JP6559562B2 - 走査型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を走査することで画像を表示する走査型画像表示装置に関する。

周期的に回動する走査ミラーでレーザ光を反射させ、投影面に画像を表示する走査型画像表示装置が知られている。従来の走査型画像表示装置では、走査ミラーの設置領域における気圧の変化に伴って走査ミラーの振れ角が変動し、投影面に表示される画像に歪みが生じるという問題があった。このような問題に対処するための技術として、例えば、特許文献１には、レーザ光走査部（走査ミラー）が配置された領域の気圧に応じて、レーザ光の走査駆動電圧を設定することが記載されている。

特開２０１４−１９７１２７号公報

特許文献１に記載の技術では、レーザ光走査部が配置された領域の気圧が変化した後、この変化に応じて走査駆動電圧が新たに設定される。したがって、気圧の変化が走査駆動電圧に反映されるまでの時間遅れと、前記した領域における実際の気圧の変化と、が相まって、レーザ光の走査角が不安定になりやすく、画像に歪みが生じる可能性がある。

そこで、本発明は、設置環境が変化しても高品質な画像を表示できる走査型画像表示装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る走査型画像表示装置は、レーザ光源及び走査ミラーを保持する保持筐体を収容し、内部が密封されている収容体を備え、前記収容体は、当該収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有するとともに、前記第１変形部の外面に塗布又は接着されており、前記第１変形部よりも線膨張係数の大きい第２変形部を有し、前記第１変形部は、前記収容体の他の部分よりも肉厚が薄いことを特徴とする。
また、本発明に係る走査型画像表示装置は、レーザ光源及び走査ミラーを保持する保持筐体を収容し、内部が密封されている収容体を備え、前記収容体は、当該収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有し、前記収容体は、その内部が標準気圧よりも低い圧力で密封されていることを特徴とする。
また、本発明に係る走査型画像表示装置は、レーザ光源及び走査ミラーを保持する保持筐体を収容し、内部が密封されている収容体を備え、前記収容体は、当該収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有し、前記収容体に密封されている気体の密度は、標準状態における空気の密度未満であるか、又は、前記収容体に密封されている気体の粘度は、標準状態における空気の粘度未満であることを特徴とする。

また、本発明に係る走査型画像表示装置は、レーザ光源及び走査ミラーを保持する保持筐体を収容し、内部が密封されている第１収容体と、前記第１収容体を収容する第２収容体と、を備え、前記第１収容体は、当該第１収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有するとともに、前記第１変形部の外面に塗布又は接着されており、前記第１変形部よりも線膨張係数の大きい第２変形部を有し、前記第１変形部は、前記第１収容体の他の部分よりも肉厚が薄いことを特徴とする。
また、本発明に係る走査型画像表示装置は、レーザ光源及び走査ミラーを保持する保持筐体を収容し、内部が密封されている第１収容体と、前記第１収容体を収容する第２収容体と、を備え、前記第１収容体は、当該第１収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有し、前記第１収容体は、その内部が標準気圧よりも低い圧力で密封されていることを特徴とする。
また、本発明に係る走査型画像表示装置は、レーザ光源及び走査ミラーを保持する保持筐体を収容し、内部が密封されている第１収容体と、前記第１収容体を収容する第２収容体と、を備え、前記第１収容体は、当該第１収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有し、前記第１収容体に密封されている気体の密度は、標準状態における空気の密度未満であるか、又は、前記第１収容体に密封されている気体の粘度は、標準状態における空気の粘度未満であることを特徴とする。

本発明によれば、設置環境が変化しても高品質な画像を表示する走査型画像表示装置を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る走査型画像表示装置の構成図である。 走査型画像表示装置が備える光モジュール、保持筐体、ベース、及び外カバーの分解斜視図である。 走査型画像表示装置の斜視図である。 図２のII−II矢視断面図である。 収容体内の密封空気の温度と、基準位置からの走査ミラーの振れ角の変動と、の関係を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る走査型画像表示装置が備える光モジュール、保持筐体、ベース、外カバー、及び内カバーの分解斜視図である。 図６のIII−III矢視断面図である。 本発明の第３実施形態に係る走査型画像表示装置の縦断面図である。 本発明の第１の変形例に係る走査型画像表示装置の縦断面図である。 外カバーが薄肉部を有しない比較例において、収容体内の密封空気の圧力と、基準位置からの走査ミラーの振れ角の変動と、の関係を示す説明図である。

≪第１実施形態≫
＜走査型画像表示装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係る走査型画像表示装置１００の構成図である。
走査型画像表示装置１００は、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃから出射されるレーザ光を走査して、投影面であるスクリーンＳに画像を投影（表示）する装置である。走査型画像表示装置１００は、車両のフロントガラスに画像を表示するヘッドアップディスプレイの他、プロジェクタ等にも用いられる。

図１に示すように、走査型画像表示装置１００は、光モジュール１０と、制御回路２１と、ビデオ信号処理回路２２と、レーザ光源駆動回路２３と、フロントモニタ信号検出回路２４と、走査ミラー駆動回路２５と、を備えている。また、走査型画像表示装置１００は、前記した構成の他に、光モジュール１０の各部品を保持する保持筐体３１（図２参照）や、保持筐体３１を収容するベース３２、外カバー３３等（同図参照）を備えている。

図１に示す光モジュール１０は、レーザ光源モジュール１１と、走査ミラー１２と、フロントモニタ１３と、を備えている。レーザ光源モジュール１１は、赤色（Ｒ）・緑色（Ｇ）・青色（Ｂ）の３原色のレーザ光を一軸上に結合させる機能を有している。レーザ光源モジュール１１は、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃと、コリメータレンズ２ａ，２ｂ，２ｃと、ビーム結合部３ｄ，３ｅと、を備えている。

レーザ光源１ａは、赤色のレーザ光を出射する光源である。レーザ光源１ｂは、緑色のレーザ光を出射する光源である。レーザ光源１ｃは、青色のレーザ光を出射する光源である。コリメータレンズ２ａは、レーザ光源１ａから入射するレーザ光が平行光になるように収差補正するレンズであり、レーザ光源１ａの光軸上に設置されている。他のコリメータレンズ２ｂ，２ｃについても同様である。

ビーム結合部３ｄは、コリメータレンズ２ｂを介して入射する緑色のレーザ光（レーザビーム）と、他のコリメータレンズ２ｃを介して入射する青色のレーザ光（レーザビーム）と、を結合し、一軸上のレーザ光とする結合器である。
別のビーム結合部３ｅは、前記したビーム結合部３ｄから入射するレーザ光と、コリメータレンズ２ａを介して入射する赤色のレーザ光と、を一軸上のレーザ光として結合する結合器である。

走査ミラー１２は、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃから出射されるレーザ光（前記した結合後のレーザ光）を走査して、スクリーンＳ（投影面）に画像を投影するミラーである。走査ミラー１２は、走査ミラー駆動回路２５から入力される駆動信号によって、ミラー面を２次元で（つまり、２軸で）周期的に反復回動させ、ビーム結合部３ｅから入射するレーザ光を反射させるようになっている。これによって、スクリーンＳ上に水平・垂直方向の２次元でレーザ光が走査され、画像が表示される。なお、走査ミラー１２として、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いて作製された２軸駆動ミラーを用いることができる。走査ミラー１２は、圧電駆動、静電駆動、電磁駆動等の方式で駆動される。
フロントモニタ１３は、ビーム結合部３ｅにおいて結合した後のレーザ光を検出し、後記するフロントモニタ信号検出回路２４に検出信号を出力するようになっている。

制御回路２１は、外部から入力される画像信号（画像情報）を取り込み、取り込んだ画像情報をビデオ信号処理回路２２に出力する。

ビデオ信号処理回路２２は、制御回路２１から入力される画像信号に対して各種処理を施した後、処理後の画像信号をＲ／Ｇ／Ｂの３原色信号に分離し、分離後の３原色信号をレーザ光源駆動回路２３に出力する。また、ビデオ信号処理回路２２は、制御回路２１から入力される画像信号から水平同期信号（HSYNC）及び垂直同期信号(VSYNC)を抽出し、これらの信号を走査ミラー駆動回路２５に出力する。

レーザ光源駆動回路２３は、ビデオ信号処理回路２２から入力される３原色信号のそれぞれについて、輝度値に基づく駆動電流を生成し、この駆動電流によってレーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃを駆動する。例えば、レーザ光源駆動回路２３は、赤色に対応する信号の輝度値に基づく駆動電流によって、赤色のレーザ光源１ａを駆動する（緑色・青色についても同様）。これによって、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃからは、画像信号に基づく所定の表示タイミングに合わせて、Ｒ／Ｇ／Ｂの輝度値に基づく強度のレーザ光が出射される。

走査ミラー駆動回路２５は、ビデオ信号処理回路２２から入力される水平同期信号及び垂直同期信号に合わせて、走査ミラー１２を２次元的に反復回動させる駆動信号を生成し、生成した駆動信号を走査ミラー１２に出力する。

フロントモニタ信号検出回路２４は、フロントモニタ１３からの検出信号に基づいて、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃから出射されるＲ／Ｇ／Ｂのレーザ光の出力レベルを検出する。フロントモニタ信号検出回路２４によって検出された出力レベルは、ビデオ信号処理回路２２に入力される。そして、レーザ光源駆動回路２３によって所定の出力レベルになるようにレーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃの駆動電流が調整される。

図２は、走査型画像表示装置１００が備える光モジュール１０、保持筐体３１、ベース３２、及び外カバー３３の分解斜視図である。なお、図２に示すようにｘ，ｙ，ｚ軸を定義する。
走査型画像表示装置１００は、光モジュール１０等（図１参照）の他に、図２に示す保持筐体３１と、ベース３２と、外カバー３３と、後記する保護カバー３４（図３参照）と、ヒートシンク３５（図３参照）と、温度調整素子３６（図４参照）と、を備えている。

図２に示す保持筐体３１は、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃや走査ミラー１２（図１参照）等、光モジュール１０の各部品を保持する筐体である。保持筐体３１の材料として、例えば、高剛性・高熱伝導性のマグネシウム合金を用いることができる。なお、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃは、保持筐体３１の内部に向けてレーザ光を出射するように、保持筐体３１の側壁に設置されている。図１に示すコリメータレンズ２ａ，２ｂ，２ｃ、ビーム結合部３ｄ，３ｅ、走査ミラー１２、及びフロントモニタ１３も、保持筐体３１の内部の所定位置に設置されている。

ベース３２は、外カバー３３とともに保持筐体３１を収容する箱状部３２１（上側が開口した凹状の部分）と、箱状部３２１の底壁からｙ軸方向に延びる板状部３２２と、箱状部３２１に設置される封止ガラス３２ｇと、を備えている。なお、図２では、板状部３２２の一部を省略している。

箱状部３２１には、光モジュール１０（図１参照）を保持する保持筐体３１等が設置されている。板状部３２２には、前記した各回路を実装した基板（図示せず）が設置されている。封止ガラス３２ｇは、走査ミラー１２（図１参照）で反射したレーザ光をスクリーンＳに向けて透過させるためのガラスである。この封止ガラス３２ｇは、箱状部３２１の内部に湿った外気が入り込まないように封止されている。

外カバー３３は、ベース３２とともに保持筐体３１を収容するものであり、板状を呈している。外カバー３３は、ベース３２が備える箱状部３２１の開口を塞ぐように設置されている。なお、図３に示す薄肉部３３ｐについては後記する。

また、保持筐体３１を収容する「収容体」は、ベース３２と、外カバー３３と、を含んで構成される。外カバー３３が設置された状態において、前記した「収容体」の内部は密封されている。例えば、図示はしないが、縦断面視で下側に凹んだ環状のシール溝（図示せず）を箱状部３２１の上面に設け、このシール溝にＯリング（図示せず）を設置することで、「収容体」の内部を密封するようにしてもよい。また、樹脂を用いて、ベース３２と外カバー３３との隙間を封止してもよい。
このように「収容体」の内部を密封することで、湿った空気が「収容体」の内部に入り込まないようにして、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃ等の結露を防止している。そして、「収容体」の内部には、比較的乾燥した空気が密封されている。

なお、板状部３２２上の基板（図示せず）に実装されている回路と、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃと、を電気的に接続する配線（図示せず）付近は、樹脂を用いて封止されている。

ベース３２及び外カバー３３は、例えば、熱伝導率の高いＡｌ（アルミニウム）を用いて形成されている。これによって、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃや各回路から外部に放熱しやすくなるからである。なお、ベース３２や外カバー３３に用いる材料は、熱伝導率の高いものであればよく、例えば、Ｃｕ（銅）を用いてもよい。

図３は、走査型画像表示装置１００の斜視図である。
図３に示す保護カバー３４は、各回路を保護するためのカバーである。前記したように、各回路を実装した基板（図示せず）が板状部３２２（図２参照）に設置され、この基板を覆うように保護カバー３４が設置されている。なお、保護カバー３４として、亜鉛鋼板や鉄板等のＳＰＣＣ(冷間圧延鋼板)を用いてもよいし、また、熱伝導率の高いＡｌ（アルミニウム）を用いてもよい。

ヒートシンク３５は、前記した各回路からの熱や、箱状部３２１（図２参照）に収容されているレーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃからの熱を外部に逃がすためのものであり、複数のフィンを有している。図３に示す例では、ヒートシンク３５は、ベース３２、外カバー３３、及び保護カバー３４をｘ軸方向において両側から挟み込むように設置されている。

図４は、図２のII−II矢視断面図である。なお、図４では、ヒートシンク３５（図３参照）の図示を省略している。また、図４に示す矩形状の破線は、ベース３２が備える封止ガラス３２ｇ（図２参照）を表している。
図４に示すように、保持筐体３１は、走査ミラー１２（図１参照）で反射したレーザ光をスクリーンＳに向けて透過させるためのガラス３１ｇを備えている。つまり、走査ミラー１２で反射した光が、ガラス３１ｇ及び封止ガラス３２ｇを透過してスクリーンＳに向かうようになっている。

温度調整素子３６は、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃの温度を、所定の動作保証温度範囲内で維持するための素子である。温度調整素子３６として、自身に流れる電流の大きさ・向きによって温度変化するペルチェ素子を用いることができる。図４に示す例では、箱状部３２１の底壁に温度調整素子３６が設置され、この温度調整素子３６の上に保持筐体３１が設置されている。

例えば、車両に搭載するヘッドアップディスプレイとして走査型画像表示装置１００を用いる場合、寒冷地や真夏日での使用を考慮すれば、環境温度（図４に示す外気Ｋ２の温度）は、摂氏マイナス数十度から摂氏百度近くの範囲で変化する可能性がある。つまり、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃの動作保証温度範囲を大きく外れるほどに環境温度が変化するため、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃの温度を調整するために温度調整素子３６を設けている。

図４に示すように、外カバー３３は、この外カバー３３を含む「収容体」の他の部分よりも肉厚が薄い薄肉部３３ｐ（第１変形部）を備えている。薄肉部３３ｐは、「収容体」の内部の圧力変化に伴って弾性変形することで、前記した圧力変化を抑制する機能を有している。

なお、外カバー３３をＡｌ（アルミニウム）で形成する場合、薄肉部３３ｐの厚さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。このような厚さにすることで、「収容体」の内部に密封された空気（以下、密封空気Ｋ１という：図４参照）の圧力変化に伴って、薄肉部３３ｐが弾性変形しやすくなるからである。

例えば、走査型画像表示装置１００が搭載されている車両の環境温度が比較的高いときには、外カバー３３やベース３２を介した伝熱によって、密封空気Ｋ１の温度が密封時（「収容体」の密封直後）よりも高くなる。この温度上昇に伴って密封空気Ｋ１の圧力が上昇し始めると、薄肉部３３ｐが外側に向けて膨らむように弾性変形する（図４の上側の破線を参照）。つまり、「収容体」の容積が大きくなるため、密封空気Ｋ１の圧力上昇が抑制される。その結果、密封空気Ｋ１の圧力は、密封時と比べてほとんど変化しない。

また、例えば、走査型画像表示装置１００が搭載されている車両の環境温度が比較的低いときには、密封時よりも密封空気Ｋ１の温度が低くなる。この温度低下に伴って密封空気Ｋ１の圧力が低下し始めると、薄肉部３３ｐが内側に向けて凹むように弾性変形する（図４の下側の破線を参照）。つまり、「収容体」の容積が小さくなるため、密封空気Ｋ１の圧力低下が抑制される。その結果、密封空気Ｋ１の圧力は、密封時と比べてほとんど変化しない。

なお、保持筐体３１の内部は、図示はしないが、複数箇所において「収容体」の内部と連通している。したがって、保持筐体３１の内部の圧力は、密封空気Ｋ１の圧力と略同一である。つまり、外気Ｋ２の温度が変化しても、保持筐体３１に保持されている走査ミラー１２（図１参照）付近の圧力はほとんど変化しない。

＜効果＞
本実施形態によれば、設置環境（外気Ｋ２の温度等）が変化しても、「収容体」の内部の圧力変化が抑制されるため、その圧力が略一定に保たれる。これによって、所定の駆動電圧（駆動パターン）で回動する走査ミラー１２の空気抵抗が変化しにくくなるため、走査ミラー１２の振れ角の変動を抑制できる。したがって、スクリーンＳ（図１参照）に投影される画像の歪みを抑制し、高品質な画像を表示できる。

図１０は、外カバーが薄肉部を有しない比較例において、収容体内の密封空気Ｋ１の圧力と、基準位置からの走査ミラー１２の振れ角の変動と、の関係を示す説明図である。なお、図１０の横軸は、比較例における「収容体」内の密封空気Ｋ１の圧力である。また、図１０の縦軸は、所定の駆動電圧で走査ミラー１２を回動させた場合における、基準位置からの走査ミラー１２の振れ角の変動である。

走査ミラー１２（図１参照）は、２次元で周期的に回動するように構成されている。具体的に説明すると、走査ミラー１２は、横方向（Ｘ方向）において共振周波数で高速に回動するとともに、縦方向（Ｙ方向）において比較的低速で回動する。

前記したように、比較例では、密封空気Ｋ１の圧力変化に伴って弾性変形する薄肉部３３ｐ（図４参照）を設けていない。つまり、環境温度が変化しても「収容体」の容積はほとんど変化しないため、「収容体」の内部の圧力が大きく変化する。ちなみに、体積が一定である密封空気Ｋ１は、環境温度が摂氏マイナス数十度を基準として、摂氏百度における圧力が１．４倍程度になる。前記した圧力変化に伴って、走査ミラー１２が回動する際の空気抵抗が変動し、走査ミラー１２の横方向の振れ角も変動する。その結果、スクリーンＳに投影される画像に歪みが生じたり、画像全体の大きさが変化したりする可能性がある。なお、図１０に示す縦方向に関しては、走査ミラー１２の回動が比較的低速であるため、振れ角の変動はほとんどない。

図５は、収容体内の密封空気Ｋ１の温度と、基準位置からの走査ミラー１２の振れ角の変動と、の関係を示す説明図である。図５の横軸は、「収容体」内の密封空気Ｋ１の温度である。図５の縦軸は、所定の駆動電圧で走査ミラー１２を回動させた場合における、基準位置からの走査ミラー１２の振れ角の変動である。
図５の□印は、本実施形態のデータであり、■印は、薄肉部３３ｐ（図４参照）を設けていない比較例のデータである。本実施形態及び比較例のいずれについても、横方向（Ｘ方向）の振れ角のみをプロットしている。

比較例では、密封空気Ｋ１の温度が、例えば、４０℃から８２．５℃まで上昇すると、所定の駆動電圧で回動する走査ミラー１２の横方向の振れ角が、基準位置よりも約２°小さくなっている。これに対して本実施形態では、密封空気Ｋ１の温度が４０℃から８２．５℃まで上昇しても、所定の駆動電圧で回動する走査ミラー１２の横方向の振れ角が、基準位置からほとんど変動していない。これは、密封空気Ｋ１の圧力変化を抑制するように薄肉部３３ｐ（図４参照）が弾性変形することで、「収容体」の内部の圧力が略一定に保たれるからである。このように、本実施形態によれば、設置環境の変化にかかわらず、歪みのない高品質な画像をスクリーンＳに投影できる。

また、「収容体」内に気圧センサ（図示せず）を設け、その検出値に応じて走査ミラー１２の駆動電圧を設定する従来技術では、気圧センサを設けるぶん製造コストが高くなるという事情があった。また、前記した従来技術では、気圧の検出値が駆動電圧に反映されるまでの時間遅れと、密封空気Ｋ１の圧力変化と、が相まって、走査ミラー１２の挙動が不安定になるという事情もあった。
これに対して本実施形態によれば、密封空気Ｋ１の圧力変化が抑制されるため、所定の駆動電圧で回動する走査ミラー１２の振れ角を略一定にすることができる。また、気圧センサを設ける必要がないため、走査型画像表示装置１００の製造コストを従来よりも大幅に低減できる。

≪第２実施形態≫
第２実施形態は、薄肉部３７ｐ（図６参照）を有する内カバー３７を追加した点と、外カバー３３Ａには薄肉部を設けていない点と、が第１実施形態とは異なるが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

図６は、第２実施形態に係る走査型画像表示装置１００Ａが備える光モジュール１０、保持筐体３１、ベース３２、外カバー３３Ａ、及び内カバー３７の分解斜視図である。
第２実施形態に走査型画像表示装置１００Ａは、第１実施形態で説明した構成に加えて、図６に示す内カバー３７（第１収容体）を備えている。

内カバー３７は、保持筐体３１を収容するものであり、下側が開口した箱状を呈している。内カバー３７は、その下端面がベース３２の底壁に当接した状態で（図７参照）、このベース３２に固定されている。また、内カバー３７がベース３２に固定された状態において、内カバー３７の内部は密封されている。

内カバー３７は、例えば、熱伝導率の高いＡｌ（アルミニウム）を用いて形成されている。なお、内カバー３７に用いる材料は、熱伝導率の高いものであればよく、例えば、Ｃｕ（銅）を用いてもよい。
また、内カバー３７は、光モジュール１０及び温度調整素子３６に接触しないように配置されている。つまり、図６に示す板状部３２２上の基板（図示せず）に設置された各回路と、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃと、の間で熱伝導経路が形成されないようにすることで、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃの温度上昇を抑制している。

内カバーガラス３７ｇは、走査ミラー１２（図１参照）で反射したレーザ光をスクリーンＳに向けて透過させるためのガラスである。この内カバーガラス３７ｇは、内カバー３７の内部に湿った外気が入り込まないように封止されている。

図７は、図６のIII−III矢視断面図である。
図７に示すように、内カバー３７は、この内カバー３７の他の部分よりも肉厚が薄い薄肉部３７ｐ（第１変形部）を備えている。薄肉部３７ｐは、内カバー３７の内部（図７に示す密封空気Ｋ１）の圧力変化に伴って弾性変形することで、前記した圧力変化を抑制する機能を有している。
なお、内カバー３７をＡｌ（アルミニウム）で形成する場合、薄肉部３７ｐの厚さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることが好ましい。このような厚さにすることで、密封空気Ｋ１の圧力変化に伴って、薄肉部３７ｐが弾性変形しやすくなるからである。

外カバー３３Ａは、ベース３２とともに内カバー３７を収容する板状部材であり、ベース３２の開口を塞ぐように設置されている。なお、内カバー３７を収容する「第２収容体」は、ベース３２と、外カバー３３Ａと、を含んで構成される。本実施形態では、前記したように、外カバー３３Ａに薄肉部を設けていないため、外カバー３３Ａはほとんど変形しない。

ちなみに、外カバー３３Ａと内カバー３７との間に外気Ｋ２が入り込まないように、外カバー３３Ａを密封してもよいし、また、外カバー３３Ａと内カバー３７との間に外気Ｋ２が入り込むようにしてもよい。なぜなら、外カバー３３Ａと内カバー３７との間に外気が入り込むか否かに関わらず、内カバー３７の内部さえ密封されていれば、レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃ等の結露を抑制できるからである。

また、薄肉部３７ｐの上面（外面）と、外カバー３３Ａの下面（内面）と、の上下方向の距離によって、内カバー３７が外側に向けて弾性変形する限度を調整してもよい。つまり、弾性変形する薄肉部３７ｐの上面が、ある高さで外カバー３３Ａの下面に接触するようにすることで、薄肉部３７ｐの弾性変形の限度を調整してもよい。これによって、内カバー３７の破損を防止できる。

＜効果＞
本実施形態によれば、薄肉部３７ｐを備える内カバー３７を設けることで、内カバー３７の内部の圧力変化を抑制できる。したがって、所定の駆動電圧における走査ミラー１２の振れ角の変動を抑制し、スクリーンＳに投影される画像の歪みを抑制できる。
また、例えば、外カバー３３Ａと内カバー３７との間も密封することによって、保持筐体３１を二重構造で密封できるため、第１実施形態よりも光モジュール１０の結露をさらに抑制できる。
また、薄肉部３７ｐと外カバー３３Ａの上下方向の距離によって、内カバー３７が外側に向けて弾性変形する限度を調整することで、内カバー３７の破損を防止できる。

≪第３実施形態≫
第３実施形態は、外カバー３３Ｂ（図８参照）が薄肉部を備えない点と、外カバー３３Ｂを含む「収容体」の内部に密封されている気体Ｋ３（図８参照）の密度が、外気Ｋ２の密度よりも小さい点と、が第１実施形態と異なっているが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

図８は、第３実施器形態に係る走査型画像表示装置１００Ｂの縦断面図である。
図８に示すベース３２及び外カバー３３Ｂは、保持筐体３１を収容する「収容体」であり、その内部は密封されている。本実施形態において「収容体」に密封されている気体Ｋ３の密度は、標準状態（０℃、１０１３．２５ｈＰａ）における空気の密度未満である。このような気体Ｋ３として、例えば、窒素や酸素よりも分子量の小さいヘリウムやネオンを用いることができる。

前記した気体Ｋ３がヘリウムであるとして、その密封は次の手順で行われる。すなわち、ベース３２に外カバー３３Ｂを設置して封止し、ベース３２の開口部（封止ガラス３２ｇが設置される箇所）を介して、「収容体」の内部の密封空気をヘリウムに置換する。その後、前記した開口部に封止ガラス３２ｇを設置して、気密性を維持する。なお、標準状態よりも高温・低圧で気体Ｋ３を密封し、「収容体」の内部に存在する気体Ｋ３のモル数を比較的少なくしてもよい。このようにして空気の密度未満であるヘリウムを「収容体」の内部に密封すると、空気を密封する場合と比較して、走査ミラー１２が回動する際の粘性抵抗が小さくなる。また、「収容体」の内部の温度変化しても、圧力が変化しにくくなる。したがって、所定の駆動電圧における走査ミラー１２の振れ角の変動が抑制され、スクリーンＳに投影される画像の歪みを抑制できる。

また、「収容体」の内部に密封する気体Ｋ３の密度に代えて、気体Ｋ３の粘度に着目してもよい。つまり、「収容体」に密封されている気体Ｋ３の粘度が、標準状態（０℃、１０１３．２５ｈＰａ）における空気の粘度未満であるようにしてもよい。このような気体Ｋ３として、例えば、ヘリウムやネオンを用いることができる。

＜効果＞
本実施形態によれば、空気よりも密度又は粘度の小さい気体Ｋ３を「収容体」に密封することで、「収容体」の内部の圧力変化を抑制できる。したがって、走査ミラー１２の振れ角の変動を抑制し、スクリーンＳに投影される画像の歪みを抑制できる。
また、本実施形態によれば、外カバー３３Ｂに薄肉部を設ける必要がないため、走査型画像表示装置１００Ｂの製造工程を簡単化できる。

≪変形例≫
以上、本発明に係る走査型画像表示装置１００，１００Ａ，１００Ｂについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。例えば、以下で説明するように走査型画像表示装置１００Ｃを構成してもよい。

図９は、第１の変形例に係る走査型画像表示装置１００Ｃの縦断面図である。
第１の変形例は、第１実施形態の構成に変形部３９（第２変形部）を追加した構成になっている。変形部３９は、薄肉部３３ｐ（第１変形部）の外面に塗布又は接着されており、薄肉部３３ｐよりも線膨張係数の大きい材料で形成されている。このような変形部３９の材料として、ポリスチレンやポリカーボネートを用いることができる。

図９に示す密封空気Ｋ１が温度上昇し、薄肉部３３ｐが外側に弾性変形する際には（上側の破線を参照）、前記した温度上昇に伴って変形部３９も膨張し、薄肉部３３ｐと一体になって外側に変形する。
また、密封空気Ｋ１が温度低下し、薄肉部３３ｐが内側に弾性変形する際には（下側の破線を参照）、前記した温度低下に伴って変形部３９が収縮し、薄肉部３３ｐと一体になって内側に変形する。このように変形部３９を設けることで、薄肉部３３ｐが変形しやすくなるため、「収容体」の内部の圧力変化を適切に抑制できる。
なお、第１の変形例を第２実施形態（図７参照）に適用し、薄肉部３７ｐ（第１変形部）の外面に、内カバー３７よりも線膨張係数の大きい変形部（第２変形部）を塗布又は接着してもよい。

また、第２の変形例として、「収容体」の内部を減圧するようにしてもよい。すなわち、第１実施形態の構成において、「収容体」（ベース３２及び外カバー３３：図４参照）の内部を、「標準気圧」よりも低い圧力で密封してもよい。なお、前記した「標準気圧」とは、１０１３．２５ｈＰａ（１ａｔｍ）の気圧である。
例えば、「収容体」の内部に密封されている空気の圧力が標準気圧よりも低い圧力となるように、減圧チャンバ（図示せず）を用いて減圧する。これによって、走査ミラー１２が回動する際の空気の粘性抵抗が小さくなるため、走査ミラー１２の振れ角の変動を第１実施形態よりも抑制できる。なお、走査型画像表示装置１００の設置環境によって大気圧が多少は変化するが、「収容体」の内部が十分に減圧されているため、走査型画像表示装置１００の使用時においても「収容体」の内部は標準気圧よりも低い圧力で維持される。
また、「収容体」の内部を略真空（真空に近い状態）にしてもよい。すなわち、第１実施形態の構成において、ベース３２（図４参照）に外カバー３３を設置した後、真空ポンプ（図示せず）を用いて「収容体」の内部を略真空とした後、封止ガラス３２ｇで封止してもよい。また、ベース３２に真空引き弁（図示せず）を設置し、この真空引き弁を用いて「収容体」の内部を略真空にしてもよい。「収容体」の内部を略真空にすると、「収容体」の壁面からの熱輻射で内部の温度が変化したとしても、内部の密度・粘度は略ゼロで維持される。したがって、温度変化に関わらず、走査ミラー１２の振れ角の変動を抑制できる。なお、第２の変形例は、第２、第３実施形態にも適用できる。

また、第３の変形例として、第１実施形態において温度調整素子３６（図４参照）を用いて「収容体」の内部を比較的高温にした状態で、外カバー３３をベース３２に設置するようにしてもよい。所定圧力下において温度を高くすると、密封空気Ｋ１の密度・粘度が小さくなるため、「収容体」の内部の圧力変化を抑制できる。また、温度調整素子３６に代えて恒温機（図示せず）を設置し、この恒温機によって「収容体」の内部を比較的高温にした状態で空気を密封してもよい。なお、第３の変形例は、第２、第３実施形態にも適用できる。

また、第４の変形例として、第１実施形態で説明した外カバー３３に代えて、ダイアフラム（第１変形部）を用いてもよい。また、外カバー３３の一部に孔を設け、この孔にダイアフラムを設置してもよい。樹脂製のダイアフラムは、金属製の外カバーよりも変形しやすいため、「収容体」の内部の圧力変化を適切に抑制できる。なお、第４の変形例は、第２実施形態にも適用できる。

また、第５の変形例として、第１実施形態で説明した「収容体」の内部（例えば、保持筐体３１と外カバー３３との間：図４参照）に吸着材（図示せず）を設置してもよい。これによって「収容体」の内部の水分が、吸着材に吸着される。その結果、空気の密封時よりも「収容体」の内部が減圧され、その圧力変化を抑制できる。また、吸着材を設置することで、光モジュール１０の結露を防止できる。なお、第５の変形例は、第２、第３実施形態にも適用できる。

また、第６の変形例として、第２実施形態で説明した内カバー３７（図７参照）の上壁をダイアフラムで構成し、ベース３２に外カバー３３Ａを設置する際、ダイアフラムを外側（上側）に変形させることで、内カバー３７の内部を減圧してもよい。例えば、外カバー３３Ａの下面と、ダイアフラムの上面と、にそれぞれ磁石を設置し、これらの磁石が鉛直方向で互いに引き合うようにする。外カバー３３Ａを設置すると、磁力によってダイアフラムの一部分が吊り上げられて、外側に向けて膨らむようにダイアフラムが変形する。これによって、内カバー３７内が減圧されるため、走査ミラー１２の振れ角の変動を抑制できる。

また、各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせ、第１実施形態の構成において、「収容体」にヘリウムやネオンを密封してもよい。すなわち、「収容体」に密封されている気体の密度が、標準状態における空気の密度未満になるようにしてもよい。また、「収容体」に密封されている気体の粘度が、標準状態における空気の粘度未満になるようにしてもよい。これによって、走査ミラー１２が回動する際の粘性抵抗が小さくなるため、走査ミラー１２の振れ角の変動を第１実施形態よりもさらに抑制できる。同様に、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせることもできる。

また、各実施形態では、２軸駆動の走査ミラー１２（図１参照）を用いる構成について説明したが、これに限らない。すなわち、１軸駆動の走査ミラーを２つ用意し、互いに直交する方向にレーザ光を走査できるように配置してもよい。
また、各実施形態では、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃの温度上昇を抑制するために温度調整素子３６を設ける構成について説明したが、これに限らない。すなわち、走査型画像表示装置１００の設置環境が事前に把握できており、温度調整素子３６を設けずとも、「収容体」の内部がレーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃの動作保証温度範囲内であることを予測できていれば、温度調整素子３６を省略してもよい。

また、実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 走査型画像表示装置
１０ 光モジュール
１１ レーザ光源モジュール
１ａ，１ｂ，１ｃ レーザ光源
２ａ，２ｂ，２ｃ コリメータレンズ
３ｄ，３ｅ ビーム結合部
１２ 走査ミラー
１３ フロントモニタ
３１ 保持筐体
３２ ベース（収容体、第２収容体）
３３ 外カバー（収容体）
３３Ａ 外カバー（第２収容体）
３３Ｂ 外カバー（収容体）
３３ｐ 薄肉部（第１変形部）
３４ 保護カバー
３５ ヒートシンク
３６ 温度調整素子
３７ 内カバー（第１収容体）
３７ｐ 薄肉部（第１変形部）
３９ 変形部（第２変形部）
Ｓ スクリーン（投影面）
Ｋ１ 密封空気
Ｋ２ 外気
Ｋ３ 気体

Claims (6)

1. 画像情報に基づくレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査して、投影面に画像を投影する走査ミラーと、
   前記レーザ光源及び前記走査ミラーを保持する保持筐体と、
   前記保持筐体を収容し、内部が密封されている収容体と、を備え、
   前記収容体は、
   当該収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有するとともに、
   前記第１変形部の外面に塗布又は接着されており、前記第１変形部よりも線膨張係数の大きい第２変形部を有し、
   前記第１変形部は、前記収容体の他の部分よりも肉厚が薄いこと
   を特徴とする走査型画像表示装置。
2. 画像情報に基づくレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査して、投影面に画像を投影する走査ミラーと、
   前記レーザ光源及び前記走査ミラーを保持する保持筐体と、
   前記保持筐体を収容し、内部が密封されている収容体と、を備え、
   前記収容体は、当該収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有し、
   前記収容体は、その内部が標準気圧よりも低い圧力で密封されていること
   を特徴とする走査型画像表示装置。
3. 画像情報に基づくレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査して、投影面に画像を投影する走査ミラーと、
   前記レーザ光源及び前記走査ミラーを保持する保持筐体と、
   前記保持筐体を収容し、内部が密封されている収容体と、を備え、
   前記収容体は、当該収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有し、
   前記収容体に密封されている気体の密度は、標準状態における空気の密度未満であるか、
   又は、
   前記収容体に密封されている気体の粘度は、標準状態における空気の粘度未満であること
   を特徴とする走査型画像表示装置。
4. 画像情報に基づくレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査して、投影面に画像を投影する走査ミラーと、
   前記レーザ光源及び前記走査ミラーを保持する保持筐体と、
   前記保持筐体を収容し、内部が密封されている第１収容体と、
   前記第１収容体を収容する第２収容体と、を備え、
   前記第１収容体は、
   当該第１収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有するとともに、
   前記第１変形部の外面に塗布又は接着されており、前記第１変形部よりも線膨張係数の大きい第２変形部を有し、
   前記第１変形部は、前記第１収容体の他の部分よりも肉厚が薄いこと
   を特徴とする走査型画像表示装置。
5. 画像情報に基づくレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査して、投影面に画像を投影する走査ミラーと、
   前記レーザ光源及び前記走査ミラーを保持する保持筐体と、
   前記保持筐体を収容し、内部が密封されている第１収容体と、
   前記第１収容体を収容する第２収容体と、を備え、
   前記第１収容体は、当該第１収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有し、
   前記第１収容体は、その内部が標準気圧よりも低い圧力で密封されていること
   を特徴とする走査型画像表示装置。
6. 画像情報に基づくレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査して、投影面に画像を投影する走査ミラーと、
   前記レーザ光源及び前記走査ミラーを保持する保持筐体と、
   前記保持筐体を収容し、内部が密封されている第１収容体と、
   前記第１収容体を収容する第２収容体と、を備え、
   前記第１収容体は、当該第１収容体の内部の圧力変化に伴って弾性変形する第１変形部を有し、
   前記第１収容体に密封されている気体の密度は、標準状態における空気の密度未満であるか、
   又は、
   前記第１収容体に密封されている気体の粘度は、標準状態における空気の粘度未満であること
   を特徴とする走査型画像表示装置。

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