JP6457185B2 - 光学エンジンおよびその製造方法、ならびにプロジェクタ - Google Patents
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Description
筐体と、
前記筐体内の一辺において、前記筐体の内部方向に向けて並べて配置され、3色のレーザ光を発射する第1、第2および第3レーザダイオードと、
前記第1および第2レーザダイオードからの2つのレーザ光を、それぞれ1度反射させ、前記第3レーザダイオードの光軸に合わせてさらに反射させるプリズムミラーと、
前記プリズムミラーから入射したレーザ光束を、前記筐体の底面に向けて反射する傾斜ミラーと、
前記傾斜ミラーからの反射光を上方に反射するため、前記筐体の底面に設けられた底面ミラーと、
前記底面ミラーからの反射光を、垂直方向および水平方向に角度を変えつつ反射する駆動ミラーと、
前記第1、第2および第3レーザダイオードのそれぞれと前記プリズムミラーとの間に設けられた3つのコリメータと、
を備え、
前記筐体は、前記コリメータを当接させて位置決めするための2つの傾斜面と、該2つの傾斜面の下方に設けられた接着剤注入口とを3組有し、
前記2つの傾斜面に前記コリメータを当接した状態で前記接着剤注入口から接着剤を注入することで、前記3つのコリメータがそれぞれ位置決め固定された光学エンジン。
筐体と、
前記筐体内の一辺において、前記筐体の内部方向に向けて並べて配置され、3色のレーザ光を発射する第1、第2および第3レーザダイオードと、
前記第1および第2レーザダイオードからの2つのレーザ光を、それぞれ1度反射させ、前記第3レーザダイオードの光軸に合わせてさらに反射させるプリズムミラーと、
前記プリズムミラーから入射したレーザ光束を、前記筐体の底面に向けて反射する傾斜ミラーと、
前記傾斜ミラーからの反射光を上方に反射するため、前記筐体の底面に設けられた底面ミラーと、
前記底面ミラーからの反射光を、垂直方向および水平方向に角度を変えつつ反射する駆動ミラーと、
前記第1、第2および第3レーザダイオードのそれぞれと前記プリズムミラーとの間に設けられた3つのコリメータと、
を備えた光学エンジンの製造方法であって、
前記筐体は、前記コリメータを当接させて位置決めするための2つの傾斜面と、該2つの傾斜面の下方に設けられた接着剤注入口とを3組有し、
前記筐体に対して、前記プリズムミラー、前記傾斜ミラー、前記底面ミラー、および前記駆動ミラーを固定するステップと、
前記第1、第2および第3レーザダイオードを、光軸の出力位置および精度を調整しながらX軸Y軸の2軸方向に沿って位置決めするステップと、
前記2つの傾斜面に対して前記コリメータを当接した状態で前記接着剤注入口から接着剤を注入することで、前記3つのコリメータのそれぞれをZ軸方向に沿って位置決め固定するステップと、
を含む。
本発明の第1実施形態としてのプロジェクタ用光学エンジン100について、図1A、図1Bを用いて説明する。図1A、図1Bは、プロジェクタ用の光学エンジン100の内部構成を異なる角度からみた斜視図である。光学エンジン100は3色のレーザ光から映像を生成するための装置である。
図1A、図1Bに示すように、光学エンジン100は、720Pの高解像度、高画質を達成しつつも、幅約24mm、奥行き13mm、高さ5mm、容積1.5cc以下という、驚異的な小型化を実現したレーザピコプロジェクタ用の光学エンジンである。
レーザダイオード101〜103は、筐体110の一辺において、筐体110の内部方向に向けて並べて配置され、赤、緑、青の三色のレーザ光を発射する。プリズムミラー104は、レーザダイオード101、102からの2つのレーザ光を、それぞれ、レーザダイオード103側へ一度反射させる。そして、さらに、その2つの反射光を、レーザダイオード103の光軸と重なるように、もう一度、筐体110の内部方向に向けて反射させる。また、光学エンジン100は、レーザダイオード101〜103と、プリズムミラー104との間に、コリメータレンズ105を備え、レーザ光の焦点距離を無限遠に調整している。
図3は、光学エンジン100を含むレーザピコプロジェクタ300全体の構成を示す図である。図4は、レーザピコプロジェクタ300の機能構成図である。光学エンジン100は、図1A、図1Bを用いて説明した各構成以外に、レーザダイオード(図中LD)駆動部311とパワー管理回路312とを備えている。
図5は、小型化を実現するにあたっての光学系の構成上の工夫を示す図である。本実施形態の前提としての構成501に比べると、本実施形態の構成502は、超小型化、信頼性改善および生産効率の向上を実現するために、以下の3つの点で工夫している。
本実施形態の前提技術としての構成501では、目標に対してまず緑色のレーザダイオード513を調整する。その際の調整内容はミラー516の位置(2軸方向)、MEMSミラー519の位置(2軸方向)およびコリメータレンズ(不図示)(5軸方向)であった。ビームサイズが調整範囲の中で最小、所定の位置およびサイズのスクリーン上でレーザ光が中心に来ていること、MEMSミラー519のヒンジからの反射光が投影画像に出ないことを確認して調整し、適当なポイントでコリメータレンズ、ミラー516、MEMSミラー519を接着固定を実施していた。
図7は、コリメータホルダの固定方法について説明するための図であり、図6のA−A断面図である。
図5を用いて上述したように、厚さ5mm以下を実現する為にカバーガラス112のそばに設けられていたプリズム517を削減し、MEMSミラー109側のプリズム108の形状最適化により迷光対策を行なう。
以上、超小型レーザプロジェクタの光学エンジン100について説明したが、上述のように非常に小さく薄く構成したので、図12に示すような薄型のスマートフォン1200内部に実装することが可能となる。もちろん、外付けのレーザプロジェクタの光学エンジンとしても用いることも可能である。
なお、本発明は、第1実施形態に示した光学設計に限定されるものではなく、他の光学設計でもよい。例えば、図16に示すように、光学系をレイアウトしてもよい。これらの図において、図2のフォトセンサ115およびそのための底面ミラー113を省いた以外は、構成要素は第1実施形態と全て同じであり、配置のみ変えている。したがって、図16において、図2と同じ構成要素については同じ符号を付して、その説明を省略する。図16のようにレイアウトすれば、画質を維持しつつ、より一層の小型化を図ることができる。
なお、本発明は、第1、第2実施形態に示した光学設計に限定されるものではなく、他の光学設計でもよい。例えば、図17に示すように、光学系をレイアウトしてもよい。これらの図において、図2のフォトセンサ115およびそのための底面ミラー113を省いた以外は、構成要素は第1実施形態と全て同じであり、配置のみ変えている。したがって、図17において、図2と同じ構成要素については同じ符号を付して、その説明を省略する。図17のようにレイアウトすれば、画質を維持しつつ、より一層の小型化を図ることができる。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範疇で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
Claims (4)
- 筐体と、
前記筐体内の一辺において、前記筐体の内部方向に向けて並べて配置され、3色のレーザ光を発射する第1、第2および第3レーザダイオードと、
前記第1および第2レーザダイオードからの2つのレーザ光を、それぞれ1度反射させ、前記第3レーザダイオードの光軸に合わせてさらに反射させるプリズムミラーと、
前記プリズムミラーから入射したレーザ光束を、前記筐体の底面に向けて反射する傾斜ミラーと、
前記傾斜ミラーからの反射光を上方に反射するため、前記筐体の底面に設けられた底面ミラーと、
前記底面ミラーからの反射光を、垂直方向および水平方向に角度を変えつつ反射する駆動ミラーと、
前記第1、第2および第3レーザダイオードのそれぞれと前記プリズムミラーとの間に設けられた3つのコリメータと、
を備え、
前記筐体は、前記コリメータを当接させて位置決めするための2つの傾斜面と、該2つの傾斜面の下方に設けられた接着剤注入口とを3組有し、
前記2つの傾斜面に前記コリメータを当接した状態で前記接着剤注入口から接着剤を注入することで、前記3つのコリメータがそれぞれ位置決め固定された光学エンジン。 - 前記底面ミラーと前記駆動ミラーとの間に、迷光が光学エンジン外部に漏れないように屈折させるプリズムをさらに設けたことを特徴とする請求項1に記載の光学エンジン。
- 請求項1または2に記載の光学エンジンを備えたプロジェクタ。
- 筐体と、
前記筐体内の一辺において、前記筐体の内部方向に向けて並べて配置され、3色のレーザ光を発射する第1、第2および第3レーザダイオードと、
前記第1および第2レーザダイオードからの2つのレーザ光を、それぞれ1度反射させ、前記第3レーザダイオードの光軸に合わせてさらに反射させるプリズムミラーと、
前記プリズムミラーから入射したレーザ光束を、前記筐体の底面に向けて反射する傾斜ミラーと、
前記傾斜ミラーからの反射光を上方に反射するため、前記筐体の底面に設けられた底面ミラーと、
前記底面ミラーからの反射光を、垂直方向および水平方向に角度を変えつつ反射する駆動ミラーと、
前記第1、第2および第3レーザダイオードのそれぞれと前記プリズムミラーとの間に設けられた3つのコリメータと、
を備えた光学エンジンの製造方法であって、
前記筐体は、前記コリメータを当接させて位置決めするための2つの傾斜面と、該2つの傾斜面の下方に設けられた接着剤注入口とを3組有し、
前記筐体に対して、前記プリズムミラー、前記傾斜ミラー、前記底面ミラー、および前記駆動ミラーを固定するステップと、
前記第1、第2および第3レーザダイオードを、光軸の出力位置および精度を調整しながらX軸Y軸の2軸方向に沿って位置決めするステップと、
前記2つの傾斜面に対して前記コリメータを当接した状態で前記接着剤注入口から接着剤を注入することで、前記3つのコリメータのそれぞれをZ軸方向に沿って位置決め固定するステップと、
を含む光学エンジンの製造方法。
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