(57)【要約】【課題】波長が異なる複数のレーザ光源から出射される複数のレーザ光を、進行方向と位置が略同一の光路上に揃えて射出する光源モジュールにおいて、環境温度の変化に伴って発生するレーザ光の進行方向の変化の波長間での差を低減する。【解決手段】  レーザチップがヒートシンク上に設置されたレーザ光源と、レーザ光源を保持するレーザホルダとを有する光源モジュールであって、レーザホルダのレーザチップ側にある側壁の剛性がレーザホルダのヒートシンク側にある側壁の剛性と異なるように構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザチップがヒートシンク上に設置されたレーザ光源と、該レーザ光源を保持するレーザホルダとを有する光源モジュールであって、
前記レーザホルダの前記レーザチップ側にある側壁の剛性が、前記レーザホルダの前記ヒートシンク側にある側壁の剛性と異なることを特徴とする光源モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光源モジュールであって、
前記剛性は、レーザ光源がレーザホルダを押し広げようとする力に対する変形しづらさであることを特徴とする光源モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の光源モジュールであって、
前記レーザホルダの側壁のレーザチップ側の厚さがヒートシンク側の厚さと異なることを特徴とする光源モジュール。
【請求項４】
出射光の波長が異なる複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源のそれぞれを個別に保持するレーザホルダを有する光源モジュールであって、
前記レーザ光源はレーザチップがヒートシンク上に設置された構造であり、
前記複数のレーザ光源のうち最も長い波長の光を出射する第一のレーザ光源を保持する第一のレーザホルダにおけるレーザチップ側にある側壁の剛性に対するヒートシンク側にある側壁の剛性の比が、前記複数のレーザ光源のうちの残りのレーザ光源を保持する残りのレーザホルダにおけるレーザチップ側にある側壁の剛性に対するヒートシンク側にある側壁の剛性の比よりも大きいことを特徴とする光源モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光源モジュールであって、
前記第一のレーザホルダの側壁のレーザチップ側の厚さに対するヒートシンク側の厚さの比が、前記残りのレーザホルダの側壁のレーザチップ側の厚さに対するヒートシンク側の厚さの比よりも大きいことを特徴とする光源モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の光源モジュールであって、
前記第一のレーザホルダの側壁のレーザチップ側の厚さに対するヒートシンク側の厚さの比が、前記残りのレーザホルダの側壁のレーザチップ側の厚さに対するヒートシンク側の厚さの比の２倍以上であることを特徴とする光源モジュール。
【請求項７】
請求項５に記載の光源モジュールであって、
前記第一のレーザホルダの側壁のヒートシンク側の厚さがレーザチップ側の厚さよりも厚く、前記残りのレーザホルダの側壁のヒートシンク側の厚さとレーザチップ側の厚さが同じであることを特徴とする光源モジュール。
【請求項８】
請求項５に記載の光源モジュールであって、
前記第一のレーザホルダの側壁のヒートシンク側の厚さとレーザチップ側の厚さが同じで、前記残りのレーザホルダの側壁のヒートシンク側の厚さがレーザチップ側の厚さよりも薄いことを特徴とする光源モジュール。
【請求項９】
請求項５に記載の光源モジュールであって、
前記第一のレーザホルダの側壁のヒートシンク側の厚さがレーザチップ側の厚さよりも厚く、前記残りのレーザホルダの側壁のヒートシンク側の厚さがレーザチップ側の厚さよりも薄いことを特徴とする光源モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源モジュールであって、
前記第一のレーザホルダの側壁のヒートシンク側の厚さがレーザチップ側の厚さの４倍以上で、前記残りのレーザホルダの側壁のヒートシンク側の厚さがレーザチップ側の厚さの半分以下であることを特徴とする光源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出射光の波長が異なる複数のレーザ光源を有する光源モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像描画装置であるプロジェクタとして特許文献１が知られている。特許文献１に記載の画像描画装置は、光源ユニットから出射される緑色、赤色および青色の３色のレーザ光を光走査部で２方向に走査してスクリーン上に画像を表示する。光源ユニットには、青、赤、緑の３色のレーザ光源と、その３色のレーザ光源をそれぞれ個別に保持するための３つの光源保持部（以下、レーザホルダと記す）と、各色のレーザ光源からの出射光をそれぞれ平行光に変換する３つのコリメートレンズと、その３つのコリメートレンズを個々に保持するための３つの光学系保持部と、を備え、レーザホルダと光学系保持部とが色別にレーザ溶着されている。そのため、レーザホルダと光学系保持部とは高精度に位置決めされた状態で固定され、振動や衝撃、温度変化などの外乱に対してもその状態を維持できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６-１８２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような画像描画装置に多く用いられるレーザ光源は、ステムと呼ばれる円板状の台座に半円筒形のヒートシンクを接続し、その平らな面にサブマウントを介してレーザチップを接合して、缶状の金属で封止した構造である。このようなレーザ光源では、構成部品の熱膨張係数が異なるため環境温度が変化すると熱応力によってレーザチップが反り、発光点が変位する。レーザ光は発光点とコリメートレンズの主点を結ぶ方向に進行するため、発光点の変位はレーザ光の進行方向を変化させる。ところが、レーザチップ長は各レーザ光源が出射する光の波長によって異なるため、レーザチップの反りで生じる発光点の変位とそれに伴うレーザ光の進行方向の変化の程度も波長ごと異なったものになる。この進行方向の変化の波長間での差の影響は照射距離に比例して大きくなり、スクリーン上での色ずれの原因となる。上記特許文献１では、このようなレーザ光源内部で起こる熱変形が考慮されておらず、環境温度が変化した場合にスクリーン上で色ずれが発生する可能性があった。
【０００５】
本発明の目的は、出射光の波長が異なる複数のレーザ光源を用いた場合でも、環境温度の変化に伴って発生するレーザ光の進行方向の変化の波長間での差を低減できる光源モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、レーザチップがヒートシンク上に設置されたレーザ光源と、レーザ光源を保持するレーザホルダとを有する光源モジュールであって、レーザホルダのレーザチップ側にある側壁の剛性がレーザホルダのヒートシンク側にある側壁の剛性と異なるように構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、出射する光の波長が異なる複数のレーザ光源を備えた光源モジュールにおいて、環境温度が変化した際に、レーザチップの反りに起因したレーザ光の進行方向の変化の波長間での差を低減できる光源モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１における光源モジュールを適用した走査型画像表示装置の概略構成図である。
【図２】実施例１におけるレーザ光源として用いられる半導体レーザの構造を示す斜視図である。
【図３】実施例１におけるレーザホルダの形状とレーザ光源の取付け方向を示す分解斜視図である。
【図４】実施例１におけるレーザ光源とレーザホルダの環境温度が降下した時の変形を光路面内で描いた断面模式図である。
【図５】実施例１におけるレーザホルダで保持されたレーザ光源の発光点の環境温度が降下した時の左方向変位の計算結果である。
【図６】実施例２におけるレーザホルダの形状とレーザ光源の取付け方向を示す分解斜視図である。
【図７】実施例２におけるレーザ光源とレーザホルダの環境温度が降下した時の変形を光路面内で描いた断面模式図である。
【図８】実施例２におけるレーザホルダで保持されたレーザ光源の発光点の環境温度が降下した時の左方向変位の計算結果である。
【図９】実施例３におけるレーザホルダの形状とレーザ光源の取付け方向を示す分解斜視図である。
【図１０】実施例３におけるレーザ光源とレーザホルダの環境温度が降下した時の変形を光路面内で描いた断面模式図である。
【図１１】実施例３におけるレーザホルダで保持されたレーザ光源の発光点の環境温度が降下した時の左方向変位の計算結果である。
【図１２】従来のレーザホルダで保持されたレーザ光源の発光点の環境温度が降下した時の左方向変位の計算結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明の光源モジュールを適用した走査型画像表示装置を例に、本実施例について図１から図５を用いて説明する。
【００１１】
図１は本実施例における光源モジュールを適用した走査型画像表示装置の概略構成図である。図１中の点線は、レーザ光の光路を表す。本実施例における走査型画像表示装置１は、画像表示用のレーザ光を出射する光源モジュール１０と、このレーザ光を２次元に走査するミラー装置２０を主要光学部品として構成している。筐体４０は、光源モジュール１０とミラー装置２０を固定する成形品である。
【００１２】
まず、光源モジュール１０の構成について説明する。光源モジュール１０内には、互いに波長が異なる光を出射する３つのレーザ光源１１、１２および１３が配置されている。
【００１３】
レーザ光源１３は、３つのレーザ光源のうち中間の波長である緑色レーザ光を出射する半導体レーザである。このレーザ光源１３が出射した緑色レーザ光は、コリメートレンズ１６を透過して略平行なレーザ光に変換されたのち、ダイクロイックミラー１７に入射する。
【００１４】
レーザ光源１２は、３つのレーザ光源の中で最も波長の短い青色レーザ光を出射する半導体レーザである。このレーザ光源１２が出射した青色レーザ光は、コリメートレンズ１５を透過して略平行なレーザ光に変換され、ダイクロイックミラー１７に入射する。
【００１５】
ダイクロイックミラー１７は、レーザ光源１３が出射した緑色レーザ光を透過させる一方、レーザ光源１２から出射した青色レーザ光を反射する機能を備えた波長選択性の光学素子であり、このダイクロイックミラー１７を透過または反射した２色のレーザ光は、進行方向と位置が揃った略同一の光路を進行してダイクロイックミラー１８に入射する。
【００１６】
レーザ光源１１は、３つのレーザ光源の中で最も波長の長い赤色レーザ光を出射する半導体レーザである。以下、このレーザ光源１１を第一のレーザ光源とし、レーザ光源１２、１３を第二、第三のレーザ光源とする。第一のレーザ光源１１が出射した赤色レーザ光は、コリメートレンズ１４を透過して略平行なレーザ光に変換されたのち、ダイクロイックミラー１８に入射する。
【００１７】
ダイクロイックミラー１８は、緑色と青色のレーザ光を反射させ、赤色レーザ光のみを透過させる機能を備えた波長選択性の光学素子である。このダイクロイックミラー１８を透過または反射した緑色、青色および赤色の３色のレーザ光は、進行方向と位置が揃った略同一の光路を進行し、レーザ光を走査するミラー装置２０に入射する。
【００１８】
次に、ミラー装置２０について説明する。ミラー装置２０は、装置内に反射ミラー２１を備え、その反射面を２軸まわりに傾斜させる機能を有する。ミラー装置２０は、入射したレーザ光を反射し、所定の距離だけ離れたスクリーン３０上で２方向に走査して画像を描画する。
【００１９】
以降の説明においては、第一のレーザ光源１１と第二のレーザ光源１２の出射方向にＸ軸、第三のレーザ光源１３の出射方向にＹ軸をとり、Ｘ-Ｙ平面を光路面と記す。
【００２０】
以下では、第一のレーザ光源１１の構造とその保持方法を、第二、第三のレーザ光源１２、１３の構造およびそれらの保持方法と比較しながら、その具体的な構造と効果について説明する。
【００２１】
図２は本実施例におけるレーザ光源として用いられる半導体レーザの構造を示す斜視図である。図２において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれレーザ光源１１、１２、および１３に対応した半導体レーザの構造を示している。図２において、各レーザ光源は、内部構造を見やすくするために、ステム１１３、１２３、１３３、ヒートシンク１１２、１２２、１３２、サブマウント１１１、１２１、１３１、およびレーザチップ１１０、１２０、１３０のみを記載している。
【００２２】
図２（ａ）と（ｂ）においては、Ｘ軸正の方向にレーザ光が出射される。この出射方向に向かってヒートシンク１１２、１２２側（Ｙ軸正の方向）が光路面内での左方向、レーザチップ１１０、１２０側（Ｙ軸負の方向）が光路面内での右方向を表す。図２（ｃ）においては、レーザ光はＹ軸正の方向に出射されるが、ヒートシンク１３２側（Ｘ軸負の方向）が光路面内での左方向、レーザチップ１３０側（Ｘ軸正の方向）が光路面内での右方向を表す。
【００２３】
半導体レーザの構成について、第一のレーザ光源１１を例に説明する。図２（ａ）において、円板状のステム１１３には半円筒形のヒートシンク１１２が接合されており、その平坦面にサブマウント１１１を介してレーザチップ１１０が接合されている。これらはレーザチップ１１０の先端にある発光点が半導体レーザのほぼ中心線上に位置するように構成される。また、円板状のステム１１３外周の光路面内での左側、すなわちヒートシンク側にコの字型の溝１１３ａと、その溝１１３ａからおよそ±９０度回転した２か所にＶ字型の切欠き１１３ｂ、 １１３ｃが設けられており、平面視で溝１３３ａ内で対向する２辺に対する中心線と切欠き１３３ｂ、１３３ｃの頂点を結ぶ直線との交点から発光点の概略の位置と向きが分かるようになっている。これらの素材としては、レーザチップ１１０にはガリウムヒ素、サブマウント１１１には窒化アルミ、ヒートシンク１１２には銅、ステム１１３には鉄、などが用いられる。
【００２４】
図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、第二、第三のレーザ光源１２、１３も基本的な構成は同じであるが、レーザチップ１２０、１３０の長さが、３つのレーザ光源の中で最も長い波長の光を出射する第一のレーザ光源１１のレーザチップ１１０の長さの半分以下であることと、そのレーザチップ１２０、１３０の素材が、窒化ガリウムなどで構成されていることが、レーザ光源１１との相違点である。
【００２５】
図３は本実施例におけるレーザホルダの形状とレーザ光源の取付け方向を示す分解斜視図である。図３において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれレーザ光源１１、１２、および１３に対応したレーザホルダ４１、４２、４３の形状とレーザ光源１１、１２、１３の取付け方向を示す分解斜視図を示している。図３（ａ）と（ｂ）においても、ヒートシンク１１２、１２２側（Ｙ軸正の方向）が光路面内での左、レーザチップ１１０、１２０側（Ｙ軸負の方向）が光路面内での右を表し、図３（ｃ）においては、ヒートシンク１３２側（Ｘ軸負の方向）が光路面内での左、レーザチップ１３０側（Ｘ軸正の方向）が光路面内での右を表す。
【００２６】
レーザホルダの形状について、第一のレーザ光源１１を保持する第一のレーザホルダ４１を例に説明する。図３（ａ）において、第一のレーザホルダ４１の中央には円形状の開口部４１０が形成されている。その開口部４１０の左右には左側壁４１Ｌと右側壁４１Ｒが備えられており、それらの内側面には、開口部４１０の中心方向に突出した複数のリブ４１ｄが等間隔に設けられている。また、左側壁４１Ｌの内側面には、リブ４１ｄよりもさらに開口部４１０の中心方向に突出した突起部４１ａが設けられている。
【００２７】
図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、第二のレーザホルダ４２と第三のレーザホルダ４３についても基本的な形状は同じである。なお、レーザホルダ４１、４２、４３は、亜鉛、マグネシウムあるいはアルミニウムなどの合金を原材料とするダイカストである。
【００２８】
本実施例の特徴は、第一のレーザホルダ４１において、突起部４１ａが設けられた左側壁４１Ｌの厚さｔ１Ｌが右側壁４１Ｒの厚さｔ１Ｒよりも厚いのに対して、第二のレーザホルダ４２では、突起部４２ａが設けられた左側壁４２Ｌの厚さｔ２Ｌと右側壁４２Ｒの厚さｔ２Ｒが等しく、第三のレーザホルダ４３では、突起部４３ａが設けられた左側壁４３Ｌの厚さｔ３Ｌと右側壁４３Ｒの厚さｔ３Ｒが等しいことである。すなわち、第一のレーザホルダ４１においては左側壁４１Ｌの剛性が右側壁４１Ｒの剛性よりも大きいのに対して、第二、第三のレーザホルダ４２、４３では、左側壁４２Ｌ、４３Ｌの剛性と右側壁４２Ｒ、４３Ｒの剛性がそれぞれ等しいことである。ここでいう剛性とは、レーザ光源がレーザホルダの開口部を左右へ押し広げようとする力に対する変形のしづらさのことである。
【００２９】
本実施例の特徴をさらに換言すれば、第一のレーザホルダ４１の側壁の、レーザチップ１１０側の厚さｔ１Ｒ、すなわち剛性、に対するヒートシンク１１２側の厚さｔ１Ｌ、すなわち剛性、の比が、第二のレーザホルダ４２の側壁の、レーザチップ１２０側の厚さｔ２Ｒ、すなわち剛性、に対するヒートシンク１２２側の厚さｔ２Ｌ、すなわち剛性、の比よりも大きいことである。かつ、第三のレーザホルダ４３の側壁の、レーザチップ１３０側の厚さｔ３Ｒ、すなわち剛性、に対するヒートシンク１３２側の厚さｔ３Ｌ、すなわち剛性、の比よりも大きいことである。ここで、左側壁４１Ｌ、４２Ｌ、４３Ｌの厚さｔ１Ｌ、ｔ２Ｌ、ｔ３Ｌは、それぞれ、開口部４１０、４２０、４３０の中心を通る直線上での左側壁４１Ｌ、４２Ｌ、４３Ｌの内側面と外側面との距離であり、突起部４１ａ、４２ａ、４３ａの中心方向への突出高さを除いた値である。
【００３０】
第一のレーザ光源１１は、突起部４１ａが溝１１３ａの内部に収まるようにＸ軸まわりの回転方向の向きが決められた状態で、破線に沿って開口部４１０へ圧入され、ステム１１３の側面と複数のリブ４１ｄが嵌合することによって第一のレーザホルダ４１に固定される。このとき、第一のレーザ光源１１はレーザチップ１１０が右側、ヒートシンク１１２が左側に来る向きに配置される。第二、第三のレーザ光源１２、１３についても同様の向きに配置される。
【００３１】
図４は本実施例におけるレーザ光源とレーザホルダの環境温度が降下した時の変形を光路面内で描いた断面模式図である。図４おいて、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれレーザ光源１１、１２、および１３に対応したレーザ光源とレーザホルダの変形を光路面内で描いた断面図を示している。レーザ光源とレーザホルダに見られる主な変形は、レーザチップ１１０、１２０、１３０の反りと、ステム１１３、１２３、１３３の曲げ、および側壁４１Ｌ、４１Ｒ、４２Ｌ、４２Ｒ、４３Ｌ、４３Ｒの曲げであり、発光点はこれらの変形の影響を受けて変位する。
【００３２】
レーザチップ１１０、１２０、１３０の反りは、レーザ光源１１、１２、１３が熱膨張係数の異なる部材を接合して構成されているために発生する。レーザチップ１１０、１２０、１３０およびサブマウント１１１、１２１、１３１に対して、ヒートシンク１１２、１２２、１３２の熱膨張係数が大きいため、環境温度が降下した際には、図４のように、レーザチップ１１０、１２０、１３０は左側、すなわちヒートシンク１１２、１２２、１３２側へ反る。
【００３３】
このレーザチップ１１０、１２０、１３０の反りの大きさは、レーザ光源が出射する光の波長で決まるレーザチップ長に比例する。３つのレーザ光源の中で最も長い波長の光を出射し最長のレーザチップ１１０を搭載している第一のレーザ光源１１ではレーザチップ１１０の反りが顕著であるのに対して、第一のレーザ光源１１よりも短い波長の光を出射しレーザチップ１２０、１３０の長さがレーザチップ１１０の半分以下と短い第二、第三のレーザ光源１２、１３ではレーザチップ１２０、１３０の反りも小さい。
【００３４】
ステム１１３、１２３、１３３と側壁４１Ｌ、４１Ｒ、４２Ｌ、４２Ｒ、４３Ｌ、４３Ｒの曲げは、ステム１１３、１２３、１３３とレーザホルダ４１、４２、４３間の熱応力に起因して発生する。ステム１１３、１２３、１３３に対してレーザホルダ４１、４２、４３の熱膨張係数が大きいため、環境温度が降下した際には、図４のように、ステム１１３、１２３、１３３はレーザホルダ４１、４２、４３の側壁４１Ｌ、４１Ｒ、４２Ｌ、４２Ｒ、４３Ｌ、４３Ｒを左右へ押し広げる。
【００３５】
左側壁４１Ｌが厚い、すなわち剛性が大きく、右側壁４１Ｒが薄い、すなわち剛性が小さい第一のレーザホルダ４１では、左側壁４１Ｌの左方向への開きに比べて右側壁４１Ｒの右方向への開きが大きくなるため、第一のレーザ光源１１はその分、第一のレーザホルダ４１内で右側へ変位する。この第一のレーザ光源１１の右側への変位によって、レーザチップ１１０の反りによって生じていた発光点の左側への変位が低減される。
【００３６】
一方、左右の側壁４２Ｌと４２Ｒ、および４３Ｌと４３Ｒの厚さがそれぞれ同じ、すなわち左右の側壁の剛性が等しい第二、第三のレーザホルダ４２、４３では、左側壁４２Ｌ、４３Ｌと右側壁４２Ｒ、４３Ｒの変形も（レーザ光源の剛性の左右非対称性により厳密には対称とはならないが）ほぼ左右対称となるため、第二、第三のレーザ光源１２、１３は第二、第三のレーザホルダ４２、４３内でほとんど変位しない。
【００３７】
図５は、レーザ光源１１、１２、１３を本実施例におけるレーザホルダ４１、４２、４３でそれぞれ保持した場合に、環境温度が降下したときの発光点の左方向変位の計算結果を示したものである。環境温度の条件としては、常温２０度から６０度降下したマイナス４０度での計算結果を示している。図５において、左端は、左側壁４１Ｌの厚さｔ１Ｌが右側壁４１Ｒの厚さｔ１Ｒの２倍となる第一のレーザホルダ４１で第一のレーザ光源１１を保持した場合の第一のレーザ光源１１の発光点の変位である。また、中央は、左右の側壁４２Ｌ、４２Ｒの厚みｔ２Ｌ、ｔ２Ｒが等しい第二のレーザホルダ４２に保持された第二のレーザ光源１２の発光点の変位である。さらに、右端は、左右の側壁４３Ｌ、４３Ｒの厚みｔ３Ｌ、ｔ３Ｒが等しい第三のレーザホルダ４３に保持された第三のレーザ光源１３の発光点の変位である。このとき、第一のレーザホルダ４１の側壁の、レーザチップ１１０側の厚さｔ１Ｒに対するヒートシンク１１２側の厚さｔ１Ｌの比は、第二のレーザホルダ４２の側壁の、レーザチップ１２０側の厚さｔ２Ｒに対するヒートシンク１２２側の厚さｔ２Ｌの比、および第三のレーザホルダ４３の側壁の、レーザチップ１３０側の厚さｔ３Ｒに対するヒートシンク１３２側の厚さｔ３Ｌの比の２倍である。
【００３８】
図１２には、レーザ光源１１、１２、１３のすべてを左右の厚みが等しい従来のレーザホルダで保持した状態で環境温度を降下させたときの発光点の左方向変位の計算結果を比較として示す。環境温度条件は図５と同じである。図１２において、左から順に、レーザ光源１１、１２、１３の発光点の変位である。図１２および図５中の発光点の変位は、図１２の左端に示す、従来のレーザホルダで保持した場合のレーザ光源１１の発光点の変位の値で正規化している。
【００３９】
図１２および図５の左端の計算結果の差から分るように、第一のレーザホルダ４１の左右非対称な変形によって第一のレーザ光源１１の発光点の左方向への変位を低減できるので、３つのレーザ光源１１、１２、１３の発光点の変位の差を従来例よりも２割程度小さくできる。したがって、発光点とコリメートレンズの主点とを結ぶ直線の方向、すなわちレーザ光の進行方向の変化の相対差を小さくすることができる。
【００４０】
なお、ここでは環境温度が降下した場合の例を示したが、発光点の変位は温度変化と各部品の線膨張係数にほぼ比例するため、環境温度が上昇した場合には、変位の方向が逆向きになるだけで、同様の効果が得られる。
【００４１】
このように本実施例によれば、出射する光の波長が異なる複数のレーザ光源を備えた光源モジュールにおいて、環境温度が変化した場合においても、例えばスクリーン上でのスポットの色ずれが少ない光源モジュールを提供できる。
【実施例２】
【００４２】
本実施例について図６から図８を用いて説明する。図中において実施例1と同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４３】
図６は、本実施例におけるレーザホルダの形状とレーザ光源の取付け方向を示す分解斜視図である。図６において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれレーザ光源１１、１２、および１３に対応したレーザホルダの形状とレーザ光源の取付け方向を示している。本実施例においては、第二のレーザ光源１２は第二のレーザホルダ４４に、第三のレーザ光源１３は第三のレーザホルダ４５に、そして第一のレーザ光源１１は第一のレーザホルダ４６に、それぞれ固定される。
【００４４】
本実施例の特徴は、第二のレーザホルダ４４において、突起部４４ａが設けられた左側壁４４Ｌの厚さｔ４Ｌが右側壁４４Ｒの厚さｔ４Ｒよりも薄く、第三のレーザホルダ４５においても、突起部４５ａが設けられた左側壁４５Ｌの厚さｔ５Ｌが右側壁４５Ｒの厚さｔ５Ｒよりも薄いのに対して、第一のレーザホルダ４６では、突起部４６ａが設けられた左側壁４６Ｌの厚さｔ６Ｌと右側壁４６Ｒの厚さｔ６Ｒが等しいことである。すなわち、第二、第三のレーザホルダ４４、４５においては、突起部４４ａ、４５ａが設けられた左側壁４４Ｌ、４５Ｌの剛性が右側壁４４Ｒ、４５Ｒの剛性よりもそれぞれ小さいのに対して、第一のレーザホルダ４６では、突起部４６ａが設けられた左側壁４６Ｌの剛性と右側壁４６Ｒの剛性が等しいことである。ここでいう剛性とは、レーザ光源がレーザホルダの開口部を左右へ押し広げようとする力に対する側壁の開きづらさのことである。
【００４５】
本実施例の特徴をさらに換言すれば、第一のレーザホルダ４６の側壁の、レーザチップ１１０側の厚さｔ６Ｒ、すなわち剛性、に対するヒートシンク１１２側の厚さｔ６Ｌ、すなわち剛性、の比が、第二のレーザホルダ４４の側壁の、レーザチップ１２０側の厚さｔ４Ｒ、すなわち剛性、に対するヒートシンク１２２側の厚さｔ４Ｌ、すなわち剛性、の比よりも大きいことである。かつ、第三のレーザホルダ４５の側壁の、レーザチップ１３０側の厚さｔ５Ｒ、すなわち剛性、に対するヒートシンク１３２側の厚さｔ５Ｌ、すなわち剛性、の比よりも大きいことである。ここで、左側壁４６Ｌ、４４Ｌ、４５Ｌの厚さｔ６Ｌ、ｔ４Ｌ、ｔ５Ｌは、それぞれ、開口部４６０、４４０、４５０の中心を通る直線上での左側壁４６Ｌ、４４Ｌ、４５Ｌの内側面と外側面との距離であり、突起部４６ａ、４４ａ、４５ａの中心方向への突出高さを除いた値である。
【００４６】
図７は本実施例における環境温度が降下した時のレーザ光源とレーザホルダの変形を光路面内で描いた断面模式図である。図７おいて、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれレーザ光源１１、１２、および１３に対応したレーザ光源とレーザホルダの変形を光路面内で描いた断面図を示している。本実施例においても、レーザチップ１１０、１２０、１３０の先端にある発光点の変位は、レーザ光源１１、１２、１３内部の熱応力に起因したレーザチップ１１０、１２０、１３０の反りと、レーザ光源１１、１２、１３とレーザホルダ４６、４４、４５間の熱応力に起因したステム１１３、１２３,１３３の曲げと側壁４６Ｌ、４６Ｒ、４４Ｌ、４４Ｒ、４５Ｌ、４５Ｒの曲げで発生する。また、３つのレーザ光源の中で最も長い波長の光を出射し最長のレーザチップ１１０を搭載している第一のレーザ光源１１ではレーザチップ１１０の反りが顕著であるのに対して、第一のレーザ光源１１よりも出射光の波長が短くレーザチップ１２０、１３０の長さがレーザチップ１１０の半分以下と短い第二、第三のレーザ光源１２、１３ではレーザチップ１２０、１３０の反りが小さい。
【００４７】
本実施例のように、左側壁４４Ｌ、４５Ｌが薄い、すなわち剛性が小さく、右側壁４４Ｒ、４５Ｒが厚い、すなわち剛性が大きい第二、第三のレーザホルダ４４、４５では、右側壁４４Ｒ、４５Ｒの右方向への開きに比べて左側壁４４Ｌ、４５Ｌの左方向への開きが大きくなるため、第二、第三のレーザ光源１２、１３はレーザホルダ４４、４５内で左側へ変位する。この第二、第三のレーザ光源１２、１３の左側への変位によって、レーザチップ１２０、１３０の反りによる変位がもともと小さかった第二、第三のレーザ光源１２、１３の発光点は、左方向への変位が増加する。
【００４８】
一方、左右の側壁４６Ｌ、４６Ｒの厚さｔ６Ｌ、ｔ６Ｒが同じ、すなわち左右の側壁４６Ｌ、４６Ｒの剛性が等しい第一のレーザホルダ４６では、左側壁４６Ｌと右側壁４６Ｒの変形も（厳密には、レーザ光源の剛性の左右非対称性により対称とはならないが）ほぼ左右対称となるため、第一のレーザ光源１１は第一のレーザホルダ４６内でほとんど変位しない。そのため第一のレーザ光源１１の発光点は、レーザチップ１１０の反りによって生じていた左方向への変位が残ったままとなる。
【００４９】
図８は、レーザ光源１１、１２、１３を本実施例のレーザホルダ４６、４４、４５でそれぞれ保持した場合に、環境温度が降下したときの発光点の左方向変位の計算結果を示したものである。環境温度条件は図５と同じである。図８において、左端は左右の側壁４６Ｌ、４６Ｒの厚みｔ６Ｌ、ｔ６Ｒが等しい第一のレーザホルダ４６に保持された第一のレーザ光源１１の発光点の変位、中央は右側壁４４Ｒの厚さｔ４Ｒが左側壁４４Ｌの厚さｔ４Ｌの２倍の第二のレーザホルダ４４で保持された第二のレーザ光源１２の発光点の変位、右端は右側壁４５Ｒの厚さｔ５Ｒが左側壁４５Ｌの厚さｔ５Ｌの２倍の第三のレーザホルダ４５で保持された第三のレーザ光源１３の発光点の変位である。このとき、第一のレーザホルダ４６の側壁の、レーザチップ１１０側の厚さｔ６Ｒに対するヒートシンク１１２側の厚さｔ６Ｌの比は、第二のレーザホルダ４４の側壁の、レーザチップ１２０側の厚さｔ４Ｒに対するヒートシンク１２２側の厚さｔ４Ｌの比、および第三のレーザホルダ４５の側壁の、レーザチップ１３０側の厚さｔ５Ｒに対するヒートシンク１３２側の厚さｔ５Ｌの比の２倍である。なお、図８中の発光点の変位は、図１２の左端に示す、従来のレーザホルダで保持した場合のレーザ光源１１の発光点の変位の値で正規化している。
【００５０】
図８と図１２の中央、右端の計算結果のそれぞれの差から分るように、第二、第三のレーザホルダ４４、４５の左右非対称な変形によって、第二、第三のレーザ光源１２、１３の発光点を第一のレーザ光源１１の発光点の変位と同じ左方向へ変位されられるので、３つのレーザ光源１１、１２、１３の発光点の変位の差を従来例の半分程度まで小さくできる。したがって、発光点とコリメートレンズの主点とを結ぶ直線の方向、すなわちレーザ光の進行方向の変化の相対差を小さくすることができる。さらに、本実施例では、従来例に比べてレーザホルダの側壁の厚さを薄くしているので、光源モジュールを小型化できる。
【００５１】
なお、実施例１と同様に、環境温度が上昇した場合でも変位の方向が逆向きになるだけで、同様の効果が得られる。
【００５２】
このように本実施例によれば、出射する光の波長が異なる複数のレーザ光源を備えた光源モジュールにおいて、環境温度が変化した場合においても、例えばスクリーン上でのスポットの色ずれが少ない光源モジュールを提供できる。
【実施例３】
【００５３】
本実施例について図９から図１１を用いて説明する。図中において実施例1と同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００５４】
図９は、本実施例におけるレーザホルダの形状とレーザ光源の取付け方向を示す分解斜視図である。図９において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれレーザ光源１１、１２、および１３に対応したレーザホルダの形状とレーザ光源の取付け方向を示している。本実施例においては、第一のレーザ光源１１は第一のレーザホルダ４７に固定され、第二、第三のレーザ光源１２、１３は第二、第三のレーザホルダ４４、４５にそれぞれ固定される。
【００５５】
本実施例の特徴は、第一のレーザホルダ４７では、突起部４７ａが設けられた左側壁４７Ｌの厚さｔ７Ｌが右側壁４７Ｒの厚さｔ７Ｒよりも厚いのに対して、第二のレーザホルダ４４では、突起部４４ａが設けられた左側壁４４Ｌの厚さｔ４Ｌが右側壁４４Ｒの厚さｔ４Ｒよりも薄く、第三のレーザホルダ４５では、突起部４５ａが設けられた４５Ｌの厚さｔ５Ｌが右側壁４５Ｒの厚さｔ５Ｒよりも薄いことである。すなわち、第一のレーザホルダ４７では、左側壁４７Ｌの剛性が右側壁４７Ｒの剛性よりも大きいのに対して、第二、第三のレーザホルダ４４、４５では、左側壁４４Ｌ、４５Ｌの剛性が右側壁４４Ｒ、４５Ｒの剛性よりも小さいことである。ここでいう剛性とは、レーザ光源がレーザホルダの開口部を左右へ押し広げようとする力に対する側壁の開きづらさのことである。
【００５６】
本実施例の特徴をさらに換言すれば、第一のレーザホルダ４７の側壁の、レーザチップ１１０側の厚さｔ７Ｒ、すなわち剛性、に対するヒートシンク１１２側の厚さｔ７Ｌ、すなわち剛性、の比が、第二のレーザホルダ４４の側壁の、レーザチップ１２０側の厚さｔ４Ｒ、すなわち剛性、に対するヒートシンク１２２側の厚さｔ４Ｌ、すなわち剛性、の比よりも大きいことである。かつ、第三のレーザホルダ４５の側壁の、レーザチップ１３０側の厚さｔ５Ｒ、すなわち剛性、に対するヒートシンク１３２側の厚さｔ５Ｌ、すなわち剛性、の比よりも大きいことである。ここで、左側壁４７Ｌ、４４Ｌ、４５Ｌの厚さｔ７Ｌ、ｔ４Ｌ、ｔ５Ｌは、それぞれ、開口部４７０、４４０、４５０の中心を通る直線上での左側壁４７Ｌ、４４Ｌ、４５Ｌの内側面と外側面との距離であり、突起部４７ａ、４４ａ、４５ａの中心方向への突出高さを除いた値である。
【００５７】
図１０は本実施例における環境温度が降下した時のレーザ光源とレーザホルダの変形を光路面内で描いた断面模式図である。図１０おいて、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれレーザ光源１１、１２、および１３に対応したレーザ光源とレーザホルダの変形を光路面内で描いた断面図を示している。本実施例においても、レーザチップ１１０、１２０、１３０の先端にある発光点の変位は、レーザ光源１１、１２、１３内部の熱応力に起因したレーザチップ１１０、１２０、１３０の反りと、レーザ光源１１、１２、１３とレーザホルダ４７、４４、４５間の熱応力に起因したステム１１３、１２３、１３３の曲げと側壁４７Ｌ、４７Ｒ、４４Ｌ、４４Ｒ、４５Ｌ、４５Ｒの曲げで発生する。また、３つのレーザ光源の中で最も長い波長の光を出射し最長のレーザチップ１１０を搭載している第一のレーザ光源１１ではレーザチップ１１０の反りが顕著であるのに対して、第一のレーザ光源１１よりも出射光の波長が短くレーザチップ１２０、１３０の長さがレーザチップ１１０の半分以下と短い第二、第三のレーザ光源１２、１３ではレーザチップ１２０、１３０の反りが小さい。
【００５８】
本実施例において、第一のレーザホルダ４７では、左側壁の４７Ｌ左方向への開きに比べて右側壁４７Ｒの右方向への開きが大きくなるため、第一のレーザ光源１１はその分、レーザホルダ４１内で右側へ変位する。この第一のレーザ光源１１の右側への変位によって、レーザチップ１１０の反りによって生じていた発光点の左側への変位が低減される。
【００５９】
一方、第二、第三のレーザホルダ４４、４５では、右側壁４４Ｒ、４５Ｒの右方向への開きに比べて左側壁４４Ｌ、４５Ｌの左方向への開きが大きくなるため、第二、第三のレーザ光源１２、１３は第二、第三のレーザホルダ４４、４５内で左側へ変位する。この第二、第三のレーザ光源１２、１３の左側への変位によって、レーザチップ１２０、１３０の反りによる変位がもともと小さかった第二、第三のレーザ光源１２、１３の発光点は、左側への変位が増加する。
【００６０】
図１１は、レーザ光源１１、１２、１３を本実施例のレーザホルダ４７、４４、４５でそれぞれ保持した場合に、環境温度が降下したときの発光点の左方向変位の計算結果を示したものである。環境温度条件は図５と同じである。図１１において、左端は、左側壁４７Ｌの厚さｔ７Ｌが右側壁４７Ｒの厚さｔ７Ｒの４倍の第一のレーザホルダ４７に保持された第一のレーザ光源１１の発光点の変位である。また、中央は、右側壁４４Ｒの厚さｔ４Ｒが左側壁４４Ｌの厚さｔ４Ｌの２倍の第二のレーザホルダ４４に保持された第二のレーザ光源１２の発光点の変位である。そして、右端は、右側壁４５Ｒの厚さｔ５Ｒが左側壁４５Ｌの厚さｔ５Ｌの２倍の第三のレーザホルダ４５に保持された第三のレーザ光源１３の発光点の変位である。このとき、第一のレーザホルダ４７の側壁の、レーザチップ１１０側の厚さｔ７Ｒに対するヒートシンク１１２側の厚さｔ７Ｌの比は、第二のレーザホルダ４４の側壁の、レーザチップ１２０側の厚さｔ４Ｒに対するヒートシンク１２２側の厚さｔ４Ｌの比、および第三のレーザホルダ４５の側壁の、レーザチップ１３０側の厚さｔ５Ｒに対するヒートシンク１３２側の厚さｔ５Ｌの比の８倍である。なお、図１１中の発光点の変位は、図１２の左端に示す、従来のレーザホルダで保持した場合のレーザ光源１１の発光点の変位の値で正規化している。
【００６１】
図１１と図１２の左端の計算結果の差から分るように、第一のレーザホルダ４７の左右非対称な変形によって第一のレーザ光源１１の発光点の左方向への変位を減少させる。また、図１１と図１２の中央、右端の計算結果のそれぞれの差から分るように、第二、第三のレーザホルダ４４、４５の左右非対称な変形によって第二、第三のレーザ光源１２、１３の発光点の左方向への変位を増加させる。これにより、３つのレーザ光源１１、１２、１３の発光点の変位の差を従来例の２割程度にまで低減することができる。したがって、本実施例では発光点とコリメートレンズの主点とを結ぶ直線の方向、すなわちレーザ光の進行方向の変化の相対差を従来例に比べて大幅に小さくすることができる。
【００６２】
なお、実施例１と同様に、環境温度が上昇した場合でも変位の方向が逆向きになるだけで同様の効果が得られる。
【００６３】
このように本実施例によれば、出射する光の波長が異なる複数のレーザ光源を備えた光源モジュールにおいて、環境温度が変化した場合においても、例えばスクリーン上でのスポットの色ずれが少ない光源モジュールを提供できる。
【００６４】
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、上記した実施例では、レーザホルダの側壁の剛性を変えることを、側壁の厚さを変えることで説明したが、剛性を形状で変えてもよく、例えば側壁の一部に穴を設けてもよいし、リブを追加する構成としてもよい。また、側壁の厚さの比を２倍や４倍として説明したが、この数値に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例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。
【符号の説明】
【００６５】
１：走査型画像表示装置、１０：光源モジュール、２０：ミラー装置、３０：スクリーン、４０：筐体、１１、１２、１３：レーザ光源、１４、１５、１６：コリメートレンズ、
１７、１８：ダイクロイックミラー、１１３、１２３、１３３：ステム、１１２、１２２、１３２：ヒートシンク、１１１、１２１、１２１：サブマウント、１１０、１２０、１３０：レーザチップ、１１３ａ、１２３ａ、１３３ａ：溝、１１３ｂ、 １１３ｃ、１２３ｂ、 １２３ｃ、１３３ｂ、 １３３ｃ：切欠き、２１：反射ミラー、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７：レーザホルダ、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０：開口部、４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａ、４７ａ：突起部、４１ｄ、４２ｄ、４３ｄ、４４ｄ、４５ｄ、４６ｄ、４７ｄ：リブ、４１Ｌ、４２Ｌ、４３Ｌ、４４Ｌ、４５Ｌ、４６Ｌ、４７Ｌ：左側壁、ｔ１Ｌ、ｔ２Ｌ、ｔ３Ｌ、ｔ４Ｌ、ｔ５Ｌ、ｔ６Ｌ、ｔ７Ｌ：左側壁の厚さ、４１Ｒ、４２Ｒ、４３Ｒ、４４Ｒ、４５Ｒ、４６Ｒ、４７Ｒ：右側壁、ｔ１Ｒ、ｔ２Ｒ、ｔ３Ｒ、ｔ４Ｒ、ｔ５Ｒ、ｔ６Ｒ、ｔ７Ｒ：右側壁の厚さ
【図１】
2020198416.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020198416.tif 000009
【図８】
2020198416.tif 000010
【図９】
2020198416.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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