JP6205579B2 - Light source device and projection display device - Google Patents
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Description
本開示は、複数の固体光源を用いた光源装置に関する。また、この光源装置から出射した光を用いて映像光を生成し、スクリーンに映像光を投写する投写型映像表示装置に関する。 The present disclosure relates to a light source device using a plurality of solid state light sources. The present invention also relates to a projection display apparatus that generates image light using light emitted from the light source device and projects the image light onto a screen.
従来、投写型映像表示装置において、高輝度の高圧水銀ランプが光源として多く使用されてきた。高圧水銀ランプは、光源の寿命が短くメンテナンスが煩雑になる問題があり、高圧水銀ランプの代わりに発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザなどの固体光源を投写型映像表示装置の光源として用いることが提案されている。 Conventionally, a high-intensity high-pressure mercury lamp has been frequently used as a light source in a projection display apparatus. The high-pressure mercury lamp has a problem that the life of the light source is short and the maintenance becomes complicated. Instead of the high-pressure mercury lamp, it is proposed to use a solid light source such as a light emitting diode (LED) or a laser as the light source of the projection display. ing.
レーザ光源は、高圧水銀ランプに比べて寿命が長く、また、指向性が高いために光利用効率も高い。さらに、その単色性により広い色再現範囲を実現できる。一方、レーザ光源単体での発光量は小さいため、複数の光源を密集させて配置し、利用する投写型映像表示装置用の光源装置が提案されている。（例えば、特許文献１) A laser light source has a longer life than a high-pressure mercury lamp and has high directivity, and therefore has high light utilization efficiency. Further, a wide color reproduction range can be realized by the monochromaticity. On the other hand, since the amount of light emitted from a single laser light source is small, a light source device for a projection display apparatus is proposed in which a plurality of light sources are arranged densely. (For example, Patent Document 1)
レーザ光源などの固体光源は、寿命と温度とに深い相関関係があり、長寿命を確保するためには、光源の温度を低温に保つ必要がある。一方、光利用効率を向上させるためには、複数の光源を密集して配置することが望ましく、これらの観点から、冷却機構が大型化してしまうという問題があった。 A solid light source such as a laser light source has a deep correlation between a lifetime and a temperature. In order to ensure a long lifetime, the temperature of the light source needs to be kept low. On the other hand, in order to improve the light utilization efficiency, it is desirable to arrange a plurality of light sources densely, and from these viewpoints, there is a problem that the cooling mechanism becomes large.
本開示は、上述した課題を解決するためのものであり、光源に対する冷却性能を損なうことなく、小型化を実現する光源装置、および、それを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。 The present disclosure is for solving the above-described problem, and an object thereof is to provide a light source device that can be downsized without impairing the cooling performance of the light source, and a projection image display device using the light source device. And
本開示に係る光源装置（例えば、光源装置１１０）は、複数の光源（例えば、半導体レーザ１２）と、前記複数の光源が行および／または列をなすように配置されると共に前記複数の光源を保持する光源保持体（例えば、光源保持体１４）と、前記複数の光源を電気的に接続する配線が形成される基板（例えば、フレキシブル基板（ＦＰＣ１１２））と、を備えるものである。この光源装置において、前記基板は、前記光源と接続する端子が設けられた接続部（例えば、接続部１１８）と、複数の前記接続部を架橋する架橋部（例えば、架橋部１２０）と、を有している。そして、前記架橋部の少なくとも一部は、前記光源保持体から露出するように保持されることを要旨とする。 A light source device (for example, light source device 110) according to the present disclosure includes a plurality of light sources (for example, semiconductor lasers 12), the plurality of light sources arranged in rows and / or columns, and the plurality of light sources. A light source holding body (for example, the light source holding body 14) to be held and a substrate (for example, a flexible substrate (FPC 112)) on which wirings for electrically connecting the plurality of light sources are formed. In the light source device, the substrate includes a connection portion (for example, the connection portion 118) provided with a terminal for connecting to the light source, and a cross-linking portion (for example, the cross-linking portion 120) for cross-linking the plurality of connection portions. Have. The gist is that at least a part of the bridging portion is held so as to be exposed from the light source holder.
これにより、光源に対する冷却性能を損なうことなく、光源装置の小型化を実現することができる。 Thereby, size reduction of a light source device is realizable, without impairing the cooling performance with respect to a light source.
上記の光源装置において、前記複数の光源からの熱を放熱すると共に、前記光源保持体と共に前記基板を挟持するように配置される放熱部材（例えば、ヒートシンク１６）をさらに備え、前記基板は、前記架橋部の少なくとも一部が前記放熱部材から露出するように構成するとよい。 The light source device further includes a heat dissipation member (for example, a heat sink 16) disposed to radiate heat from the plurality of light sources and sandwich the substrate together with the light source holder, It is good to comprise so that at least one part of a bridge | crosslinking part may be exposed from the said heat radiating member.
加えて、上記の光源装置において、導電性を有し、前記光源保持体から露出した前記架橋部を覆うカバー部（例えば、カバー部２１８）をさらに備えるとよい。このとき、前記基板は可撓性を有すると、カバー部で内包しやすい。 In addition, the light source device may further include a cover portion (for example, a cover portion 218) that has conductivity and covers the bridging portion exposed from the light source holder. At this time, if the substrate has flexibility, it is easy to enclose it in the cover portion.
本開示に係る投写型映像表示装置（例えば、投写型映像表示装置１００）は、光源部（例えば、光源部１０）と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部（例えば、映像生成部５０）と、前記光源部からの光を前記映像生成部へ導く導光光学系（例えば、導光光学系７０）と、前記映像光を投写する投写光学系（例えば、投写光学系８０）と、を備えるものである。この投写型映像表示装置において、前記光源部は、複数の光源（例えば、半導体レーザ１２）と、前記複数の光源が行および／または列をなすように配置されると共に前記複数の光源を保持する光源保持体（例えば、光源保持体１４）と、前記複数の光源を電気的に接続する配線が形成される基板（例えば、ＦＰＣ１１２）と、を備える。前記基板は、前記光源と接続する端子が設けられた接続部（例えば、接続部１１８）と、複数の前記接続部を架橋する架橋部（例えば、架橋部１２０）と、を有している。そして、前記架橋部の少なくとも一部は、前記光源保持体から露出するように保持されることを要旨とする。 A projection display apparatus according to the present disclosure (for example, the projection display apparatus 100) includes a light source section (for example, the light source section 10) and an image generation section (for example, an image) that generates image light in response to an image input signal. Generation unit 50), a light guide optical system (for example, light guide optical system 70) that guides light from the light source unit to the image generation unit, and a projection optical system (for example, projection optical system 80) that projects the image light. ). In the projection display apparatus, the light source unit includes a plurality of light sources (for example, semiconductor lasers 12) and the plurality of light sources arranged in rows and / or columns and holds the plurality of light sources. A light source holder (for example, the light source holder 14) and a substrate (for example, the FPC 112) on which wirings for electrically connecting the plurality of light sources are formed. The substrate includes a connection portion (for example, the connection portion 118) provided with a terminal connected to the light source, and a cross-linking portion (for example, a cross-linking portion 120) that cross-links the plurality of connection portions. The gist is that at least a part of the bridging portion is held so as to be exposed from the light source holder.
これにより、高効率でコンパクトな光源部を用いることができるので、投写型映像表示装置自体もコンパクトな構成、あるいは、装置内に有効スペースを確保した構成にすることができる。 Thereby, since a highly efficient and compact light source unit can be used, the projection display apparatus itself can also have a compact configuration or a configuration in which an effective space is secured in the device.
本開示によれば、複数の光源を用いた小型の光源装置を提供できる。また、この光源装置を用いることにより、装置全体の小型化を図った、あるいは、装置内に有効スペースを確保した投写型映像表示装置を提供できる。 According to the present disclosure, a small light source device using a plurality of light sources can be provided. In addition, by using this light source device, it is possible to provide a projection display apparatus in which the entire apparatus is miniaturized or an effective space is secured in the apparatus.
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
（投写型映像表示装置の構成）
投写型映像表示装置１００の構成について図１および図２を用いて説明する。図１は、投写型映像表示装置１００の外観斜視図である。図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、映像入力信号に応じて生成した映像光をスクリーン５００へ投写する。
The applicant provides the accompanying drawings and the following description in order for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and is not intended to limit the subject matter described in the claims. Absent.
(Configuration of projection display device)
The configuration of the projection display apparatus 100 will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an external perspective view of the projection display apparatus 100. As shown in FIG. 1, the projection display apparatus 100 projects image light generated according to an image input signal onto a screen 500.
図２は、投写型映像表示装置１００の構成を示すブロック図である。投写型映像表示装置１００は、光源部１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部５０と、光源部１０からの光を映像生成部５０へ導く導光光学系７０と、生成された映像光をスクリーン５００へ投写する投写光学系８０と、光源部１０や映像生成部５０などの制御を行う制御部９０とを有する。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the projection display apparatus 100. The projection display apparatus 100 includes a light source unit 10, a video generation unit 50 that generates video light in response to a video input signal, a light guide optical system 70 that guides light from the light source unit 10 to the video generation unit 50, A projection optical system 80 that projects the generated image light onto the screen 500 and a control unit 90 that controls the light source unit 10 and the image generation unit 50 are included.
詳細は後述するが、本開示の光源部１０は、半導体レーザ１２を有しており、半導体レーザ１２からの光を励起光として、蛍光体を発光させる。導光光学系７０は、各種レンズ、ミラーあるいはロッドなどの光学部材から構成され、光源部１０から出射した光を映像生成部５０へ導く。映像生成部５０は、デジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、ＤＭＤと省略する）や液晶パネルなどの素子を用い、映像入力信号に応じて、光を空間変調し、映像光を生成する。投写光学系８０は、レンズやミラーなどの光学部材から構成され、空間変調された光を拡大して投写する。
（投写型映像表示装置の光学構成）
図３は、３つのＤＭＤを用いた投写型映像表示装置１００の光学構成を説明する模式図である。
Although details will be described later, the light source unit 10 of the present disclosure includes a semiconductor laser 12 and emits a phosphor using light from the semiconductor laser 12 as excitation light. The light guide optical system 70 includes optical members such as various lenses, mirrors, and rods, and guides light emitted from the light source unit 10 to the image generation unit 50. The video generation unit 50 uses an element such as a digital micromirror device (hereinafter abbreviated as DMD) or a liquid crystal panel, and spatially modulates light according to a video input signal to generate video light. The projection optical system 80 is composed of an optical member such as a lens or a mirror, and magnifies and projects spatially modulated light.
(Optical configuration of the projection display)
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an optical configuration of the projection display apparatus 100 using three DMDs.
光源部１０は、複数個の青色の半導体レーザ１２と、複数個の半導体レーザ１２を搭載した一つの光源保持体１４と、光源保持体１４の裏面に配されたヒートシンク１６と、を備えた光源ユニット１８を有する。複数個の半導体レーザ１２には、それぞれの半導体レーザ１２に対応してレンズ２０が配されており、光源ユニット１８から出射した光は、レンズ２０、２２、２４、拡散板２６によって、平行光化されると共に干渉性が低減される。 The light source unit 10 includes a plurality of blue semiconductor lasers 12, a single light source holder 14 having the plurality of semiconductor lasers 12 mounted thereon, and a heat sink 16 disposed on the back surface of the light source holder 14. A unit 18 is included. The plurality of semiconductor lasers 12 are provided with lenses 20 corresponding to the respective semiconductor lasers 12, and the light emitted from the light source unit 18 is converted into parallel light by the lenses 20, 22, 24 and the diffusion plate 26. And coherence is reduced.
拡散板２６を透過した後、ダイクロイックミラー２８に入射した光は、蛍光体によって緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の色光を生成するのに利用する光と、青色（Ｂ）としてそのまま利用する光とに分離される。ダイクロイックミラー２８のカットオフ波長は、半導体レーザ１２から出射するＢ光の波長近傍に設定される。ダイクロイックミラー２８は、半導体レーザ１２から出射する光の偏光方向の成分比によって、所望の比率で反射する光と透過する光とに分離する。 After passing through the diffusion plate 26, the light incident on the dichroic mirror 28 includes light used for generating green (G) and red (R) color light by the phosphor and light used as it is as blue (B). And separated. The cutoff wavelength of the dichroic mirror 28 is set in the vicinity of the wavelength of the B light emitted from the semiconductor laser 12. The dichroic mirror 28 separates light to be reflected and transmitted at a desired ratio according to the component ratio in the polarization direction of the light emitted from the semiconductor laser 12.
ダイクロイックミラー２８を反射した光（主に、Ｂ光のＳ偏光成分）は、コンデンサレンズ３０を介して、蛍光体ホイール３２に照射される。蛍光体ホイール３２は、表面に蛍光体層３４が形成されたアルミニウム基板３６とモータ３８から構成される。Ｂ光を励起光として蛍光体層３４にて黄色（Ｙｅ）に変換された光は、アルミニウム基板３６によって、ダイクロイックミラー２８側へ反射される。コンデンサレンズ３０は、蛍光体ホイール３２に入射するＢ光を集光すると共に蛍光体ホイール３２から出射するＹｅ光を平行光化する機能を有する。Ｙｅ光は、ダイクロイックミラー２８を透過する。 The light reflected from the dichroic mirror 28 (mainly, the S-polarized component of B light) is applied to the phosphor wheel 32 via the condenser lens 30. The phosphor wheel 32 includes an aluminum substrate 36 having a phosphor layer 34 formed on the surface and a motor 38. The light converted into yellow (Ye) by the phosphor layer 34 using the B light as excitation light is reflected by the aluminum substrate 36 toward the dichroic mirror 28 side. The condenser lens 30 has a function of condensing the B light incident on the phosphor wheel 32 and collimating the Ye light emitted from the phosphor wheel 32. The Ye light passes through the dichroic mirror 28.
ダイクロイックミラー２８を透過した光（主に、Ｂ光のＰ偏光成分）は、１／４波長板４０およびコンデンサレンズ４２を介して、拡散反射板４４に照射される。１／４波長板４０は、Ｐ偏光のＢ光を円偏光に変換する機能を有する。拡散反射板４４に入射した光は、さらに干渉性を低減され、ダイクロイックミラー２８側へ反射される。コンデンサレンズ４２は、拡散反射板４４に入射するＢ光を集光すると共に拡散反射板４４から出射するＹｅ光を平行光化する機能を有する。１／４波長板４０は、ダイクロイックミラー２８側へ反射された円偏光の光をＳ偏光に変換する機能を有する。Ｓ偏光に変換されたＢ光は、ダイクロイックミラー２８を反射する。ダイクロイックミラー２８に再度入射したＹｅ光とＢ光は合成され、光源部１０からは白色光が出射する。 Light that has passed through the dichroic mirror 28 (mainly, the P-polarized component of the B light) is applied to the diffuse reflector 44 via the quarter-wave plate 40 and the condenser lens 42. The quarter-wave plate 40 has a function of converting P-polarized B light into circularly-polarized light. The light incident on the diffuse reflector 44 is further reduced in coherence and reflected to the dichroic mirror 28 side. The condenser lens 42 has a function of condensing the B light incident on the diffuse reflection plate 44 and making the Ye light emitted from the diffuse reflection plate 44 into parallel light. The quarter-wave plate 40 has a function of converting circularly polarized light reflected toward the dichroic mirror 28 into S-polarized light. The B light converted into S-polarized light reflects the dichroic mirror 28. The Ye light and the B light incident again on the dichroic mirror 28 are combined, and white light is emitted from the light source unit 10.
光源部１０から出射した白色光は、集光レンズ７２に入射し、ロッド７４へ集光する。ロッド７４に入射した光は、ロッド内部で複数回反射することによって、光強度分布が均一化されて出射する。ロッド７４から出射した光は、リレーレンズ７６によって集光され、ミラー７８で反射した後、フィールドレンズ５２を透過し、全反射プリズム５４に入射する。 White light emitted from the light source unit 10 enters the condenser lens 72 and is condensed on the rod 74. The light incident on the rod 74 is reflected a plurality of times inside the rod, so that the light intensity distribution is made uniform and emitted. The light emitted from the rod 74 is collected by the relay lens 76, reflected by the mirror 78, passes through the field lens 52, and enters the total reflection prism 54.
全反射プリズム５４は２つのプリズムから構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層を形成している。空気層は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。フィールドレンズ５２を介して、全反射プリズム５４に入射した光は、全反射面Ｓで反射されて、カラープリズム５６に入射する。 The total reflection prism 54 is composed of two prisms, and a thin air layer is formed on the adjacent surfaces of the prisms. The air layer totally reflects light incident at an angle greater than the critical angle. The light incident on the total reflection prism 54 via the field lens 52 is reflected by the total reflection surface S and enters the color prism 56.
カラープリズム５６は３つのプリズムからなり、それぞれのプリズムの近接面には、青反射のダイクロイックミラー面ＤＭBと赤反射のダイクロイックミラー面ＤＭRが形成されている。カラープリズム５６に入射した光は、青反射のダイクロイックミラー面ＤＭBと赤反射のダイクロイックミラー面ＤＭRとによって、Ｂ光、Ｒ光およびＧ光に分離される。ダイクロイックミラー面ＤＭRのカットオフ波長は、光源部１０で生成されたＹｅ光の波長帯域の中で、Ｒ光とＧ光とが所望の光量比となるように設定される。Ｂ光、Ｒ光およびＧ光はそれぞれＤＭＤ５８、６０、６２に入射する。ＤＭＤ５８、６０、６２は、映像入力信号に応じて、マイクロミラー（不図示）を偏向させ、投写光学系８０に入射する光（映像光）と、投写光学系８０の有効領域外へ進む光（不要光）とに変調し、映像光を生成する。 Color prism 56 consists of three prisms, the proximity surface of each prism, a dichroic mirror surface DM R of the dichroic mirror surface DM B and red reflection blue reflection are formed. The light incident on the color prism 56, the dichroic mirror surface DM R of the dichroic mirror surface DM B and red reflection blue reflection, B light is separated into R light and G light. Cutoff wavelength of the dichroic mirror surface DM R, within the wavelength band of Ye beams generated by the light source unit 10, and the R light and the G light is set to a desired light quantity ratio. B light, R light, and G light are incident on DMDs 58, 60, and 62, respectively. DMDs 58, 60, and 62 deflect micromirrors (not shown) in accordance with video input signals, and make light (video light) incident on the projection optical system 80 and light traveling outside the effective area of the projection optical system 80 ( Unnecessary light) and image light is generated.
生成された映像光は、再度、カラープリズム５６を透過する。カラープリズム５６を透過する過程で、分離されたＢ光、Ｒ光およびＧ光は合成され、全反射プリズム５４に入射する。全反射プリズム５４に入射した光は、全反射面Ｓに臨界角以下で入射するため、透過して、投写光学系８０に入射する。このようにして、映像光が、スクリーン５００上に投写される。 The generated image light passes through the color prism 56 again. In the process of passing through the color prism 56, the separated B light, R light, and G light are combined and enter the total reflection prism 54. Since the light incident on the total reflection prism 54 is incident on the total reflection surface S at a critical angle or less, it is transmitted and incident on the projection optical system 80. In this way, the image light is projected on the screen 500.
光源部１０は、複数の固体光源（半導体レーザ１２）で構成され、高効率で良好なホワイトバランスの白色光を出射するため、長寿命で、高輝度な投写型映像表示装置１００を実現できる。また、映像生成部５０にはＤＭＤ５８、６０、６２を用いているため、液晶パネルに比べて、耐光性、耐熱性が高い投写型映像表示装置１００が構成できる。さらに、３つＤＭＤを用いているため、色再現が良好で、明るく高精細な投写映像を得ることができる。
（光源装置の構成）
〔第１実施形態〕
光源ユニット１８を含む光源装置１１０の構成について図４〜図８を用いて説明する。図４は、光源ユニット１８を含む光源装置１１０の外観斜視図であり、図５は、光源装置１１０の分解斜視図である。ここで、半導体レーザ１２の光出射側を表、その対面を裏とする。
The light source unit 10 includes a plurality of solid state light sources (semiconductor lasers 12), and emits white light with high efficiency and good white balance. Therefore, it is possible to realize a projection-type image display device 100 having a long life and high brightness. In addition, since the DMDs 58, 60, and 62 are used for the image generation unit 50, the projection image display apparatus 100 having higher light resistance and heat resistance than the liquid crystal panel can be configured. Further, since three DMDs are used, color reproduction is good and a bright and high-definition projected image can be obtained.
(Configuration of light source device)
[First Embodiment]
The configuration of the light source device 110 including the light source unit 18 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is an external perspective view of the light source device 110 including the light source unit 18, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the light source device 110. Here, the light emitting side of the semiconductor laser 12 is the front side and the opposite side is the back side.
図５に示すように、光源装置１１０は、複数個の半導体レーザ１２と、複数個の半導体レーザ１２を搭載した一つの光源保持体１４と、光源保持体１４の裏面側に配されたヒートシンク１６と、を有する。加えて、光源保持体１４とヒートシンク１６との間には、複数個の半導体レーザ１２を直列に接続するフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと略記）１１２と、半導体レーザ１２のリード線１１４と光源保持体１４とを確実に絶縁するためのインシュレータ１１６と、が間挿されている。本開示では、半導体レーザ１２は、２４個の半導体レーザ１２を６×４に配置しており、光源保持体１４に保持されている。 As shown in FIG. 5, the light source device 110 includes a plurality of semiconductor lasers 12, a single light source holder 14 on which the plurality of semiconductor lasers 12 are mounted, and a heat sink 16 disposed on the back side of the light source holder 14. And having. In addition, between the light source holder 14 and the heat sink 16, a flexible printed circuit board (hereinafter abbreviated as FPC) 112 for connecting a plurality of semiconductor lasers 12 in series, lead wires 114 of the semiconductor laser 12, and light source holding. An insulator 116 is securely inserted between the body 14 and the insulator 14. In the present disclosure, the semiconductor laser 12 includes 24 semiconductor lasers 12 arranged in 6 × 4 and is held by the light source holder 14.
半導体レーザ１２は２本のリード線１１４を有している。組立てる際は、光源保持体１４に設けられた半導体レーザ１２と同数の貫通穴に、リード線１１４を表側（図面左側）から挿入させる。インシュレータ１１６は、光源保持体１４およびリード線１１４に、はめ込むように裏側（図面右側）から取り付ける。インシュレータ１１６から突出したリード線１１４はＦＰＣ１１２に接続され、半導体レーザ１２には、ＦＰＣ１１２を介して電力が供給される。 The semiconductor laser 12 has two lead wires 114. When assembling, the lead wire 114 is inserted from the front side (the left side in the drawing) into the same number of through holes as the semiconductor lasers 12 provided in the light source holder 14. The insulator 116 is attached to the light source holder 14 and the lead wire 114 from the back side (right side of the drawing) so as to be fitted. The lead wire 114 protruding from the insulator 116 is connected to the FPC 112, and power is supplied to the semiconductor laser 12 via the FPC 112.
図６は、ＦＰＣ１１２の（ａ）正面図と（ｂ）背面図である。ここでは、（ａ）を表面、（ｂ）を裏面として説明する。ＦＰＣ１１２は、１行あたり４個の半導体レーザ１２を１セットとして、４個の半導体レーザ１２を隣接させて接続する接続部１１８と、行と行とを橋渡しするように、各セットを直列に接続する架橋部１２０と、光源装置１１０の外部に接続するための外部接続部１２２と、を有する。ＦＰＣ１１２は、絶縁性のフィルム基材上に導線１２４が配され、半導体レーザ１２のリード線１１４と接続する接続部１１８のレーザ端子部１２６や、外部の電力供給源に接続する外部接続部１２２の終端などを除く他方の面も、同種のフィルム基材で覆われている。すなわち、導線１２４は、絶縁性のフィルム基材に挟持されており、ＦＰＣ１１２は可撓性を有している。 6A is a front view of the FPC 112 and FIG. 6B is a rear view thereof. Here, (a) is described as the front surface, and (b) is described as the back surface. The FPC 112 connects four sets of semiconductor lasers 12 in series so that four semiconductor lasers 12 per row are connected as one set, and the connection unit 118 that connects the four semiconductor lasers 12 adjacent to each other is connected. A bridging portion 120 that connects to the outside of the light source device 110. The FPC 112 has a conductive wire 124 disposed on an insulating film substrate, and includes a laser terminal portion 126 of a connection portion 118 connected to a lead wire 114 of the semiconductor laser 12 and an external connection portion 122 connected to an external power supply source. The other surface excluding the terminal end is also covered with the same kind of film substrate. That is, the conducting wire 124 is sandwiched between insulating film base materials, and the FPC 112 has flexibility.
導線１２４は、接続部１１８と架橋部１２０との間で、実質的に直角に折れ曲がるように配されており、それぞれの接続部１１８の間は、不要なフィルム基材が取り除かれ、開口部１２８となっている。詳細は後述するが、組立てた際、開口部１２８は、光源保持体１４とヒートシンク１６とが接触する領域となる。 The conductive wire 124 is arranged so as to be bent substantially at a right angle between the connecting portion 118 and the bridging portion 120, and unnecessary film base material is removed between the connecting portions 118, and the opening portion 128. It has become. Although details will be described later, when assembled, the opening 128 becomes a region where the light source holder 14 and the heat sink 16 come into contact with each other.
図７は、ヒートシンク１６の斜視図である。ヒートシンク１６の材料には、アルミニウムや銅といった熱伝導性の良い金属が適している。ヒートシンク１６の一方の面には、半導体レーザ１２のリード線１１４が突出する部分に設けられた凹部１３０と、光源保持体１４と接触する凸部１３２と、を有する。ヒートシンク１６の他方の面（裏面）には、複数のフィン１３４が設けられており、図示しないファンによって空気が送られることにより、効率よく放熱することができる。 FIG. 7 is a perspective view of the heat sink 16. As a material of the heat sink 16, a metal having good thermal conductivity such as aluminum or copper is suitable. One surface of the heat sink 16 has a recess 130 provided in a portion from which the lead wire 114 of the semiconductor laser 12 protrudes, and a protrusion 132 that contacts the light source holder 14. A plurality of fins 134 are provided on the other surface (back surface) of the heat sink 16, and heat can be efficiently radiated by air sent by a fan (not shown).
図８に示すように、ヒートシンク１６の凹部１３０には、ＦＰＣ１１２の接続部１１８がはめ込まれる。凹部１３０に接続部１１８がはめ込まれるように、凹部１３０の図中ｙ方向の寸法は、接続部１１８の図中ｙ方向の寸法よりも大きく設計することが、組立て上、望ましい。 As shown in FIG. 8, the connection portion 118 of the FPC 112 is fitted into the recess 130 of the heat sink 16. It is desirable for assembly that the dimension of the recess 130 in the y direction in the figure is larger than the dimension of the connection part 118 in the y direction so that the connection part 118 is fitted in the recess 130.
一方、ヒートシンク１６の図中ｘ方向の寸法は、ＦＰＣ１１２の図中ｘ方向の寸法よりも小さく設計する。具体的には、ＦＰＣ１１２の開口部１２８に、ヒートシンク１６の凸部１３２がはめ込まれる寸法が望ましい。これにより、ＦＰＣ１１２の架橋部１２０、外部接続部１２２は、組立てた際、光源保持体１４およびヒートシンク１６に挟持されず、露出した状態となる。 On the other hand, the size of the heat sink 16 in the x direction in the drawing is designed to be smaller than the size of the FPC 112 in the x direction in the drawing. Specifically, it is desirable that the projection 132 of the heat sink 16 be fitted into the opening 128 of the FPC 112. Thereby, the bridge part 120 and the external connection part 122 of the FPC 112 are not sandwiched between the light source holder 14 and the heat sink 16 and are exposed when assembled.
以上の構成により、半導体レーザ１２の近傍で光源保持体１４とヒートシンク１６との接触面積を確保でき、半導体レーザ１２で発生した熱を効率よく放熱することができる。よって、ヒートシンク１６による冷却性能は維持しつつ、光源装置１１０の寸法を小さくすることができる。
〔第２実施形態〕
第２実施形態に係る光源装置２１０の構成について図９を用いて説明する。本実施形態では、主に第１実施形態との相違点を中心に説明する。図９は、光源ユニット１８を含む光源装置２１０の（ａ）正面図と（ｂ）外観斜視図である。
With the above configuration, a contact area between the light source holder 14 and the heat sink 16 can be secured in the vicinity of the semiconductor laser 12, and heat generated by the semiconductor laser 12 can be efficiently radiated. Therefore, the size of the light source device 110 can be reduced while maintaining the cooling performance by the heat sink 16.
[Second Embodiment]
The configuration of the light source device 210 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the description will mainly focus on differences from the first embodiment. 9A is a front view of the light source device 210 including the light source unit 18, and FIG.
光源装置２１０は、半導体レーザ１２、光源保持体１４、ＦＰＣ１１２およびインシュレータ１１６は、第１実施形態の光源装置１１０と同様の構成である。本実施形態において、ヒートシンク２１６は、図中ｘ方向の両側に、露出するＦＰＣ１１２の架橋部１２０を覆う１対のカバー部２１８を有する。架橋部１２０は、光源保持体１４とカバー部２１８との隙間２２０に内包される。具体的には、１対のカバー部２１８の図中ｘ方向の距離（内寸法）は、光源保持体１４の図中ｘ方向の寸法より、隙間２２０が各々形成されるように大きく設計する。 In the light source device 210, the semiconductor laser 12, the light source holder 14, the FPC 112, and the insulator 116 have the same configuration as the light source device 110 of the first embodiment. In the present embodiment, the heat sink 216 has a pair of cover portions 218 that cover the exposed bridging portion 120 of the FPC 112 on both sides in the x direction in the drawing. The bridging part 120 is included in a gap 220 between the light source holder 14 and the cover part 218. Specifically, the distance (internal dimension) in the x direction in the figure of the pair of cover portions 218 is designed to be larger than the dimension of the light source holder 14 in the x direction in the figure so that the gaps 220 are formed.
以上の構成により、ヒートシンク２１６による冷却性能は維持しつつ、光源装置２１０の寸法を小さくすることができる。加えて、架橋部１２０が露出しないので、ノイズの発生あるいは混入を抑制することができる。
（作用・効果）
以上のように、本開示の光源装置は、半導体レーザをアレイ状に配置して保持する光源保持体と、半導体レーザからの熱を放熱するヒートシンクと、光源保持体とヒートシンクに挟持されるＦＰＣとを備えている。そして、ＦＰＣは、少なくとも光源保持体とヒートシンクの一方、具体的には、光源保持体から架橋部や外部接続部が露出するように、挟持される。
With the above configuration, the size of the light source device 210 can be reduced while maintaining the cooling performance by the heat sink 216. In addition, since the bridging portion 120 is not exposed, the generation or mixing of noise can be suppressed.
(Action / Effect)
As described above, the light source device of the present disclosure includes a light source holder that arranges and holds semiconductor lasers in an array, a heat sink that dissipates heat from the semiconductor laser, and an FPC that is sandwiched between the light source holder and the heat sink. It has. The FPC is sandwiched so that at least one of the light source holder and the heat sink, specifically, the bridging portion and the external connection portion are exposed from the light source holder.
これにより、半導体レーザに対する冷却性能は十分に確保することができ、かつ、光源装置の小型化を実現することができる。
（その他の適用）
以上のように、本開示における実装の例示として、一実施形態を説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
As a result, sufficient cooling performance for the semiconductor laser can be ensured, and the light source device can be downsized.
(Other application)
As described above, an embodiment has been described as an example of implementation in the present disclosure. However, the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. are made as appropriate.
上述の実施形態では、３ｃｈｉｐのＤＭＤの投写型映像表示装置を用いて説明したが、１ｃｈｉｐでもよく、液晶パネルを用いた投写型映像表示装置でもよい。 In the above-described embodiment, the description has been made using the 3 chip DMD projection display apparatus. However, it may be 1 chip or a projection display apparatus using a liquid crystal panel.
上述の実施形態では、投写光学系８０は、複数のレンズから構成されるものを想定し、レンズとミラーからなる投写光学系でもよく、複数のミラーから構成される投写光学系でもよい。 In the above-described embodiment, the projection optical system 80 is assumed to be composed of a plurality of lenses, and may be a projection optical system composed of a lens and a mirror, or may be a projection optical system composed of a plurality of mirrors.
上述の実施形態では、ＦＰＣにより電力の供給を受ける部材として半導体レーザを用いて説明したが、本開示はこれに限らず、ＦＰＣにより電力の供給を受け、発熱する部材であれば、適用可能である。 In the above-described embodiment, the semiconductor laser is described as a member that receives power supply by FPC. However, the present disclosure is not limited to this, and any member that receives power supply by FPC and generates heat can be applied. is there.
上述の実施形態では、ヒートシンク側にＦＰＣを這わす凹部と凸部を設けたが、光源保持体側に設けてもよい。ＦＰＣの両側の架橋部を露出させる構成としたが、一方の架橋部のみを露出させる構成としてもよい。また、第１実施形態では、光源保持体とヒートシンクの両方のｘ方向の寸法を、ＦＰＣの開口部のｘ方向の寸法に揃えてあるが、いずれか一方の寸法を開口部の寸法に揃えるだけでもよい。 In the above-described embodiment, the concave portion and the convex portion that fold the FPC are provided on the heat sink side, but may be provided on the light source holder side. Although the configuration is such that the bridging portions on both sides of the FPC are exposed, only one bridging portion may be exposed. In the first embodiment, the dimension in the x direction of both the light source holder and the heat sink is aligned with the dimension in the x direction of the opening of the FPC, but only one dimension is aligned with the dimension of the opening. But you can.
上述の実施形態では、ヒートシンクを用いて説明したが、冷却手段はこれに限定されるものではない。ヒートパイプを用いてもよく、ペルチェ素子などでも適用可能である。 In the above-described embodiment, the heat sink has been described. However, the cooling means is not limited to this. A heat pipe may be used, and a Peltier element or the like is also applicable.
上述の実施形態では、６行（偶数行）に配列されたＦＰＣを用いて説明したが、奇数行となる場合は、レーザ端子部が設けられない、導線のみの行が端部に設けられる。この場合、レーザ端子部が設けられない行は、架橋部とみなし、露出するように構成してもよい。 In the above-described embodiment, the FPCs arranged in 6 rows (even rows) have been described. However, in the case of odd rows, the laser terminal portion is not provided, and only the conductive wire is provided at the end portion. In this case, the row in which the laser terminal portion is not provided may be regarded as a bridging portion and exposed.
上記の実施形態では、カバー部をヒートシンクと一体的に設けているが、アルミテープなどの導電性（熱導電性）を有するもので露出した架橋部を止めてもよく、板金などの別部材でカバー部を構成してもよい。また、カバー部は、架橋部を光源保持体側に折り曲げるように構成しているが、光源保持体にカバー部を設け、ヒートシンク側に折り曲げてもよい。 In the above embodiment, the cover portion is provided integrally with the heat sink. However, the exposed bridging portion may be stopped with a conductive (thermal conductive) material such as an aluminum tape, and a separate member such as a sheet metal may be used. You may comprise a cover part. Moreover, although the cover part is comprised so that a bridge | crosslinking part may be bent to the light source holding body side, a cover part may be provided in a light source holding body, and it may be bent to the heat sink side.
上記の実施形態では、可撓性のＦＰＣを用いて説明したが、硬質の基板を用いてもよい。 In the above embodiment, the flexible FPC has been described, but a hard substrate may be used.
以上のように、添付図面および詳細な説明によって、ベストモードと考える実施の形態を提供した。これは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 As described above, the embodiment considered as the best mode is provided by the attached drawings and the detailed description. This is provided to illustrate the subject matter recited in the claims to those skilled in the art by reference to specific embodiments. Therefore, various modifications, replacements, additions, omissions, and the like can be made to the above-described embodiments within the scope of the claims or an equivalent scope thereof.
本開示は、ＦＰＣにより電力の供給を受けて発熱する部材に適用可能である。具体的には、半導体レーザを用いる光源装置、および、この光源装置用いた投写型映像表示装置に適用できる。 The present disclosure can be applied to a member that generates heat when supplied with electric power by an FPC. Specifically, the present invention can be applied to a light source device using a semiconductor laser and a projection display apparatus using the light source device.
１０ 光源部
１２ 半導体レーザ
１４ 光源保持体
１６ ヒートシンク
１８ 光源ユニット
２０、２２、２４ レンズ
２６ 拡散板
２８ ダイクロイックミラー
３０ コンデンサレンズ
３２ 蛍光体ホイール
３４ 蛍光体層
３６ アルミニウム基板
３８ モータ
４０ １／４波長板
４２ コンデンサレンズ
４４ 拡散反射板
５０ 映像生成部
５２ フィールドレンズ
５４ 全反射プリズム
５６ カラープリズム
５８、６０、６２ ＤＭＤ
７０ 導光光学系
７２ 集光レンズ
７４ ロッド
７６ リレーレンズ
７８ ミラー
８０ 投写光学系
９０ 制御部
１００ 投写型映像表示装置
１１０、２１０ 光源装置
１１２ ＦＰＣ
１１４ リード線
１１６ インシュレータ
１１８ 接続部
１２０ 架橋部
１２２ 外部接続部
１２４ 導線
１２６ レーザ端子部
１２８ 開口部
１３０ 凹部
１３２ 凸部
１３４ フィン
２１６ ヒートシンク
２１８ カバー部
２２０ 隙間
５００ スクリーン
Ｓ 全反射面
ＤＭB、ＤＭR ダイクロイックミラー面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source part 12 Semiconductor laser 14 Light source holder 16 Heat sink 18 Light source unit 20, 22, 24 Lens 26 Diffusion plate 28 Dichroic mirror 30 Condenser lens 32 Phosphor wheel 34 Phosphor layer 36 Aluminum substrate 38 Motor 40 1/4 wavelength plate 42 Condenser lens 44 Diffuse reflector 50 Image generation unit 52 Field lens 54 Total reflection prism 56 Color prism 58, 60, 62 DMD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 70 Light guide optical system 72 Condensing lens 74 Rod 76 Relay lens 78 Mirror 80 Projection optical system 90 Control part 100 Projection type image display apparatus 110, 210 Light source apparatus 112 FPC
114 Lead wire 116 Insulator 118 Connection portion 120 Bridge portion 122 External connection portion 124 Conductor 126 Laser terminal portion 128 Open portion 130 Recess portion 132 Protrusion portion 134 Fin 216 Heat sink 218 Cover portion 220 Clearance 500 Screen S Total reflection surface DM B , DM R Dichroic Mirror surface
Claims (3)
前記複数の光源が行および／または列をなすように配置されると共に前記複数の光源を保持する光源保持体と、
前記複数の光源を電気的に接続する配線が形成される基板と、
前記複数の光源からの熱を放熱すると共に、前記光源保持体と共に前記基板を挟持するように配置される放熱部材と、を備え、
前記基板は、
前記光源と接続する端子が設けられた接続部と、複数の前記接続部を架橋する架橋部と、を有しており、
前記架橋部の少なくとも一部は、前記光源保持体と前記放熱部材との間から、前記光源保持体と前記放熱部材との接触面と平行な方向に露出するように保持される、光源装置。 Multiple light sources;
A plurality of light sources arranged in rows and / or columns and holding the plurality of light sources;
A substrate on which wiring for electrically connecting the plurality of light sources is formed;
A heat dissipating member arranged to radiate heat from the plurality of light sources and sandwich the substrate together with the light source holder, and
The substrate is
A connecting portion provided with a terminal for connecting to the light source, and a bridging portion for bridging the plurality of connecting portions,
At least a part of the bridging portion is held between the light source holder and the heat radiating member so as to be exposed in a direction parallel to a contact surface between the light source holder and the heat radiating member .
導電性を有し、前記光源保持体から露出した前記架橋部を覆うカバー部をさらに備える、光源装置。 The light source device according to claim 1,
A light source device further comprising a cover portion that has conductivity and covers the bridging portion exposed from the light source holder.
前記光源部は、
複数の光源と、
前記複数の光源が行および／または列をなすように配置されると共に前記複数の光源を保持する光源保持体と、
前記複数の光源を電気的に接続する配線が形成される基板と、
前記複数の光源からの熱を放熱すると共に、前記光源保持体と共に前記基板を挟持するように配置される放熱部材と、を備え、
前記基板は、
前記光源と接続する端子が設けられた接続部と、複数の前記接続部を架橋する架橋部と、を有しており、
前記架橋部の少なくとも一部は、前記光源保持体と前記放熱部材との間から、前記光源保持体と前記放熱部材との接触面と平行な方向に露出するように保持される、投写型映像表示装置。 A light source unit, a video generation unit that generates video light in response to a video input signal, a light guide optical system that guides light from the light source unit to the video generation unit, a projection optical system that projects the video light, In a projection display apparatus comprising:
The light source unit is
Multiple light sources;
A plurality of light sources arranged in rows and / or columns and holding the plurality of light sources;
A substrate on which wiring for electrically connecting the plurality of light sources is formed;
A heat dissipating member arranged to radiate heat from the plurality of light sources and sandwich the substrate together with the light source holder, and
The substrate is
A connecting portion provided with a terminal for connecting to the light source, and a bridging portion for bridging the plurality of connecting portions,
At least a part of the bridging portion is held between the light source holder and the heat dissipation member so as to be exposed in a direction parallel to a contact surface between the light source holder and the heat dissipation member. Display device.
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