JP2017116733A - Laser scanner device and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光を走査することで画像を生成するレーザースキャナ装置と、表示装置に関するものである。 The present invention relates to a laser scanner device that generates an image by scanning light and a display device.
特許文献1には、レーザー光を受けて、このレーザー光を2次元方向にスキャンする可動の反射部が自然雰囲気中に設けられるレーザースキャナが開示されている。 Patent Document 1 discloses a laser scanner in which a movable reflecting portion that receives laser light and scans the laser light in a two-dimensional direction is provided in a natural atmosphere.
また、特許文献2には、反射部が、減圧されたケース内に設けられるレーザースキャナ装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a laser scanner device in which a reflection portion is provided in a decompressed case.
しかしながら、特許文献1に開示されたレーザースキャナ装置では、反射部は、自然雰囲気中に設けられているため、振動する際、空気抵抗により動作が不安定になり、生成する画像が乱れるおそれがあった。 However, in the laser scanner device disclosed in Patent Document 1, since the reflecting portion is provided in a natural atmosphere, the operation may become unstable due to air resistance when vibrating, and the generated image may be disturbed. It was.
また、特許文献2に開示されたレーザースキャナ装置では、反射部が、減圧されたケース内に設けられているため、空気抵抗による不安定な動作が抑制されるが、長時間の使用で減圧環境が失われてしまい、上述したように生成する画像が乱れてしまうおそれがあった。 In addition, in the laser scanner device disclosed in Patent Document 2, since the reflecting portion is provided in the decompressed case, unstable operation due to air resistance is suppressed, but the decompression environment can be reduced over a long period of use. May be lost, and the generated image may be disturbed as described above.
本発明は、生成する画像の乱れを抑制することができるレーザースキャナ装置または表示装置を提供するものである。 The present invention provides a laser scanner device or a display device that can suppress disturbance of an image to be generated.
上記問題を解決するため、本発明のレーザースキャナ装置は、入射するレーザー光を反射し、高速で駆動することで前記レーザー光を走査して画像を生成する反射部と、前記反射部を収納するケースと、を備え、前記ケースは、内部に空気の平均分子量よりも分子量の低い気体が充填されるものである。 In order to solve the above problem, a laser scanner device according to the present invention houses a reflection unit that reflects incident laser light and generates an image by scanning the laser beam by driving at high speed, and the reflection unit. A case having a molecular weight lower than the average molecular weight of air.
また、本発明の表示装置は、レーザー光を出射する光源と、前記レーザー光を反射し、高速で駆動することで前記レーザー光を走査して画像を生成する反射部と、前記光源と前記反射部とを収納するケースと、を備え、前記ケースは、内部に空気の平均分子量よりも分子量の低い気体が充填されるものである。 The display device of the present invention includes a light source that emits laser light, a reflection unit that reflects the laser light and scans the laser light to generate an image by driving at high speed, the light source, and the reflection And a case for storing a portion, wherein the case is filled with a gas having a molecular weight lower than the average molecular weight of air.
本発明は、生成する画像の乱れを抑制することができる。 The present invention can suppress disturbance of an image to be generated.
以下、添付図面に基づいて、本発明の走査型の表示装置の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of a scanning display device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
表示装置10は、合成光束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光束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が走査した合成光束Cを表面で結像して画像Mを表示する透過スクリーン40と、これら光源モジュール20,走査モジュール30と、透過スクリーン40と、を内部に収納する第1のケース50と、を備え、光源モジュール20が出射する合成光束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の表面に画像Mを生成する。第1のケース50は、光源モジュール20と、走査モジュール30と、透過スクリーン40とを収納し、内部に空気の平均分子量よりも低い分子量の気体を充填して気密封止される。なお、第1のケース50は、少なくとも走査モジュール30を収納していればよく、光源モジュール20と透過スクリーン40は、第1のケース50の外部であってもよい。
The
第1のケース50は、例えば、合成樹脂や金属などで形成され、開口を有する凹状の図示しない収納部と、この収納部の開口を塞ぐ図示しない蓋部と、から構成され、前記収納部と前記蓋部との間に、ゴム製のパッキンや、金属や樹脂などで形成されるガスケットを設けることで気密封止される。また、第1のケース50を気密封止する方法は、前記収納部と前記蓋部とを係合させた後、外部からガラス、セラミック、銀ろう、金属などで封着するハーメチック封止技術を用いてもよい。また、第1のケース50を気密封止する方法は、前記収納部と前記蓋部とをレーザー溶接や抵抗加熱による溶着技術を用いてもよい。なお、第1のケース50は、気密封止されなくとも、外部との気体の交換がされにくい程度に密閉されていればよく、内部に分子量の低い気体を大気圧以上で充填しておくことで、第1のケース50の内部には分子量の低い気体を留めることが可能である。
The
なお、ここでいう空気の平均分子量とは、具体的には、空気を占める気体の割合が窒素(N2)8割、酸素(O2)2割とした場合の28.8g/molを示す。また、空気の平均分子量よりも低い分子量の気体とは、具体的には、分子量が28.0g/molの窒素(N2)、20.2g/molのネオン(Ne)、4.0g/molのヘリウム(He)、を含み、これら窒素(N2)、ネオン(Ne)、ヘリウム(He)のうちの2種以上の混合気体も含む。 In addition, the average molecular weight of air here specifically shows 28.8 g / mol when the ratio of the gas which occupies air is 80% of nitrogen (N2) and 20% of oxygen (O2). Further, a gas having a molecular weight lower than the average molecular weight of air specifically means nitrogen (N2) having a molecular weight of 28.0 g / mol, neon (Ne) having a molecular weight of 20.2 g / mol, and 4.0 g / mol. Helium (He) is included, and a mixed gas of two or more of these nitrogen (N2), neon (Ne), and helium (He) is also included.
(光源モジュール)
光源モジュール20(光源装置)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本の合成光束Cとして出射するものであり、光源21と、集光光学系22と、ダイクロイックミラー23と、をそれぞれ固定したものである。
(Light source module)
The light source module 20 (light source device) combines the light beams of the three primary colors of the red light beam R, the green light beam G, and the blue light beam B and emits them as one combined light beam C. The light source 21 and the condensing optical system 22 and a
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、から構成される。
The light source 21 is a semiconductor laser and includes a
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。
The condensing optical system 22 has a convex surface on one side or a convex shape on both sides, and is composed of a lens that converts divergent light emitted from the light source 21 into convergent light, and is on the optical path of the red light beam R emitted from the
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26の第2の面262に設けられた係止部に固定される。
The
(走査モジュ−ル)
走査モジュ−ル30は、光源モジュール20からの合成光束Cを受け、この合成光束Cを走査することで、透過スクリーン40上に画像Mを生成するものであり、第2のケース34に、走査部31と、ミラー32と、モニタセンサ33と、をそれぞれ収納したものである。なお、第2のケース34は、内部に空気の平均分子量よりも低い分子量の気体で充填して密閉される。なお、第2のケース34の密閉方法も上述した第1のケース50と同様の気密封止方法を適用することができる。
(Scanning module)
The
ミラー32は、光源モジュール20から出射される合成光束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からの合成光束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、合成光束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、合成光束Cの各色の光強度を検出し、図示しない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 monitor sensor 33 is a color sensor or the like, detects the light intensity of each color of the combined light beam C, and outputs it to a control unit (not shown). The control unit adjusts the current supplied to the light source 21 based on the detection signal from the monitor sensor 33.
走査部(レーザースキャナ装置)31は、二次元方向に、光源モジュール20からの合成光束Cを反射する反射部31aと、この反射部31aを収納する第3のケース31bと、を備える。
The scanning unit (laser scanner device) 31 includes a
反射部31aは、具体的には、ポリゴンミラー、ガルバノミラー、MEMS(Mechanical Electo Mechanical System)ミラーなどのミラーデバイスで構成され、受光した合成光束Cを、透過スクリーン40上で主走査方向に高速に複数回往復走査(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)することで所望の画像Mを透過スクリーン40上に表示する。なお、第3のケース31bは、内部に空気の平均分子量よりも低い分子量の気体で充填して密閉される。なお、第3のケース31bの密閉方法も上述した第1のケース50と同様の気密封止方法を適用することができる。
Specifically, the reflecting
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。
The
本実施形態における光源モジュール20(光源装置)は、以上に説明したとおり、入射する合成光束(レーザー光)Cを反射し、高速で駆動することで合成光束Cを走査して画像Mを生成する反射部31aと、反射部31aを収納する第3のケース31bと、を備え、第3のケース31bは、内部に空気の平均分子量よりも分子量の低い気体が充填されるものであり、斯かる構成により、反射部31aが高速で駆動する際の空気抵抗が軽減され、生成する画像の乱れを抑制することができる。
As described above, the light source module 20 (light source device) in the present embodiment reflects the incident combined light beam (laser light) C and scans the combined light beam C by being driven at high speed to generate the image M. A
以上に説明した、反射射部31aを収納する第3のケース31bと、第3のケース31b及びこれ以外の光学部材(ミラー32)を収納する第2のケース34と、この第2のケース34と光源モジュール20とを収納する第1のケース50とは、光が通過する箇所は透光性であり、それ以外の箇所は遮光性に形成される。
As described above, the
なお、以上の説明では、走査部31の反射部31aの周囲に、空気の平均分子量よりの分子量の低い気体が充填されるものであったが、反射部31aが高速で駆動する際の周囲の気体から受ける抗力は、周囲の気体の密度に比例するため、本発明では、走査部31の反射部31aの周囲の気体の密度が、標準気圧1atmにおける空気の密度1.28g/Lよりも低ければよい。すなわち、窒素(N2)であれば1.03atm以内、ネオン(Ne)であれば1.43atm以内、ヘリウム(He)であれば7.2atm以内で加圧して封入しても反射部31aの周囲の気体の密度を標準気圧における空気の密度よりも低くすることができる。内部の気体を加圧した状態で封止することで、外部の空気が反射部31aの周囲に侵入しにくくなり、反射部31aの駆動に負担がかからない環境を長く維持することができる。なお、加圧する圧力は、ケースにかかる負荷、温度変化による気体の膨張・収縮も考慮し、具体的には、1.02atm未満に設定されることが好ましい。
In the above description, a gas having a molecular weight lower than the average molecular weight of air is filled around the
なお、以上の説明では、反射部31aを収納する第3のケース31bの内部と、第3のケース31b及びこれ以外の光学部材(ミラー32)を収納する第2のケース34の内部と、この第2のケース34と、光源モジュール20を収納する第1のケース50の内部と、の全てに、空気の平均分子量よりも分子量の低い気体を充填していたが、少なくとも1つのケースのみに封入されてもよい。なお、外側のケースに分子量の低い気体が充填されている場合、内側のケースは、必ずしも気密構造を有していなくてもよく、内側のケース自体を設けなくてもよい。また、外側のケースに分子量の低い気体が充填されており、かつ内側のケースに分子量の低い気体が充填されない場合、内側のケースは、気密構造を設けない方が好ましい。
In the above description, the inside of the
10 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(光学部材)
23 ダイクロイックミラー(光学部材)
30 走査モジュ−ル
31 走査部
31a 反射部
31b 第3のケース
32 ミラー
33 モニタセンサ
34 第2のケース
40 透過スクリーン
50 第1のケース
C 合成光束
K 画像光
M 表示画像
DESCRIPTION OF
22 Condensing optical system (optical member)
23 Dichroic mirror (optical member)
Claims (6)
前記反射部を収納するケースと、を備え、
前記ケースは、内部に空気の平均分子量よりも分子量の低い気体が充填される
ことを特徴とするレーザースキャナ装置。 A reflection unit that reflects incident laser light and scans the laser light to generate an image by driving at high speed;
A case for storing the reflecting portion;
The case is filled with a gas having a molecular weight lower than the average molecular weight of air.
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザースキャナ装置。 The case seals the gas at a pressure lower than atmospheric pressure.
The laser scanner device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザースキャナ装置。 The gas comprises nitrogen, neon, helium, or a mixed gas of two or more of these nitrogen, neon, and helium.
The laser scanner device according to claim 1, wherein the laser scanner device is a laser scanner device.
前記光源からの前記レーザー光を反射し、高速で駆動することで前記レーザー光を走査して画像を生成する反射部と、
前記光源と前記反射部とを収納するケースと、を備え、
前記ケースは、内部に空気の平均分子量よりも分子量の低い気体が充填される
ことを特徴とする表示装置。 A light source that emits laser light;
A reflection unit that reflects the laser light from the light source and generates an image by scanning the laser light by driving at a high speed;
A case for storing the light source and the reflecting portion;
The case is filled with a gas having a molecular weight lower than the average molecular weight of air.
ことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。 The case seals the gas at a pressure lower than atmospheric pressure.
The display device according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4または5に記載の表示装置。 The gas comprises nitrogen, neon, helium, or a mixed gas of two or more of these nitrogen, neon, and helium.
The display device according to claim 4, wherein the display device is a display device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015252099A JP2017116733A (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Laser scanner device and display device |
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