー５４３ｂから構成されるミラー群５４３と、を有している。そして、照明光学系５４０は、リレーレンズ群５４２とミラー群５４３によって、光強度均一化素子５４１から出射した光束を反射型光変調素子５２０に導いている。

光強度均一化素子５４１は、集光光学系５１０が出射したレーザ光線の光強度を均一化する機能（照度ムラを低減する機能など）を有している。光強度均一化素子５４１は、光の入射口である入射面（入射端面）が光ファイバ３側を向き、光の出射口である出射面（出射端面）がリレーレンズ群５４２側を向くよう照明光学系５４０内に配設されている。光強度均一化素子５４１は、例えばガラス又は樹脂等の透明材料で作製されている。光強度均一化素子５４１は、側壁内側が全反射面となるように構成された多角形柱状のロッド（断面形状が多角形の柱状部材）、または光反射面を内側にして筒状に組み合わされた断面形状が多角形のパイプ（管状部材）などを含んで構成されている。

光強度均一化素子５４１が多角柱状のロッドである場合には、透明材料と空気界面との全反射作用を利用して光を複数回反射させた後に出射端（出射口）から光を出射させる。光強度均一化素子５４１が多角形のパイプである場合には、内側を向く表面鏡の反射作用を利用して光を複数回反射させた後に出射口から光を出射させる。

光強度均一化素子５４１は、光束の進行方向に適当な長さを確保すれば、内部で複数回反射した光が光強度均一化素子５４１の出射面の近傍に重畳照射され、光強度均一化素子５４１の出射面の近傍では略均一な強度分布が得られる。この略均一な強度分布を有する出射面からの出射光は、リレーレンズ群５４２及びミラー群５４３によって反射型光変調素子５２０へと導かれ、反射型光変調素子５２０の被照明面５２０ａを照明する。

また、照明光学系５４０には、リレーレンズ群５４２の後段に拡散素子（拡散部）５４４を設けている。拡散素子５４４は、リレーレンズ群５４２を介して伝播してくる光を拡散させてからミラー群５４３へ送ることによってスペックルを低減させる素子である。拡散素子５４４は、基板上に施したホログラムパターンによって光の拡散角度を設定できるホログラフィック拡散素子などであり、光源ユニット５１１のもつ可干渉性を緩和する。また、拡散素子５４４を回転あるいは振動等させることによって、光源ユニット５１１のもつ可干渉性を効果的に緩和することができる。

反射型光変調素子５２０は、例えばＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）素子などの反射型の光変調素子である。反射型光変調素子５２０は、各画素に対応する可動式のマイクロミラーを多数（例えば、数十万個）平面的に配列したものであり、画素情報に応じて各マイクロミラーの傾角（チルト）を変化させるように構成されている。

投写光学系５３０は、反射型光変調素子５２０の被照明面（画像形成領域）５２０ａの画像を透過型スクリーン５５０に拡大投写する。これにより、透過型スクリーン５５０には画像が表示される。

なお、図１３では、リレーレンズ群５４２を１枚のレンズで構成する場合を図示したが、レンズの枚数については１枚に限定されるものではなく複数枚であってもよい。同様に、ミラー群５４３についてもミラーは２枚に限定されるものではなく、ミラー群５４３を１枚または３枚以上のミラーで構成してもよい。

なお、図１３では、複数色の光源ユニット５１１から出射されたレーザ光線を、それぞれの光源ユニット５１１に対応する光ファイバ３を介して照明光学系５４０に導くものとしたが、光源ユニット５１１から出射されたレーザ光線をダイクロイックミラーなどで合成して、照明光学系５４０に入射させてもよい。

本発明の実施の形態１に示す光源ユニットを表す斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットを表す横断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットを表す縦断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するレンズユニットの横断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するレンズユニットの斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットの丸レンズを保持するレンズユニットの斜視図で、一部断面をとっている。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットの丸レンズを保持するレンズユニットの縦断面図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するレンズユニットと丸レンズを保持するレンズユニットを合わせた状態の斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するレンズユニットと、丸レンズを保持するレンズユニットとの位置決め方法を説明する斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットのシリンドリカルレンズを保持するレンズユニットと、丸レンズを保持するレンズユニットとの位置決め方法を説明する斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットの光ファイバホルダの調整方法を説明する斜視図。 本発明の実施の形態１に示す光源ユニットの光センサユニットの構成を説明する鏡筒部分の部分断面図。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニットを用いた投写型表示装置５００の構成図。

１ 第１の鏡筒、２ 第２の鏡筒、２ａ 出口面、３、光ファイバ、５ 光ファイバホルダ、７ レーザ素子、９ レーザ光線、１０、１１、１２ シリンドリカルレンズ、１３、１４ 丸レンズ、２５、２６ 位置決めボス、２７ 位置決め穴、２８ 長穴、３０、３１ 位置決めボス、３２ 位置決め穴、３３ 長穴、３６ 光センサ、３７ 基板、３８ 基板ホルダ、４０ 穴、１００ レンズユニット、２００ レンズユニット、３００ レーザモジュール、４００ 光センサユニット

Claims (6)

1. 縦方向と横方向で異なる広がり角をもつレーザ光線を出射するレーザ素子と、
   前記レーザ光線を平行なレーザ光線にする少なくとも１つのシリンドリカルレンズと、
   前記シリンドリカルレンズを保持する第１の鏡筒と、
   前記シリンドリカルレンズの後に配置され、前記平行なレーザ光線を集光する集光レンズと、
   前記集光レンズを保持する第２の鏡筒とを備え、
   前記シリンドリカルレンズの光軸と前記集光レンズの光軸とが合致するように、前記第１の鏡筒と前記第２の鏡筒とが位置決めされて結合され、
   前記第１の鏡筒の側面のレーザ光線が直接当たらない位置に設けられた光検出用の穴と、前記第１の鏡筒の外側に設けられた光センサとをさらに備え、前記光検出用の穴から漏れる前記レーザ光線の散乱光を前記光センサで検出することにより、前記レーザ光線の発光強度を検出し、
   前記光センサが、前記光検出用の穴の軸線上からずれた場所に位置するように保持されていることを特徴とする光源ユニット。
2. 前記シリンドリカルレンズは、広がり角が大きい方向においてレーザ光線を平行光にする第１のシリンドリカルレンズと、広がり角が小さい方向においてレーザ光線を平行光にする第２のシリンドリカルレンズとで構成され、
   前記第１の鏡筒の入口側に前記第１のシリンドリカルレンズが保持され、前記第１の鏡筒の出口側に、前記第１のシリンドリカルレンズとは母線方向が直角になるように前記第２のシリンドリカルレンズが保持されていること
   を特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記第１の鏡筒は、前記第２の鏡筒の有する係合部と係合することにより前記第１および第２のシリンドリカルレンズの光軸と前記集光レンズの光軸とが合致する位置に前記第１の鏡筒と前記第２の鏡筒とを位置決めする被係合部を有し、
   前記第１の鏡筒の出口側端面には、当該出口側端面の中心線から離れた位置に、前記被係合部としての２本の位置決め用ボスが設けられ、
   前記第２の鏡筒の入口側端面には、前記２本の位置決め用ボスのうち１本と嵌合する位置決め穴と、他の１本と嵌合する長穴とが、前記係合部として設けられることを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
4. 前記第１の鏡筒は、前記第２の鏡筒の有する係合部と係合することにより前記第１および第２のシリンドリカルレンズの光軸と前記集光レンズの光軸とが合致する位置に前記第１の鏡筒と前記第２の鏡筒とを位置決めする被係合部を有し、
   前記第２の鏡筒の入口側端面には、当該入口側端面の中心線から離れた位置に、前記被係合部としての２本の位置決め用ボスが設けられ、
   前記第１の鏡筒の出口側端面には、前記２本の位置決め用ボスのうち１本と嵌合する位置決め穴と、他の１本と嵌合する長穴とが、前記係合部として設けられることを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
5. 前記集光レンズは、当該集光レンズの後段に配置される光ファイバの入口に前記平行なレーザ光線を集光し、
   前記第２の鏡筒の出口面に、その面内方向に移動可能に保持される光ファイバホルダを備えたことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の光源ユニット。
6. 照明される被照明領域に、スクリーンへ表示させる画像を形成する画像表示素子を備える画像表示装置であって、
   請求項１から５までのいずれかに記載の光源ユニットと、
   前記光源ユニットから出射されたレーザ光線により前記画像表示素子を照明する照明光学系と、
   前記画像表示素子が形成した画像を前記スクリーンに拡大投写する投写光学系と
   を備えることを特徴とする画像表示装置。

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