JP2017116588A - 走査型画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走査型画像表示装置100は、画像情報に基づくレーザ光を出射するレーザ光源1bと、レーザ光源1b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、レーザ光源1b及び走査ミラーを保持する保持筐体31と、保持筐体31を収容し、内部が密封されているベース32及び外カバー33と、を備え、外カバー33は、その内部の圧力変化に伴って弾性変形する薄肉部33pを有する。
【選択図】図4
Description
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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、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。
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 (11)
- 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変形部を有すること
を特徴とする走査型画像表示装置。 - 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
を特徴とする請求項1に記載の走査型画像表示装置。 - 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変形部を有すること
を特徴とする請求項2に記載の走査型画像表示装置。 - 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
を特徴とする請求項1に記載の走査型画像表示装置。 - 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
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の走査型画像表示装置。 - 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変形部を有すること
を特徴とする走査型画像表示装置。 - 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
を特徴とする請求項6に記載の走査型画像表示装置。 - 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変形部を有すること
を特徴とする請求項7に記載の走査型画像表示装置。 - 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
を特徴とする請求項6に記載の走査型画像表示装置。 - 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
を特徴とする請求項6から請求項9のいずれか一項に記載の走査型画像表示装置。 - 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。
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