(57)【要約】【課題】  効率よく迅速に半導体レーザーの温度を制御することができる光源装置、及び投影装置を提供する。【解決手段】  光源２１は、光束を出射し、光源筐体２６は、光源２１を保持し、第１の凸部２６４（第２の凸部２６５）を有し、ペルチェ素子５３は、光源筐体２６の一部に熱接続され、光源筐体２６を介して光源２１の温度を調整し、集光光学系２２は、光源２１からの光束の進行方向に配置され、ホルダ２３は、集光光学系２２を保持し、光源筐体２６の第１の凸部２６４に対応する第１の凹部２３２を有し、第１の凸部２６４と第１の凹部２３２とを係合する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を出射する半導体レーザーと、
前記半導体レーザーを保持し、第一の係合部を有するフレームと、
前記フレームの一部に熱接続され、前記フレームを介して前記半導体レーザーの温度を調整する熱電素子と、
前記半導体レーザーからの光束の進行方向に配置される光学部材と、
前記光学部材を保持し、前記第一の係合部に係合する第二の係合部を有するホルダと、を備える、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第一の係合部は、前記フレームの前記半導体レーザーが保持される位置よりも前記熱電素子から離れた位置に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第一の係合部は、前記フレームの前記半導体レーザーが保持される位置よりも前記熱電素子から離れた位置と、前記フレームの前記半導体レーザーが保持される位置よりも前記熱電素子に近い位置と、に配置され、前記熱伝導素子に近い第一の係合部は、前記熱伝導素子から遠い第一の係合部よりも前記ホルダへの熱伝導が小さくなるように、固定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第一の係合部と前記第二の係合部とは、接着剤により固定される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
前記フレームは、前記接着剤より熱伝導率が高い部材で形成される、
ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第一の係合部または第二の係合部のいずれか一方は、前記第一の係合部または第二の係合部の他方に対して移動可能な隙間を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
前記光学部材を通過した光束の進行方向に配置され、前記光束の偏光方向を調整する偏光調整部と、
前記偏光調整部を少なくとも保持するカバー体と、をさらに備え、
前記カバー体は、前記フレームの少なくとも一部を跨ぐように凹んで形成される溝部を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
【請求項８】
前記カバー体は、前記溝部の内壁が前記フレームに接触しないように配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光源装置。
【請求項９】
前記熱電素子は、一部が前記カバー体の溝部まで延在して配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の光源装置と、
前記光源装置から出射される光束を走査して画像を生成する走査部と、
前記走査部が生成した画像を表示するスクリーンと、
前記スクリーンに表示された画像を示す表示光を外部の投影部材に投影するリレー光学系と、
前記リレー光学系を少なくとも収納するハウジングと、を備え、
前記熱電素子の廃熱部を前記ハウジングの外側に露出させる、
ことを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、及びこの光源装置の光を走査することで画像を生成する投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の投影装置は、例えば特許文献１に開示され、３つの光源と、光源から出射される光束を整形する光学素子と、３つの光源の光束の光軸を一致させるビーム結合器と、３つの光源から出射された合成ビームを走査することで画像を生成する走査部と、を金属などで形成される光学フレーム内に固定してモジュール化したものが知られている。このような半導体レーザーを用いた投影装置は、非常に光利用効率が高いため、従来の表示装置に比べて消費電力を抑えることができ、かつ走査型による画像生成方法により従来の液晶表示器を用いた表示装置に比べて容積を低減することが期待できる。
【０００３】
しかしながら、このような半導体レーザーを用いた投影装置は、車両に搭載するヘッドアップディスプレイ装置などに用いられた場合、低温から高温まで幅広い温度での動作が必要とされるが、半導体レーザーは動作温度範囲が狭く、半導体レーザーを車両に搭載するには、この点が大きな課題である。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決するため、特許文献２のような、ペルチェ素子（熱電素子）を用いて、半導体レーザーの温度を制御する方法が知られている。ペルチェ素子は、印加する電流の極性を反転させることで温度制御の対象を、加熱または冷却することができ、半導体レーザーの温度調整に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５３３７１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３７２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、半導体レーザーを熱電素子で温度制御する場合、必要な消費電力と目標温度への到達時間が問題となる。例えば、本出願人の実験結果によれば、４ｃｃ程度の表示装置をペルチェ素子により冷却した場合、８５℃雰囲気に置かれた表示装置内の半導体レーザーの温度を動作可能温度範囲の上限である６０℃まで冷却するには、ペルチェ素子の消費電力を１０Ｗとしたとしても９０ｓｅｃもの時間を要し、起動時間が多くかかり過ぎてしまうおそれがあり、起動時間を短くするために消費電力を増加させた場合、走査型の投影装置の特徴でもある低消費電力を達成することができないおそれがあった。
【０００７】
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、効率よく迅速に半導体レーザーの温度を制御することができる光源装置、及び投影装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明の光源装置は、光束を出射する半導体レーザーと、前記半導体レーザーを保持し、第一の係合部を有するフレームと、前記フレームの一部に熱接続され、前記フレームを介して前記半導体レーザーの温度を調整する熱電素子と、前記半導体レーザーからの光束の進行方向に配置される光学部材と、前記光学部材を保持し、前記第一の係合部に係合する第二の係合部を有するホルダと、を備えるものである。
【０００９】
また、本発明の投影装置は、前記光源装置と、前記光源装置から出射される光束を走査して画像を生成する走査部と、前記走査部が生成した画像を表示するスクリーンと、前記スクリーンに表示された画像を示す表示光を外部の投影部材に投影するリレー光学系と、前記リレー光学系を少なくとも収納するハウジングと、を備え、前記熱電素子の廃熱部を前記ハウジングの外側に露出させるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、効率よく迅速に半導体レーザーの温度を制御することができる光源装置、及び投影装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の投影装置を示す概略断面図である。
【図２】同上実施形態における表示装置の構成を説明する概略平面図である。
【図３】同上実施形態の表示装置の断面図であり、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同上実施形態の光源モジュールの斜視図である。
【図５】同上実施形態のホルダと光源筐体との係合を説明するための図であり、（ａ）は、透視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ方向からみた正面図である。
【図６】同上実施形態における表示装置の断面図であり、図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の変形例におけるホルダと光源筐体との係合を説明するための図であり、（ａ）は、透視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ方向からみた正面図である。
【図８】本発明の変形例におけるホルダと光源筐体との係合の変形例を説明するための図であり、（ａ）は、透視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ方向からみた正面図である。
【図９】第２実施形態における表示装置の構成を説明する概略平面図である。
【図１０】同上実施形態における調光モジュールの斜視図である
【図１１】同上実施形態における表示装置の断面図であり、図９のＥ−Ｅ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本発明の走査型の投影装置をヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）１として適用した一実施形態を説明する。
【００１３】
ＨＵＤ装置（投影装置）１は、例えば自動車に搭載されるものであり、図１等に示すように、表示装置１０と、平面ミラー６１と、曲面ミラー６２と、ハウジング７０と、制御基板（図示しない）と、を備え、表示装置１０が表示した表示画像Ｍを表す表示光Ｌを、平面ミラー６１と曲面ミラー６２とで反射し、ＨＵＤ装置１が搭載される車両のウインドシールド２に投射し、観察者（通常、車両の運転者）３に、虚像Ｖを視認させるものである。ＨＵＤ装置１がこのように表示する内容は、各種車両情報、ナビゲーション情報等である。
【００１４】
表示装置１０は、表示画像Ｍを後述する透過スクリーン４０上に表示するものであり、詳細な構成については、詳述する。
【００１５】
平面ミラー（リレー光学系）６１は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、表示装置１０が出射した表示画像Ｍの表示光Ｌを、曲面ミラー６２に向けて反射させるものである。
【００１６】
曲面ミラー（リレー光学系）６２は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、平面ミラー６１で反射した表示光Ｌをさらに反射し、ウインドシールド２に向けて出射する。曲面ミラー６２で反射した表示光Ｌは、後述するハウジング７０の開口部７１ａに設けられた透光性カバー７１ｂを透過して、ウインドシールド２に向かう。ウインドシールド２に到達し、反射された表示光Ｌは、ウインドシールド２の前方位置に表示画像Ｍの虚像Ｖを形成する。これにより、ＨＵＤ装置１は、虚像Ｖとウインドシールド２の前方に実際に存在する外景等の双方を、観察者３に視認させることができる。なお、曲面ミラー６２は拡大鏡としての機能を有し、表示装置１０に表示された表示画像Ｍを拡大してウインドシールド２側へ反射する。すなわち、観察者３に視認される虚像Ｖは表示装置１０が表示する表示画像Ｍが拡大した像である。
【００１７】
ハウジング７０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂から形成される上ケース７１と、下ケース７２とから構成され、これら上ケース７１と下ケース７２とを係合することで、平面ミラー６１、曲面ミラー６２を内部に収納し、外部に表示装置１０と図示しない前記制御基板が取り付けられる。
上ケース７１は、ウインドシールド２に対向する部分に、後述する表示光Ｌをウインドシールド２に通過させる開口部７１ａを有し、この開口部７１ａは、透光性カバー７１ｂに覆われている。また、上ケース７１は、開口部７１ａの平面ミラー６１に近接する箇所に遮光壁７１ｃを有し、開口部７１ａ（透光性カバー７１ｂ）から入射する外光が平面ミラー６１側または表示装置１０側へ進行することを防止する。さらに、上ケース７１は、遮光壁７１ｃの一部に貫通する光検出孔７１ｄを有し、この光検出孔７１ｄの先には後述する外光センサ８０が設けられ、ＨＵＤ装置１の外部（観察者３の周囲）の照度を検出する。
下ケース７２は、ハウジング７０の内部に収納する平面ミラー６１、曲面ミラー６２及び外部に取り付ける表示装置１０、前記制御基板を係合する係合部（図示しない）をそれぞれ有し、表示装置１０、平面ミラー６１、曲面ミラー６２、前記制御基板等をそれぞれ位置決め固定する。また、下ケース７２は、表示装置１０が表示する表示画像Ｍが平面ミラー６１に臨むように開口した表示口７２ａを有する。また、下ケース７２は、図示しないが、前記制御基板から表示装置１０と外光センサ８０などに各種信号と電力とを供給する配線が挿通する配線穴も有する。
【００１８】
コントロールユニット（図示しない）は、前記制御基板に設けられ、ＨＵＤ装置１の電気的な制御をするものであり、光源２１，温度センサ２５，走査部３１，モニタセンサ３３，ペルチェ素子５３，外光センサ８０，図示しない車両ＥＣＵと、図示しない配線により電力や信号を授受可能に接続される。前記コントロールユニットは、車両ＥＣＵからの信号に基づき、図示しない記憶部から画像データをＬＶＤＳ（Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｉｇｎａｌ）通信などで取得し、画像データに基づき、光源２１と走査部３１を制御することで所望の表示画像Ｍを透過スクリーン４０上に生成する。前記コントロールユニットは、外光センサ８０からの照度データに基づき、表示画像Ｍの輝度を決定し、光源２１が出射する光強度を調整する。また、前記コントロールユニットは、モニタセンサ３３から検出された光強度に基づき、光源２１が実際に所望の光強度を出射しているかを監視し、モニタセンサ３３から検出された光強度が所望の光強度になるように光源２１の光強度を補正する。
【００１９】
また、前記コントロールユニットは、温度センサ２５から光源２１の温度データを取得し、光源２１が適当な温度になるように、ペルチェ素子５３を制御することで、光源２１の温度制御を行う。前記コントロールユニットは、光源２１の温度が適当な温度より高温である場合、ペルチェ素子５３の温度調整面５３１から吸熱するようにペルチェ素子５３に所定の電圧を印加することで電流を流し、光源２１を冷却する。なお、光源２１が動作温度範囲以上であると判定された場合、前記コントロールユニットは、ペルチェ素子５３が効率よく駆動できる最大の電流で駆動し、より短時間で冷却できるように制御する。また、前記コントロールユニットは、光源２１の温度が適当な温度より低温である場合、ペルチェ素子５３の温度調整面５３１から加熱するようにペルチェ素子５３に冷却時とは反転した電流を印加して、光源２１を加熱する。なお、光源２１が動作温度範囲以下であると判定された場合、前記コントロールユニットは、ペルチェ素子５３が効率よく駆動できる最大の電流で駆動し、より短時間で加熱できるように制御する。以下に、表示装置１０の具体的な構成を、図２乃至４を用いて説明する。図２は、表示装置１０の構成を説明する概略平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は、光源モジュール２０の斜視図である。図５は、ホルダ２３と光源筐体２６との係合を説明するための図である。
【００２０】
図２，３を参照して説明すると、表示装置１０は、合成光束Ｃを出射する光源モジュール２０と、光源モジュール２０から出射された合成光束Ｃを走査して画像を生成する走査モジュ−ル３０と、走査モジュ−ル３０が走査した合成光束Ｃを表面で結像して表示画像Ｍを表示する透過スクリーン４０と、光源モジュール２０から伝達される熱を拡散する放熱部材（熱拡散部材）５０、取付部材（熱拡散部材）５１、ベース部材５２、ペルチェ素子５３、熱伝導シート５４を備え、光源モジュール２０が出射する合成光束Ｃを、走査モジュ−ル３０が透過スクリーン４０上に走査することで透過スクリーン４０の表面に表示画像Ｍが生成され、この表示装置１０で生成された表示画像Ｍがリレー光学系（平面ミラー６１、曲面ミラー６２）に反射されることで、ウインドシールド２に投影され、観察者３に表示画像Ｍの虚像Ｖを視認させることができる。なお、透過スクリーン４０に表示される表示画像Ｍは、曲面ミラー６２やウインドシールド２により拡大されて視認される。以下に、光源モジュール２０の具体的な構成を説明する。
【００２１】
（光源モジュール）
光源モジュール２０（光源装置）は、赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂの三原色の光束を合波して１本の合成光束Ｃとして出射するものであり、図４に示すように、光源筐体２６に、光源２１と、集光光学系２２を保持するホルダ２３と、ダイクロイックミラー２４と、温度センサ２５と、をそれぞれ固定したものである。なお、光源２１及びホルダ２３などは、赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂ用にそれぞれ設けられるが、図４においては図を見易くするため、共通箇所については図及び符号を省略している。
【００２２】
光源２１は、半導体レーザーであり、赤色光束Ｒを出射する第一光源２１ｒと、緑色光束Ｇを出射する第二光源２１ｇと、青色光束Ｂを出射する第三光源２１ｂと、から構成され、図示しない配線により前記コントロールユニットと接続され、前記コントロールユニットから第一光源２１ｒ，第二光源２１ｇ，第三光源２１ｂそれぞれに供給される電流の大きさに基づいて、所望の光強度の赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂを出射するものである。光源２１は、それぞれ後述する光源筐体２６の立壁部２６３に設けられる係止部に固定される。なお、光源２１と立壁部２６３に設けられる係止部との間には、図示しない熱伝導グリスや高熱伝導接着剤や熱伝導性シリコーン、熱伝導シートなどを介在させ、光源筐体２６に光源２１を係合させる。これにより、光源筐体２６を介して後述するペルチェ素子５３の熱が光源２１に効率よく伝達されることで、光源２１が冷却または加熱される。また、この光源筐体２６の立壁部２６３の上側の位置（ペルチェ素子５３から光源２１よりも離れた位置）には、サーミスタである温度センサ２５が配置され（図３，４参照）、この温度センサ２５が光源筐体２６の熱を検出することで、光源２１の温度を間接的に検出する。すなわち、光源２１の温度を温度センサ２５により検出し、この検出した温度に基づき、後述する前記コントロールユニットがペルチェ素子５３を制御することで、光源２１の温度が調整される。
【００２３】
集光光学系２２は、片面が凸または両面が凸形状であり、光源２１から出射された発散光を収束光に変換するレンズからなり、第一光源２１ｒから出射される赤色光束Ｒの光路上に配置される第一集光光学系２２ｒと、第二光源２１ｇから出射される緑色光束Ｇの光路上に配置される第二集光光学系２２ｇと、第三光源２１ｂから出射される青色光束Ｂの光路上に配置される第三集光光学系２２ｂと、を有し、入射した光束Ｒ，Ｇ，Ｂが所定の位置に集光するように収差補正するレンズである。集光光学系２２は、ホルダ２３（保持部２３１）により保持され、このホルダ２３は、それぞれ光源筐体２６に係合し、光源筐体２６の第２の面２６２に接触しないように保持される。
【００２４】
ホルダ２３は、光源２１から出射する光の進行方向に集光光学系２２を配置するためのホルダであり、図４に示すように、光源２１から出射された光が進行する位置において集光光学系２２を保持する保持部２３１と、保持部２３１よりも上側（後述する光源筐体２６の第２の面２６２から離れた位置）に設けられた貫通孔で形成される第１の凹部２３２と、保持部２３１よりも下側（後述する光源筐体２６の第２の面２６２に近い位置）に設けられた凹状に形成される第２の凹部２３３と、を備え、例えば、光源筐体２６と同じ材料（熱膨張係数の小さい金属）で形成される。なお、ホルダ２３は、集光光学系２２以外の１種または複数種の光学部材を保持するものであってもよい。第１の凹部２３２には、後述する光源筐体２６の第１の凸部２６４が挿入され、第１の凹部２３２と第１の凸部２６４との間を後述する接着剤Ｐで固定する。また、第２の凹部２３３には、後述する光源筐体２６の第２の凸部２６５が挿入され、第２の凹部２３３と第２の凸部２６５との間を同様に接着剤Ｐで固定する。ホルダ２３と光源筐体２６との係合する方法については後述する。
【００２５】
ダイクロイックミラー２４は、誘電体多層膜等の薄膜が鏡面に形成されたミラーであり、第一集光光学系２２ｒを通過した赤色光束Ｒの光路上に所定の角度をもって配置される第一ダイクロイックミラー２４ｒと、第二集光光学系２２ｇを通過した緑色光束Ｇの光路上に所定の角度をもって配置される第二ダイクロイックミラー２４ｇと、第三集光光学系２２ｂを通過した青色光束Ｂの光路上に所定の角度をもって配置される第三ダイクロイックミラー２４ｂと、を有し、赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂの光軸を略同方向に揃える。ダイクロイックミラー２４は、それぞれ後述する光源筐体２６の第２の面２６２に設けられた係止部に固定される。
光源筐体（フレーム）２６は、熱伝導性の高い熱伝導性樹脂やセラミックや金属などで形成された板状の部材である。光源筐体２６の一方の第１の面２６１は、平面であり、後述する第三熱伝導シート５４３を介してペルチェ素子５３の温度調整面５３１と熱的に接続される。また、光源筐体２６の他方の第２の面２６２は、光源２１を固定するための突出した立壁部２６３と、集光光学系２２を固定する図示しない係止部とを有する。立壁部２６３は、第２の面２６２から一体的に上側に突出しており、光源２１それぞれを固定する。
この立壁部２６３の光源２１よりも上側からホルダ２３側（光源２１の光の進行方向）に向けて突出する第１の凸部２６４と、立壁部２６３の光源２１よりも下側からホルダ２３側（光源２１の光の進行方向）に向けて突出する第２の凸部２６５と、を備え、これらの第１の凸部２６４と第２の凸部２６５が接着剤Ｐを介してホルダ２３の第１の凹部２３２と第２の凹部２３３とにそれぞれ固定される。以下に、図５を用いて、光源筐体２６にホルダ２３を係合する方法を説明する。図５（ａ）は、透視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＤ方向からホルダ２３を視認した正面図である。
【００２６】
図５を参照すると、まず、ホルダ２３の貫通孔で形成される第１の凹部２３２に、光源筐体２６の立壁部２６３に設けた第１の凸部２６４を挿入し、さらに、ホルダ２３の凹状に形成される第２の凹部２３３に、光源筐体２６の立壁部２６３に設けた第１の凸部２６４を挿入する。第一光源２１ｒ，第二光源２１ｇ，第三光源２１ｂに対してそれぞれ設けられたホルダ２３は、それぞれの光源２１が出射する赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂの光軸がダイクロイックミラー２４を通過した後に一致するように三次元方向に調整される。次いで、それぞれのホルダ２３の位置が決まった際に、第１の凹部２３２と第１の凸部２６４との間、及び第２の凹部２３３と第２の凸部２６５との間にＵＶ硬化性の樹脂からなる接着剤Ｐ（図５における塗りつぶし箇所）を流し込み、ＵＶ照射することで、ホルダ２３が光源筐体２６に対して位置決め固定される。
【００２７】
また、光源筐体２６は、図３に示すように、ベース部材５２に固定するための熱伝導性が低い樹脂ネジなどで形成される第一係止部２５４を有し、光源筐体２６は、第一係止部２５４によりベース部材５２と熱交換が少なくなるように固定される。また、立壁部２６３のペルチェ素子５３から光源２１よりも離れた位置には、温度センサ２５が係合される。以下に本実施形態における走査モジュ−ル３０の構成を説明する。
【００２８】
（走査モジュ−ル）
図２，図６を参照すると、走査モジュ−ル３０は、光源モジュール２０からの合成光束Ｃを受け、この合成光束Ｃを走査することで、透過スクリーン４０上に表示画像Ｍを生成するものであり、走査部筐体３４に、走査部３１と、ミラー３２と、モニタセンサ３３と、をそれぞれ固定したものである。なお、走査部筐体３４は、図示しない固定手段を有し、走査モジュ−ル３０は、この固定手段により放熱部材５０（取付部材５１）に固定される。
【００２９】
走査部３１は、二次元方向に、光源モジュール２０からの合成光束Ｃを偏向する偏向器であり、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーで構成され、前記コントロールユニットの制御のもとで、受光した合成光束Ｃを、透過スクリーン４０上で主走査方向に複数回往復走査（主走査）しながら、主走査方向に直交する副走査方向に走査（副走査）することで所望の表示画像Ｍを透過スクリーン４０上に表示する。走査部３１は、後述する走査部筐体３４に設けられた第三係止部３１１により固定される。
【００３０】
ミラー３２は、光源モジュール２０から出射される合成光束Ｃの光路上に所定の角度をもって配置され、光源モジュール２０からの合成光束Ｃを走査部３１の方向へ反射するものである。ミラー３２の反射率は、予め調整され、合成光束Ｃの数％はミラー３２を透過してモニタセンサ３３の受光面に入射する。
【００３１】
モニタセンサ３３は、カラーセンサなどであり、合成光束Ｃの各色の光強度を検出し、前記コントロールユニットに出力する。前記コントロールユニットは、モニタセンサ３３からの検出信号に基づき、光源２１に供給する電流を調整する。
【００３２】
走査部筐体３４は、合成樹脂などで形成された板状の部材であり、一方の面に、走査部３１，ミラー３２，モニタセンサ３３を配置、固定するための第三係止部３１１などの係止部をそれぞれ有する。また、走査部筐体３４は、後述する取付部材５１に図示しないボルトなどの係合部により固定される。すなわち、走査部３１は、第三係止部３１１と走査部筐体３４と図示しない係合部を介して熱拡散部材（取付部材５１）に固定されるが、これに限定されない。以上が本実施形態における走査モジュ−ル３０の構成である。
【００３３】
透過スクリーン４０は、走査部３１からの画像光Ｋを背面で受光し、透過させることで、表面側に表示画像Ｍを表示するものであり、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等によって構成される。透過スクリーン４０は、後述するベース部材５２に設けられた係止部に配置、固定されるが、これに限定されず、後述するハウジング７０に設けられた係止部に配置、固定されてもよい。
【００３４】
放熱部材（廃熱部）５０は、表面積を大きくするようにフィン形状を有し、金属などの熱伝導がよい部材により形成されたヒートシンクであり、一方の面に後述する第一熱伝導シート５４１を介して取付部材５１が着接し、他方の面をハウジング７０の外部に突出するように配設され、取付部材５１を介してペルチェ素子５３の廃熱面５３２からの熱を吸熱し、ハウジング７０の外部に放出することにより、光源２１を効率よく冷却または加熱する効果を有する。具体的には、放熱部材５０は、図示しない熱伝導グリスを塗布したボルトなどで取付部材５１に強固に固定され、取付部材５１を介してハウジング７０の外部に固定される。なお、放熱部材５０は、熱伝導性接着剤により取付部材５１に固定されてもよい。
【００３５】
取付部材（熱拡散部材）５１は、熱伝導性が高い金属などで形成され、一方の面は第一熱伝導シート５４１を介して放熱部材５０と着接し、放熱部材５０と熱的に接続される。また、取付部材５１の他方の面には、ベース部材５２と、走査部筐体３４とを係止する係止部を有し、第二熱伝導シート５４２を介してベース部材５２とペルチェ素子５３とが着接され、さらに走査部筐体３４が図示しないボルトなどで固定される。具体的には、取付部材５１は、ベース部材５２と第二係止部５２２により強固に固定される。また、取付部材５１は、図示しないボルトなどの係合部を有し、ハウジング７０の外側と係合する。
【００３６】
ベース部材５２は、熱伝導性が低い樹脂などで板状に形成される部材であり、中央領域に後述するペルチェ素子５３を収納する矩形状の貫通孔で形成される収納部５２１と、取付部材５１と係合するための第二係止部５２２と、を有する。第二係止部５２２は、熱伝導性が低い樹脂ネジなどであり、ベース部材５２は、第二係止部５２２により取付部材５１と熱交換が少なくなるように固定される。
【００３７】
ペルチェ素子（熱電素子）５３は、温度調整面５３１と、温度調整面５３１と反対の面である廃熱面５３２と、を有し、後述する前記コントロールユニットの制御のもと、温度調整面５３１を加熱または冷却する熱電素子である。ペルチェ素子５３は、ベース部材５２の収納部５２１に収納され、温度調整面５３１が第三熱伝導シート５４３を介して光源筐体２６と着接し、廃熱面５３２が第二熱伝導シート５４２を介して取付部材５１と着接する。
【００３８】
熱伝導シート５４は、熱伝導性が高いグラファイトシートなどのシート状の部材であり、放熱部材５０と取付部材５１との間に挟着される第一熱伝導シート５４１と、取付部材５１とベース部材５２との間に挟着される第二熱伝導シート５４２と、ペルチェ素子５３と光源筐体２６との間に挟着される第三熱伝導シート５４３と、を有する。
【００３９】
第一熱伝導シート５４１は、放熱部材５０と取付部材５１との熱交換を良好にするものであり、取付部材５１が放熱部材５０に着接する概ね全ての範囲に配置されることが好ましい。
【００４０】
第二熱伝導シート５４２は、取付部材５１とペルチェ素子５３との熱交換を良好にするものであり、ペルチェ素子５３の廃熱面５３２が取付部材５１に着接する領域よりも大きい領域に配置される。斯かる構成により、温度調整面５３１を冷却する際、ペルチェ素子５３の廃熱面５３２に発生する熱を効率よく取付部材５１に廃熱することができ、また、温度調整面５３１を加熱する際、取付部材５１から熱を効率よく吸熱することができる。なお、第二熱伝導シート５４２が、ペルチェ素子５３の廃熱面５３２と取付部材５１とが着接する領域よりも大きい領域に配置された場合、第二熱伝導シート５４２が取付部材５１とベース部材５２との間に配置されることになるが、上述したように、ベース部材５２が熱伝導性の低い部材で構成されているため、取付部材５１の熱が第二熱伝導シート５４２を介してもベース部材５２（ベース部材５２を介した光源筐体２６）に伝わりにくく、ペルチェ素子５３の廃熱面５３２側と温度調整面５３１側との熱伝導を低く抑えることができ、温度調整面５３１により光源２１（光源筐体２６）を効率よく温度調整することができる。
【００４１】
第三熱伝導シート５４３は、ペルチェ素子５３の温度調整面５３１と光源筐体２６との熱交換を良好にするものであり、温度調整面５３１が光源筐体２６に着接する概ね全ての範囲に配置されることが好ましい。
【００４２】
本実施形態における光源モジュール２０（光源装置）は、以上に説明したとおり、光束を出射する光源２１と、光源２１を保持し、第１の凸部２６４（第２の凸部２６５）を有する光源筐体２６と、光源筐体２６の一部に熱接続され、光源筐体２６を介して光源２１の温度を調整するペルチェ素子５３と、光源２１からの光束の進行方向に配置される集光光学系２２と、集光光学系２２を保持し、第１の凸部２６４（第２の凸部２６５）に対応する第１の凹部２３２（第２の凹部２３３）を有するホルダ２３と、第１の凸部２６４（第２の凸部２６５）と第１の凹部２３２（第２の凹部２３３）との間を接着固定する接着剤Ｐとを備え、ホルダ２３と光源筐体２６とを接着剤Ｐを介して接着固定するので、ホルダ２３と光源筐体２６との間の熱伝導を低く抑えることができ、ペルチェ素子５３（第２の面２６２）からの熱がホルダ２３に伝わりにくくなるため、光源２１を効率よく迅速に温度調整することができる。また、光源２１を挟んだ箇所でそれぞれ固定されているため、光源２１に対してホルダ２３が強固に係合され、振動しても光束の光軸がずれにくく耐振動性に優れた光源モジュール２０を提供することができる。
【００４３】
さらに、第１の凸部２６４は、光源筐体２６の光源２１が保持される位置よりもペルチェ素子５３から離れた位置に配置されるので、ペルチェ素子５３からの熱がまず光源２１に伝わるため、光源２１を効率よくさらに迅速に温度調整することができる。
【００４４】
さらに、光源筐体２６の光源２１が取り付けられた位置より離れた位置（光源２１の上側）に配置された第１の凸部２６４は、光源筐体２６の光源２１が取り付けられた位置より近い位置（光源２１の下側）に配置された第２の凸部２６５より長く突出し、第１の凹部２３２により深く挿入されて固定される。これにより、第２の凸部２６５は、第１の凸部２６４よりもホルダ２３への熱伝導が小さくなるように接着固定される。斯かる構成により、ホルダ２３の第１の凹部２３２と光源筐体２６の第１の凸部２６４とを、より強固に固定することができる。強固に固定した場合、ホルダ２３と光源筐体２６との熱伝導性も僅かに高くなってしまうが、ペルチェ素子５３から光源２１より離れた位置における係合であるため、ペルチェ素子５３からの熱がはじめに光源２１に伝達されるため、光源２１をペルチェ素子５３により迅速に温度調整することができる。
【００４５】
さらに、光源筐体２６は、接着剤Ｐより熱伝導率が高い部材で形成されるため、ペルチェ素子５３からの熱を効率よく光源２１に伝達することができる。
【００４６】
第１の凸部２６４（第２の凸部２６５）または第１の凹部２３２（第２の凹部２３３）のいずれか一方は、第１の凸部２６４（第２の凸部２６５）または第１の凹部２３２（第２の凹部２３３）の他方に対して３次元方向に移動可能に形成されており、斯かる構成により、ホルダ２３を光源筐体２６に固定する際に、光源２１の光軸を調整することができる。
【００４７】
なお、ホルダ２３は、図５（ａ）に示すように、後述する第２の面２６２に接触しないように浮いた状態で保持されるため、ペルチェ素子５３（第２の面２６２）からの熱がホルダ２３に伝わりにくくなるため、光源２１を効率よく迅速に温度調整することができる。
【００４８】
また、ホルダ２３は、熱膨張係数の小さい金属で形成されているため、温度変化した場合であっても光源２１に対して集光光学系（光学素子）２２の相対位置がずれにくく、光源モジュール２０から出射される光束の光軸がずれずに走査モジュ−ル３０に入射させることができ、延いては、正確な位置に表示品位の高い表示画像Ｍを生成することができる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。
【００５０】
以上の説明では、第１の凸部２６４は、第１の凹部２３２に対して、３次元方向に移動可能なように隙間を形成していたが、これに限定されずに、図７に示す第１の凸部２６４ａのように、一方向を第１の凹部２３２ａと同等の大きさの開口にして、上下方向の移動を規制し、第１の凸部２６４ａを、第１の凹部２３２ａに対して、２次元方向のみに移動可能に形成してもよい。
【００５１】
また、以上の説明では、第１の凸部２６４と第１の凹部２３２、及び第２の凸部２６５と第２の凹部２３３を、接着剤Ｐを介して係合させていたが、図８に示すように、第１の凸部２６４ｂと第１の凹部２３２ｂ、または／および第２の凸部２６５ｂと第２の凹部２３３ｂを、嵌合してもよい。斯かる構成により、ホルダ２３と光源筐体２６との表面間の熱伝導により、ホルダ２３と光源筐体２６とを一体に設けた場合と比べて、ホルダ２３と光源筐体２６との熱伝導を低く抑えることができる。また、凸部の外周面または凹部の内周面に突起部を設けたり、シボ加工をすることで、ホルダ２３と光源筐体２６との嵌合箇所の接触面積を抑えることで熱伝導を低く抑えてもよい。
【００５２】
また、第１の凸部２６４と第１の凹部２３２、及び第２の凸部２６５と第２の凹部２３３の凹凸を逆に形成してもよい。
【００５３】
また、凹部は、第１の凹部２３２のように貫通孔でも、第２の凹部２３３のように貫通していなくてもよいが、貫通孔とした場合の方がＵＶを接着剤Ｐに照射しやすくなる。
【００５４】
また、以上の説明では、光源筐体２６に、光学素子である集光光学系２２（ホルダ２３）やダイクロイックミラー２４などを係止していたが、走査モジュ−ル３０の走査部筐体３４にそれぞれ係止されてもよい。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、図９乃至１１を用いて、本発明の第２実施形態の光源モジュール２０について説明する。なお、前述した実施形態と同等もしくは相当箇所には、同一符号を付して、その詳細な説明は省く。
【００５６】
本発明の第２実施形態における光源モジュール２０は、光源２１から出射され走査モジュ−ル３０に向かう赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂを調光する調光モジュール９０をさらに設ける点で、上記実施形態とは異なる。図９は、本実施形態における表示装置１０の構成を示す図であり、図１０は、本実施形態における調光モジュール９０の斜視図であり、図１１は、本実施形態の表示装置１０の断面図であり、図９のＥ−Ｅ断面図である。
【００５７】
調光モジュール９０は、偏光方向を変化させることが可能な液晶パネルからなる偏光調整部９１を、カバー体９２に収納したものであり、光源２１から出射され集光光学系２２を透過した赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂの光路上に配置される。偏光調整部９１は、前記制御基板からの制御信号に基づき赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂを偏光する。偏光調整部９１が偏光した赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂは、ダイクロイックミラー２４を通過し光軸が揃えられた合成光束Ｃとなる。本実施形態における表示装置１０は、ダイクロイックミラー２４と走査モジュ−ル３０との間の合成光束Ｃの光路上に、ワイヤーグリッド偏光板などから構成される偏光板９３を設ける。すなわち、調光モジュール９０は、偏光調整部９１により赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂの偏光方向を制御することで、偏光板９３を透過する光量を調整する（調光する）ことができる。
【００５８】
カバー体９２は、例えば、熱伝導性が低いポリカーボネートなどの合成樹脂材料などで形成され、光源２１側に位置する第１のカバー体９２１と、ダイクロイックミラー２４側に位置する第２のカバー体９２２と、から構成され、第１のカバー体９２１と第２のカバー体９２２との間で偏光調整部９１を挟持する。第１のカバー体９２１と第２のカバー体９２２とは、光源２１からダイクロイックミラー２４まで赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂをそれぞれ透過させるための貫通孔で形成される複数の透光孔９０ａを有する。なお、透光孔９０ａは、赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇ，青色光束Ｂ毎に設けずに、共通の大きな貫通孔で形成してもよい。
【００５９】
カバー体９２は、取付部材５１に載置される２つの支持部９０ｂと、２つの支持部９０ｂとの間に透光孔９０ａ側（下側から上側）に向けて凹んだ溝部９０ｃと、有する。カバー体９２は、支持部９０ｂに図示しない貫通穴を有し、この貫通穴にネジなどを挿入することで取付部材５１に係合される。カバー体９２が取付部材５１の所定箇所に係合された際、溝部９０ｃの内側の空間には、光源筐体２６と、ペルチェ素子５３と、熱伝導シート５４（第二熱伝導シート５４２、第三熱伝導シート５４３）と、が配置される。溝部９０ｃの内壁は、光源筐体２６と熱接続されないように光源筐体２６から離間しており、また、光源筐体２６に熱接続された温度調整面５３１やペルチェ素子５３の温度調整面５３１とも離間している。従って、ペルチェ素子５３が光源筐体２６を介して光源２１の温度を調整する際、光源筐体２６と調光モジュール９０のカバー体９２とが離間して設けられているため、ペルチェ素子５３からの熱を効率よく光源２１に伝達することが迅速に温度調整することができる。また、本実施形態のようにカバー体９２を、ペルチェ素子５３を跨ぐように配置することで、光源２１を迅速に温度調整するためにペルチェ素子５３を大型化（大面積化）した場合であっても、光源２１に近い位置に調光モジュール９０を配置することができるため、光源２１の温度調整を迅速に行いつつ、小型の光源モジュール２０を提供することができる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、偏光調整部９１よりも光源２１側に偏光板を配置していないが、これは、光源２１から出射される光が偏光方向の揃ったレーザー光であるためであり、光源２１から偏光調整部９１に入射されるレーザー光の偏光方向を所定の方向になるように組み付けることで可能となる。なお、偏光調整部９１よりも光源２１側にも偏光板（図示しない）を設ける構成としてもよい、
【００６１】
また、調光モジュール９０のカバー体９２内には、偏光調整部９１以外にも、上述した偏光板や偏光調整部９１の破損防止用の保護部材（図示しない）などを設けてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１    ＨＵＤ装置（投影装置）
２    ウインドシールド（投影部材）
３    観察者
１０    表示装置
２０    光源モジュール（光源装置）
２１    光源（半導体レーザー）
２２    集光光学系（光学部材）
２３    ホルダ
２４    ダイクロイックミラー（光束結合器）
２５    温度センサ
２６    光源筐体（フレーム）
３０    走査モジュ−ル
３１    走査部
３２    ミラー
３３    モニタセンサ
３４    走査部筐体
４０    透過スクリーン
５０    放熱部材（廃熱部）
５１    取付部材
５２    ベース部材
５３    ペルチェ素子（熱電素子）
５４    熱伝導シート
６１    平面ミラー（リレー光学系）
６２    曲面ミラー（リレー光学系）
７０    ハウジング
８０    外光センサ
９０    調光モジュール
９１    偏光調整部
９２    カバー体
２３１  保持部
２３２  第１の凹部（第二の係合部）
２３３  第２の凹部（第二の係合部）
２６１  第１の面
２６２  第２の面
２６３  立壁部
２６４  第１の凸部（第一の係合部）
２６５  第２の凸部（第一の係合部）
２６６  第１の係止部
３１１  第三係止部
５２１  収納部
５２２  第二係止部
５３１  温度調整面
５３２  廃熱面
Ｃ    合成光束
Ｋ    画像光
Ｍ    表示画像
Ｌ    表示光
Ｐ    接着剤
【図１】
2015179234.tif 000003
【図２】
2015179234.tif 000004
【図３】
2015179234.tif 000005
【図４】
2015179234.tif 000006
【図５】
2015179234.tif 000007
【図６】
2015179234.tif 000008
【図７】
2015179234.tif 000009
【図８】
2015179234.tif 000010
【図９】
2015179234.tif 000011
【図１０】
2015179234.tif 000012
【図１１】
2015179234.tif 000013