CN103631016B - 光组件及扫描型图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光组件和扫描型图像显示装置。光组件中，能够提高散热的效率、且保持光学零件不受到因与散热部的安装而产生的外力的影响、且降低三色的光束光点的相对位置偏移。在搭载多个激光器并对来自所述多个激光器的光束进行照射的光组件中，其特征在于，具有搭载该光组件的壳体和散热部，具有安装红色激光器的壳体的第一安装面和安装绿色激光器的第二安装面，所述第一安装面和第二安装面以交叉的方式配置，设置所述交叉的拐角部。在所述拐角部的附近具有第一安装部。

Description

光组件及扫描型图像显示装置
技术领域
本发明涉及光组件及扫描型图像显示装置，例如，涉及将来自多个激光器的光束校准在一个光轴上而射出的光组件、以及将来自光组件的光束进行图像显示的扫描型图像显示装置。
背景技术
近年来，能够方便携带、且能够以大画面进行显示的小型投影仪的开发正在盛行。能够连接到笔记本电脑等上的小型投影仪、内置有能够投射记录图像的投影仪的摄像机等已在市面销售，可以预见今后也将出现内置于便携手机和智能手机中的小型投影仪。
关于投影仪的方式，以前采用的是，将灯泡或LED等用于光源，将在液晶面板或数字微镜器件(DMD：DigitalMicroDevice)中显示的图像进行投射的类型，但是，也在进行着激光投影仪(扫描型图像显示装置)的开发，激光投影仪将激光器用于光源，利用可动镜对1束光束进行扫描并显示。由于将激光器用于光源，所以不需要对焦并且容易提高图像的亮度，被认为适合于外出时投射到附近的墙壁这样的用途。
另外，也可以考虑向有效利用图像的高亮度而搭载在汽车等中并向前窗玻璃进行投射、进行导航显示等的平视显示器(head-updisplay)的发展。
例如，在专利文献1中记载有如下结构的扫描型图像显示装置：使用红、蓝、绿三色的激光器，并具有将三色的激光束耦合成沿一个轴前进的合成光束的光束耦合部、以及沿合成光束的偏转方向进行扫描的光束扫描器，能够显示彩色图像。在专利文献1中记载有如下光束耦合部的结构：三个光源并排且向同一方向射出光束，光束在各自对应的光束耦合镜发生反射而耦合成合成光束。
此外，由于以往没有直接放射出绿色光的激光器，所以在专利文献1中也是通过SHG(SecondHarmonicGeneration，倍频效应)将红外光进行波长变换而得到绿色光，但近年来也能够获得直接放射出绿色光的激光器。
专利文献1：日本特表2009-533715号公报
专利文献2：日本特开2011-150742号公报
在上述那样的扫描型图像显示装置中，重要的是使三色的光束的光轴精度高度一致、且针对动作中或环境温度的变化等导致的外部扰乱保持光轴。若光轴发生偏移，则存在屏幕等显示区域上的各色光点(spot)会发生相对位置偏移而导致图像模糊的问题。
因此，在组装光组件时，需要以使三色的光轴对准的方式进行调整而组装。另外，若因扫描型图像显示装置的使用时的温度上升导致超过激光器的动作保证温度，由于依存于温度的激光器波长变动而在各颜色的视见度中产生色差，引起整个画面变红等图像的套色不准，另外也成为激光器输出降低、使用寿命缩短的主要原因。因此，为了抑制激光器发光时的温度上升，存在光组件部中需要散热部的课题。
作为向散热部的安装方法，在专利文献2中记载了一种安装方法。
但是，本光组件存在考虑了所述光学零件的光轴的偏移、旋转的课题，但在专利文献2中没有考虑在不会引起光学零件的光轴的偏移、旋转的位置上进行安装的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有能够减小屏幕等的显示区域上的光点相对位置偏移的、光学零件的安装构造的小型的光组件以及扫描型图像显示装置。
为了解决上述课题，例如采用权利要求书中记载的构成。
本申请包括多个解决上述课题的机构，但若列举其一例，则为搭载了多个激光器并对来自所述多个激光器的光束进行照射的光组件，其特征在于：具有搭载该光组件的壳体和散热部，所述壳体具有安装红色激光器的所述壳体的第一安装面；安装绿色激光器的所述壳体的第二安装面；所述第一安装面和所述第二安装面交叉的拐角部，在所述拐角部的附近具有用于将所述壳体连接在所述散热部上的第一安装部。
另外，其特征在于：在搭载所述光组件的壳体上，在与所述拐角部的附近的第一安装部对角的位置上具有第二安装部。
另外，其特征在于：在搭载所述光组件的壳体上，独立于第一安装部和第二安装部，在远离激光器的拐角处具有第三安装部。
另外，其特征在于：在所述安装部上设置切缺。
另外，其特征在于：所述壳体和散热部的连接使用树脂部件。
发明的效果
根据本发明，能够提供减小屏幕等的显示区域上的光点相对位置偏移的光组件以及扫描型图像显示装置。
另外，例如，根据本发明，能够提供一种具有以下光组件的扫描型图像显示装置，该光组件，在搭载在汽车等的平视显示器中，对于多个激光器，具有能够减小屏幕等的显示区域上的激光光点的相对位置偏移的效果。
上述的以外的课题、构成及效果能够通过以下的实施方式的说明明确。
附图说明
图1是本发明的实施例的扫描型图像显示装置的第一整体构成图。
图2是表示本发明的实施例的第一激光光源组件的立体图。
图3是本发明的实施例的扫描型图像显示装置的第二整体构成图。
图4是表示本发明的实施例的第二激光光源组件的立体图。
图5是表示本发明所使用的壳体的安装部的第三实施例的立体图。
图6是表示本发明所使用的壳体的安装部的第四实施例的立体图。
图7是表示本发明所使用的壳体的安装部的第五实施例的立体图。
图8是表示本发明所使用的壳体的安装部的第六实施例的立体图。
图9是表示本发明所使用的壳体的安装部的第七实施例的立体图。
图10是表示本发明所使用的壳体的安装部的第八实施例的剖视图。
图11是表示本发明所使用的壳体的安装部的第九实施例的俯视图。
附图标记的说明
1a...第一激光器，1b...第二激光器，1c...第三激光器，2a...第一激光器保持架，2b...第二激光器保持架，2c...第三激光器保持架，3a...第一安装部，3b...第二安装部，3c...第三安装部，4...热传导润滑脂，5...冷却元件，6...散热器，7a...连接部件，7b...连接部件，8a...第一安装面，8b...第二安装面，9...拐角，12...壳体，14a...部件，15a...部件，16a...固定部件，17a...安装部件，100...激光光源组件，101...光组件，102...控制电路，103...视频信号处理电路，104...激光光源驱动电路，105...扫描镜驱动电路，106...前监控器信号检测电路，109...屏幕，110...偏振光束分离器(PBS)，111...1/4波长板，112...视场角放大元件，113...扫描镜，114...前监控器，115...反射镜，120...散热部。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的实施例。此外，由于标注有相同附图标记的结构具有相同功能，所以在既已说明的情况下省略它们的说明。
另外，为了明确各部分的位置的说明，在需要的附图中记载x轴、y轴及z轴构成的正交坐标轴。
实施例1
图1是本发明的第一实施例的扫描型图像显示装置的结构图。
在图1中，光组件101具有：第一激光器1a、第二激光器1b、第三激光器1c，它们分别与红(R)/绿(G)/蓝(B)这三色对应并作为激光光源；激光光源组件100，其具有使从各激光光源发出的光束耦合的光束耦合部；投射部，其将耦合后的光束向屏幕109投射；以及扫描部，其使投射的光束在屏幕109上进行二维扫描。投射部具有偏振光束分离器(PBS)110、1/4波长板111、视场角放大元件112等。另外，扫描部包含扫描镜113等。在激光光源组件101中，在第二激光器1b和第三激光器1c之间具有安装在这里未图示的散热部120上的第一安装部3a。另外，具有在与所述第一安装部3a的对角安装光组件101和散热部120的第二安装部3b。
要显示的图像输入信号经由包含电源等在内的控制电路102输入至视频信号处理电路103。在视频信号处理电路103中对图像信号实施各种处理，然后将图像信号分离成R/G/B的三色信号并发送至激光光源驱动电路104。在激光光源驱动电路104中，根据R/G/B各信号的亮度值，对激光光源组件100内的对应的激光器供给发光用的驱动电流。其结果为，激光器配合显示定时而射出与R/G/B信号的亮度值相应强度的光束。
另外，视频信号处理电路103从图像信号中提取同步信号并发送至扫描镜驱动电路105。扫描镜驱动电路105配合水平、垂直同步信号对光组件101内的扫描镜113供给驱动信号以使镜面二维地反复旋转。由此，扫描镜113使镜面以规定角度周期性地反复旋转并反射光束，使光束在屏幕109上沿水平方向及垂直方向扫描而显示图像。
前监控器信号检测电路106输入来自前监控器114的信号，并检测从激光器射出的R/G/B各自的输出电平。检测出的输出电平被输入至视频信号处理电路103，控制激光器的输出而使其成为规定输出。
对于扫描镜113，能够使用例如采用MEMS(MicroElectroMechanicalSystems：微电子机械系统)技术制成的两轴驱动镜。作为驱动方式，存在压电、静电、电磁驱动的方式等。
另外，也可以准备两个单轴驱动的扫描镜，并将它们配置成能够沿彼此正交的方向扫描光束。
以下，对本发明的光组件101进行说明。
图2是说明第一实施例的光组件的立体图。
图2中，光组件101具有：第一激光器1a、第二激光器1b以及第三激光器1c，各激光器分别安装在用于提高操作性的第一激光器保持架2a、第二激光器保持架2b、第三激光器保持架2c上。第一激光器保持架2a、第二激光器保持架2b、第三激光器保持架2c分别通过粘结剂、螺纹固定或弹簧等而安装在光组件101的壳体12上。
因此，若因扫描型图像显示装置的使用时的温度上升导致超过激光器的动作保证温度，由于依存于温度的激光器波长变动而在各颜色的视见度中产生色差，引起整个画面变红等图像的套色不准，另外也成为激光器输出降低、使用寿命缩短的主要原因。因此，为了抑制激光器发光时的温度上升，需要在光组件部101中安装散热部120。
尤其对于搭载在汽车等中的平视显示器等，可以认为环境温度是基于在寒冷地区的放置和在盛夏之日的放置而处于从-几十℃至近+100℃的范围。因此，由于存在环境温度的范围大于激光器的工作保证温度范围的条件，所以在光组件及具有该光组件的扫描型图像显示装置中，需要进行加热、冷却以将温度调节至激光器的工作保证温度范围内。
此时，作为课题的就是光组件部101和散热部120的安装构造。
上述安装构造中，为了提高散热效率需要使光组件部101和散热部120紧密贴合。但是，对于基于螺纹固定等的安装来说，因螺纹固定扭矩，存在会在光组件部101的壳体12上发生变形、光学零件发生位移以至旋转、各种颜色的激光光束的光轴偏移，即屏幕等的显示区域上的光点相对位置偏移的课题。因此，需要一种提高散热效率、且能够抑制因螺纹固定等导致的安装时的变形的安装构造。尤其对于具有使从各激光光源发出的光束光耦合的光束耦合部的激光光源组件100来说，激光光源的光点直径较小，各光学零件的安装精度需要达到μm级别以下。因此，在各光轴调整后，必须抑制光组件部101安装时的壳体12的变形。
在本发明的第一实施例中，设置了安装第一激光器1a以及第三激光器1c的壳体12的第一安装面8a和安装第二激光器1b的壳体12的第二安装面8b。所述第一安装面8a和第二安装面8b以交叉的方式配置，在所述交叉的拐角部9的附近设置能够进行螺纹固定等的安装的第一安装部3a。作为发热部件的第一激光器1a、第二激光器1b、第三激光器1c附近的第一安装部3a能够通过螺纹固定等与散热部120紧密贴合从而谋求散热效率的提高。另外，通过设置拐角部9，而设置壳体12的刚性高的部位，通过在此处配置第一安装部3a能够抑制螺纹固定时的扭矩等导致的壳体12的变形。通过本第一安装部3a，能够提高光组件101的散热效率、抑制向光组件101安装时的壳体12的变形，抑制多个激光器的光点位置的偏移，由此，能够得到减小了相对的位置偏移量的光组件101。
另外，由于仅在第一安装部3a的一个部位与散热部120进行的安装不稳定，所以，在从安装部3a观察的光组件101的对角设置第二安装部3b，作为在两个部位的安装，成为使光组件101和散热部120的紧贴性稳定的结构。
作为上述散热部120，在光组件101的下表面乃至上表面经由热传导润滑脂4乃至热传导片或热传导凝胶与冷却元件5连接，然后通过与散热器(heatspreader)6连接，由此，来应对搭载在汽车等上的平视显示器。此时，对于第一安装部3a、第二安装部3b和散热器6，分别在第一连接部件7a以及虽未图示的第二连接部件7b上使用树脂制的螺纹，从而成为来自散热器6的热难以向光组件传递的结构。
这里，关于第一激光器1a、第二激光器1b以及第三激光器1c，根据激光器的特性，耗电量最大的是绿色激光器，然后是红色激光器，耗电量最小的是蓝色激光器。因此，未转换成激光而成为热的各激光器的发热量按绿色激光器＞红色激光器＞蓝色激光器的顺序升高。为了防止各激光器的热干涉，使第一激光器1a为红色激光器，使第二激光器1b为绿色激光器，将第一激光器1a和第二激光器1b配置在分离的位置上，在发热量最高的第二激光器1b的附近设置第一安装部3a，则散热效率进一步提高。
作为散热部120，可以成为将光组件101直接连接在散热器6上的散热部120。
实施例2
图3是本发明的第二实施例的扫描型图像显示装置的构成图。
不同之处在于将第一实施例的扫描镜113构成为如图3所示的扫描型图像显示装置那样，从扫描镜113的后方向前方对图像进行投射。
因此，第一激光器1a、第二激光器1b、第三激光器1c、第一安装部3a、第二安装部3b相对于图1处于左右对称的位置，代替偏振光束分离器110而经由反射镜115从扫描镜113的后方向前方对图像进行投影并显示。扫描型图像显示装置的其他的构成基本上与实施例1相同。
图4是说明第二实施例的光组件的立体图。
在本第二实施例中，设置安装第一激光器1a以及第三激光器1c的壳体12的第一安装面8a和安装第二激光器1b的壳体12的第二安装面8b，所述第一安装面8a和第二安装面8b以交叉的方式配置，在所述交叉的拐角部9的附近设置能够进行螺纹固定等的安装的第一安装部3a。作为发热部件的第一激光器1a、第二激光器1b、第三激光器1c附近的第一安装部3a通过螺纹固定等能够向散热部120紧密贴合，谋求散热效率的提高。另外，通过设置拐角部9而设置壳体12的刚性高的部位，并在此处配置第一安装部3a，由此，能够抑制因螺纹固定时的扭矩等导致的壳体12的变形。通过本第一安装构造3a，能够提高光组件101的散热效率、抑制光组件101的安装时的壳体12的变形，抑制多个激光器的光点位置偏移，由此，得到能够减小相对的位置偏移量的光组件101。
另外，由于仅在第一安装部3a的一个部位与散热部120进行的安装不稳定，所以，在从安装部3a观察的光组件101的对角设置第二安装部3b，作为两个部位的安装，能够使光组件101和散热部120的紧贴性稳定。
实施例3
图5是表示壳体的安装部的本发明的第三实施例的立体图。
为了缓和第一安装部3a的螺纹固定等的安装时的扭矩，在与壳体12的构造中设置切缺13a，成为通过该切缺13a的变形来吸收螺纹固定时的扭矩等的构造。
通过设置本切缺13a，能够抑制螺纹固定时的扭矩等导致的壳体12的变形，得到光学零件不会发生位移乃至旋转、各种颜色的激光光束不会发生光轴偏移，即屏幕等显示区域上的光点相对位置不会发生偏移的光组件101。
图5中，切缺13a从两侧设置两处切缺，但还可以仅在单侧设置切缺，能够得到同样的抑制壳体12的变形的效果。
实施例4
图6是表示壳体的安装部的本发明的第四实施例的立体图。
与实施例3同样地在第一安装部3a上设置切缺23a。该切缺23a是在光组件101的厚度方向(z方向)上设置的切缺，成为能够通过切缺部23a的变形来吸收螺纹固定时的螺纹的轴向(z方向)的力的构造。
通过设置本切缺23a，能够抑制螺纹固定时的扭矩、轴力等导致的壳体12的变形，得到光学零件不会发生位移乃至旋转、各种颜色的激光光束不会发生光轴偏移，即屏幕等显示区域上的光点相对位置不会发生偏移的光组件101。
实施例5
图7是表示壳体的安装部的本发明的第五实施例的立体图。
为了避免第一安装部3a的螺纹固定等的安装时的扭矩而不使用螺纹，成为经由具有弹性的安装部件17a安装在图7未示出的散热部120上的构成。
通过经由本安装部件17a安装在散热部120上，不会产生螺纹固定时的扭矩等，能够抑制壳体12的变形，得到光学零件不会发生位移乃至旋转、各种颜色的激光光束不会发生光轴偏移，即屏幕等显示区域上的光点相对位置不会发生偏移的光组件101。
实施例6
图8是表示壳体的安装部的本发明的第六实施例的立体图。
本图8涉及第二安装部3b，为了缩小光组件101的外形，而将第二安装部3b设在壳体12外形的内侧。另外，为了缓和螺纹固定等的安装时的扭矩，在与壳体12的构造中设置切缺13b，成为通过该切缺13b的变形来吸收螺纹固定时的扭矩等的构造。
通过设置本切缺13b，能够抑制螺纹固定时的扭矩等导致的壳体12的变形，得到光学零件不会发生位移乃至旋转、各种颜色的激光光束不会发生光轴偏移，即屏幕等显示区域上的光点相对位置不会发生偏移的光组件101。
图8中，切缺13b从两侧设有两处切缺，但还可以仅在单侧设置切缺，能够得到同样的抑制壳体12的变形的效果。
另外，示出了第二安装部3b的构造，但还可以适用于第一安装部3a的构造。
实施例7
图9是表示壳体的安装部的本发明的第七实施例的立体图。
与实施例6同样地在第二安装部3b上设置切缺23b。该切缺23b是在光组件101的厚度方向(z方向)上设置的切缺，成为能够通过切缺部23b变形来吸收螺纹固定时的螺纹的轴向(z方向)的力的构造。
通过设置本切缺23b，能够抑制螺纹固定时的扭矩、轴力等导致的壳体12的变形，得到光学零件不会发生位移乃至旋转、各种颜色的激光光束不会发生光轴偏移，即屏幕等显示区域上的光点相对位置不会发生偏移的光组件101。
另外，示出了第二安装部3b的构造，但还可以适用于第一安装部3a的构造。
实施例8
图10是表示壳体的安装部的本发明的第八实施例的剖视图。
在与实施例4同样的第一安装部3a的构成中，螺纹等的连接部件7a和第一安装部3a经由隔热的塑料等的树脂制部件14a被安装。
同样地，螺纹等的连接部件7a和散热器6经由隔热的塑料等的部件15a并通过螺栓等的固定部件16a被安装。
经由隔热的部件14a和部件15a，安装对光组件101进行冷却元件5的散热的散热器6。通过经由所述部件14a和部件15a，能够防止热从散热器6向光组件101的流入。通过防止所述热流入，能够高效冷却光组件101，谋求冷却元件5的耗电量的降低以及冷却时间的缩短。
实施例8的效果在使用了冷却元件6的散热部120中具有效果。
实施例9
图11是表示壳体的安装部的本发明的第九实施例的俯视图。
除了第一安装部3a和第二安装部3b以外，在远离第一激光器1a、第二激光器1b、第三激光器1c的壳体12的拐角设置第三安装部3c，并以三点构成面，使光组件101与本图11中未示出的散热部120的紧贴性和定位稳定。
效果与目前所述的效果同样地，能够谋求散热效率的提高，得到屏幕109等的显示区域上的光点相对位置不会偏移的光组件101。
此外，本发明不限于上述的实施例，包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了易于理解本发明而进行详细说明的实施例，但并不限于一定具有所说明的全部构成。另外，能够将某实施例的构成的一部分置换成其他的实施例的构成，另外，还能够在某实施例的构成中追加其他的实施例的构成。另外，关于各实施例的构成的一部分，能够进行其他的构成的追加、删除、置换。
另外，上述的各构成、功能、处理部、处理机构等，还可以例如通过集成电路进行设计等并通过硬件实现其一部分或全部。另外，对于上述的各构成、功能等，还可以通过处理器对实现各功能的程序进行解释、执行由此通过软件来实现。实现各功能的程序、图表、文件等的信息能够存放在存储器、硬盘、SSD(SolidStateDrive)等的记录装置或IC卡、SD卡、DVD等的记录介质中。
另外，对于控制线、信息线，示出了说明上所需要的部分，并没有示出产品上所需的全部的控制线、信息线。实际上几乎全部的构成还可以相互连接。

Claims (7)

1.一种光组件，是搭载多个激光器并对来自所述多个激光器的光束进行照射的光组件，其特征在于：
具有搭载该光组件的壳体和散热部，
所述壳体具有安装红色激光器的所述壳体的第一安装面；安装绿色激光器的所述壳体的第二安装面；所述第一安装面和所述第二安装面交叉的拐角部，
在所述拐角部的附近具有用于将所述壳体连接在所述散热部上的第一安装部，
在搭载所述光组件的壳体上，在与所述拐角部的附近的第一安装部对角的位置上具有用于将所述壳体连接在所述散热部上的第二安装部。
2.如权利要求1所述的光组件，其特征在于：
在搭载所述光组件的壳体上，与第一安装部和第二安装部另外地，在远离激光器的拐角处具有第三安装部。
3.如权利要求1所述的光组件，其特征在于：
在所述安装部上具有切缺。
4.如权利要求2所述的光组件，其特征在于：
在所述安装部上具有切缺。
5.如权利要求1所述的光组件，其特征在于：
搭载所述光组件的壳体与散热部的连接使用树脂部件。
6.如权利要求2所述的光组件，其特征在于：
搭载所述光组件的壳体与散热部的连接使用树脂部件。
7.一种扫描型图像显示装置，其特征在于：
在权利要求1所述的光组件中，对所述激光器的发光进行控制并显示图像。
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