JP4924767B1 - LASER LIGHT SOURCE DEVICE AND IMAGE DISPLAY DEVICE MOUNTING THE SAME - Google Patents

LASER LIGHT SOURCE DEVICE AND IMAGE DISPLAY DEVICE MOUNTING THE SAME Download PDF

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Abstract

【課題】本来用いられるべき装置から取り外された場合、単独動作時には出力を低下させるようにし、その一方で、本来用いられるべき装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光が正常に発光されるよう構成されたレーザ光源装置と、そのレーザ光源装置を搭載し緑色レーザ光を発光させることが可能な画像表示装置を提供する。
【解決手段】励起用レーザ光を出力する半導体レーザ31と、その励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子34と、半導体レーザおよび固体レーザ素子34を支持する基台38と、を備え、固体レーザ素子34は略直方体の形状を有し、半導体レーザ31からの励起用レーザ光の入射面および基本レーザ光の出射面を除く4つ面のうち、少なくとも互いに隣接する2つの面のそれぞれにおいて、その表面積よりも小さな接触面積により基台38と当接したことを特徴とする。
【選択図】図14
When the device is removed from the device to be originally used, the output is reduced at the time of a single operation. On the other hand, when the device is incorporated in the device to be originally used, the green laser light is normally emitted. Provided are a laser light source device configured as described above, and an image display device that is equipped with the laser light source device and can emit green laser light.
A semiconductor laser 31 that outputs an excitation laser beam, a solid-state laser element 34 that is excited by the excitation laser beam and outputs a basic laser beam, and a base 38 that supports the semiconductor laser and the solid-state laser element 34. The solid-state laser element 34 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and at least two of the four surfaces excluding the incident surface of the excitation laser beam from the semiconductor laser 31 and the emission surface of the basic laser beam are adjacent to each other. Each of the two surfaces is in contact with the base 38 with a contact area smaller than its surface area.
[Selection] Figure 14

Description

本発明は、半導体レーザを用いたレーザ光源装置に関し、特に画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置に関するものである。   The present invention relates to a laser light source device using a semiconductor laser, and more particularly to a laser light source device used for a light source of an image display device.

近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、ならびに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。   In recent years, a technique using a semiconductor laser as a light source of an image display device has attracted attention. This semiconductor laser has better color reproducibility, instantaneous lighting, longer life, and higher power consumption compared to mercury lamps that have been widely used in image display devices. It has various advantages, such as being able to be made and being easy to miniaturize.

このような画像表示装置に用いられるレーザ光源装置においては、緑色レーザ光を直接出力する半導体レーザに高出力のものがないため、半導体レーザから励起用レーザ光を出力させ、この励起用レーザ光で固体レーザ素子を励起させて赤外レーザ光を出力させ、この赤外レーザ光の波長を波長変換素子で変換して緑色レーザ光を出力するようにした技術が知られている(例えば特許文献1参照)。   In the laser light source device used for such an image display device, since there is no high-power semiconductor laser that directly outputs green laser light, the pumping laser light is output from the semiconductor laser, and this pumping laser light is used. A technique is known in which a solid-state laser element is excited to output infrared laser light, and the wavelength of the infrared laser light is converted by a wavelength conversion element to output green laser light (for example, Patent Document 1). reference).

特開2008−16833号公報JP 2008-16833 A

前記のような構成の画像表示装置においては、緑色レーザ光源装置を始めとするレーザ光源装置からの出力光が不用意にユーザの目に当たることを防ぐために、その出力パワーが制限されるとともに、ユーザによる装置の分解が禁じられている。   In the image display device configured as described above, in order to prevent the output light from the laser light source device including the green laser light source device from inadvertently hitting the user's eyes, the output power is limited and the user Disassembly of the device by is prohibited.

しかしながら、ユーザは画像表示装置に取り付けられている緑色レーザ光源装置に興味を持ち、それを例えばポインタなどの別の用途のために単独で緑色レーザ光源装置を使用しようとするかもしれない。この状況は特に、画像表示装置本体の緑色レーザ光源装置以外の部分が故障して使えなくなったときや、ユーザが緑色レーザ光源の動作を知りたいと考えたときなどに、特に起こりうる。このような、本来の画像表示ではない用途に緑色レーザ光源装置が単独で用いられることはもちろん想定されておらず、それによって予期しない事態が起きる可能性があり、それは決して好ましいことではない。   However, the user may be interested in the green laser light source device attached to the image display device and may attempt to use it alone for another application such as a pointer. This situation can occur particularly when a part other than the green laser light source device of the image display device fails and cannot be used, or when the user wants to know the operation of the green laser light source. Of course, it is not assumed that the green laser light source device is used alone for such an application that is not an original image display, which may cause an unexpected situation, which is not preferable.

次に、このような波長変換による緑色レーザ光源装置の内部では、先にも述べたように赤外レーザ光が出力されている。もし、ユーザによって緑色レーザ光源装置のみが画像表示装置から取り外され、ユーザがその緑色レーザ光源装置を単独で発光させようとしたときに、緑色レーザ光源装置を構成する部材の一部が誤って脱落する可能性がある。そうなれば、赤外レーザ光が緑色レーザ光源装置の外部に漏出し、それがユーザの目に当たっても、ユーザはそのことを知ることができないため、最悪の場合、その赤外光が長時間ユーザの目に当たり続けることになり、大変危険である。   Next, as described above, infrared laser light is output inside the green laser light source device by such wavelength conversion. If the user removes only the green laser light source device from the image display device and the user tries to cause the green laser light source device to emit light alone, a part of the members constituting the green laser light source device is accidentally dropped. there's a possibility that. If this happens, the infrared laser light leaks out of the green laser light source device, and even if it hits the user's eyes, the user cannot know it. It ’s very dangerous.

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、まず、波長変換によるレーザ光源装置が取り外されたとしても、その緑色レーザ光源装置の単独動作時には出力を低下させるようにすることにある。次に、その一方で、画像表示装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光が発光されるように構成されたレーザ光源装置と、そのレーザ光源装置を搭載し緑色レーザ光を発光させることが可能な画像表示装置を提供することにある。   The present invention has been devised to solve such problems of the prior art. The main object of the present invention is to provide a green laser light source device even if the laser light source device by wavelength conversion is removed. The purpose is to reduce the output during single operation. Next, on the other hand, when it is incorporated in the image display device, a laser light source device configured to emit green laser light and the laser light source device mounted thereon to emit green laser light. An object of the present invention is to provide an image display device that can perform the above-described operation.

本発明のレーザ光源装置は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、前記励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子と、前記半導体レーザ側に配置され前記半導体レーザからの励起用レーザ光をエミッタ厚み方向に収束させるFACレンズと、同じく前記半導体レーザからの励起用レーザ光を前記固体レーザ素子に集光するために、前記固体レーザ素子側に配置され前記半導体レーザからの励起用レーザ光をエミッタ幅方向に収束させるロッドレンズと、前記半導体レーザ、前記FACレンズ、前記ロッドレンズおよび前記固体レーザ素子を支持する基台と、を備え、前記半導体レーザはエミッタ幅方向がエミッタ厚み方向に比べて大きい高出力半導体レーザであり、前記半導体レーザからの前記励起用レーザ光の広がり角はエミッタ厚み方向よりもエミッタ幅方向が小さく、前記基台は、前記固体レーザ素子が有する前記半導体レーザからの励起用レーザ光の入射面および前記基本レーザ光の出射面を除く4つ面のうち前記エミッタ幅方向と平行な第一の面と対向して設けられた3箇所からなる第一の凸部と、前記固体レーザ素子の第一の面と隣接し前記エミッタ厚み方向と平行な第二の面と対向して設けられた2箇所からなる第二の凸部と、前記固体レーザ素子の第二の面と反対側にあって前記第一の面と隣接する第三の面と対向して設けられた第三の凸部と、を有し、前記基台において、前記FACレンズおよび前記ロッドレンズの取付当て面が、前記第二の凸部と同じエミッタ幅方向側で且つ前記半導体レーザからの出射光軸と並行に、且つ前記半導体レーザからの出射光軸が前記FACレンズ、前記ロッドレンズおよび前記固体レーザ素子の各部品の中心を通るよう配置され、前記固体レーザ素子は、前記第一の凸部に当接し支持され、前記第二の凸部と当接し、前記第二の凸部と前記第二の面とに囲まれた空間に接着剤が滴下され、さらに前記第三の凸部と前記第三の面との間にある空間に接着剤が滴下されることにより固定され、前記半導体レーザのエミッタ厚み方向よりもエミッタ幅方向の方が長い略直方体の形状を有した構成とする。 The laser light source device of the present invention includes a semiconductor laser that outputs excitation laser light, a solid-state laser element that is excited by the excitation laser light and outputs basic laser light, and is disposed on the semiconductor laser side from the semiconductor laser. The FAC lens for converging the excitation laser beam in the emitter thickness direction, and also arranged on the solid-state laser element side to focus the excitation laser light from the semiconductor laser on the solid-state laser element, from the semiconductor laser And a base that supports the semiconductor laser , the FAC lens, the rod lens, and the solid-state laser element, and the semiconductor laser has an emitter width direction. A high-power semiconductor laser that is larger than the thickness direction of the emitter, and the pumping laser from the semiconductor laser. The spread angle of the light is smaller in the emitter width direction than the emitter thickness direction, and the base excludes the incident surface of the excitation laser light from the semiconductor laser and the emission surface of the basic laser light that the solid-state laser element has Of the four surfaces, a first convex portion formed of three locations facing the first surface parallel to the emitter width direction, and adjacent to the first surface of the solid-state laser element, the emitter thickness direction A second convex portion having two locations provided opposite to a second surface parallel to the second surface, and a third convex portion opposite to the second surface of the solid-state laser element and adjacent to the first surface. A third convex portion provided opposite to the surface of the first projection, wherein the mounting surface of the FAC lens and the rod lens on the base is on the same emitter width direction side as the second convex portion. And in parallel with the optical axis emitted from the semiconductor laser, One said semiconductor optical axis the FAC lens emitted from a laser, is disposed so as to pass through the center of each part of the rod lens and the solid-state laser device, the solid-state laser element is in contact supported by the first convex portion The adhesive is dripped into a space that is in contact with the second convex portion, surrounded by the second convex portion and the second surface, and further, the third convex portion and the third surface It is fixed by dropping an adhesive into a space between them, and has a substantially rectangular parallelepiped shape that is longer in the emitter width direction than in the emitter thickness direction of the semiconductor laser .

本発明によれば、このレーザ光源装置が本来とは異なる用途のために、本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置から取り外された場合、そのレーザ光源装置は単独では低い出力でしか動作せず、その一方で、このレーザ光源装置が本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光の基となる基本レーザ光が正常に発光される。これにより、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方で緑色レーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され単体動作が試みられたとしても、そのレーザ光の出力は人体に影響を与えない程度に低いので、その安全性は確保される。さらに、固体レーザ素子は、高さ方向軸および幅方向軸回りの回転が抑制される。特に、接着剤の硬化時点において発生する収縮力のアンバランスの影響が小さくなるので、このような回転はさらに抑制される。その上で、半導体レーザを固体レーザ素子に集光する場合、ビーム径を小さく、且つ、NAを小さくし、エミッタ方向に長いビームとなるので、半導体レーザのエミッタ厚み方向よりもエミッタ幅方向の方が長い略直方体の形状を有した固体レーザ素子の取付誤差が発生し、半導体レーザからの出力光が固体レーザ素子の半導体レーザからのレーザ光入射面の中心からずれたとしても、それが固体レーザ素子による励起に与える影響を小さくすることができる。従って、このレーザ光源装置が本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置に組み込まれた状態にある場合に、固体レーザ素子と基台の固定面とを部分当接としても、パルス駆動において全面当接の場合と遜色の無い動作特性を有する。 According to the present invention, when the laser light source device is removed from the device to be originally used, that is, the image display device, for a purpose different from the original, the laser light source device can operate only at a low output. On the other hand, when this laser light source device is incorporated in a device to be originally used, that is, in an image display device, the basic laser light that is the basis of the green laser light is normally emitted. As a result, even if the green laser light source device is removed from the main body of the image display device and a single operation is attempted without impairing the operation as the image display device, the output of the laser light affects the human body. Its safety is ensured because it is so low. Further, the solid laser element is suppressed from rotating around the height direction axis and the width direction axis. In particular, since the influence of the unbalance of the shrinkage force generated at the time of curing of the adhesive is reduced, such rotation is further suppressed. In addition, when the semiconductor laser is focused on the solid-state laser element, the beam diameter is reduced, the NA is reduced, and the beam becomes longer in the emitter direction, so that the emitter width direction is longer than the emitter thickness direction of the semiconductor laser. Even if a solid-state laser element having a substantially rectangular parallelepiped shape has a mounting error and the output light from the semiconductor laser deviates from the center of the laser light incident surface from the semiconductor laser of the solid-state laser element, The influence on the excitation by the element can be reduced. Therefore, when this laser light source device is to be used originally, that is, in a state where it is incorporated in an image display device, even if the solid laser element and the fixed surface of the base are partially contacted, the entire surface contact in pulse drive It has the same operating characteristics as the case.

本発明による画像表示装置1を携帯型情報処理装置151に内蔵した例を示す斜視図The perspective view which shows the example which incorporated the image display apparatus 1 by this invention in the portable information processing apparatus 151 本発明による画像表示装置1の光学エンジンユニット156の概略構成図The schematic block diagram of the optical engine unit 156 of the image display apparatus 1 by this invention. 緑色レーザ光源装置2におけるレーザ光の状況を示す模式図The schematic diagram which shows the condition of the laser beam in the green laser light source apparatus 2 緑色レーザ光源装置2の内部斜視図Internal perspective view of green laser light source device 2 緑色レーザ光源装置2の断面図Sectional view of green laser light source device 2 波長変換素子35の斜視図A perspective view of the wavelength conversion element 35 光軸方向に対する波長変換素子35の傾斜角度θに応じた波長変換効率ηの変化状況を示す図The figure which shows the change condition of wavelength conversion efficiency (eta) according to inclination-angle (theta) of the wavelength conversion element 35 with respect to an optical axis direction. 図1に示した画像表示装置1の機能ブロック図Functional block diagram of the image display device 1 shown in FIG. 緑色レーザ光源装置2、赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4を点灯させる第1の通常点灯シーケンスによって白色表示を行う通常動作時の点灯シーケンスと、空間光変調素子25の動作との関係を示す図The relationship between the lighting sequence during the normal operation in which white display is performed by the first normal lighting sequence for lighting the green laser light source device 2, the red laser light source device 3, and the blue laser light source device 4 and the operation of the spatial light modulator 25. Illustration 第1の通常点灯シーケンスにより緑色レーザ光源装置2の点灯を開始した直後の出力を示す図The figure which shows the output immediately after starting lighting of the green laser light source apparatus 2 by a 1st normal lighting sequence. 第1の通常点灯シーケンスにおいて緑色レーザ光源装置2、赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4を点灯させて青色表示を行いながら、緑色レーザ光源装置2の起動を早めるための第1のウォームアップシーケンスと、空間光変調素子25の動作との関係を示す図In the first normal lighting sequence, the green laser light source device 2, the red laser light source device 3, and the blue laser light source device 4 are turned on to perform blue display, and the first warm-up for speeding up the start of the green laser light source device 2 The figure which shows the relationship between a sequence and operation | movement of the spatial light modulation element 25 第1のウォームアップシーケンスによる緑色レーザ光源装置起動時の出力を示す図The figure which shows the output at the time of green laser light source apparatus starting by a 1st warm-up sequence 緑色レーザ光源装置2、赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4を点灯させる他の通常点灯シーケンスの例を示す図The figure which shows the example of the other normal lighting sequence which lights the green laser light source device 2, the red laser light source device 3, and the blue laser light source device 4 緑色レーザ光源装置2を構成する部品のうち、固体レーザ素子34およびそれを支持する基台38を中心に示した斜視図The perspective view which showed centering on the solid laser element 34 among the components which comprise the green laser light source device 2, and the base 38 which supports it. 固体レーザ素子34およびその周辺部の拡大斜視図Enlarged perspective view of solid-state laser element 34 and its peripheral part 緑レーザ光源装置2を上面より見た図The figure which looked at the green laser light source device 2 from the upper surface 本実施の形態の緑色レーザ光源装置2の動作特性を示す図The figure which shows the operating characteristic of the green laser light source apparatus 2 of this Embodiment

前記課題を解決するためになされた第1の発明は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子と、半導体レーザからの励起用レーザ光を固体レーザ素子に集光するために、半導体レーザ側に配置され半導体レーザからの励起用レーザ光をエミッタ厚み方向に収束させるFACレンズと、同じく半導体レーザからの励起用レーザ光を固体レーザ素子に集光するために、固体レーザ素子側に配置され半導体レーザからの励起用レーザ光をエミッタ幅方向に収束させるロッドレンズと、半導体レーザ、FACレンズ、ロッドレンズおよび固体レーザ素子を支持する基台と、を備え、半導体レーザはエミッタ幅方向がエミッタ厚み方向に比べて大きい高出力半導体レーザであり、半導体レーザからの励起用レーザ光の広がり角はエミッタ厚み方向よりもエミッタ幅方向が小さく、基台は、固体レーザ素子が有する半導体レーザからの励起用レーザ光の入射面および基本レーザ光の出射面を除く4つ面のうちエミッタ幅方向と平行な第一の面と対向して設けられた3箇所からなる第一の凸部と、固体レーザ素子の第一の面と隣接しエミッタ厚み方向と平行な第二の面と対向して設けられた2箇所からなる第二の凸部と、固体レーザ素子の第二の面と反対側にあって第一の面と隣接する第三の面と対向して設けられた第三の凸部と、を有し、基台において、FACレンズおよびロッドレンズの取付当て面が、第二の凸部と同じエミッタ幅方向側で且つ半導体レーザからの出射光軸と並行に、且つ半導体レーザからの出射光軸がFACレンズ、ロッドレンズおよび固体レーザ素子の各部品の中心を通るよう配置され、固体レーザ素子は、第一の凸部に当接し支持され、第二の凸部と当接し、第二の凸部と第二の面とに囲まれた空間に接着剤が滴下され、さらに第三の凸部と第三の面との間にある空間に接着剤が滴下されることにより固定され、半導体レーザのエミッタ厚み方向よりもエミッタ幅方向の方が長い略直方体の形状を有した構成とする。 A first invention made to solve the above-described problems is a semiconductor laser that outputs excitation laser light, a solid-state laser element that is excited by the excitation laser light and outputs basic laser light, and excitation from the semiconductor laser. In order to focus the laser beam for the solid laser element, the FAC lens is arranged on the semiconductor laser side and converges the laser beam for excitation from the semiconductor laser in the emitter thickness direction, and the laser beam for excitation from the semiconductor laser is also solid. In order to focus on the laser element, a rod lens arranged on the solid-state laser element side for converging excitation laser light from the semiconductor laser in the emitter width direction, and a semiconductor laser , an FAC lens, a rod lens, and a solid-state laser element are supported. comprising a base, a semiconductor laser is Ah high-power semiconductor lasers greater emitter width direction as compared to the emitter thickness direction The divergence angle of the excitation laser light from the semiconductor laser is smaller in the emitter width direction than the emitter thickness direction, and the base is the incident surface of the excitation laser light from the semiconductor laser of the solid-state laser element and the emission of the basic laser light Of the four surfaces excluding the surface, a first convex portion comprising three locations provided to face the first surface parallel to the emitter width direction, and the emitter thickness direction adjacent to the first surface of the solid-state laser element And a second surface that is opposite to the second surface of the solid-state laser element and is adjacent to the first surface. A third convex portion provided opposite to the first convex portion, wherein the mounting surface of the FAC lens and the rod lens is on the same emitter width direction side as the second convex portion and from the semiconductor laser. Output from the semiconductor laser in parallel with the output optical axis Axis is disposed so as to pass through the center of each part of the FAC lens, a rod lens and the solid state laser element, solid-state laser element is in contact with the support in the first protrusion abuts a second protrusion, the second The adhesive is dropped into the space surrounded by the convex portion and the second surface, and further, the adhesive is dropped into the space between the third convex portion and the third surface, so that the semiconductor is fixed. The configuration has a substantially rectangular parallelepiped shape that is longer in the emitter width direction than in the laser emitter thickness direction .

これによると、本来とは異なる用途のために本来用いられるべき装置から取り外された場合、低い出力でしか動作しないようにし、その一方で、本来用いられるべき装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光の基となる基本レーザ光が正常に発光される。その上で、固体レーザ素子の取付誤差が発生し、半導体レーザからの出力光が固体レーザ素子の半導体レーザからのレーザ光入射面の中心からずれたとしても、それが固体レーザ素子による励起に与える影響を小さくすることができる。従って、このレーザ光源装置が本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置に組み込まれた状態にある場合に、固体レーザ素子と基台の固定面とを部分当接としても、パルス駆動において全面当接の場合と遜色の無い動作特性を有する。 According to this, when removed from a device that should be originally used for a different purpose, it should only operate at a low power while it is in a state that is built into the device that is intended to be used. The basic laser beam that is the basis of the green laser beam is emitted normally. In addition, even if a mounting error of the solid-state laser element occurs and the output light from the semiconductor laser deviates from the center of the laser light incident surface from the semiconductor laser of the solid-state laser element, it gives to the excitation by the solid-state laser element. The influence can be reduced. Therefore, when this laser light source device is to be used originally, that is, in a state where it is incorporated in an image display device, even if the solid laser element and the fixed surface of the base are partially contacted, the entire surface contact in pulse drive It has the same operating characteristics as the case.

また、第2の発明は、前記第1の発明において、固体レーザ素子から出力される基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光を生成出力する波長変換素子と、波長変換素子において変換されなかった基本レーザ光を反射し、半波長レーザ光を透過するミラーと、をさらに備え、波長変換素子は、その分極反転領域の深さ方向に平行移動可能で、基本レーザ光の光軸方向に対して傾斜可能なホルダにより保持され、ホルダおよびミラーは基台に支持され、固体レーザ素子は、その半導体レーザのエミッタ厚み方向よりもエミッタ幅方向の方が長い略直方体の形状を有し、エミッタ幅方向が波長変換素子の分極反転領域の深さ方向となるよう配置された構成とする。 Further, the second invention is the wavelength conversion element according to the first invention, wherein the wavelength conversion element converts the wavelength of the basic laser light output from the solid-state laser element to generate and outputs a half-wavelength laser light, and is converted by the wavelength conversion element. A mirror that reflects the fundamental laser light that has not been reflected and transmits the half-wavelength laser light, and the wavelength conversion element can be translated in the depth direction of the domain-inverted region, and in the optical axis direction of the fundamental laser light. is held by the tiltable holder for the holder and the mirror is supported by the base, the solid-state laser element has a substantially rectangular parallelepiped shape longer emitter width direction than the emitter thickness direction of the semiconductor laser, an emitter The width direction is set to be the depth direction of the polarization inversion region of the wavelength conversion element .

これによると、エミッタ幅方向に長いレーザ光のビームに対して、レーザ光の出力が最大となるように、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置が調整され、波長変換素子を光軸方向に対して傾斜させることで、波長変換効率を高めるので、固体レーザ素子と基台の固定面とを部分当接としても、パルス駆動において全面当接の場合と遜色の無い動作特性を有する。 According to this, the position of the wavelength conversion element with respect to the optical axis of the laser beam is adjusted so that the output of the laser beam becomes maximum with respect to the laser beam that is long in the emitter width direction, and the wavelength conversion element is aligned in the optical axis direction. Since the wavelength conversion efficiency is increased by inclining with respect to, even if the solid-state laser element and the fixed surface of the base are in partial contact, the operation characteristics are comparable to those in the case of full contact in pulse driving.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明による画像表示装置1を携帯型情報処理装置151に内蔵した例を示す斜視図である。携帯型情報処理装置151の本体152には、光ディスク装置などの周辺機器が取り替え可能に収容される収容スペース、いわゆるドライブベイが、キーボード153の裏面側に形成されており、このドライブベイに画像表示装置1が出没自在に取り付けられている。   FIG. 1 is a perspective view showing an example in which an image display device 1 according to the present invention is built in a portable information processing device 151. In the main body 152 of the portable information processing apparatus 151, a storage space, in which a peripheral device such as an optical disk device is replaceably stored, a so-called drive bay is formed on the back side of the keyboard 153, and an image is displayed on the drive bay. The apparatus 1 is attached so that it can be moved up and down.

画像表示装置1は、収容体154と、収容体154に対して出し入れ可能に設けられた可動体155と、を有している。可動体155は、レーザ光をスクリーンSに投射するための光学部品が収容された光学エンジンユニット156と、この光学エンジンユニット156内の光学部品を制御するための基板などが収容された制御ユニット157とで構成され、光学エンジンユニット156が上下方向に回動可能に制御ユニット157に支持されている。   The image display device 1 includes a container 154 and a movable body 155 provided so as to be able to be taken in and out of the container 154. The movable body 155 includes an optical engine unit 156 in which optical components for projecting laser light onto the screen S are accommodated, and a control unit 157 in which a substrate for controlling the optical components in the optical engine unit 156 is accommodated. The optical engine unit 156 is supported by the control unit 157 so as to be rotatable in the vertical direction.

この画像表示装置1は、不使用時に可動体155が収容体154内に格納され、使用時には可動体155が収容体154から引き出され、光学エンジンユニット156を回動させて、光学エンジンユニット156からのレーザ光の投射角度を調整することで、レーザ光をスクリーンS上に適切に投射させることができる。   In the image display device 1, the movable body 155 is stored in the housing body 154 when not in use, and the movable body 155 is pulled out from the housing body 154 when in use, and the optical engine unit 156 is rotated to remove the optical body from the optical engine unit 156. The laser light can be appropriately projected onto the screen S by adjusting the projection angle of the laser light.

図2は、本発明による画像表示装置1の光学エンジンユニット156の概略構成図である。この光学エンジンユニット156は、所要の画像をスクリーンに投影表示するものであり、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置2と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置3と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置4と、映像信号に応じて各レーザ光源装置2〜4からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の空間光変調器5と、各レーザ光源装置2〜4からのレーザ光を反射させて空間光変調器5に照射させるとともに空間光変調器5から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ6と、各レーザ光源装置2〜4から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ6に導くリレー光学系7と、偏光ビームスプリッタ6を透過した変調レーザ光をスクリーンに投射する投射光学系8と、を備えている。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the optical engine unit 156 of the image display device 1 according to the present invention. The optical engine unit 156 projects and displays a required image on a screen, and outputs a green laser light source device 2 that outputs green laser light, a red laser light source device 3 that outputs red laser light, and a blue laser light. The blue laser light source device 4 to output, the liquid crystal reflection type spatial light modulator 5 that modulates the laser light from each laser light source device 2 to 4 according to the video signal, and the laser from each laser light source device 2 to 4 A polarization beam splitter 6 that reflects light to irradiate the spatial light modulator 5 and transmits the modulated laser light emitted from the spatial light modulator 5, and polarizes the laser light emitted from each of the laser light source devices 2 to 4. A relay optical system 7 that leads to the beam splitter 6 and a projection optical system 8 that projects the modulated laser light transmitted through the polarization beam splitter 6 onto a screen are provided.

この光学エンジンユニット156は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置2〜4から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。   The optical engine unit 156 displays a color image by a so-called field sequential method. Laser beams of each color are sequentially output from the laser light source devices 2 to 4 in a time-sharing manner, and an image by the laser beam of each color is visually displayed. It is recognized as a color image by the afterimage effect.

リレー光学系7は、各レーザ光源装置2〜4から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ11〜13と、コリメータレンズ11〜13を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第1および第2のダイクロイックミラー14,15と、ダイクロイックミラー14,15により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板16と、拡散板16を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ17と、を備えている。   The relay optical system 7 includes collimator lenses 11 to 13 that convert the laser beams of the respective colors emitted from the laser light source devices 2 to 4 into parallel beams, and the laser beams of the respective colors that have passed through the collimator lenses 11 to 13 in a predetermined direction. First and second dichroic mirrors 14 and 15, a diffusion plate 16 for diffusing the laser light guided by the dichroic mirrors 14 and 15, and a field lens for converting the laser light that has passed through the diffusion plate 16 into a convergent laser 17.

投射光学系8からスクリーンSに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置4から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置2および赤色レーザ光源装置3から緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、2つのダイクロイックミラー14,15で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第1のダイクロイックミラー14で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第2のダイクロイックミラー15で同一の光路に導かれる。   Assuming that the side from which the laser light is emitted from the projection optical system 8 toward the screen S is the front side, the blue laser light is emitted backward from the blue laser light source device 4 and is green with respect to the optical axis of the blue laser light. The green laser beam and the red laser beam are emitted from the green laser light source device 2 and the red laser light source device 3 so that the optical axis of the laser beam and the optical axis of the red laser beam are orthogonal to each other. , And green laser light are guided to the same optical path by the two dichroic mirrors 14 and 15. That is, the blue laser light and the green laser light are guided to the same optical path by the first dichroic mirror 14, and the blue laser light, the green laser light, and the red laser light are guided to the same optical path by the second dichroic mirror 15.

第1および第2のダイクロイックミラー14,15は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第1のダイクロイックミラー14は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第2のダイクロイックミラー15は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。   The first and second dichroic mirrors 14 and 15 are formed with a film for transmitting and reflecting laser light having a predetermined wavelength on the surface, and the first dichroic mirror 14 transmits blue laser light. And reflects the green laser light. The second dichroic mirror 15 transmits red laser light and reflects blue laser light and green laser light.

これらの各光学部材は、筐体21に支持されている。この筐体21は、各レーザ光源装置2〜4で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。   Each of these optical members is supported by the casing 21. The housing 21 functions as a radiator that dissipates heat generated by the laser light source devices 2 to 4 and is formed of a material having high thermal conductivity such as aluminum or copper.

緑色レーザ光源装置2は、側方に向けて突出した状態で筐体21に形成された取付部22に取り付けられている。この取付部22は、リレー光学系7の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部23と側壁部24とが交わる角部から側壁部24に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置3は、ホルダ25に保持された状態で側壁部24の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置4は、ホルダ26に保持された状態で前壁部23の外面側に取り付けられている。   The green laser light source device 2 is attached to an attachment portion 22 formed in the housing 21 in a state of protruding toward the side. The mounting portion 22 is provided in a state of projecting in a direction perpendicular to the side wall portion 24 from a corner portion where the front wall portion 23 and the side wall portion 24 located respectively in front and side of the accommodation space of the relay optical system 7 intersect. ing. The red laser light source device 3 is attached to the outer surface side of the side wall portion 24 while being held by the holder 25. The blue laser light source device 4 is attached to the outer surface side of the front wall portion 23 while being held by the holder 26.

赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4は、いわゆるCANパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4は、ホルダ25,26に開設された取付孔27,28に圧入するなどしてホルダ25,26に対して固定される。青色レーザ光源装置4および赤色レーザ光源装置3のレーザチップの発熱は、ホルダ25,26を介して筐体21に伝達されて放熱され、各ホルダ25,26は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。   The red laser light source device 3 and the blue laser light source device 4 are configured by a so-called CAN package, and the optical axis is positioned on the central axis of the can-shaped exterior portion with the laser chip that outputs the laser light supported by the stem. The laser beam is emitted from a glass window provided in the opening of the exterior part. The red laser light source device 3 and the blue laser light source device 4 are fixed to the holders 25 and 26 by, for example, press-fitting into mounting holes 27 and 28 provided in the holders 25 and 26. The heat generated by the laser chips of the blue laser light source device 4 and the red laser light source device 3 is transmitted to the housing 21 through the holders 25 and 26 to be dissipated, and each of the holders 25 and 26 has a thermal conductivity such as aluminum or copper. It is made of a high material.

緑色レーザ光源装置2は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ31と、半導体レーザ31から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるFAC(Fast−Axis Collimator)レンズ32およびロッドレンズ33と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光(赤外レーザ光)を出力する固体レーザ素子34と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光(緑色レーザ光)を出力する波長変換素子(光学素子)35と、固体レーザ素子34とともに共振器を構成する凹面ミラー36と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー37と、各部を支持する基台38と、各部を覆うカバー体39と、を備えている。   The green laser light source device 2 includes a semiconductor laser 31 that outputs excitation laser light, a FAC (Fast-Axis Collimator) lens 32 that is a condensing lens that collects the excitation laser light output from the semiconductor laser 31, and a rod. A lens 33, a solid-state laser element 34 that outputs a basic laser beam (infrared laser beam) when excited by an excitation laser beam, and outputs a half-wavelength laser beam (green laser beam) by converting the wavelength of the basic laser beam Wavelength conversion element (optical element) 35, concave mirror 36 that forms a resonator together with solid-state laser element 34, glass cover 37 that prevents leakage of excitation laser light and fundamental wavelength laser light, and a base that supports each part The base 38 and the cover body 39 which covers each part are provided.

この緑色レーザ光源装置2は、基台38を筐体21の取付部22に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置2と筐体21の側壁部24との間に所要の幅(例えば0.5mm以下)の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置2の熱が赤色レーザ光源装置3に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置3の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置3を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置3の所要の光軸調整代(例えば0.3mm程度)を確保するため、緑色レーザ光源装置2と赤色レーザ光源装置3との間に所要の幅(例えば0.3mm以上)の間隙が設けられている。   The green laser light source device 2 is fixed by attaching a base 38 to the mounting portion 22 of the housing 21, and a required width (for example, 0.5 mm) between the green laser light source device 2 and the side wall portion 24 of the housing 21. The following gaps are formed. This makes it difficult for the heat of the green laser light source device 2 to be transmitted to the red laser light source device 3, suppresses the temperature rise of the red laser light source device 3, and allows the red laser light source device 3 with poor temperature characteristics to operate stably. Can do. Further, in order to secure a required optical axis adjustment allowance (for example, about 0.3 mm) of the red laser light source device 3, a required width (for example, 0.3 mm or more) is provided between the green laser light source device 2 and the red laser light source device 3. ) Is provided.

図3は、緑色レーザ光源装置2におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ31のレーザチップ41は、波長808nmの励起用レーザ光を出力する。FACレンズ32は、レーザ光のファースト軸(光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向)の拡がりを低減する。ロッドレンズ33は、レーザ光のスロー軸(図の紙面に対して直交する方向)の拡がりを低減する。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state of laser light in the green laser light source device 2. The laser chip 41 of the semiconductor laser 31 outputs excitation laser light having a wavelength of 808 nm. The FAC lens 32 reduces the spread of the first axis of the laser light (the direction orthogonal to the optical axis direction and along the drawing sheet). The rod lens 33 reduces the spread of the slow axis of laser light (in the direction orthogonal to the drawing sheet).

固体レーザ素子34は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ33を通過した波長808nmの励起用レーザ光により励起されて波長1064nmの基本波長レーザ光(赤外レーザ光)を出力する。この固体レーザ素子34は、Y(イットリウム)VO4(バナデート)からなる無機光学活性物質(結晶)にNd(ネオジウム)をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるYVO4のYに蛍光を発する元素であるNd+3に置換してドーピングしたものである。   The solid-state laser element 34 is a so-called solid-state laser crystal, and is excited by excitation laser light having a wavelength of 808 nm that has passed through the rod lens 33 to output a fundamental wavelength laser light (infrared laser light) having a wavelength of 1064 nm. This solid-state laser element 34 is obtained by doping an inorganic optically active substance (crystal) made of Y (yttrium) VO4 (vanadate) with Nd (neodymium), and more specifically, Y of the base material YVO4. It is doped by substitution with Nd + 3 which is an element that emits fluorescence.

固体レーザ素子34におけるロッドレンズ33に対向する側には、波長808nmの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長1064nmの基本波長レーザ光および波長532nmの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜42が形成されている。固体レーザ素子34における波長変換素子35に対向する側には、波長1064nmの基本波長レーザ光および波長532nmの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜43が形成されている。   On the side of the solid-state laser element 34 facing the rod lens 33, a film having a function of preventing reflection of excitation laser light having a wavelength of 808 nm and high reflection of half-wavelength laser light having a wavelength of 1064 nm and a wavelength of 532 nm. 42 is formed. On the side of the solid-state laser element 34 facing the wavelength conversion element 35, a film 43 having an antireflection function for the fundamental wavelength laser light having a wavelength of 1064 nm and the half wavelength laser light having a wavelength of 532 nm is formed.

波長変換素子35は、いわゆるSHG(Second Harmonics Generation)素子であり、固体レーザ素子34から出力される波長1064nmの基本波長レーザ光(赤外レーザ光)の波長を変換して波長532nmの半波長レーザ光(緑色レーザ光)を生成する。   The wavelength conversion element 35 is a so-called SHG (Second Harmonics Generation) element, which converts the wavelength of a fundamental wavelength laser beam (infrared laser beam) having a wavelength of 1064 nm output from the solid-state laser element 34 to a half-wavelength laser having a wavelength of 532 nm. Light (green laser light) is generated.

波長変換素子35における固体レーザ素子34に対向する側には、波長1064nmの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長532nmの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜44が形成されている。波長変換素子35における凹面ミラー36に対向する側には、波長1064nmの基本波長レーザ光および波長532nmの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜45が形成されている。   On the side of the wavelength conversion element 35 facing the solid-state laser element 34, a film 44 having functions of preventing reflection with respect to the fundamental wavelength laser beam with a wavelength of 1064 nm and highly reflecting with respect to the half wavelength laser beam with a wavelength of 532 nm is formed. On the side facing the concave mirror 36 in the wavelength conversion element 35, a film 45 having an antireflection function for the fundamental wavelength laser beam having a wavelength of 1064 nm and the half wavelength laser beam having a wavelength of 532 nm is formed.

凹面ミラー36は、波長変換素子35に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長1064nmの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長532nmの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜46が形成されている。これにより、固体レーザ素子34の膜42と凹面ミラー36の膜46との間で、波長1064nmの基本波長レーザ光が共振して増幅される。   The concave mirror 36 has a concave surface on the side facing the wavelength conversion element 35, and this concave surface has a function of high reflection with respect to a fundamental wavelength laser beam with a wavelength of 1064 nm and antireflection with respect to a half wavelength laser beam with a wavelength of 532 nm. A film 46 is formed. Thereby, the fundamental wavelength laser beam having a wavelength of 1064 nm resonates and is amplified between the film 42 of the solid-state laser element 34 and the film 46 of the concave mirror 36.

波長変換素子35では、固体レーザ素子34から入射した波長1064nmの基本波長レーザ光の一部が波長532nmの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子35を通過した波長1064nmの基本波長レーザ光は、凹面ミラー36で反射されて波長変換素子35に再度入射し、波長532nmの半波長レーザ光に変換される。この波長532nmの半波長レーザ光は、波長変換素子35の膜44で反射されて波長変換素子35から出射される。   In the wavelength conversion element 35, a part of the fundamental wavelength laser light having a wavelength of 1064 nm incident from the solid-state laser element 34 is converted into a half-wavelength laser light having a wavelength of 532 nm, and the fundamental wavelength of 1064 nm that has passed through the wavelength conversion element 35 without being converted is converted. The wavelength laser light is reflected by the concave mirror 36 and is incident on the wavelength conversion element 35 again, and is converted into a half-wavelength laser light having a wavelength of 532 nm. The half-wavelength laser light having a wavelength of 532 nm is reflected by the film 44 of the wavelength conversion element 35 and is emitted from the wavelength conversion element 35.

ここで、固体レーザ素子34から波長変換素子35に入射して波長変換素子35で波長変換されて波長変換素子35から出射されるレーザ光のビームB1と、凹面ミラー36で一旦反射されて波長変換素子35に入射して膜44で反射されて波長変換素子35から出射されるレーザ光のビームB2とが互いに重なり合う状態では、波長532nmの半波長レーザ光と波長1064nmの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。   Here, the laser beam B1 incident on the wavelength conversion element 35 from the solid-state laser element 34, wavelength-converted by the wavelength conversion element 35, and emitted from the wavelength conversion element 35, and once reflected by the concave mirror 36 are wavelength-converted. In a state where the laser beam B2 incident on the element 35, reflected by the film 44 and emitted from the wavelength conversion element 35 overlaps with each other, the half-wavelength laser light having a wavelength of 532 nm and the fundamental wavelength laser light having a wavelength of 1064 nm interfere with each other. Cause output to drop.

そこでここでは、波長変換素子35を光軸方向に対して傾斜させて、入射面35aおよび出射面35bでの屈折作用により、レーザ光のビームB1、B2が互いに重なり合わないようにして、波長532nmの半波長レーザ光と波長1064nmの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。   Therefore, here, the wavelength conversion element 35 is inclined with respect to the optical axis direction so that the laser light beams B1 and B2 do not overlap each other by the refracting action on the incident surface 35a and the exit surface 35b, and the wavelength is 532 nm. Thus, interference between the half-wavelength laser beam and the fundamental wavelength laser beam having a wavelength of 1064 nm is prevented, so that a reduction in output can be avoided.

なお、図2に示したガラスカバー37には、波長808nmの励起用レーザ光および波長1064nmの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。また、図2に示した緑色レーザ光源装置2のカバー体39には、孔39aが設けられている。緑色レーザ光源装置2は、まずカバー体39以外の部分が組み立てられ、光軸調整など全ての光学部材の調整が終わった後、カバー体39が取り付けられる。そして、緑色レーザ光源装置2が調整ズレを起こさないよう、孔39aより接着剤が注入され、各光学部材と基台38の孔39aに対向する面とが全面的に固着される。接着剤は、その硬化の過程においてガスを発生するので、カバー体39に設けられた孔39aは、この発生したガスの排出口ともなっている。接着剤が硬化し、ガスが十分に排出されたら、このカバー体39に設けられた孔39aを覆うように、封止部材39bがカバー体39に貼付される。これにより、緑色レーザ光源装置2の内部への粉塵などの混入が防止され、緑色レーザ光源装置2の発光効率の低下が回避される。   The glass cover 37 shown in FIG. 2 is formed with a film that does not transmit these laser beams in order to prevent the excitation laser beam having a wavelength of 808 nm and the fundamental wavelength laser beam having a wavelength of 1064 nm from leaking to the outside. ing. Moreover, the hole 39a is provided in the cover body 39 of the green laser light source apparatus 2 shown in FIG. In the green laser light source device 2, the parts other than the cover body 39 are first assembled, and after adjustment of all optical members such as optical axis adjustment is completed, the cover body 39 is attached. Then, an adhesive is injected from the hole 39a so that the green laser light source device 2 does not cause an adjustment shift, and the respective optical members and the surface of the base 38 facing the hole 39a are firmly fixed. Since the adhesive generates gas during the curing process, the hole 39a provided in the cover body 39 also serves as an outlet for the generated gas. When the adhesive is cured and the gas is sufficiently discharged, the sealing member 39b is attached to the cover body 39 so as to cover the hole 39a provided in the cover body 39. Thereby, mixing of the dust etc. into the inside of the green laser light source device 2 is prevented, and the fall of the luminous efficiency of the green laser light source device 2 is avoided.

図4は、緑色レーザ光源装置2の内部斜視図である。図5は、緑色レーザ光源装置2の内部断面図である。   FIG. 4 is an internal perspective view of the green laser light source device 2. FIG. 5 is an internal cross-sectional view of the green laser light source device 2.

図4に示すように、半導体レーザ31、FACレンズ32、ロッドレンズ33、固体レーザ素子34、波長変換素子35、および凹面ミラー36は、基台38に一体的に支持されている。基台38の底面51は光軸方向に対して平行となる。なお、ここでは、基台38の底面51に対して直交する方向を高さ方向とし、この高さ方向および光軸方向に対して直交する方向を幅方向とする。また、基台38の底面51に近接する側を下、底面51と相反する側を上として説明するが、これは実際の装置の上下方向と必ずしも一致するものではない。   As shown in FIG. 4, the semiconductor laser 31, the FAC lens 32, the rod lens 33, the solid-state laser element 34, the wavelength conversion element 35, and the concave mirror 36 are integrally supported by a base 38. The bottom surface 51 of the base 38 is parallel to the optical axis direction. Here, the direction orthogonal to the bottom surface 51 of the base 38 is defined as the height direction, and the direction orthogonal to the height direction and the optical axis direction is defined as the width direction. In addition, the side close to the bottom surface 51 of the base 38 will be described below, and the side opposite to the bottom surface 51 will be described above, but this does not necessarily coincide with the vertical direction of the actual apparatus.

半導体レーザ31は、レーザ光を出力するレーザチップ41をマウント部材52に実装したものである。レーザチップ41は、光軸方向に長い帯板状をなし、光出射面をFACレンズ32側に向けた状態で、板状をなすマウント部材52の一面の幅方向の略中心位置に固着されている。この半導体レーザ31は、基台38に耐熱性の高い銀ペーストを含有する半田により半田付け固定される。これによりレーザチップ41の発熱が基台38に伝達されて放熱することができる。   The semiconductor laser 31 is obtained by mounting a laser chip 41 that outputs laser light on a mount member 52. The laser chip 41 has a long strip shape in the optical axis direction, and is fixed to a substantially central position in the width direction of one surface of the plate-shaped mount member 52 in a state where the light emission surface faces the FAC lens 32 side. Yes. The semiconductor laser 31 is fixed to the base 38 with solder containing a silver paste having high heat resistance. As a result, the heat generated by the laser chip 41 is transmitted to the base 38 and can be dissipated.

FACレンズ32およびロッドレンズ33は、集光レンズホルダ54に保持される。この集光レンズホルダ54は、略コの字形で且つその先端部側が絞り気味に形成された弾性部材55によって、基台38に支持される。より具体的には、弾性部材55は、基台38上において集光レンズホルダ54が配置される部分の片側に立設された側壁部51aと、基台38の底部51との間に設けられた、図示しない長方形の穴より、まずその一方の側面55aが通される。次に、先ほどの側面55aと底面55bとの間にある角部が図示しない長方形の穴に来たときに、弾性部材55は、底面55bが図示しない長方形の穴を通過できるよう、回転される。そして、この底面55bともう一方の側面55cとの間にある角部が図示しない長方形の穴に来たときに、弾性部材55は再び回転され、基台38の底面51上に配置される。この状態で、FACレンズ32およびロッドレンズ33があらかじめ実装された集光レンズホルダ54は、基台38の側壁部51aと、弾性部材55の一方の側面55aとの間に、高さ方向の上部より挿入される。このとき、弾性部材55のもう一方の側面55cは、基台38の側壁部51aを挟んで集光レンズホルダ54とは反対側の側面に配置されている。そして、先ほども述べたように、弾性部材55の両側面55aおよび55cの先端部側は、底面55bよりも絞り気味に形成されているため、その先端には内向きの弾性力が発生する。こうして、弾性部材55が有する弾性力により、集光レンズホルダ54は、基台38の側壁部51aの側に押圧されて配置される。   The FAC lens 32 and the rod lens 33 are held by a condenser lens holder 54. The condensing lens holder 54 is supported on the base 38 by an elastic member 55 which is substantially U-shaped and has a distal end side formed like a diaphragm. More specifically, the elastic member 55 is provided between the side wall portion 51 a erected on one side of the portion where the condenser lens holder 54 is disposed on the base 38 and the bottom portion 51 of the base 38. One side surface 55a is first passed through a rectangular hole (not shown). Next, when the corner portion between the side surface 55a and the bottom surface 55b is in a rectangular hole (not shown), the elastic member 55 is rotated so that the bottom surface 55b can pass through the rectangular hole (not shown). . When the corner portion between the bottom surface 55b and the other side surface 55c comes into a rectangular hole (not shown), the elastic member 55 is rotated again and disposed on the bottom surface 51 of the base 38. In this state, the condensing lens holder 54 on which the FAC lens 32 and the rod lens 33 are mounted in advance is an upper portion in the height direction between the side wall portion 51a of the base 38 and one side surface 55a of the elastic member 55. Inserted. At this time, the other side surface 55 c of the elastic member 55 is disposed on the side surface opposite to the condenser lens holder 54 with the side wall portion 51 a of the base 38 interposed therebetween. As described above, the distal end portions of both side surfaces 55a and 55c of the elastic member 55 are formed so as to be narrower than the bottom surface 55b, so that an inward elastic force is generated at the distal end. Thus, the condensing lens holder 54 is pressed and disposed on the side wall 51 a side of the base 38 by the elastic force of the elastic member 55.

以上のように配置された集光レンズホルダ54は、光軸方向に移動可能で、これにより集光レンズホルダ54、すなわちFACレンズ32およびロッドレンズ33の位置が、光軸方向に調整される。FACレンズ32およびロッドレンズ33は位置調整作業の前に集光レンズホルダ54に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、集光レンズホルダ54と基台38および弾性部材55とが接着剤で互いに固定される。   The condensing lens holder 54 arranged as described above is movable in the optical axis direction, whereby the positions of the condensing lens holder 54, that is, the FAC lens 32 and the rod lens 33 are adjusted in the optical axis direction. The FAC lens 32 and the rod lens 33 are fixed to the condenser lens holder 54 with an adhesive before the position adjustment work, and after the position adjustment work, the condenser lens holder 54, the base 38 and the elastic member 55 are made of an adhesive. Fixed to each other.

固体レーザ素子34は、基台38に一体的に形成された固体レーザ素子支持部56に支持される。また、固体レーザ素子34を保持する固体レーザ素子保持部57が、先ほどの側壁部と連続する形で側方に突出するように設けられている。固体レーザ素子支持部56および固体レーザ素子保持部57の構造と、固体レーザ素子34の固定方法については、後ほど詳細に述べる。   The solid-state laser element 34 is supported by a solid-state laser element support portion 56 formed integrally with the base 38. Further, a solid laser element holding portion 57 for holding the solid laser element 34 is provided so as to protrude laterally in a form continuous with the side wall portion. The structures of the solid-state laser element support 56 and the solid-state laser element holding part 57 and the fixing method of the solid-state laser element 34 will be described in detail later.

波長変換素子35は、波長変換素子ホルダ58に保持される。この波長変換素子ホルダ58は、波長変換素子35の幅方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を調整することができるように、基台38に対して、幅方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられている。波長変換素子35は位置調整作業の前に波長変換素子ホルダ58に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、波長変換素子ホルダ58と基台38とが接着剤で互いに固定される。凹面ミラー36は、基台38に一体的に形成された凹面ミラー支持部59に支持される。なお、前記の各部材、例えば波長変換素子ホルダ58と基台38との固定に用いる接着剤は、例えばUV硬化型接着剤が好適である。   The wavelength conversion element 35 is held by a wavelength conversion element holder 58. The wavelength conversion element holder 58 is movable in the width direction with respect to the base 38 so that the position of the wavelength conversion element 35 in the width direction and the inclination angle with respect to the optical axis direction can be adjusted. It is provided so as to be rotatable around an axis substantially orthogonal to the direction. The wavelength conversion element 35 is fixed to the wavelength conversion element holder 58 with an adhesive before the position adjustment work, and after the position adjustment work, the wavelength conversion element holder 58 and the base 38 are fixed to each other with an adhesive. The concave mirror 36 is supported by a concave mirror support portion 59 formed integrally with the base 38. The adhesive used for fixing each member, for example, the wavelength conversion element holder 58 and the base 38, is preferably a UV curable adhesive, for example.

図6は、波長変換素子35の斜視図である。図6に示すように、波長変換素子35は、略直方体状をなし、強誘電体結晶に分極反転領域61と非分極反転領域62とが交互に形成された、周期的な分極反転構造を備えたものであり、分極反転周期方向(分極反転領域61の配列方向)に基本波長レーザ光を入射させる。これにより、擬似位相整合による入射光の第2次高調波発生で2倍の周波数、すなわち1/2の波長のレーザ光を得ることができる。強誘電体結晶には、例えばLN(ニオブ酸リチウム)にMgOを添加したものが用いられる。   FIG. 6 is a perspective view of the wavelength conversion element 35. As shown in FIG. 6, the wavelength conversion element 35 has a substantially rectangular parallelepiped shape and includes a periodic polarization inversion structure in which polarization inversion regions 61 and non-polarization inversion regions 62 are alternately formed in a ferroelectric crystal. Therefore, the fundamental wavelength laser beam is incident in the polarization inversion period direction (the arrangement direction of the polarization inversion regions 61). As a result, it is possible to obtain a laser beam having a double frequency, that is, a half wavelength, by the second harmonic generation of incident light by quasi phase matching. As the ferroelectric crystal, for example, LN (lithium niobate) added with MgO is used.

周期的な分極反転構造を形成するには、周期電極63と対向電極64を用いて、単分極した強誘電体結晶に分極方向と逆方向の電界を印加する。これにより周期電極63に対応する部分の分極方向が反転し、分極反転領域61が周期電極63から対向電極64に向けて楔形状に形成される。   In order to form a periodic domain-inverted structure, an electric field in the direction opposite to the polarization direction is applied to a unipolar ferroelectric crystal using the periodic electrode 63 and the counter electrode 64. As a result, the polarization direction of the portion corresponding to the periodic electrode 63 is reversed, and the domain-inverted region 61 is formed in a wedge shape from the periodic electrode 63 toward the counter electrode 64.

図6に示したように、分極反転領域61は、深さ方向に沿って厚さが次第に小さくなる楔形状をなし、入射するレーザ光に対して、分極反転領域61の深さ方向に波長変換素子35を移動させることで、レーザ光の光路上に位置する分極反転領域61と非分極反転領域62との割合が変化し、これに応じて波長変換効率が変化する。そこで、波長変換効率が最大となる、すなわちレーザ光の出力が最大となるように、レーザ光の光軸に対する波長変換素子35の位置が調整される。この波長変換素子35の位置調整については後に詳しく説明する。   As shown in FIG. 6, the domain-inverted region 61 has a wedge shape that gradually decreases in thickness along the depth direction, and wavelength conversion is performed in the depth direction of the domain-inverted region 61 with respect to incident laser light. By moving the element 35, the ratio between the polarization inversion region 61 and the non-polarization inversion region 62 located on the optical path of the laser light changes, and the wavelength conversion efficiency changes accordingly. Therefore, the position of the wavelength conversion element 35 with respect to the optical axis of the laser beam is adjusted so that the wavelength conversion efficiency is maximized, that is, the output of the laser beam is maximized. The position adjustment of the wavelength conversion element 35 will be described in detail later.

なお、図6では、説明の便宜上、波長変換素子35の側面35c,35dに周期電極63および対向電極64を図示したが、この周期電極63および対向電極64は、スタックの段階で研磨により削除される。   In FIG. 6, for convenience of explanation, the periodic electrode 63 and the counter electrode 64 are shown on the side surfaces 35c and 35d of the wavelength conversion element 35. However, the periodic electrode 63 and the counter electrode 64 are removed by polishing at the stacking stage. The

図7は、光軸方向に対する波長変換素子35の傾斜角度θに応じた波長変換効率ηの変化状況を示す図である。波長変換素子35の波長変換効率ηは、光軸方向に対する波長変換素子35の傾斜角度θに応じて変化し、光軸方向に対して傾斜していない状態(θ=0)では波長変換効率ηが低く、光軸方向に対して傾斜させることで波長変換効率ηを高めることができる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a change state of the wavelength conversion efficiency η according to the inclination angle θ of the wavelength conversion element 35 with respect to the optical axis direction. The wavelength conversion efficiency η of the wavelength conversion element 35 changes according to the inclination angle θ of the wavelength conversion element 35 with respect to the optical axis direction, and in a state where the wavelength conversion element 35 is not inclined with respect to the optical axis direction (θ = 0), the wavelength conversion efficiency η The wavelength conversion efficiency η can be increased by tilting with respect to the optical axis direction.

これは、傾斜角度θが0の場合、図3に示したように、レーザ光のビームB1,B2が互いに重なり合うことで、波長532nmの半波長レーザ光と波長1064nmの基本波長レーザ光とが干渉を起こすことによるためであり、波長変換素子35を光軸方向に対して傾斜させることで、入射面35aおよび出射面35bでの屈折作用により、レーザ光のビームB1,B2がずれるため、干渉による出力低下を傾けることができる。   When the tilt angle θ is 0, as shown in FIG. 3, the laser beam beams B1 and B2 overlap each other, so that the half-wavelength laser beam having a wavelength of 532 nm and the fundamental wavelength laser beam having a wavelength of 1064 nm interfere with each other. By tilting the wavelength conversion element 35 with respect to the optical axis direction, the laser beams B1 and B2 are shifted due to refraction at the entrance surface 35a and the exit surface 35b. Can tilt output drop.

特にここでは、波長変換効率のピーク点(ここではθ=±0.6度)を中心にした所要の範囲(例えば±0.4度)の高効率領域に入るように波長変換素子35の傾斜角度θを調整し、この調整代に相当する角度範囲で波長変換素子ホルダ58を基台38に対して傾動させることができるように各部の寸法が設定される。   In particular, here, the wavelength conversion element 35 is inclined so as to enter a high-efficiency region within a required range (for example, ± 0.4 degrees) centered on a peak point of wavelength conversion efficiency (here, θ = ± 0.6 degrees). The angle θ is adjusted, and the dimensions of each part are set so that the wavelength conversion element holder 58 can be tilted with respect to the base 38 within an angle range corresponding to the adjustment allowance.

図8は、図1に示した画像表示装置1の機能ブロック図である。制御ユニット157には、各色のレーザ光源装置2〜4を制御するレーザ光源制御部71と、携帯型情報処理装置151から入力される映像信号を変換する映像信号変換部72およびその出力信号に基づいて空間光変調素子25を制御する空間光変調素子制御部73を備えた画像表示制御部74と、携帯型情報処理装置151から供給される電力をレーザ光源制御部71および画像表示制御部74に供給する電源部75と、各部を総括的に制御する主制御部76と、を有している。   FIG. 8 is a functional block diagram of the image display apparatus 1 shown in FIG. The control unit 157 includes a laser light source control unit 71 that controls the laser light source devices 2 to 4 for each color, a video signal conversion unit 72 that converts a video signal input from the portable information processing device 151, and an output signal thereof. The image display control unit 74 including the spatial light modulation element control unit 73 that controls the spatial light modulation element 25 and the power supplied from the portable information processing device 151 to the laser light source control unit 71 and the image display control unit 74. The power supply part 75 to supply and the main control part 76 which controls each part collectively are provided.

主制御部76は、画像表示制御部74から入力される画像表示信号に基づき、各色のレーザ光源装置2〜4の点灯を制御する制御信号として、各レーザ光源装置2〜4の点灯を許可する点灯許可信号(LD ON)と、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置2〜4をそれぞれ点灯させる赤色点灯信号(LD RON)、緑色点灯信号(LD GON)および青色点灯信号(LD BON)を生成して、これらの制御信号をレーザ光源制御部71に出力する。   Based on the image display signal input from the image display control unit 74, the main control unit 76 permits the lighting of the laser light source devices 2 to 4 as control signals for controlling the lighting of the laser light source devices 2 to 4 of the respective colors. A lighting permission signal (LD ON) and a red lighting signal (LD RON), a green lighting signal (LD GON), and a blue lighting signal (LD BON) for lighting the red, green and blue laser light source devices 2 to 4 respectively. These control signals are generated and output to the laser light source controller 71.

レーザ光源制御部71は、主制御部76から入力される制御信号に基づき、各レーザ光源装置2〜4に対する駆動電流の印加を制御するための駆動制御信号(Ig、Ir、およびIb)を各レーザ光源装置2〜4に出力する。   The laser light source control unit 71 generates drive control signals (Ig, Ir, and Ib) for controlling application of drive current to the laser light source devices 2 to 4 based on the control signal input from the main control unit 76. Output to laser light source devices 2-4.

空間光変調素子制御部73は、映像信号変換部72から出力される映像信号に基づき、空間光変調素子25の動作を制御する制御信号として、基準電圧信号(LCOS VCOM)および画素電圧信号(LCOS ΔV)を生成して、これらの制御信号を空間光変調素子25に出力する。画素電圧信号(LCOS ΔV)は、実際には、空間光変調素子25が有する画素数分の信号数が存在するが、本実施の形態においては便宜上、空間光変調素子25が有するn番目の画素の画素電圧信号を「LCOS ΔV」として説明する。   The spatial light modulator control unit 73 is configured to control the operation of the spatial light modulator 25 based on the video signal output from the video signal converter 72 as a reference voltage signal (LCOS VCOM) and a pixel voltage signal (LCOS). ΔV) is generated, and these control signals are output to the spatial light modulator 25. In actuality, the pixel voltage signal (LCOS ΔV) has the same number of signals as the number of pixels of the spatial light modulation element 25, but in the present embodiment, for convenience, the nth pixel of the spatial light modulation element 25. The pixel voltage signal is described as “LCOS ΔV”.

空間光変調素子25は、反射型の液晶表示素子、いわゆるLCOS(Liquid Crystal On Silicon)であり、シリコン基板上に形成した液晶層を透過したレーザ光をシリコン基板上の反射層で反射させて出射させる構成のものである。この空間光変調素子25では、空間光変調素子制御部73から入力される画素電圧信号(LCOS ΔV)に応じてレーザ光の出力(輝度)が増減し、各色のレーザ光源装置2〜4から時分割で入力される各色のレーザ光の出力を増減することで、所要の色相を表示させることができる。   The spatial light modulation element 25 is a reflective liquid crystal display element, so-called LCOS (Liquid Crystal On Silicon), and the laser light transmitted through the liquid crystal layer formed on the silicon substrate is reflected by the reflection layer on the silicon substrate and emitted. It is the thing of the structure to make it. In this spatial light modulation element 25, the output (luminance) of the laser light increases or decreases in accordance with the pixel voltage signal (LCOS ΔV) input from the spatial light modulation element control unit 73, and the time from the laser light source devices 2 to 4 for each color. A desired hue can be displayed by increasing or decreasing the output of the laser light of each color input in the division.

また、この空間光変調素子25は、空間光変調素子制御部73から入力される基準電圧信号(LCOS VCOM)に基づいて極性(pおよびn)が制御され、画素電圧信号(LCOS ΔV)は、基準電圧信号(LCOS VCOM)に応じて正負が反転する。   The spatial light modulator 25 is controlled in polarity (p and n) based on the reference voltage signal (LCOS VCOM) input from the spatial light modulator control unit 73, and the pixel voltage signal (LCOS ΔV) is The sign is inverted according to the reference voltage signal (LCOS VCOM).

図9は、緑色レーザ光源装置2、赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4を点灯させる第1の通常点灯シーケンスによって白色表示を行う通常動作時の点灯シーケンスと、空間光変調素子25の動作との関係を示す図である。   FIG. 9 shows a lighting sequence in a normal operation in which white display is performed by a first normal lighting sequence for lighting the green laser light source device 2, the red laser light source device 3, and the blue laser light source device 4, and the operation of the spatial light modulator 25. It is a figure which shows the relationship.

図9に示す例では、1フレームが3つの点灯区間(サブフレーム)に分割され、1フレームで緑色、赤色および青色をそれぞれ1回点灯させる表示となっており、1フレームにおいて赤色、緑色および青色の順序で点灯する。   In the example shown in FIG. 9, one frame is divided into three lighting sections (subframes), and each frame is displayed to light green, red, and blue once. Red, green, and blue are displayed in one frame. Light up in the order of.

前記のように(図8を併せて参照されたい)、点灯許可信号(LD ON)と、赤色点灯信号(LD RON)、緑色点灯信号(LD GON)および青色点灯信号(LD BON)とが主制御部76からレーザ光源制御部71に出力され、点灯許可信号(LD ON)がオンとなると、赤色点灯信号(LD RON)、緑色点灯信号(LD GON)および青色点灯信号(LD BON)に応じて、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置2〜4が点灯する。   As described above (see also FIG. 8), the lighting permission signal (LD ON), the red lighting signal (LD RON), the green lighting signal (LD GON), and the blue lighting signal (LD BON) are mainly used. When the lighting permission signal (LD ON) is output from the control unit 76 to the laser light source control unit 71, the red lighting signal (LD RON), the green lighting signal (LD GON), and the blue lighting signal (LD BON) are turned on. Thus, the red, green and blue laser light source devices 2 to 4 are turned on.

また、基準電圧信号(LCOS VCOM)および画素電圧信号(LCOS ΔV)が空間光変調素子制御部73から空間光変調素子25に出力され、基準電圧信号(LCOS VCOM)に応じて空間光変調素子25の極性が切り替えられ、画素電圧信号(LCOS ΔV)に応じて空間光変調素子25の透過率が変化して各色レーザ光の出力(輝度)が調整される。   Further, the reference voltage signal (LCOS VCOM) and the pixel voltage signal (LCOS ΔV) are output from the spatial light modulation element control unit 73 to the spatial light modulation element 25, and the spatial light modulation element 25 according to the reference voltage signal (LCOS VCOM). Are switched, the transmittance of the spatial light modulator 25 is changed according to the pixel voltage signal (LCOS ΔV), and the output (luminance) of each color laser beam is adjusted.

ここで、白色を表示する場合、空間光変調素子25で赤色、緑色、青色のレーザを変調させればよく、画素電圧信号の絶対値(LCOS |ΔV|)は、赤色、緑色、青色全ての点灯区間A1〜A6、B1〜B6、C1〜C3で最低電圧となり、出力(輝度)は最大レベル(255)となる。またここでは、赤色、緑色および青色の順序で点灯するRGB点灯パターンを採用しているため、空間光変調素子25に対して赤色、緑色、青色の順序でレーザ光が出力される。   Here, when displaying white, the spatial light modulator 25 may modulate the red, green, and blue lasers, and the absolute value of the pixel voltage signal (LCOS | ΔV |) is the same for all of red, green, and blue. In the lighting sections A1 to A6, B1 to B6, and C1 to C3, the lowest voltage is obtained, and the output (luminance) is the maximum level (255). Here, since the RGB lighting pattern that lights in the order of red, green, and blue is adopted, laser light is output to the spatial light modulator 25 in the order of red, green, and blue.

ところが、低温下において緑色レーザ光源装置2は発振効率が悪く、立ち上がりの際に時間がかかる。図10は、図6に示す第1の通常点灯シーケンスにより緑色レーザ光源装置2の点灯を開始した直後の出力を示す図である。図10に示すように、緑色の出力が安定し、例えばあらかじめ決められた値である0.25W以上となるまでには、起動後90sec程度の時間がかかる。このため、画像表示装置1を起動してから暫くの間は緑色が表示できないか、または他の色のレーザ光とバランスが取れるだけの光量を得ることができず、所望の画像表示ができないという問題が生じる。例えば起動直後に白色画像を表示した場合、緑色が表示できないため赤色と青色の混合色であるマゼンタ色となる。しかもその表示色は時間とともに変化し、通常あるべき表示色に徐々に近づいていく。このような異常な表示色の変化状態は、白色画像のみに関わらず、他の画像や映像においても同様に起こる。したがってユーザは、自分が先入観として持っているものとは異なる表示色を有する画像や映像を観ることになるため、実際には故障ではないのに、画像表示装置1が故障したのではないか、と勘違いすることになる。   However, the green laser light source device 2 has a low oscillation efficiency at low temperatures and takes time to start up. FIG. 10 is a diagram showing an output immediately after the green laser light source device 2 starts to be turned on by the first normal lighting sequence shown in FIG. As shown in FIG. 10, it takes about 90 seconds after the start-up until the green output is stabilized and becomes, for example, a predetermined value of 0.25 W or more. For this reason, green cannot be displayed for a while after the image display device 1 is activated, or the amount of light that can be balanced with the laser light of other colors cannot be obtained, and a desired image display cannot be performed. Problems arise. For example, when a white image is displayed immediately after startup, green cannot be displayed, and a magenta color that is a mixed color of red and blue is obtained. Moreover, the display color changes with time and gradually approaches the display color that should normally be. Such an abnormal display color change state occurs not only in the white image but also in other images and videos. Therefore, since the user sees an image or video having a display color different from what he / she has as a prejudice, the image display device 1 may have failed even though it is not actually a failure. It will be misunderstood.

これを改善するためには、例えば図11に示す制御を行えばよい。図11は、第1の通常点灯シーケンスにおいて緑色レーザ光源装置2、赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4を点灯させて青色表示を行いながら、緑色レーザ光源装置2の起動を早めるための第1のウォームアップシーケンスと、空間光変調素子25の動作との関係を示す図である。   In order to improve this, for example, the control shown in FIG. 11 may be performed. FIG. 11 shows a first sequence for activating the green laser light source device 2 while turning on the green laser light source device 2, the red laser light source device 3, and the blue laser light source device 4 in the first normal lighting sequence and performing blue display. FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a warm-up sequence of 1 and the operation of the spatial light modulation element 25.

この実施の形態では、通常時、緑色レーザ光源装置2を点灯させる区間A2、A5、B2、B5、C2・・・に加え、緑色以外のレーザ光源装置が点灯する区間(図11では赤色の点灯区間A1、A4、B1、B4、C1・・・)でも緑色レーザ光源装置2が点灯する構成となっている。すなわち、本来は赤色レーザ光源装置3の点灯割当区間A1、A4、B1、B4、C1・・・を、追加的に緑色レーザ光源装置2の点灯に充てている。それに加えて、追加的に充てた緑色レーザ光源装置2の点灯区間A1、A4、B1、B4、C1・・・を、通常時の緑色レーザ光源装置2の点灯区間A2、A5、B2、B5、C2・・・と隣接させることで、全体的な緑色レーザ光源装置2の点灯区間が長くなり、それにより励起レーザの発熱が促され、励起効率が向上し、その結果、緑色レーザ光源装置2の起動時間を短縮することができる。低温下では緑色レーザ光源装置2の起動に時間がかかるが、本実施の形態をとることでレーザ自身の発熱により起動時間を短縮することができる。   In this embodiment, in addition to the sections A2, A5, B2, B5, C2,... In which the green laser light source device 2 is normally lit, the sections in which the laser light source devices other than green are lit (in FIG. 11, the red light is turned on). In the sections A1, A4, B1, B4, C1,...), The green laser light source device 2 is turned on. That is, originally, the lighting allocation sections A1, A4, B1, B4, C1,... Of the red laser light source device 3 are additionally used for lighting the green laser light source device 2. In addition, the lighting sections A1, A4, B1, B4, C1,... Of the green laser light source device 2 that are additionally allocated are used as the lighting sections A2, A5, B2, B5, By adjoining C2..., The overall lighting section of the green laser light source device 2 is lengthened, thereby promoting the heat generation of the excitation laser and improving the excitation efficiency. As a result, the green laser light source device 2 Startup time can be shortened. Although it takes time to start up the green laser light source device 2 at a low temperature, the start-up time can be shortened by the heat generated by the laser itself by taking this embodiment.

図11に示すこの第1のウォームアップシーケンスにおいて、追加的に緑色レーザ光源装置2の点灯に充てなかったのは、青色レーザ光源装置4の点灯区間A3、A6、B3、B6、C3である。この青色レーザ光源装置4の点灯時間は、例えば画像表示装置1を起動してから緑色レーザ光の出力が安定すると思われるまでの一定時間、青色のみを投影するために用いられる。すなわち、いわゆるブルーバック表示である。このようにブルーバックを表示すれば、緑色レーザの出力が安定していなくても、投影画像にはその異常が見られないため、問題にならない。   In the first warm-up sequence shown in FIG. 11, the lighting sections A3, A6, B3, B6, and C3 of the blue laser light source device 4 are not additionally used for lighting the green laser light source device 2. The lighting time of the blue laser light source device 4 is used, for example, to project only blue for a certain time from when the image display device 1 is activated until the output of the green laser light is considered to be stable. That is, so-called blue back display. If the blue background is displayed in this manner, even if the output of the green laser is not stable, no abnormality is seen in the projected image, so there is no problem.

図12は、第1のウォームアップシーケンスによる緑色レーザ光源装置起動時の出力を示す図である。白の四角で表される点は、図9に示す第1の通常点灯シーケンスによって白色表示を行う通常動作時の点灯シーケンスによるものであり、これは図10と同じものである。そして、黒の四角で表される点が、図11に示す第1のウォームアップシーケンスにより起動を行った場合に対応する。起動後、緑色の出力が例えばあらかじめ決められた値である0.25W以上と安定するまでに20secと短縮されるため、所望の画像表示を行う時間を90secから20secに短縮することができる。その結果、ユーザが所望する映像の表示にいち早く切り替えることができる。   FIG. 12 is a diagram showing an output when the green laser light source device is activated in the first warm-up sequence. The points represented by white squares are due to the lighting sequence during the normal operation in which white display is performed by the first normal lighting sequence shown in FIG. 9, which is the same as FIG. A point represented by a black square corresponds to the case where the activation is performed by the first warm-up sequence shown in FIG. After the start-up, the green output is shortened to 20 seconds, for example, until it stabilizes to a predetermined value of 0.25 W or more, so that the desired image display time can be shortened from 90 seconds to 20 seconds. As a result, it is possible to quickly switch to displaying a video desired by the user.

また緑色レーザ光源装置2の照射光量があらかじめ決められた値以上となるまでの間は、緑色レーザ光源装置2を点灯させる区間(図11では点灯区間A1、A2、A4、A5、B1、B2、B4、B5、C1、C2・・・)においては、緑色レーザ光源装置2からの出力光が外部へ投射されないよう、空間光変調素子25を制御し、緑色以外の光源装置を点灯させる区間(図11では青色の点灯区間A3、A6、B3、B6、C3・・・)においては、その光源装置からの出力光が外部へ投射されるよう、空間光変調素子25を制御することで、ユーザに与える不安感の解消することができる。   In addition, until the amount of light emitted from the green laser light source device 2 is equal to or greater than a predetermined value, the section in which the green laser light source device 2 is turned on (lighting sections A1, A2, A4, A5, B1, B2, In B4, B5, C1, C2,..., The spatial light modulation element 25 is controlled so that the output light from the green laser light source device 2 is not projected to the outside, and the light source devices other than green are turned on (see FIG. 11, in the blue lighting sections A3, A6, B3, B6, C3...), The spatial light modulation element 25 is controlled so that the output light from the light source device is projected to the outside. The feeling of anxiety given can be resolved.

本実施の形態においては、画像表示装置1の起動直後から一定時間、ブルーバックを表示するようにした。しかしながら、追加的に緑色以外のレーザ光源装置のいずれかの点灯区間を緑色レーザ光源の点灯に充て、且つ緑色レーザ光源の点灯時に緑色レーザ光が外部へ投影されないよう制御するのであれば、表示画像はブルーバックに限定しなくてもよい。例えば、正常時はブルーバックを表示し、異常時はレッドバックを表示するようにしてもよい。もしくは、緑色以外を使用して起動時間のメータを表示し起動までの残り時間を表示するようにしてもよいし、緑色以外を使用して会社のロゴ、機器の操作方法、注意事項を表示する、などの画像表示を行ってもよい。この場合、緑色レーザ光源装置2を点灯させる区間を増やしながら、緑色以外の光源装置を点灯させる区間で、フレームおきに青色および赤色の点灯を行い、色表現を行うこととなる。   In the present embodiment, the blue background is displayed for a certain time immediately after the image display device 1 is activated. However, if any of the lighting sections of the laser light source device other than the green light source is used to turn on the green laser light source and the control is performed so that the green laser light is not projected to the outside when the green laser light source is turned on, the display image is displayed. Does not have to be limited to a blue back. For example, a blue back may be displayed when normal, and a red back may be displayed when abnormal. Or you may make it display the start-up time meter using other than green and display the remaining time until start-up, or display the company logo, device operation method, and notes using other than green , Etc. may be displayed. In this case, while increasing the number of sections in which the green laser light source device 2 is turned on, blue and red are turned on every other frame in a section in which light sources other than green are turned on to perform color expression.

以上、1フレームが3つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置2〜4を赤色、緑色、青色の順に点灯させる例を用いて、緑色レーザ光源装置2の起動を早める手法について説明したが、本発明におけるレーザ光源装置2〜4の点灯パターンは、これに限らない。各色のレーザ光源装置2〜4より発光される光は、CIExy色度図上における標準的な緑色、赤色、青色とは異なる場合がある。よって、投影される画像の色ズレがなるべく小さくなるよう、1フレームにおける各色のレーザ光源装置2〜4の駆動デューティは設定される。   As described above, the method of accelerating the activation of the green laser light source device 2 has been described using an example in which one frame is divided into three lighting sections and the laser light source devices 2 to 4 are turned on in the order of red, green, and blue. The lighting pattern of the laser light source devices 2 to 4 in the invention is not limited to this. The light emitted from the laser light source devices 2 to 4 of each color may be different from the standard green, red, and blue colors on the CIExy chromaticity diagram. Therefore, the drive duty of the laser light source devices 2 to 4 for each color in one frame is set so that the color shift of the projected image is as small as possible.

図13は、緑色レーザ光源装置2、赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4を点灯させる他の通常点灯シーケンスの例を示す図である。例えば、図13(A)に示す第2の通常点灯シーケンスのように、1フレームが4つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置2〜4を赤色、緑色、青色、緑色の順で点灯してもよい。ここでは、緑色および赤色の順序で点灯するGR点灯パターンが、隣接する2つのフレームに跨って存在する。すなわち、フレームの最後の点灯区間で緑色が点灯され、次のフレームの最初の点灯区間で赤色が点灯される。また、1フレーム内に緑色、青色および緑色の順序で点灯するGBG点灯パターンが存在する。そしてこのような点灯パターンでは、1フレームにおける緑色の点灯回数が2回となるのに対して、赤色および青色の点灯回数はそれぞれ1回となり、1フレームにおいて、視感度の高い赤色および緑色のうち、緑色の点灯回数が、青色の点灯回数より多くなっている。このため、レーザ光源装置2,3,4の切り替え速度や空間光変調素子25の応答速度が高くなくても、カラーブレーキング(虹現象)を効率的に低減することができる。   FIG. 13 is a diagram illustrating an example of another normal lighting sequence for lighting the green laser light source device 2, the red laser light source device 3, and the blue laser light source device 4. For example, as in the second normal lighting sequence shown in FIG. 13A, one frame is divided into four lighting sections, and the laser light source devices 2 to 4 are turned on in the order of red, green, blue, and green. Also good. Here, a GR lighting pattern that lights in the order of green and red exists across two adjacent frames. That is, green is lit in the last lighting section of the frame, and red is lit in the first lighting section of the next frame. In addition, there is a GBG lighting pattern that lights in the order of green, blue, and green in one frame. In such a lighting pattern, the number of times green light is turned on in one frame is two times, whereas the number of times red light and blue light are turned on once. The number of green lighting is greater than the number of blue lighting. For this reason, even if the switching speed of the laser light source devices 2, 3 and 4 and the response speed of the spatial light modulator 25 are not high, color braking (rainbow phenomenon) can be efficiently reduced.

また、図13(B)に示す第3の通常点灯シーケンスのように、1フレームが5つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置2〜4を赤色、緑色、赤色、青色、緑色の順で点灯してもよい。ここでは、図13(A)に示す第2の通常点灯シーケンスと同様に、緑色および赤色の順序で点灯するGR点灯パターンが、隣接する2つのフレームに跨って存在する。   Further, as in the third normal lighting sequence shown in FIG. 13B, one frame is divided into five lighting sections, and the laser light source devices 2 to 4 are turned on in the order of red, green, red, blue, and green. May be. Here, as in the second normal lighting sequence shown in FIG. 13A, a GR lighting pattern that lights in the order of green and red exists across two adjacent frames.

この第3の通常点灯シーケンスでは、1フレームにおいて赤色および緑色の点灯回数がそれぞれ2回となるのに対して、青色の点灯回数は1回となり、1フレームにおいて、視感度の高い赤色および緑色の点灯回数が、青色の点灯回数より多くなっている。このため、レーザ光源装置2〜4の切り替え速度や空間光変調素子25の応答速度が高くなくても、カラーブレーキング(虹現象)を効率的に低減することができる。   In this third normal lighting sequence, the number of times red and green are lit twice in one frame, whereas the number of times blue is lit is one, red and green having high visibility in one frame. The number of lighting is greater than the number of blue lighting. For this reason, even if the switching speed of the laser light source devices 2 to 4 and the response speed of the spatial light modulator 25 are not high, the color braking (rainbow phenomenon) can be efficiently reduced.

また、この第3の通常点灯シーケンスでは、1フレームを構成する点灯区間が奇数個となっているため、各フレームの点灯区間ごとに空間光変調素子25の極性を反転させるとともに、各点灯区間での空間光変調素子25の極性を各フレームで同一とすると、フレームの最後の点灯区間と次のフレームの最初の点灯区間とが同一の極性となり、空間光変調素子25に発生する残留電荷を点灯区間ごとに確実に打ち消すことができない。   Further, in the third normal lighting sequence, since the number of lighting sections constituting one frame is an odd number, the polarity of the spatial light modulation element 25 is reversed for each lighting section of each frame, and in each lighting section. If the polarity of the spatial light modulator 25 is the same in each frame, the last lighting section of the frame and the first lighting section of the next frame have the same polarity, and the residual charge generated in the spatial light modulator 25 is lit. It is not possible to cancel each section reliably.

そこで、ここでは、空間光変調素子25の極性を、点灯区間ごとに反転させ且つ隣接するフレームにおいて対応する点灯区間が互いに逆の極性となるように切り替えるようにしている。これにより、1フレームを超えて点灯区間ごとに空間光変調素子25の極性が反転する状態となるため、空間光変調素子25に発生する残留電荷を点灯区間ごとに確実に打ち消すことができ、これにより空間光変調素子25の焼き付きを防止することができる。   Therefore, here, the polarity of the spatial light modulator 25 is reversed for each lighting section, and is switched so that the corresponding lighting sections in the adjacent frames have opposite polarities. As a result, the polarity of the spatial light modulation element 25 is reversed for each lighting section exceeding one frame, so that the residual charge generated in the spatial light modulation element 25 can be reliably canceled for each lighting section. Thus, the burn-in of the spatial light modulator 25 can be prevented.

図13(C)は、第4の通常点灯シーケンスによる、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置2〜4を点灯させる順番と、空間光変調素子25の極性を示す図である。ここでは、図13(A)に示す第2の通常点灯シーケンスと同様に、レーザ光源装置2〜4を赤色、緑色、青色、緑色の順で点灯するが、1フレームが4つの点灯グループに分割されるとともに、各点灯グループが2つの点灯区間に分割され、同じ色を連続して2回ずつ点灯させるようにしている。   FIG. 13C is a diagram illustrating the order in which the red, green, and blue laser light source devices 2 to 4 are turned on and the polarity of the spatial light modulator 25 according to the fourth normal lighting sequence. Here, similarly to the second normal lighting sequence shown in FIG. 13A, the laser light source devices 2 to 4 are lit in the order of red, green, blue, and green, but one frame is divided into four lighting groups. In addition, each lighting group is divided into two lighting sections so that the same color is lit twice in succession.

このように同じ色を連続して複数回ずつ点灯させるようにすると、各レーザ光源装置2〜4における1回の点灯時間が短くなるため、レーザ光源装置2〜4の温度上昇を抑えるとともに、空間光変調素子25の立ち上がり応答性の低さを補うことができる。   When the same color is continuously turned on a plurality of times in this way, the lighting time for one time in each of the laser light source devices 2 to 4 is shortened. The low rise response of the light modulation element 25 can be compensated.

また、このように同じ色を連続して複数回ずつ点灯させる場合には、レーザ光源装置2〜4の点灯順序を表す点灯パターンは、点灯グループ単位で考えればよく、この第4の通常点灯シーケンスでも、第2の通常点灯シーケンスと同様に、GR点灯パターンとGBG点灯パターンとを有しており、空間光変調素子25の立ち上がり応答性による緑色の出力不足と、緑色レーザ光源装置2が発する緑色レーザ光自体の色相ズレとが互いに相殺されることで、表示される黄色およびシアンの色相ズレを低減することができる。   Further, when the same color is continuously lit multiple times in this way, the lighting pattern indicating the lighting order of the laser light source devices 2 to 4 may be considered in units of lighting groups, and this fourth normal lighting sequence. However, as in the second normal lighting sequence, it has a GR lighting pattern and a GBG lighting pattern. The green output shortage due to the rising response of the spatial light modulator 25 and the green color emitted by the green laser light source device 2 By canceling out the hue shift of the laser light itself, the displayed yellow and cyan hue shifts can be reduced.

なお、以上に述べた第2〜第4の通常点灯シーケンスにおいては、GR点灯パターンに重複しない独立したRG点灯パターンが存在しない構成となっているが、このような独立したRG点灯パターンがGR点灯パターンと混在する構成も可能である。本発明は、前記のように、GR点灯パターンにより緑色の出力不足を発生させて緑色レーザ光自体の色相ズレと相殺させることで中間色の色相ズレを低減するものであり、一方、独立したRG点灯パターンは、赤色の出力不足を発生させることから、GR点灯パターンによる効果を低下させるものとなる。したがって、独立したRG点灯パターンをGR点灯パターンと混在させる構成では、1フレーム当たり、GR点灯パターンが、独立したRG点灯パターンと同じ回数かそれよりも多い回数存在する構成とするとよい。これにより、独立したRG点灯パターンの影響を抑えて、中間色の色相ズレを低減することができる。   In the second to fourth normal lighting sequences described above, there is no independent RG lighting pattern that does not overlap with the GR lighting pattern, but such an independent RG lighting pattern is a GR lighting. A configuration mixed with a pattern is also possible. As described above, the present invention reduces the hue shift of the intermediate color by generating a green output shortage by the GR lighting pattern and canceling out the hue shift of the green laser light itself. Since the pattern causes a shortage of red output, the effect of the GR lighting pattern is reduced. Therefore, in the configuration in which independent RG lighting patterns are mixed with the GR lighting patterns, it is preferable that the GR lighting patterns exist the same number of times as the independent RG lighting patterns or more times per frame. Thereby, the influence of the independent RG lighting pattern can be suppressed, and the hue shift of the intermediate color can be reduced.

さらに、これまで述べた第2〜第4の通常点灯シーケンスに代わって、起動時においては第1の点灯シーケンスと同様に、緑色レーザ光源装置の起動を早めるためのウォームアップシーケンスを有していてもよい。例えば、先の図13(A)に示した第2の通常点灯シーケンスにおいて、各フレームの第1点灯区間では、赤色(R)の代わりに緑色(G)を点灯させることにし、これを第2のウォームアップシーケンスとする。そうすれば、第4点灯区間で点灯させる緑色(G)から、次のフレームにある第1点灯区間および第2の点灯区間までに跨って、3つの点灯区間を用いて緑色(G)が連続的に点灯することになる。こうして、第2のウォームアップシーケンスにより、緑色レーザ光源装置の起動を早めることができる。   Further, instead of the second to fourth normal lighting sequences described so far, at the time of startup, a warm-up sequence for accelerating the startup of the green laser light source device is provided as in the first lighting sequence. Also good. For example, in the second normal lighting sequence shown in FIG. 13A, green (G) is turned on instead of red (R) in the first lighting section of each frame. The warm-up sequence of If it does so, green (G) will be continued using three lighting sections ranging from the green (G) which is lit in the fourth lighting section to the first lighting section and the second lighting section in the next frame. Will light up. Thus, the start of the green laser light source device can be accelerated by the second warm-up sequence.

また、先の図13(B)に示した第3の通常点灯シーケンスにおいて、各フレームの第1および第3点灯区間では、赤色(R)の代わりに緑色(G)を点灯させることにし、これを第3のウォームアップシーケンスとする。そうすれば、第5点灯区間で点灯させる緑色(G)から、次のフレームにある第1〜第3の点灯区間までに跨って、4つの点灯区間を用いて緑色(G)が連続的に点灯することになる。こうして、第3のウォームアップシーケンスにおいても、緑色レーザ光源装置の起動を早めることができる。   In the third normal lighting sequence shown in FIG. 13B, green (G) is turned on instead of red (R) in the first and third lighting sections of each frame. Is the third warm-up sequence. If it does so, green (G) will be continuously used using four lighting sections ranging from the green (G) to light in the fifth lighting section to the first to third lighting sections in the next frame. Will light up. Thus, the start of the green laser light source device can be accelerated in the third warm-up sequence.

さらに、先の図13(C)に示した第4の通常点灯シーケンスにおいて、各フレームの第1点灯グループでは、赤色(R)の代わりに緑色(G)を点灯させることにし、これを第4のウォームアップシーケンスとする。そうすれば、第4点灯グループで点灯させる緑色(G)から、次のフレームにある第1および第2の点灯グループまでに跨って、3つの点灯区間(すなわち6つの点灯区間)を用いて緑色(G)が連続的に点灯することになる。こうして、第4のウォームアップシーケンスにおいても、緑色レーザ光源装置の起動を早めることができる。   Further, in the fourth normal lighting sequence shown in FIG. 13C, in the first lighting group of each frame, green (G) is lit instead of red (R). The warm-up sequence of Then, the green color (G) that is lit in the fourth lighting group and the first and second lighting groups in the next frame are used to indicate the green color using three lighting sections (that is, six lighting sections). (G) lights up continuously. Thus, the start of the green laser light source device can be accelerated in the fourth warm-up sequence.

以上の構成を有する緑色レーザ光源装置およびそれを搭載する画像表示装置において、本発明の主要な部分について述べる。   The main parts of the present invention in the green laser light source device having the above-described configuration and the image display device on which the green laser light source device is mounted will be described.

図14は、緑色レーザ光源装置2を構成する部品のうち、固体レーザ素子34およびそれを支持する基台38を中心に示す斜視図である。図15は、図14における固体レーザ素子34およびその周辺部の拡大斜視図である。そして図16は、図14に示す緑レーザ光源装置を上面より見た図である。   FIG. 14 is a perspective view showing a solid laser element 34 and a base 38 that supports the solid laser element 34 among the components constituting the green laser light source device 2. FIG. 15 is an enlarged perspective view of the solid-state laser element 34 and its peripheral portion in FIG. FIG. 16 is a top view of the green laser light source device shown in FIG.

特に図14に示すように、固体レーザ素子34は略直方体の形状を有し、半導体レーザ31からの出力光の光軸方向と平行な、すなわち入射面および出射面を除く4つ面のうち、互いに隣接する2つの面で基台38と当接する。本実施の形態においては、固体レーザ素子34の底面(高さ方向のマイナス側)が基台38の固体レーザ素子支持部56と、側面のうちの一つ(幅方向のプラス側)が基台38の固体レーザ素子保持部57と、それぞれ当接している。ここで、先にも述べたように、半導体レーザ31からの出力光は、急激な角度で拡がる方向を有している。本実施の形態の場合、それは半導体レーザ31のファースト軸、すなわち図14における高さ方向である。これを、まずFACレンズ32により集束させている。しかしながら、半導体レーザ31からの出力光は、先ほどの高さ方向ほどではないものの、これと直交する半導体レーザ31のスロー軸、すなわち図14における幅方向にも拡がりながら放射されている。これは、ロッドレンズ33により集束される。よって、これらFACレンズ32およびロッドレンズ33により、半導体レーザ31からの出力光が固体レーザ素子34の入射面の略中心に集束するよう、各部品の固定位置が設計段階で決定される。   In particular, as shown in FIG. 14, the solid-state laser element 34 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is parallel to the optical axis direction of the output light from the semiconductor laser 31, that is, among the four surfaces excluding the entrance surface and the exit surface, The base 38 abuts on two surfaces adjacent to each other. In the present embodiment, the bottom surface (the minus side in the height direction) of the solid-state laser element 34 is the solid-state laser element support portion 56 of the base 38 and one of the side faces (the plus side in the width direction) is the base. The solid-state laser element holding portions 57 of 38 are in contact with each other. Here, as described above, the output light from the semiconductor laser 31 has a direction that spreads at an abrupt angle. In the case of the present embodiment, it is the first axis of the semiconductor laser 31, that is, the height direction in FIG. This is first focused by the FAC lens 32. However, although the output light from the semiconductor laser 31 is not as high as the previous height direction, it is radiated while spreading to the slow axis of the semiconductor laser 31 orthogonal thereto, that is, the width direction in FIG. This is focused by the rod lens 33. Therefore, the fixed position of each component is determined at the design stage so that the output light from the semiconductor laser 31 is focused on the approximate center of the incident surface of the solid-state laser element 34 by the FAC lens 32 and the rod lens 33.

特に、図16においてさらに理解できるように、FACレンズ32、ロッドレンズ33および固体レーザ素子34の幅方向には、それらがあらかじめ決められた位置に取り付けられるよう、半導体レーザ31の想定される光軸と並行に、複数の取付当て面が配置された構造を有している。これらの取付当て面は、FACレンズ32、ロッドレンズ33および固体レーザ素子34の各部品の中心を、半導体レーザ31からの出射光軸が通るよう配置される。言い替えれば、スロー軸である幅方向には、FACレンズ32、ロッドレンズ33、および固体レーザ素子34は取付当て面により、位置が固定されている。このような構成にしている理由を以下に述べる。まず、FACレンズ32は幅方向にレンズパワーを有していないため、幅方向の位置決め精度は高くなく、当て面固定が可能である。それに対し、ロッドレンズは幅方向にレンズパワーを有するが、スロー軸であるため、位置精度がファースト軸に比べると高くなく、当て面固定が可能である。一方、ファースト軸はスロー軸に比べ広がり角が大きいため、取り込み効率を高くし、且つ小型のレンズを使う場合、つまり、FACレンズ32のような小型レンズを使う場合、半導体レーザ31とFACレンズ32は、0.1〜0.3mm程度と、1mm以下に近接させる必要がある。そのため、FACレンズ32の位置は半導体レーザ31に対し、精度よく配置する必要がある。このような理由により、少なくとも幅方向は、当て面固定の構成となっているのである。   In particular, as can be further understood in FIG. 16, in the width direction of the FAC lens 32, the rod lens 33, and the solid-state laser element 34, the assumed optical axis of the semiconductor laser 31 is set so that they are attached at predetermined positions. In parallel, the plurality of mounting contact surfaces are arranged. These mounting contact surfaces are arranged so that the optical axis emitted from the semiconductor laser 31 passes through the center of each component of the FAC lens 32, the rod lens 33, and the solid-state laser element 34. In other words, the positions of the FAC lens 32, the rod lens 33, and the solid-state laser element 34 are fixed by the mounting contact surface in the width direction that is the slow axis. The reason for such a configuration will be described below. First, since the FAC lens 32 does not have lens power in the width direction, positioning accuracy in the width direction is not high, and the contact surface can be fixed. On the other hand, the rod lens has a lens power in the width direction, but is a slow axis, so the positional accuracy is not higher than that of the first axis, and the contact surface can be fixed. On the other hand, since the first axis has a larger spread angle than the slow axis, the capture efficiency is increased, and when a small lens is used, that is, when a small lens such as the FAC lens 32 is used, the semiconductor laser 31 and the FAC lens 32 are used. Needs to be close to about 0.1 to 0.3 mm and 1 mm or less. Therefore, the position of the FAC lens 32 needs to be accurately arranged with respect to the semiconductor laser 31. For this reason, the contact surface is fixed at least in the width direction.

なお、本実施の形態に使用している半導体レーザ31は、ワットクラスの高出力半導体レーザである。高出力半導体レーザは、一般に横モードがマルチモードであるレーザである。言い替えれば、シングルモードの半導体レーザに比べ、エミッタが幅方向に長くなり、レーザの広がり角はエミッタ幅方向、つまり、スロー軸が小さくなっているという特徴を有している。   The semiconductor laser 31 used in the present embodiment is a watt class high-power semiconductor laser. A high-power semiconductor laser is a laser whose transverse mode is generally multimode. In other words, compared to a single mode semiconductor laser, the emitter is longer in the width direction, and the spread angle of the laser has a feature that the emitter width direction, that is, the slow axis is smaller.

このような理由により、半導体レーザ31はエミッタ幅方向がエミッタ厚み方向に比べ大きい。例えば、エミッタの幅が0.05〜0.3mmであり、エミッタの厚みが0.001〜0.003mmである。このような半導体レーザ31を固体レーザ素子に集光する場合、ビーム径を小さく、且つ、NAを小さくすることが好ましい。なぜならば、このような構成とすることにより、固体レーザ素子とミラーから構成される共振器と結合効率を高くすることができるからである。そうした場合、固体レーザ素子の内部に集光されたビームは、エミッタ幅方向に長いビームとなる。そのため、固体レーザ素子34は、高さ方向よりも幅方向の方が長い形状を有している。このことにより、取付誤差が発生し、半導体レーザ31からの出力光が固体レーザ素子34の半導体レーザ31からのレーザ光入射面の中心から多少ずれたとしても、それが固体レーザ素子34による励起に与える影響を小さくすることができる。   For this reason, the semiconductor laser 31 has a larger emitter width direction than the emitter thickness direction. For example, the width of the emitter is 0.05 to 0.3 mm, and the thickness of the emitter is 0.001 to 0.003 mm. When such a semiconductor laser 31 is focused on a solid-state laser element, it is preferable to reduce the beam diameter and the NA. This is because such a configuration can increase the coupling efficiency of the resonator composed of the solid-state laser element and the mirror. In such a case, the beam condensed inside the solid-state laser element becomes a long beam in the emitter width direction. Therefore, the solid-state laser element 34 has a shape that is longer in the width direction than in the height direction. As a result, an attachment error occurs, and even if the output light from the semiconductor laser 31 is slightly deviated from the center of the laser light incident surface from the semiconductor laser 31 of the solid-state laser element 34, it is used for excitation by the solid-state laser element 34. The influence given can be reduced.

なお、図15に示すように、本実施の形態の固体レーザ素子34は、その入射面の底面側角部においても、基台38と当接している。但し、この入射面における当接部分は、あくまでも半導体レーザ31からの出力光を遮らない位置に設けられる。そして、図16に示すように、固体レーザ素子34は、以下のように固定される。すなわち、まず、基台38の固体レーザ素子保持部57と当接する側面側にある空間57aに接着剤が滴下される。そして、この固体レーザ素子34を挟んで固体レーザ素子保持部57と反対側にある固体レーザ素子支持部56上には、凸部56bが設けられている。この凸部56bと、それに相対する固体レーザ素子34の光軸方向における側面中央部との間にある空間56aにも、接着剤が滴下される。こうして固体レーザ素子34は、基台38に固定される。このとき用いられる接着剤としては、例えばいわゆる瞬間接着剤や光硬化型接着剤などがある。先に述べたように、固体レーザ素子支持部56上に凸部56bを設ければ、固体レーザ素子34を固定する接着剤が硬化前に流れ出すのを食い止めることができる。   As shown in FIG. 15, the solid-state laser element 34 of the present embodiment is in contact with the base 38 also at the bottom side corner of the incident surface. However, the contact portion on the incident surface is provided at a position where the output light from the semiconductor laser 31 is not blocked. And as shown in FIG. 16, the solid-state laser element 34 is fixed as follows. That is, first, the adhesive is dropped into the space 57a on the side surface that contacts the solid laser element holding portion 57 of the base 38. A convex portion 56 b is provided on the solid laser element support portion 56 on the opposite side of the solid laser element holding portion 57 across the solid laser element 34. Adhesive is also dropped into the space 56a between the convex portion 56b and the central portion of the side surface in the optical axis direction of the solid-state laser element 34 facing the convex portion 56b. In this way, the solid-state laser element 34 is fixed to the base 38. Examples of the adhesive used at this time include a so-called instantaneous adhesive and a photo-curable adhesive. As described above, if the convex portion 56b is provided on the solid laser element support portion 56, the adhesive for fixing the solid laser element 34 can be prevented from flowing out before being cured.

本実施の形態に示すように、固体レーザ素子34が基台38と当接する面は3つ以上であっても構わないが、少なくとも、入射面および出射面を除く4つ面のうち、互いに隣接する2つの面を基台38と当接させるのがよい。そうすれば、固体レーザ素子34は、図14における高さ方向軸および幅方向軸回りの回転が抑制される。特に、接着剤の硬化時点において発生する収縮力のアンバランスの影響が小さくなるので、このような回転はさらに抑制される。その結果、その入射面および出射面が半導体レーザ31からの出力光の光軸と直交するよう、固体レーザ素子34は基台38に取り付けられる。   As shown in the present embodiment, there may be three or more surfaces where the solid-state laser element 34 abuts the base 38, but at least four surfaces excluding the incident surface and the exit surface are adjacent to each other. It is preferable that the two surfaces to be brought into contact with the base 38. Then, the solid laser element 34 is prevented from rotating around the height direction axis and the width direction axis in FIG. In particular, since the influence of the unbalance of the shrinkage force generated at the time of curing of the adhesive is reduced, such rotation is further suppressed. As a result, the solid-state laser element 34 is attached to the base 38 so that the incident surface and the emission surface thereof are orthogonal to the optical axis of the output light from the semiconductor laser 31.

ところで、本実施の形態において、これら固体レーザ素子34の基台38との当接面は、それらの全面に渡って基台38と当接しているわけでは無い。特に図15に示すように、固体レーザ素子34は、その底面が基台38の固体レーザ素子支持部56上に設けられた3箇所の凸部56cに当接し支持される(いわゆる「3点支持」)。そして、その底面に隣接する片方の側面が、基台38の固体レーザ素子保持部57に設けられた2箇所の凸部57bおよび57cと当接(いわゆる「2点当て」)している。すなわち、固体レーザ素子34のそれらの面それぞれが有する表面積よりも小さな接触面積で、固体レーザ素子34と基台38とは当接している。全面当接ではなく、このように部分当接としたことには、先ほど説明した図14における固体レーザ素子34の高さ方向軸および幅方向軸回りの回転抑制効果以外に、実は大きな理由がある。それについて、図17を用いてこれより説明する。   By the way, in the present embodiment, the contact surface of the solid-state laser element 34 with the base 38 is not in contact with the base 38 over the entire surface. In particular, as shown in FIG. 15, the solid-state laser element 34 is supported by contacting the bottom surface thereof with three convex portions 56 c provided on the solid-state laser element support portion 56 of the base 38 (so-called “three-point support”). "). One side surface adjacent to the bottom surface is in contact with two convex portions 57 b and 57 c provided on the solid laser element holding portion 57 of the base 38 (so-called “two-point contact”). That is, the solid laser element 34 and the base 38 are in contact with each other with a contact area smaller than the surface area of each of the surfaces of the solid laser element 34. The fact that the partial contact is made instead of the full contact is actually a great reason other than the effect of suppressing the rotation of the solid-state laser element 34 around the height direction axis and the width direction axis in FIG. . This will be described below with reference to FIG.

図17は、本実施の形態の緑色レーザ光源装置2の動作特性を示す図である。(a)は固体レーザ素子34と基台38の固定面、すなわち固体レーザ素子支持部56および固体レーザ素子保持部57とを全面当接とした従来の動作特性である。そして(b)は、固体レーザ素子34と基台38の固定面、すなわち固体レーザ素子支持部56および固体レーザ素子保持部57とを、図15に示すように部分当接とした本発明の動作特性を示すものである。また、これら図17において、実線は緑色レーザ光源装置2をパルス駆動した場合のものであり、点線はCW駆動(continuous wave(連続波)駆動)、すなわち一定の電流を連続的に流した駆動を行った場合のものである。   FIG. 17 is a diagram showing the operating characteristics of the green laser light source device 2 of the present embodiment. (A) is a conventional operating characteristic in which the solid laser element 34 and the fixed surface of the base 38, that is, the solid laser element support part 56 and the solid laser element holding part 57 are in full contact. FIG. 15B shows the operation of the present invention in which the fixed surfaces of the solid-state laser element 34 and the base 38, that is, the solid-state laser element support portion 56 and the solid-state laser element holding portion 57 are partially contacted as shown in FIG. It shows the characteristics. Moreover, in these FIG. 17, a solid line is a thing at the time of carrying out the pulse drive of the green laser light source device 2, and a dotted line is a CW drive (continuous wave (continuous wave) drive), ie, the drive which supplied the constant electric current continuously. It is a thing when it goes.

図17の各図において、横軸は半導体レーザ31に投入する電流値を示す。これはすなわち、半導体レーザ31からの出力光(808nm)のパワーに比例することになる。そして、縦軸は半導体レーザ31からの出力光(808nm)を受けて固体レーザ素子34より出力される励起光(1064nm)のパワーを示している。なお、半導体レーザ31に投入される電流は、図14において電極53からレーザチップ41を介して、マウント部材52の底部およびそれが接着される基台38へと流れる。   In each diagram of FIG. 17, the horizontal axis indicates the current value input to the semiconductor laser 31. In other words, this is proportional to the power of the output light (808 nm) from the semiconductor laser 31. The vertical axis indicates the power of the excitation light (1064 nm) output from the solid-state laser element 34 in response to the output light (808 nm) from the semiconductor laser 31. Note that the current supplied to the semiconductor laser 31 flows from the electrode 53 through the laser chip 41 in FIG. 14 to the bottom of the mount member 52 and the base 38 to which it is bonded.

図17に戻り、もし、固体レーザ素子34と基台38の固定面とを全面当接とすると、図17(a)に示すように、このような構成を有する緑色レーザ光源装置2は、パルス駆動を行った場合であっても、CW駆動を行った場合であっても、略同じ特性を有する。すなわち、いずれの駆動方式であっても、半導体レーザ31に投入する電流値と、その結果として固体レーザ素子34より出力される励起光のパワーとは、略比例関係にある。これは固体レーザ素子34と基台38の固定面との接触面積が大きく、半導体レーザ31からの出力光を受けて固体レーザ素子34より発生する熱が効率よく放熱されるためである。   Returning to FIG. 17, if the solid-state laser element 34 and the fixed surface of the base 38 are brought into full contact with each other, the green laser light source device 2 having such a configuration as shown in FIG. Whether the drive is performed or the CW drive is performed, the characteristics are substantially the same. That is, in any driving method, the current value input to the semiconductor laser 31 and the power of the excitation light output from the solid-state laser element 34 as a result are in a substantially proportional relationship. This is because the contact area between the solid laser element 34 and the fixed surface of the base 38 is large, and the heat generated from the solid laser element 34 upon receiving the output light from the semiconductor laser 31 is efficiently radiated.

しかしながら、本実施の形態のように、固体レーザ素子34と基台38の固定面とを部分当接とすると、このような構成を有する緑色レーザ光源装置2は、パルス駆動を行った場合と、CW駆動を行った場合とでは、異なる動作特性を発揮する。すなわち、パルス駆動を行った場合、半導体レーザ31に投入する電流値と、その結果として固体レーザ素子34より出力される励起光のパワーとは、全面当接の場合と同様、略比例関係にある。これに対して、CW駆動を行った場合は、半導体レーザ31に投入する電流値を上げても、固体レーザ素子34より出力される励起光のパワーはそれほど上がらず、逆にある電流値を境に下がってしまう。これは、固体レーザ素子34と基台38の固定面との接触面積が、全面当接の場合よりも小さくなり、固体レーザ素子34からの放熱効率が落ちたためである。但し、パルス駆動において全面当接の場合と遜色の無い動作特性を有する程度に、その放熱効率は確保されている。   However, when the solid-state laser element 34 and the fixed surface of the base 38 are in partial contact as in the present embodiment, the green laser light source device 2 having such a configuration has the following effects: Different operation characteristics are exhibited when the CW drive is performed. That is, when pulse driving is performed, the current value input to the semiconductor laser 31 and the power of the excitation light output from the solid-state laser element 34 as a result are substantially proportional to each other as in the case of full contact. . On the other hand, when CW driving is performed, even if the current value input to the semiconductor laser 31 is increased, the power of the pumping light output from the solid-state laser element 34 does not increase so much. Will fall. This is because the contact area between the solid-state laser element 34 and the fixed surface of the base 38 is smaller than in the case of full contact, and the heat radiation efficiency from the solid-state laser element 34 is reduced. However, the heat dissipation efficiency is ensured to the extent that it has the same operating characteristics as the case of full contact in pulse driving.

先の図9および図13に示したように、本実施の形態の画像表示装置1は、緑色レーザ光源装置2、赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4を1フレーム内において交互に点灯させながら、画像を表示する。すなわち、緑色レーザ光源装置2、赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4のいずれも、常にパルス駆動を行っていることになる。本実施の形態の空間光変調素子は、1フレームあたり57Hz(17.5msec)で動作している。そして、通常点灯シーケンス(図9、図13参照)における緑色レーザ光源装置2の駆動デューティは、1フレームの50%を超えることが無い。ちなみに、緑色レーザ光源装置2を単体で駆動させた場合においても、その駆動デューティが上記1フレームの50%となるまでは緑色レーザ光源装置2から緑色レーザ光が出力されることを、実験により確認した。   As shown in FIGS. 9 and 13, the image display device 1 according to the present embodiment alternately turns on the green laser light source device 2, the red laser light source device 3, and the blue laser light source device 4 in one frame. While displaying the image. That is, all of the green laser light source device 2, the red laser light source device 3, and the blue laser light source device 4 are always pulse-driven. The spatial light modulator of this embodiment operates at 57 Hz (17.5 msec) per frame. The drive duty of the green laser light source device 2 in the normal lighting sequence (see FIGS. 9 and 13) does not exceed 50% of one frame. Incidentally, even when the green laser light source device 2 is driven alone, it is confirmed by experiment that the green laser light source device 2 outputs green laser light until the drive duty becomes 50% of the one frame. did.

このように、通常の動作時、すなわち、画像表示装置1に組み込まれた状態において、緑色レーザ光源装置2は常にパルス駆動により動作され、緑色光が問題なく出力されるので、画像表示装置としての動作を損なうことは無い。そして、そのような通常状態で使用されない場合には緑色光の出力が小さくなる。その結果、緑色レーザ光源装置2が画像表示装置1本体より取り外され、単体動作を試みられたとしても、その安全性は全面当接のときよりも高くなる。   As described above, during normal operation, that is, in a state where the green laser light source device 2 is incorporated in the image display device 1, the green laser light source device 2 is always operated by pulse driving, and green light is output without any problem. There is no loss of operation. And when it is not used in such a normal state, the output of green light becomes small. As a result, even if the green laser light source device 2 is detached from the main body of the image display device 1 and a single operation is attempted, the safety is higher than that in the case of full contact.

より具体的には以下の通りである。現在のところ、高出力の緑色半導体レーザはもちろん世の中には存在せず、本実施の形態において用いられる緑色レーザ光源装置2は高出力であり貴重なものである。緑色光は、その視感度(明るいと感じる度合い)が赤色や青色よりも高いため、このような緑色レーザ光源装置2が高輝度なレーザポインタや、墨だし機として使われる可能性は十分にある。図2などに示すように、緑色レーザ光源装置2は、他の赤色および青色半導体レーザのようにホルダに嵌め込んで取り付けられるタイプとは異なり、光学エンジンユニット156に設けられた突起状の取付部22にネジ止めされているだけである。しかも、その緑色レーザ光の出射口と筺体21との間には隙間がある。この隙間から緑色光の発光が確認でき、しかも緑色レーザ光源装置がある程度の大きさを有するため、この符号2の部分が緑色レーザ光源装置であることは、誰の目にも容易に理解できる。したがって、この緑色レーザ光源装置2が、画像表示装置1の光学エンジンユニット156から取り外され、単品で使われる可能性がある。このような、本来の画像表示ではない用途に緑色レーザ光源装置が単独で用いられることはもちろん想定されておらず、それによって予期しない事態が起きる可能性があり、それは決して好ましいことではない。   More specifically, it is as follows. At present, there is no high-power green semiconductor laser of course in the world, and the green laser light source device 2 used in this embodiment has a high output and is valuable. Since green light has higher visual sensitivity (degree of feeling brighter) than red and blue, there is a sufficient possibility that such a green laser light source device 2 can be used as a high-intensity laser pointer or ink brush. . As shown in FIG. 2 and the like, the green laser light source device 2 is different from the type in which the green laser light source device 2 is fitted and attached to a holder like the other red and blue semiconductor lasers, and has a protruding mounting portion provided in the optical engine unit 156. It is only screwed to 22. Moreover, there is a gap between the green laser beam exit and the housing 21. From this gap, the emission of green light can be confirmed, and since the green laser light source device has a certain size, it can be easily understood by anyone's eyes that the reference numeral 2 is the green laser light source device. Therefore, the green laser light source device 2 may be removed from the optical engine unit 156 of the image display device 1 and used alone. Of course, it is not assumed that the green laser light source device is used alone for such an application that is not an original image display, which may cause an unexpected situation, which is not preferable.

画像表示装置の分解による部品流用を防ぐこと自体も一つの目的であるが、それに加えて、この緑色レーザ光源装置2は、その内部において赤外光が出力されている。すなわち、半導体レーザ31の出力光(808nm)と、それを受けて固体レーザ素子34により変換され出力される励起光(1064nm)である。万が一、波長変換素子35が脱落するなどにより、このような光が漏れ出てくるようなことがあれば、それを取り扱う者は赤外光が出力されていることがわからないため、最悪の場合、その赤外光が長時間、目に当たり続けることになり、大変危険である。   Preventing the diversion of components due to disassembly of the image display device itself is one object, but in addition to this, the green laser light source device 2 outputs infrared light therein. That is, the output light (808 nm) of the semiconductor laser 31 and the excitation light (1064 nm) received and converted by the solid-state laser element 34. In the worst case, if such light leaks due to the wavelength conversion element 35 dropping off, the person handling it does not know that infrared light is being output. The infrared light will continue to shine for a long time, which is very dangerous.

よって、本実施の形態では、特に図15に示すように、緑色レーザ光源装置2の固体レーザ素子34と基台38の固定面とを全面当接とはせず、その接触面積を、固体レーザ素子34のそれらの面それぞれが有する表面積より小さくしている。このように部分当接としても、通常の動作時、すなわち、画像表示装置1に組み込まれた状態において、緑色レーザ光源装置2は常にパルス駆動により動作され、緑色光が問題なく出力されるので、画像表示装置としての動作を損なうことは無い。そして、この緑色レーザ光源装置2を取り外して他の用途に流用しようとする者は、まず一定の電流をこの緑色レーザ光源装置2に印加して単体動作を試みるはずである。しかしながらその場合には、先の図17を用いて述べたように、その内部にある固体レーザ素子34からの励起光(1064nm)の出力が人体に影響を与えないレベル、もしくは安全規格を満足するレベルにまで小さくなる。その結果、緑色光の出力も、画像表示装置の光源としてはもちろん使用できるレベルには無く、流用しようとする者が期待していたレベルよりも大幅に小さくなる。緑色光の出力が小さくなれば、流用しようとした者は、その緑色レーザ光源装置が故障したと思い込み、それ以上の動作を試みる可能性が低くなる。こうして、緑色レーザ光源装置2が画像表示装置1本体より取り外され、単体動作が試みられたとしても、その安全性は全面当接のときよりさらに高まる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 15 in particular, the solid laser element 34 of the green laser light source device 2 and the fixed surface of the base 38 are not brought into full contact with each other, and the contact area thereof is determined as a solid laser. Each surface of the element 34 is smaller than the surface area. Even in such a partial contact, since the green laser light source device 2 is always operated by pulse driving during normal operation, that is, in a state of being incorporated in the image display device 1, green light is output without any problem. The operation as an image display device is not impaired. A person who removes the green laser light source device 2 and intends to use it for other purposes should first apply a constant current to the green laser light source device 2 to try a single operation. However, in that case, as described with reference to FIG. 17, the output of the excitation light (1064 nm) from the solid-state laser element 34 in the interior does not affect the human body or satisfies the safety standard. It becomes small to the level. As a result, the output of green light is of course not at a level that can be used as the light source of the image display device, and is significantly smaller than the level expected by those who intend to divert it. If the output of the green light is reduced, the person who tries to divert it assumes that the green laser light source device has failed and is less likely to try further operations. Thus, even if the green laser light source device 2 is detached from the main body of the image display device 1 and a single operation is attempted, the safety is further enhanced as compared with the case of full contact.

このような緑色レーザ光源装置2の構成は、画像表示装置1のウォームアップ時においても、その効果を発揮する。先の図11において、画像表示装置1のウォームアップ時においては、緑色レーザ光源装置2を点灯させる区間に加え、緑色以外のレーザ光源装置が点灯する区間(図11では赤色光源の点灯区間)でも緑色レーザ光源装置2が点灯することを述べた。これにより、全体的な緑色レーザ光源装置2の点灯区間が長くなり、それにより励起レーザの発熱が促され、励起効率が向上し、その結果、緑色レーザ光源装置2の起動時間を短縮することができる。   Such a configuration of the green laser light source device 2 exhibits its effect even when the image display device 1 is warmed up. In FIG. 11, during the warm-up of the image display device 1, in addition to the section in which the green laser light source device 2 is turned on, the section in which the laser light source devices other than green are lit (in FIG. 11, the red light source is turned on). It has been described that the green laser light source device 2 is turned on. As a result, the overall lighting section of the green laser light source device 2 is lengthened, thereby promoting the heat generation of the excitation laser and improving the excitation efficiency. As a result, the startup time of the green laser light source device 2 can be shortened. it can.

このとき、図11を見ればわかるように、緑色レーザ光源装置2の駆動デューティは50%を超えているが、緑色レーザ光源装置2の固体レーザ素子34と基台38(図15参照)とが従来の全面当接である場合、この状態でも緑色光は出力される。したがって、この緑色レーザ光源装置2からの出力光が外部へ投射されないよう、空間光変調素子25(図2参照)は、信号LCOS_VCOMおよびLCOS_|ΔV|により制御される。   At this time, as can be seen from FIG. 11, the drive duty of the green laser light source device 2 exceeds 50%, but the solid laser element 34 and the base 38 (see FIG. 15) of the green laser light source device 2 are connected. In the case of conventional full contact, green light is output even in this state. Therefore, the spatial light modulator 25 (see FIG. 2) is controlled by the signals LCOS_VCOM and LCOS_ | ΔV | so that the output light from the green laser light source device 2 is not projected to the outside.

しかしながら、本実施の形態に示したように、緑色レーザ光源装置2の固体レーザ素子34と基台38とが部分当接(図15参照)である場合は、その駆動デューティは50%を超えるため、固体レーザ素子34からは1064nmの赤外光の出力が小さくなる。そしてその結果、緑色レーザ光源装置2からの緑色光の出力も小さくなる。したがって、ウォームアップ時における緑色光の漏出がより確実に防がれるとともに、万が一、空間光変調素子25が故障したとしても、その緑色光の過大な漏出が回避される。それでいながら、半導体レーザ31には電流が流れているので、半導体レーザ31からは808nmの光が出力され、その光が固体レーザ素子34に照射され続ける。その照射エネルギーが固体レーザ素子34を温める点については、従来の全面当接の場合と何ら変わりは無い。したがって、図11に示す緑色レーザ光源装置2の起動を早めるための第1のウォームアップシーケンスは、本実施の形態において採用する部分当接(図15参照)の構造であっても、十分に機能する。もちろん、図13を用いて先に説明した、第2〜第4のウォームアップシーケンスにおいても同様である。   However, as shown in the present embodiment, when the solid-state laser element 34 and the base 38 of the green laser light source device 2 are in partial contact (see FIG. 15), the drive duty exceeds 50%. The output of 1064 nm infrared light is reduced from the solid-state laser element 34. As a result, the output of green light from the green laser light source device 2 is also reduced. Therefore, leakage of green light during warm-up can be prevented more reliably, and excessive leakage of green light can be avoided even if the spatial light modulator 25 fails. Nevertheless, since a current flows through the semiconductor laser 31, 808 nm light is output from the semiconductor laser 31, and the solid laser element 34 is continuously irradiated with the light. The point that the irradiation energy warms the solid-state laser element 34 is not different from the case of the conventional full contact. Therefore, the first warm-up sequence for accelerating the start-up of the green laser light source device 2 shown in FIG. 11 functions sufficiently even with the partial contact structure (see FIG. 15) employed in the present embodiment. To do. Of course, the same applies to the second to fourth warm-up sequences described above with reference to FIG.

以上のように本発明によれば、波長変換によるレーザ光源装置が取り外されたとしても、そのレーザ光源装置は単独では低い出力でしか動作せず、その一方で、このレーザ光源装置が正常に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光が発光される。これにより、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方で緑色レーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され、単体動作されたとしても、その安全性はさらに高まる。   As described above, according to the present invention, even if the laser light source device by wavelength conversion is removed, the laser light source device can operate only at a low output by itself, while the laser light source device is normally incorporated. In the case where the light is in the green state, green laser light is emitted. Accordingly, even if the green laser light source device is detached from the main body of the image display device and operated alone without impairing the operation as the image display device, the safety is further improved.

本発明にかかるレーザ光源装置およびそれを搭載する画像表示装置は、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方で緑色レーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され単体動作が試みられたとしてもそのレーザ光の出力は人体に影響を与えない程度に低いという効果を有するので、光源として特に半導体レーザを用いたレーザ光源装置を備えた時分割表示方式の画像表示装置などとして有用である。   The laser light source device according to the present invention and the image display device on which the laser light source device is mounted do not impair the operation as the image display device. However, the output of the laser light is so low that it does not affect the human body, so that it is useful as a time-division display type image display device equipped with a laser light source device using a semiconductor laser as a light source. .

1 画像表示装置
2 緑色レーザ光源装置
3 赤色レーザ光源装置
4 青色レーザ光源装置
5 空間光変調器
6 偏光ビームスプリッタ
7 リレー光学系
8 投射光学系
11〜13 コリメータレンズ
14,15 第1および第2のダイクロイックミラー
16 拡散板
17 フィールドレンズ
21 筐体
22 取付部
23 前壁部
24 側壁部
25,26 ホルダ
27,28 取付孔
31 半導体レーザ
32 FAC(Fast−Axis Collimator)レンズ
33 ロッドレンズ
34 固体レーザ素子
35 波長変換素子(光学素子)
35a 入射面
35b 出射面
35c,35d 側面
36 凹面ミラー
37 ガラスカバー
38 基台
39 カバー体
41 レーザチップ
42,43,44,45,46 膜
51 底面
51a 側壁部
52 マウント部材
53 電極
54 集光レンズホルダ
55 弾性部材
56 固体レーザ素子支持部
57 固体レーザ素子保持部
58 波長変換素子ホルダ
59 凹面ミラー支持部
61 分極反転領域
62 非分極反転領域
63 周期電極
64 対向電極
151 携帯型情報処理装置
152 本体
153 キーボード
154 収容体
155 可動体
156 光学エンジンユニット
157 制御ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image display apparatus 2 Green laser light source apparatus 3 Red laser light source apparatus 4 Blue laser light source apparatus 5 Spatial light modulator 6 Polarization beam splitter 7 Relay optical system 8 Projection optical system 11-13 Collimator lenses 14, 15 1st and 2nd Dichroic mirror 16 Diffuser 17 Field lens 21 Housing 22 Mounting portion 23 Front wall portion 24 Side wall portion 25, 26 Holder 27, 28 Mounting hole 31 Semiconductor laser 32 FAC (Fast-Axis Collimator) lens 33 Rod lens 34 Solid laser element 35 Wavelength conversion element (optical element)
35a Incident surface 35b Emission surface 35c, 35d Side surface 36 Concave mirror 37 Glass cover 38 Base 39 Cover body 41 Laser chip 42, 43, 44, 45, 46 Film 51 Bottom surface 51a Side wall portion 52 Mount member 53 Electrode 54 Condensing lens holder 55 Elastic member 56 Solid laser element support part 57 Solid laser element holding part 58 Wavelength conversion element holder 59 Concave mirror support part 61 Polarization inversion area 62 Non-polarization inversion area 63 Periodic electrode 64 Counter electrode 151 Portable information processing apparatus 152 Main body 153 Keyboard 154 Housing 155 Movable body 156 Optical engine unit 157 Control unit

Claims (2)

励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、
前記励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子と、
前記半導体レーザからの励起用レーザ光を前記固体レーザ素子に集光するために、前記半導体レーザ側に配置され前記半導体レーザからの励起用レーザ光をエミッタ厚み方向に収束させるFACレンズと、
同じく前記半導体レーザからの励起用レーザ光を前記固体レーザ素子に集光するために、前記固体レーザ素子側に配置され前記半導体レーザからの励起用レーザ光をエミッタ幅方向に収束させるロッドレンズと、
前記半導体レーザ、前記FACレンズ、前記ロッドレンズおよび前記固体レーザ素子を支持する基台と、を備え、
前記半導体レーザはエミッタ幅方向がエミッタ厚み方向に比べて大きい高出力半導体レーザであり、
前記半導体レーザからの前記励起用レーザ光の広がり角はエミッタ厚み方向よりもエミッタ幅方向が小さく、
前記基台は、前記固体レーザ素子が有する前記半導体レーザからの励起用レーザ光の入射面および前記基本レーザ光の出射面を除く4つ面のうち前記エミッタ幅方向と平行な第一の面と対向して設けられた3箇所からなる第一の凸部と、前記固体レーザ素子の第一の面と隣接し前記エミッタ厚み方向と平行な第二の面と対向して設けられた2箇所からなる第二の凸部と、前記固体レーザ素子の第二の面と反対側にあって前記第一の面と隣接する第三の面と対向して設けられた第三の凸部と、を有し、
前記基台において、前記FACレンズおよび前記ロッドレンズの取付当て面が、前記第二の凸部と同じエミッタ幅方向側で且つ前記半導体レーザからの出射光軸と並行に、且つ前記半導体レーザからの出射光軸が前記FACレンズ、前記ロッドレンズおよび前記固体レーザ素子の各部品の中心を通るよう配置され、
前記固体レーザ素子は、前記第一の凸部に当接し支持され、前記第二の凸部と当接し、前記第二の凸部と前記第二の面とに囲まれた空間に接着剤が滴下され、さらに前記第三の凸部と前記第三の面との間にある空間に接着剤が滴下されることにより固定され、前記半導体レーザのエミッタ厚み方向よりもエミッタ幅方向の方が長い略直方体の形状を有したことを特徴とするレーザ光源装置。
A semiconductor laser that outputs excitation laser light;
A solid-state laser element that is excited by the excitation laser beam and outputs a basic laser beam; and
An FAC lens that is arranged on the semiconductor laser side and focuses the excitation laser light from the semiconductor laser in the emitter thickness direction in order to focus the excitation laser light from the semiconductor laser on the solid-state laser element;
Similarly, in order to focus the excitation laser light from the semiconductor laser on the solid-state laser element, a rod lens that is disposed on the solid-state laser element side and converges the excitation laser light from the semiconductor laser in the emitter width direction;
A base for supporting the semiconductor laser , the FAC lens, the rod lens, and the solid-state laser element;
The semiconductor laser is a high-power semiconductor laser whose emitter width direction is larger than the emitter thickness direction,
The spread angle of the excitation laser light from the semiconductor laser is smaller in the emitter width direction than in the emitter thickness direction,
The base includes a first surface parallel to the emitter width direction among the four surfaces excluding the incident surface of the excitation laser beam from the semiconductor laser and the emission surface of the basic laser beam included in the solid-state laser element. The first convex portion having three locations provided opposite to each other, and two locations provided to face the second surface adjacent to the first surface of the solid-state laser element and parallel to the emitter thickness direction. A second convex portion, and a third convex portion provided opposite to the second surface of the solid-state laser element and facing the third surface adjacent to the first surface, Have
In the base, the mounting contact surfaces of the FAC lens and the rod lens are on the same emitter width direction side as the second convex portion, in parallel with the optical axis emitted from the semiconductor laser, and from the semiconductor laser. The emission optical axis is disposed so as to pass through the center of each component of the FAC lens, the rod lens, and the solid-state laser element,
The solid-state laser element is in contact with and supported by the first convex portion, is in contact with the second convex portion, and an adhesive is provided in a space surrounded by the second convex portion and the second surface. In addition, the adhesive is fixed by being dropped into a space between the third convex portion and the third surface, and the emitter width direction is longer than the emitter thickness direction of the semiconductor laser. A laser light source device having a substantially rectangular parallelepiped shape.
前記固体レーザ素子から出力される基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光を生成出力する波長変換素子と、
前記波長変換素子において変換されなかった基本レーザ光を反射し、前記半波長レーザ光を透過するミラーと、をさらに備え、
前記波長変換素子は、その分極反転領域の深さ方向に平行移動可能で、前記基本レーザ光の光軸方向に対して傾斜可能なホルダにより保持され、
前記ホルダおよびミラーは基台に支持され、
前記固体レーザ素子は、その前記半導体レーザのエミッタ厚み方向よりもエミッタ幅方向の方が長い略直方体の形状を有し、前記エミッタ幅方向が前記波長変換素子の分極反転領域の深さ方向となるよう配置されたことを特徴とする請求項1記載のレーザ光源装置。
A wavelength conversion element that converts the wavelength of the basic laser light output from the solid-state laser element to generate and output a half-wavelength laser light;
A mirror that reflects the basic laser light that has not been converted by the wavelength conversion element and transmits the half-wavelength laser light; and
The wavelength conversion element can be translated in the depth direction of the domain-inverted region, and is held by a holder that can be tilted with respect to the optical axis direction of the basic laser light,
The holder and the mirror are supported by a base,
The solid-state laser element has a substantially rectangular parallelepiped shape in which the emitter width direction is longer than the emitter thickness direction of the semiconductor laser, and the emitter width direction is the depth direction of the polarization inversion region of the wavelength conversion element. The laser light source device according to claim 1, wherein the laser light source device is arranged as described above.
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