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技術 画像表示装置及びその製造方法

出願人 パイオニア株式会社
発明者 下澤良輔細山田浩谷本克彦
出願日 2015年12月16日 (3年0ヶ月経過) 出願番号 2017-555923
公開日 2018年10月4日 (2ヶ月経過) 公開番号 WO2017-104018
状態 未査定
技術分野 その他の光学系・装置、色の干渉・色の制御 機械的光走査系 計器板
主要キーワード 総周囲長 封止筐体 封止箇所 封止構造体 封止接着剤 青色レーザ素子 湿度管理 赤色レーザ素子
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重要な関連分野

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図面 (11)

課題・解決手段

画像を構成する光を出射する光源部(33)と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系(34)と、を備える画像表示装置であって、前記光源部(33)と前記冷却素子とを防湿可能に封止する第1エリア(A1)と、前記第1エリアの外部に設けられ前記光学系(34)を含む第2エリア(A2)と、を備える画像表示装置。

概要

背景

各種の画像表示装置には光源装置が使用される。特許文献1は、光源装置において、ダイオードレーザデバイスペルチェ素子封止構造体封止する技術を開示している。

概要

画像を構成する光を出射する光源部(33)と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系(34)と、を備える画像表示装置であって、前記光源部(33)と前記冷却素子とを防湿可能に封止する第1エリア(A1)と、前記第1エリアの外部に設けられ前記光学系(34)を含む第2エリア(A2)と、を備える画像表示装置。

目的

本発明は、光源部を適切に封止することにより、信頼性の高い画像表示装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系と、を備える画像表示装置であって、前記光源部と前記冷却素子とを防湿可能に封止する第1エリアと、前記第1エリアの外部に設けられ、前記光学系を含む第2エリアと、を備えることを特徴とする画像表示装置。

請求項2

前記第2エリアは、前記光源部により出射された光を反射させつつ走査する走査部を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。

請求項3

前記第2エリアは、前記光源部により出射された光の一部が入射する光検出部を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像表示装置。

請求項4

前記第2エリアは、前記光源部により出射された光を透過又は反射する光学部材と、前記光の光量を調整する光量調整部とを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像表示装置。

請求項5

前記第1エリアは、前記光源部と前記冷却素子とを内部に設け、前記光源部から出射された光の出力方向に対向して形成された開口部を有する封止筐体で構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像表示装置。

請求項6

前記封止筐体は本体部とカバーとを含み、前記本体部は接着剤を用いて前記カバーにより封止されていることを特徴とする請求項5に記載の画像表示装置。

請求項7

前記第2エリアは防塵可能に封止されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像表示装置。

請求項8

画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系と、を備える画像表示装置であって、前記光源部と前記冷却素子とを含む第1エリアは、前記第1エリアの外部に設けられ前記光学系を含む第2エリアよりも高い密閉性を有することを特徴とする画像表示装置。

請求項9

筐体内の第1エリアに、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、を配置する工程と、前記第1エリアの外部の第2エリアに、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系を配置する工程と、前記第1エリアを防湿可能に封止する工程と、前記筐体の全体をカバーにより覆う工程と、を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、画像表示装置の構造に関する。

背景技術

0002

各種の画像表示装置には光源装置が使用される。特許文献1は、光源装置において、ダイオードレーザデバイスペルチェ素子封止構造体封止する技術を開示している。

先行技術

0003

特開2007−201285号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1においては、レーザダイオードやペルチェ素子を封止する封止部の湿度に関しては何ら開示されていない。

0005

本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、光源部を適切に封止することにより、信頼性の高い画像表示装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

請求項1に記載の発明は、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系と、を備える画像表示装置であって、前記光源部と前記冷却素子とを防湿可能に封止する第1エリアと、前記第1エリアの外部に設けられ、前記光学系を含む第2エリアと、を備えることを特徴とする。

0007

請求項7に記載の発明は、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系と、を備える画像表示装置であって、前記光源部と前記冷却素子とを含む第1エリアは、前記第1エリアの外部に設けられ前記光学系を含む第2エリアよりも高い密閉性を有することを特徴とする。

0008

請求項8に記載の発明は、画像表示装置の製造方法であって、筐体内の第1エリアに、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、を配置する工程と、前記第1エリアの外部の第2エリアに、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系を配置する工程と、前記第1エリアを防湿可能に封止する工程と、前記筐体の全体をカバーにより覆う工程と、を有することを特徴とする。

図面の簡単な説明

0009

実施例に係るヘッドアップディスプレイ概略構成を示す。
投射装置の構成を示すブロック図である。
レーザ光源部の外観を示す斜視図である。
レーザ光源部の平面図及び側面図である。
防湿封止された光源部の構成例を示す断面図である。
レーザ光源部の製造方法を示すフローチャートである。
レーザ光源部内における光源部とMEMSミラーの配置例を示す。
光源部と制御基板とをフレキシブルケーブルで接続した例を示す。
光源部と制御基板とをフレキシブルケーブルで接続した例を示す。
光源部の排熱状態を模式的に示す。

0010

本発明の好適な実施形態では、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系と、を備える画像表示装置は、前記光源部と前記冷却素子とを防湿可能に封止する第1エリアと、前記第1エリアの外部に設けられ、前記光学系を含む第2エリアと、を備える。

0011

上記の画像表示装置では、第1エリアにおいて、光を出射する光源部と、光源部を冷却する冷却素子とが防湿可能に封止されている。また、その第2エリアの外部に設けられた第2エリアには、光源部から出射された光の光路を形成する光学系が設けられている。このように、第1エリアと第2エリアを分割し、第1エリアを防湿可能に封止することにより、光源部を、低コストかつ高い信頼性で封止することができる。

0012

好適な例では、前記第2エリアは、前記光源部により出射された光を反射させつつ走査する走査部を含む。他の好適な例では、前記第2エリアは、前記光源部により出射された光の一部が入射する光検出部を含む。他の好適な例では、前記第2エリアは、前記光源部により出射された光を透過又は反射する光学部材と、前記光の光量を調整する光量調整部とを含む。

0013

上記の画像表示装置の一態様では、前記第1エリアは、前記光源部と前記冷却素子とを内部に設け、前記光源部から出射された光の出力方向に対向して形成された開口部を有する封止筐体で構成される。この態様では、光源部と冷却素子とを確実に封止しつつ、開口部を通じて光源部からの光を外部へ出射することができる。この場合の好適な例では、前記封止筐体は本体部とカバーとを含み、前記本体部は接着剤を利用して前記カバーにより封止される。

0014

本発明の他の一態様では、前記第2エリアは防塵可能に封止されている。これにより、第2エリア内の光学系を外部の塵などから保護することができる。

0015

本発明の他の好適な実施形態は、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系と、を備える画像表示装置であって、前記光源部と前記冷却素子とを含む第1エリアは、前記第1エリアの外部に設けられ前記光学系を含む第2エリアよりも高い密閉性を有する。この画像表示装置では、光源部及び冷却素子を含む第1エリアの密閉性を、光学系を含む第2エリアより高くすることにより、光源部を安定的に動作させることが可能となる。

0016

本発明の他の好適な実施形態は、画像表示装置の製造方法であって、筐体内の第1エリアに、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、を配置する工程と、前記第1エリアの外部の第2エリアに、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系を配置する工程と、前記第1エリアを防湿可能に封止する工程と、前記筐体の全体をカバーにより覆う工程と、を有する。この製造方法では、第1エリアと第2エリアを分割し、第1エリアを防湿可能に封止することにより、光源部を、低コストかつ高い信頼性で封止することができる。

0017

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

0018

[ヘッドアップディスプレイの構成]図1は、本発明の画像表示装置の実施例に係るヘッドアップディスプレイ100の概略構成図である。図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ100は、主に、光源ユニット1と、凹面鏡10と、を備える。ヘッドアップディスプレイ100は、フロントウィンドウ25と、天井部27と、ボンネット28と、ダッシュボード29とを備える車両に取り付けられる。

0019

光源ユニット1は、ダッシュボード29内に設けられ、内部に投射装置6を有する。投射装置6は、表示像を構成する光(「表示光」とも呼ぶ。)を、光源ユニット1のレーザ光射出口を構成する開口部(アパーチャー)51から射出させ、凹面鏡10に照射させる。凹面鏡10で反射した表示光は、ダッシュボード29に設けられた開口部89を介してフロントウィンドウ25へ到達し、さらにフロントウィンドウ25で反射して運転者の目の位置に到達する。このように、光源ユニット1は、表示光を運転者の目の位置へ到達させて、運転者に虚像Ivを視認させる。光源ユニット1または投射装置6は、本発明における画像表示装置の一例である。

0020

凹面鏡10は、光源ユニット1から射出された表示光を、ダッシュボード29に設けられた開口部89に向けて反射し、フロントウィンドウ25へ到達させる。この場合、凹面鏡10は、表示光が示す画像を拡大して反射する。

0021

なお、光源ユニット1の設置位置は、図1に示すようにダッシュボード29の内部であることに限定されない。例えば、光源ユニット1は、天井部27に取り付けられる態様(図示しないサンバイザに取り付けられる態様も含む)であってもよい。この場合、光源ユニット1とフロントウィンドウ25との間にコンバイナが設けられてもよい。

0022

[投射装置の構成]図2は、投射装置6の構成を示す。図1に示すように、投射装置6は、画像信号入力部2と、映像処理部3と、フレームメモリ4Aと、ROM4Bと、RAM4Cと、レーザドライバ7と、MEMドライバ8と、レーザ光源部9と、マイクロレンズアレイ13と、フィールドレンズ14と、MCU(Micro Controller Unit)21と、不揮発性メモリ22と、を備える。投射装置6は、表示像を構成する光を投影することで、観察者に画像を視認させる。

0023

画像信号入力部2は、外部から入力される画像信号Siを受信して映像処理部3に出力する。

0024

映像処理部3は、画像信号入力部2から入力される画像信号Si及びMEMSミラー95から入力される走査位置情報Seに基づいて、レーザドライバ7やMEMSドライバ8を制御する。また、映像処理部3は、画像信号入力部2から入力された画像データをフレームメモリ4Aに書き込み、MEMSミラー95の駆動タイミングに応じて随時読み出し、赤(R)、緑(G)、青(B)の色ごとに各ピクセル輝度に対応する制御信号を順次レーザドライバ7に送信する。さらに、映像処理部3は、フレームメモリ4Aからの画像データの読み出しタイミングを制御する。映像処理部3は、例えば、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)として構成されている。

0025

ROM4Bは、映像処理部3が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。RAM4Cには、映像処理部3が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。

0026

レーザドライバ7は、後述するレーザ光源部9に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックである。レーザドライバ7は、赤色レーザ駆動回路71と、青色レーザ駆動回路72と、緑色レーザ駆動回路73と、を備える。赤色レーザ駆動回路71は、映像処理部3が出力する制御信号に基づき、赤色レーザ素子LD1を駆動する。青色レーザ駆動回路72は、映像処理部3が出力する制御信号に基づき、青色レーザ素子LD2を駆動する。緑色レーザ駆動回路73は、映像処理部3が出力する信号に基づき、緑色レーザ素子LD3を駆動する。

0027

また、本実施例では、レーザドライバ7は、射出光の強度に関する補正係数を表す補正信号SgをMCU21から受信する。そして、レーザドライバ7は、補正信号Sgに基づき、映像処理部3から受信する発光パターンを表す信号を補正し、補正済みの発光パターンを表す信号に基づいて、各色のレーザ素子LD1〜LD3を駆動する電流値を制御する。

0028

MEMSドライバ8は、映像処理部3が出力する信号に基づきMEMSミラー95を制御する。MEMSドライバ8は、サーボ回路と、ドライバ回路と、を備える。サーボ回路は、映像処理部3からの信号に基づき、MEMSミラー95の動作を制御する。ドライバ回路は、サーボ回路が出力するMEMSミラー95の制御信号を所定レベル増幅して出力する。

0029

レーザ光源部9は、レーザドライバ7から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を射出する。レーザ光源部9は、主に、赤色レーザ素子LD1と、青色レーザ素子LD2と、緑色レーザ素子LD3と、光量検出器23と、PSD(Position Sensitive Detector)24と、コリメータレンズ91a〜91cと、反射ミラー92a〜92cと、偏光ビームスプリッタ93と、ビームスプリッタ94と、MEMSミラー95と、グラデーションND(Neutral Density)フィルタ97と、PSDレンズ99と、を備える。

0030

赤色レーザ素子LD1は赤色のレーザ光(「赤色レーザ光」とも呼ぶ。)を射出し、青色レーザ素子LD2は青色のレーザ光(「青色レーザ光」とも呼ぶ。)を射出し、緑色レーザ素子LD3は緑色のレーザ光(「緑色レーザ光」とも呼ぶ。)を射出する。コリメータレンズ91a〜91cは、それぞれ、赤色、青色及び緑色のレーザ光を平行光にして、反射ミラー92a〜92cに射出する。反射ミラー92bは、青色レーザ光を反射する。反射ミラー92cは、青色レーザ光を透過させ、緑色レーザ光を反射する。反射ミラー92aは、赤色レーザ光を透過させ、青色及び緑色のレーザ光を反射する。こうして反射ミラー92aを透過した赤色レーザ光及び反射ミラー92aで反射された青色及び緑色のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ93に入射される。

0031

偏光ビームスプリッタ93に入射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ93を透過してMEMSミラー95に入射する光と、偏光ビームスプリッタ93で反射してビームスプリッタ94に入射する光とに分けられる。具体的に、偏光ビームスプリッタ93を透過した光は、グラデーションNDフィルタ97を透過して、MEMSミラー95に入射する。グラデーションNDフィルタ97は、レーザ光の入射する位置に応じて出射光の輝度を調整するフィルタである。一方、偏光ビームスプリッタ93で反射してビームスプリッタ94に入射した光の一部は、ビームスプリッタ94を透過して光量検出器23に入射し、その他の光はビームスプリッタ94で反射し、PSDレンズ99を介してPSD24に入射する。

0032

光量検出器23は、ビームスプリッタ94を透過したレーザ光の光量(強度)に応じた電気信号である検出信号Saを生成し、MCU21へ供給する。PSD24は、スポット状の光の位置を検出し、検出した光の位置に関する検出信号SbをMCU21へ供給する。PSD24は、検出した各レーザ光LB、LG、LRの光軸の位置に関する検出信号Sbを生成する。MCU21は、検出信号Sbに基づいて、各レーザ光LB、LG、LRの光軸の位置を調整して、各色のレーザ光の位置ずれを補正する。

0033

レーザ光源部9からレーザ光が射出される位置には、EPE(Exit Pupil Expander)の一例であるマイクロレンズアレイ13と、フィールドレンズ14とが設けられている。MEMSミラー95は、グラデーションNDフィルタ97を透過したレーザ光をマイクロレンズアレイ13に向けて反射する。MEMSミラー95は、基本的には、画像信号Siが示す画像を表示するために、MEMSドライバ8の制御によりマイクロレンズアレイ13上を走査するように移動し、その際の走査位置情報(例えばミラーの角度などの情報)を走査位置情報Seとして映像処理部3へ出力する。

0034

マイクロレンズアレイ13は、複数のマイクロレンズが配列されており、MEMSミラー95で反射されたレーザ光が入射する。フィールドレンズ14は、マイクロレンズアレイ13の放射面に形成された画像(即ち中間像)を拡大する。フィールドレンズ14から射出された光は、開口部51を通過して凹面鏡10に入射される。

0035

MCU21は、各色レーザ光の光軸の位置合わせ、及び、レーザ素子LD1〜LD3に出力させるレーザ光の光量バランスを調整する処理を、画像信号Siに基づく画像描画を行っていない所定のタイミングで実行する。具体的には、MCU21は、PSD24から受信する検出信号Sbに基づき、光軸ずれ及び当該光軸ずれの方向を検出し、各レーザLD1〜LD3の発光タイミングを補正する補正信号Sfを生成して映像処理部3へ送信する。これにより、各色レーザ光の光軸を一致させる。

0036

また、MCU21は、光量検出器23から受信する検出信号Saに基づき、レーザ光を駆動する電流値を補正させるための補正係数をR、G、Bのそれぞれについて決定し、当該補正係数の各々を示す補正信号Sgをレーザドライバ7に出力する。なお、映像処理部3は、MCU21から補正信号Sgを受信することで、補正信号Sgに基づく補正をレーザドライバ7に反映させてもよい。不揮発性メモリ22は、キャリブレーションに必要な情報等を記憶する。

0037

[レーザ光源部] (全体構成) まず、レーザ光源部9の構成について詳しく説明する。図3は、レーザ光源部9の外観を示す斜視図である。レーザ光源部9は、矩形の筐体30として構成される。筐体30は、カバー31と、本体32とを備える。カバー31の上面には、レーザ光が出射される開口部51が設けられている。また、筐体30からは、フレキシブルケーブル36と、プリント基板ケーブル37とが引き出されている。フレキシブルケーブル36は、レーザ光源部9内部のレーザLD1〜LD3などに接続されている。後述するように、レーザ光源部9の外部には、レーザドライバ7を備える制御基板48が設けられ、フレキシブルケーブル36は制御基板48と電気的に接続される。プリント基板ケーブル37は、レーザ光源部9に設けられた光量検出器23、PSD24などと電気的に接続され、それらの出力信号をMCU21へ供給する。

0038

図4(A)は、カバー31を取り外した状態のレーザ光源部9を上方から見た平面図である。図示のように、レーザ光源部9は、光源部33と、光学系34とに大別される。光源部33は、レーザLD1〜LD3から出射されるレーザ光を合成して光学系34へ出射する。光学系34は、光源部33から出射されたレーザ光をMEMSミラー95、光量検出器23及びPSD24へ導く。なお、図4(A)に破線で示すように、光源部33が設けられたエリアを「光源エリアA1」と呼び、光学系34が設けられたエリアを「光学系エリアA2」と呼ぶ。

0039

具体的に、光源部33は、レーザLD1〜LD3、コリメータレンズ91a〜91c、反射ミラー92a〜92cを含む。一方、光学系34は、光量検出器23、PSD24、偏光ビームスプリッタ93、ビームスプリッタ94、MEMSミラー95、グラデーションNDフィルタ97、PDSレンズ99を含む。

0040

図4(B)は、レーザ光源部9の側面図である。なお、図4(B)では、光源部33から出射したレーザ光LをMEMSミラー95により反射する光路のみを示しており、レーザ光から光量検出器23及びPSD24への光路は省略している。図示のように、光源部33から出射したレーザ光Lは、MEMSミラー95により斜め上方に反射されつつ走査され、開口部51に送られる。なお、詳細は後述するが、光源部33の底部には冷却のためのペルチェ封止板41が設けられている。

0041

上記の構成において、MEMSミラー95は本発明の走査部の一例であり、光量検出部23は本発明の光検出部の一例であり、偏光ビームスプリッタ93及びビームスプリッタ94は本発明の光学部材の一例であり、グラデーションNDフィルタ97は本発明の光量調整部の一例である。

0042

封止構造) 次に、レーザ光源部9の封止構造について説明する。図4(A)において、光源エリアA1は防湿封止され、光学系エリアA2は防塵封止される。防湿封止は、防塵封止と比べて高い気密性(密閉性)が確保される。具体的には、防湿封止は、防塵封止と比べて気密性の高い素材ハウジングやカバーを製作するとともに、より気密性の高い接着剤で封止を行う。一般に、レーザが点灯できる温度範囲は、車載要求温度範囲より狭いため、ペルチェモジュールを用いてレーザの温度を周辺温度より下げる必要がある。その際、レーザその他の冷却されるべき箇所が高湿な空気にさらされていると結露が発生し、正常な動作ができなくなったり、故障が生じたりする恐れがある。特に、水蒸気分子塵埃に比べて小さいため、光源エリアA1は防湿封止による高い気密性が確保される。これに対し、光学系エリアA2は、光源エリアA1ほど厳しい湿度管理が要求されないので、塵埃の侵入を防止するための防塵封止がなされる。

0043

図5(A)は、防湿封止された光源部33の構成例を示す断面図である。光源部33は、本発明の封止筐体として構成され、ペルチェ封止板41上に本体部42とカバー43が設けられてなる。ペルチェ封止板41は、底面に図示しないヒートシンクなどの放熱形状が形成される。ペルチェ封止板41上には、冷却素子としてのペルチェモジュール44が配置され、ペルチェモジュール44上にレーザLDが配置される。ペルチェモジュール44により、レーザLDが冷却され、適切な許容温度内に維持される。

0044

ペルチェ封止板41の上面は、封止接着剤46を使用して本体部42により封止される。本体部42の上部は、同じく封止接着剤46を使用してカバー43により封止される。本体部42の1つの側面(図中の右側)には、レーザLDからのレーザ光Lを外部へ出射するための開口49が設けられており、開口49は封止接着剤46を使用してガラス板45により封止される。こうして、光源部33の全体が防湿封止され、高い密閉性が確保される。なお、このように光源部33の上部はカバー43により封止され、さらに図3に示すようにレーザ光源部9の全体がカバー31により覆われるため、光源部33はカバー43とカバー31により2重に覆われることになる。

0045

図5(B)は、光源部33の他の構成例を示す断面図である。この例では、図5(A)の例に示す本体部42とカバー43とを一体化した本体部47を用いているが、それ以外の点は、図5(A)に示す例と同様である。

0046

上記のように、本実施例では、光源エリアA1を防湿封止し、その外側の光学系エリアA2を防塵封止している(以下、これを「2分割封止」とも呼ぶ。)。このようにレーザ光源部9を2分割封止すると、レーザ光源部9全体を防湿封止する場合と比べて、以下のようなメリットが得られる。

0047

(1)封止接着部分の総延長(光源エリアの総周囲長)を短くすることができる。

0048

2分割封止により、図4(A)に示す光源エリアA1の周囲(破線部)のみを防湿封止すればよいので、まず、封止接着工数、封止接着剤のコストを抑えることができる。また、封止接着部からの水蒸気の侵入量を抑えることができ、結露が生じにくくなる。一般的に、封止用のハウジング、カバー、接着剤の各々で線膨張率(温度を摂氏1度上げたときの物質の長さの増加割合)が異なり、封止接着部分の総延長が短い方が、熱膨張を起こした場合でも接着剤へのストレスを抑えられるため、封止の信頼性が向上する。線膨張率が小さい場合であっても、総延長が長い場合は、短い場合と比べて接着剤にかかるストレスが大きくなり、接着剤にクラックなどが生じやすくなる。このため、封止接着部分の総延長を短くすることが好ましい。

0049

(2)封止空間容積を小さくすることができる。

0050

封止される空間の容量を小さくすることにより、水蒸気の侵入量を抑えることができ、結露が生じにくくなる。

0051

(3)封止する箇所を、温度調整される箇所の周辺に限定することができる。

0052

封止する箇所を、高温になりやすい光源部の周辺に限定することにより、封止箇所の温度がより均一になりやすくなり、熱膨張を起こしにくくなる。そのため、熱膨張により発生する接着剤へのストレスを抑えることができ、封止の信頼性が向上する。

0053

なお、上記の例では、光学系エリアA2を防塵封止しているが、光学系エリアA2を封止せず、温度調整が必要な光源エリアA1のみを防湿封止することとしてもよい。

0054

また、防湿封止された光源エリアA1の内部には、さらに内部の温度を一定にさせるための部品、例えば温度センサなどを設けてもよい。

0055

(製造方法)図6は、レーザ光源部9の製造方法を示すフローチャートである。まず、図4に示すように、光源エリアA1及び光学系エリアA2内に、各部品を設置する(工程S1)。次に、図5(A)、5(B)などに例示する方法で、光源部33を防湿封止する(工程S2)。次に、光源部33のみが防湿封止された状態で、光学系エリアA2内の光学系(光学部品など)の調整を行う(工程S3)。

0056

光学系の調整が終了すると、光学系エリアA2を防塵封止する(工程S4)。そして、レーザ光源部9の筐体30全体をカバー31により覆う(工程S5)。こうして、レーザ光源部9が製造される。

0057

これにより、光源エリアA1の上部はカバー43又は本体部47により防湿封止され、さらに筐体30のカバー31により覆われた状態となる。即ち、光源エリアA1の上部は2重に覆われた状態(2重構造)となる。また、光学系エリアA2は図示しないカバーで防塵封止され、さらに筐体30のカバー31で覆われた状態となる。

0058

なお、光学系エリアA2を防塵封止しない場合には、工程S4を省略し、光源部33を防湿封止した後、筐体30のカバー31を取り付ければ良い。この場合には、光源エリアA2の上部は同様に2重構造となるが、光学系エリアA2の上方は筐体30のカバー31のみで覆われた状態となる。

0059

(レーザ光源部内の部品の配置) 次に、レーザ光源部9内における部品の配置について述べる。

0060

(1)光源部33とMEMSミラー95の配置図7(A)は、レーザ光源部9内における光源部33とMEMSミラー95の配置例を示す。図示のように、MEMSミラー95は、光源部33から出射されたレーザ光Liを斜め上方に走査して、スクリーンとしてのマイクロレンズアレイ13に描画する。ここで、光源部33とMEMSミラー95との距離が近い場合、MEMSミラー95から出射した走査光Loが光源部33により遮られないようにするためには、MEMSミラー95が出射する走査光Loの仰角θ(以下、「出射仰角」と呼ぶ。)を大きくする必要がある。特に、防湿封止される光源部33は、ペルチェ封止板41、ペルチェモジュール44、レーザLD、封止に必要なハウジングなどの部材などが重ねて配置されるため、レーザ光源部9内部でも最も高さが高くなる。よって、この光源部33を避けてMEMSミラー95からの走査光Loを出射するためには、出射仰角θを大きくする必要がある。

0061

しかし、出射仰角θを大きくすると、図7(A)に示すように、マイクロレンズアレイ13上に表示される画像の歪みが増大してしまう。また、このとき画像が歪まないようにするためには描画エリア内に画像を小さく描くことになり、レーザの点灯する部分が少なくなるため、描画される画像の輝度が低下してしまう。

0062

そこで、図7(B)に示すように、レーザ光源部9内において、光源部33を長辺方向(X方向)の一端に配置するとともに、MEMSミラー95を長辺方向の他端に配置する。これにより、光源部33からMEMSミラー95までの距離を長くすることができ、図7(A)の場合と比較して出射仰角θを小さくすることができる。最適には、光源部33を、レーザ光源部9の筐体30の長辺方向の一端において筐体30の璧部30zと接するように配置する。もしくは、光源部33を、長辺方向の一端において、璧部30zと少なくとも一面を共有する、即ち、璧部30zが光源部33の璧部を兼ねるように構成する。これにより、走査光Loの出射仰角θを小さくすることができ、マイクロレンズアレイ13に描画される画像の歪みの減少、画質の向上、輝度の向上などを図ることができる。なお、構造上、光源部33を筐体30の璧部30zと接するように配置できない場合には、璧部30zとの間に多少の隙間があっても構わない。この場合でも、光源部33とMEMSミラー95との距離を可能な限り長くすることができるので、出射仰角θを小さくすることができる。

0063

(2)フレキシブルケーブル36の長さ図8(A)は、レーザ光源部9内の光源部33と外部の制御基板48とをフレキシブルケーブル36で接続した例を示す。光源部33がレーザ光源部9の筐体30の中央よりの位置にあると、フレキシブルケーブル36を長くする必要がある。しかし、このフレキシブルケーブル36は、光源部33内のレーザLDの駆動信号、即ち、高周波の信号が通過するため、ケーブル長が長いとレーザ駆動信号ノイズ乗りやすくなるという不具合がある。

0064

そこで、図8(B)に示すように、光源部33を筐体30の璧部30zに沿って配置する。これにより、光源部33は、筐体30の璧部30zを挟んで制御基板48と隣接する。具体的には、光源部33を、レーザ光源部9の筐体30の璧部30zと接するように配置する。もしくは、光源部33を璧部30zと少なくとも一面を共有する、即ち、璧部30zが光源部33の璧部を兼ねるように構成する。そして、その光源部33のすぐ外側に制御基板48を配置する。これにより、フレキシブルケーブル36の長さを可能な限り短くすることができ、ノイズの少ないレーザ駆動信号を光源部33に供給することが可能となる。

0065

図9(A)は、図中のY方向における反対側の隅(角)に光源部33を配置した例を示す。また、図9(B)は、図中のY方向に光源部33と制御基板48とを並べて配置した例を示す。これらの例でも、フレキシブルケーブル36を短くすることができる。

0066

(3)ペルチェモジュールの排熱処理図10(A)は、レーザ光源部9内の光源部33からの排熱状態を模式的に示す。図示のように、光源部33が筐体30の中央付近に配置されていると、光源部33に設けられたペルチェモジュール44からの排熱がエリアA3に示すように全方向に伝わっていく。そのため、その熱を逃がすための部材のサイズが大きくなり、コストアップにつながる。また、熱に弱い部品が光源部33の周囲に配置されると、その部品にダメージを与える恐れがある。

実施例

0067

そこで、図10(B)に示すように、光源部33を筐体30の隅(角)に配置する。具体的には、光源部33を、レーザ光源部9の筐体30の璧部30zと接するように配置する。もしくは、光源部33を璧部30zと少なくとも一面を共有する、即ち、璧部30zが光源部33の璧部を兼ねるように構成する。図10(B)の例では、光源部33の1つの角部が筐体30の1つの角部と一致するように配置している。これにより、光源部33の2つの璧部が筐体30の2つの璧部と接するようになり、光源部33のペルチェモジュール44からの排熱がレーザ光源部9内の他の部分に与える影響を低減することができる。

0068

本発明は、ヘッドアップディスプレイ、レーザを光源として使用するプロジェクタ、その他の画像表示装置に利用することができる。

0069

1光源ユニット6レーザ光源部 7レーザドライバ30筐体33光源部 34光学系 36フレキシブルケーブル41ペルチェ封止板44ペルチェモジュール46封止接着剤42、47 本体部 43カバー48制御基板95 MEMSミラー

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