CN103293669A - 激光光源组件 - Google Patents

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Abstract

本发明以随着激光光源组件的高亮度化导致激光器元件温度上升为课题，提供一种抑制激光器元件温度上升并防止光轴倾斜的可靠性高的激光光源组件。本发明的激光光源组件具有：作为激光发光部的激光器元件；固定该激光器元件的金属制的激光器保持架；接受来自所述激光器元件的激光的激光受光元件；使所述激光反射而在屏幕上扫描的镜元件；对配置在所述激光的光轴上的光学元件进行保持的壳体；和与该壳体热连接的散热部，其中，设有将所述激光器保持架和所述壳体热连接的热传导部件，在该热传导部件上形成有凸部，并且通过所述热传导部件的弹性和所述凸部将所述激光器保持架沿与激光射出方向相同的方向压紧在所述壳体上。

Description

激光光源组件
技术领域
本发明涉及通过扫描镜使激光二维地扫描来显示图像的激光光源组件。
背景技术
激光光源组件是搭载在扫描型显示装置上的部件。该扫描型显示装置通过镜元件使从激光器元件射出的激光在屏幕上二维地扫描来显示图像。在这样的显示装置中，谋求提高所显示的图像的亮度，这需要使激光器输出增大。但是，若要谋求激光器输出的增大，则会产生激光器元件的温度上升增加的这一问题。
若激光器元件温度变高，则由于激光器元件的振荡波长发生变化而导致画质下降，进而使用寿命缩短，因此，作为激光光源组件的性能下降。因此，提高激光器元件的散热性的构造变得重要。
通常情况下，通过组合热电冷却元件和小型风扇来抑制激光器元件的过度的温度上升。但是，由于搭载在小型扫描型显示装置上的激光光源组件通过电池来驱动，所以需要降低消耗电力。
因此，需要削减用于冷却的电力，为此，研究有如下构造：通过与散热的基板热连接从而在冷却中不使用电力地降低激光器元件的温度上升。
例如，在专利文献1中，通过热传导部件将作为显示装置的光源的LED和金属制的壳体之间连接起来，从而使散热面积增大。
另外，在专利文献2中，通过将光组件的引线配置在组件侧面而成为组件底面和基板能够接触的构造，并成为容易将组件的热向基板传递的构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-204692号公报
专利文献2：日本特开2003-273438号公报
在上述的现有技术中，通过将成为热源的LED或一个激光器元件与散热部热连接来防止激光器元件的过度的温度上升。但是，在以激光器元件为显示装置的光源的激光光源组件中，需要将多束激光高精度地合束。
其原因在于，若激光器元件的射出方向偏移，则无法正确地显示像，从而需要对光轴的倾斜进行抑制的构造。在上述现有技术中，都是使热传导部件相对于光轴方向垂直地安装，从而存在由于热传导部件的温度上升所导致的变形而使光轴倾斜的这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光光源组件，其具有在防止激光器元件的过度温度上升的同时抑制由温度上升导致的激光光轴的倾斜的构造，从而可靠性较高。
为了达成上述目的，本发明的激光光源组件，具有：作为激光发光部的激光器元件；固定该激光器元件的金属制的激光器保持架；接受来自所述激光器元件的激光的激光受光元件；使所述激光反射而在屏幕上扫描的镜元件；对配置在所述激光的光轴上的光学元件进行保持的壳体；和与该壳体热连接的散热部，其中，设有将所述激光器保持架和所述壳体热连接的热传导部件，在该热传导部件上形成有凸部，并且通过所述热传导部件的弹性和所述凸部将所述激光器保持架沿与激光射出方向相同的方向压紧在所述壳体上。
另外，为了达成上述目的，本发明优选为，具有设置在所述热传导部件的端部的卡定爪和设在所述壳体上的凹部，该凹部和所述卡定爪卡定。
另外，为了达成上述目的，本发明优选为，将所述凸部设置在所述激光器保持架上。
另外，为了达成上述目的，本发明优选为，将所述热传导部件的一端卡定在所述散热部上。
发明效果
根据本发明，能够提供一种激光光源组件，其具有在防止激光器元件的过度温度上升的同时抑制由温度上升导致的激光光轴的倾斜的构造，从而可靠性高。
附图说明
图1是本发明的实施例1的激光光源组件的概略立体图。
图2是表示图1的A-A’线截面的一部分的概略剖视图。
图3是以往例中的激光器保持架固定部的概略剖视图。
图4是本发明的实施例2的激光光源组件的概略立体图。
图5是本发明的实施例2的激光光源组件的激光器保持架固定部的概略俯视图。
图6是本发明的实施例3的激光光源组件的激光器保持架固定部的概略剖视图。
图7是本发明的实施例4的激光光源组件的激光器保持架固定部的概略剖视图。
附图标记说明
1激光光源组件
2壳体
3激光器元件
4激光器保持架
5扫描镜
6受光元件
7镜
8激光
9热传导润滑脂
10热传导部件
11热传导部件凸部
12粘结剂
13激光射出方向
14激光器保持架凸部
15散热部
16散热部
17壳体凹部
18卡定爪
19壳体槽
具体实施方式
首先，扫描型显示装置，例如是在被请求全部人员想要立即观看用移动电话拍摄到的视频等情况下，能够与时间地点无关地投射到屏幕上的移动型的小型图像输出装置。该装置从具有高画质的数码相机的移动电话的普及开始，就被视为在未来会有重大发展。
该扫描型显示装置与投影图像显示装置同样地具有RGB光源，由于该RGB同时发光所以光源的发热较大。另外，如上所述，为了再现清晰的图像，需要提高RGB的亮度，因此产生较高的发热。但是，以小型为重要特征的扫描型显示装置不仅没有空间来安装用于冷却光源的风扇，而且作为驱动源的电池连驱动风扇的容量也没有。
因此，在扫描型显示装置中，期望将光源的热高效地从壳体传递至散热板来散热。为此，例如，考虑如通常进行那样，使热传导性润滑脂夹装在激光器保持架与散热板之间。但是，该情况下，若润滑脂的涂敷均匀性不良则在厚度中产生误差，会导致光轴偏移而再现出低画质的图像。另外，在为了改善激光器保持架与散热板的紧密贴合而使用螺钉的情况下，由于螺纹紧固力的误差因而仍然存在产生光轴偏移的可能性。
因此，本发明的发明人探讨了相对于激光器保持架将散热板沿光轴方向均匀地按压的各种结构，其结果为，得到如下实施例。
以下，参照附图说明本发明的一实施例。
【实施例1】
以下，使用附图详细说明第一实施例。
图1是表示本发明的激光光源组件的第一实施例的概略立体部。
在图1中，在激光光源组件1上安装有作为激光发光部的三个激光器元件3。这三个激光器元件3分别被激光器保持架4保持。
激光器保持架4经由粘结剂12(如图2所示)而固定在壳体2上。扫描镜5将来自激光光源组件1的激光13扫描至屏幕(未图示)上。镜7用于合成激光8并引导至扫描镜5。受光元件6保持在壳体2上。热传导部件10将激光器保持架4与壳体2热连接。
上述激光器元件3及激光器保持架4由红(R)、绿(G)及蓝(B)中的任一个构成。另外，扫描镜5可以为例如MEMS(MicroElectro Mechanical System)镜，其使镜面旋转而使从激光器元件3射出的激光8在屏幕上二维地扫描。另外，为了降低激光器元件3的温度上升，壳体2经由热传导润滑脂9(如图2所示)与散热部
16热连接。附图标记11将在后说明，其是设置在热传导部件10上的激光器保持架凸部。
关于各构成要素的材料，例如，壳体2及激光器保持架4可以为镁压铸、锌压铸、铝压铸。另外，期望热传导部件10的热传导率高，且为了将激光器保持架压紧而期望弹性优良，可以为例如铜、铝。为了将来自壳体2的热扩散，期望散热部16具有大于壳体2的底面的面积，且热传导率高，可以为例如铜、铝等的金属板，或者为石墨片等热传导片。
在此，说明基于激光光源组件1进行的图像的显示方法。
从R/G/B各自的激光器元件3射出的激光8通过镜7而被合束并入射至扫描镜5。入射的激光8通过扫描镜5的驱动而被合成，使合成后的激光8在屏幕(未图示)上二维地扫描。此时，通过使R/G/B各自的激光器元件3的调制同步而形成彩色的二维像。
图2是表示图1的A-A’截面的一部分的概略剖视图。
在图2中，激光器元件3固定在激光器保持架4上，激光器保持架4通过粘结剂12粘结固定在壳体2上。在热传导部件10的两端形成有卡定爪18，该卡定爪18卡定在形成于壳体2上的凹部17中。在壳体2的底面形成有槽19，该槽19具有使热传导部件10和壳体2的底面成为大致相同高度那样的深度。在壳体2与热传导部件10之间夹装有热传导润滑脂9。
在热传导部件10的与激光器保持架4相对的面上形成有凸部11。该凸部11是将热传导部件10折曲而一体形成的。该热传导部件10为具有弹性的板状的金属板。通过该弹性，热传导板10在不使用粘结剂的情况下也将热传导部件10的卡定爪18卡定在壳体2的凹部17中，从而凸部11与激光器保持架4接触，而且沿激光射出方向13被压紧。
也就是说，在将热传导部件10固定到壳体2上的情况下，将设置在热传导部件10上的两个凸部11按压(压紧)在激光器保持架4的面上，而且当按压热传导部件10时，通过热传导部件10自身的弹性而挠曲使得卡定爪18进入到凹部17中。这样固定的激光器元件3通过热传递部件10的弹性和两个凸部11而沿激光射出方向13被按压，因此，光轴不会发生偏移。另外，激光器元件3的热从压紧在激光器保持架4上的凸部11传递至热传导部件10，并从卡定爪18向壳体2传递而从散热部16向外部气体散热。
此外，在本实施例中使热传导部件的凸部11和激光器保持架4的压紧点为两个，但可以不必为两个，而为三个。但是，期望基于凸部11的接触点的重心与激光射出方向13位于相同的线上。另外，热传导部件10的两端与壳体2的固定方法可以不是基于热传导部件的卡定爪18进行的卡定，而通过螺纹固定或粘结剂来固定。另外，热传导部件10可以不安装在R/G/B的全部激光器元件3上，而仅安装在发热量较大的激光器元件3上。
图3示出了具有以往构造的激光光源组件1，是与图1所示的A-A’截面为相同截面的概略剖视图。此外，在图3中将激光器元件3的散热路径作为以往例示出来说明以往的激光光源组件1的散热路径。
在图3中，在以往的构造中，激光器元件3所产生的热经由粘结剂12传递至壳体2。传递至壳体2的热经由热传导润滑脂9向散热部16传递并通过散热部16扩散，最终散热至空气中。而且，在激光器保持架4与散热部16之间填充有热传导润滑脂9，从而容易使热从激光器保持架4向散热部16传递。
但是，由于粘结剂12及热传导润滑脂9与金属制的激光器保持架4及壳体2相比热传导率较小，所以热难以向壳体2及散热部16传递，从而激光器元件3的温度容易上升。另外，随着激光器元件3及激光器保持架4的温度上升，热传导润滑脂9的温度上升，由于热传导润滑脂9的膨胀而产生推压激光器保持架4的变形。因此，存在以下问题：激光射出方向13倾斜，三色的激光的光点偏移而无法显示正确的像。
与之相对，在应用了第一实施例的激光光源组件1中，由于通过热传导率高的热传导部件10将激光器保持架4与壳体2之间热连接，所以容易使热向壳体2传递，从而能够降低激光器元件3的温度上升。另外，由于热传导部件10与壳体2的底面为大致相同高度，所以能够使填充在壳体2与散热部16之间的热传导润滑脂9的层变薄，因此，能够容易使热从壳体2向散热部16传递。
另外，由于无需在激光器保持架4与散热部16之间填充热传导润滑脂9，且通过热传导部件10将激光器保持架4沿与激光射出方向13相同的方向压紧，所以能够抑制由激光器元件3的温度上升导致的激光射出方向的倾斜，从而能够提供可靠性高的激光光源组件。
而且，热传导部件10由于具有弹性，所以在组装激光光源组件1时，即使粘结剂12的厚度或激光器保持架4的位置产生偏差，也能够沿激光射出方向13压紧，从而能够成为易于组装的构造。
【实施例2】
图4是本发明的实施例2的激光光源组件的概略立体图。
图5是本发明的实施例2的激光光源组件的激光器保持架固定部的概略俯视图。
在图4、图5中，在本实施例中与第一实施例同样地，在激光光源组件1上安装有作为激光发光部的三个激光器元件3。这三个激光器元件3分别保持在用于保持的激光器保持架4上。
激光器保持架4经由粘结剂12(如图5所示)固定在壳体2。扫描镜5将来自激光光源组件1的激光8扫描至屏幕(未图示)上。镜7用于将激光8引导至扫描镜5。受光元件6被保持在壳体2上。热传导部件10将激光器保持架4和壳体2热连接。为了降低激光器元件3的温度上升，在壳体2上经由热传导润滑脂9热连接有散热部16。附图标记11将在后说明，其是设在热传导部件10上的激光器保持架凸部。
在实施例1中，将激光器保持架4与壳体2热连接的热传导部件10卡定在壳体2的底面上。但是在本实施例中，在壳体2的侧面形成凹部17(在图5中未图示，但相当于图2的凹部17)，并通过热传导部件10的卡定爪18而卡定。另外，在本实施例中，在激光器保持架4与散热部16之间没有填充热传导润滑脂9。
像这样，根据本实施例，由于通过热传导率高的热传导部件10将激光器保持架4与壳体2之间热连接，所以容易使热向壳体2传递，从而能够降低激光器元件3的温度上升。另外，由于在激光器保持架4与散热部16之间没有填充热传导润滑脂9，且通过热传导部件10将激光器保持架4沿与激光射出方向13相同的方向压紧，所以能够抑制由激光器元件3的温度上升导致的激光射出方向的倾斜，从而能够提供可靠性高的激光光源组件。
而且，热传导部件10由于具有弹性，所以在组装激光光源组件1时，即使粘结剂12的厚度或激光器保持架4的位置产生偏差，也能够沿激光射出方向13压紧，从而能够成为易于组装的构造。
【实施例3】
图6是本发明的实施例3的激光光源组件的激光器保持架固定部的概略剖视图。
在图6中，在本实施例中与第一实施例同样地，在激光光源组件1上安装有作为激光发光部的三个激光器元件3。这三个激光器元件3分别保持在用于保持的激光器保持架4上。
激光器保持架4经由粘结剂12而固定在壳体2上。热传导部件10将激光器保持架4和壳体2热连接。为了降低激光器元件3的温度上升，在壳体2上经由热传导润滑脂9热连接有散热部16。
在实施例1和2中，在热传导部件10上设有凸部，但在本实施例中，将凸部14形成在激光器保持架4上。
根据本实施例，由于激光器保持架的凸部14被热传导部件10压紧，所以容易使热向壳体2传递，从而能够降低激光器元件3的温度上升。另外，通过设置热传导部件10而无需在激光器保持架4与散热部16之间填充热传导润滑脂9。因此，能够通过热传导部件10将激光器保持架4沿与激光射出方向13相同的方向压紧，并能够抑制由激光器元件3的温度上升导致的激光射出方向的倾斜。由此，能够提供可靠性高的激光光源组件。
【实施例4】
图7是本发明的实施例4的激光光源组件的激光器保持架固定部的概略剖视图。
在图7中，在本实施例中与第一实施例同样地，在激光光源组件1上安装有作为激光发光部的三个激光器元件3。这三个激光器元件3分别保持在用于保持的激光器保持架4上。
激光器保持架4经由粘结剂12固定在壳体2上。热传导部件10将激光器保持架4和壳体2热连接。为了降低激光器元件3的温度上升，在壳体2上经由热传导润滑脂9热连接有散热部16。
在实施例1、2和3中，将热传导部件10卡定在壳体2上，但在本实施例中，将热传导部件10的一端卡定在散热部16上。
由此，根据本实施例，与第一实施例相比，由于能够经由热传导率高的热传导部件10直接将热传递至散热部16，所以提高了散热效果，从而能够进一步降低激光器元件3的温度上升。
另外，通过设置热传导部件10而无需在激光器保持架4与散热部16之间填充热传导润滑脂9。因此，能够通过热传导部件10将激光器保持架4沿与激光射出方向13相同的方向压紧，并能够抑制由激光器元件3的温度上升导致的激光射出方向的倾斜。由此，能够提供可靠性高的激光光源组件。
如上所述，根据本发明，由于通过热传导部件将激光器元件沿激光射出方向压紧，所以能够将激光器元件所产生的热经由热传导率高的热传导部件从金属制的激光器保持架传递至壳体，因此，能够抑制激光器元件的过度的温度上升。而且，由于激光器保持架沿激光射出方向被压紧，所以能够抑制激光射出方向的倾斜。因此，能够显示明亮且高画质的图像。

Claims (5)

1.一种激光光源组件，具有：作为激光发光部的激光器元件；固定该激光器元件的金属制的激光器保持架；接受来自所述激光器元件的激光的激光受光元件；使所述激光反射而在屏幕上扫描的镜元件；对配置在所述激光的光轴上的光学元件进行保持的壳体；和与该壳体热连接的散热部，其特征在于，
设有将所述激光器保持架和所述壳体热连接的热传导部件，在该热传导部件上形成有凸部，并且
通过所述热传导部件的弹性和所述凸部将所述激光器保持架沿与激光射出方向相同的方向压紧在所述壳体上。
2.如权利要求1所述的激光光源组件，其特征在于，具有设置在所述热传导部件的端部的卡定爪和设置在所述壳体上的凹部，该凹部和所述卡定爪卡定。
3.如权利要求1所述的激光光源组件，其特征在于，将所述凸部设置在所述激光器保持架上。
4.如权利要求1所述的激光光源组件，其特征在于，将所述热传导部件的一端卡定在所述散热部上。
5.一种扫描型图像显示装置，其特征在于，具有权利要求1至权利要求3中任一项所述的激光光源组件。
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