CN107112717A - 光模块以及扫描型图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
在光模块以及扫描型图像显示装置中,抑制在光模块与壳之间产生的自然对流所引起的隔热效果的减少来减轻激光器的过热、各部件的热膨胀、收缩,从而能够得到稳定的投影画质。在从多个激光光源(1a、1b、1c)结合激光并向所期望的位置照射的光模块(101),设置有包含光模块的罩(111),在光模块(101)与罩(111)之间的空间设置有第二罩(12),在第二罩(12)的与光模块对置的对置面设置有突出部(131)。
Description
技术领域
本发明涉及光模块以及扫描型图像显示装置,例如涉及将来自多个激光器的激光束直线对准到1个光轴上的光模块并射出、以及使用来自光模块的激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,流行开发能够轻便携带且能够以大画面显示的小型投影仪。已经在市面上出售了能够与笔记本PC等连接的小型的投影仪、内置有能够投射记录图像的投影仪的视频摄像机等,认为今后还会出现内置于移动电话、智能手机的投影仪。
作为投影仪,已知有结合来自多个激光光源的光束而扫描的扫描型图像显示装置,考虑有效利用图像的高亮度向在汽车等搭载并向挡风玻璃投射来显示导航等的抬头显示器发展。在这样的扫描型图像显示装置中,有时由于温度变化所引起的结构部件的膨胀、收缩导致投影影像的画质发生劣化。另外,需要使结构部件为各自的耐热温度以下。
作为光模块的隔热构造,例如有如专利文献1所记载的构造。在专利文献1中,收纳在封装体内的光模块周边被隔热件覆盖。另外,在专利文献2中,记载了为了使从多棱镜产生的热难以传递而用罩覆盖。
专利文献1:日本特开2003-142767号公报
专利文献2:日本特开2001-154134号公报
发明内容
但是,在专利文献1的构造中,在封装体与被冷却元件之间产生大的空气层,所以会发生对流所引起的热传递,导致隔热效果下降。
另外,在专利文献2的构造中,也有可能在机械式偏转器与罩之间产生空间,发生对流所引起的热传递,导致隔热效果下降。
本发明鉴于上述课题,提供一种光模块以及扫描型图像显示装置,抑制自然对流所引起的隔热效果的减少来减轻各部件的热膨胀、收缩,从而能够得到稳定的投影画质。
为了达成上述课题,本发明涉及从多个激光光源结合激光并向所期望的位置照射的光模块,该光模块的特征在于,具有包含所述光模块的罩,在所述光模块与所述罩之间设置有第二罩,在所述第二罩的与所述光模块对置的对置面,在一个所述激光光源与第二个所述激光光源之间的空间至少设置有1个以上的突出部。
另外,为了达成上述课题,本发明涉及从多个激光光源结合激光并向所期望的位置照射的光模块,其特征在于,具有包含所述光模块的罩,在所述光模块与所述罩之间设置有第二罩,在所述第二罩的角落部的与所述光模块对置的对置面设置有突出部。
进而,本发明的光模块的特征在于,针对除了从所述光模块射出光的区域以外的与所述光模块对置的对置面,形成有所述突出部。
进而,本发明的光模块的特征在于,所述突出部为L字形状。
进而,本发明的光模块的特征在于,所述突出部为上下两级的构造。
进而,本发明的光模块的特征在于,所述罩由上罩和下罩这2个部件构成,是在所述上罩的下部和所述下罩的上部设置有切口并且所述切口嵌合的构造。
进而,本发明的光模块的特征在于,所述罩由上罩、中间罩以及下罩这3个部件构成,是在所述上罩的下部、所述中间罩的上部及下部、所述下罩的上部设置有切口并且所述切口分别嵌合的构造。
进而,本发明涉及一种扫描型图像显示装置,其特征在于,具备:光模块,结合来自多个激光光源的激光,通过扫描镜向所期望的位置照射结合后的激光;视频信号处理电路,从自外部输入的图像信号抽出水平同步信号以及垂直同步信号;激光光源驱动电路,向各所述激光光源供给驱动电流;以及扫描镜驱动电路,根据所述水平同步信号以及垂直同步信号控制所述扫描镜,该扫描型图像显示装置搭载有所述罩。
为了达成上述课题,本发明具备:光模块,结合来自多个激光光源的激光,通过扫描镜向所期望的位置照射结合后的激光;视频信号处理电路,从自外部输入的图像信号抽出水平同步信号以及垂直同步信号;激光光源驱动电路,向各所述激光光源供给驱动电流;以及扫描镜驱动电路,根据所述水平同步信号以及垂直同步信号控制所述扫描镜,其中,光模块从多个激光光源结合激光并向所期望的位置照射,本发明具有包含所述光模块的罩,在所述光模块与所述罩之间设置有第二罩,在所述第二罩的与所述光模块对置的对置面至少设置有1个以上的突出部。
根据本发明,能够提供一种光模块以及扫描型图像显示装置,通过在罩与光模块之间的空间中在多个光源之间形成控制气流的突出部,抑制在罩与光模块之间、特别是在激光器与激光器之间的空间所产生的自然对流来减轻激光器的温度上升、各结构部件的热膨胀、收缩,从而能够得到稳定的投影画质。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的扫描型图像显示装置的整体结构图。
图2是本发明的一个实施例的扫描型图像显示装置的外观立体图。
图3是说明本发明的一个实施例的第二罩的分解立体图。
图4是说明本发明的一个实施例的第二罩的剖面图。
图5是说明本发明的一个实施例的第二罩的剖面图。
图6A是说明本发明的一个实施例的第二罩内的对流的剖面图(无突出部)。
图6B是说明本发明的一个实施例的第二罩内的对流的剖面图(有突出部)。
图7是说明本发明的第二实施例的第二罩的剖面图。
图8是说明本发明的第三实施例的第二罩的剖面图。
图9是说明本发明的第三实施例的第二罩的剖面图。
图10是说明本发明的第四实施例的第二罩的剖面图。
图11是示出本发明的第五实施例的第二罩的制造构造的剖面图。
图12是说明本发明的第六实施例的第二罩的剖面图。
图13是说明本发明的第七实施例的第二罩的剖面图。
图14是示出本发明的第八实施例的第二罩的制造构造的剖面图。
(符号说明)
1a:第1激光器;1b:第2激光器;1c:第3激光器;2a:第1准直透镜;2b:第2准直透镜;2c:第3准直透镜;3a:第1光束结合部;3b:第2光束结合部;4:模块框体;5:温度调整元件;12:第二罩;13:顶板;15:侧面;100:激光光源模块;101:光模块;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:前端监视器信号检测电路;107:屏幕;108:扫描镜;109:前端监视器;110:扫描型图像显示装置;111:罩;112:基台(base,基体);113:出射口玻璃;114:保护罩;115:散热器;120:罩盖;121:基板;131、132、133、134、135:突出部;136:上罩;137:下罩;138、139:切口;140:出射口;151:第二突出部;152:第二突出部;153:中间罩;154、155:切口;156:角部;157:角落部;160、161:对流。
具体实施方式
以下,使用附图说明本发明的实施例。
实施例1
图1是本发明的一个实施例的扫描型图像显示装置的整体结构图。
如图1所示,扫描型图像显示装置110包括光模块101、内置有电源的控制电路102、视频信号处理电路103、激光光源驱动电路104、前端监视器信号检测电路106以及扫描镜驱动电路105,构成为用与图像输入信号对应的激光束进行扫描并向屏幕107投射该激光束。
光模块101具备激光光源模块100、包括扫描镜108的扫描部以及前端监视器109。激光光源模块100具有:第1激光器1a、第2激光器1b、第3激光器1c,作为与红(R)、绿(G)、蓝(B)这3个颜色分别对应的激光光源;第1准直透镜2a,使从第1激光器1a发出的激光束为大致平行光;第2准直透镜2b,使从第2激光器1b发出的激光束为大致平行光;以及第3准直透镜2c,使从第3激光器1c发出的激光束为大致平行光。来自第2准直透镜2b的激光束和来自第3准直透镜2c的激光束通过第1光束结合部3a结合为沿着一根轴行进的合成光束,结合后的激光束进而通过第2光束结合部3b与来自第1准直透镜2a的激光束结合。包括扫描镜108的扫描部向屏幕107投射通过第2光束结合部3b结合后的激光束,在屏幕107上二维地用激光束进行扫描。
接下来,说明控制光模块101以能够向屏幕107投射与所期望的图像信号对应的激光束的各种电路。
内置有电源等的控制电路102获取从外部输入的图像信号并输出到视频信号处理电路103。视频信号处理电路103在对所输入的图像信号实施各种处理之后,分离为R、G、B3个颜色信号并输出到激光光源驱动电路104,并且从所输入的图像信号抽出水平同步信号(Hsync)以及垂直同步信号(Vsync)并向扫描镜驱动电路105输出。激光光源驱动电路104根据从视频信号处理电路103输入的R、G、B各信号的亮度值,对激光光源模块100内的对应的激光光源(1a、1b、1c)供给发光用的驱动电流。其结果是激光光源1a、1b、1c与显示定时匹配地射出与R、G、B信号的亮度值对应的强度的激光束。
另外,扫描镜驱动电路105与从视频信号处理电路103输入的水平同步信号以及垂直同步信号匹配地对光模块101内的扫描镜108供给使镜面二维地反复旋转的驱动信号。由此,扫描镜108使镜面周期性地反复旋转预定的角度,使从第2光束结合部3b供给的结合后的激光束反射,在屏幕107上在水平方向以及垂直方向上用激光束进行扫描来显示图像。
前端监视器信号检测电路106输入来自前端监视器109的信号并检测从各激光光源1a、1b、1c射出的R、G、B各自的激光束的输出电平,该前端监视器109对来自第2光束结合部3b的结合后的激光束进行检测。检测出的输出电平被输入到视频信号处理电路103,经由激光光源驱动电路104调整向各激光光源1a、1b、1c供给的驱动电流,以达到预定的输出。
此外,作为扫描镜108,能够使用例如使用MEMS(Micro Electro MechanicalSystems,微机电系统)技术制作出的2轴驱动镜。作为驱动方式,有压电、静电、电磁驱动方式等。另外,也可以准备2个1轴驱动的扫描镜,配置成能够在相互正交的方向上扫描激光束。
图2是本发明的一个实施例的扫描型图像显示装置110的外观立体图。在图2中,光模块101(未图示)设置于罩111和基台(base,基体)112的内部。在罩111设置有能够射出结合后的激光束的出射口,在此配备出射口玻璃113来维持气密性。在被气密密封的罩111的后方,控制光模块101的控制电路102、视频信号处理电路103、激光光源驱动电路104、前端监视器信号检测电路106以及扫描镜驱动电路105安装于同一基板121(在图3中示出)或者多个基板(未图示),这些基板配置在基台(基体)112上。另外,用保护罩114来保护。此处,罩111由热传导率高的Al(铝)材料形成。此外,作为形成材料,不限于Al,只要是高热传导率的材料即可,例如也可以将Cu作为形成材料。其中,考虑到将罩111加工为所期望的形状这点,最好是能够实现射出成型的Al。另外,保护罩114由锌钢板或者铁板等SPCC(冷轧钢板)形成。此外,也可以通过使用热传导率高的Al(铝)材料等,使保护罩114也兼具散热功能。
在基台(基体)112安装有散热器115,将从作为发热体(热源)的光模块101、安装有上述各种电路的基板121等发出的热散热到外部。散热器115由Al等高热传导率的材料形成,为了增大该散热器的表面积,做成具有多个散热片的形状。此外,此处也可以与罩111以及散热器115同样地,通过使用热传导率高的Al材料,使基台(基体)112也兼具散热功能。
在由于使用扫描型图像显示装置110时的温度上升以致激光光源1a、1b、1c超出动作保证温度时,由于温度依赖所带来的激光器波长变动导致各颜色的视敏度产生差异,引起画面整体发红等图像的色偏。另外,也成为激光器输出下降、寿命变短的主要原因。因此,为了抑制激光器发光时的温度上升,需要对光模块101安装基台(基体)112以及散热器115。
另外,在使用扫描型图像显示装置110作为搭载于汽车等的抬头显示器的情况下,由于汽车停放在寒冷地区以及停放在盛夏日,环境温度从负几十℃至+100℃附近变动。因此,由于存在环境温度的范围比激光器的动作保证温度范围宽的条件,所以在光模块101以及具备该光模块的扫描型图像显示装置110中,为了将温度调节为激光器的动作保证温度范围内,需要加热及冷却机构。
此处,为了调节为激光器的动作保证温度,不仅需要加热及冷却功能,还需要在周围与光模块101之间设置隔热构造。在实现该隔热构造的效率提高时,还能够期望消耗电力减少效果。
以下,说明隔热构造的具体结构。图3是说明本发明的实施例的第二罩12的分解立体图。在图3中,光模块101是如下构造:第1激光器1a、第2激光器1b、第3激光器1c安装于模块框体4,通过对光模块101的温度进行控制的温度调整元件5将第1激光器1a、第2激光器1b、第3激光器1c的温度维持为动作保证温度内。为了促进排热,温度调整元件5具有与基台(基体)112连接的构造。作为隔热构造,配置处于罩111内且覆盖光模块101的第二罩12。在该第二罩12的上部以占满罩111内侧的宽度的方式设置有顶板13。第二罩12的一部分与罩111相接,在光通过的位置、向激光器等供给电流的电线位置设置有孔。
通过图4说明本发明中的第二罩的详细内容。图4示出图3的A-A剖面。在基台112上设置有温度调节元件5,在该温度调节元件5上设置有模块框体4。在基台112的上方以包含模块框体4的方式设置有罩111和罩盖120。在模块框体4安装有第1激光器1a(未图示)、第二激光器1b、第三激光器1c(未图示)。在罩111以及罩盖120的内侧设置有第二罩。第二罩包括顶板13、侧面15以及突出部131。将突出部131设置于激光器与激光器之间的特别是对流大的部分时,温度上升防止效果好。第二罩是设置于模块框体4以及温度调节元件5与罩111以及罩盖120之间的空间的构造。
关于第二罩12的效果,通过将第二罩12配置在罩111与光模块101之间,具有防止从罩111向光模块101直接施加的辐射所引起的热流入的效果。另外,通过将第二罩配置在罩111与光模块101之间来分割罩111与光模块101之间的空间,具有防止对流所引起的罩111与光模块101之间的热流入的效果。进而,通过对第二罩设置突出部131,能够减少第二罩的内侧的对流。由温度仿真结果可知,特别是第一激光器1a与第三激光器1c之间的空间、第二激光器1b与第三激光器1c之间的空间的温度易于变高。因此,这些空间部易于产生对流,成为罩111内的温度上升的原因。
图5示出图4的B-B剖面,第一激光器1a与第三激光器1c并排设置于模块框体4。第二激光器1b隔着模块框体的角部156设置于模块框体4。图5示出在易于产生对流的激光器1b与激光器1c之间的罩12的角落部157设置有L字型的突出板131的构造,能够提高对流的防止效果而减少激光器的温度上升。另外,能够抑制各部件的热膨胀或者收缩,能够抑制投影画质的劣化。该突出部131是用于防止对流的一个例子。另外,由于期望隔热效果,所以优选用树脂对第二罩12进行成形。
在图6A、图6B中说明突出部131的作用。图6A、图6B示出图3的A-A剖面,图6A是未设置突出部131的第二罩12的构造,图6B是设置有突出部131的第二罩12的构造。在图6以后,省略一部分地表示相同结构件的编号。在没有突出部131的情况下,如图6A所示,在罩12的内侧产生对流160、161,温度被扩散,但在如图6B所示在罩12形成有突出部131的情况下,特别是对流160被突出部131挡住,所以对流变小而能够防止温度扩散。
实施例2
说明本发明的实施例2的第二罩12。
图7是实施例2的B-B剖面图。与实施例1的区别在于,除了设置有突出部131之外,还设置有突出部132。如在实施例1中说明的那样,通过在第一激光器与第三激光器之间也设置突出部,能够进一步减少罩12的内侧的空间的对流,提高激光器的温度上升的减少效果。
实施例3
说明本发明的实施例3的第二罩12。
图8是实施例3的B-B剖面图。与实施例2的区别在于,除了设置有突出部131、132之外,还设置有突出部133、134。由此,在第二罩12的内侧形成有多个突出部,能够进一步提高对流的防止效果。图9是实施例3的A-A剖面图,示出了设置于第二罩的突出部131及134的构造。
实施例4
说明本发明的实施例4的第二罩12。
图10是实施例4的B-B剖面图。与实施例3的区别在于,做成在第一激光器1a、第二激光器1b以及第三激光器1c的下方也形成有突出部135的一体构造。由此,能够进一步提高对流的防止效果。
实施例5
说明本发明的实施例5的第二罩12。
图11是实施例5的A-A剖面图,示出用于制造第二罩12的构造。考虑到低成本的量产性,第二罩12优选树脂的射出成型,在该情况下,为了形成突出部131,需要将第二罩12分割为上罩136和下罩137。通过进行分割,能够从射出成型时的模具容易地拔出。进而,通过以上罩136和下罩137嵌合的方式形成上罩136的切口138、下罩137的切口139,变得易于装配。另外,还能够省略粘接剂等。
实施例6
说明本发明的实施例6的第二罩12。
图12是实施例6的A-A剖面图。本实施例是在图4、图5中说明的突出部131的上侧设置有第二突出部151的构造。由此,提高对流的防止效果,能够减少温度上升。另外,虽然未图示,但在图8所示的实施例3中,在突出部132的上侧设置有追加的突出部的构造也对对流防止具有效果。
实施例7
说明本发明的实施例7的第二罩12。
图13是实施例7的A-A剖面图。本实施例也与实施例6相同,是在图8中说明的实施例3的突出部134的上侧也形成有第二突出部152的构造。与上述实施例6同样地,提高对流的防止效果,能够减少温度上升。
实施例8
图14说明制造本发明的实施例8的第二罩12的构造。
图14是实施例7的A-A剖面图。与实施例5的区别在于,关于罩12,在上罩136与下罩137之间设置有中间罩153。由此,能够实现在通过射出形成制造完成时从模具抽出的抽出作业。另外,通过在中间罩153形成切口154以及切口155,能够与上罩136的切口138以及下罩137的切口139嵌合,装配性变得良好。另外,对上罩136与中间罩153以及下罩137进行装配时的位置对准变得容易。
Claims (9)
1.一种光模块,从多个激光光源结合激光并向所期望的位置照射,该光模块的特征在于,
具有包含所述光模块的罩,在所述光模块与所述罩之间设置有第二罩,在所述第二罩的与所述光模块对置的对置面,在一个所述激光光源与第二个所述激光光源之间的空间至少设置有1个以上的突出部。
2.一种光模块,从多个激光光源结合激光并向所期望的位置照射,该光模块的特征在于,
具有包含所述光模块的罩,在所述光模块与所述罩之间设置有第二罩,在所述第二罩的角落部的与所述光模块对置的对置面设置有突出部。
3.根据权利要求1所述的光模块,其特征在于,
针对除了从所述光模块射出光的区域以外的与所述光模块对置的对置面形成有所述突出部。
4.根据权利要求2所述的光模块,其特征在于,
所述突出部为L字形状。
5.根据权利要求1所述的光模块,其特征在于,
所述突出部为上下两级的构造。
6.根据权利要求1所述的光模块,其特征在于,
所述罩由上罩和下罩这2个部件构成,是在所述上罩的下部和所述下罩的上部设置有切口并且所述切口嵌合的构造。
7.根据权利要求5所述的光模块,其特征在于,
所述罩由上罩、中间罩以及下罩这3个部件构成,是在所述上罩的下部、所述中间罩的上部及下部、所述下罩的上部设置有切口并且所述切口分别嵌合的构造。
8.一种扫描型图像显示装置,其特征在于,具备:
光模块,结合来自多个激光光源的激光,通过扫描镜向所期望的位置照射结合后的所述激光;
视频信号处理电路,从自外部输入的图像信号抽出水平同步信号以及垂直同步信号;
激光光源驱动电路,向各所述激光光源供给驱动电流;以及
扫描镜驱动电路,根据所述水平同步信号以及垂直同步信号控制所述扫描镜,
该扫描型图像显示装置搭载有权利要求2中记载的所述罩。
9.一种扫描型图像显示装置,其特征在于,具备:
光模块,结合来自多个激光光源的激光,通过扫描镜向所期望的位置照射结合后的所述激光;
视频信号处理电路,从自外部输入的图像信号抽出水平同步信号以及垂直同步信号;
激光光源驱动电路,向各所述激光光源供给驱动电流;以及
扫描镜驱动电路,根据所述水平同步信号以及垂直同步信号控制所述扫描镜,
该扫描型图像显示装置具有包含所述光模块的罩,在所述光模块与所述罩之间设置有第二罩,在所述第二罩的与所述光模块对置的对置面至少设置有1个以上的突出部。
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