JP2012003224A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】緑色レーザ光源の放熱を改善し、緑色レーザ光源の出力を安定化しつつ、小型化することができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、非可視光を出射する半導体レーザと前記半導体レーザにより出射される非可視光を可視光に変換する波長変換手段と前記半導体レーザと前記波長変換手段を保持するベースとからなりこの波長変換手段によって変換される可視光を外部に出射する緑色レーザ光源と、前記各色のレーザ光を出力する投射レンズと、前記赤色レーザ光源と前記青色レーザ光源と前記投射レンズを保持する筐体と、前記筐体に備えられ、前記緑色レーザ光源を保持する突起とを備え、前記突起と前記ベースとを長手方向に接触させることにより前記突起は前記緑色レーザ光源を保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体レーザを用いたレーザ光源装置を搭載した画像表示装置に関するものである。

近年、大画面表示が可能な画像表示装置の光源として、レーザ光に注目が集まっており、このレーザ光を形成するための半導体レーザの技術開発が進んでいる。画像表示装置の光源として従来から用いられる超高圧水銀ランプ（ＵＨＰランプ）や、小型画像表示装置で最近用いられている発光ダイオード（ＬＥＤ）と比較すると、半導体レーザ光源を使用した光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命、高い電気−光変換効率である等の利点がある。

以下、従来のレーザ光源装置について説明する。従来の光源装置は赤色（Ｒ）レーザ光、青色（Ｂ）レーザ光、緑色（Ｇ）レーザ光を連続発光する短波長レーザ光源の赤色レーザ光源、青色レーザ光源、緑色レーザ光源を有する。赤色レーザ光源、青色レーザ光源は赤色、青色のレーザ光を出射する半導体レーザであり、緑色レーザ光源は半導体レーザのレーザ光を波長変換して緑色のレーザ光を出射する構成である（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−３２７９６号公報

しかしながら、画像形成のために、赤色（Ｒ）レーザ光、青色（Ｂ）レーザ光、緑色（Ｇ）レーザ光を発光させた場合、人間の視感度の関係から緑色（Ｇ）レーザ光は他のレーザ光よりも光エネルギーを多く出す必要がある。

そのため、緑色レーザ光源には他のレーザ光源に投入する電流の数倍を投入する必要があると共に、緑色レーザ光源から発生する熱量も他のレーザ光源に比べて大きく、緑色レーザ光源の放熱方法によっては、緑色レーザ光源を構成する部品が熱に耐えられなくなり、緑色レーザ光源の出力が悪くなる恐れがあった。

そこで本発明は、上記従来の技術を鑑みて、緑色レーザ光源の放熱を改善し、緑色レーザ光源の出力を安定化しつつ、装置全体を小型化することができる画像表示装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために本発明の画像表示装置は、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、非可視光を出射する半導体レーザと前記半導体レーザにより出射される非可視光を可視光に変換する波長変換手段と前記半導体レーザと前記波長変換手段を保持するベースとからなりこの波長変換手段によって変換される可視光を外部に出射する緑色レーザ光源と、前記各色のレーザ光を出力する投射レンズと、前記赤色レーザ光源と前記青色レーザ光源と前記投射レンズを保持する筐体と、前記筐体に備えられ、前記緑色レーザ光源を保持する突起とを備え、前記突起と前記ベースとを長手方向に接触させることにより前記突起は前記緑色レーザ光源を保持するようにしたものである。

これにより、緑色レーザ光源の放熱を改善し、緑色レーザ光源の出力を安定化しつつ、装置全体を小型化することができる。

本発明の実施例における画像表示装置の概略構成図 本発明の実施例における画像表示装置の斜視図 本発明の実施例における緑色レーザ光源図 本発明の実施例における緑色レーザ光源放熱機構図 本発明の実施例における画像表示装置の放熱経路図 ＬＤの斜視図 ＬＤの断面図 本発明の実施例における赤色レーザ光源、青色レーザ光源放熱機構斜視図 本発明の実施例における赤色レーザ光源、青色レーザ光源放熱機構断面図 本発明の実施例における赤色レーザ光源、青色レーザ光源放熱機構断面図 本発明の実施例におけるキャップレスＬＤ斜視図 本発明の実施例におけるキャップレスＬＤ断面図 本発明の実施例におけるキャップレスＬＤ放熱機構斜視図 本発明の実施例におけるキャップレスＬＤ放熱機構断面図 本発明の実施例におけるキャップレスＬＤ放熱機構斜視図 本発明の実施例におけるキャップレスＬＤ放熱機構断面図 本発明の実施例におけるキャップレスＬＤ設置断面図 本発明の実施例おけるキャップレスＬＤ設置断面図

本発明の画像表示装置は、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、非可視光を出射する半導体レーザと前記半導体レーザにより出射される非可視光を可視光に変換する波長変換手段と前記半導体レーザと前記波長変換手段を保持するベースとからなりこの波長変換手段によって変換される可視光を外部に出射する緑色レーザ光源と、前記各色のレーザ光を出力する投射レンズと、前記赤色レーザ光源と前記青色レーザ光源と前記投射レンズを保持する筐体と、前記筐体に備えられ、前記緑色レーザ光源を保持する突起とを備え、前記突起と前記ベースとを長手方向に接触させることにより前記突起は前記緑色レーザ光源を保持するようにしたものである。

この構成により緑色レーザ光源の放熱を改善し、緑色レーザ光源の出力を安定化しつつ、小型化することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。

まず、画像表示装置全体の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施例における画像表示装置の概略構成図である。

図１において、画像表示装置１００はレーザ光を光源とし、スクリーンに拡大化して投影する画像表示装置である。画像表示装置１００の光源は緑色レーザ光源装置１と、赤色レーザ光源装置２と、青色レーザ光源装置３との３つであり、３色のレーザ光源装置１〜３によって画像を表示する。

緑色レーザ光源装置１は非可視光である赤外基本レーザ光を半波長に変換することで、主として緑色レーザ光５１を出力する（詳細については後述する）。赤色レーザ光源装置２は赤色レーザ光５２を出力し、青色レーザ光源装置３は青色レーザ光５３を出力する。

そして、赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３は、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３を保持する。ここで、赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３は熱伝導率の高いアルミや銅等で構成されることが好ましいが、熱伝導率の高い金属と樹脂を組み合わせて形成してもよい。

ここで、緑色レーザ光源装置１、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３の配置について詳細に説明する。

青色レーザ光源装置３は、筐体２００における投射レンズ１８を保持した面（以下、Ａ面２１とする）に設け、青色レーザ光源装置３からのレーザ光を筐体２００の内部に導いている。

また、投射レンズ１８、青色レーザ光源装置３が設けられている面に垂直かつ、青色レーザ光源装置３が設けられている側の面（以下、Ｂ面２２とする）に、緑色レーザ光源装置１、赤色レーザ光源装置２を設けている。

ここで、筐体２００は、投射レンズ１８、青色レーザ光源装置３が設けられている面（Ａ面２１）を緑色レーザ光源装置１が設けられている方に延長するように突起２０１を設けている。

つまり、筐体２００のＡ面２１と筐体２００のＢ面２２が交差する筐体２００の角部に筐体２００のＡ面２１と平行な突起部２０１を筐体２００と一体化して設けている。

なお、突起部２０１は、筐体２００と別部材で設けてもよいが、一体で設けることで放熱を行いやすくなり好ましい。

また、緑色レーザ光源装置１の内部にあるＳＨＧ素子等の素子を固定している緑色レーザ光源装置１の固定面を上記突起に接するようにしている。

また、緑色レーザ光源装置１は、筐体２００のＢ面２２に直接熱を伝えないようにするため筐体２００のＢ面２２には接しておらず、所定の隙間（本実施例では、０．５ｍｍ以下）を設けてあり、さらに赤色レーザ光源装置２とは、赤色レーザ光源装置２の光軸調整幅を０．３ｍｍ程度必要であったため、緑色レーザ光源装置１と赤色レーザ光源装置２の隙間は０．３ｍｍ以上を設けてある。

なお、本実施例において所定の隙間を０．５ｍｍ以下としたのは、所定の隙間を大きくとると画像表示装置全体が大きくなったり、また緑色レーザ光源装置１とコリメータレンズ７との距離が大きくなり、コリメータレンズ７に到達する前に緑色レーザ光５１が拡散し、光の利用効率が悪くなるためである。

こうすることで、後述するが緑色レーザ光源装置１からの熱を、赤色レーザ光源装置２に伝わりにくくすることができ、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２を安定的に使用することができる。

コリメータレンズ７〜９は各色レーザ光源装置１〜３から出力される各色レーザ光５１〜５３を平行ビームに変化させることができる。

光路誘導手段としてのダイクロイックミラー１０及び光路誘導手段としてのダイクロイックミラー１１は表面に所定の波長のレーザ光を透過あるいは反射させるための膜を形成して構成される。

拡散板１４は通過するレーザ光を拡散させ、フィールドレンズ１５は拡散されたレーザ光を収束レーザに変換する。

ＰＢＳ１６（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｒｉｔｔｅｒ）は、各色レーザ光５１〜５３を反射させ、空間変調素子１７に当てる。

空間変調素子１７は、各色レーザ光５１〜５３の偏向を調整し、画像形成を行う。今回使用した空間光変調素子１７は反射型の液晶である。

そして、投射レンズ１８を通過して、大画面の画像を投射する。

また、各色レーザ光源装置１〜３からの各色レーザ光５１〜５３はコリメータレンズ７〜９によってそれぞれ平行光束され、平行光束された各色レーザ光５１〜５３はダイクロイックミラー１０及び１１によって拡散板１４に導かれ、拡散板１４、フィールドレンズ１５、ＰＢＳ１６の順に介し、空間光変調素子１７で反射し、投射レンズ１８によって拡大化されてスクリーン３０に投影される。

次に、各色レーザ光源装置１〜３からの各色レーザ光５１〜５３がどのようにして所定の方向に導かれるかを具体的に説明する。

緑色レーザ光源装置１は緑色レーザ光５１を出力し、コリメータレンズ７で平行光束され、ダイクロイックミラー１０によってダイクロイックミラー１１の方向に反射し、反射した緑色レーザ光５１はさらにダイクロイックミラー１１でも反射することで拡散板１４の方向に導かれる。

赤色レーザ光源装置２から出力される赤色レーザ光５２は同様にコリメータレンズ８で平行光束され、ダイクロイックミラー１１を透過することで、拡散板１４に導かれる。

青色レーザ光源装置３から出力される青色レーザ光５３は同様にコリメータレンズ９によって平行光束され、ダイクロイックミラー１０を透過し、透過した青色レーザ光５３はさらにダイクイロックミラー１１で反射することで拡散板１４の方向に導かれる。

つまり、ダイクロイックミラー１０は緑色レーザ光５１を反射させる緑色反射膜と、青色レーザ光５３を透過させる青色透過膜とを塗布される。

また、ダイクロイックミラー１１は緑色レーザ光５１を反射させる緑色反射膜と赤色レーザ光５２を透過させる赤色透過膜と青色レーザ光５３を反射させる青色反射膜とを塗布される。よってダイクロイックミラー１１は各色レーザ光５１〜５３を所定の方向に導くための光路変更手段である。以上より、図１の構成において各色レーザ光５１〜５３は拡散板１４の方向へと導かれる。

緑色レーザ光５１、赤色レーザ光５２、青色レーザ光５３は拡散板１４で拡散し、フィールドレンズ１５で照度分布を均一化し、ＰＢＳ１６で反射し、空間光変調素子１７へ照射される。空間光変調素子１７は反射型の液晶であり、上記のようにして導かれる各色レーザ光５１〜５３をもとに画像を形成するように反射する。形成された画像は投射レンズ１８によって拡大化されスクリーン３０に投影される。ここで、緑色レーザ光５１、赤色レーザ光５２、青色レーザ光５３は時間分割制御をされており、各色レーザ光源装置１〜３は順々に出力される。従って、投射レンズ１８からも各色レーザ光５１〜５３は順々に投射されるため、スクリーン３０上では各色レーザ光５１〜５３の残像によって画像を形成する。

なお、緑色レーザ光源装置１は波長５３２ｎｍの緑色レーザ光５１を出力するのが好ましいが、緑色と認識できるものであれば、ピーク波長が５００〜５６０ｎｍの範囲で異なる波長領域のものを用いてもよい。同様に、赤色レーザ光源装置２は波長６４０ｎｍの赤色レーザ光５２を出力するのが好ましいが、赤色と認識できるものであれば、ピーク波長が６１０〜７５０ｎｍの範囲で異なる波長領域のものを用いてもよい。さらに同様に、青色レーザ光源装置３は波長４５０ｎｍの青色レーザ光５３を出力するのが好ましいが、青色と認識できるものであれば、ピーク波長が４３５〜４８０ｎｍの範囲で異なる波長領域のものを用いてもよい。

次に、上記構成をモジュールとして構成した場合において、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施例における画像表示装置の斜視図である。

図２に示すように、銅やアルミ等の熱伝導性の高い材料で形成した筐体２００に緑色レーザ光源装置１、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３、ダイクロイックミラー１０、ダイクロイックミラー１１、フィールドレンズ１５、ＰＢＳ１６、空間光変調素子１７、投射レンズ１８等を配置している。

そして、上記光学系から光が漏れないように筐体２００と金属製の蓋１９によって密閉している。

［緑色レーザ光源の説明］
次に、図３を用いて緑色レーザ光源装置１について説明する。図３は、本発明の実施例における緑色レーザ光源図である。緑色レーザ光源装置１は求める色の２倍の波長となるレーザ光を半波長に変換することで、緑色レーザ光５１として出力するものである。以下、具体的に説明する。

カバー４０は各部材を収納する筐体であり、ベース５４は各部材を取り付ける筐体である。なお、カバー４０、ベース５４は熱伝導率の高いアルミや銅等で構成されることが好ましいが、熱伝導率の高い金属と樹脂を組み合わせて形成してもよい。ベース５４に接触配置される半導体レーザ４１は波長８０８ｎｍの非可視光である赤外基本レーザ光５０を出力し、赤外基本レーザ光５０はコリメートレンズ４２によって平行ビームに変更され、フォーカシングレンズ４３によりレーザ媒体４５に集光される。レーザ媒体４５は赤外基本レーザ光５０を吸収することによって、波長１０６４ｎｍの非可視光の赤外変調レーザ光５５を励起する。赤外変調レーザ光５５は波長変換素子であるＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子４８で半波長に変換され、波長５３２ｎｍの可視光としての緑色レーザ光５１となり、緑色レーザ光５１はカバー４０の開口部に設けられるガラスカバー４９を透過して緑色レーザ光源装置１の外部へと出力される。ガラスカバー４９は非可視光である赤外基本レーザ光５０及び赤外変調レーザ光５５を透過しない膜を形成される。これにより、赤外基本レーザ光５０及び赤外変調レーザ光５５が外部に漏洩することを防止する。

ここで、本実施例においてレーザ媒体４５はＹ（イットリウム）ＶＯ₄（バナデート）
からなる厚み２ｍｍの無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）を１％ドープしたものである。さらに具体的にはレーザ媒体４５は母材であるＹＶＯ₄のＹに蛍光を発する
元素であるＮｄ⁺³に置換してドーピングしたものである。

また、レーザ媒体４５の端面４５ａは赤外基本レーザ光５０に対して無反射コート（ＡＲコート）を施されると共に、赤外変調レーザ光５５と緑色レーザ光５１とに対して高反射コート（ＨＲコート）を施される。ＳＨＧ素子４８の端面４８ａは緑色レーザ光５１に対して無反射コートを施されると共に、赤外変調レーザ光５５に対して高反射コートを施される。

つまり、赤外基本レーザ光５０はレーザ媒体４５の端面４５ａを透過し、レーザ媒体４５によって赤外基本レーザ光５０は赤外変調レーザ光５５に励起される。赤外変調レーザ光５５はＳＨＧ素子４８の端面４５ａと端面４８ａによって反射を繰り返し、共振することで高い光強度のレーザ光となり、ＳＨＧ素子４８で半波長に変換され、緑色レーザ光源装置１の外部へと出力される。つまり、端面４５ａと端面４８ａによって共振器を構成しており、本実施例では共振器長を３ｍｍとした。なお、端面４５ａ及び端面４８ａにゴミが付着すると、高い反射率を維持できなくなる。このため、赤外変調レーザ光５５の光強度も低下してしまい、高い光強度の緑色レーザ光５１へと変換することもできなくなる。よって、緑色レーザ光源装置１の内部にゴミの侵入等を防ぐため、カバー４０でこれらの素子を覆う構成とすると共に緑色レーザ光５１の出射される開口部は透明なガラスカバー４９で覆う。

以上のように構成することで、緑色レーザ光源装置１は高い光強度の緑色レーザ光５１を出力できる。しかし、ＳＨＧ素子４８は赤外変調レーザ光５５を緑色レーザ光５１に４０〜５０％程度しか変換できないため、赤外変調レーザ光５５はＳＨＧ素子４８から緑色レーザ光５１と共に出力される。このため、緑色レーザ光源装置１はガラスカバー４９を設け、ガラスカバー４９は非可視光としての赤外変調レーザ光５５の漏洩を防止する。

上記構成を持つ画像表示装置は、実使用環境において安定した光出力を確保する必要があるが、各レーザの放熱方法によっては、実使用周辺環境温度が変動した場合に、赤色レーザ光、青色レーザ光、緑色レーザ光の出力が変動し、赤青緑のレーザ光源の出力バランスが壊れ、正しい色合いが保てない恐れがある。そこで、色合いを保つために、各レーザ光源の出力を温度上昇に合わせて各レーザへの投入電流を上げ、各レーザ光源の光エネルギーを保つといった方法も考えられるが、投入電流を上げるということは、各レーザ光源の劣化を招くこととなり、各レーザ光源の寿命が短くなってしまうので、本実施例では投入電力を高くする必要がないように、放熱を行っている。

つまり、本実施例の画像表示装置は、各レーザの出力を上昇させなくても色合いを保てるように、図１に示す放熱構造を備え、さらに、各レーザの光軸調整も行え、画像表示装置を小さくできる。

［各レーザ光源の放熱］
緑色レーザ光源装置１、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３の放熱構成について図４、図５を用いて説明する。図４は、本発明の実施例における緑色レーザ光源放熱機構図、図５は、本発明の実施例における画像表示装置の放熱経路図である。

緑色レーザ光源装置１には、発熱する部材として、半導体レーザ４１、レーザ媒体４５、ＳＨＧ素子４８等がある。それら部材は、銅やアルミ等の熱伝導率の高い部材等を介して、同じく熱伝導率の高いベース５４に取り付けられている。そして、半導体レーザ４１、レーザ媒体４５、ＳＨＧ素子４８等から発生した熱は、ベース５４を介して、投射レンズ等が取り付けられている筐体２００と接し、取り付けられている。

ここで、筐体２００は熱伝導率の高いアルミや銅等で構成されることが好ましいが、熱伝導率の高い金属と樹脂を組み合わせて形成してもよい。よって、発熱部材の半導体レーザ４１、レーザ媒体４５、ＳＨＧ素子４８等は間接的に筐体２００に取り付けられている。

赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３は熱伝導率の高い部材でできた赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３に取り付けられ、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３で発生した熱は赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３に積極的に伝わりやすい構成をとっている。

ここで、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３から赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３に積極的に伝わりやすくするために、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３を赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３に圧入したり、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３と赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３の間に熱伝導率の高い放熱グリス等を介したりしてもよい。そして、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３から発生した熱は、赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３を通って、筐体２００に逃げる。

また、より放熱効率を高めるために、赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３から空気中へ熱を逃がすために、赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３に冷却フィン等の表面積拡大構成部材を持たせてもよい。表面積拡大構成部材は、赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３と一体成型で作られたものが好ましいが、表面積拡大構成部材を赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３と別部材とし、表面積拡大構成部材を赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３に取り付けても構わない。表面積拡大構成部材は熱伝導率の高いアルミや銅等で構成されることが好ましいが、熱伝導率の高い金属と樹脂を組み合わせて形成してもよい。さらに、赤色レーザ光源装置ホルダ３２、青色レーザ光源装置ホルダ３３は筐体２００と接することで、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３は間接的に筐体２００に取り付けられている。

そして、前述したように、青色レーザ光源装置３をＡ面に、赤色レーザ光源装置２をＢ面に取り付け、緑色レーザ光源装置１を突起部２０１に取り付け、なおかつ、緑色レーザ光源装置１のレーザ出射面と筐体２００との間、緑色レーザ光源装置１と赤色レーザ光源装置２との間にそれぞれ隙間を設けることで、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２を安定的に使用することができる。ここで、緑色レーザ光源装置１のレーザ出射面と筐体２００との間、緑色レーザ光源装置１と赤色レーザ光源装置２との間の隙間には、空気層のみではなく、樹脂等の断面性に優れた材料を配置させてもよい。

また、積極的に各レーザ光源装置を冷却するために冷却ファンを用いた強制空冷を用いてもよい。その場合は、各レーザ光源の中で最も温度特性が悪い赤色レーザ光源装置２、または、緑色レーザ光源装置１と赤色レーザ光源装置２を積極的にできるような位置に冷却ファンを設ける。

以上のような構成をとることで、発熱量が大きい緑色レーザ光源装置１と温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２で発生した熱を逃がすことでき、緑色レーザ光５１、赤色レーザ光５２を安定して出力することができる。

つまり、上記構成をとることで、緑色レーザ光源装置１の熱は、突起部２０１から筐体２００に伝わりながら放熱されるため、筐体２００に出射面を配置した場合と比較して、緑色レーザ光源装置１からの熱が、赤色レーザ光源装置２に伝わりにくく、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２を安定的に利用することができる。

さらに、波長変換を利用する緑色レーザ光源装置１において、発熱する半導体レーザ４１、レーザ媒体４５、ＳＨＧ素子４８等を固定するベース５４の固定面が発熱し、その固定面を突起部２０１に配置するため、筐体２００に出射面を配置した場合と比較して、効率よく緑色レーザ光源装置１の熱を放熱することができる。

よって、上述したように、発熱量が大きい緑色レーザ光源装置１の熱を効率的に逃がしつつ、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２から赤色レーザ光５２を安定して出力することができる。

［各レーザの取り付け位置］（画像表示装置の小型化）
緑色レーザ光源装置１、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３の取り付け位置について説明する。筐体２００において投射レンズ１８が保持される面に青色レーザ光源装置３を配置し、投射レンズ１８が設けられた面とは別の面に赤色レーザ光源装置２と、緑色レーザ光源装置１とを配置し、緑色レーザ光源装置１の長手方向の面は筐体２００の突起部２０１と接している。

以上のような構成をとることで、３つのレーザ光に対し、２つのダイクロイックミラーを用いる構成をとることができ、また、光路順序でいうと、青色レーザ光源装置と赤色レーザ光源装置とで緑色レーザ光源装置を挟むことで、緑色レーザ光５１、赤色レーザ光５２、青色レーザ光５３が持つ波長の順序で各レーザ光源が配置でき、２つのダイクロイックミラーに施す反射膜の形成が容易となると共に、装置全体のデッドスペースが少なくなり、小型化できる。

また、Ａ面２１を緑色レーザ光源装置を取り付けた突起部２０１よりも内側へ設けることも装置全体の小型化につながる。

なお、突起部２０１の緑色レーザ光源装置１を固定する固定面の面積は、特に規定しないが、緑色レーザ光源装置１の側面（半導体レーザ４１、レーザ媒体４５、ＳＨＧ素子４８を固定する固定面）の面積と同じか、大きい方が好ましい。

［赤色レーザ光源の放熱］
赤色レーザ光源、青色レーザ光源、緑色レーザ光源は、前に実使用周辺環境温度が変動した場合には、赤色レーザ光、青色レーザ光、緑色レーザ光の出力が変動するということを述べた。それぞれの温度特性を比較すると、特に、赤色レーザ光源は、温度特性が青色レーザ光源、緑色レーザ光源に比べ、温度特性が悪いため、赤色レーザ光源が問題となり、全体として、輝度を落とさざるを得なくなる。しかし、赤色レーザ光源からの放熱を十分に確保できれば、この問題は解消できる。その具体的な方法について図６〜図１８を用いて説明する。図６、図７は従来のレーザ形状を示す。従来のレーザはレーザチップ周辺がキャップで覆われており、塵や汚れ等がレーザチップに付着しづらい構成である。しかし、放熱の観点から考えると、図９、図１０に示すように、レーザチップから発生した熱は熱流路６１を通って放熱するしかなく、熱経路が長い。熱経路が長いと（数１）で現される熱抵抗が高くなり、レーザチップ近傍の温度とホルダとの温度差が大きくなる。

そこで、レーザチップからレーザホルダ、画像表示装置の筐体への熱経路を短くするための手段として、図１１、図１２に示すようなキャップレスレーザ光源がある。このキャップレスレーザ光源は、従来のレーザ光源にはあったキャップがなくなっており、さらに、レーザチップが実装されている面とは逆側にフラット面９１を持ち、このフラット面９１から放熱することが可能である。そうすることで、新たな熱経路６２が確保でき、レーザチップから発生した熱を比較的短い距離で赤色レーザ光源装置ホルダ３２、画像表示装置の筐体へ熱を逃がす構成をとることができ、従来のレーザ比べて、安定した光出力が確保できる。しかし、赤色レーザ光源装置ホルダ３２と赤色レーザ光源だけでは、赤色レーザ光源のフラット面９１と赤色レーザ光源装置ホルダ３２の間には、各部材の寸法公差等の兼ね合いで隙間が空いてしまい、フラット面９１から赤色レーザ光源装置ホルダ３２へ熱が逃げにくくなってしまう。そこで、フラット面９１から効率よく熱を逃がすための具体的な形状、熱経路を図１３〜図１６に示す。図１３、図１４は、キャップレスレーザ光源のフラット面９１に銅やアルミ等でできた熱伝導性に優れたブロック３５を密着させ、そのブロック３５に熱を伝える構成を持つレーザホルダを表している。熱流路としては、従来の熱経路６１に加え、新たな熱経路６２を設けることで短い距離で熱を排熱することができる。また、図１５、図１６は、キャップレスレーザのフラット面とレーザホルダとの間に熱伝導性に優れた放熱グリス、金属を流し込みレーザのフラット面からの熱をレーザホルダに短い距離で熱を伝える構成を持つレーザホルダを表している。熱流路としては、従来の熱経路６１に加え、新たな熱経路６２を設けることで短い距離で熱を排熱することができる。

また、キャップレスレーザを用いたことで、レーザチップの汚れ、埃付着が気になるが、図１７、図１８に示すようにレーザホルダを画像表示装置筐体と密着させ、さらに、赤色レーザ光源から発光するレーザ光をコリメートするコリメータレンズを像形成装置筐体と密着させることで、キャップレスレーザを用いてもレーザチップに埃や汚れがつくことは無い。また、図１８に示すように、筐体２００への放熱経路をより大きくとり、なおかつレーザチップからのレーザ光を遮らない様にするために、筐体部分にテーパを設けるような構成をとってもよい。

また、増加した熱経路６２の方向は、多くの光学部品が取り付けられている像形成装置筐体下面方向である。その理由は、通常、筐体下面には複数の光学部品が取り付けられており、そのため、像形成装置筐体下面の厚みはある程度確保されているので、その厚みを熱流路として利用し、拡散、放熱ができるからである。

本発明の画像表示装置によれば、周囲環境温度が変化しても赤色レーザ、青色レーザ、緑色レーザの発光効率の低下を抑制でき、さらに光軸調整を行うことで、高輝度で安定した画像を投射できる。

１ 緑色レーザ光源装置
２ 赤色レーザ光源装置
３ 青色レーザ光源装置
７ コリメータレンズ
８ コリメータレンズ
９ コリメータレンズ
１０ ダイクロイックミラー
１１ ダイクロイックミラー
１４ 拡散板
１５ フィールドレンズ
１６ ＰＢＳ
１７ 空間変調素子
１８ 投射レンズ
３０ スクリーン
３２ 赤色レーザ光源装置ホルダ
３３ 青色レーザ光源装置ホルダ
３５ ブロック
４０ カバー
４１ 半導体レーザ
４２ コリメートレンズ
４３ フォーカシングレンズ
４５ レーザ媒体
４５ａ 端面
４８ ＳＨＧ素子
４８ａ 端面
４９ ガラスカバー
５０ 赤外基本レーザ光
５１ 緑色レーザ光
５２ 赤色レーザ光
５３ 青色レーザ光
５４ ベース
５５ 赤外変調レーザ光
１００ 画像表示装置
２００ 筐体
２０１ 突起部

以上の目的を達成するために本発明の画像表示装置は、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、非可視光を出射する半導体レーザと前記半導体レーザにより出射される非可視光を可視光に変換する波長変換手段と前記半導体レーザと前記波長変換手段を保持するベースとからなりこの波長変換手段によって変換される可視光を外部に出射する緑色レーザ光源と、前記各色のレーザ光を出力する投射レンズと、前記赤色レーザ光源と前記青色レーザ光源と前記投射レンズを保持する筐体と、前記筐体に備えられ、前記緑色レーザ光源を保持する突起とを備え、前記半導体レーザ及び前記波長変換手段を固定して保持する前記ベースの固定面と前記突起とが接するように前記突起は前記緑色レーザ光源を保持し、前記固定面の熱が前記突起へ放熱されるようにしたものである。

本発明の画像表示装置は、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、非可視光を出射する半導体レーザと前記半導体レーザにより出射される非可視光を可視光に変換する波長変換手段と前記半導体レーザと前記波長変換手段を保持するベースとからなりこの波長変換手段によって変換される可視光を外部に出射する緑色レーザ光源と、前記各色のレーザ光を出力する投射レンズと、前記赤色レーザ光源と前記青色レーザ光源と前記投射レンズを保持する筐体と、前記筐体に備えられ、前記緑色レーザ光源を保持する突起とを備え、前記半導体レーザ及び前記波長変換手段を固定して保持する前記ベースの固定面と前記突起とが接するように前記突起は前記緑色レーザ光源を保持し、前記固定面の熱が前記突起へ放熱されるようにしたものである。

Claims (6)

1. 赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、
   青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、
   非可視光を出射する半導体レーザと前記半導体レーザにより出射される非可視光を可視光に変換する波長変換手段と前記半導体レーザと前記波長変換手段を保持するベースとからなりこの波長変換手段によって変換される可視光を外部に出射する緑色レーザ光源と、
   前記各色のレーザ光を出力する投射レンズと、
   前記赤色レーザ光源と前記青色レーザ光源と前記投射レンズを保持する筐体と、
   前記筐体に備えられ、前記緑色レーザ光源を保持する突起とを備え、
   前記突起と前記ベースとを長手方向に接触させることにより前記突起は前記緑色レーザ光源を保持することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記突起により前記緑色レーザ光源と前記筐体との間には所定の隙間が設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記ベースはアルミあるいは銅で形成されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 前記突起は前記投射レンズが保持された前記筐体の面を延長するように設けられたことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
5. 前記突起は前記筐体と一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
6. 前記突起は前記投射レンズが保持された前記筐体の面とは異なる面に形成されたことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。

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