(57)【要約】【課題】放熱効果を向上させた光学装置を提供する。【解決手段】光学装置１は、発光素子を内蔵した光学部１０と、光学部１０から伝導された熱を放出する放熱部２０と、光学部１０に接続されたケーブル３０と、ケーブル３０を介して光学部１０を制御する制御部４０とを備えている。光学部１０は、放熱部２０の設置面ＳＭに設置されている。設置面ＳＭのうち一部は、光学部１０と放熱部２０とが離間した空隙部ＫＢとされている。ケーブル３０は、空隙部ＫＢを通って制御部４０に接続されている。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力する発光素子と、
前記発光素子を内蔵した光学部と、
前記光学部から伝導された熱を放出する放熱部と、
前記光学部に接続されたケーブルと、
前記ケーブルを介して前記光学部を制御する制御部とを備えた光学装置であって、
前記光学部は、前記放熱部の設置面に設置され、
前記設置面のうち一部は、前記光学部と前記放熱部とが離間した空隙部とされ、
前記ケーブルは、前記空隙部を通って前記制御部に接続されていること
を特徴とする光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置であって、
前記空隙部は、前記光学部に設けられた光学凹部であること
を特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光学装置であって、
前記空隙部は、前記放熱部に設けられた放熱凹部であること
を特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の光学装置であって、
前記光学部は、前記空隙部において、前記放熱部に向かって突出した細板状のフィン部が設けられていること
を特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の光学装置であって、
前記設置面には、前記光学部に形成された段差と前記放熱部に形成された段差とが噛み合った噛合部が設けられていること
を特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の光学装置を備えた投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を出力する発光素子を備えた光学装置および投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザは、産業用、民生用を問わず盛んに利用されるようになっており、例えば、レーザ光を走査することで、画像を投影するプロジェクタなどが知られている。このようなプロジェクタにおいては、ＭＥＭＳと呼ばれる駆動ミラーを用いることで、レーザ光を走査する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、他の技術分野にも利用されており、レーザ光を用いた光書込ユニットを備える光走査装置なども開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−８８０６０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６０４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献に記載のプロジェクタは、画像を投影面に投影し、操作物が投影面にタッチしたことを検出する。具体的には、光源と、光源からのレーザ光を走査する投影部と、操作物により反射されたレーザ光を検出する受光部と、受光部の検出結果に基づいて、操作物が投影面にタッチしたと判定する制御部とを備えている。
【０００６】
特許文献２に記載の光走査装置は、液晶素子を含む光学系を収納する光学ハウジングを備え、光学ハウジングには、透明基板が位置決め固定された液晶素子を接着固定する固定部が設けられている。
【０００７】
半導体レーザにおいては、発熱による温度上昇が問題とされており、放熱等による冷却を効率的に行うことが求められている。これに対し、特許文献１および特許文献２では、半導体レーザの熱対策がなされておらず、発熱による部品の損傷などが懸念される。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、放熱効果を向上させた光学装置および投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光学装置は、レーザ光を出力する発光素子と、前記発光素子を内蔵した光学部と、前記光学部から伝導された熱を放出する放熱部と、前記光学部に接続されたケーブルと、前記ケーブルを介して前記光学部を制御する制御部とを備えた光学装置であって、前記光学部は、前記放熱部の設置面に設置され、前記設置面のうち一部は、前記光学部と前記放熱部とが離間した空隙部とされ、前記ケーブルは、前記空隙部を通って前記制御部に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る光学装置では、前記空隙部は、前記光学部に設けられた光学凹部である構成としてもよい。
【００１１】
本発明に係る光学装置では、前記空隙部は、前記放熱部に設けられた放熱凹部である構成としてもよい。
【００１２】
本発明に係る光学装置では、前記光学部は、前記空隙部において、前記放熱部に向かって突出した細板状のフィン部が設けられている構成としてもよい。
【００１３】
本発明に係る光学装置では、前記設置面には、前記光学部に形成された段差と前記放熱部に形成された段差とが噛み合った噛合部が設けられている構成としてもよい。
【００１４】
本発明に係る投影装置は、本発明に係る光学装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、空隙部を設けることで、光学部と放熱部とが接触する設置面を確保することができ、光学装置の放熱効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る光学装置の概略側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの矢符Ａ−Ａでの断面を示す概略断面図である。
【図２】光学部の内部の構造を示す概略構造図である。
【図３Ａ】従来の光学装置の比較例を示す概略側面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの矢符Ｂ−Ｂでの断面を示す概略断面図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態に係る光学装置の概略側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの矢符Ｃ−Ｃでの断面を示す概略断面図である。
【図５Ａ】本発明の第３実施形態に係る光学装置の概略側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの矢符Ｄ−Ｄでの断面を示す概略断面図である。
【図６Ａ】本発明の第４実施形態に係る光学装置の概略側面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの矢符Ｅ−Ｅでの断面を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る光学装置について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る光学装置の概略側面図であって、図１Ｂは、図１Ａの矢符Ａ−Ａでの断面を示す概略断面図である。
【００１９】
本発明の第１実施形態に係る光学装置１は、レーザ光ＬＺを出力する発光素子１１（後述する図２参照）と、発光素子１１を内蔵した光学部１０と、光学部１０から伝導された熱を放出する放熱部２０と、光学部１０に接続されたケーブル３０と、ケーブル３０を介して光学部１０を制御する制御部４０とを備えている。
【００２０】
光学部１０は、略直方体状に形成され、放熱部２０と対向する面（図１Ｂでは、下面）に光学凹部１０ａが設けられている。光学部１０は、アルミダイキャストで形成されているが、これに限定されず、例えば、マグネシウムダイキャストや亜鉛ダイキャストなどを用いてもよい。なお、光学部１０の内部の構造については、後述する図２を参照して詳細に説明する。
【００２１】
放熱部２０は、平板状に形成され、光学部１０と対向する面（図１Ｂでは、上面）には、光学部１０を設置するための平坦な設置面ＳＭが設けられている。本実施の形態において、放熱部２０は、アルミニウムで形成されている。
【００２２】
設置面ＳＭのうち一部は、光学部１０と放熱部２０とが離間した空隙部ＫＢとされており、本実施の形態では、光学凹部１０ａが空隙部ＫＢに相当する。光学凹部１０ａは、上面視における設置面ＳＭの中央付近（図１Ａでは、光学部１０の右側面寄り）から設置面ＳＭの外縁部に向かって設けられており、光学部１０の側面（図１Ａでは、左側面）には、ケーブル３０を通すための光学開口部１０ｄが設けられている。つまり、光学部１０と放熱部２０とは、設置面ＳＭを介して一体に構成されており、以下では説明のため、光学部１０と放熱部２０とを併せて、光学モジュールと呼ぶことがある。
【００２３】
ケーブル３０は、厚みが薄く形成され、幅の広いハーネスであって、絶縁樹脂で表面を覆われており、光学部１０と制御部４０とを電気的に接続している。具体的に、ケーブル３０は、上面視における設置面ＳＭの中央付近で光学部１０に一端が接続され、光学凹部１０ａを通って光学開口部１０ｄから光学モジュールの外部に引き出され、他端が制御部４０に接続されている。
【００２４】
制御部４０は、例えば、ＣＰＵやメモリなどが搭載された制御基板であって、光学部１０および放熱部２０とは独立して設けられている。
【００２５】
図２は、光学部の内部の構造を示す概略構造図である。なお、図２では、図面の見易さを考慮して、筐体を透視的に示している。
【００２６】
光学部１０は、３つの発光素子１１、レンズ１２、およびＭＥＭＳミラー１３を備えており、それらが筐体に収納された構造とされている。
【００２７】
３つの発光素子１１は、それぞれレーザ光ＬＺを出力するレーザダイオードである。３つの発光素子１１では、出力されるレーザ光ＬＺが互いに異なっていてもよく、例えば、青色光、赤色光、および緑色光のうち、いずれかを出力する。
【００２８】
レンズ１２は、発光素子１１から出力されたレーザ光ＬＺを収束する。また、レンズ１２によって、レーザ光ＬＺのビーム形状を変更してもよい。なお、レンズ１２は、１つに限定されず、用途に応じて複数設けられていてもよい。
【００２９】
ＭＥＭＳミラー１３は、回転駆動するミラーであって、レンズ１２を経由したレーザ光ＬＺを反射し、レーザ光ＬＺが筐体の外部へ照射される。ＭＥＭＳミラー１３が駆動して反射する方向を変えることで、レーザ光ＬＺを走査させることができる。
【００３０】
なお、光学部１０は、発光素子１１、レンズ１２、およびＭＥＭＳミラー１３に加えて、レーザ光ＬＺを反射するミラーやレーザ光ＬＺを整形するスリットなど、光学部品を適宜備えていてもよい。
【００３１】
次に、従来の光学装置を示す比較例の構造と、本発明の第１実施形態に係る光学装置１の構造とを比較し、従来の構造の課題について説明する。
【００３２】
図３Ａは、従来の光学装置の比較例を示す概略側面図であって、図３Ｂは、図３Ａの矢符Ｂ−Ｂでの断面を示す概略断面図である。
【００３３】
比較例に係る光学装置１００は、第１実施形態と同様に、発光素子を内蔵した光学部１１０と、放熱部１２０と、ケーブル１３０と、制御部１４０とで構成されている。比較例は、第１実施形態に対して、空隙部ＫＢを備えていない点で異なる。つまり、光学部１１０は、放熱部１２０と対向する面が平坦な面であって、光学凹部１０ａが設けられていない。そのため、光学部１１０と放熱部１２０とは、ケーブル１３０に相当する厚みで離間しており、設置面ＳＭのように、光学部１１０と放熱部１２０とが直に接触している部分が存在しない。従って、光学部１１０から放熱部１２０への熱の伝導効率が低くなり、放熱部１２０の放熱効果が弱いことが課題となっていた。
【００３４】
これに対し、本発明に係る光学装置１では、図１Ｂに示すように、光学部１０と放熱部２０とが設置面ＳＭを介して接触しており、光学部１０で生じた熱が放熱部２０へと伝導される。放熱部２０では、伝導された熱が外部へ放出される。その結果、光学部１０は、冷却されて部品の損傷などを抑制することができる。つまり、空隙部ＫＢを設けることで、光学部１０と放熱部２０とが接触する設置面ＳＭを確保することができ、光学装置１の放熱効果を向上させることができる。
【００３５】
なお、図１Ｂでは、空隙部ＫＢを強調するため、光学部１０と放熱部２０との間の距離をケーブル３０の厚みより大きくしているが、空隙部ＫＢは、ケーブル３０と同程度の厚みを有する空間とされ、ケーブル３０が光学部１０および放熱部２０の両方に接していてもよい。そして、光学部１０および放熱部２０は、ケーブル３０に阻害されることなく、設置面ＳＭを介して接触していればよい。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光学装置について、図面を参照して説明する。
【００３７】
図４Ａは、本発明の第２実施形態に係る光学装置の概略側面図であって、図４Ｂは、図４Ａの矢符Ｃ−Ｃでの断面を示す概略断面図である。なお、第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
第２実施形態では、第１実施形態に対して、光学凹部１０ａに換えて、放熱部２０に放熱凹部２０ａが設けられている点で異なる。具体的に、光学部１０は、放熱部２０に対向する面（図４Ｂでは、下面）が平坦な面とされている。放熱部２０は、設置面ＳＭのうち一部が、放熱凹部２０ａとされており、第２実施形態において、放熱凹部２０ａが空隙部ＫＢに相当する。
【００３９】
放熱凹部２０ａは、光学凹部１０ａと略同様の形状とされ、上面視における設置面ＳＭの中央付近（図４Ａでは、放熱部２０の右側面寄り）から設置面ＳＭの外縁部に向かって設けられており、放熱部２０の側面（図４Ａでは、左側面）には、ケーブル３０を通すための放熱開口部２０ｃが設けられている。ケーブル３０は、上面視における設置面ＳＭの中央付近で光学部１０に一端が接続され、放熱凹部２０ａを通って放熱開口部２０ｃから光学モジュールの外部に引き出され、他端が制御部４０に接続されている。
【００４０】
第２実施形態では、放熱部２０だけが凹んだ形状とされていたが、これに限定されず、光学部１０と放熱部２０との両方に凹部（光学凹部１０ａおよび放熱凹部２０ａ）を設けた構造としてもよい。この場合、光学凹部１０ａおよび放熱凹部２０ａは、併せた厚みがケーブル３０と同程度とされていればよく、第１実施形態および第２実施形態よりも浅い溝とすればよい。
【００４１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る光学装置について、図面を参照して説明する。
【００４２】
図５Ａは、本発明の第３実施形態に係る光学装置の概略側面図であって、図５Ｂは、図５Ａの矢符Ｄ−Ｄでの断面を示す概略断面図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
第３実施形態は、第２実施形態に対して、放熱凹部２０ａがより深い溝とされている点で異なる。具体的に、放熱凹部２０ａは、ケーブル３０の厚みよりも充分に深い溝とされており、ケーブル３０と光学部１０とが大きく離間している。そして、光学部１０には、放熱部２０に向かって突出した細板状のフィン部１０ｂが設けられている。つまり、放熱凹部２０ａは、フィン部１０ｂを設ける空間を確保するために、溝の深さが大きくされている。本実施の形態において、フィン部１０ｂは、複数の細板で構成されており、隣接する細板同士の幅広面が互いに対向するように並んでいる。第３実施形態では、フィン部１０ｂを設けることによって、光学部１０の露出面積を広げて放熱効果を向上させている。
【００４４】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る光学装置について、図面を参照して説明する。
【００４５】
図６Ａは、本発明の第４実施形態に係る光学装置の概略側面図であって、図６Ｂは、図６Ａの矢符Ｅ−Ｅでの断面を示す概略断面図である。なお、第１実施形態ないし第３実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
第４実施形態は、第１実施形態に対して、設置面ＳＭに段差が設けられている点で異なる。具体的に、設置面ＳＭには、光学部１０に形成された段差（光学段差１０ｃ）と放熱部２０に形成された段差（放熱段差２０ｂ）とが噛み合った噛合部ＳＧが設けられている。本実施の形態において、光学段差１０ｃは、光学部１０から放熱部２０に向かって突出した凸部とされ、放熱段差２０ｂは、光学段差１０ｃと同じ形状の凹部とされており、光学段差１０ｃと放熱段差２０ｂとは、隙間無く接している。光学段差１０ｃおよび放熱段差２０ｂを設ける位置や形状は、適宜変更することができ、空隙部ＫＢ以外の部分に設けられていればよい。また、本実施の形態では、光学段差１０ｃを凸部とし、放熱段差２０ｂを凹部としたが、これに限定されず、光学段差１０ｃを凹部とし、放熱段差２０ｂを凸部としてもよい。上述したように、噛合部ＳＧを設けることで光学部１０と放熱部２０とが接触している面積を広げ、さらに放熱効果を向上させることができる。
【００４７】
なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る光学装置は、例えば、プロジェクターなどの投影装置に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  光学装置
１０  光学部
１０ａ  光学凹部
１０ｂ  フィン部
１０ｃ  光学段差
１１  発光素子
１２  レンズ
１３  ＭＥＭＳミラー
２０  放熱部
２０ａ  放熱凹部
２０ｂ  放熱段差
３０  ケーブル
４０  制御部
ＫＢ  空隙部
ＳＧ  噛合部
ＳＭ  設置面
【図１Ａ】
2017041563.tif 000003
【図１Ｂ】
2017041563.tif 000004
【図２】
2017041563.tif 000005
【図３Ａ】
2017041563.tif 000006
【図３Ｂ】
2017041563.tif 000007
【図４Ａ】
2017041563.tif 000008
【図４Ｂ】
2017041563.tif 000009
【図５Ａ】
2017041563.tif 000010
【図５Ｂ】
2017041563.tif 000011
【図６Ａ】
2017041563.tif 000012
【図６Ｂ】
2017041563.tif 000013