JP6606633B2

JP6606633B2 - 画像表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP6606633B2
Application number: JP2017555923A
Authority: JP
Inventors: 良輔下澤; 浩細山田; 克彦谷本
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2019-11-20
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Description

本発明は、画像表示装置の構造に関する。

各種の画像表示装置には光源装置が使用される。特許文献１は、光源装置において、ダイオードレーザデバイスとペルチェ素子を封止構造体で封止する技術を開示している。

特開２００７−２０１２８５号公報

特許文献１においては、レーザダイオードやペルチェ素子を封止する封止部の湿度に関しては何ら開示されていない。

本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、光源部を適切に封止することにより、信頼性の高い画像表示装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、画像表示装置であって、画像を構成する光を出射する発光素子と、前記発光素子を冷却する冷却素子と、前記発光素子と前記冷却素子とを防湿可能に内部に封止する第１筐体と、前記第１筐体の外部に配置され、且つ前記発光素子から出射された光の光路を形成する光学系と、前記第１筐体及び前記光学系を内部に含む第２筐体と、を備え、前記第１筐体は、本体部と封止板を含んで構成され、前記封止板は、前記冷却素子に接しており、当該冷却素子の排熱を前記封止筐体の外部に放熱する放熱構造を有し、前記本体部の少なくとも一面は、前記第２筐体を構成する璧部と接することを特徴とする。

実施例に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を示す。投射装置の構成を示すブロック図である。レーザ光源部の外観を示す斜視図である。レーザ光源部の平面図及び側面図である。防湿封止された光源部の構成例を示す断面図である。レーザ光源部の製造方法を示すフローチャートである。レーザ光源部内における光源部とＭＥＭＳミラーの配置例を示す。光源部と制御基板とをフレキシブルケーブルで接続した例を示す。光源部と制御基板とをフレキシブルケーブルで接続した例を示す。光源部の排熱状態を模式的に示す。

本発明の好適な実施形態では、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系と、を備える画像表示装置は、前記光源部と前記冷却素子とを防湿可能に封止する第１エリアと、前記第１エリアの外部に設けられ、前記光学系を含む第２エリアと、を備える。

上記の画像表示装置では、第１エリアにおいて、光を出射する光源部と、光源部を冷却する冷却素子とが防湿可能に封止されている。また、その第２エリアの外部に設けられた第２エリアには、光源部から出射された光の光路を形成する光学系が設けられている。このように、第１エリアと第２エリアを分割し、第１エリアを防湿可能に封止することにより、光源部を、低コストかつ高い信頼性で封止することができる。

好適な例では、前記第２エリアは、前記光源部により出射された光を反射させつつ走査する走査部を含む。他の好適な例では、前記第２エリアは、前記光源部により出射された光の一部が入射する光検出部を含む。他の好適な例では、前記第２エリアは、前記光源部により出射された光を透過又は反射する光学部材と、前記光の光量を調整する光量調整部とを含む。

上記の画像表示装置の一態様では、前記第１エリアは、前記光源部と前記冷却素子とを内部に設け、前記光源部から出射された光の出力方向に対向して形成された開口部を有する封止筐体で構成される。この態様では、光源部と冷却素子とを確実に封止しつつ、開口部を通じて光源部からの光を外部へ出射することができる。この場合の好適な例では、前記封止筐体は本体部とカバーとを含み、前記本体部は接着剤を利用して前記カバーにより封止される。

本発明の他の一態様では、前記第２エリアは防塵可能に封止されている。これにより、第２エリア内の光学系を外部の塵などから保護することができる。

本発明の他の好適な実施形態は、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系と、を備える画像表示装置であって、前記光源部と前記冷却素子とを含む第１エリアは、前記第１エリアの外部に設けられ前記光学系を含む第２エリアよりも高い密閉性を有する。この画像表示装置では、光源部及び冷却素子を含む第１エリアの密閉性を、光学系を含む第２エリアより高くすることにより、光源部を安定的に動作させることが可能となる。

本発明の他の好適な実施形態は、画像表示装置の製造方法であって、筐体内の第１エリアに、画像を構成する光を出射する光源部と、前記光源部を冷却する冷却素子と、を配置する工程と、前記第１エリアの外部の第２エリアに、前記光源部から出射された光の光路を形成する光学系を配置する工程と、前記第１エリアを防湿可能に封止する工程と、前記筐体の全体をカバーにより覆う工程と、を有する。この製造方法では、第１エリアと第２エリアを分割し、第１エリアを防湿可能に封止することにより、光源部を、低コストかつ高い信頼性で封止することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［ヘッドアップディスプレイの構成］
図１は、本発明の画像表示装置の実施例に係るヘッドアップディスプレイ１００の概略構成図である。図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ１００は、主に、光源ユニット１と、凹面鏡１０と、を備える。ヘッドアップディスプレイ１００は、フロントウィンドウ２５と、天井部２７と、ボンネット２８と、ダッシュボード２９とを備える車両に取り付けられる。

光源ユニット１は、ダッシュボード２９内に設けられ、内部に投射装置６を有する。投射装置６は、表示像を構成する光（「表示光」とも呼ぶ。）を、光源ユニット１のレーザ光の射出口を構成する開口部（アパーチャー）５１から射出させ、凹面鏡１０に照射させる。凹面鏡１０で反射した表示光は、ダッシュボード２９に設けられた開口部８９を介してフロントウィンドウ２５へ到達し、さらにフロントウィンドウ２５で反射して運転者の目の位置に到達する。このように、光源ユニット１は、表示光を運転者の目の位置へ到達させて、運転者に虚像Ｉｖを視認させる。光源ユニット１または投射装置６は、本発明における画像表示装置の一例である。

凹面鏡１０は、光源ユニット１から射出された表示光を、ダッシュボード２９に設けられた開口部８９に向けて反射し、フロントウィンドウ２５へ到達させる。この場合、凹面鏡１０は、表示光が示す画像を拡大して反射する。

なお、光源ユニット１の設置位置は、図１に示すようにダッシュボード２９の内部であることに限定されない。例えば、光源ユニット１は、天井部２７に取り付けられる態様（図示しないサンバイザに取り付けられる態様も含む）であってもよい。この場合、光源ユニット１とフロントウィンドウ２５との間にコンバイナが設けられてもよい。

［投射装置の構成］
図２は、投射装置６の構成を示す。図１に示すように、投射装置６は、画像信号入力部２と、映像処理部３と、フレームメモリ４Ａと、ＲＯＭ４Ｂと、ＲＡＭ４Ｃと、レーザドライバ７と、ＭＥＭＳドライバ８と、レーザ光源部９と、マイクロレンズアレイ１３と、フィールドレンズ１４と、ＭＣＵ（ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ）２１と、不揮発性メモリ２２と、を備える。投射装置６は、表示像を構成する光を投影することで、観察者に画像を視認させる。

画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号Ｓｉを受信して映像処理部３に出力する。

映像処理部３は、画像信号入力部２から入力される画像信号Ｓｉ及びＭＥＭＳミラー９５から入力される走査位置情報Ｓｅに基づいて、レーザドライバ７やＭＥＭＳドライバ８を制御する。また、映像処理部３は、画像信号入力部２から入力された画像データをフレームメモリ４Ａに書き込み、ＭＥＭＳミラー９５の駆動タイミングに応じて随時読み出し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色ごとに各ピクセルの輝度に対応する制御信号を順次レーザドライバ７に送信する。さらに、映像処理部３は、フレームメモリ４Ａからの画像データの読み出しタイミングを制御する。映像処理部３は、例えば、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。

ＲＯＭ４Ｂは、映像処理部３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。ＲＡＭ４Ｃには、映像処理部３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。

レーザドライバ７は、後述するレーザ光源部９に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックである。レーザドライバ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。赤色レーザ駆動回路７１は、映像処理部３が出力する制御信号に基づき、赤色レーザ素子ＬＤ１を駆動する。青色レーザ駆動回路７２は、映像処理部３が出力する制御信号に基づき、青色レーザ素子ＬＤ２を駆動する。緑色レーザ駆動回路７３は、映像処理部３が出力する信号に基づき、緑色レーザ素子ＬＤ３を駆動する。

また、本実施例では、レーザドライバ７は、射出光の強度に関する補正係数を表す補正信号ＳｇをＭＣＵ２１から受信する。そして、レーザドライバ７は、補正信号Ｓｇに基づき、映像処理部３から受信する発光パターンを表す信号を補正し、補正済みの発光パターンを表す信号に基づいて、各色のレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ３を駆動する電流値を制御する。

ＭＥＭＳドライバ８は、映像処理部３が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー９５を制御する。ＭＥＭＳドライバ８は、サーボ回路と、ドライバ回路と、を備える。サーボ回路は、映像処理部３からの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー９５の動作を制御する。ドライバ回路は、サーボ回路が出力するＭＥＭＳミラー９５の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。

レーザ光源部９は、レーザドライバ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を射出する。レーザ光源部９は、主に、赤色レーザ素子ＬＤ１と、青色レーザ素子ＬＤ２と、緑色レーザ素子ＬＤ３と、光量検出器２３と、ＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）２４と、コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃと、反射ミラー９２ａ〜９２ｃと、偏光ビームスプリッタ９３と、ビームスプリッタ９４と、ＭＥＭＳミラー９５と、グラデーションＮＤ（ＮｅｕｔｒａｌＤｅｎｓｉｔｙ）フィルタ９７と、ＰＳＤレンズ９９と、を備える。

赤色レーザ素子ＬＤ１は赤色のレーザ光（「赤色レーザ光」とも呼ぶ。）を射出し、青色レーザ素子ＬＤ２は青色のレーザ光（「青色レーザ光」とも呼ぶ。）を射出し、緑色レーザ素子ＬＤ３は緑色のレーザ光（「緑色レーザ光」とも呼ぶ。）を射出する。コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃは、それぞれ、赤色、青色及び緑色のレーザ光を平行光にして、反射ミラー９２ａ〜９２ｃに射出する。反射ミラー９２ｂは、青色レーザ光を反射する。反射ミラー９２ｃは、青色レーザ光を透過させ、緑色レーザ光を反射する。反射ミラー９２ａは、赤色レーザ光を透過させ、青色及び緑色のレーザ光を反射する。こうして反射ミラー９２ａを透過した赤色レーザ光及び反射ミラー９２ａで反射された青色及び緑色のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ９３に入射される。

偏光ビームスプリッタ９３に入射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ９３を透過してＭＥＭＳミラー９５に入射する光と、偏光ビームスプリッタ９３で反射してビームスプリッタ９４に入射する光とに分けられる。具体的に、偏光ビームスプリッタ９３を透過した光は、グラデーションＮＤフィルタ９７を透過して、ＭＥＭＳミラー９５に入射する。グラデーションＮＤフィルタ９７は、レーザ光の入射する位置に応じて出射光の輝度を調整するフィルタである。一方、偏光ビームスプリッタ９３で反射してビームスプリッタ９４に入射した光の一部は、ビームスプリッタ９４を透過して光量検出器２３に入射し、その他の光はビームスプリッタ９４で反射し、ＰＳＤレンズ９９を介してＰＳＤ２４に入射する。

光量検出器２３は、ビームスプリッタ９４を透過したレーザ光の光量（強度）に応じた電気信号である検出信号Ｓａを生成し、ＭＣＵ２１へ供給する。ＰＳＤ２４は、スポット状の光の位置を検出し、検出した光の位置に関する検出信号ＳｂをＭＣＵ２１へ供給する。ＰＳＤ２４は、検出した各レーザ光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲの光軸の位置に関する検出信号Ｓｂを生成する。ＭＣＵ２１は、検出信号Ｓｂに基づいて、各レーザ光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲの光軸の位置を調整して、各色のレーザ光の位置ずれを補正する。

レーザ光源部９からレーザ光が射出される位置には、ＥＰＥ（ＥｘｉｔＰｕｐｉｌＥｘｐａｎｄｅｒ）の一例であるマイクロレンズアレイ１３と、フィールドレンズ１４とが設けられている。ＭＥＭＳミラー９５は、グラデーションＮＤフィルタ９７を透過したレーザ光をマイクロレンズアレイ１３に向けて反射する。ＭＥＭＳミラー９５は、基本的には、画像信号Ｓｉが示す画像を表示するために、ＭＥＭＳドライバ８の制御によりマイクロレンズアレイ１３上を走査するように移動し、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）を走査位置情報Ｓｅとして映像処理部３へ出力する。

マイクロレンズアレイ１３は、複数のマイクロレンズが配列されており、ＭＥＭＳミラー９５で反射されたレーザ光が入射する。フィールドレンズ１４は、マイクロレンズアレイ１３の放射面に形成された画像（即ち中間像）を拡大する。フィールドレンズ１４から射出された光は、開口部５１を通過して凹面鏡１０に入射される。

ＭＣＵ２１は、各色レーザ光の光軸の位置合わせ、及び、レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ３に出力させるレーザ光の光量バランスを調整する処理を、画像信号Ｓｉに基づく画像描画を行っていない所定のタイミングで実行する。具体的には、ＭＣＵ２１は、ＰＳＤ２４から受信する検出信号Ｓｂに基づき、光軸ずれ及び当該光軸ずれの方向を検出し、各レーザＬＤ１〜ＬＤ３の発光タイミングを補正する補正信号Ｓｆを生成して映像処理部３へ送信する。これにより、各色レーザ光の光軸を一致させる。

また、ＭＣＵ２１は、光量検出器２３から受信する検出信号Ｓａに基づき、レーザ光を駆動する電流値を補正させるための補正係数をＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれについて決定し、当該補正係数の各々を示す補正信号Ｓｇをレーザドライバ７に出力する。なお、映像処理部３は、ＭＣＵ２１から補正信号Ｓｇを受信することで、補正信号Ｓｇに基づく補正をレーザドライバ７に反映させてもよい。不揮発性メモリ２２は、キャリブレーションに必要な情報等を記憶する。

［レーザ光源部］
（全体構成）
まず、レーザ光源部９の構成について詳しく説明する。図３は、レーザ光源部９の外観を示す斜視図である。レーザ光源部９は、矩形の筐体３０として構成される。筐体３０は、カバー３１と、本体３２とを備える。カバー３１の上面には、レーザ光が出射される開口部５１が設けられている。また、筐体３０からは、フレキシブルケーブル３６と、プリント基板ケーブル３７とが引き出されている。フレキシブルケーブル３６は、レーザ光源部９内部のレーザＬＤ１〜ＬＤ３などに接続されている。後述するように、レーザ光源部９の外部には、レーザドライバ７を備える制御基板４８が設けられ、フレキシブルケーブル３６は制御基板４８と電気的に接続される。プリント基板ケーブル３７は、レーザ光源部９に設けられた光量検出器２３、ＰＳＤ２４などと電気的に接続され、それらの出力信号をＭＣＵ２１へ供給する。

図４（Ａ）は、カバー３１を取り外した状態のレーザ光源部９を上方から見た平面図である。図示のように、レーザ光源部９は、光源部３３と、光学系３４とに大別される。光源部３３は、レーザＬＤ１〜ＬＤ３から出射されるレーザ光を合成して光学系３４へ出射する。光学系３４は、光源部３３から出射されたレーザ光をＭＥＭＳミラー９５、光量検出器２３及びＰＳＤ２４へ導く。なお、図４（Ａ）に破線で示すように、光源部３３が設けられたエリアを「光源エリアＡ１」と呼び、光学系３４が設けられたエリアを「光学系エリアＡ２」と呼ぶ。

具体的に、光源部３３は、レーザＬＤ１〜ＬＤ３、コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃ、反射ミラー９２ａ〜９２ｃを含む。一方、光学系３４は、光量検出器２３、ＰＳＤ２４、偏光ビームスプリッタ９３、ビームスプリッタ９４、ＭＥＭＳミラー９５、グラデーションＮＤフィルタ９７、ＰＤＳレンズ９９を含む。

図４（Ｂ）は、レーザ光源部９の側面図である。なお、図４（Ｂ）では、光源部３３から出射したレーザ光ＬをＭＥＭＳミラー９５により反射する光路のみを示しており、レーザ光から光量検出器２３及びＰＳＤ２４への光路は省略している。図示のように、光源部３３から出射したレーザ光Ｌは、ＭＥＭＳミラー９５により斜め上方に反射されつつ走査され、開口部５１に送られる。なお、詳細は後述するが、光源部３３の底部には冷却のためのペルチェ封止板４１が設けられている。

上記の構成において、ＭＥＭＳミラー９５は本発明の走査部の一例であり、光量検出部２３は本発明の光検出部の一例であり、偏光ビームスプリッタ９３及びビームスプリッタ９４は本発明の光学部材の一例であり、グラデーションＮＤフィルタ９７は本発明の光量調整部の一例である。

（封止構造）
次に、レーザ光源部９の封止構造について説明する。図４（Ａ）において、光源エリアＡ１は防湿封止され、光学系エリアＡ２は防塵封止される。防湿封止は、防塵封止と比べて高い気密性（密閉性）が確保される。具体的には、防湿封止は、防塵封止と比べて気密性の高い素材でハウジングやカバーを製作するとともに、より気密性の高い接着剤で封止を行う。一般に、レーザが点灯できる温度範囲は、車載要求温度範囲より狭いため、ペルチェモジュールを用いてレーザの温度を周辺温度より下げる必要がある。その際、レーザその他の冷却されるべき箇所が高湿な空気にさらされていると結露が発生し、正常な動作ができなくなったり、故障が生じたりする恐れがある。特に、水蒸気の分子は塵埃に比べて小さいため、光源エリアＡ１は防湿封止による高い気密性が確保される。これに対し、光学系エリアＡ２は、光源エリアＡ１ほど厳しい湿度管理が要求されないので、塵埃の侵入を防止するための防塵封止がなされる。

図５（Ａ）は、防湿封止された光源部３３の構成例を示す断面図である。光源部３３は、本発明の封止筐体として構成され、ペルチェ封止板４１上に本体部４２とカバー４３が設けられてなる。ペルチェ封止板４１は、底面に図示しないヒートシンクなどの放熱形状が形成される。ペルチェ封止板４１上には、冷却素子としてのペルチェモジュール４４が配置され、ペルチェモジュール４４上にレーザＬＤが配置される。ペルチェモジュール４４により、レーザＬＤが冷却され、適切な許容温度内に維持される。

ペルチェ封止板４１の上面は、封止接着剤４６を使用して本体部４２により封止される。本体部４２の上部は、同じく封止接着剤４６を使用してカバー４３により封止される。本体部４２の１つの側面（図中の右側）には、レーザＬＤからのレーザ光Ｌを外部へ出射するための開口４９が設けられており、開口４９は封止接着剤４６を使用してガラス板４５により封止される。こうして、光源部３３の全体が防湿封止され、高い密閉性が確保される。なお、このように光源部３３の上部はカバー４３により封止され、さらに図３に示すようにレーザ光源部９の全体がカバー３１により覆われるため、光源部３３はカバー４３とカバー３１により２重に覆われることになる。

図５（Ｂ）は、光源部３３の他の構成例を示す断面図である。この例では、図５（Ａ）の例に示す本体部４２とカバー４３とを一体化した本体部４７を用いているが、それ以外の点は、図５（Ａ）に示す例と同様である。

上記のように、本実施例では、光源エリアＡ１を防湿封止し、その外側の光学系エリアＡ２を防塵封止している（以下、これを「２分割封止」とも呼ぶ。）。このようにレーザ光源部９を２分割封止すると、レーザ光源部９全体を防湿封止する場合と比べて、以下のようなメリットが得られる。

（１）封止接着部分の総延長（光源エリアの総周囲長）を短くすることができる。

２分割封止により、図４（Ａ）に示す光源エリアＡ１の周囲（破線部）のみを防湿封止すればよいので、まず、封止接着の工数、封止接着剤のコストを抑えることができる。また、封止接着部からの水蒸気の侵入量を抑えることができ、結露が生じにくくなる。一般的に、封止用のハウジング、カバー、接着剤の各々で線膨張率（温度を摂氏１度上げたときの物質の長さの増加割合）が異なり、封止接着部分の総延長が短い方が、熱膨張を起こした場合でも接着剤へのストレスを抑えられるため、封止の信頼性が向上する。線膨張率が小さい場合であっても、総延長が長い場合は、短い場合と比べて接着剤にかかるストレスが大きくなり、接着剤にクラックなどが生じやすくなる。このため、封止接着部分の総延長を短くすることが好ましい。

（２）封止空間の容積を小さくすることができる。

封止される空間の容量を小さくすることにより、水蒸気の侵入量を抑えることができ、結露が生じにくくなる。

（３）封止する箇所を、温度調整される箇所の周辺に限定することができる。

封止する箇所を、高温になりやすい光源部の周辺に限定することにより、封止箇所の温度がより均一になりやすくなり、熱膨張を起こしにくくなる。そのため、熱膨張により発生する接着剤へのストレスを抑えることができ、封止の信頼性が向上する。

なお、上記の例では、光学系エリアＡ２を防塵封止しているが、光学系エリアＡ２を封止せず、温度調整が必要な光源エリアＡ１のみを防湿封止することとしてもよい。

また、防湿封止された光源エリアＡ１の内部には、さらに内部の温度を一定にさせるための部品、例えば温度センサなどを設けてもよい。

（製造方法）
図６は、レーザ光源部９の製造方法を示すフローチャートである。まず、図４に示すように、光源エリアＡ１及び光学系エリアＡ２内に、各部品を設置する（工程Ｓ１）。次に、図５（Ａ）、５（Ｂ）などに例示する方法で、光源部３３を防湿封止する（工程Ｓ２）。次に、光源部３３のみが防湿封止された状態で、光学系エリアＡ２内の光学系（光学部品など）の調整を行う（工程Ｓ３）。

光学系の調整が終了すると、光学系エリアＡ２を防塵封止する（工程Ｓ４）。そして、レーザ光源部９の筐体３０全体をカバー３１により覆う（工程Ｓ５）。こうして、レーザ光源部９が製造される。

これにより、光源エリアＡ１の上部はカバー４３又は本体部４７により防湿封止され、さらに筐体３０のカバー３１により覆われた状態となる。即ち、光源エリアＡ１の上部は２重に覆われた状態（２重構造）となる。また、光学系エリアＡ２は図示しないカバーで防塵封止され、さらに筐体３０のカバー３１で覆われた状態となる。

なお、光学系エリアＡ２を防塵封止しない場合には、工程Ｓ４を省略し、光源部３３を防湿封止した後、筐体３０のカバー３１を取り付ければ良い。この場合には、光源エリアＡ２の上部は同様に２重構造となるが、光学系エリアＡ２の上方は筐体３０のカバー３１のみで覆われた状態となる。

（レーザ光源部内の部品の配置）
次に、レーザ光源部９内における部品の配置について述べる。

（１）光源部３３とＭＥＭＳミラー９５の配置
図７（Ａ）は、レーザ光源部９内における光源部３３とＭＥＭＳミラー９５の配置例を示す。図示のように、ＭＥＭＳミラー９５は、光源部３３から出射されたレーザ光Ｌｉを斜め上方に走査して、スクリーンとしてのマイクロレンズアレイ１３に描画する。ここで、光源部３３とＭＥＭＳミラー９５との距離が近い場合、ＭＥＭＳミラー９５から出射した走査光Ｌｏが光源部３３により遮られないようにするためには、ＭＥＭＳミラー９５が出射する走査光Ｌｏの仰角θ（以下、「出射仰角」と呼ぶ。）を大きくする必要がある。特に、防湿封止される光源部３３は、ペルチェ封止板４１、ペルチェモジュール４４、レーザＬＤ、封止に必要なハウジングなどの部材などが重ねて配置されるため、レーザ光源部９内部でも最も高さが高くなる。よって、この光源部３３を避けてＭＥＭＳミラー９５からの走査光Ｌｏを出射するためには、出射仰角θを大きくする必要がある。

しかし、出射仰角θを大きくすると、図７（Ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ１３上に表示される画像の歪みが増大してしまう。また、このとき画像が歪まないようにするためには描画エリア内に画像を小さく描くことになり、レーザの点灯する部分が少なくなるため、描画される画像の輝度が低下してしまう。

そこで、図７（Ｂ）に示すように、レーザ光源部９内において、光源部３３を長辺方向（Ｘ方向）の一端に配置するとともに、ＭＥＭＳミラー９５を長辺方向の他端に配置する。これにより、光源部３３からＭＥＭＳミラー９５までの距離を長くすることができ、図７（Ａ）の場合と比較して出射仰角θを小さくすることができる。最適には、光源部３３を、レーザ光源部９の筐体３０の長辺方向の一端において筐体３０の璧部３０ｚと接するように配置する。もしくは、光源部３３を、長辺方向の一端において、璧部３０ｚと少なくとも一面を共有する、即ち、璧部３０ｚが光源部３３の璧部を兼ねるように構成する。これにより、走査光Ｌｏの出射仰角θを小さくすることができ、マイクロレンズアレイ１３に描画される画像の歪みの減少、画質の向上、輝度の向上などを図ることができる。なお、構造上、光源部３３を筐体３０の璧部３０ｚと接するように配置できない場合には、璧部３０ｚとの間に多少の隙間があっても構わない。この場合でも、光源部３３とＭＥＭＳミラー９５との距離を可能な限り長くすることができるので、出射仰角θを小さくすることができる。

（２）フレキシブルケーブル３６の長さ
図８（Ａ）は、レーザ光源部９内の光源部３３と外部の制御基板４８とをフレキシブルケーブル３６で接続した例を示す。光源部３３がレーザ光源部９の筐体３０の中央よりの位置にあると、フレキシブルケーブル３６を長くする必要がある。しかし、このフレキシブルケーブル３６は、光源部３３内のレーザＬＤの駆動信号、即ち、高周波の信号が通過するため、ケーブル長が長いとレーザ駆動信号にノイズが乗りやすくなるという不具合がある。

そこで、図８（Ｂ）に示すように、光源部３３を筐体３０の璧部３０ｚに沿って配置する。これにより、光源部３３は、筐体３０の璧部３０ｚを挟んで制御基板４８と隣接する。具体的には、光源部３３を、レーザ光源部９の筐体３０の璧部３０ｚと接するように配置する。もしくは、光源部３３を璧部３０ｚと少なくとも一面を共有する、即ち、璧部３０ｚが光源部３３の璧部を兼ねるように構成する。そして、その光源部３３のすぐ外側に制御基板４８を配置する。これにより、フレキシブルケーブル３６の長さを可能な限り短くすることができ、ノイズの少ないレーザ駆動信号を光源部３３に供給することが可能となる。

図９（Ａ）は、図中のＹ方向における反対側の隅（角）に光源部３３を配置した例を示す。また、図９（Ｂ）は、図中のＹ方向に光源部３３と制御基板４８とを並べて配置した例を示す。これらの例でも、フレキシブルケーブル３６を短くすることができる。

（３）ペルチェモジュールの排熱処理
図１０（Ａ）は、レーザ光源部９内の光源部３３からの排熱状態を模式的に示す。図示のように、光源部３３が筐体３０の中央付近に配置されていると、光源部３３に設けられたペルチェモジュール４４からの排熱がエリアＡ３に示すように全方向に伝わっていく。そのため、その熱を逃がすための部材のサイズが大きくなり、コストアップにつながる。また、熱に弱い部品が光源部３３の周囲に配置されると、その部品にダメージを与える恐れがある。

そこで、図１０（Ｂ）に示すように、光源部３３を筐体３０の隅（角）に配置する。具体的には、光源部３３を、レーザ光源部９の筐体３０の璧部３０ｚと接するように配置する。もしくは、光源部３３を璧部３０ｚと少なくとも一面を共有する、即ち、璧部３０ｚが光源部３３の璧部を兼ねるように構成する。図１０（Ｂ）の例では、光源部３３の１つの角部が筐体３０の１つの角部と一致するように配置している。これにより、光源部３３の２つの璧部が筐体３０の２つの璧部と接するようになり、光源部３３のペルチェモジュール４４からの排熱がレーザ光源部９内の他の部分に与える影響を低減することができる。

本発明は、ヘッドアップディスプレイ、レーザを光源として使用するプロジェクタ、その他の画像表示装置に利用することができる。

１光源ユニット
６レーザ光源部
７レーザドライバ
３０筐体
３３光源部
３４光学系
３６フレキシブルケーブル
４１ペルチェ封止板
４４ペルチェモジュール
４６封止接着剤
４２、４７本体部
４３カバー
４８制御基板
９５ＭＥＭＳミラー

Claims

画像を構成する光を出射する発光素子と、
前記発光素子を冷却する冷却素子と、
前記発光素子と前記冷却素子とを防湿可能に内部に封止する第１筐体と、
前記第１筐体の外部に配置され、且つ前記発光素子から出射された光の光路を形成する光学系と、
前記第１筐体及び前記光学系を内部に含む第２筐体と、
を備え、
前記第１筐体は、本体部と封止板を含んで構成され、
前記封止板は、前記冷却素子に接しており、当該冷却素子の排熱を前記封止筐体の外部に放熱する放熱構造を有し、
前記本体部の少なくとも一面は、前記第２筐体を構成する璧部と接することを特徴とする画像表示装置。
前記封止板上に前記冷却素子が配置され、
前記冷却素子上に前記発光素子が配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記封止板は、前記本体部に接着されることにより前記第１筐体を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
前記光学系を含むエリアは防塵可能に封止されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像表示装置。