WO2016136466A1 - 光モジュール、及び走査型画像表示装置 - Google Patents

光モジュール、及び走査型画像表示装置 Download PDF

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WO2016136466A1
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optical module
laser light
laser
light sources
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吉村　保廣
綾乃 大坪
加藤　盛一
小笠原　浩
山崎　達也
賢司 渡部
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株式会社日立エルジーデータストレージ
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Definitions

  • the present invention relates to an optical module and a scanning-type image display device.
  • an optical module that emits laser beams from a plurality of lasers aligned on one optical axis and an image using the laser beams from the optical module.
  • the present invention relates to a scanning image display apparatus that performs display.
  • a scanning type image display device that combines and scans beams from a plurality of laser light sources.
  • the projector is mounted on an automobile or the like by taking advantage of the high brightness of the image, projected on a windshield, and displayed as a navigation. Expansion to head-up display is considered.
  • the image quality of the projected image may deteriorate due to expansion and contraction of the component due to temperature change.
  • Patent Document 1 As a heat insulating structure of the optical module, there is a structure as described in Patent Document 1, for example.
  • Patent Document 1 the periphery of an optical module housed in a package is covered with a heat insulating material.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes that the cover is covered with a cover in order to make it difficult to transmit heat generated from the polygon mirror.
  • JP 2003-142767 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-154134
  • Patent Document 1 since a large air layer is generated between the package and the element to be cooled, heat transfer due to convection occurs, and the heat insulation effect is reduced.
  • Patent Document 2 Also in the structure of Patent Document 2, there is a concern that a space is generated between the mechanical deflector and the cover, heat transfer due to convection occurs, and the heat insulation effect decreases.
  • the present invention provides an optical module and a scanning image display device that can suppress the reduction of the heat insulation effect due to natural convection, reduce the thermal expansion and contraction of each component, and obtain a stable projection image quality. provide.
  • the present invention provides an optical module that combines laser light from a plurality of laser light sources and irradiates a desired position, and includes a cover that includes the optical module.
  • a second cover is provided, and at least one protrusion is provided in a space between the one laser light source and the second laser light source on the surface of the second cover facing the optical module. It is characterized by that.
  • the present invention provides an optical module that combines laser light from a plurality of laser light sources and irradiates a desired position, and includes a cover that includes the optical module, and the optical module and the cover A second cover is provided between the two and a protrusion is provided on the optical module facing surface at the corner of the second cover.
  • the present invention is characterized in that, in the optical module, the projecting portion is formed with respect to the optical module facing surface other than a region where light is emitted from the optical module.
  • the present invention is characterized in that, in the optical module, the protruding portion is L-shaped.
  • the present invention is characterized in that in the optical module, the projecting portion has a two-stage structure.
  • the present invention is an optical module, wherein the cover is composed of two parts, an upper cover and a lower cover, and a notch is provided in the lower part of the upper cover and the upper part of the lower cover, and the notch is fitted. It is characterized by being.
  • the cover is composed of three parts, an upper cover, an intermediate cover, and a lower cover, and the lower part of the upper cover, the upper part and the lower part of the intermediate cover, and the upper part of the lower cover, A notch is provided, and the notches are fitted to each other.
  • the present invention provides a scanning image display device comprising: an optical module for combining laser beams from a plurality of laser light sources and irradiating a laser beam combined by a scanning mirror to a desired position; and an image signal input from the outside.
  • a video signal processing circuit for extracting a horizontal synchronizing signal and a vertical synchronizing signal, a laser light source driving circuit for supplying a driving current to each laser light source, and a scanning mirror for controlling the scanning mirror based on the horizontal synchronizing signal and the vertical synchronizing signal
  • a drive circuit is provided and the cover is mounted.
  • the present invention combines an optical module for combining laser beams from a plurality of laser light sources and irradiating a laser beam combined by a scanning mirror to a desired position, and an image signal input from the outside.
  • a video signal processing circuit for extracting a horizontal synchronizing signal and a vertical synchronizing signal, a laser light source driving circuit for supplying a driving current to each laser light source, and a scanning mirror for controlling the scanning mirror based on the horizontal synchronizing signal and the vertical synchronizing signal
  • An optical module having a drive circuit, combining laser light from a plurality of laser light sources and irradiating a desired position, the optical module having a cover that includes the optical module, and a second between the optical module and the cover The cover is provided, and at least one protrusion is provided on the surface of the second cover facing the optical module.
  • a protrusion for controlling the airflow is formed between the plurality of light sources, so that the space between the cover and the optical module, in particular, between the laser and the laser. Therefore, it is possible to provide an optical module and a scanning image display device that can suppress the natural convection generated in the laser beam and reduce the temperature rise of the laser and the thermal expansion and contraction of each component to obtain a stable projection image quality.
  • 1 is an overall configuration diagram of a scanning image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is an external perspective view of a scanning image display apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a disassembled perspective view explaining the 2nd cover which concerns on one Example of this invention. It is sectional drawing explaining the 2nd cover which concerns on one Example of this invention. It is sectional drawing explaining the 2nd cover which concerns on one Example of this invention. It is sectional drawing explaining the convection in the 2nd cover which concerns on one Example of this invention (no protrusion part). It is sectional drawing explaining the convection in the 2nd cover which concerns on one Example of this invention (there is a protrusion part). It is sectional drawing explaining the 2nd cover concerning the 2nd Example of this invention.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a scanning image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a scanning image display device 110 includes an optical module 101, a control circuit 102 incorporating a power source, a video signal processing circuit 103, a laser light source driving circuit 104, a front monitor signal detection circuit 106, and a scanning mirror drive.
  • the circuit 105 is configured to scan a laser beam corresponding to the image input signal and project it onto the screen 107.
  • the optical module 101 includes a laser light source module 100, a scanning unit including a scanning mirror 108, and a front monitor 109.
  • the laser light source module 100 includes a first laser 1a, a second laser 1b, and a third laser 1c as laser light sources corresponding to three colors of red (R) / green (G) / blue (B),
  • the first collimator lens 2a that makes the laser beam emitted from the first laser 1a substantially parallel light
  • the second collimator lens 2b that makes the laser beam emitted from the second laser 1b substantially parallel light
  • third A third collimator lens 2c that makes the laser beam emitted from the laser 1c substantially parallel light.
  • the laser beam from the second collimator lens 2b and the laser beam from the third collimator lens 2c are combined into a combined beam that travels along one axis by the first beam combining unit 3a. Further, it is combined with the laser beam from the first collimator lens 2a by the second beam combiner 3b.
  • the scanning unit including the scanning mirror 108 projects the laser beam combined by the second beam combining unit 3 b onto the screen 107 and scans the laser beam two-dimensionally on the screen 107.
  • the control circuit 102 with a built-in power supply takes in an image signal input from the outside and outputs it to the video signal processing circuit 103.
  • the video signal processing circuit 103 performs various processes on the input image signal, then separates it into R / G / B three-color signals and outputs them to the laser light source driving circuit 104.
  • the horizontal synchronization signal (Hsync) and the vertical synchronization signal (Vsync) are extracted from the signal and output to the scanning mirror drive circuit 105.
  • the laser light source driving circuit 104 responds to the corresponding laser light source (1a, 1b, 1c) in the laser light source module 100 according to the luminance value of each R / G / B signal input from the video signal processing circuit 103. To supply driving current for light emission. As a result, the laser light sources 1a, 1b, and 1c emit laser beams having an intensity corresponding to the luminance value of the R / G / B signal in accordance with the display timing.
  • the scanning mirror driving circuit 105 drives the scanning mirror 108 in the optical module 101 two-dimensionally and repeatedly rotates the mirror surface in accordance with the horizontal synchronizing signal and the vertical synchronizing signal input from the video signal processing circuit 103. Supply.
  • the scanning mirror 108 periodically rotates the mirror surface by a predetermined angle to reflect the combined laser beam supplied from the second beam combining unit 3 b, and horizontally and vertically on the screen 107. A laser beam is scanned in the direction to display an image.
  • the front monitor signal detection circuit 106 inputs a signal from the front monitor 109 that detects the combined laser beam from the second beam combining unit 3b, and outputs R / R emitted from the laser light sources 1a, 1b, and 1c.
  • the output level of each G / B laser beam is detected.
  • the drive currents to the laser light sources 1a, 1b, and 1c are adjusted so that the detected output level is input to the video signal processing circuit 103 and becomes a predetermined output via the laser light source drive circuit 104.
  • the scanning mirror 108 may be a biaxial drive mirror created using, for example, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • Examples of the driving method include piezoelectric, electrostatic, and electromagnetic driving methods.
  • two uniaxially driven scanning mirrors may be prepared and arranged so that the laser beam can be scanned in directions orthogonal to each other.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the scanning image display apparatus 110 according to an embodiment of the present invention.
  • the optical module 101 (not shown) is installed inside a cover 111 and a base (base) 112.
  • the cover 111 is provided with an exit port through which the combined laser beam can be emitted, and is equipped with an exit port glass 113 to maintain airtightness.
  • a control circuit 102 for controlling the optical module 101 a video signal processing circuit 103, a laser light source driving circuit 104, a front monitor signal detecting circuit 106, and a scanning mirror driving circuit 105 are the same. It is mounted on a substrate 121 (shown in FIG.
  • the cover 111 is formed of an Al (aluminum) member having a high thermal conductivity.
  • the forming member is not limited to Al but may be any member having a high thermal conductivity.
  • Cu may be used as the forming member.
  • the protective cover 114 is formed of SPCC (cold rolled steel plate) such as a galvanized steel plate or an iron plate.
  • the protective cover 114 may also have a heat dissipation function by using an Al (aluminum) member having a high thermal conductivity.
  • a heat sink 115 is attached to the base 112, and heat generated from the optical module 101, which is a heating element (heat source), the substrate 121 on which the various circuits are mounted, and the like is radiated to the outside.
  • the heat sink 115 is formed of a member having a high thermal conductivity such as Al, and has a shape having a plurality of fins in order to increase the surface area.
  • the base 112 may also have a heat dissipation function by using an Al member having a high thermal conductivity, like the cover 111 and the heat sink 115.
  • the laser light sources 1a, 1b, and 1c deviate from the guaranteed operating temperature due to a temperature rise when the scanning image display device 110 is used, a difference in visibility of each color occurs due to temperature-dependent laser wavelength fluctuations, and the entire screen becomes reddish. Cause color misregistration of the image. It also causes a decrease in laser output and a shortened life. Therefore, it is necessary to attach a base (base) 112 and a heat sink 115 to the optical module 101 in order to suppress a temperature rise during laser emission.
  • the scanning image display device 110 when used as a head-up display mounted on an automobile or the like, the environmental temperature varies from ⁇ several tens of degrees Celsius to nearly + 100 ° C. depending on whether it is left in a cold region or left on a midsummer day. For this reason, there are conditions in which the ambient temperature range is wider than the laser operation guarantee temperature range. Therefore, in the optical module 101 and the scanning image display device 110 including the same, heating is performed to adjust the temperature within the laser operation guarantee temperature range. ⁇ A cooling mechanism is required.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating the second cover 12 according to the embodiment of the present invention.
  • the optical module 101 includes a first laser 1 a, a second laser 1 b, and a third laser 1 c attached to the module housing 4, and a first temperature adjustment element 5 that controls the temperature of the optical module 101.
  • the laser 1a, the second laser 1b, and the third laser 1c are configured to maintain the temperature within the guaranteed operating temperature.
  • the temperature adjustment element 5 has a structure connected to a base 112 to promote exhaust heat.
  • a second cover 12 that is in the cover 111 as a heat insulating structure and covers the optical module 101 is disposed.
  • the second cover 12 is provided with a top plate 13 at the upper part so as to fill the inner width of the cover 111. Part of the second cover 12 is in contact with the cover 111, and a hole is provided at a position where light passes or a position of an electric wire supplied to a laser or the like.
  • FIG. 4 explains the details of the second cover according to the present invention.
  • FIG. 4 shows an AA cross section of FIG.
  • the temperature control element 5 is installed on the base 112, and the module housing 4 is installed thereon.
  • a cover 111 and a cover lid 120 are installed on the base 112 so as to include the module housing 4.
  • a first laser 1 a (not shown), a second laser 1 b, and a third laser 1 c (not shown) are attached to the module housing 4.
  • a second cover is installed inside the cover 111 and the cover lid 120.
  • the second cover includes the top plate 13, the side surface 15, and the protrusion 131. Providing the protrusion 131 at a portion where the convection is particularly large between the lasers has a great effect of preventing temperature rise.
  • the second cover has a structure installed in a space between the module housing 4 and the temperature control element 5 and the cover 111 and the cover lid 120.
  • the effect of the second cover 12 is that the arrangement of the second cover 12 between the cover 111 and the optical module 101 prevents the heat inflow due to radiation directly applied from the cover 111 to the optical module 101. is there.
  • the second cover is disposed between the cover 111 and the optical module 101 to divide the space between the cover 111 and the optical module 101, thereby preventing the heat from flowing between the cover 111 and the optical module 101 due to convection.
  • convection inside the second cover can be reduced. It is known from temperature simulation results that the temperature of the space between the first laser 1a and the third laser 1c and the space between the second laser 1b and the third laser 1c are particularly likely to increase. . Therefore, convection is likely to occur in these space portions, which causes a temperature rise in the cover 111.
  • FIG. 5 shows a BB cross section of FIG. 4, in which the first laser 1a and the third laser 1c are arranged side by side in the module housing 4.
  • the second laser 1b is installed in the module housing 4 with the corner portion 156 of the module housing interposed therebetween.
  • FIG. 5 shows a structure in which an L-shaped projecting plate 131 is provided at the corner 157 of the cover 12 between the laser 1b and the laser 1c where convection is likely to occur.
  • the rise can be reduced. Further, thermal expansion or contraction of each component can be suppressed, and deterioration of the projected image quality can be suppressed.
  • the protrusion 131 is an example for preventing convection.
  • the 2nd cover 12 anticipates the heat insulation effect, it is preferable to shape
  • FIG. 6A and 6B show the AA cross section of FIG. 3
  • FIG. 6A shows the structure of the second cover 12 without the protrusion 131
  • FIG. 6B shows the second cover with the protrusion 131 provided. 12 structures.
  • some of the same component numbers are omitted.
  • FIG. 7 is a BB cross-sectional view of the second embodiment.
  • the difference from the first embodiment is that a protrusion 132 is provided in addition to the protrusion 131.
  • a protrusion 132 is provided in addition to the protrusion 131.
  • FIG. 8 is a BB sectional view of Example 3.
  • the difference from the second embodiment is that the protrusions 133 and 134 are provided in addition to the protrusions 131 and 132. Thereby, the some protrusion part is formed inside the 2nd cover 12, and the prevention effect of a convection is further heightened.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA of Example 3, showing the structure of the protrusions 131 and 134 provided on the second cover.
  • the second cover 12 according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
  • FIG. 10 is a BB sectional view of Example 4.
  • the protruding portion 135 has an integral structure formed below the first laser 1a, the second laser 1b, and the third laser 1c. This further enhances the effect of preventing convection.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line AA of Example 5 and shows a structure for manufacturing the second cover 12.
  • the second cover 12 is preferably made of resin injection molding.
  • the second cover 12 is formed with the upper cover 136 and the lower cover 137 in order to form the protrusion 131. It is necessary to divide into two. By dividing, it can be easily removed from the mold during injection molding. Further, by forming the notch 138 of the upper cover 136 and the notch 139 of the lower cover 137 so that the upper cover 136 and the lower cover 137 are fitted, assembly is facilitated. Further, an adhesive or the like can be omitted.
  • the second cover 12 according to the sixth embodiment of the present invention will be described.
  • FIG. 12 is an AA cross-sectional view of Example 6.
  • the present embodiment has a structure in which a second protrusion 151 is provided on the upper side of the protrusion 131 described with reference to FIGS. As a result, the effect of preventing convection is enhanced and the temperature rise can be reduced.
  • the structure in which an additional protrusion is provided above the protrusion 132 is also effective in preventing convection.
  • FIG. 13 is an AA cross-sectional view of the seventh embodiment.
  • This embodiment is also similar to the sixth embodiment, and has a structure in which a second protrusion 152 is formed on the upper side of the protrusion 134 of the third embodiment described with reference to FIG. Similar to Example 6 described above, the effect of preventing convection is enhanced, and the temperature rise can be reduced.
  • FIG. 14 illustrates a structure for manufacturing the second cover 12 according to the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an AA cross-sectional view of the seventh embodiment.
  • the difference from the fifth embodiment is that an intermediate cover 153 is provided between the upper cover 136 and the lower cover 137 in the cover 12.
  • an intermediate cover 153 is provided between the upper cover 136 and the lower cover 137 in the cover 12.

Abstract

　光モジュール及び走査型画像表示装置において、光モジュールとケースとの間に発生する自然対流による断熱効果の低減を抑制し、レーザの過熱や各部品の熱膨張や収縮を軽減して、安定した投影画質が得られるようにする。複数のレーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃからレーザ光を結合し所望の位置に照射する光モジュール１０１において、光モジュールを包含するカバー１１１、光モジュール１０１とカバー１１１との間の空間に第二のカバー１２を設け、第二のカバー１２の光モジュール対向面に突出部１３１を設けた。

Description

光モジュール、及び走査型画像表示装置
　本発明は、光モジュールおよび走査型画像表示装置に関し、例えば、複数のレーザからのレーザビームを１つの光軸上に整列して射出する光モジュール、および、光モジュールからのレーザビームを用いて画像表示を行う走査型画像表示装置に関する。
　近年、手軽に持ち歩きが可能で、大きな画面で表示できる小型プロジェクタの開発が盛んである。すでにノートＰＣなどに接続できる小型のプロジェクタや、記録画像を投射できるプロジェクタを内蔵したビデオカメラなどが市販されており、今後、携帯電話やスマートフォンに内蔵するものも登場すると思われる。
　プロジェクタとしては、複数のレーザ光源からのビームを結合し走査する走査型画像表示装置が知られており、画像の高輝度を生かして自動車などに搭載しフロントガラスに投射、ナビゲートの表示などのヘッドアップディスプレイへの展開が考えられている。このような走査型画像表示装置では、温度変化による構成部品の膨張や収縮により、投影像の画質が劣化することがある。また、構成部品をそれぞれの耐熱温度以下にする必要がある。
　光モジュールの断熱構造として、例えば特許文献１に記載されているような構造がある。特許文献１では、パッケージ内に収納された光モジュール周辺が断熱材で覆われている。また、特許文献２では、ポリゴンミラーから発生した熱を伝わりにくくするためにカバーで覆うことが記載されている。
特開２００３－１４２７６７号公報 特開２００１―１５４１３４号公報
　しかしながら特許文献１の構造では、パッケージと被冷却要素との間に大きな空気層が生じるため、対流による熱伝達が生じることとなり、断熱効果が低下することになる。
　また、特許文献２の構造においても、機械式偏向器とカバーとの間に空間が生じ、対流による熱伝達が発生し、断熱効果が低下することが懸念される。
　本発明は、上記の課題を鑑みて、自然対流による断熱効果の低減を抑制し、各部品の熱膨張や収縮を軽減して、安定した投影画質が得られる光モジュール及び走査型画像表示装置を提供する。
　上記課題を達成するために、本発明は複数のレーザ光源からレーザ光を結合し所望の位置に照射する光モジュールにおいて、前記光モジュールを包含するカバーを有し、前記光モジュールと前記カバーとの間に第二のカバーを設け、前記第二のカバーの前記光モジュール対向面で、一つの前記レーザ光源と二つ目の前記レーザ光源の間の空間に、少なくとも１つ以上の突出部を設けたことを特徴とするものである。
　また、上記課題を達成するために、本発明は複数のレーザ光源からレーザ光を結合し所望の位置に照射する光モジュールにおいて、前記光モジュールを包含するカバーを有し、前記光モジュールと前記カバーとの間に第二のカバーを設け、前記第二のカバーの隅部の前記光モジュール対向面に突出部を設けたことを特徴とするものである。
　更に本発明は、光モジュールにおいて、前記突出部が、前記光モジュールから光を射出する領域以外の前記光モジュール対向面に対して形成されていることを特徴とするものである。
　更に本発明は、光モジュールにおいて、前記突出部がＬ字形状であることを特徴とするものである。
　更に本発明は、光モジュールにおいて、前記突出部が、上下二段の構造であることを特徴とするものである。
　更に本発明は、光モジュールにおいて、前記カバーは、上カバーと下カバーの２つの部品で構成され、前記上カバーの下部と前記下カバーの上部に切欠を設け、前記切欠が嵌合した構造であることを特徴とするものである。
　更に本発明は、光モジュールにおいて、前記カバーは、上カバーと中間カバーと下カバーの３つの部品で構成され、前記上カバーの下部、前記中間カバーの上部と下部、前記下カバーの上部に、切欠を設け、前記の切欠がそれぞれ嵌合した構造であることを特徴とするものである。
　更に本発明は走査型画像表示装置において、複数のレーザ光源からのレーザ光を結合し、走査ミラーにより結合されたレーザ光を所望の位置に照射する光モジュールと、外部から入力される画像信号から水平同期信号及び垂直同期信号を抽出するビデオ信号処理回路と、前記各レーザ光源へ駆動電流を供給するレーザ光源駆動回路と、前記水平同期信号及び垂直同期信号に基づき前記走査ミラーを制御する走査ミラー駆動回路を備え、前記カバーを搭載することを特徴とするものである。
　上記課題を達成するために、本発明は複数のレーザ光源からのレーザ光を結合し、走査ミラーにより結合されたレーザ光を所望の位置に照射する光モジュールと、外部から入力される画像信号から水平同期信号及び垂直同期信号を抽出するビデオ信号処理回路と、前記各レーザ光源へ駆動電流を供給するレーザ光源駆動回路と、前記水平同期信号及び垂直同期信号に基づき前記走査ミラーを制御する走査ミラー駆動回路を備え、複数のレーザ光源からレーザ光を結合し所望の位置に照射する光モジュールであって、前記光モジュールを包含するカバーを有し、前記光モジュールと前記カバーとの間に第二のカバーを設け、前記第二のカバーの前記光モジュール対向面に少なくとも１つ以上の突出部を設けたことを特徴とするものである。
　本発明によれば、カバーと光モジュールとの間の空間において、複数の光源間に、気流を制御する突出部を形成することにより、カバーと光モジュール間、特にレーザとレーザとの間の空間に発生する自然対流を抑制し、レーザの温度上昇や、各構成部品の熱膨張や収縮を軽減して、安定した投影画質が得られる光モジュール及び走査型画像表示装置を提供できる。
本発明の一実施例に係る走査型画像表示装置の全体構成図である。 本発明の一実施例に係る走査型画像表示装置の外観斜視図である。 本発明の一実施例に係る第二のカバーを説明する分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る第二のカバーを説明する断面図である。 本発明の一実施例に係る第二のカバーを説明する断面図である。 本発明の一実施例に係る第二のカバー内の対流を説明する断面図である（突出部なし）。 本発明の一実施例に係る第二のカバー内の対流を説明する断面図である（突出部あり）。 本発明の第二の実施例にかかる第二のカバーを説明する断面図である。 本発明の第三の実施例にかかる第二のカバーを説明する断面図である。 本発明の第三の実施例にかかる第二のカバーを説明する断面図である。 本発明の第四の実施例にかかる第二のカバーを説明する断面図である。 本発明の第五の実施例にかかる第二のカバーの製造構造を示す断面図である。 本発明の第六の実施例にかかる第二のカバーを説明する断面図である。 本発明の第七の実施例にかかる第二のカバーを説明する断面図である。 本発明の第八の実施例にかかる第二のカバーの製造構造を示す断面図である。
　以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
　図１は、本発明の一実施例に係る走査型画像表示装置の全体構成図である。
　図１に示されるように、走査型画像表示装置１１０は、光モジュール１０１、電源を内蔵する制御回路１０２、ビデオ信号処理回路１０３、レーザ光源駆動回路１０４、フロントモニター信号検出回路１０６及び走査ミラー駆動回路１０５からなり、画像入力信号に対応するレーザビームを走査しスクリーン１０７へ投射するよう構成されている。
　光モジュール１０１は、レーザ光源モジュール１００、走査ミラー１０８を含む走査部及びフロントモニター１０９を備えている。レーザ光源モジュール１００は、赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３色それぞれに対応するレーザ光源としての第１のレーザ１ａ、第２のレーザ１ｂ、第３のレーザ１ｃと、第１のレーザ１ａから発せられたレーザビームを略平行光にする第１のコリメータレンズ２ａ、第２のレーザ１ｂから発せられたレーザビームを略平行光にする第２のコリメータレンズ２ｂ、第３のレーザ１ｃから発せられたレーザビームを略平行光にする第３のコリメータレンズ２ｃを有している。第２のコリメータレンズ２ｂからのレーザビームと第３のコリメータレンズ２ｃからのレーザビームは第１のビーム結合部３ａにより一本の軸に沿って進む合成ビームに結合され、結合されたレーザビームは更に第２のビーム結合部３ｂにより第１のコリメータレンズ２ａからのレーザビームと結合される。走査ミラー１０８を含む走査部は、第２のビーム結合部３ｂで結合されたレーザビームをスクリーン１０７へ投射し、スクリーン１０７上で２次元的にレーザビームを走査する。
　次に、光モジュール１０１を制御し所望の画像信号に対応するレーザビームをスクリーン１０７に投射可能とする各種回路について説明する。
　電源等を内蔵する制御回路１０２は、外部より入力される画像信号を取り込みビデオ信号処理回路１０３に出力する。ビデオ信号処理回路１０３は、入力される画像信号に対し各種の処理を施した後に、Ｒ／Ｇ／Ｂの３色信号に分離してレーザ光源駆動回路１０４に出力すると共に、入力された画像信号から水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）及び垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）を抽出し走査ミラー駆動回路１０５へ出力する。レーザ光源駆動回路１０４は、ビデオ信号処理回路１０３から入力されるＲ／Ｇ／Ｂの各信号の輝度値に応じて、レーザ光源モジュール１００内の対応するレーザ光源（１ａ、１ｂ、１ｃ）に対して発光用の駆動電流を供給する。その結果、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃは表示タイミングに合わせてＲ／Ｇ／Ｂ信号の輝度値に応じた強度のレーザビームを出射する。
　また、走査ミラー駆動回路１０５は、ビデオ信号処理回路１０３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光モジュール１０１内の走査ミラー１０８に対しミラー面を２次元的に反復回転させる駆動信号を供給する。これにより走査ミラー１０８は、ミラー面を所定の角度だけ周期的に反復回転して、第２のビーム結合部３ｂから供給される結合後のレーザビームを反射させ、スクリーン１０７上に水平方向および垂直方向にレーザビームを走査して画像を表示する。
　フロントモニター信号検出回路１０６は、第２のビーム結合部３ｂからの結合後のレーザビームを検出するフロントモニター１０９からの信号を入力して、各レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃから出射されるＲ／Ｇ／Ｂそれぞれのレーザビームの出力レベルを検出する。検出された出力レベルは、ビデオ信号処理回路１０３に入力されレーザ光源駆動回路１０４を介して所定の出力になるよう各レーザ光源１ａ，１ｂ、１ｃへの駆動電流が調整される。
　なお、走査ミラー１０８には、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作成された２軸駆動ミラーを用いることができる。駆動方式としては、圧電、静電、電磁駆動のものなどがある。また、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ビームを走査できるように配置してもよい。
　図２は本発明の一実施例に係る走査型画像表示装置１１０の外観斜視図である。図２において、光モジュール１０１（図示せず）は、カバー１１１と基台（ベース）１１２の内部に設置されている。カバー１１１には、結合後のレーザビームを出射可能とする射出口が設けられ、ここに射出口ガラス１１３を装備し気密性が維持されている。気密封止されているカバー１１１の後方には、光モジュール１０１を制御する制御回路１０２、ビデオ信号処理回路１０３、レーザ光源駆動回路１０４、フロントモニター信号検出回路１０６及び走査ミラー駆動回路１０５が同一の基板１２１（図３に示す）又は複数の基板（図示せず）に実装され、これら基板が基台（ベース）１１２上に配置されている。そして保護カバー１１４で保護されている。ここで、カバー１１１は熱伝導率の高いＡｌ（アルミニウム）部材にて形成されている。尚、形成部材としてはＡｌに限らず高熱伝導率の部材であれば良く、例えばＣｕを形成部材としても良い。但し、カバー１１１を所望の形状に加工する点を考慮すると射出成型が可能なＡｌが望ましい。また、保護カバー１１４は亜鉛鋼板又は鉄板等のＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）にて形成されている。尚、保護カバー１１４も熱伝導率の高いＡｌ（アルミニウム）部材等を用いることで放熱機能を合わせ持つものとしても良い。
　基台（ベース）１１２にはヒートシンク１１５が取り付けられており、発熱体（熱源）である光モジュール１０１や上記各種回路が実装された基板１２１等から発せられる熱を外部に放熱する。ヒートシンク１１５はＡｌ等の高熱伝導率の部材で形成され、その表面積を大きくするため複数のフィンを有する形状となっている。なお、ここで基台（ベース）１１２もカバー１１１及びヒートシンク１１５と同様に熱伝導率の高いＡｌ部材を用いることで放熱機能を合わせ持つものとしても良い。
　走査型画像表示装置１１０の使用時の温度上昇によりレーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃが動作保証温度を外れると、温度依存によるレーザ波長変動により各色の視感度に差が生じ、画面全体が赤っぽくなったりするなどの画像の色ずれを引き起こす。またレーザ出力の低下、寿命の短命化の要因ともなる。そのためレーザ発光時の温度上昇を抑制するため、光モジュール１０１に基台（ベース）１１２及びヒートシンク１１５を取り付ける必要がある。
　また、自動車など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１１０を使用する場合、寒冷地での放置および真夏日での放置により、環境温度は－数十℃から＋１００℃近くまで変動する。そのためレーザの動作保証温度範囲より環境温度の範囲が広い条件が存在するため、光モジュール１０１およびそれを備えた走査型画像表示装置１１０において、レーザの動作保証温度範囲内に温度を調節するため加熱・冷却機構が必要となる。
　ここで、レーザの動作保証温度とするために加熱・冷却機能だけでなく、周囲と光モジュール１０１との間に断熱構造を設ける必要がある。この断熱構造の効率向上を図ると消費電力低減効果も期待できる。
　以下では、断熱構造の具体的構成について説明する。図３は本発明の実施例に係る第二のカバー１２を説明する分解斜視図である。図３において、光モジュール１０１は、第１のレーザ１ａ、第２のレーザ１ｂ、第３のレーザ１ｃがモジュール筺体４に取り付けられ、光モジュール１０１の温度を制御する温度調整素子５により第１のレーザ１ａ、第２のレーザ１ｂ、第３のレーザ１ｃを動作保証温度内に温度を維持する構造となっている。温度調整素子５は排熱を促進するため、基台（ベース）１１２と接続される構造となっている。断熱構造としてカバー１１１内にあり、光モジュール１０１を覆う第二のカバー１２を配置する。この第二のカバー１２は、上部にカバー１１１内側の幅いっぱいに天板１３を設けている。第二のカバー１２は、カバー１１１に一部が接しており、光が通過する位置やレーザなどに供給する電線位置に穴を設けている。
　図４で本発明における第二のカバーの詳細を説明する。図４は図３のＡ―Ａ断面を示す。基台１１２の上に温度調節素子５が設置されその上にモジュール筐体４が設置されている。基台１１２の上には、カバー１１１とカバー蓋１２０がモジュール筐体４を包含するように設置されている。モジュール筐体４には、第１のレーザ１ａ（図示せず）、第二のレーザ１ｂ、第三のレーザ１ｃ（図示せず）が取り付けられている。カバー１１１およびカバー蓋１２０の内側に第二のカバーが設置されている。第二のカバーは天板１３と側面１５と突出部１３１から構成される。突出部１３１は、レーザとレーザとの間の特に対流の大きな部分に設けることが、温度上昇防止効果が大きい。第二のカバーはモジュール筐体４および温度調節素子５とカバー１１１およびカバー蓋１２０との間の空間に設置された構造である。
　第二のカバー１２の効果は、第二のカバー１２をカバー１１１と光モジュール１０１との間に配置することよって、カバー１１１から光モジュール１０１への直接的に加わる放射による熱流入を防ぐ効果がある。また、カバー１１１と光モジュール１０１間に第二のカバーを配置することによってカバー１１１と光モジュール１０１間の空間を分割し、対流によるカバー１１１と光モジュール１０１間の熱流入を防ぐ効果がある。さらに、第二のカバーに突出部１３１を設けていることで、第二のカバーの内側の対流を低減することができる。特に第一のレーザ１ａと第三のレーザ１ｃとの間の空間、第二のレーザ１ｂと第三のレーザ１ｃとの間の空間の温度が高くなりやすいことが、温度シミュレーション結果により分かっている。そのため、これらの空間部は対流が生じ易く、カバー１１１内の温度上昇の原因となる。
　図５は、図４のＢ－Ｂ断面を示しており、第一のレーザ１ａと第三のレーザ１ｃが並べてモジュール筐体４に設置されている。第二のレーザ１ｂは、モジュール筐体の角部１５６を挟んでモジュール筐体４に設置されている。図５は、対流が起こり易いレーザ１ｂとレーザ１ｃとの間のカバー１２の隅部１５７にＬ字型の突出板１３１を設けた構造を示しており、対流の防止効果を高め、レーザの温度上昇を低減することができる。また、各部品の熱膨張、または収縮を抑えられ、投影画質の劣化を抑制できる。この、突出部１３１は、対流を防止するための一例である。また、第二のカバー１２は、断熱効果を期待するため、樹脂で成形することが好ましい。
　図６Ａ，図６Ｂにおいて突出部１３１の作用を説明する。図６Ａ，図６Ｂは図３のＡ－Ａ断面を示し、図６Ａは突出部１３１を設置していない第二のカバー１２の構造で、図６Ｂは、突出部１３１を設けた第二のカバー１２の構造である。図６以降では、同じ構成部材の番号を一部省略して表示する。突出部１３１がない場合は、図６Ａに示すようにカバー１２の内側で対流１６０、１６１が発生し、温度が拡散されるが、図６Ｂに示すようにカバー１２に突出部１３１を形成した場合、とくに対流１６０は、突出部１３１に遮られるため、小さくなり、温度拡散を防止できる。
　本発明の実施例２にかかる第二のカバー１２を説明する。
　図７は実施例２のＢ－Ｂ断面図である。実施例１との違いは、突出部１３１に加えて、突出部１３２を設けたことである。実施例１で説明したように、第一のレーザと第三のレーザとの間にも突出部を設けることにより、カバー１２の内側の空間の対流をさらに低減することが可能で、レーザの温度上昇の低減効果が高まる。
　本発明の実施例３にかかる第二のカバー１２を説明する。
　図８は実施例３のＢ－Ｂ断面図である。実施例２との違いは、突出部１３１、１３２に加えて、突出部１３３、１３４を設けたことである。これにより、第二のカバー１２の内側には複数の突出部が形成されており、対流の防止効果はさらに高められる。図９は、実施例３のＡ－Ａ断面図であり、第二のカバーに設けられた突出部１３１と１３４の構造を示している。
　本発明の実施例４にかかる第二のカバー１２を説明する。
　図１０は実施例４のＢ－Ｂ断面図である。実施例３との違いは、突出部１３５が、第一のレーザ１ａ、第二のレーザ１ｂおよび第三のレーザ１ｃの下方にも形成された一体構造となっていることである。これによりさらに、対流の防止効果は高められる。
　本発明の実施例５にかかる第二のカバー１２を説明する。
　図１１は実施例５のＡ－Ａ断面図であり、第二のカバー１２を製造するための構造を示す。第二のカバー１２は、低コストの量産性を考慮すると、樹脂の射出成型が好ましく、その場合には、突出部１３１を形成するために、第二のカバー１２を上カバー１３６と下カバー１３７に分割することが必要となる。分割することにより、射出成型時の型から容易に抜くことが可能となる。さらに、上カバー１３６と下カバー１３７が嵌合するように上カバー１３６の切欠１３８、下カバー１３７の切欠１３９を形成することにより、組み立てが容易になる。また、接着剤等も省略可能である。
　本発明の実施例６にかかる第二のカバー１２を説明する。
　図１２は実施例６のＡ－Ａ断面図である。本実施例は、図４、図５で説明した突出部１３１の上側に第二の突出部１５１を設けた構造である。これにより、対流の防止効果が高まり、温度上昇の低減が可能となる。また、図示していないが、図８に示した実施例３においては、突出部１３２の上側に、追加の突出部を設ける構造も、対流防止に効果がある。
　本発明の実施例７にかかる第二のカバー１２を説明する。
　図１３は実施例７のＡ－Ａ断面図である。本実施例も実施例６と同様であり、図８で説明した実施例３の突出部１３４の上側にも第二の突出部１５２を形成した構造である。前述の実施例６と同様に、対流の防止効果が高まり、温度上昇の低減が可能となる。
　図１４は、本発明の実施例８にかかる第二のカバー１２を製造する構造を説明する。
　図１４は実施例７のＡ－Ａ断面図である。実施例５との違いは、カバー１２において上カバー１３６と下カバー１３７との間に中間カバー１５３を設けたことである。これにより、射出形成で製造したときの型からの抜き作業が可能となる。また、中間カバー１５３に、切欠１５４および切欠１５５を形成することにより、上カバー１３６の切欠１３８、および下カバー１３７の切欠１３９と嵌合可能となり、組み立て性も良くなる。また、上カバー１３６、中間カバー１５３および下カバー１３７との組み立て時の位置合わせが容易となる。
１ａ　第１のレーザ
１ｂ　第２のレーザ
１ｃ　第３のレーザ
２ａ　第１のコリメータレンズ
２ｂ　第２のコリメータレンズ
２ｃ　第３のコリメータレンズ
３ａ　第１のビーム結合部
３ｂ　第２のビーム結合部
４　　モジュール筺体
５　　温度調整素子
１２　第二のカバー
１３　天板
１５　側面
１００　レーザ光源モジュール
１０１　光モジュール
１０２　制御回路
１０３　ビデオ信号処理回路
１０４　レーザ光源駆動回路
１０５　走査ミラー駆動回路
１０６　フロントモニター信号検出回路
１０７　スクリーン
１０８　走査ミラー
１０９　フロントモニター
１１０　走査型画像表示装置
１１１　カバー
１１２　基台（ベース）
１１３　射出口ガラス
１１４　保護カバー
１１５　ヒートシンク
１２０　カバー蓋
１２１　基板
１３１，１３２，１３３，１３４，１３５　突出部
１３６　上カバー
１３７　下カバー
１３８，１３９　切欠
１４０　射出口
１５１　第二の突出部
１５２　第二の突出部
１５３　中間カバー
１５４，１５５　切欠
１５６　角部
１５７　隅部
１６０，１６１　対流

Claims (9)

  1. 　複数のレーザ光源からレーザ光を結合し所望の位置に照射する光モジュールにおいて、
    　前記光モジュールを包含するカバーを有し、前記光モジュールと前記カバーとの間に第二のカバーを設け、前記第二のカバーの前記光モジュール対向面で、一つの前記レーザ光源と二つ目の前記レーザ光源の間の空間に、少なくとも１つ以上の突出部を設けたことを特徴とする光モジュール。
  2. 　複数のレーザ光源からレーザ光を結合し所望の位置に照射する光モジュールにおいて、
    　前記光モジュールを包含するカバーを有し、前記光モジュールと前記カバーとの間に第二のカバーを設け、前記第二のカバーの隅部の前記光モジュール対向面に突出部を設けたことを特徴とする光モジュール。
  3. 　請求項１記載の光モジュールにおいて、
    　前記突出部が、前記光モジュールから光を射出する領域以外の前記光モジュール対向面に対して形成されていることを特徴とする光モジュール。
  4. 　請求項２記載の光モジュールにおいて、
    　前記突出部がＬ字形状であることを特徴とする光モジュール。
  5. 　請求項１記載の光モジュールにおいて、
    　前記突出部が、上下二段の構造であることを特徴とする光モジュール。
  6. 　請求項１記載の光モジュールにおいて、
    　前記カバーは、上カバーと下カバーの２つの部品で構成され、前記上カバーの下部と前記下カバーの上部に切欠を設け、前記切欠が嵌合した構造であることを特徴とする光モジュール。
  7. 　請求項５記載の光モジュールにおいて、
    　前記カバーは、上カバーと中間カバーと下カバーの３つの部品で構成され、前記上カバーの下部、前記中間カバーの上部と下部、前記下カバーの上部に切欠を設け、前記切欠がそれぞれ嵌合した構造であることを特徴とする光モジュール。
  8. 　複数のレーザ光源からのレーザ光を結合し、走査ミラーにより前記結合されたレーザ光を所望の位置に照射する光モジュールと、
    　外部から入力される画像信号から水平同期信号及び垂直同期信号を抽出するビデオ信号処理回路と、
    　前記各レーザ光源へ駆動電流を供給するレーザ光源駆動回路と、
    　前記水平同期信号及び垂直同期信号に基づき前記走査ミラーを制御する走査ミラー駆動回路を備え、
    　請求項２記載の前記カバーを搭載することを特徴とする走査型画像表示装置。
  9. 　複数のレーザ光源からのレーザ光を結合し、走査ミラーにより前記結合されたレーザ光を所望の位置に照射する光モジュールと、
    　外部から入力される画像信号から水平同期信号及び垂直同期信号を抽出するビデオ信号処理回路と、
    　前記各レーザ光源へ駆動電流を供給するレーザ光源駆動回路と、
    　前記水平同期信号及び垂直同期信号に基づき前記走査ミラーを制御する走査ミラー駆動回路を備え、
    　前記光モジュールを包含するカバーを有し、前記光モジュールと前記カバーとの間に第二のカバーを設け、前記第二のカバーの前記光モジュール対向面に少なくとも１つ以上の突出部を設けたことを特徴とする走査型画像表示装置。
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