JP2015138114A - Scanning display device, and projection device - Google Patents
Scanning display device, and projection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015138114A JP2015138114A JP2014009050A JP2014009050A JP2015138114A JP 2015138114 A JP2015138114 A JP 2015138114A JP 2014009050 A JP2014009050 A JP 2014009050A JP 2014009050 A JP2014009050 A JP 2014009050A JP 2015138114 A JP2015138114 A JP 2015138114A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- light source
- thermoelectric element
- display device
- scanning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 49
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 4
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Instrument Panels (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体レーザーからの光を走査することで画像を生成する走査型表示装置及び投影装置に関するものである。 The present invention relates to a scanning display device and a projection device that generate an image by scanning light from a semiconductor laser.
従来の走査型表示装置は、例えば特許文献1に開示され、3つの光源と、光源から出射される光束を整形する光学素子と、3つの光源の光束の光軸を一致させるビーム結合器と、3つの光源から出射された合成ビームを走査することで画像を生成する走査部と、を金属などで形成される光学フレーム内に固定してモジュール化したものが知られている。このような走査型表示装置においては、3色のビームの光軸を精度よく一致させることが重要であり、このように同一の光学フレームに各光学部材を固定することによって各光学部材の位置精度が向上し、かつ金属などの光学フレームに固定されているため、温度上昇による光学フレームの熱変形が均一になるため、各光学部材の位置ずれを防いでいる。
A conventional scanning display device is disclosed in, for example,
また、このような半導体レーザーを用いた走査型表示装置は、非常に光利用効率が高いため、従来の表示装置に比べて消費電力を抑えることができ、かつ走査型による画像生成方法により従来の液晶表示器を用いた表示装置に比べて容積を低減することが期待できる。 In addition, since the scanning display device using such a semiconductor laser has very high light utilization efficiency, the power consumption can be suppressed compared to the conventional display device, and the conventional image generation method using the scanning type can reduce the power consumption. It can be expected to reduce the volume as compared with a display device using a liquid crystal display.
しかしながら、このような半導体レーザーを用いた走査型表示装置は、車両に搭載するヘッドアップディスプレイ装置などに用いられた場合、低温から高温まで幅広い温度での動作が必要とされるが、半導体レーザーは動作温度範囲が狭く、半導体レーザーを車両に搭載するには、この点が大きな課題である。 However, when such a scanning display device using a semiconductor laser is used for a head-up display device mounted on a vehicle or the like, an operation at a wide temperature from a low temperature to a high temperature is required. This point is a major issue for mounting a semiconductor laser in a vehicle with a narrow operating temperature range.
そこで、このような問題点を解決するため、特許文献2のような、ペルチェ素子(熱電素子)を用いて、半導体レーザーの温度を制御する方法が知られている。ペルチェ素子は、印加電圧の極性を反転させることで温度制御の対象を加熱または冷却することができ、半導体レーザーの温度調整に適している。
In order to solve such a problem, a method of controlling the temperature of a semiconductor laser using a Peltier element (thermoelectric element) as in
しかしながら、半導体レーザーを熱電素子で温度制御する場合、必要な消費電力と目標温度への到達時間が問題となる。例えば、本出願人の実験結果によれば、4cc程度の表示装置をペルチェ素子により冷却した場合、85℃雰囲気に置かれた表示装置内の半導体レーザーの温度を動作可能温度範囲の上限である60℃まで冷却するには、ペルチェ素子の消費電力を10Wとしたとしても90secもの時間を要し、起動時間が多くかかり過ぎてしまうおそれがあり、起動時間を短くするために消費電力を増加させた場合、走査型表示装置の特徴でもある低消費電力を達成することができないおそれがあった。 However, when the temperature of the semiconductor laser is controlled by a thermoelectric element, the required power consumption and the time to reach the target temperature are problematic. For example, according to the experiment result of the present applicant, when a display device of about 4 cc is cooled by a Peltier element, the temperature of the semiconductor laser in the display device placed in an 85 ° C. atmosphere is the upper limit of the operable temperature range. Even if the power consumption of the Peltier element is 10 W, it takes 90 seconds to cool down to 0 ° C., and it may take too much start-up time, and power consumption was increased to shorten the start-up time. In this case, there is a possibility that low power consumption, which is a feature of the scanning display device, cannot be achieved.
さらに、ペルチェ素子で冷却制御した場合、温度制御を行う面(温度制御面)と反対に位置する面(廃熱面)から放出される熱が非常に大きく、ペルチェ素子の廃熱面の熱を外部へ放熱するための熱拡散部材も大型化し、表示装置全体として大型化してしまうおそれがあった。 Furthermore, when cooling control is performed with a Peltier device, the heat released from the surface (waste heat surface) opposite to the surface that controls the temperature (temperature control surface) is very large, and the heat of the waste heat surface of the Peltier device is reduced. The heat diffusing member for radiating heat to the outside is also increased in size, which may increase the size of the entire display device.
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、光軸のずれを抑制しつつ、効率よく迅速に半導体レーザーの温度制御が可能であり、サイズを小さく抑えた走査型表示装置、及び投影装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of this problem, and is capable of efficiently and quickly controlling the temperature of a semiconductor laser while suppressing deviation of an optical axis, and a scanning display device and a projection device that are reduced in size. Is to provide.
上記問題を解決するため、本発明の第一の観点における走査型表示装置は、複数の半導体レーザーと、前記複数の半導体レーザーを保持する第一のフレームと、前記第一のフレームの一部に一方の面が熱接続され、前記第一のフレームを介して前記半導体レーザーの温度を調整する熱電素子と、前記熱電素子の他方の面が熱接続され、前記熱電素子からの熱を拡散する熱拡散部材と、前記半導体レーザーから出射される光束を走査して画像を生成する走査部と、前記熱拡散部材上に前記熱電素子を挟んで、前記第一のフレームを固定する第一固定手段と、を備え、前記熱拡散部材上に前記走査部を固定するものである。 In order to solve the above problem, a scanning display device according to a first aspect of the present invention includes a plurality of semiconductor lasers, a first frame holding the plurality of semiconductor lasers, and a part of the first frame. One surface is thermally connected and the thermoelectric element that adjusts the temperature of the semiconductor laser through the first frame, and the other surface of the thermoelectric element is thermally connected and heat that diffuses heat from the thermoelectric element A diffusion member; a scanning unit that scans a light beam emitted from the semiconductor laser to generate an image; and a first fixing unit that fixes the first frame with the thermoelectric element sandwiched between the thermal diffusion member and The scanning unit is fixed on the heat diffusing member.
また、本発明の第二の観点における走査型表示装置は、複数の半導体レーザーと、前記複数の半導体レーザーを保持する第一のフレームと、前記第一のフレームの一部に一方の面が熱接続され、前記第一のフレームを介して前記半導体レーザーの温度を調整する熱電素子と、前記熱電素子の他方の面が熱接続され、前記熱電素子からの熱を拡散する熱拡散部材と、前記半導体レーザーから出射される光束を走査して画像を生成する走査部と、前記熱拡散部材と前記第一のフレームの間に配置され、前記熱電素子を収納する収納部を有し、前記第一のフレームより熱伝導率が低い部材で形成されるベース部材と、前記熱拡散部材上に前記ベース部材と前記熱電素子とを挟んで、前記第一のフレームを固定する第一固定手段と、を備え、前記熱拡散部材上に前記走査部を固定するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a scanning display device comprising: a plurality of semiconductor lasers; a first frame that holds the plurality of semiconductor lasers; A thermoelectric element that is connected and adjusts the temperature of the semiconductor laser through the first frame; a thermal diffusion member that diffuses heat from the thermoelectric element by thermally connecting the other surface of the thermoelectric element; and A scanning unit that scans a light beam emitted from a semiconductor laser to generate an image; and a storage unit that is disposed between the thermal diffusion member and the first frame and stores the thermoelectric element. A base member formed of a member having a lower thermal conductivity than the frame, and first fixing means for fixing the first frame with the base member and the thermoelectric element sandwiched between the heat diffusion member and the base member. The thermal expansion It is intended to fix the scanning unit on the member.
また、本発明の第三の観点における走査型表示装置は、前記熱電素子及び前記ベース部材と、前記熱拡散部材との間に、前記熱電素子の面積より大きい熱伝達手段をさらに備えるものである。 The scanning display device according to the third aspect of the present invention further includes heat transfer means larger than the area of the thermoelectric element between the thermoelectric element, the base member, and the heat diffusion member. .
また、本発明の第四の観点における走査型表示装置において、前記熱伝達手段は、前記熱電素子及び前記ベース部材と、前記熱拡散部材との間に、熱伝導性グリスまたは熱伝導性シートまたは熱伝導性接着剤を設けるものである。 In the scanning display device according to the fourth aspect of the present invention, the heat transfer means may include a heat conductive grease or a heat conductive sheet between the thermoelectric element and the base member, and the heat diffusion member. A heat conductive adhesive is provided.
また、本発明の第五の観点における投影装置は、走査型表示装置と、前記走査部が生成した画像を表示するスクリーンと、前記スクリーンに表示された画像を示す表示光を外部の投影部材に投影するリレー光学系と、前記リレー光学系を少なくとも収納するハウジングと、を備え、前記走査型表示装置は、前記熱拡散部材が前記ハウジングの外側に露出するように固定されるものである。 A projection device according to a fifth aspect of the present invention is a scanning display device, a screen for displaying an image generated by the scanning unit, and display light indicating the image displayed on the screen to an external projection member. A relay optical system for projecting; and a housing for housing at least the relay optical system. The scanning display device is fixed so that the heat diffusing member is exposed to the outside of the housing.
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、光軸のずれを抑制しつつ、効率よく迅速に半導体レーザーの温度制御が可能であり、サイズを小さく抑えた走査型表示装置、及び投影装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of this problem, and is capable of efficiently and quickly controlling the temperature of a semiconductor laser while suppressing deviation of an optical axis, and a scanning display device and a projection device that are reduced in size. Is to provide.
以下、添付図面に基づいて、本発明の走査型表示装置をヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置と記載)1に搭載した一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a scanning display device of the present invention is mounted on a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) 1 will be described with reference to the accompanying drawings.
HUD装置(投影装置)1は、例えば自動車に搭載されるものであり、図1等に示すように、表示装置10と、平面ミラー61と、曲面ミラー62と、ハウジング70と、制御基板(図示しない)と、を備え、表示装置10が表示した表示画像Mを表す表示光Lを、平面ミラー61と曲面ミラー62とで反射させ、HUD装置1が搭載される車両のウインドシールド2に照射し、観察者(通常、車両の運転者)3に、虚像Vを視認させるものである。HUD装置1がこのように表示する内容は、各種車両情報、ナビゲーション情報等である。
The HUD device (projection device) 1 is mounted on, for example, an automobile. As shown in FIG. 1 and the like, the
表示装置10は、表示画像Mを後述する透過スクリーン40上に表示するものであり、詳細な構成については、詳述する。
The
平面ミラー(リレー光学系)61は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、表示装置10が出射した表示画像Mの表示光Lを、曲面ミラー62に向けて反射させるものである。
The flat mirror (relay optical system) 61 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin material by means such as vapor deposition, and the display light L of the display image M emitted from the
曲面ミラー(リレー光学系)62は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、平面ミラー61で反射した表示光Lをさらに反射させ、ウインドシールド2に向けて出射する。曲面ミラー62で反射した表示光Lは、後述するハウジング70の開口部71aに設けられた透光性カバー71bを透過して、ウインドシールド2に向かう。ウインドシールド2に到達し、反射された表示光Lは、ウインドシールド2の前方位置に表示画像Mの虚像Vを形成する。これにより、HUD装置1は、虚像Vとウインドシールド2の前方に実際に存在する外景等の双方を、観察者3に視認させることができる。なお、曲面ミラー62は拡大鏡としての機能を有し、表示装置10に表示された表示画像Mを拡大してウインドシールド2側へ反射する。すなわち、観察者3に視認される虚像Vは表示装置10が表示する表示画像Mが拡大した像である。
The curved mirror (relay optical system) 62 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin material by means such as vapor deposition, and further reflects the display light L reflected by the
ハウジング70は、例えば黒色の遮光性合成樹脂から形成される上ケース71と、下ケース72とから構成され、これら上ケース71と下ケース72を係合することで、平面ミラー61、曲面ミラー62を内部に収納し、外部に表示装置10と前記制御基板が取り付けられる。
上ケース71は、ウインドシールド2に対向する部分に、後述する表示光Lをウインドシールド2に通過させる開口部71aを有し、この開口部71aは、透光性カバー71bに覆われている。また、上ケース71は、開口部71aの平面ミラー61に近接する箇所に遮光壁71cを有し、開口部71a(透光性カバー71b)から入射する外光が平面ミラー61側または表示装置10側へ進行することを防止する。さらに、上ケース71は、遮光壁71cの一部に貫通する光検出孔71dを有し、この光検出孔71dの先には後述する外光センサ80が設けられ、HUD装置1の外部(観察者3の周囲)の照度を検出する。
下ケース72は、ハウジング70の内部に収納する平面ミラー61、曲面ミラー62及び外部に取り付ける表示装置10、前記制御基板を係合する係合部(図示しない)をそれぞれ有し、表示装置10、平面ミラー61、曲面ミラー62、前記制御基板等をそれぞれ位置決め固定する。また、下ケース72は、表示装置10が表示する表示画像Mが平面ミラー61に臨むように開口した表示口72aを有する。また、下ケース72は、図示しないが、前記制御基板から表示装置10と外光センサ80などに各種信号と電力とを供給する配線が挿通する配線穴も有する。
The
The
The
コントロールユニット(図示しない)は、HUD装置1の電気的な制御をするものであり、光源21,温度センサ24,走査部31,モニタセンサ33,ペルチェ素子53,外光センサ80,図示しない車両ECUと、図示しない配線により電力や信号を授受可能に接続される。前記コントロールユニットは、車両ECUからの信号に基づき、図示しない記憶部から画像データをLVDS(Low Voltage Differential Signal)通信などで取得し、画像データに基づき、光源21と走査部31を制御することで所望の表示画像Mを透過スクリーン40上に生成する。前記コントロールユニットは、外光センサ80からの照度データに基づき、表示画像Mの輝度を決定し、光源21が出射する光強度を調整する。また、前記コントロールユニットは、モニタセンサ33から検出された光強度に基づき、光源21が実際に所望の光強度を出射しているかを監視し、モニタセンサ33から検出された光強度が所望の光強度になるように光源21の光強度を補正する。
The control unit (not shown) controls the
また、前記コントロールユニットは、温度センサ24から光源21の温度データを取得し、光源21が適当な温度になるように、ペルチェ素子53を制御することで、光源21の温度制御を行う。前記コントロールユニットは、光源21の温度が適当な温度より高温である場合、ペルチェ素子53の温度調整面531から吸熱するようにペルチェ素子53に電圧を印加して、光源21を冷却する。なお、光源21が動作温度範囲以上であると判定された場合、前記コントロールユニットは、ペルチェ素子53が効率よく駆動できる最大の電圧で駆動し、より短時間で冷却できるように制御する。また、前記コントロールユニットは、光源21の温度が適当な温度より低温である場合、ペルチェ素子53の温度調整面531から加熱するようにペルチェ素子53に冷却時とは反転した電圧を印加して、光源21を加熱する。なお、光源21が動作温度範囲以下であると判定された場合、前記コントロールユニットは、ペルチェ素子53が効率よく駆動できる最大の電圧で駆動し、より短時間で加熱できるように制御する。以下に、表示装置10の具体的な構成を、図2乃至4を用いて説明する。図2は、表示装置10の構成を説明する概略平面図であり、図3は、表示装置10の断面図であり、図2のA−A断面図であり、図4は、図2のB−B断面図である。
The control unit acquires temperature data of the
表示装置(走査型表示装置)10は、図2に示すように、合成ビームCを出射する光源モジュール20と、光源モジュール20から出射された合成ビームCを走査して画像を生成する走査モジュ−ル30と、走査モジュ−ル30が走査した合成ビームCを表面で結像して表示画像Mを表示する透過スクリーン40と、光源モジュール20から伝達される熱を拡散する放熱部材(熱拡散部材)50、取付部材(熱拡散部材)51、ベース部材52、ペルチェ素子53、熱伝導シート54を備え、光源モジュール20が出射する合成ビームCを、走査モジュ−ル30が透過スクリーン40上に走査することで透過スクリーン40の表面に表示画像Mが生成され、この表示装置10で生成された表示画像Mがリレー光学系(平面ミラー61、曲面ミラー62)に反射されることで、ウインドシールド2に投影され、観察者3に表示画像Mの虚像Vを視認させることができる。なお、透過スクリーン40に表示される表示画像Mは、曲面ミラー62やウインドシールド2により拡大されて視認される。以下に、光源モジュール20の具体的な構成を説明する。
As shown in FIG. 2, the display device (scanning display device) 10 includes a
(光源モジュール)
光源モジュール20は、赤色光束R,緑色光束G,青色光束Bの三原色の光束を合波して1本の合成ビームCとして出射するものであり、図2に示すように、光源筐体25に、光源21と、集光光学系22と、ダイクロイックミラー23と、温度センサ24と、をそれぞれ固定したものである。
(Light source module)
The
光源21は、半導体レーザーであり、赤色光束Rを出射する第一光源21rと、緑色光束Gを出射する第二光源21gと、青色光束Bを出射する第三光源21bと、から構成され、図示しない配線により前記コントロールユニットと接続され、前記コントロールユニットから第一光源21r,第二光源21g,第三光源21bそれぞれに供給される電流の大きさに基づいて、所望の光強度の赤色光束R,緑色光束G,青色光束Bを出射するものである。光源21は、それぞれ後述する光源筐体25の立壁部253に設けられる係止部に固定され、この光源筐体25を介して後述するペルチェ素子53の熱が伝達されることで、冷却または加熱される。また、この光源筐体25の立壁部253の上側の位置(ペルチェ素子53から光源21よりも離れた位置)には、サーミスタである温度センサ24が配置され(図3参照)、この温度センサ24が光源筐体25の熱を検出することで、光源21の温度を間接的に検出する。すなわち、光源21の温度を温度センサ24により検出し、この検出した温度に基づき、後述する前記コントロールユニットがペルチェ素子53を制御することで、光源21の温度が調整される。
The
集光光学系22は、片面が凸または両面が凸形状であり、光源21から出射された発散光を収束光に変換するレンズからなり、第一光源21rから出射される赤色光束Rの光路上に配置される第一集光光学系22rと、第二光源21gから出射される緑色光束Gの光路上に配置される第二集光光学系22gと、第三光源21bから出射される青色光束Bの光路上に配置される第三集光光学系22bと、を有し、入射した光束R,G,Bが所定の位置に集光するように収差補正するレンズである。集光光学系22は、それぞれ光源筐体25と同じ材料(熱膨張係数の小さい金属)で形成されたレンズホルダ221により保持され、このレンズホルダ221は、それぞれ後述する光源筐体25の立壁部253のペルチェ素子53から光源21よりも離れた位置で係合し、第2の面252に接触しないように保持される。このように、集光光学系22(レンズホルダ221)を、光源筐体25の光源21が取り付けられた位置より離れた位置に係合し、第2の面252に接触しないように保持することにより、ペルチェ素子53からの熱がはじめに光源21に伝達されるため、光源21を迅速に温度調整することができる。また、熱膨張係数の小さい金属で形成されているため、温度変化した場合であっても光源21に対して集光光学系(光学素子)22の相対位置がずれにくく、光源モジュール20から出射される光束の光軸がずれずに走査モジュ−ル30に入射させることができ、延いては、正確な位置に表示品位の高い表示画像Mを生成することができる。
The condensing
ダイクロイックミラー23は、誘電体多層膜等の薄膜が鏡面に形成されたミラーであり、第一集光光学系22rを通過した赤色光束Rの光路上に所定の角度をもって配置される第一ダイクロイックミラー23rと、第二集光光学系22gを通過した緑色光束Gの光路上に所定の角度をもって配置される第二ダイクロイックミラー23gと、第三集光光学系22bを通過した青色光束Bの光路上に所定の角度をもって配置される第三ダイクロイックミラー23bと、を有し、赤色光束R,緑色光束G,青色光束Bの光軸を略同方向に揃える。ダイクロイックミラー23は、それぞれ後述する光源筐体25の第2の面252に設けられた係止部に固定される。
The
光源筐体(第一のフレーム)25は、熱伝導性の高い熱伝導性樹脂やセラミックや金属などで形成された板状の部材である。光源筐体25の一方の第1の面251は、平面であり、後述する第三熱伝導シート543を介してペルチェ素子53の温度調整面531と熱的に接続される。また、光源筐体25の他方の第2の面252は、光源21を固定するための突出した立壁部253と、集光光学系22を固定する係止部とを有する。立壁部253は、第2の面252から一体的に突出しており、光源21それぞれを固定する。また、立壁部253のペルチェ素子53から光源21よりも離れた位置には、温度センサ24が係合され、さらに、集光光学系22のレンズホルダ221が係合される。また、光源筐体25は、ベース部材52に固定するための熱伝導性が低い樹脂ネジなどで形成される第一係止部254を有し、光源筐体25は、第一係止部254によりベース部材52と熱交換が少なくなるように固定される。なお、光源筐体25は、第一係止部254と後述するベース部材52と後述する第二係止部522を介して熱拡散部材(放熱部材50)固定されることとなり、特許請求の範囲に記載の第一固定手段は、本実施形態においては、これら第一係止部254と後述するベース部材52と後述する第二係止部522とにより構成される。以上が本実施形態における光源モジュール20の構成である。以下に本実施形態における走査モジュ−ル30の構成を説明する。
The light source casing (first frame) 25 is a plate-like member formed of a heat conductive resin, ceramic, metal, or the like having high heat conductivity. One
(走査モジュ−ル)
走査モジュ−ル30は、光源モジュール20からの合成ビームCを受け、この合成ビームCを走査することで、透過スクリーン40上に表示画像Mを生成するものであり、図4に示すように、走査部筐体34に、走査部31と、ミラー32と、モニタセンサ33と、をそれぞれ固定したものである。なお、走査部筐体34は、図示しない固定手段を有し、走査モジュ−ル30は、この固定手段により放熱部材50(取付部材51)に固定される。
(Scanning module)
The
走査部31は、二次元方向に、光源モジュール20からの合成ビームCを偏向する偏向器であり、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーで構成され、前記コントロールユニットの制御のもとで、受光した合成ビームCを、透過スクリーン40上で主走査方向に複数回往復走査(主走査)しながら、主走査方向に直交する副走査方向に走査(副走査)することで所望の表示画像Mを透過スクリーン40上に表示する。走査部31は、後述する走査部筐体34に設けられた第三係止部311(第二固定手段)により固定される。
The
ミラー32は、光源モジュール20から出射される合成ビームCの光路上に所定の角度をもって配置され、光源モジュール20からの合成ビームCを走査部31の方向へ反射するものである。ミラー32の反射率は、予め調整され、合成ビームCの数%はミラー32を透過してモニタセンサ33の受光面に入射する。
The
モニタセンサ33は、カラーセンサなどであり、合成ビームCの各色の光強度を検出し、前記コントロールユニットに出力する。前記コントロールユニットは、モニタセンサ33からの検出信号に基づき、光源21に供給する電流を調整する。
The
走査部筐体(第二のフレーム)34は、合成樹脂などで形成された板状の部材であり、一方の面に、走査部31,ミラー32,モニタセンサ33を配置、固定するための第三係止部311などの係止部をそれぞれ有する。また、走査部筐体34は、後述する取付部材51に図示しないボルトなどの係合部により固定される。すなわち、走査部31は、第三係止部311と走査部筐体34と図示しない係合部を介して熱拡散部材(取付部材51)に固定されるが、これに限定されない。以上が本実施形態における走査モジュ−ル30の構成である。
The scanning unit housing (second frame) 34 is a plate-like member formed of synthetic resin or the like, and a first unit for arranging and fixing the
透過スクリーン40は、走査部31からの画像光Kを背面で受光し、透過させることで、表面側に表示画像Mを表示するものであり、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等によって構成される。透過スクリーン40は、後述するベース部材52に設けられた係止部に配置、固定されるが、これに限定されず、後述するハウジング70に設けられた係止部に配置、固定されてもよい。
The
放熱部材(熱拡散部材)50は、表面積を大きくするようにフィン形状を有し、金属などの熱伝導がよい部材により形成されたヒートシンクであり、一方の面に後述する第一熱伝導シート541を介して取付部材51が着接し、他方の面をハウジング70の外部に突出するように配設され、取付部材51を介してペルチェ素子53の廃熱面532からの熱を吸熱し、ハウジング70の外部に放出することにより、光源21を効率よく冷却または加熱する効果を有する。具体的には、放熱部材50は、図示しないボルトなどで取付部材51に強固に固定され、取付部材51を介してハウジング70の外部に固定される。
The heat dissipating member (heat diffusing member) 50 is a heat sink that has a fin shape so as to increase the surface area and is formed of a member having good heat conductivity such as metal, and a first heat
取付部材(熱拡散部材)51は、熱伝導性が高い金属などで形成され、一方の面は第一熱伝導シート541を介して放熱部材50と着接し、放熱部材50と熱的に接続される。また、取付部材51の他方の面には、ベース部材52と、走査部筐体34とを係止する係止部を有し、第二熱伝導シート542を介してベース部材52とペルチェ素子53とが着接され、さらに走査部筐体34が図示しないボルトなどで固定される。具体的には、取付部材51は、ベース部材52と第二係止部522により強固に固定される。また、取付部材51は、図示しないボルトなどの係合部を有し、ハウジング70の外側と係合する。
The attachment member (heat diffusion member) 51 is formed of a metal having high thermal conductivity, and one surface is in contact with the
ベース部材52は、熱伝導性が低い樹脂などで板状に形成される部材であり、中央領域に後述するペルチェ素子53を収納する矩形状の貫通孔で形成される収納部521と、取付部材51と係合するための第二係止部522と、を有する。第二係止部522は、熱伝導性が低い樹脂ネジなどであり、ベース部材52は、第二係止部522により取付部材51と熱交換が少なくなるように固定される。
The
ペルチェ素子(熱電素子)53は、温度調整面531と、温度調整面531と反対の面である廃熱面532と、を有し、後述する前記コントロールユニットの制御のもと、温度調整面531を加熱または冷却する熱電素子である。ペルチェ素子53は、ベース部材52の収納部521に収納され、温度調整面531が第三熱伝導シート543を介して光源筐体25と着接し、廃熱面532が第二熱伝導シート542を介して取付部材51と着接する。
The Peltier element (thermoelectric element) 53 has a
熱伝導シート54は、熱伝導性が高いグラファイトシートなどのシート状の部材であり、放熱部材50と取付部材51との間に挟着される第一熱伝導シート541と、取付部材51とベース部材52との間に挟着される第二熱伝導シート542と、ペルチェ素子53と光源筐体25との間に挟着される第三熱伝導シート543と、を有する。
The heat
第一熱伝導シート541は、放熱部材50と取付部材51との熱交換を良好にするものであり、取付部材51が放熱部材50に着接する概ね全ての範囲に配置されることが好ましい。
The first heat
第二熱伝導シート542は、取付部材51とペルチェ素子53との熱交換を良好にするものであり、ペルチェ素子53の廃熱面532が取付部材51に着接する領域よりも大きい領域に配置される。斯かる構成により、温度調整面531を冷却する際、ペルチェ素子53の廃熱面532に発生する熱を効率よく取付部材51に廃熱することができ、また、温度調整面531を加熱する際、取付部材51から熱を効率よく吸熱することができる。なお、第二熱伝導シート542が、ペルチェ素子53の廃熱面532と取付部材51とが着接する領域よりも大きい領域に配置された場合、第二熱伝導シート542が取付部材51とベース部材52との間に配置されることになるが、上述したように、ベース部材52が熱伝導性の低い部材で構成されているため、取付部材51の熱が第二熱伝導シート542を介してもベース部材52(ベース部材52を介した光源筐体25)に伝わりにくく、ペルチェ素子53の廃熱面532側と温度調整面531側との熱伝導を低く抑えることができ、温度調整面531により光源21(光源筐体25)を効率よく温度調整することができる。
The second heat
第三熱伝導シート543は、ペルチェ素子53の温度調整面531と光源筐体25との熱交換を良好にするものであり、温度調整面531が光源筐体25に着接する概ね全ての範囲に配置されることが好ましい。
The third heat
本発明は、以上に説明したとおり、本実施形態における走査型表示装置10は、複数の光源21と、光源21を保持する光源筐体25と、光源筐体25の一部に一方の面である温度調整面531が熱接続され、光源筐体25を介して光源21の温度を調整するペルチェ素子53と、ペルチェ素子53の他方の面である廃熱面532が熱接続され、ペルチェ素子53からの熱を拡散する放熱部材50(取付部材51)と、光源21から出射される合成ビームCを走査して画像を生成する走査部31と、放熱部材50(取付部材51)上にペルチェ素子53を挟んで、光源筐体25を固定する第一係止部254(第二係止部522)と、を備え、放熱部材50(取付部材51)上に走査部31を固定するものであり、ペルチェ素子53の熱を放出する大きさの放熱部材50を設けつつ、熱膨張係数の小さい共通の部材である放熱部材50に光源モジュール20と走査モジュ−ル30とを固定することにより、温度変化によって生じる熱変形が均一になるので、光源モジュール20から出射される光束の光軸がずれずに走査モジュ−ル30に入射させることができ、延いては、正確な位置に表示品位の高い表示画像Mを生成することができる。
As described above, the
なお、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更(構成要素の削除も含む)を加えることができるのはもちろんである。 In addition, this invention is not limited by the said embodiment and drawing. Of course, changes (including deletion of components) can be added to these.
以上の説明では、光源筐体25に、光学素子である集光光学系22やダイクロイックミラー23などを係止していたが、走査モジュ−ル30の走査部筐体34にそれぞれ係止されてもよい。
In the above description, the condensing
また、走査部31,ミラー32,モニタセンサ33などをそれぞれ走査部筐体34に係止した走査モジュ−ル30を、取付部材51(放熱部材50)に固定していたが、走査部筐体34を削除し、走査部31,ミラー32,モニタセンサ33などをそれぞれ取付部材51(放熱部材50)に固定してもよい。
In addition, the
また、以上の説明では、光源モジュール20,走査モジュ−ル30,ベース部材52,ペルチェ素子53は、取付部材51上に固定されていたが、取付部材51を削除し、放熱部材50にそれぞれ固定してもよい。
In the above description, the
また、以上の説明では、光源筐体25とベース部材52とを第一係止部254で係止し、ベース部材52と取付部材51とを第二係止部522で係止していたが、これらに限られず、ベース部材52を間に挟み、光源筐体25と取付部材51とを係止する係止部(図示しない)を設けてもよい。
In the above description, the light source casing 25 and the
また、以上の説明では、ベース部材52は、ペルチェ素子53を収納する収納部521を設けていたが、ペルチェ素子53を取付部材51(放熱部材50)または光源筐体25に固定する固定手段(図示しない)を設け、ベース部材52の収納部521を削除してもよい。
In the above description, the
また、以上の説明では、光源筐体25を放熱部材50に相対的に固定する第一係止部254を、光源筐体25より熱伝導率の低い樹脂などで形成すると記載したが、第一係止部254を介して光源筐体25と他の部材との熱交換が少なければよく、第一係止部254の体積を十分小さくすることで光源筐体25と他の部材との熱交換が少なくすることが可能であり、第一係止部254を光源筐体25と略同等の熱伝導率を有する部材で構成してもよい。
In the above description, the
また、以上の説明では、光源筐体25を保持するベース部材52を設けていたが、光源筐体25を、ペルチェ素子53を挟んだ状態で取付部材51(放熱部材50)と固定できればよいので、ベース部材52を削除し、光源筐体25を、ペルチェ素子53に載置した状態で、光源筐体25よりも熱伝導率が低い第一係止部254のみで取付部材51(放熱部材50)に固定してもよい。
In the above description, the
また、以上の説明では、部材間の熱交換の効率を向上させるため、熱伝導シート54を部材間に挟装するとしていたが、部材間に熱伝導性グリスの塗布、部材間を熱伝導性接着剤による接着、部材同士を共晶結合、半田接合、TLP接合、熱圧着などにより接合することによって、部材間の熱交換の効率を向上させてもよい。
In the above description, in order to improve the efficiency of heat exchange between the members, the heat
1 HUD装置(投影装置)
2 ウインドシールド(投影部材)
3 観察者
10 表示装置(走査型表示装置)
20 光源モジュール
21 光源(半導体レーザー)
22 集光光学系
23 ダイクロイックミラー(光束結合器)
24 温度センサ
25 光源筐体(第一のフレーム)
30 走査モジュ−ル
31 走査部
32 ミラー
33 モニタセンサ
34 走査部筐体(第二のフレーム)(第二固定手段)
40 透過スクリーン
50 放熱部材(熱拡散部材)
51 取付部材(熱拡散部材)
52 ベース部材(第一固定手段)
53 ペルチェ素子(熱電素子)
54 熱伝導シート
61 平面ミラー(リレー光学系)
62 曲面ミラー(リレー光学系)
70 ハウジング
80 外光センサ
251 第1の面
252 第2の面
253 立壁部
254 第一係止部(第一固定手段)
311 第三係止部(第二固定手段)
521 収納部
522 第二係止部(第一固定手段)
531 温度調整面
532 廃熱面
C 合成光束
K 画像光
M 表示画像
L 表示光
1 HUD device (projection device)
2 Windshield (projection member)
3
20
22 Condensing
24
30
40
51 Mounting member (thermal diffusion member)
52 Base member (first fixing means)
53 Peltier elements (thermoelectric elements)
54
62 Curved surface mirror (relay optical system)
70
311 Third locking portion (second fixing means)
521
531
C Composite light beam K Image light M Display image L Display light
Claims (5)
前記複数の半導体レーザーを保持する第一のフレームと、
前記第一のフレームの一部に一方の面が熱接続され、前記第一のフレームを介して前記半導体レーザーの温度を調整する熱電素子と、
前記熱電素子の他方の面が熱接続され、前記熱電素子からの熱を拡散する熱拡散部材と、
前記半導体レーザーから出射される光束を走査して画像を生成する走査部と、
前記熱拡散部材上に前記熱電素子を挟んで、前記第一のフレームを固定する第一固定手段と、を備え、前記熱拡散部材上に前記走査部を固定する、
ことを特徴とする走査型表示装置。 Multiple semiconductor lasers,
A first frame for holding the plurality of semiconductor lasers;
One surface is thermally connected to a part of the first frame, and a thermoelectric element that adjusts the temperature of the semiconductor laser through the first frame;
The other surface of the thermoelectric element is thermally connected, and a heat diffusing member that diffuses heat from the thermoelectric element;
A scanning unit that scans a light beam emitted from the semiconductor laser to generate an image;
First fixing means for fixing the first frame with the thermoelectric element sandwiched on the heat diffusing member, and fixing the scanning unit on the heat diffusing member.
A scanning display device characterized by that.
前記複数の半導体レーザーを保持する第一のフレームと、
前記第一のフレームの一部に一方の面が熱接続され、前記第一のフレームを介して前記半導体レーザーの温度を調整する熱電素子と、
前記熱電素子の他方の面が熱接続され、前記熱電素子からの熱を拡散する熱拡散部材と、
前記半導体レーザーから出射される光束を走査して画像を生成する走査部と、
前記熱拡散部材と前記第一のフレームの間に配置され、前記熱電素子を収納する収納部を有し、前記第一のフレームより熱伝導率が低い部材で形成されるベース部材と、
前記熱拡散部材上に前記ベース部材と前記熱電素子とを挟んで、前記第一のフレームを固定する第一固定手段と、を備え、前記熱拡散部材上に前記走査部を固定する、
ことを特徴とする走査型表示装置。 Multiple semiconductor lasers,
A first frame for holding the plurality of semiconductor lasers;
One surface is thermally connected to a part of the first frame, and a thermoelectric element that adjusts the temperature of the semiconductor laser through the first frame;
The other surface of the thermoelectric element is thermally connected, and a heat diffusing member that diffuses heat from the thermoelectric element;
A scanning unit that scans a light beam emitted from the semiconductor laser to generate an image;
A base member that is disposed between the heat diffusing member and the first frame, has a storage portion that stores the thermoelectric element, and is formed of a member having a lower thermal conductivity than the first frame;
A first fixing means for fixing the first frame across the base member and the thermoelectric element on the heat diffusion member, and fixing the scanning unit on the heat diffusion member,
A scanning display device characterized by that.
ことを特徴とする請求項2に記載の走査型表示装置。 A heat transfer means larger than the area of the thermoelectric element is further provided between the thermoelectric element and the base member, and the heat diffusion member.
The scanning display device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の走査型表示装置。 The heat transfer means is provided with a heat conductive grease, a heat conductive sheet, or a heat conductive adhesive between the thermoelectric element and the base member, and the heat diffusion member.
The scanning display device according to claim 3.
前記走査型表示装置は、前記熱拡散部材が前記ハウジングの外側に露出するように固定される、
ことを特徴とする投影装置。 5. The scanning display device according to claim 1, a screen that displays an image generated by the scanning unit, and a relay optical system that projects display light indicating the image displayed on the screen onto an external projection member, A housing that houses at least the relay optical system,
The scanning display device is fixed so that the heat diffusion member is exposed to the outside of the housing.
A projection apparatus characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014009050A JP2015138114A (en) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | Scanning display device, and projection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014009050A JP2015138114A (en) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | Scanning display device, and projection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015138114A true JP2015138114A (en) | 2015-07-30 |
Family
ID=53769154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014009050A Pending JP2015138114A (en) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | Scanning display device, and projection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015138114A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017036582A1 (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | Audi Ag | Head-up display for a motor vehicle, control panel for a motor vehicle and motor vehicle |
WO2017072985A1 (en) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | 京セラ株式会社 | Camera module and method for manufacturing same |
JP2017142882A (en) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light source device and image display device |
JP2018044970A (en) * | 2016-09-12 | 2018-03-22 | 株式会社リコー | Light source device and image display device |
US10302938B2 (en) | 2016-02-08 | 2019-05-28 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source device and image display apparatus |
WO2019211943A1 (en) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | 住友電気工業株式会社 | Optical module |
JP2021162774A (en) * | 2020-04-01 | 2021-10-11 | 株式会社デンソー | Virtual image display device |
-
2014
- 2014-01-22 JP JP2014009050A patent/JP2015138114A/en active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017036582A1 (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | Audi Ag | Head-up display for a motor vehicle, control panel for a motor vehicle and motor vehicle |
WO2017072985A1 (en) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | 京セラ株式会社 | Camera module and method for manufacturing same |
CN108351485B (en) * | 2015-10-28 | 2021-01-22 | 京瓷株式会社 | Camera module and method of manufacturing the same |
US10764478B2 (en) | 2015-10-28 | 2020-09-01 | Kyocera Corporation | Camera module includes a lens unit that is fixed to a holding member having an image sensor via an engaging member of cured resin and manufacturing method thereof |
JPWO2017072985A1 (en) * | 2015-10-28 | 2018-06-14 | 京セラ株式会社 | Camera module and manufacturing method thereof |
CN108351485A (en) * | 2015-10-28 | 2018-07-31 | 京瓷株式会社 | Photomoduel and its manufacturing method |
US10302938B2 (en) | 2016-02-08 | 2019-05-28 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source device and image display apparatus |
JP2017142882A (en) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light source device and image display device |
JP2018044970A (en) * | 2016-09-12 | 2018-03-22 | 株式会社リコー | Light source device and image display device |
WO2019211943A1 (en) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | 住友電気工業株式会社 | Optical module |
JPWO2019211943A1 (en) * | 2018-05-02 | 2021-03-25 | 住友電気工業株式会社 | Optical module |
US11245245B2 (en) | 2018-05-02 | 2022-02-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module |
JP7173017B2 (en) | 2018-05-02 | 2022-11-16 | 住友電気工業株式会社 | optical module |
US11616337B2 (en) | 2018-05-02 | 2023-03-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module |
JP2021162774A (en) * | 2020-04-01 | 2021-10-11 | 株式会社デンソー | Virtual image display device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2015138114A (en) | Scanning display device, and projection device | |
JP6340554B2 (en) | Image display device | |
US20130242265A1 (en) | Optical module and scanning image display device | |
JP5335873B2 (en) | Laser light source module and scanning image display apparatus including the same | |
US10612764B2 (en) | Illumination unit and display apparatus | |
JP6596845B2 (en) | Temperature control device, image display device, vehicle | |
US20140293239A1 (en) | Projector and head-up display device | |
JP7136097B2 (en) | optical module | |
WO2015115214A1 (en) | Laser light source module and scanning image display apparatus | |
CN107112717B (en) | Optical module and scanning type image display device | |
JP5869913B2 (en) | Laser light source module | |
US10845685B2 (en) | Light source device and projector | |
JP2015179234A (en) | Light source device and projection device using the same | |
JP2015031769A (en) | Electro-optic device and projection type image display apparatus | |
JP5740850B2 (en) | Light modulator and projector | |
JP2020134588A (en) | Virtual image display device | |
US10302938B2 (en) | Light source device and image display apparatus | |
US11460757B2 (en) | Projector and liquid crystal panel module | |
JPH1164849A (en) | Light source for liquid crystal display device and color liquid crystal display device using it | |
JP2014195218A (en) | Projector and head-up display device | |
JP6350005B2 (en) | Projector and head-up display device | |
US20210257814A1 (en) | Optical module | |
JP5369512B2 (en) | Light modulator and projector | |
JP2009258490A (en) | Electronic device and photographing device | |
US10139714B2 (en) | Light source apparatus including force reducing supporting section |