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JP2007005352A - Laser light source device, display, and projector - Google Patents

Laser light source device, display, and projector Download PDF

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JP2007005352A
JP2007005352A JP2005180402A JP2005180402A JP2007005352A JP 2007005352 A JP2007005352 A JP 2007005352A JP 2005180402 A JP2005180402 A JP 2005180402A JP 2005180402 A JP2005180402 A JP 2005180402A JP 2007005352 A JP2007005352 A JP 2007005352A
Authority
JP
Japan
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light source
laser light
wavelength
laser
source device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2005180402A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Takeda
高司 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2005180402A priority Critical patent/JP2007005352A/en
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser light source device where the wavelength of a light source can be changed so that the conversion efficiency of a wavelength conversion element reaches the maximum or near it, and to provide a display and a projector. <P>SOLUTION: The laser light source device comprises a laser light source 12; an external resonator mirror 14 that is a mirror for reflecting light emitted from the laser light source 12 toward the laser light source 12 and forms the component of the laser resonator with the laser light source 12; the wavelength conversion element 15 for converting the wavelength of light emitted from the laser light source 12 or a laser resonator; and a wavelength-varying means such as a piezoelectric element 13 for varying the oscillation wavelength of the laser resonator. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタに関するものである。   The present invention relates to a laser light source device, a display device, and a projector.

近年、プロジェクタの小型化の要求が益々高まるなか、半導体レーザの高出力化、青色半導体レーザの登場に伴い、レーザ光源を使ったプロジェクタ或いはディスプレイが検討されている。これらは、光源の波長域が狭いため非常に色再現範囲を広くすることが可能であり、小型化及び構成要素の削減が可能であることから、次世代の表示素子として大きな可能性を秘めている。   In recent years, as the demand for miniaturization of projectors has increased, with the increase in output of semiconductor lasers and the appearance of blue semiconductor lasers, projectors or displays using laser light sources have been studied. Since the wavelength range of the light source is narrow, the color reproduction range can be greatly widened, and the size can be reduced and the number of components can be reduced. Therefore, they have great potential as next-generation display elements. Yes.

表示素子の光源としては、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)の3色のレーザ光源が必要である。R及びBについては半導体レーザで原振が存在するが、Gについては原振が存在せず、赤外レーザを非線形光学素子(波長変換素子:SHG)に入射させて発生した第2次高調波を利用することが考えられている(例えば、特許文献1参照)。   As a light source of the display element, laser light sources of three colors of R (red), G (green), and B (blue) are necessary. For R and B, the original vibration is present in the semiconductor laser, but for G, the original vibration does not exist, and the second harmonic generated by making the infrared laser incident on the nonlinear optical element (wavelength conversion element: SHG). It is considered to use (see, for example, Patent Document 1).

また、広範囲に亘って発振波長を安定に可変可能な波長可変型面発光レーザ装置も考えられている(例えば、特許文献2参照)。
特開2001−267670号公報 特開平11−17285号公報
Further, a wavelength tunable surface emitting laser device capable of stably varying the oscillation wavelength over a wide range has been considered (for example, see Patent Document 2).
JP 2001-267670 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-17285

しかしながら、特許文献1においては、面発光レーザ上に波長変換素子(SHG)を設ける例が開示されている。この例では、光源がアレイでない為、1個で発光させる場合大きな発光強度を必要とし、アレイ化する場合には、非常に大きな光源となってしまう問題がある。   However, Patent Document 1 discloses an example in which a wavelength conversion element (SHG) is provided on a surface emitting laser. In this example, since the light source is not an array, there is a problem that a large light emission intensity is required when light is emitted by a single light source.

また、特許文献2に記載の波長可変型面発光レーザ装置においても、1個の面発光レーザの波長を可変するものであり、発光強度の不足、アレイ化する場合には非常に大きな光源となってしまう問題がある。また、特許文献2に記載の波長可変型面発光レーザ装置はレーザ共振器が半導体基板の構造内に形成されている。この構成では、レーザ本体とミラーと間の間隔を精密に調整することは困難と考えられ、その製造も容易ではないと考えられる。さらに、特許文献2に記載の技術は、波長変換素子を用いた構成については何ら考慮していない。したがって、特許文献1,2に記載の技術では、波長変換素子の変換効率が最大となるように光源(アレイ光源)の波長を変更することができないという問題がある。   The wavelength tunable surface emitting laser device described in Patent Document 2 also varies the wavelength of one surface emitting laser, which is a very large light source when the emission intensity is insufficient or an array is formed. There is a problem. In the wavelength tunable surface emitting laser device described in Patent Document 2, the laser resonator is formed in the structure of the semiconductor substrate. In this configuration, it is considered difficult to precisely adjust the distance between the laser body and the mirror, and the manufacture thereof is not easy. Furthermore, the technique described in Patent Document 2 does not consider any configuration using a wavelength conversion element. Therefore, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 have a problem that the wavelength of the light source (array light source) cannot be changed so that the conversion efficiency of the wavelength conversion element is maximized.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光源の波長を波長変換素子の変換効率が最大又はその近傍となるように変更することができるレーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタの提供を目的とする。
また、本発明は、アレイをなす複数のレーザ光源と波長変換素子とを有する光源装置などにおいて、各レーザ光源の波長を波長変換素子の変換効率が最大となるように変更することができるレーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタの提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a laser light source device, a display device, and a projector that can change the wavelength of a light source so that the conversion efficiency of the wavelength conversion element is maximized or in the vicinity thereof. And
The present invention also provides a laser light source capable of changing the wavelength of each laser light source so that the conversion efficiency of the wavelength conversion element is maximized in a light source device having a plurality of laser light sources and wavelength conversion elements forming an array. An object is to provide a device, a display device, and a projector.

上記目的を達成するために、本発明のレーザ光源装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射された光を該レーザ光源に向けて反射するミラーであって該レーザ光源と共にレーザ共振器の構成要素をなす外部共振器ミラーと、前記レーザ光源又はレーザ共振器から出射された光を波長変換する波長変換素子と、前記レーザ共振器の発振波長を可変する波長可変手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、波長可変手段によりレーザ共振器の発振波長を変更することができ、波長変換素子に入射する光の波長を変更することができる。そこで、レーザ共振器の出力光の波長を波長変換素子の変換効率が最大となるように変更することができる。したがって、本発明によれば、波長変換素子の変換効率を高く維持することが可能となり、製造バラツキによる光源の波長変動にたいしても初期調整などで解消することができる。また、光源の構造が経時変化及び温度変化などした場合でも波長変換素子の変換効率を高く維持することができる。
本発明において、波長変換素子は、レーザ光源と外部共振器ミラー間の外側に配置してもよく、レーザ光源と外部共振器ミラー間の内側に配置してもよい。
また、前記波長可変手段は、前記レーザ共振器の光路長を可変するものであることとしてもよい。
In order to achieve the above object, a laser light source device according to the present invention comprises a laser light source and a mirror that reflects light emitted from the laser light source toward the laser light source, and a laser resonator together with the laser light source. An external resonator mirror that constitutes an element; a wavelength conversion element that converts the wavelength of light emitted from the laser light source or the laser resonator; and a wavelength variable unit that varies the oscillation wavelength of the laser resonator. To do.
According to the present invention, the oscillation wavelength of the laser resonator can be changed by the wavelength variable means, and the wavelength of the light incident on the wavelength conversion element can be changed. Therefore, the wavelength of the output light of the laser resonator can be changed so that the conversion efficiency of the wavelength conversion element is maximized. Therefore, according to the present invention, it is possible to maintain high conversion efficiency of the wavelength conversion element, and it is possible to eliminate the wavelength variation of the light source due to manufacturing variation by initial adjustment or the like. Moreover, even when the structure of the light source changes with time and temperature, the conversion efficiency of the wavelength conversion element can be maintained high.
In the present invention, the wavelength conversion element may be disposed outside the laser light source and the external resonator mirror, or may be disposed inside the laser light source and the external resonator mirror.
Further, the wavelength variable means may change the optical path length of the laser resonator.

また、本発明のレーザ光源装置は、前記レーザ光源が、同一基板上において1本又は複数本の列をなすように複数配置されてレーザアレイを構成しており、前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、複数の前記レーザ光源から出射された光が共通に入射する単一構造体であることが好ましい。
本発明によれば、レーザアレイの構成を用いることにより光源装置の小型化及び低コスト化を図りながら、波長変換素子の変換効率を高く維持することができる。
In the laser light source device of the present invention, a plurality of the laser light sources are arranged so as to form one or a plurality of rows on the same substrate to constitute a laser array, and the wavelength conversion element includes a waveguide It is preferable that the light source is a single structure in which light emitted from the plurality of laser light sources is incident in common.
According to the present invention, the conversion efficiency of the wavelength conversion element can be kept high while reducing the size and cost of the light source device by using the configuration of the laser array.

また、本発明のレーザ光源装置は、前記レーザ光源が同一基板上において複数本の列をなすように複数配置されてレーザアレイを構成しており、前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、前記列をなす複数の前記レーザ光源から出射された光が共通に入射する単一構造体であり、前記単一構造体(波長変換素子)は、前記列ごとに配置されていることが好ましい。
本発明によれば、レーザアレイの構成を用いることにより光源装置の小型化及び低コスト化を図りながら、波長変換素子の変換効率を高く維持することができる。また、レーザ光源の列ごとに単一構造体(波長変換素子)を配置した構成であるので、1つの波長変換素子の形状を無理に厚くする必要がない。ここで、導波路型の波長変換素子は、一般に板形状をしており、その板形状の厚みを大きくすることは製造技術上困難である。したがって、波長変換素子の変換効率が常に高く、コンパクトで安価なレーザ光源装置を提供することができる。
In the laser light source device of the present invention, a plurality of laser light sources are arranged so as to form a plurality of rows on the same substrate to form a laser array, and the wavelength conversion element is a waveguide type wavelength conversion device. And a single structure in which light emitted from the plurality of laser light sources forming the column is commonly incident, and the single structure (wavelength conversion element) is arranged for each column. Preferably it is.
According to the present invention, the conversion efficiency of the wavelength conversion element can be kept high while reducing the size and cost of the light source device by using the configuration of the laser array. In addition, since a single structure (wavelength conversion element) is arranged for each row of laser light sources, it is not necessary to forcefully increase the shape of one wavelength conversion element. Here, the waveguide type wavelength conversion element generally has a plate shape, and it is difficult to increase the thickness of the plate shape in terms of manufacturing technology. Therefore, it is possible to provide a compact and inexpensive laser light source device in which the conversion efficiency of the wavelength conversion element is always high.

また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長変換手段が、前記波長変換素子の波長変換効率が最大値又は最大値の近傍になるように、前記レーザ共振器の発振波長を可変する制御手段を有してなることが好ましい。
本発明によれば、波長変換素子の変換効率が最大となるように、レーザ光源の波長を自動的に変更することができる。
Further, the laser light source device of the present invention includes a control unit that varies the oscillation wavelength of the laser resonator so that the wavelength conversion unit has a wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion element that is a maximum value or a value close to the maximum value. It is preferable to have.
According to the present invention, the wavelength of the laser light source can be automatically changed so that the conversion efficiency of the wavelength conversion element is maximized.

また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長可変手段が、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間隔を可変するものであることが好ましい。
本発明によれば、波長可変手段がレーザ光源(原振)の外側に配置された構成であるので、レーザ光源として一般的な面発光レーザなどを適用できる。したがって、製造コストの増大及び製造の困難化を回避しながら、波長変換素子の変換効率を高く維持できるレーザ光源装置を提供することができる。
In the laser light source device of the present invention, it is preferable that the wavelength tunable unit changes a distance between the laser light source and the external resonator mirror.
According to the present invention, since the wavelength variable means is arranged outside the laser light source (original vibration), a general surface emitting laser or the like can be applied as the laser light source. Therefore, it is possible to provide a laser light source device that can maintain high conversion efficiency of the wavelength conversion element while avoiding an increase in manufacturing cost and difficulty in manufacturing.

また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長可変手段が、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間に配置された圧電素子を有してなることが好ましい。
本発明によれば、圧電素子に印加する電圧を制御することにより、その圧電素子の厚みを制御でき、レーザ光源と外部共振器ミラーとの間隔を制御することができる。したがって、製造コストの増大及び製造の困難化を回避しながら、波長変換素子の変換効率を高く維持できるレーザ光源装置を提供することができる。
In the laser light source device of the present invention, it is preferable that the wavelength variable means includes a piezoelectric element disposed between the laser light source and an external resonator mirror.
According to the present invention, by controlling the voltage applied to the piezoelectric element, the thickness of the piezoelectric element can be controlled, and the distance between the laser light source and the external resonator mirror can be controlled. Therefore, it is possible to provide a laser light source device that can maintain high conversion efficiency of the wavelength conversion element while avoiding an increase in manufacturing cost and difficulty in manufacturing.

また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長可変手段が、屈折率が可変な透明材料であって、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間に配置されたものを有してなることが好ましい。
前記屈折率が可変な透明材料は、比較的に大きく屈折率が変化する電気光学材料が好ましく、例えば強誘電体セラミックスが挙げられる。ここで、強誘電体セラミックスとしては、例えばPLZT(ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛)が挙げられる。
In the laser light source device of the present invention, the wavelength variable means may include a transparent material having a variable refractive index and disposed between the laser light source and an external resonator mirror. preferable.
The transparent material having a variable refractive index is preferably an electro-optical material having a relatively large refractive index, such as ferroelectric ceramics. Here, examples of the ferroelectric ceramic include PLZT (lanthanum-doped lead zirconate titanate).

また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、前記光量センサの出力に基づいて前記波長可変手段の可変動作を制御する波長制御手段とを有することが好ましい。
本発明によれば、例えば、光量センサの出力に基づいて波長可変手段をフィードバック制御することができる。したがって、光量センサの出力が所望値(最大値)になるように波長可変手段を制御することができる。
Further, the laser light source device of the present invention includes a light amount sensor that detects a light amount of light that has been wavelength-converted by the wavelength conversion element, and a wavelength control unit that controls a variable operation of the wavelength variable unit based on an output of the light amount sensor. It is preferable to have.
According to the present invention, for example, the wavelength variable means can be feedback controlled based on the output of the light quantity sensor. Therefore, the wavelength variable means can be controlled so that the output of the light quantity sensor becomes a desired value (maximum value).

また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長制御手段が、前記波長可変手段の波長可変量を順次に異なる可変に変更する波長順次変更部と、該順次に可変されたときそれぞれでの前記光量センサの出力における最大値を特定する比較部と、前記最大値を記憶する記憶部とを有することが好ましい。
本発明によれば、例えば、波長順次変更部により波長変換素子の入射光の波長を徐々に変えていき、そのときの光量センサの出力を観察することにより、波長変換素子の変換効率が最大となるときの波長制御手段の状態(例えば印加電圧)を特定することができる。したがって、例えば、レーザ光源装置の電源投入時に前記印加電圧を波長制御手段に印加する構成とすることにより、電源投入直後から、波長変換素子の変換効率が最大となる状態にすることができる。
Further, in the laser light source device of the present invention, the wavelength control unit is configured to sequentially change the wavelength variable amount of the wavelength variable unit to a different variable, and the light quantity at each time when the wavelength control unit is sequentially changed. It is preferable to have a comparison unit that specifies the maximum value in the output of the sensor and a storage unit that stores the maximum value.
According to the present invention, for example, by gradually changing the wavelength of the incident light of the wavelength conversion element by the wavelength sequential change unit and observing the output of the light quantity sensor at that time, the conversion efficiency of the wavelength conversion element is maximized. The state (for example, applied voltage) of the wavelength control means at the time can be specified. Accordingly, for example, by adopting a configuration in which the applied voltage is applied to the wavelength control means when the laser light source device is turned on, the conversion efficiency of the wavelength conversion element can be maximized immediately after the power is turned on.

また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長制御手段が、所定時間経過後ごとに定期的に前記光量センサの出力を検出し、前記光量センサの出力に基づいて前記波長可変手段の可変動作を定期的に制御するものであることが好ましい。
本発明によれば、波長変換素子の変換効率が最大となるように、レーザ共振器の出力光の波長を、定期的に変更することができる。したがって、例えば経時変化又は温度変化などにより原振のレーザ光源の波長が変動しても、波長変換素子の入射光の波長を常に所望値にでき、波長変換効率の高い状態を維持することができる。
In the laser light source device of the present invention, the wavelength control unit periodically detects the output of the light amount sensor every time a predetermined time has elapsed, and performs the variable operation of the wavelength variable unit based on the output of the light amount sensor. It is preferable that it is controlled periodically.
According to the present invention, the wavelength of the output light of the laser resonator can be periodically changed so that the conversion efficiency of the wavelength conversion element is maximized. Therefore, even if the wavelength of the original laser light source fluctuates due to, for example, a change over time or a temperature change, the wavelength of the incident light of the wavelength conversion element can always be set to a desired value, and a high wavelength conversion efficiency state can be maintained. .

また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、前記光量センサの出力に基づいて前記レーザ光源の発光量を制御する光源制御手段とを有することが好ましい。
本発明によれば、原振であるレーザ光源の発光状態についてもフィードバック制御することができる。したがって、波長変換効率の高い状態を維持しながら、レーザ光源装置からの発光量を一定にすることができる。
The laser light source device of the present invention includes a light amount sensor that detects a light amount of light that has been wavelength-converted by the wavelength conversion element, and a light source control unit that controls a light emission amount of the laser light source based on an output of the light amount sensor. It is preferable to have.
According to the present invention, it is possible to perform feedback control on the light emission state of the laser light source which is the original vibration. Therefore, the amount of light emitted from the laser light source device can be made constant while maintaining a state where the wavelength conversion efficiency is high.

また、本発明のレーザ光源装置は、前記光源制御手段が、所定時間経過後ごとに定期的に前記光量センサの出力を検出し、前記光量センサの出力に基づいて前記レーザ光源の発光量を定期的に制御するものであることが好ましい。
本発明によれば、例えば経時変化又は温度変化などにより原振のレーザ光源の発光特性が変動しても、レーザ光源装置からの発光量を一定にすることができる。したがって、長期間に渡って安定に且つ高い効率で動作するレーザ光源装置を提供することができる。
前記波長制御手段は、前記光源制御手段による発光量の可変動作が停止しているときに、前記波長可変手段により前記レーザ共振器の発振波長を可変させるものであり、前記光源制御手段は、前記波長可変手段による前記レーザ共振器の発振波長の可変動作が停止しているときに、前記レーザ光源の発光量を可変させるものであることとしてもよい。
In the laser light source device of the present invention, the light source control means periodically detects the output of the light amount sensor every time a predetermined time has elapsed, and periodically determines the light emission amount of the laser light source based on the output of the light amount sensor. It is preferable to control it automatically.
According to the present invention, the amount of light emitted from the laser light source device can be made constant even if the light emission characteristics of the original laser light source fluctuate due to, for example, changes over time or temperature. Therefore, it is possible to provide a laser light source device that operates stably and with high efficiency over a long period of time.
The wavelength control unit is configured to vary the oscillation wavelength of the laser resonator by the wavelength variable unit when the light emission amount variable operation by the light source control unit is stopped, and the light source control unit includes: The light emission amount of the laser light source may be varied when the variable operation of the oscillation wavelength of the laser resonator by the wavelength varying means is stopped.

また、本発明のレーザ光源装置は、前記レーザ光源が面発光レーザの一部又は全部をなすものであり、前記波長可変手段は、前記レーザ光源ごと、又は前記列ごとに、独立に制御可能に配置されていることが好ましい。
本発明によれば、面発光レーザで前記レーザアレイを構成することにより、レーザ光源装置をよりコンパクト化することができる。また、レーザ光源ごと又はレーザ光源の列ごとにその波長を可変制御できるので、例えば、波長変換素子の変換特性(最適な波長)がその波長変換素子の部位ごと又は波長変換素子ごとに異なるものであっても、全てのレーザ光について波長変換効率を高くすることができる。
Further, in the laser light source device of the present invention, the laser light source forms part or all of a surface emitting laser, and the wavelength variable means can be controlled independently for each laser light source or for each column. It is preferable that they are arranged.
According to the present invention, the laser light source device can be made more compact by configuring the laser array with a surface emitting laser. Further, since the wavelength can be variably controlled for each laser light source or each row of laser light sources, for example, the conversion characteristics (optimum wavelength) of the wavelength conversion element are different for each part of the wavelength conversion element or for each wavelength conversion element. Even if it exists, wavelength conversion efficiency can be made high about all the laser beams.

上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、前記レーザ光源装置を具備してなることを特徴とする。
本発明によれば、高画質、高品位な表示を長期間に渡って行うことができ、さらに小型化及び低消費電力化などを図ることができる表示装置を低コストで提供することができる。
In order to achieve the above object, a display device of the present invention comprises the laser light source device.
According to the present invention, it is possible to provide a display device that can perform high-quality and high-quality display over a long period of time, and further achieve downsizing and low power consumption at a low cost.

また、本発明の表示装置は、赤色光源と、緑色光源と、青色光源と、各色光源からの光を合成する光合成部と、合成された光を走査して映像を表示する走査部とを備える走査型の表示装置であって、前記光源の少なくとも一色の光源が前記レーザ光源装置からなることが好ましい。
本発明によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が長期間に渡り可能であり、さらに小型化及び低消費電力化などを図ることができる表示装置を低コストで提供することができる。
The display device of the present invention includes a red light source, a green light source, a blue light source, a light combining unit that combines light from each color light source, and a scanning unit that scans the combined light and displays an image. In the scanning display device, it is preferable that at least one color light source of the light source includes the laser light source device.
According to the present invention, a high-quality, high-quality full-color display can be provided for a long period of time, and a display device that can be reduced in size and power consumption can be provided at low cost.

上記目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、前記レーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が長期間に渡り可能であり、さらに小型化及び低消費電力化などを図ることができるプロジェクタを低コストで提供することができる。
In order to achieve the above object, a projector according to the present invention includes the laser light source device, a light modulation device that modulates light emitted from the laser light source device, and a projection that projects light modulated by the light modulation device. And a device.
According to the present invention, a high-quality, high-quality full-color display can be provided over a long period of time, and a projector that can be further reduced in size and power consumption can be provided at low cost.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の縮尺を適宜変更して表示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing referred to below, the scale of each component is appropriately changed and displayed for easy understanding of the drawing.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。本実施形態のレーザ光源装置1は、例えば表示装置、光通信装置、オーディオ装置、情報処理装置など各種装置の光源をなす装置である。レーザ光源装置1は、基板11と、レーザ光源12と、圧電素子13と、外部共振器ミラー14と、波長変換素子15とを有して構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a laser light source apparatus according to the first embodiment of the present invention. The laser light source device 1 of this embodiment is a device that forms a light source of various devices such as a display device, an optical communication device, an audio device, and an information processing device. The laser light source device 1 includes a substrate 11, a laser light source 12, a piezoelectric element 13, an external resonator mirror 14, and a wavelength conversion element 15.

基板11は、例えば半導体からなる基板である。レーザ光源12は、基板11上に列をなすように配設されたレーザである。ここで、レーザ光源12は、基板11上に複数列をなすようにアレイ状に配設されたレーザアレイ(2次元レーザアレイ)を構成しているものとしてもよい。レーザ光源12としては、例えば面発光レーザを適用する。面発光レーザは、半導体基板(基板11)の表面からレーザ光を放射するもので、レーザ放射角が等方向で且つ小さいという特徴を有している。レーザ光源12は、例えば赤外のレーザ光を射出可能な面発光レーザとすることができる。   The substrate 11 is a substrate made of, for example, a semiconductor. The laser light source 12 is a laser arranged in a row on the substrate 11. Here, the laser light source 12 may constitute a laser array (two-dimensional laser array) arranged in an array so as to form a plurality of rows on the substrate 11. As the laser light source 12, for example, a surface emitting laser is applied. The surface emitting laser emits laser light from the surface of a semiconductor substrate (substrate 11), and has a feature that the laser emission angle is equal and small. For example, the laser light source 12 may be a surface emitting laser capable of emitting infrared laser light.

外部共振器ミラー14は、レーザ光源12の出射光をそのレーザ光源12に向けて高効率で反射するミラーであり、レーザ光源12と共にレーザ共振器の構成要素をなしている。すなわち、レーザ光源12と外部共振器ミラー14とでレーザ共振器を構成している。外部共振器ミラー14の反射率は、例えば99パーセント位とする。外部共振器ミラー14は、図1に示すように、複数のレーザ光源12の出射光をそれぞれ反射する1つの単一構造体としてもよく、レーザ光源12毎に配置された複数の構造体としてもよい。   The external resonator mirror 14 is a mirror that reflects the emitted light of the laser light source 12 toward the laser light source 12 with high efficiency, and constitutes a component of the laser resonator together with the laser light source 12. That is, the laser light source 12 and the external resonator mirror 14 constitute a laser resonator. The reflectance of the external resonator mirror 14 is, for example, about 99%. As shown in FIG. 1, the external resonator mirror 14 may be a single structure that reflects the light emitted from the plurality of laser light sources 12, or may be a plurality of structures disposed for each laser light source 12. Good.

波長変換素子15は、入射光の波長を変換する非線形光学素子である。また、波長変換素子15は、レーザ光源12の出射光であって外部共振器ミラー14を透過した光を入射して、波長変換して出射する。換言すれば、波長変換素子15は、レーザ光源12と外部共振器ミラー14とからなるレーザ共振器から出射された光を波長変換する。つまり、波長変換素子15は、レーザ光源12から出射された赤外レーザ光の波長を約半分に変換させて緑色のレーザ光を創出している。ここでは、波長変換素子15として、板形状の導波路型のものを用いている。このような導波路型の波長変換素子15を採用した場合、その波長変換素子15の厚みが薄いので、周期分極反転構造が作成し易く、波長変換効率を高め易く、製造コストを低減することができる。   The wavelength conversion element 15 is a nonlinear optical element that converts the wavelength of incident light. Further, the wavelength conversion element 15 receives the light emitted from the laser light source 12 and transmitted through the external resonator mirror 14, converts the wavelength, and emits the light. In other words, the wavelength conversion element 15 converts the wavelength of the light emitted from the laser resonator composed of the laser light source 12 and the external resonator mirror 14. That is, the wavelength conversion element 15 creates green laser light by converting the wavelength of the infrared laser light emitted from the laser light source 12 to about half. Here, a plate-shaped waveguide type element is used as the wavelength conversion element 15. When such a waveguide type wavelength conversion element 15 is employed, the thickness of the wavelength conversion element 15 is thin, so that it is easy to create a periodic polarization inversion structure, to easily increase the wavelength conversion efficiency, and to reduce the manufacturing cost. it can.

また、波長変換素子15は、複数のレーザ光源12がなす1次元レーザアレイに対して共通に用いられる1つの単一構造体で構成されている。そして、波長変換素子15には1次元レーザアレイをなす複数のレーザ光源12から出射された光が共通に入射するように配置されている。すなわち、波長変換素子15の板形状の端面(底面)が1次元レーザアレイの1列をなす複数のレーザ光源12の光出射口に対向するように配置されている。   Further, the wavelength conversion element 15 is configured by one single structure that is commonly used for a one-dimensional laser array formed by a plurality of laser light sources 12. The wavelength conversion element 15 is arranged so that light emitted from a plurality of laser light sources 12 forming a one-dimensional laser array is incident in common. In other words, the plate-shaped end face (bottom face) of the wavelength conversion element 15 is disposed so as to face the light emission ports of the plurality of laser light sources 12 forming one row of the one-dimensional laser array.

また、波長変換素子15は、複数のレーザ光源12がなす2次元レーザアレイにおける列ごとに1つずつ配置された単一構造体で構成されているものとしてもよい(図6参照)。この場合、各波長変換素子15には2次元レーザアレイにおける1つの列をなす複数のレーザ光源12から出射された光が共通に入射するように配置されていることが好ましい。すなわち、波長変換素子15の板形状の端面(底面)が2次元レーザアレイの1列をなす複数のレーザ光源12の光出射口に対向するように配置されていることが好ましい。そして、各波長変換素子15は、相互に一定の間隔を空けて、平行に配置されており、短冊形状をなすように配置されていることが好ましい。   Further, the wavelength conversion element 15 may be configured as a single structure arranged one by one for each column in the two-dimensional laser array formed by the plurality of laser light sources 12 (see FIG. 6). In this case, it is preferable that each wavelength conversion element 15 is arranged so that light emitted from a plurality of laser light sources 12 forming one column in the two-dimensional laser array is incident in common. That is, it is preferable that the plate-shaped end face (bottom face) of the wavelength conversion element 15 is disposed so as to face the light emission ports of the plurality of laser light sources 12 forming one row of the two-dimensional laser array. And each wavelength conversion element 15 is arrange | positioned in parallel with a fixed space | interval mutually, It is preferable to arrange | position so that a strip shape may be made.

圧電素子13は、電圧が印加されることにより、機械的ひずみを生ずる素子である。本実施形態の圧電素子13は、レーザ光源12と外部共振器ミラー14との間に配置されている。圧電素子13は、レーザ光源12の出射光を遮らない位置に配置されている。そして、圧電素子13は電圧印加により伸縮し、その伸縮によりレーザ光源12と外部共振器ミラー14との間隔が可変される。すなわち、圧電素子13の伸縮により、基板11に対して外部共振器ミラー14がレーザ光源12の光軸に沿って移動する。レーザ光源12と外部共振器ミラー14との間隔が変わると、レーザ光源12と外部共振器ミラー14とからなるレーザ共振器の発振波長が変わることとなる。したがって、圧電素子13は、波長変換素子15の入射光の波長を変更する波長可変手段として機能する。   The piezoelectric element 13 is an element that generates mechanical strain when a voltage is applied thereto. The piezoelectric element 13 of the present embodiment is disposed between the laser light source 12 and the external resonator mirror 14. The piezoelectric element 13 is disposed at a position that does not block the light emitted from the laser light source 12. The piezoelectric element 13 expands and contracts when a voltage is applied, and the distance between the laser light source 12 and the external resonator mirror 14 is varied by the expansion and contraction. That is, due to the expansion and contraction of the piezoelectric element 13, the external resonator mirror 14 moves along the optical axis of the laser light source 12 with respect to the substrate 11. When the distance between the laser light source 12 and the external resonator mirror 14 changes, the oscillation wavelength of the laser resonator composed of the laser light source 12 and the external resonator mirror 14 changes. Therefore, the piezoelectric element 13 functions as a wavelength variable unit that changes the wavelength of the incident light of the wavelength conversion element 15.

これらにより、本実施形態のレーザ光源装置1は、圧電素子13に印加する電圧を制御することにより、レーザ共振器の発振波長を可変でき、波長変換素子15の入射光の波長を可変制御することができる。したがって、波長変換素子15の波長変換効率が最大値又は最大値の近傍になるように、レーザ共振器の発振波長を可変することができる。   Accordingly, the laser light source device 1 of the present embodiment can vary the oscillation wavelength of the laser resonator by controlling the voltage applied to the piezoelectric element 13 and variably control the wavelength of incident light of the wavelength conversion element 15. Can do. Therefore, the oscillation wavelength of the laser resonator can be varied so that the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion element 15 is the maximum value or near the maximum value.

上記及び図1に示すように、レーザ光源装置1では面発光レーザからなるレーザ光源12を用いているが、レーザ光源12として端面発光型レーザを用いてレーザ光源装置1を構成してもよい。すなわち、端面発光型レーザのレーザアレイと導波路型の波長変換素子15とを組み合わせて、レーザ光源装置1を構成してもよい。   As described above and shown in FIG. 1, the laser light source device 1 uses the laser light source 12 made of a surface emitting laser. However, the laser light source device 1 may be configured by using an edge-emitting laser as the laser light source 12. That is, the laser light source device 1 may be configured by combining a laser array of edge emitting lasers and a waveguide type wavelength conversion element 15.

例えば、レーザ光源装置1を次の構成としてもよい。基板(サブ基板)の1つの端辺に複数の端面発光型レーザが配置されて1次元レーザアレイを構成している。そして、サブ基板は、1次元レーザアレイの発光方向がメイン基板(基板11に相当)の平面に直交するように、そのメイン基板の平面上に取り付けられている。このサブ基板は、メイン基板上に等間隔で複数配置されていることとしてもよい。サブ基板の1次元レーザアレイは、レーザ用マウンタとヒートシンクを兼ねた部材(メイン基板と一体構造でも別構造でもよい)に実装されていることとしてもよい。この1次元レーザアレイが図1に示す複数のレーザ光源12に相当することとなる。その他の構成は、図1に示すレーザ光源装置1の構成と同じにすることができる。   For example, the laser light source device 1 may have the following configuration. A plurality of edge-emitting lasers are arranged on one edge of the substrate (sub-substrate) to constitute a one-dimensional laser array. The sub-board is mounted on the plane of the main board so that the light emission direction of the one-dimensional laser array is orthogonal to the plane of the main board (corresponding to the board 11). A plurality of sub-boards may be arranged on the main board at equal intervals. The one-dimensional laser array of the sub-board may be mounted on a member that serves as both a laser mounter and a heat sink (may be an integral structure with the main board or a separate structure). This one-dimensional laser array corresponds to the plurality of laser light sources 12 shown in FIG. Other configurations can be the same as those of the laser light source device 1 shown in FIG.

また、波長変換素子15は、導波路型の波長変換素子でもよく、バルク型の波長変換素子でもよい。また、レーザ光源12の発光部と波長変換素子15の端面との間に、レンズ等の光学部品(カップリングレンズ、集光手段等)を配置した構成としてもよい。   The wavelength conversion element 15 may be a waveguide type wavelength conversion element or a bulk type wavelength conversion element. Further, an optical component such as a lens (coupling lens, condensing means, etc.) may be disposed between the light emitting portion of the laser light source 12 and the end face of the wavelength conversion element 15.

(第2実施形態)
図2は本発明の第2実施形態に係るレーザ光源装置2の一例を示す模式斜視図である。図2において、図1の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態のレーザ光源装置2における第1実施形態のレーザ光源装置1との相違点は、電気光学材料16を有している点である。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the laser light source device 2 according to the second embodiment of the present invention. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The laser light source device 2 of the present embodiment is different from the laser light source device 1 of the first embodiment in that the electro-optical material 16 is included.

電気光学材料16は、屈折率が可変な透明材料(又は膜)であって、レーザ光源12と外部共振器ミラー14との間に配置されており、本発明の波長可変手段をなすものである。電気光学材料16は、レーザ光源12の出射光が透過するように配置されている。そして、電気光学材料16は、比較的に大きく屈折率が変化する電気光学材料が好ましく、例えばPLZT等の強誘電体セラミックスが挙げられる。   The electro-optic material 16 is a transparent material (or film) having a variable refractive index, and is disposed between the laser light source 12 and the external resonator mirror 14 and constitutes the wavelength variable means of the present invention. . The electro-optic material 16 is arranged so that the light emitted from the laser light source 12 can pass therethrough. The electro-optic material 16 is preferably an electro-optic material having a relatively large refractive index, and examples thereof include ferroelectric ceramics such as PLZT.

このような構成により、電気光学材料(PLZT)16に電圧を印加することにより屈折率が変化し、レーザ光源12と外部共振器ミラー14がなすレーザ共振器の光路長が変化する。したがって、そのレーザ共振器の発振波長が変化する。したがって、本実施形態のレーザ光源装置2は、第1実施形態のレーザ光源装置1と同様に、波長変換素子15にとって最適な変換効率となる波長にレーザ共振器の発振波長を調整することができる。   With such a configuration, the refractive index is changed by applying a voltage to the electro-optic material (PLZT) 16, and the optical path length of the laser resonator formed by the laser light source 12 and the external resonator mirror 14 is changed. Therefore, the oscillation wavelength of the laser resonator changes. Therefore, similarly to the laser light source device 1 of the first embodiment, the laser light source device 2 of the present embodiment can adjust the oscillation wavelength of the laser resonator to a wavelength that provides optimum conversion efficiency for the wavelength conversion element 15. .

(第3実施形態)
図3は本発明の第3実施形態に係るレーザ光源装置3の一例を示す模式斜視図である。図3において、図2の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。図4は、レーザ光源装置3の構成要素である波長制御手段を示すブロック図である。本実施形態のレーザ光源装置3における第2実施形態のレーザ光源装置2との相違点は、ハーフミラー17、光量センサ21及び波長制御手段を有している点である。波長制御手段は、光量センサ21の出力に基づいて電気光学材料(波長可変手段)16を制御するものである。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the laser light source device 3 according to the third embodiment of the present invention. 3, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. FIG. 4 is a block diagram showing wavelength control means that is a component of the laser light source device 3. The laser light source device 3 according to this embodiment is different from the laser light source device 2 according to the second embodiment in that the laser light source device 3 includes a half mirror 17, a light amount sensor 21, and a wavelength control unit. The wavelength control means controls the electro-optic material (wavelength variable means) 16 based on the output of the light quantity sensor 21.

ハーフミラー17は、波長変換素子15の出射光の一部を光量センサ21に向けて反射し、その他の光は透過させる。これにより、光量センサ21は、レーザ光源装置3の出射光の量を検出することができる。次に、図4に示す波長制御手段の動作を説明する。   The half mirror 17 reflects a part of the light emitted from the wavelength conversion element 15 toward the light quantity sensor 21 and transmits other light. Thereby, the light quantity sensor 21 can detect the amount of light emitted from the laser light source device 3. Next, the operation of the wavelength control means shown in FIG. 4 will be described.

波長制御手段の動作の概要を述べる。波長制御手段は、レーザ光源装置3の初期調整時(例えば出荷時又は電源投入時など)において、波長変換素子15の出射光の光量が最も大きくなる電気光学材料16の印加電圧値を求め、その値を不揮発性メモリ29に記憶する。そして、次の電源投入時には、不揮発性メモリ29に記憶されている値の印加電圧を電気光学材料16に印加する。次に、波長制御手段の動作例の詳細を述べる。   An outline of the operation of the wavelength control means will be described. The wavelength control means obtains an applied voltage value of the electro-optical material 16 that maximizes the amount of light emitted from the wavelength conversion element 15 during initial adjustment of the laser light source device 3 (for example, at the time of shipment or when the power is turned on). The value is stored in the nonvolatile memory 29. When the power is turned on next time, an applied voltage having a value stored in the nonvolatile memory 29 is applied to the electro-optic material 16. Next, details of an operation example of the wavelength control means will be described.

先ず、初期調整時において、制御部26は、スイッチ27を制御して、電圧発生部28の出力信号を圧電素子(PLZT)電圧制御部30に出力させる。ここで、圧電素子(PLZT)電圧制御部30の出力信号は、電圧発生部28の出力信号が示す電圧を基準として、段階的に徐々に上げる(又は下げる)信号を出力することができる。圧電素子(PLZT)電圧制御部30は、入力した信号について所定の処理又は変換を行い出力する。換言すれが、圧電素子(PLZT)電圧制御部30は、波長可変手段の波長可変量を順次に異なる可変に変更する波長順次変更部として機能する。電圧印加部31は、圧電素子(PLZT)電圧制御部30から出力された信号に応じた電圧を圧電素子(PLZT)32に印加する。ここで、圧電素子(PLZT)32は、図2の電気光学材料16(又は図1の圧電素子13)に相当する。これらにより、電気光学材料16の屈折率が段階的に徐々に変化し、レーザ共振器の光路長も段階的に徐々に変化し、レーザ光源12の発振波長も段階的に徐々に変化する。したがって、波長変換素子15における波長変換効率も段階的に徐々に変化するので、光量センサ21の受光量の段階的に徐々に変化することとなる。   First, at the time of initial adjustment, the control unit 26 controls the switch 27 to output the output signal of the voltage generation unit 28 to the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30. Here, the output signal of the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30 can output a signal that gradually increases (or decreases) stepwise with reference to the voltage indicated by the output signal of the voltage generation unit 28. The piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30 performs predetermined processing or conversion on the input signal and outputs it. In other words, the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30 functions as a wavelength sequential change unit that sequentially changes the wavelength variable amount of the wavelength variable means to different variables. The voltage application unit 31 applies a voltage corresponding to the signal output from the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30 to the piezoelectric element (PLZT) 32. Here, the piezoelectric element (PLZT) 32 corresponds to the electro-optical material 16 in FIG. 2 (or the piezoelectric element 13 in FIG. 1). As a result, the refractive index of the electro-optic material 16 gradually changes stepwise, the optical path length of the laser resonator also changes stepwise, and the oscillation wavelength of the laser light source 12 also changes stepwise. Therefore, since the wavelength conversion efficiency in the wavelength conversion element 15 also changes gradually in steps, the amount of light received by the light quantity sensor 21 gradually changes in steps.

光量センサ21の検出信号は、増幅器信号処理部22で増幅されると共に信号処理されて、所望形式のデジタルデータに逐次変換される。このデジタルデータは、光量値記憶部23に逐次記憶されると共に、比較回路24に出力される。比較回路24は、ある時点(現時点)の光量値と、光量値記憶部23に記憶されている現時点の1つ前の時点の光量値とを比較する。すなわち、比較回路24は、圧電素子(PLZT)32すなわち電気光学材料16により僅かに波長が変化されたときに、その変化の前後の光量を比較している。   The detection signal of the light quantity sensor 21 is amplified and signal processed by the amplifier signal processing unit 22, and is sequentially converted into digital data of a desired format. The digital data is sequentially stored in the light quantity value storage unit 23 and is output to the comparison circuit 24. The comparison circuit 24 compares the light amount value at a certain time point (current time) with the light amount value at the previous time point stored in the light amount value storage unit 23. That is, when the wavelength is slightly changed by the piezoelectric element (PLZT) 32, that is, the electro-optic material 16, the comparison circuit 24 compares the light amount before and after the change.

現時点の光量値の方が1つ前の光量値よりも大きい場合、比較回路24はその現時点の光量値を最大値検出部25に出力する。最大値検出部25は、比較回路24から出力された光量値を圧電素子(PLZT)電圧制御部30に出力する。圧電素子(PLZT)電圧制御部30は、電圧発生部28から入力した電圧値について一定値だけ増加して新しい電圧値として不揮発性メモリ29に記憶させる。圧電素子(PLZT)電圧制御部30は、その新しい電圧値を電圧印加部31に出力する。   When the current light amount value is larger than the previous light amount value, the comparison circuit 24 outputs the current light amount value to the maximum value detection unit 25. The maximum value detection unit 25 outputs the light amount value output from the comparison circuit 24 to the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30. The piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30 increases the voltage value input from the voltage generation unit 28 by a certain value and stores it in the nonvolatile memory 29 as a new voltage value. The piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30 outputs the new voltage value to the voltage application unit 31.

上記処理が繰り返される。すなわち、段階的な波長変化と、その変化ごとの光量値検出と、比較回路24での比較などとが繰り返される。この繰り返しにおいて、比較回路24での比較で、現時点の光量値の方が1つ前の光量値よりも小さくなった場合、すなわち、上記繰り返しのごとに光量値が増大していった後に、初めて光量値が減少した時、その1つ前の光量値が最大値であると、最大値検出部25は判断する。この最大値のときの光が波長変換素子15の波長変換効率が最大となる波長の光である。したがって、比較回路24及び最大値検出部25は、順次に波長が可変されたときそれぞれでの光量センサ21の出力における最大値を特定する比較部として機能する。この最大値のときの圧電素子(PLZT)電圧制御部30が生成した電圧値は、圧電素子(PLZT)電圧制御部30を介して不揮発性メモリ29に記憶される。   The above process is repeated. That is, the stepwise wavelength change, the light amount value detection for each change, the comparison in the comparison circuit 24, and the like are repeated. In this repetition, when the comparison by the comparison circuit 24 shows that the current light amount value is smaller than the previous light amount value, that is, after the light amount value increases for each repetition, the first time. When the light amount value decreases, the maximum value detection unit 25 determines that the previous light amount value is the maximum value. The light at the maximum value is light having a wavelength that maximizes the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion element 15. Therefore, the comparison circuit 24 and the maximum value detection unit 25 function as a comparison unit that specifies the maximum value in the output of the light amount sensor 21 when the wavelength is sequentially varied. The voltage value generated by the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30 at the maximum value is stored in the nonvolatile memory 29 via the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30.

最大値が決まると、制御部26はスイッチ27を不揮発性メモリ29の側に倒す。すると、次の電源投入時からは、不揮発性メモリ29に記憶されている電圧値が圧電素子(PLZT)電圧制御部30に入力される。そして、この電圧値に応じた電圧が電圧印加部31を介して圧電素子(PLZT)32に印加され、波長変換素子15の波長変換効率が最大となる波長をレーザ光源12が出射することとなる。   When the maximum value is determined, the control unit 26 moves the switch 27 to the nonvolatile memory 29 side. Then, the voltage value stored in the nonvolatile memory 29 is input to the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30 from the next power-on. Then, a voltage corresponding to this voltage value is applied to the piezoelectric element (PLZT) 32 via the voltage application unit 31, and the laser light source 12 emits a wavelength at which the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion element 15 is maximized. .

これらにより、本実施形態のレーザ光源装置3によれば、光量センサ21の出力が所望値(最大値)になるように、電気光学材料16をフィードバック制御することができる。したがって、電気光学材料16の波長変換効率が最大値となるように、自動制御することができる。   Thus, according to the laser light source device 3 of the present embodiment, the electro-optic material 16 can be feedback-controlled so that the output of the light quantity sensor 21 becomes a desired value (maximum value). Therefore, automatic control can be performed so that the wavelength conversion efficiency of the electro-optic material 16 becomes the maximum value.

また、レーザ光源装置3の波長制御手段が行う上記の初期設定時の処理は、所定時間(例えば10分)の経過ごとに定期的に行ってもよい。これにより、波長変換素子15での波長変換効率が最大値になるように、定期的に、電気光学材料16への印加電圧が「再調整」される。したがって、例えば、経時変化又は温度変化などにより原振のレーザ光源12の波長が変動しても、波長変換素子15の入射光の波長を常に所望値にでき、波長変換効率の高い状態を維持することができる。   Further, the above initial setting process performed by the wavelength control unit of the laser light source device 3 may be performed periodically every elapse of a predetermined time (for example, 10 minutes). Thereby, the applied voltage to the electro-optical material 16 is “readjusted” periodically so that the wavelength conversion efficiency in the wavelength conversion element 15 becomes the maximum value. Therefore, for example, even if the wavelength of the original laser light source 12 fluctuates due to a change over time or a temperature change, the wavelength of the incident light of the wavelength conversion element 15 can always be set to a desired value, and a state in which the wavelength conversion efficiency is high is maintained. be able to.

また、レーザ光源装置3が映像表示装置の光源として用いられる場合は、映像表示に影響の無い間(例えばフレーム間)を使って、上記「再調整」を行うことが好ましい。このようにすると、映像表示をしながら波長変換効率についての再調整をすることができる。   Further, when the laser light source device 3 is used as a light source of a video display device, it is preferable to perform the above “readjustment” using a period that does not affect the video display (for example, between frames). In this way, it is possible to readjust the wavelength conversion efficiency while displaying an image.

また、光量センサ21にてレーザ光源装置3の出射光の量を検出する時以外の場合には、ハーフミラー17はレーザ光源光源装置3の出射光を遮らない位置に移動するような構成としても良い。   In addition, when the amount of light emitted from the laser light source device 3 is not detected by the light amount sensor 21, the half mirror 17 may be moved to a position where the light emitted from the laser light source device 3 is not blocked. good.

(第4実施形態)
図5は、本発明の第4実施形態に係るレーザ光源装置における光源制御手段の一例を示すブロック図である。本実施形態のレーザ光源装置における第3実施形態のレーザ光源装置3との相違点は、圧電手段13又は電気光学材料16の印加電圧をフィードバック制御する波長制御手段に加えて、レーザ光源12の発光量をフィードバック制御する光源制御手段を有する点である。すなわち、本レーザ光源装置は、波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、光量センサの出力に基づいてレーザ光源12の発光量を制御する光源制御手段とを有する。次に、本レーザ光源装置について、図5を参照して具体的に説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing an example of light source control means in the laser light source apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The laser light source device of the present embodiment differs from the laser light source device 3 of the third embodiment in that the laser light source 12 emits light in addition to the wavelength control means for feedback controlling the applied voltage of the piezoelectric means 13 or the electro-optical material 16. It is a point which has the light source control means which carries out feedback control of quantity. That is, the laser light source device includes a light amount sensor that detects the light amount of light that has been wavelength-converted by the wavelength conversion element, and a light source control unit that controls the light emission amount of the laser light source 12 based on the output of the light amount sensor. Next, the laser light source device will be specifically described with reference to FIG.

光量センサ41は、図3及び図4の光量センサ21に相当するものである。また、増幅器信号処理部42、光量値記憶部44、比較回路50、最大値検出部57、制御部52、スイッチ53、電圧発生部54、不揮発性メモリ55、圧電素子(PLZT)電圧制御部56、電圧印加部58、圧電素子(PLZT)59は、それぞれ、図4の増幅器信号処理部22、光量値記憶部23、比較回路24、最大値検出部25、制御部26、スイッチ27、電圧発生部28、不揮発性メモリ29、圧電素子(PLZT)電圧制御部30、電圧印加部31、圧電素子(PLZT)32に相当するものである。   The light quantity sensor 41 corresponds to the light quantity sensor 21 of FIGS. 3 and 4. In addition, the amplifier signal processing unit 42, the light amount value storage unit 44, the comparison circuit 50, the maximum value detection unit 57, the control unit 52, the switch 53, the voltage generation unit 54, the nonvolatile memory 55, and the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 56. The voltage application unit 58 and the piezoelectric element (PLZT) 59 are respectively an amplifier signal processing unit 22, a light quantity value storage unit 23, a comparison circuit 24, a maximum value detection unit 25, a control unit 26, a switch 27, and a voltage generator in FIG. This corresponds to the unit 28, the non-volatile memory 29, the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30, the voltage application unit 31, and the piezoelectric element (PLZT) 32.

スイッチ43、スイッチング回路45、目標値46、比較回路47及びレーザ駆動回路48は、光量センサ41の出力に基づいてレーザ(レーザ光源12に相当)49の発光量を制御する光源制御手段を構成している。制御部51は、通常光量制御と波長制御とを切り替えることについて制御するものである。次に、本レーザ光源装置の動作について説明する。   The switch 43, the switching circuit 45, the target value 46, the comparison circuit 47 and the laser drive circuit 48 constitute light source control means for controlling the light emission amount of the laser (corresponding to the laser light source 12) 49 based on the output of the light amount sensor 41. ing. The control unit 51 controls switching between normal light amount control and wavelength control. Next, the operation of the laser light source device will be described.

通常は、光量センサ41が検出した光量に基づいて、波長変換素子の出射光の光量が一定になるように、レーザ49に供給する電流量をフィードバック制御する。この制御を通常光量制御という。この状態では、制御部51により、レーザ49に対する光量制御ループが選択される。すなわち、制御部51は、スイッチ43を制御して、スイッチング回路45の出力が比較回路47に入力される状態とする。比較回路47は、スイッチング回路45の出力と目標値46とを比較する。この比較結果に基づいて比較回路47がレーザ駆動回路48を制御し、レーザ49への供給電流量が制御される。これらにより、通常は、レーザ49への供給電流量を制御することで、波長変換素子からの出射光の光量を制御する。   Normally, the amount of current supplied to the laser 49 is feedback-controlled based on the light amount detected by the light amount sensor 41 so that the light amount of the emitted light from the wavelength conversion element is constant. This control is called normal light quantity control. In this state, the control unit 51 selects a light amount control loop for the laser 49. That is, the control unit 51 controls the switch 43 so that the output of the switching circuit 45 is input to the comparison circuit 47. The comparison circuit 47 compares the output of the switching circuit 45 with the target value 46. Based on the comparison result, the comparison circuit 47 controls the laser drive circuit 48, and the amount of current supplied to the laser 49 is controlled. Thus, normally, the amount of light emitted from the wavelength conversion element is controlled by controlling the amount of current supplied to the laser 49.

一方、通常の上記制御以外に次に制御を行う。例えば、一定時間経過毎に、レーザ49への電流供給量についてのフィードバック制御をホールドし、その電流供給量を一定に保つ。その間に、第3実施形態で示した波長可変手段(圧電手段13又は電気光学材料16など)への印加電圧のフィードバック制御をする。   On the other hand, the control is performed next in addition to the normal control. For example, the feedback control for the current supply amount to the laser 49 is held every time a fixed time elapses, and the current supply amount is kept constant. Meanwhile, feedback control of the voltage applied to the wavelength variable means (such as the piezoelectric means 13 or the electro-optical material 16) shown in the third embodiment is performed.

具体的には、制御部51がスイッチ43を切り替えて、圧電素子(PLZT)59についてのフィードバック制御ループが選択され、波長変換素子での変換効率の維持が行われる。これにより、光量センサ41の出力信号は、増幅器信号処置部42及びスイッチ43を介して光量値記憶部44と比較回路50に伝達される。その後は、図4に示す第3実施形態のレーザ光源装置3における波長制御手段の動作を行い、波長変換素子の波長変換効率が高く維持される。   Specifically, the control unit 51 switches the switch 43 to select a feedback control loop for the piezoelectric element (PLZT) 59, and the conversion efficiency is maintained in the wavelength conversion element. Thereby, the output signal of the light quantity sensor 41 is transmitted to the light quantity value storage section 44 and the comparison circuit 50 through the amplifier signal processing section 42 and the switch 43. Thereafter, the wavelength control means in the laser light source device 3 of the third embodiment shown in FIG. 4 is operated, and the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion element is maintained high.

これらにより、本実施形態のレーザ光源装置によれば、波長制御手段のフィードバック制御に加えて、原振であるレーザ49の発光状態についてもフィードバック制御することができる。したがって、波長変換効率の高い状態を維持しながら、レーザ光源装置からの発光量を一定にすることができる。   Thus, according to the laser light source device of the present embodiment, in addition to the feedback control of the wavelength control means, the light emission state of the laser 49 which is the original oscillation can also be feedback controlled. Therefore, the amount of light emitted from the laser light source device can be made constant while maintaining a state where the wavelength conversion efficiency is high.

また、本実施形態のレーザ光源装置は、所定時間経過後ごとに定期的に、レーザ49の発光状態についてフィードバック制御することにより、経時変化又は温度変化などにより原振のレーザ49の発光特性が変動しても、レーザ光源装置からの発光量を一定にすることができる。したがって、長期間に渡って極めて安定に且つ高い効率で発光するレーザ光源装置を提供することができる。   In addition, the laser light source device of the present embodiment performs feedback control on the light emission state of the laser 49 periodically after a predetermined time has elapsed, so that the light emission characteristics of the original laser 49 fluctuate due to changes over time or temperature changes. Even so, the amount of light emitted from the laser light source device can be made constant. Therefore, it is possible to provide a laser light source device that emits light very stably and with high efficiency over a long period of time.

(第5実施形態)
図6は本発明の第5実施形態に係るレーザ光源装置4の一例を示す模式斜視図である。図6において、図3の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。図7はレーザ光源装置4の構成要素である波長制御手段を示すブロック図である。本実施形態のレーザ光源装置4における第3実施形態のレーザ光源装置3との相違点は、波長可変手段である電気光学材料16a,16bがレーザ光源の列(12a,12b)ごとに、独立に制御可能に配置されている点である。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example of a laser light source device 4 according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. FIG. 7 is a block diagram showing wavelength control means which is a component of the laser light source device 4. The laser light source device 4 of the present embodiment differs from the laser light source device 3 of the third embodiment in that the electro-optic materials 16a and 16b, which are wavelength variable means, are independently provided for each of the laser light source columns (12a and 12b). It is the point arrange | positioned so that control is possible.

レーザ光源列12aは、レーザ光源12が一列に配置されたものである。レーザ光源列12bは、レーザ光源12が一列に配置されたものであって、レーザ光源列12aに平行に配置されたものである。電気光学材料16aは、レーザ光源装置2の電気光学材料16に相当するものであり、レーザ光源列12aの光が透過するように配置されている。電気光学材料16bは、レーザ光源装置2の電気光学材料16に相当するものであり、レーザ光源列12bの光が透過するように配置されている。電気光学材料16aと電気光学材料16bとは、それぞれ別個独立に屈折率を可変制御されるものとする。また、電気光学材料16a,16bそれぞれの代わりに、別個独立に制御される2つの圧電素子を配置してもよい。外部共振器ミラー14A、波長変換素子15a,15b、光量センサ81a,81bは、それぞれ図3の外部共振器ミラー14、波長変換素子15、光量センサ21に相当するものである。次に、本レーザ光源装置4の動作について説明する。   The laser light source row 12a is a configuration in which the laser light sources 12 are arranged in a row. In the laser light source row 12b, the laser light sources 12 are arranged in a row, and are arranged in parallel with the laser light source row 12a. The electro-optic material 16a corresponds to the electro-optic material 16 of the laser light source device 2, and is disposed so that the light from the laser light source array 12a can pass therethrough. The electro-optic material 16b corresponds to the electro-optic material 16 of the laser light source device 2, and is arranged so that the light from the laser light source row 12b is transmitted. It is assumed that the refractive index of the electro-optic material 16a and the electro-optic material 16b is separately controlled independently. Further, instead of the electro-optic materials 16a and 16b, two piezoelectric elements that are controlled independently may be arranged. The external resonator mirror 14A, the wavelength conversion elements 15a and 15b, and the light quantity sensors 81a and 81b correspond to the external resonator mirror 14, the wavelength conversion element 15, and the light quantity sensor 21 of FIG. Next, the operation of the laser light source device 4 will be described.

レーザ光源列12aから出射された光は電気光学材料16aを透過し、外部共振器ミラー14Aで大部分が反射され、レーザ発振状態となる。そして、レーザ光源列12aから出射された光のうち外部共振器ミラー14Aを透過した光は波長変換素子15aにより可視光に波長変換される。この波長変換された光の一部は、ハーフミラー17で反射され光量センサ81aに入射する。   The light emitted from the laser light source array 12a is transmitted through the electro-optic material 16a, and most of the light is reflected by the external resonator mirror 14A to enter a laser oscillation state. And the light which permeate | transmitted the external resonator mirror 14A among the lights radiate | emitted from the laser light source row | line | column 12a is wavelength-converted into visible light by the wavelength conversion element 15a. Part of the wavelength-converted light is reflected by the half mirror 17 and enters the light amount sensor 81a.

レーザ光源列12bから出射された光は電気光学材料16bを透過し、外部共振器ミラー14Aで大部分が反射され、レーザ発振状態となる。そして、レーザ光源列12bから出射された光のうち外部共振器ミラー14Aを透過した光は波長変換素子15aにより可視光に波長変換される。この波長変換された光の一部は、ハーフミラー17で反射され光量センサ81bに入射する。   The light emitted from the laser light source row 12b is transmitted through the electro-optic material 16b, and most of the light is reflected by the external resonator mirror 14A to enter a laser oscillation state. And the light which permeate | transmitted the external resonator mirror 14A among the lights radiate | emitted from the laser light source row | line | column 12b is wavelength-converted into visible light by the wavelength conversion element 15a. Part of the wavelength-converted light is reflected by the half mirror 17 and enters the light amount sensor 81b.

そして、光量センサ81aの受光量の基づいて、電気光学材料16a(すなわちPLZT(1)92a)の屈折率が図7(a)の波長制御手段で制御される。すなわち、図7(a)の波長制御手段をなす光量センサ81a、増幅器信号処理部82a、光量値記憶部83a、比較回路84a、最大値検出部85a、制御部86a、スイッチ87a、電圧発生部88a、不揮発性メモリ89a、圧電素子(PLZT)電圧制御部90a、電圧印加部91a、PLZT92aは、それぞれ、図4の光量センサ21、増幅器信号処理部22、光量値記憶部23、比較回路24、最大値検出部25、制御部26、スイッチ27、電圧発生部28、不揮発性メモリ29、圧電素子(PLZT)電圧制御部30、電圧印加部31、圧電素子(PLZT)32に相当するものである。   Then, based on the amount of light received by the light amount sensor 81a, the refractive index of the electro-optic material 16a (that is, PLZT (1) 92a) is controlled by the wavelength control unit in FIG. That is, the light quantity sensor 81a, the amplifier signal processing section 82a, the light quantity value storage section 83a, the comparison circuit 84a, the maximum value detection section 85a, the control section 86a, the switch 87a, and the voltage generation section 88a that constitute the wavelength control means of FIG. , A nonvolatile memory 89a, a piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 90a, a voltage application unit 91a, and a PLZT 92a are respectively a light amount sensor 21, an amplifier signal processing unit 22, a light amount value storage unit 23, a comparison circuit 24, and a maximum. The value detection unit 25, the control unit 26, the switch 27, the voltage generation unit 28, the nonvolatile memory 29, the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30, the voltage application unit 31, and the piezoelectric element (PLZT) 32 are equivalent to each other.

また、光量センサ81bの受光量の基づいて、電気光学材料16b(すなわちPLZT(1)92b)の屈折率が図7(b)の波長制御手段で制御される。すなわち、図7(b)の波長制御手段をなす光量センサ81b、増幅器信号処理部82b、光量値記憶部83b、比較回路84b、最大値検出部85b、制御部86b、スイッチ87b、電圧発生部88b、不揮発性メモリ89b、圧電素子(PLZT)電圧制御部90b、電圧印加部91b、PLZT92bは、それぞれ、図4の光量センサ21、増幅器信号処理部22、光量値記憶部23、比較回路24、最大値検出部25、制御部26、スイッチ27、電圧発生部28、不揮発性メモリ29、圧電素子(PLZT)電圧制御部30、電圧印加部31、圧電素子(PLZT)32に相当するものである。   Further, based on the amount of light received by the light quantity sensor 81b, the refractive index of the electro-optic material 16b (that is, PLZT (1) 92b) is controlled by the wavelength control unit in FIG. 7B. That is, the light quantity sensor 81b, the amplifier signal processing section 82b, the light quantity value storage section 83b, the comparison circuit 84b, the maximum value detection section 85b, the control section 86b, the switch 87b, and the voltage generation section 88b that constitute the wavelength control means of FIG. , Nonvolatile memory 89b, piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 90b, voltage application unit 91b, and PLZT 92b are respectively the light amount sensor 21, the amplifier signal processing unit 22, the light amount value storage unit 23, the comparison circuit 24, and the maximum in FIG. The value detection unit 25, the control unit 26, the switch 27, the voltage generation unit 28, the nonvolatile memory 29, the piezoelectric element (PLZT) voltage control unit 30, the voltage application unit 31, and the piezoelectric element (PLZT) 32 are equivalent to each other.

これらにより、本実施形態のレーザ光源装置4は、レーザ光源列12a,12b毎に、すなわち波長変換素子15a,15b毎に、入射光の波長を電気光学材料16a,16bで別個独立に調整できる。そこで、波長変換素子15aと波長変換素子15bとの最適変換波長が異なる場合でも、各波長変換素子15a,15bの波長変換効率をそれぞれ高い状態に維持することができる。また、波長変換素子15aと波長変換素子15bとの代わりに、1つの波長変換素子を用いた場合であって、波長変換素子の各部位により最適変換波長が異なる場合でも、その各部位において、波長変換効率をそれぞれ高い状態に維持することができる。   As a result, the laser light source device 4 of the present embodiment can independently adjust the wavelength of incident light with the electro-optic materials 16a and 16b for each of the laser light source arrays 12a and 12b, that is, for each of the wavelength conversion elements 15a and 15b. Therefore, even when the optimum conversion wavelengths of the wavelength conversion element 15a and the wavelength conversion element 15b are different, the wavelength conversion efficiency of each of the wavelength conversion elements 15a and 15b can be maintained in a high state. Further, even when one wavelength conversion element is used instead of the wavelength conversion element 15a and the wavelength conversion element 15b and the optimum conversion wavelength differs depending on each part of the wavelength conversion element, Each conversion efficiency can be maintained at a high level.

また、本実施形態のレーザ光源装置4は、レーザ光源列12aとレーザ光源列12bとの発光波長が異なる場合でも、各レーザ光源列12a,12bの光ごとに電気光学材料16a,16bで別個独立に調整できる。したがって、この場合でも各波長変換素子15a,15bの波長変換効率をそれぞれ高い状態に維持することができる。なお、レーザ光源列12a,12bは3列以上でもよく、1つの電気光学材料16a,16bに複数のレーザ光源列12a,12bの光が入射することとしてもよい。また、電気光学材料16a,16bの代わりに、別個独立に駆動制御される2以上の圧電素子を用いてもよい。   Further, in the laser light source device 4 of the present embodiment, even when the light emission wavelengths of the laser light source array 12a and the laser light source array 12b are different, the electro-optical materials 16a and 16b are separately independent for each light of the laser light source arrays 12a and 12b. Can be adjusted. Therefore, even in this case, the wavelength conversion efficiencies of the wavelength conversion elements 15a and 15b can be maintained at a high level. The laser light source rows 12a and 12b may be three or more rows, and the light of the plurality of laser light source rows 12a and 12b may be incident on one electro-optic material 16a and 16b. Further, two or more piezoelectric elements that are independently driven and controlled may be used instead of the electro-optic materials 16a and 16b.

(表示装置)
次に、上記実施形態のレーザ光源装置のいずれかを用いた表示装置の一実施形態について説明する。
図8は、本実施形態の表示装置であるフルカラーの走査型表示装置100について、その概略構成を示す図である。走査型表示装置100は、赤色光源102、緑色光源110、及び青色光源103からなる光源と、赤色光を反射する反射板103と、青色光を反射する反射板104と、緑色光を透過し且つ赤色光を反射するダイクロイックミラー105と、緑色光を透過し且つ青色光を反射するダイクロイックミラー106と、光源光を走査する走査ミラー107と、走査ミラー107からの光を映像として映し出す表示板108とを備えている。
(Display device)
Next, an embodiment of a display device using any of the laser light source devices of the above embodiment will be described.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the full-color scanning display device 100 which is the display device of the present embodiment. The scanning display device 100 includes a light source including a red light source 102, a green light source 110, and a blue light source 103, a reflection plate 103 that reflects red light, a reflection plate 104 that reflects blue light, and transmits green light. A dichroic mirror 105 that reflects red light; a dichroic mirror 106 that transmits green light and reflects blue light; a scanning mirror 107 that scans light from a light source; and a display board 108 that displays light from the scanning mirror 107 as an image. It has.

赤色光源102、緑色光源110及び青色光源103は、それぞれ、図1〜図7に示したレーザ光源装置のいずれかからなるものである。   Each of the red light source 102, the green light source 110, and the blue light source 103 is formed of any one of the laser light source devices shown in FIGS.

赤色光源102から射出された赤色光は、反射板103及びダイクロイックミラー105に反射され、さらにダイクロイックミラー106を透過して走査ミラー107に誘導される。また、青色光源101から射出された青色光は、反射板104及びダイクロイックミラー106に反射されて走査ミラー107に誘導される。さらに、緑色光源110から射出された緑色光は、ダイクロイックミラー105及びダイクロイックミラー106を透過して走査ミラー107に誘導される。走査ミラー107では、表示板108に映し出す映像に応じて走査が行われる。   The red light emitted from the red light source 102 is reflected by the reflecting plate 103 and the dichroic mirror 105, further passes through the dichroic mirror 106, and is guided to the scanning mirror 107. The blue light emitted from the blue light source 101 is reflected by the reflecting plate 104 and the dichroic mirror 106 and guided to the scanning mirror 107. Further, the green light emitted from the green light source 110 passes through the dichroic mirror 105 and the dichroic mirror 106 and is guided to the scanning mirror 107. The scanning mirror 107 performs scanning according to the image projected on the display board 108.

本実施形態の走査型表示装置100によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が長期間に渡って可能であり、さらに小型化、低消費電力化及び低コスト化などを図ることができる。   According to the scanning display device 100 of the present embodiment, high-quality and high-quality full-color display can be performed over a long period of time, and further downsizing, low power consumption, low cost, and the like can be achieved.

なお、上述の走査型表示装置の実施形態では、光合成部としてダイクロイックミラー、走査部として走査ミラー107を用いた例を示したが、光合成部を有さずに、各色毎に走査ミラーを備える構成としても良い。   In the above-described embodiment of the scanning display device, an example in which the dichroic mirror is used as the light combining unit and the scanning mirror 107 is used as the scanning unit has been described. However, the configuration includes a scanning mirror for each color without the light combining unit. It is also good.

(プロジェクタ)
次に、上記実施形態のレーザ光源装置のいずれかを用いたプロジェクタの一実施形態について説明する。
図9は、本実施形態のプロジェクタ70について、その概略構成を示す図であり、3板方式の例である。プロジェクタ70においては、赤色(R)の色光を発光する半導体レーザを2次元的にアレイ状に構成したアレイ光源10r、緑色(G)の色光を発光するアレイ光源10g、青色(B)の色光を発光する半導体レーザを2次元的にアレイ状に構成したアレイ光源10bの3個を光源として用いている。
(projector)
Next, an embodiment of a projector using any of the laser light source devices of the above embodiment will be described.
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the projector 70 according to the present embodiment, which is an example of a three-plate system. In the projector 70, an array light source 10r in which semiconductor lasers that emit red (R) color light are two-dimensionally configured in an array, an array light source 10g that emits green (G) color light, and blue (B) color light. Three array light sources 10b in which semiconductor lasers that emit light are two-dimensionally configured in an array are used as light sources.

アレイ光源10r、アレイ光源10g及びアレイ光源10bは、それぞれ、図1〜図7に示したレーザ光源装置のいずれかからなるものである。   The array light source 10r, the array light source 10g, and the array light source 10b are each composed of any of the laser light source devices shown in FIGS.

各アレイ光源10r,10g,10bから射出された光は液晶ライトバルブ75に照射される。つまり、各アレイ光源10r,10g,10bの出射側には、R,G,Bの各色光を変調する液晶ライトバルブ75がそれぞれ設けられている。そして、各液晶ライトバルブ75によって変調された3つの色光が、クロスダイクロイックプリズム(色合成手段)77に入射するように構成されている。このプリズム77は4つの直角プリズムが貼り合わされたものであり、内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光Lr、Lg、Lbが合成されてカラー画像を表す光が形成される。色合成された光は投射レンズ76(投射装置)によりスクリーン79上に投射され、拡大された画像が表示される。   The light emitted from each of the array light sources 10r, 10g, and 10b is applied to the liquid crystal light valve 75. That is, a liquid crystal light valve 75 that modulates each color light of R, G, and B is provided on the emission side of each of the array light sources 10r, 10g, and 10b. Then, the three color lights modulated by the respective liquid crystal light valves 75 are configured to enter a cross dichroic prism (color combining means) 77. This prism 77 is formed by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a cross shape on the inner surface. These dielectric multilayer films combine the three color lights Lr, Lg, and Lb to form light representing a color image. The color-synthesized light is projected onto the screen 79 by the projection lens 76 (projection device), and an enlarged image is displayed.

本実施形態のプロジェクタ70によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が長期間に渡って可能であり、さらに小型化、低消費電力化及び低コスト化などを図ることができる。   According to the projector 70 of the present embodiment, high-quality, high-quality full-color display can be performed over a long period of time, and further downsizing, low power consumption, low cost, and the like can be achieved.

なお、上述のプロジェクタでは、光変調装置として3つの液晶ライトバルブと、色合成手段としてクロスダイクロイックプリズムを有する例を示したが、色合成手段を有さずにアレイ光源に各色光を発光する半導体レーザを配列し、各色光を時間順次的に発光させ、1枚の液晶ライトバルブで各色光を時間順次的に変調しても良い。また、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブを用いた例を示したが、反射型液晶ライトバルブ、DMD、あるいは、回折格子型ライトバルブ等を用いても良い。   In the above projector, an example is shown in which three liquid crystal light valves are used as the light modulator and a cross dichroic prism is used as the color synthesizing means. However, a semiconductor that emits each color light to the array light source without the color synthesizing means. Lasers may be arranged so that each color light is emitted in a time sequential manner, and each color light may be modulated in a time sequential manner with a single liquid crystal light valve. Further, although an example in which a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device has been described, a reflective liquid crystal light valve, DMD, or a diffraction grating light valve may be used.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明のレーザ光源装置は、圧電素子の代わりに電気光学材料を適用でき、電気光学材料の代わりに圧電素子を適用することができる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the laser light source device of the present invention, an electro-optical material can be applied instead of the piezoelectric element, and a piezoelectric element can be applied instead of the electro-optical material.

本発明の第1実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows an example of the laser light source apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows an example of the laser light source apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows an example of the laser light source device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 同上のレーザ光源装置における波長制御手段を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the wavelength control means in a laser light source apparatus same as the above. 本発明の第4実施形態に係るレーザ光源装置の光源制御手段のブロック図である。It is a block diagram of the light source control means of the laser light source apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows an example of the laser light source apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 同上のレーザ光源装置における波長制御手段を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the wavelength control means in a laser light source apparatus same as the above. 本発明の実施形態に係る走査型表示装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a scanning display device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るプロジェクタの一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the projector which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,2,3,4…レーザ光源装置、11…基板、12…レーザ光源、12a,12b…レーザ光源列、13…圧電素子、14,14A…外部共振器ミラー、15,15a,15b…波長変換素子、16,16a,16b…電気光学材料、17…ハーフミラー、21,81a,81b…光量センサ
1, 2, 3, 4 ... laser light source device, 11 ... substrate, 12 ... laser light source, 12a, 12b ... laser light source array, 13 ... piezoelectric element, 14, 14A ... external resonator mirror, 15, 15a, 15b ... wavelength Conversion element, 16, 16a, 16b ... electro-optic material, 17 ... half mirror, 21, 81a, 81b ... light quantity sensor

Claims (15)

レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された光を該レーザ光源に向けて反射するミラーであって該レーザ光源と共にレーザ共振器の構成要素をなす外部共振器ミラーと、
前記レーザ光源又はレーザ共振器から出射された光を波長変換する波長変換素子と、
前記レーザ共振器の発振波長を可変する波長可変手段とを有することを特徴とするレーザ光源装置。
A laser light source;
An external resonator mirror that reflects light emitted from the laser light source toward the laser light source and forms a component of a laser resonator together with the laser light source;
A wavelength conversion element for wavelength-converting light emitted from the laser light source or laser resonator;
A laser light source device comprising: a wavelength variable unit that varies the oscillation wavelength of the laser resonator.
前記レーザ光源は、同一基板上において1本又は複数本の列をなすように複数配置されてレーザアレイを構成しており、
前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、複数の前記レーザ光源から出射された光が共通に入射する単一構造体であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光源装置。
A plurality of the laser light sources are arranged so as to form one or a plurality of rows on the same substrate to constitute a laser array,
2. The laser according to claim 1, wherein the wavelength conversion element is a waveguide type wavelength conversion element and is a single structure into which light emitted from the plurality of laser light sources is incident in common. Light source device.
前記レーザ光源は、同一基板上において複数本の列をなすように複数配置されてレーザアレイを構成しており、
前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、前記列をなす複数の前記レーザ光源から出射された光が共通に入射する単一構造体であり、
前記単一構造体は、前記列ごとに配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光源装置。
A plurality of the laser light sources are arranged so as to form a plurality of rows on the same substrate to constitute a laser array,
The wavelength conversion element is a waveguide type wavelength conversion element, and is a single structure in which light emitted from the plurality of laser light sources forming the row is commonly incident,
The laser light source device according to claim 1, wherein the single structure is arranged for each row.
前記波長変換手段は、前記波長変換素子の波長変換効率が最大値又は最大値の近傍になるように、前記レーザ共振器の発振波長を可変する制御手段を有してなることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。   The wavelength conversion unit includes a control unit that varies the oscillation wavelength of the laser resonator so that the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion element is a maximum value or a value close to the maximum value. Item 4. The laser light source device according to any one of Items 1 to 3. 前記波長可変手段は、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間隔を可変するものであることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。   5. The laser light source device according to claim 1, wherein the wavelength varying unit is configured to vary an interval between the laser light source and an external resonator mirror. 6. 前記波長可変手段は、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間に配置された圧電素子を有してなることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。   6. The laser light source device according to claim 1, wherein the wavelength variable unit includes a piezoelectric element disposed between the laser light source and an external resonator mirror. 前記波長可変手段は、屈折率が可変な透明材料であって、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間に配置されたものを有してなることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。   5. The wavelength variable means according to claim 1, wherein the wavelength variable means is a transparent material having a variable refractive index, which is disposed between the laser light source and an external resonator mirror. The laser light source device according to claim 1. 前記波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、
前記光量センサの出力に基づいて前記波長可変手段の可変動作を制御する波長制御手段とを有することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
A light amount sensor for detecting the light amount of light wavelength-converted by the wavelength conversion element;
The laser light source device according to claim 1, further comprising: a wavelength control unit that controls a variable operation of the wavelength variable unit based on an output of the light amount sensor.
前記波長制御手段は、前記波長可変手段の波長可変量を順次に異なる可変に変更する波長順次変更部と、該順次に可変されたときそれぞれでの前記光量センサの出力における最大値を特定する比較部と、前記最大値を記憶する記憶部とを有することを特徴とする請求項8に記載のレーザ光源装置。   The wavelength control unit includes a wavelength sequential change unit that sequentially changes the wavelength variable amount of the wavelength variable unit to different variables, and a comparison that specifies a maximum value in the output of the light amount sensor at each of the wavelength variable units when sequentially changed. The laser light source device according to claim 8, further comprising: a storage unit that stores the maximum value. 前記波長制御手段は、所定時間経過後ごとに定期的に前記光量センサの出力を検出し、前記光量センサの出力に基づいて前記波長可変手段の可変動作を定期的に制御するものであることを特徴とする請求項8又は9に記載のレーザ光源装置。   The wavelength control means periodically detects the output of the light quantity sensor every time a predetermined time has elapsed, and periodically controls the variable operation of the wavelength variable means based on the output of the light quantity sensor. The laser light source device according to claim 8 or 9, characterized in that 前記波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、
前記光量センサの出力に基づいて前記レーザ光源の発光量を制御する光源制御手段とを有することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
A light amount sensor for detecting the light amount of light wavelength-converted by the wavelength conversion element;
11. The laser light source device according to claim 1, further comprising: a light source control unit configured to control a light emission amount of the laser light source based on an output of the light quantity sensor.
前記光源制御手段は、所定時間経過後ごとに定期的に前記光量センサの出力を検出し、前記光量センサの出力に基づいて前記レーザ光源の発光量を定期的に制御するものであることを特徴とする請求項11に記載のレーザ光源装置。   The light source control means periodically detects the output of the light amount sensor after a predetermined time has elapsed, and periodically controls the light emission amount of the laser light source based on the output of the light amount sensor. The laser light source device according to claim 11. 前記レーザ光源は、面発光レーザの一部又は全部をなすものであり、
前記波長可変手段は、前記レーザ光源ごと、又は前記列ごとに、独立に制御可能に配置されていることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
The laser light source forms part or all of a surface emitting laser,
The laser light source device according to any one of claims 1 to 12, wherein the wavelength tunable unit is arranged so as to be independently controllable for each of the laser light sources or for each of the columns.
請求項1から13のいずれか一項に記載のレーザ光源装置を具備してなることを特徴とする表示装置。   A display device comprising the laser light source device according to any one of claims 1 to 13. 請求項1から13のいずれか一項に記載のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
14. The laser light source device according to claim 1, a light modulation device that modulates light emitted from the laser light source device, and a projection device that projects light modulated by the light modulation device. A projector comprising:
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