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JP6493769B2 - 光源装置及び投影装置、光源装置の組立方法 - Google Patents
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JP6493769B2 - 光源装置及び投影装置、光源装置の組立方法 - Google Patents

光源装置及び投影装置、光源装置の組立方法 Download PDF

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Description

本発明は、光源装置及びこの光源装置を備える投影装置、この光源装置の組立方法に関する。
今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する投影装置としてのデータ投影装置が多用されている。このような投影装置において、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源装置の発光素子として発光ダイオード(LED)やレーザ発光素子、有機EL、あるいは、蛍光体等を用いる開発や提案が多々なされている。
例えば、特許文献1で開示される投影装置では、青色波長帯域光のレーザ光を発光する複数のレーザダイオードが設けられる。蛍光ホイールには、レーザ光を励起光として赤色波長帯域光を出射する蛍光体領域と、緑色波長帯域光を出射する蛍光体領域が設けられる。複数のレーザダイオードは、レーザホルダに設けられる。そして、このレーザホルダは、レーザホルダの前面と照明光学系筐体との間に防塵部材である防塵シートを挟むようにして照明光学系筐体に配置される。この防塵シートは、ゴム等の弾性材料をシート状に形成したガスケットとされる。
特開2016−57609号公報
従来の軟質材からなるシート状の防塵部材では、防塵部材の配置の際、捩れないように組み立てる必要がある。防塵部材に捩れが生じると、レーザダイオードや、レーザダイオードの前面に配置されるコリメータレンズ等の光学機器に粉塵が付着してしまい、光量の低下や色ムラが生じてしまうことがある。
本発明は、従来よりも更に粉塵の侵入を防止することができる光源装置と、この光源装置を備える投影装置及び光源装置の組立方法を提供するものである。
本発明に係る光源装置は、半導体発光素子が設けられる素子ホルダと、前記素子ホルダが配置される開口部を備えるホルダケースと、前記素子ホルダの外周と前記開口部の壁面との隙間に配置される枠状防塵部を備える防塵部材と、を有し、前記枠状防塵部は、前記素子ホルダの外周面に当接する内周リブ及び前記壁面に当接する外周リブを備えるパッキン部と、前記パッキン部と接続して前記パッキン部よりも硬質な支持枠部を有することを特徴とする。
また、本発明に係る投影装置は、上述の光源装置と、前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記表示素子と前記光源装置を制御する投影装置制御部と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る光源装置の組立方法は、半導体発光素子が設けられる素子ホルダと、開口部を備えるホルダケースと、枠状防塵部を備える防塵部材と、プレートと、を備える光源装置の組立方法であって、前記素子ホルダを、前記ホルダケースの前記開口部に配置する工程と、前記半導体発光素子の光出射方向と反対側から前記防塵部材を、前記素子ホルダの外周と前記ホルダケースの前記開口部の壁面との隙間に配置する工程と、前記防塵部材を前記プレートで押し付けて、前記プレートを前記ホルダケースに固定する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、光源装置や投影装置への粉塵の侵入の防止効果を高めた光源装置、光源装置の組立方法及び投影装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の機能回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の内部構造模式図である。 本発明の実施形態に係る励起光照射装置の励起光源保持部及びヒートシンクを背面側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る励起光照射装置の励起光源保持部及び一部省略したヒートシンクを背面側から見た分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る励起光照射装置の励起光源保持部における、素子ホルダ及び防塵部材が配置されたホルダケースを示す背面図である。 本発明の実施形態に係る励起光照射装置の励起光源保持部及びヒートシンクの一部を示す、図4のVII−VII断面図である。 本発明の実施形態に係る防塵部材を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る防塵部材の変形例を示す図であり、図7の断面に相当する断面における防塵部材のみを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る防塵部材の他の変形例を示す図であり、(a)、(b)はそれぞれ当該変形例における一例を示す防塵部材の一部を示す斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態について述べる。図1は、本実施形態に係る投影装置100の外観斜視図である。投影装置100本体の説明において、左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは投影方向の前後方向を示すものであり、図1における斜め右下方向を前方とする。
投影装置100は、図1に示す様に略直方体形状をしている。投影装置100は、上ケース110と下ケース140による筐体本体と、この筐体本体に脱着可能な左側板117を覆うコネクタカバー150とにより形成される。コネクタカバー150は、左側板117の外周縁を覆うように凹状に形成される。下ケース140の底板141の各種機器や回路基板は、上ケース110により覆われる。投影装置100は、上ケース110の前側板113に正面側吸気孔161を、右側板119に排気孔181を有している。また、投影装置100は、背面板115に、背面側吸気孔とスピーカの放音用の孔部を有する。
上ケース110の上面板111の後方にはキー/インジケータ部223が設けられる。このキー/インジケータ部223には、電源スイッチキー、投影のオン又はオフを切り替える投影スイッチキーや、電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、光源ユニットや表示素子又は制御回路などが過熱したときに報知をする加熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。
この上ケース110の上面板111には、本体の右側から左側のコネクタカバー150に亘る左右方向に延びる略V形状の切込み溝121が形成される。切込み溝121には、投影口125が形成される。投影口125は、斜め前方に画像光を出射可能としている。
左側板117には、図示しないが、アナログRGB映像信号が入力される映像信号入力用のD−SUB端子、S端子、RCA端子、音声出力端子、及び、電源アダプタやプラグ等の各種端子(群)が設けられる。なお、左側板117にも、吸気孔が設けられている。
つぎに、投影装置100の投影装置制御部等について、図2の機能ブロック図を用いて述べる。投影装置制御部は、制御部231、入出力インターフェース212、画像変換部213、表示エンコーダ214、表示駆動部216等から構成される。
この投影装置制御部により、入出力コネクタ部211から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース212、システムバス(SB)を介して画像変換部213で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ214に出力される。
制御部231は、投影装置100内の各回路の動作制御を司るものであって、演算装置としてのCPUや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したROM及びワークメモリとして使用されるRAM等により構成されている。
また、表示エンコーダ214は、入力された画像信号をビデオRAM215に展開記憶させた上で、このビデオRAM215の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部216に出力する。
表示駆動部216は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ214から出力された画像信号に対応して適宜のフレームレートで空間的光変調素子(SOM)である表示素子411を駆動させる。投影装置100は、光源装置250を備える。
制御部231は、光源制御手段として光源制御回路232を制御している。この光源制御回路232は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光源光が光源装置250から出射されるように、光源装置250の励起光照射装置310及び赤色光源装置350の発光を個別に制御すると共に、ホイール制御部234により緑色光源装置330における蛍光板331(図3参照)の回転を制御する。
投影装置100は、光源装置250から出射される光線束を、表示素子411に照射することにより、表示素子411の反射光で光像を形成し、投影光学系を介してスクリーン等に映像を投影表示する。
投影光学系は、可動レンズ群416を有する。可動レンズ群416は、レンズモータ239によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
画像圧縮/伸長部221は、再生時にメモリカード222に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを1フレーム単位で伸長し、この画像データを、画像変換部213を介して表示エンコーダ214に出力し、メモリカード222に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。
また、上ケース110に設けられたキー/インジケータ部223からの操作信号は、直後に制御部231に送出される。また、リモートコントローラからのキー操作信号はIr受信部225で受信され、Ir処理部226で復調されたコード信号は制御部231に出力される。
制御部231には、システムバス(SB)を介して音声処理部235が接続されている。この音声処理部235は、PCM音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ236を駆動して拡散放音させる。
さらに、制御部231は、冷却ファン駆動制御回路233に光源装置250等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させる。また、制御部231は、冷却ファン駆動制御回路233にタイマー等によって投影装置100本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によって投影装置100本体の電源をオフにする等の制御を行う。
つぎに、投影装置100の内部構造について述べる。図3は、投影装置100の内部構造を示す平面模式図である。投影装置100は、背面板115の近傍に主制御回路基板441や電源制御回路基板443を備える。
光源装置250は、光源ケース50内に緑色光源装置330を有する。また、光源装置250は、導光路として、導光光学系370と光源側光学系380とを備える。なお、図3では、光源ケース50の上ケースを省略している。
励起光照射装置310は、投影装置100の筐体内において右側板119近傍に配置される。励起光照射装置310の励起光源保持部700には、半導体発光素子である複数の青色レーザダイオード312が設けられる。また、各青色レーザダイオード312の光軸上には、青色レーザダイオード312からの出射光を、指向性を高めるように平行光に変換するコリメータレンズ313が配置されている。
コリメータレンズ313の正面には、集光レンズ315が設けられる。集光レンズ315は、各コリメータレンズ313から出射された青色波長帯域光を集光し、拡散板317に導光する。拡散板317は、入射した青色波長帯域光を拡散透過し、緑色光源装置330へ導光する。
赤色光源装置350は、赤色光源352と、集光レンズ群353とを備える。赤色光源352は、赤色波長帯域の光を出射する半導体発光素子である赤色発光ダイオードである。赤色光源352は、青色レーザダイオード312の出射光と光軸が平行となるように配置される。集光レンズ群353は、赤色光源352から出射された赤色波長帯域光を集光する。
赤色光源装置350は、赤色光源352の前側板113側に、赤色光源352と熱伝達部361を介して接続された、冷却装置であるヒートシンク365を備える。また、励起光照射装置310は、青色レーザダイオード312の前側板113側に、熱伝達プレート321を介して青色レーザダイオード312と接続された、冷却装置であるヒートシンク325を備える。ヒートシンク325とヒートシンク365との間には冷却ファン327が配置されている。また、ヒートシンク365の左側板117側にも冷却ファン367が配置されている。冷却ファン327,367による冷却風は、励起光照射装置310のヒートシンク325や赤色光源装置350のヒートシンク365に送風される。よって、青色レーザダイオード312及び赤色光源352は、それぞれのヒートシンク325,365により冷却される。
緑色光源装置330を構成する蛍光板331は、投影装置100の略中央に配置される。蛍光板331は、円板状に形成され、励起光照射装置310から出射された励起光の光路上に配置される。蛍光板331は、モータにより回転駆動される。
蛍光板331の励起光照射装置310側には、集光レンズ群332が配置され、その反対側である反射ミラー377側にも集光レンズ(不図示)が配置される。
集光レンズ群332は、励起光照射装置310から出射されて第一ダイクロイックミラー371を透過した励起光の光線束を、蛍光板331に集光させるとともに蛍光板331から励起光照射装置310方向に出射される蛍光光を集光する。
蛍光板331には、蛍光発光領域と透明領域とが周方向に連続して設けられている。蛍光発光領域は、励起光照射装置310から集光レンズ群332を介して集光された光を励起光として受けて、緑色波長帯域の蛍光光を出射する。透過領域は、励起光照射装置310から出射された励起光を透過又は拡散透過させる。
蛍光板331の基材には銅やアルミニウム等からなる金属基材を用いることができる。この基材の励起光照射装置310側の表面には、環状の溝が形成される。この溝の底部は、銀蒸着等によってミラー加工がされており、その底部には緑色蛍光体層が敷設されている。また、透過領域には基材の切抜き透光部に透光性を有する透明基材が嵌入される。なお、透過領域として、励起光を拡散透過する領域が配置される場合、切抜き透孔部には表面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成した透明基材が嵌入される。
蛍光板331の緑色蛍光体層は、励起光照射装置310から出射された青色波長帯域光が照射されると、緑色蛍光体が励起され、全方位に緑色波長帯域光を出射する。蛍光発光された緑色波長帯域光は、右側板119側へ出射され、集光レンズ群332に入射する。一方、透明領域に入射した励起光照射装置310から出射された青色波長帯域光は、蛍光板331を透過又は拡散透過し、蛍光板331の背面側(換言すれば、左側板117側)に配置された図示しない集光レンズに入射する。
導光光学系370は、青色波長帯域光、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸に導光する反射ミラーやダイクロイックミラー等を備える。具体的に、導光光学系370は、第一ダイクロイックミラー371、第二ダイクロイックミラー373、第三ダイクロイックミラー375、反射ミラー377、及び複数の集光レンズ379を備える。
第一ダイクロイックミラー371は、拡散板317と集光レンズ群332の間に配置される。また、第一ダイクロイックミラー371は、青色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射する。蛍光板331から出射された緑色波長帯域光は、第一ダイクロイックミラー371により反射され、集光レンズ379を介して第二ダイクロイックミラー373に導光される。
第二ダイクロイックミラー373は、第一ダイクロイックミラー371により反射された緑色波長帯域光と、赤色光源装置350から出射された赤色波長帯域光とが、交差する位置に配置される。第二ダイクロイックミラー373は、緑色波長帯域光を反射し、赤色波長帯域光を透過する。第二ダイクロイックミラー373により反射された緑色波長帯域光及び第二ダイクロイックミラー373を透過する赤色波長帯域光は、光軸を一致されて、第二ダイクロイックミラー373の左側板117側に配置される集光レンズ379を介して第三ダイクロイックミラー375に導光される。
一方、励起光照射装置310から出射されて拡散板317によって拡散された青色波長帯域光のうち、蛍光板331の透過領域に入射した青色波長帯域光は、反射ミラー377により反射し、集光レンズ379を介して第三ダイクロイックミラー375に導光される。
第三ダイクロイックミラー375は、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光を反射し、青色波長帯域光を透過する。よって、第二ダイクロイックミラー373で反射した緑色波長帯域光及び第二ダイクロイックミラー373を透過した赤色波長帯域光は、第三ダイクロイックミラー375で反射し、光源側光学系380の集光レンズ381に入射する。一方、反射ミラー377で反射した青色波長帯域光は、第三ダイクロイックミラー375を透過し、光源側光学系380の集光レンズ381に導光される。
このように、青色波長帯域光、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光の各光軸は、第三ダイクロイックミラー375で透過又は反射することにより一致する。
光源側光学系380は、集光レンズ381、ライトトンネル383、集光レンズ385、照射ミラー387、TIR(Total Internal Reflection)プリズム(全反射プリズム)389を備える。なお、TIRプリズム389は、後述の投影側光学系410の一部でもある。集光レンズ381は、第三ダイクロイックミラー375から出射された光を集光する。集光レンズ381により集光された青色波長帯域光、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光は、ライトトンネル383に入射する。ライトトンネル383に入射した光線束は、ライトトンネル383により均一な強度分布となる。
集光レンズ385は、ライトトンネル383の前側板113側の光軸上に配置される。ライトトンネル383から出射された光線束は、集光レンズ385で集光されて照射ミラー387に照射される。
投影側光学系410は、TIRプリズム389、表示素子411、レンズ鏡筒412、非球面ミラー417を有する。照射ミラー387で反射された光線束は、TIRプリズム389に入射し、前側板113側に配置された表示素子411の画像形成面に照射される。表示素子411により形成された画像光は、背面板115側に設けられたレンズ鏡筒412内の固定レンズ群や可動レンズ群416を介して、非球面ミラー417に照射される。
非球面ミラー417により反射された画像光は、カバーガラス419(図1も参照)を介して投影装置100の外部に出射され、スクリーンに投影される。
このように投影装置100を構成することで、蛍光板331を回転させるとともに励起光照射装置310及び赤色光源装置350から異なるタイミングで光を出射すると、青色波長帯域光、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光の各光は、導光光学系370を介して光源側光学系380の集光レンズ381、ライトトンネル383等に順次入射し、その後表示素子411に入射する。そのため、投影装置100の表示素子411であるDMDが表示させるデータに応じて各色の光を時分割反射することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。
次に、励起光照射装置310の励起光源保持部700の構成について、図4〜8に基づいて詳細に説明する。ここで、図4は、励起光源保持部700とヒートシンク325を青色レーザダイオード312の背面側(図3における右側板119側)から見た斜視図である。図5は励起光源保持部700及びヒートシンク325の一部を省略した分解斜視図である。図6は励起光源保持部700について、熱伝達プレート321及び複数の青色レーザダイオード312を電気的に接続する回路基板やスペーサを省略して示す背面図である。
励起光源保持部700には、略板枠状のホルダケース710が設けられる。図5に示すように、ホルダケース710の中央の開口部分には、梁状の中央板715が横架される。このようにホルダケース710の開口部分に中央板715が設けられることにより、ホルダケース710の開口部分は開口部711が2箇所に形成される。各開口部711は、上下方向に長い長矩形状に形成される。各開口部711の四隅には、後述の素子ホルダ720を取り付けるための雌ねじ部が形成されたボス712が形成される。また、中央板715側を除く各開口部711の外周には、各開口部711の開口面に対して略垂直な法線を有する壁面711a〜711cが形成される。そして、壁面711a〜711cには、開口部711の内側に突出する段差の段差面711a1〜711c1が形成される(図5も参照)。
さらに、隣接した2つの開口部711の外側には、雌ねじ部が形成される複数のボス713及び雌ねじ部が2つ設けられるブラケット部714が形成される。ボス713及びブラケット部714の各雌ねじ部には、6個のねじ321aが夫々螺合することにより熱伝達プレート321が固定される。
ホルダケース710の各開口部711には、夫々素子ホルダ720が配置される。素子ホルダ720は略箱形のブロック状とされる。各素子ホルダ720には、青色レーザダイオード312が4行2列の8個配置される。図5においては、青色レーザダイオード312の背面から突出する端子312aが図示される。各素子ホルダ720は、夫々4個のねじ穴721が設けられる。また、素子ホルダ720の長辺側の側面には、ねじ穴721に対応して凹部725が形成される。素子ホルダ720は、素子ホルダ720の凹部725にボス712が収容されて、ねじ穴721を介して4本の固定用のねじ722が挿通されて、ボス712の雌ねじ部と螺合することにより、ホルダケース710に固定される。
ホルダケース710の開口部711の壁面711a〜711cと各素子ホルダ720の外周面との隙間及び隣接して対向する素子ホルダ720同士の外周面の隙間には、防塵部材730が設けられる(図6、図7も参照)。図8に示すように、防塵部材730は、略枠状に形成される枠状防塵部731を備える。そして、防塵部材730の中央には、対向する枠状防塵部731の辺に亘って略梁状とされる中間防塵部732が形成される。
防塵部材730は、枠状防塵部731及び中間防塵部732共に、青色レーザダイオード312における光軸方向の出射側方向(図7参照)に配置されるパッキン部733と、青色レーザダイオード312における光軸方向の出射側と反対側方向でパッキン部733と接続される支持枠部734と、を備える。パッキン部733は、シリコン材料等の軟質材料からなり、支持枠部734はパッキン部733よりも硬質な樹脂材料からなる。
防塵部材730は、予め成形した支持枠部734を金型に挿入して一次側とし、その後樹脂を注入してパッキン部733を二次側とするインサート成形により一体化した成形品を作る。従って、パッキン部733と支持枠部734との接続は強固とされる。図7の断面図に示すように、パッキン部733は、縦断面視略V字状に形成されて、凹状に拡開するV字状の部位(すなわち凹状とされる開口側)に入り込むようにして挿入されて支持枠部734が形成される。そして、パッキン部733の両側面は、縦断面視において支持枠部734側方向が拡開する傾斜面733−1とされている。
また、枠状防塵部731のパッキン部733aにおける支持枠部734aとの境界近傍には、パッキン部733aの内外周面からそれぞれ側方に突出する内周リブ735a及び外周リブ736が形成される。さらに、中間防塵部732のパッキン部733bにおける支持枠部734bとの境界近傍には、パッキン部733bの両側面からそれぞれ側方に突出する側面リブとされる内周リブ735bが形成される。
枠状防塵部731におけるパッキン部733aの内周リブ735a及び中間防塵部732におけるパッキン部733bの内周リブ735bは、枠状防塵部731と中間防塵部732とで形成される内周面に亘って連続して形成される。一方、外周リブ736は、枠状防塵部731の外周に連続して形成される。内周リブ735a,735b(内周リブ735)及び外周リブ736は、一直線状ではなく、パッキン部733の端面からの高さが場所により異なって形成される。内周リブ735a及び外周リブ736におけるパッキン部733aの端面からの高さは、共に同じとされる。同様に、パッキン部733bにおいては、両側面の内周リブ735b同士のパッキン部733bの端面からの高さは同じとされる。
さらに、図8に示すように、支持枠部734には、青色レーザダイオード312における光軸方向の出射側方向と反対側方向(図7参照)の端面には、突条737が形成される。突条737は、縦断面視略半楕円形状とされて、長手方向(本実施形態では投影装置100の上下方向)に適宜の長さで連続して形成される。
図5に戻り、素子ホルダ720の前面には、コリメータレンズ313が設けられる。本実施形態においては、素子ホルダ720毎に、青色レーザダイオード312の配列に対応した8個のコリメータレンズ313が略プレート状の一体的に形成される。
素子ホルダ720の背面には、スペーサ740を介して、青色レーザダイオード312の端子312aが電気的に接続される回路基板750が設けられる。素子ホルダ720の中央には雌ねじ部723が形成されて、ねじ724でスペーサ740及び回路基板750が素子ホルダ720に固定される。そして、素子ホルダ720の背面に接触するように、熱伝達プレート321は、ねじ321aがボス713の雌ねじ部と螺合してホルダケース710に固定される。
励起光源保持部700は、図7に示すように、ホルダケース710に素子ホルダ720や防塵部材730が固定される。ここで、防塵部材730の枠状防塵部731のパッキン部733aの内周リブ735aは、素子ホルダ720の外周面に当接する。防塵部材730の枠状防塵部731のパッキン部733aの外周リブ736は、ホルダケース710の開口部711の壁面711a〜711cに当接する。なお、図7においては、壁面711bと外周リブ736が当接している状態が示されている。そしてさらに、中間防塵部732のパッキン部733bの側面リブとされる各内周リブ735bは、隣り合って対向する素子ホルダ720の外周面に当接する。
このように、内周リブ735及び外周リブ736により、素子ホルダ720の外周とホルダケース710の開口部711との隙間や、素子ホルダ720間の隙間が密閉されるので、素子ホルダ720の背面側から素子ホルダ720の前面側(すなわち、青色レーザダイオード312の出射側)に粉塵が入り込むことが低減される。
また、防塵部材730は、硬質の支持枠部734により軟質なパッキン部733が支持されるように形成されるので、素子ホルダ720とホルダケース710の開口部711との隙間に防塵部材730を挿入する際に、パッキン部733が捩れてしまうことが低減される。さらに、防塵部材730を手で持っても容易に形が崩れることもないので、組み立て作業性が向上される。
また、防塵部材730は、素子ホルダ720の外周とホルダケース710の開口部711との隙間に挿入された後に、熱伝達プレート321がホルダケース710に取り付けられる。このとき、熱伝達プレート321の素子ホルダ720側の面321bが、防塵部材730の突条737と当接する。そして、熱伝達プレート321を固定するねじ321aを絞め込んでいくと、支持枠部734が熱伝達プレート321に押圧されて、この支持枠部734はパッキン部733を素子ホルダ720の背面側から均等に押圧する。さらにこのねじ321aを絞め込んだ際には、枠状防塵部731のパッキン部733aの端面(すなわち青色レーザダイオード312の出射側の面)は、それぞれ開口部711の段差面711a1,711b1,711c1に当接し、中間防塵部732のパッキン部733bの端面は、該端面と対向する中央板715の縁面715aに当接する。すると、熱伝達プレート321からの押圧力が大きくなり、パッキン部733が強く圧縮されて大きく変形するので、内周リブ735と外周リブ736が壁面711a〜711cや素子ホルダ720の側面に、更に強く密着する。
そして、パッキン部733の傾斜面733−1によりパッキン部733の両側面と素子ホルダ720の外周面及び開口部711の壁面711a〜711cとの当接が回避されるので、パッキン部733の内周リブ735及び外周リブ736のみが素子ホルダ720の外周面及び開口部711の壁面711a〜711cと当接する。ゆえに、パッキン部733の内周リブ735及び外周リブ736は、熱伝達プレート321からの押圧力により、素子ホルダ720の外周面及び開口部711の壁面711a〜711cからの側圧を受けて確実に圧縮される。このようにして、パッキン部733の内周リブ735及び外周リブ736は、素子ホルダ720の外周面及び開口部711の壁面711a〜711cに確実に密着する。
さらに、当接面である枠状防塵部731のパッキン部733aの端面と開口部711の段差面711a1,711b1,711c1との当接及び中間防塵部732のパッキン部733bの端面と中央板715の縁面715aとの当接は、内周リブ735と外周リブ736によるシーリングに追加したシーリングともされる。
また、縦断面視略半楕円形状の突条737により、熱伝達プレート321と線接触されて、両者の摩擦力が低減されるので、熱伝達プレート321の押圧時における支持枠部734の捩れや撓みが低減される。また、もし支持枠部734a、734bの突条737が無く、熱伝達プレート321と接触する上面が平面だとすると、支持枠部734a、734bの上面側の一部が、熱伝達プレート321と素子ホルダ720の間に挟まれる可能性がある。支持枠部734a、734bは突条737を有しているので、支持枠部734a、734bの上面側の一部が、熱伝達プレート321と素子ホルダ720の間に挟まれることを防止し、冷却性能を安定させることが出来る。
このように、光源装置250の組立方法は、半導体発光素子が設けられる素子ホルダ720と、開口部711を備えるホルダケース710と、内周リブ735a及び外周リブ736を備えるパッキン部733と、パッキン部733と接続してパッキン部733よりも硬質な支持枠部734と、を含む枠状防塵部731を備える防塵部材730と、プレート321と、を用意する工程と、素子ホルダ720を、ホルダケース710の開口部711に配置する工程と、支持枠部734よりもパッキン部733が挿入方向の先端になるように、半導体発光素子の光出射方向と反対側から防塵部材730を、素子ホルダ720の外周とホルダケース710の開口部711の壁面との隙間に配置する工程と、防塵部材730をプレート321で押し付けて、プレート321をホルダケース710に固定する工程と、を含む。
なお、枠状防塵部731のパッキン部733は、半導体発光素子における光軸方向の出射側方向に配置され、枠状防塵部731の支持枠部734は、半導体発光素子における光軸方向の出射側と反対側方向に配置されているとしたが、この構成に限らない。防塵部材730を、素子ホルダ720の外周とホルダケース710の開口部711の壁面との隙間に配置する際、支持枠部734よりもパッキン部733が挿入方向の先端になるように挿入するのであれば、枠状防塵部731のパッキン部733が、半導体発光素子における光軸方向の出射側と反対方向に配置され、枠状防塵部731の支持枠部734が、半導体発光素子における光軸方向の出射側方向に配置されていても良い。
次に、防塵部材730の変形例について説明する。図9に示す防塵部材730Aの支持枠部734には、側面を貫通する複数の穴部である貫通穴738が設けられる。そして、パッキン部733は、貫通穴738と係合する。具体的には、インサート成形における二次側とされるパッキン部733は、貫通穴738にも充填される。このようにして、支持枠部734とパッキン部733の接合をより強くすることもできる。
なお、貫通穴738は、支持枠部734の側面に凹状に凹む穴部として、この穴部に、インサート成形の場合はパッキン部733を流し込む、又は、組み立てにより防塵部材730を形成する場合はパッキン部733に凸部を形成してこの穴部に嵌め込む等することもできる。
次に、防塵部材730の他の変形例を説明する。図10(a)で示す防塵部材730Bでは、パッキン部733aの角部における内周面に、内周リブ735aと直交する方向に内周リブ735aと接続する支持リブ739aが設けられる。そして、本変形例においては、パッキン部733aの端面から内周リブ735aまでの高さと、パッキン部733aの端面から外周リブ736の高さは一部異なる。すなわち、具体的には、当該部分では、外周リブ736の高さが内周リブ735aの高さよりも低く設定される。
前述の実施例のように、内周リブ735aと外周リブ736の高さ(中間防塵部732においては、両側面の内周リブ735bの高さ)が同じであれば、防塵部材730の挿入時においてパッキン部733が側圧を受けるタイミングが同時となり、パッキン部733は均一に素子ホルダ720と開口部711の壁面711a〜711cの隙間及び素子ホルダ720間の隙間に挿入されるので好適である。しかしながら、開口部711周りの形状によっては、干渉回避のため、内周リブ735aと外周リブ736及び内周リブ735b同士の高さを同じとすることが出来ない場合がある。このように、互いに対向する内周リブ735aと外周リブ736の対応する位置が異なる場合、又は互いに対向する内周リブ735b同士の対応する位置が異なる場合であっても、支持リブ739を設けることによって、対称位置である内周リブ735aと外周リブ736及び内周リブ735b同士の一方を支持リブ739で支持して補強しておくことで、バランスよくパッキン部733を隙間に挿入することができる。
また、図10(a)の支持リブ739aは、接続する内周リブ735aと直交する向きに設けたが、これに限られず、例えば図10(b)で示す防塵部材730Cのように、内周リブ735aと略平行に接続するように設けることもできる。また、外周リブ736に接続するように支持リブ739を設けることもできる。なお、支持リブ739は、パッキン部733の側面からの高さを内周リブ735や外周リブ736の高さ以下としておけばよい。また、支持リブ739の形状は、補強強度を鑑みると図10(a),(b)で示すように角形が望ましい。
以上説明した本発明の実施形態によれば、半導体発光素子とされる青色レーザダイオード312が設けられる素子ホルダ720と、ホルダケース710と、枠状防塵部731を備える防塵部材730と、を有し、枠状防塵部731は、青色レーザダイオード312の光軸方向の出射側方向に配置され素子ホルダ720の外周面に当接する内周リブ735及びホルダケース710の開口部711の壁面711a〜711cに当接する外周リブ736を備えるパッキン部733と、パッキン部733と接続してパッキン部733よりも硬質な支持枠部734を有する。
これにより、素子ホルダ720の外周面と、ホルダケース710の開口部711における壁面711a〜711cとの間の隙間が確実に密閉されるので、当該隙間からの粉塵の侵入を大幅に低減させることができる。さらに、防塵部材730は、容易に捩れることが無いので、光源装置250の組み立て性も向上する。
また、枠状防塵部731のパッキン部733は、青色レーザダイオード312の光軸方向の出射側方向に配置され、枠状防塵部731の支持枠部734は、青色レーザダイオード312の光軸方向の出射側方向と反対側方向に配置される。これにより、防塵部材730を、素子ホルダ720の背面側から素子ホルダ720の外周とホルダケース710の開口部711の壁面との隙間に配置する際にパッキン部733の捩れ等を低減させることができる。
また、素子ホルダ720は2つが設けられ、隣り合う素子ホルダ720の間には、中間防塵部732が配置される。なお、素子ホルダ720は3つ以上の複数設けられていても良い。中間防塵部732は、防塵部材730の枠状防塵部731における対向する辺のパッキン部733及び支持枠部734に亘って梁状に形成される。これにより、複数の素子ホルダ720を備えて明るい光源光を出射することができる光源装置250を提供することができる。
また、防塵部材730は、インサート成形により形成される。これにより、防塵部材730の製造に係る工数を削減することができる。
また、ホルダケース710の開口部711には、パッキン部733の端面と当接する当接面とされる壁面711a〜711cにおける段差面711a1〜711c1及び中央板715の縁面715aが形成される。一方、支持枠部734の端面には、突条737が形成される。これにより、熱伝達プレート321の押圧力により内周リブ735及び外周リブ736が確実に側圧を受けて、内周リブ735及び外周リブ736の密着度が増大する。さらに、パッキン部733の端面によるシーリングも行うことができる。
また、内周リブ735及び外周リブ736は、パッキン部733における支持枠部734側の端部である端面に形成され、パッキン部733は縦断面視略V字状に形成される。これにより、パッキン部733の側面と開口部711の壁面711a〜711c及び素子ホルダ720の外周面との干渉が回避されるので、内周リブ735及び外周リブ736を確実に開口部711の壁面711a〜711c及び素子ホルダ720の外周面に当接させることができる。
また、支持枠部734は、貫通穴738や凹状の窪み等の穴部を備え、パッキン部733は該穴部と係合する。これにより、支持枠部734とパッキン部733の強固に一体化することができる。
また、パッキン部733は、内周リブ735や外周リブ736に接続する支持リブ739a,739bを備える。これにより、内周リブ735と外周リブ736のパッキン部733の端面からの高さが異なる場合でも、バランスよく防塵部材730を隙間に挿入することができる。
また、素子ホルダ720は、複数の青色レーザダイオード312を備える。これにより、明るい光源を備えつつ防塵性の高い光源装置250を提供することができる。
また、素子ホルダ720は、ヒートシンク365と接続される熱伝達プレート321が背面に配置される。これにより、半導体発光素子を冷却しつつ防塵性の高い光源装置250を提供することができる。
また、投影装置100は、この光源装置250と、表示素子411と、投影側光学系410と、投影装置制御部と、を備える。これにより、防塵性の高い光源装置250を備える投影装置100を提供することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]半導体発光素子が設けられる素子ホルダと、
前記素子ホルダが配置される開口部を備えるホルダケースと、
前記素子ホルダの外周と前記開口部の壁面との隙間に配置される枠状防塵部を備える防塵部材と、
を有し、
前記枠状防塵部は、前記素子ホルダの外周面に当接する内周リブ及び前記壁面に当接する外周リブを備えるパッキン部と、前記パッキン部と接続して前記パッキン部よりも硬質な支持枠部と、
を有することを特徴とする光源装置。
[2]前記枠状防塵部の前記パッキン部は、前記半導体発光素子における光軸方向の出射側方向に配置されており、
前記枠状防塵部の前記支持枠部は、前記半導体発光素子における光軸方向の出射側と反対側方向に配置されていることを特徴とする前記[1]に記載の光源装置。
[3]前記素子ホルダが前記開口部に複数設けられ、
前記防塵部材は、対向する前記パッキン部及び前記支持枠部に亘って連続して梁状に形成されて、隣り合う前記素子ホルダ間に配置されて対向する前記素子ホルダの外周面に当接して前記内周リブと接続する側面リブを備える中間防塵部を有することを特徴とする前記[1]又は前記[2]に記載の光源装置。
[4]前記防塵部材は、インサート成形により形成されることを特徴とする前記[1]乃至前記[3]の何れか記載の光源装置。
[5]前記ホルダケースは、前記パッキン部の端面と当接する当接面が形成され、
前記支持枠部は、端面に突条が設けられることを特徴とする前記[1]乃至前記[4]の何れか記載の光源装置。
[6]前記内周リブ及び前記外周リブ、又は、前記側面リブ同士は、前記パッキン部における前記支持枠部との境界近傍に形成され、
前記パッキン部は、縦断面視において、前記内周リブ及び前記外周リブ、又は、前記側面リブ同士が配置される側を上側としてV字状に形成され、
前記支持枠部は、前記パッキン部との接続部が前記パッキン部の拡開する前記V字状の部位に挿入されることを特徴とする前記[1]乃至前記[5]の何れか記載の光源装置。
[7]前記支持枠部は、穴部を備え、
前記パッキン部は、前記穴部と係合することを特徴とする前記[1]乃至前記[6]の何れか記載の光源装置。
[8]前記パッキン部は、前記内周リブ又は前記外周リブに接続する支持リブを備えることを特徴とする前記[1]乃至前記[7]の何れか記載の光源装置。
[9]前記支持リブは、互いに対向する前記内周リブと前記外周リブの対応する位置が異なる場合、又は互いに対向する前記内周リブ同士の対応する位置が異なる場合に設けることを特徴とする前記[8]に記載の光源装置。
[10]前記素子ホルダは、複数の前記半導体発光素子を備えることを特徴とする前記[1]乃至前記[9]の何れか記載の光源装置。
[11]前記素子ホルダは、冷却装置と接続するプレートが背面に配置されることを特徴とする前記[1]乃至前記[10]の何れか記載の光源装置。
[12]前記[1]乃至前記[11]の何れか記載の光源装置と、
前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記表示素子と前記光源装置を制御する投影装置制御部と、
を有することを特徴とする投影装置。
[13]半導体発光素子が設けられる素子ホルダと、開口部を備えるホルダケースと、内周リブ及び外周リブを備えるパッキン部と前記パッキン部と接続して前記パッキン部よりも硬質な支持枠部とを含む枠状防塵部を備える防塵部材と、プレートと、を備える光源装置の組立方法であって、
前記素子ホルダを、前記ホルダケースの前記開口部に配置する工程と、
前記支持枠部よりも前記パッキン部が挿入方向の先端になるように、前記半導体発光素子の光出射方向と反対側から前記防塵部材を、前記素子ホルダの外周と前記ホルダケースの前記開口部の壁面との隙間に配置する工程と、
前記防塵部材を前記プレートで押し付けて、前記プレートを前記ホルダケースに固定する工程と、
を含むことを特徴とする光源装置の組立方法。
50 光源ケース
100 投影装置 110 上ケース
111 上面板 113 前側板
115 背面板 117 左側板
119 右側板 121 切込み溝
125 投影口 140 下ケース
141 底板 150 コネクタカバー
161 正面側吸気孔 181 排気孔
211 入出力コネクタ部 212 入出力インターフェース
213 画像変換部 214 表示エンコーダ
215 ビデオRAM 216 表示駆動部
221 画像圧縮/伸長部 222 メモリカード
223 キー/インジケータ部 225 Ir受信部
226 Ir処理部 231 制御部
232 光源制御回路 233 冷却ファン駆動制御回路
234 ホイール制御部 235 音声処理部
236 スピーカ 239 レンズモータ
250 光源装置 310 励起光照射装置
312 青色レーザダイオード 312a 端子
313 コリメータレンズ 315 集光レンズ
317 拡散板 321 熱伝達プレート
321a ねじ 321b 面
325 ヒートシンク 327 冷却ファン
330 緑色光源装置 331 蛍光板
332 集光レンズ群 350 赤色光源装置
352 赤色光源 353 集光レンズ群
361 熱伝達部 365 ヒートシンク
367 冷却ファン 370 導光光学系
371 第一ダイクロイックミラー
373 第二ダイクロイックミラー
375 第三ダイクロイックミラー
377 反射ミラー 379 集光レンズ
380 光源側光学系 381 集光レンズ
383 ライトトンネル 385 集光レンズ
387 照射ミラー 389 TIRプリズム
410 投影側光学系 411 表示素子
412 レンズ鏡筒 416 可動レンズ群
417 非球面ミラー 419 カバーガラス
441 主制御回路基板 443 電源制御回路基板
700 励起光源保持部 710 ホルダケース
711 開口部
711a〜711c 壁面
711a1〜711c1 段差面
712 ボス 713 ボス
714 ブラケット部 715 中央板
715a 縁面 720 素子ホルダ
721 ねじ穴 722 ねじ
723 雌ねじ部 724 ねじ
725 凹部 730 防塵部材
730A 防塵部材 730B 防塵部材
730C 防塵部材
731 枠状防塵部 732 中間防塵部
733 パッキン部 733−1 傾斜面
733a パッキン部 733b パッキン部
734 支持枠部 734a 支持枠部
734b 支持枠部 735 内周リブ
735a 内周リブ 735b 内周リブ
736 外周リブ 737 突条
738 貫通穴 739 支持リブ
739a 支持リブ 739b 支持リブ
740 スペーサ 750 回路基板

Claims (14)

  1. 半導体発光素子が設けられる素子ホルダと、
    前記素子ホルダが配置される開口部を備えるホルダケースと、
    前記素子ホルダの外周と前記開口部の壁面との隙間に配置される枠状防塵部を備える防塵部材と、
    を有し、
    前記枠状防塵部は、前記素子ホルダの外周面に当接する内周リブ及び前記壁面に当接する外周リブを備えるパッキン部と、前記パッキン部と接続して前記パッキン部よりも硬質な支持枠部を有することを特徴とする光源装置。
  2. 前記枠状防塵部の前記パッキン部は、前記半導体発光素子における光軸方向の出射側方向に配置されており、
    前記枠状防塵部の前記支持枠部は、前記半導体発光素子における光軸方向の出射側と反対側方向に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
  3. 前記素子ホルダが前記開口部に複数設けられ、
    前記防塵部材は、対向する前記パッキン部及び前記支持枠部に亘って連続して梁状に形成されて、隣り合う前記素子ホルダ間に配置されて対向する前記素子ホルダの外周面に当接して前記内周リブと接続する側面リブを備える中間防塵部を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光源装置。
  4. 前記防塵部材は、インサート成形により形成されることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか記載の光源装置。
  5. 前記ホルダケースは、前記パッキン部の端面と当接する当接面が形成され、
    前記支持枠部は、端面に突条が設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか記載の光源装置。
  6. 前記内周リブ及び前記外周リブ、又は、前記側面リブ同士は、前記パッキン部における前記支持枠部との境界近傍に形成され、
    前記パッキン部は、縦断面視において、前記内周リブ及び前記外周リブ、又は、前記側面リブ同士が配置される側を上側としてV字状に形成され、
    前記支持枠部は、前記パッキン部との接続部が前記パッキン部の拡開する前記V字状の部位に挿入されることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。
  7. 前記支持枠部は、穴部を備え、
    前記パッキン部は、前記穴部と係合することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか記載の光源装置。
  8. 前記パッキン部は、前記内周リブ又は前記外周リブに接続する支持リブを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか記載の光源装置。
  9. 前記支持リブは、互いに対向する前記内周リブと前記外周リブの対応する位置が異なる場合、又は互いに対向する前記内周リブ同士の対応する位置が異なる場合に設けることを特徴とする請求項8に記載の光源装置。
  10. 前記素子ホルダは、複数の前記半導体発光素子を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか記載の光源装置。
  11. 前記素子ホルダは、冷却装置と接続するプレートが背面に配置されることを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか記載の光源装置。
  12. 請求項1乃至請求項11の何れか記載の光源装置と、
    前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
    前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
    前記表示素子と前記光源装置を制御する投影装置制御部と、
    を有することを特徴とする投影装置。
  13. 半導体発光素子が設けられる素子ホルダと、開口部を備えるホルダケースと、枠状防塵部を備える防塵部材と、プレートと、を備える光源装置の組立方法であって、
    前記素子ホルダを、前記ホルダケースの前記開口部に配置する工程と、
    前記半導体発光素子の光出射方向と反対側から前記防塵部材を、前記素子ホルダの外周と前記ホルダケースの前記開口部の壁面との隙間に配置する工程と、
    前記防塵部材を前記プレートで押し付けて、前記プレートを前記ホルダケースに固定する工程と、
    を含むことを特徴とする光源装置の組立方法。
  14. 前記枠状防塵部は、内周リブ及び外周リブを備えるパッキン部と、前記パッキン部と接続して前記パッキン部よりも硬質な支持枠部と、を含み、
    前記防塵部材を、前記隙間に配置する工程は、前記支持枠部よりも前記パッキン部が挿入方向の先端になるように前記隙間に配置されることを特徴とする請求項13に記載の光源装置の組立方法。
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