JP2004214225A

JP2004214225A - 半導体レーザ装置及び映像表示装置

Info

Publication number: JP2004214225A
Application number: JP2002378279A
Authority: JP
Inventors: Toru Sugiyama; 徹杉山; Ken Ito; 謙伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】この発明は、その寿命を極力損なうことのない形態で半導体レーザ素子を使用することを可能にした半導体レーザ装置と、この半導体レーザ装置を用いた映像表示装置を提供することを目的としている。
【解決手段】複数の半導体レーザ素子１１ａ〜１１ｅから出射される光を合成して単一のレーザ出力を得るようにし、複数の半導体レーザ素子１１ａ〜１１ｅのレーザ出力を定格以下に制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の半導体レーザ素子から出射される各レーザ光を合成して所定の光出力を得る半導体レーザ装置に関する。また、この発明は、上記の半導体レーザ装置を光源として使用した投射型の映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば液晶プロジェクタ等のような投射型の映像表示装置における光源として、半導体レーザ素子を使用するための開発が行なわれている。
【０００３】
この種の映像表示装置にあっては、数Ｗ〜１０Ｗもの強い光出力を発生する半導体レーザ素子からの出射光を、ファイバレーザを構成する光ファイバに入射させることにより、高い光密度の可視光を生成して映像表示に利用している。
【０００４】
ところで、投射型映像表示装置の光源として半導体レーザ素子を使用する技術は、まだまだ開発途上にある段階であって、十分に実用に適し得るようになるためには、種々の点で開発すべき余地が多く残されている。
【０００５】
例えば、上記のような強い光出力を発生する半導体レーザ素子は、数ｍＷ程度の低い光出力を発生する半導体レーザ素子に比べて寿命が短いので、その寿命を可能な限り損なわないように対策を施すことが必要となる。
【０００６】
特許文献１には、直列接続された複数のレーザダイオードの１つに異常が発生しても、残りの正常なレーザダイオードを発光させ続ける構成が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、光源に問題が生じた場合の対策を示しており、光源となる半導体レーザ素子自体の寿命を損なわないようにすることについては、何らの記載もなされていないものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２８４７８９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、その寿命を極力損なうことのない形態で半導体レーザ素子を使用することを可能にした半導体レーザ装置を提供することを目的とする。また、この発明は、上記した半導体レーザ装置を用いた映像表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ装置は、複数の半導体レーザ素子と、この複数の半導体レーザ素子から出射される光を合成して単一のレーザ出力を得る合成手段と、複数の半導体レーザ素子のレーザ出力を定格以下に制御する制御手段とを備えるようにしたものである。
【００１１】
また、この発明に係る映像表示装置は、
複数の半導体レーザ素子と、この複数の半導体レーザ素子から出射される光を合成して単一のレーザ出力を得る合成手段と、複数の半導体レーザ素子のレーザ出力を定格以下に制御する制御手段とを有する半導体レーザ装置と、
この半導体レーザ装置から出射される光を、映像信号に基づいて空間変調する変調手段と、
この変調手段から得られる光出力をスクリーンに投射して表示させる表示手段とを備えるようにしたものである。
【００１２】
上記のような構成によれば、複数個の半導体レーザ素子を定格出力以下で使用し、レーザ出力の低下分を各半導体レーザ素子のレーザ出力を合成して補うようにしたので、半導体レーザ装置全体のレーザ出力は定格で、しかも、複数の半導体レーザ素子の寿命は損なわないようにすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明する半導体レーザ装置を示している。すなわち、この半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子として複数（図示の場合は５つ）のＬＤ（Laser Diode）１１ａ〜１１ｅを備えている。
【００１４】
これらＬＤ１１ａ〜１１ｅから出射された各レーザ光は、それぞれ、対応する光学部品１２ａ〜１２ｅを透過し、光ファイバケーブル１３ａ〜１３ｅを通過した後、光学部品１４によって単一のレーザ出力に合成され、１本の光ファイバケーブル１５を介して外部に出力される。
【００１５】
ここで、各ＬＤ１１ａ〜１１ｅから出射されたレーザ光は、それぞれ、対応するフォトセンサ１６ａ〜１６ｅによって、その光量が測定されている。このフォトセンサ１６ａ〜１６ｅとしては、例えばフォトダイオード及びＣＣＤ（Charge
Coupled Device）等が使用される。
【００１６】
そして、各フォトセンサ１６ａ〜１６ｅで測定された光量は、データとしてマイクロコンピュータ１７に供給される。このマイクロコンピュータ１７は、入力されたデータに基づいて制御信号を生成し、レーザ制御部１８を介して各ＬＤ１１ａ〜１１ｅのレーザ出力、つまり発光量を制御している。
【００１７】
図２（ａ）は、通常の動作状態における、各ＬＤ１１ａ〜１１ｅのレーザ出力を示している。すなわち、全てのＬＤ１１ａ〜１１ｅは、そのレーザ出力が、図２（ａ）に実線で示すように、同図に点線で示す定格出力にまで達しない程度に制御されている。
【００１８】
一般に、ＬＤ１１ａ〜１１ｅは、高いレーザ出力状態で使用するほど寿命が短くなる。このため、複数個のＬＤ１１ａ〜１１ｅを定格出力以下で使用し、レーザ出力の低下分をＬＤ１１ａ〜１１ｅの個数で補うようにする。これにより、半導体レーザ装置全体のレーザ出力は定格で、しかも、ＬＤ１１ａ〜１１ｅの寿命を損なわないようにすることができる。
【００１９】
なお、図２（ｂ）に示すように、例えばＬＤ１１ｄが故障して、そのレーザ出力が低下または停止したとする。この場合には、図２（ｃ）に示すように、ＬＤ１１ｄのレーザ出力を停止し、他のＬＤ１１ａ〜１１ｃ，１１ｅのレーザ出力をそれぞれ定格まで高める。これにより、半導体レーザ装置全体のレーザ出力を、ＬＤ１１ｄの故障前と同じ定格に維持することができる。
【００２０】
図３及び図４は、それぞれ、図１に示した半導体レーザ装置にファイバレーザを組み込んだ状態を示している。まず、図３では、図１に示した光ファイバケーブル１３ａ〜１３ｅに代えて、そのコア内にレーザ活性物質が添加された光ファイバケーブル１９ａ〜１９ｅを使用している。
【００２１】
そして、この光ファイバケーブル１９ａ〜１９ｅには、その光学部品１２ａ〜１２ｅと対向する端部に、それぞれ反射素子２０ａ〜２０ｅが設けられている。この反射素子２０ａ〜２０ｅは、それぞれ、ＬＤ１１ａ〜１１ｅから出射されたレーザ光を透過し、コア内で発生した光を反射するように作用する。
【００２２】
また、この光ファイバケーブル１９ａ〜１９ｅには、その光学部品１４と対向する端部に、反射素子２１が設けられている。この反射素子２１は、それぞれ、光ファイバケーブル１９ａ〜１９ｅのコア内で発生した光の一部を反射し、一部を透過するように作用する。
【００２３】
ここで、各ＬＤ１１ａ〜１１ｅから出射されたレーザ光は、それぞれ、対応する光学部品１２ａ〜１２ｅ及び反射素子２０ａ〜２０ｅを透過し、励起光として光ファイバケーブル１９ａ〜１９ｅに入射される。そして、各光ファイバケーブル１９ａ〜１９ｅに入射された光は、それぞれ、反射素子２０ａ〜２０ｅと反射素子２１との間で共振されてレーザ光となった後、反射素子２１を介して光学部品１４に出力され合成される。
【００２４】
また、図４では、図１に示した光ファイバケーブル１５に代えて、そのコア内にレーザ活性物質が添加された光ファイバケーブル２２を使用している。この光ファイバケーブル２２には、その光学部品１４と対向する一端部及び他端部に反射素子２３，２４が設けられている。
【００２５】
このうち、反射素子２３は、ＬＤ１１ａ〜１１ｅから出射されたレーザ光を透過し、コア内で発生した光を反射するように作用する。また、反射素子２４は、光ファイバケーブル２２のコア内で発生した光の一部を反射し、一部を透過するように作用する。
【００２６】
ここで、各ＬＤ１１ａ〜１１ｅから出射されたレーザ光は、それぞれ、対応する光学部品１２ａ〜１２ｅ及び光ファイバケーブル１３ａ〜１３ｅを通過し、光学部品１４で合成された後、反射素子２３を介して、励起光として光ファイバケーブル２２に入射される。そして、この光ファイバケーブル２２に入射された光は、反射素子２３，２４間で共振されることによりレーザ光となり、反射素子２４を介して外部に出力される。
【００２７】
次に、図５は、図１、図３または図４に示した半導体レーザ装置を光源として用いた投射型の映像表示装置の一例を示している。この映像表示装置は、光源となる半導体レーザ装置を３つ備えている。ここでは、各半導体レーザ装置を光モジュール２５，２６，２７と称する。
【００２８】
これらの光モジュール２５〜２７は、図１、図３または図４に示した半導体レーザ装置から、マイクロコンピュータ１７及びレーザ制御部１８を除いた構成となっている。
【００２９】
そして、光モジュール２５〜２７は、図１に示す構成の場合、各ＬＤ１１ａ〜１１ｅの発振波長が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）となるように設定されている。また、光モジュール２５〜２７は、図３または図４に示す構成の場合、ファイバレーザによってＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光が得られるように、光ファイバケーブル１９ａ〜１９ｅまたは２２に添加するレーザ活性物質が設定されている。
【００３０】
各光モジュール２５〜２７から出射されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、それぞれ対応する光ファイバケーブル２８，２９，３０を介してレンズ３１に供給され、平行光となって液晶パネル３２に入射される。この液晶パネル３２は、映像入力端子３３に入力された映像信号が供給される液晶駆動部３４によって駆動される。
【００３１】
このため、液晶パネル３２に入射されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、映像信号に沿った空間変調を受け、投射レンズ３５を介してスクリーン３６に拡大投射されることにより、映像が表示されることになる。
【００３２】
また、各光モジュール２５〜２７を構成するフォトセンサ１６ａ〜１６ｅの出力は、マイクロコンピュータ３７に供給される。このマイクロコンピュータ３７は、液晶駆動部３４を制御するとともに、フォトセンサ１６ａ〜１６ｅの出力に基づいて、レーザ駆動部３８を介して各光モジュール２５〜２７を構成するＬＤ１１ａ〜１１ｅの発光量を制御している。
【００３３】
図６（ａ）は、通常の動作状態における、各光モジュール２５〜２７を構成するＬＤ１１ａ〜１１ｅのレーザ出力を示している。すなわち、全てのＬＤ１１ａ〜１１ｅは、そのレーザ出力が、図６（ａ）に実線で示すように、同図に点線で示す定格出力にまで達しない程度に制御されている。
【００３４】
ここで、図６（ｂ）に示すように、例えば光モジュール２６のＬＤ１１ｄが故障して、そのレーザ出力が低下または停止したとする。この場合には、図６（ｃ）に示すように、光モジュール２６のＬＤ１１ｄのレーザ出力を停止し、他のＬＤ１１ａ〜１１ｃ，１１ｅのレーザ出力をそれぞれ定格まで高める。
【００３５】
これにより、光モジュール２６のレーザ出力を、ＬＤ１１ｄの故障前と同じ定格に維持することができる。このため、各光モジュール２５〜２７の出射光量が等しくなるようにすることができる。
【００３６】
なお、この発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、その寿命を極力損なうことのない形態で半導体レーザ素子を使用することを可能にした半導体レーザ装置を提供することができる。また、この発明によれば、上記した半導体レーザ装置を用いた映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すもので、半導体レーザ装置の構成を説明するために示す図。
【図２】同実施の形態における複数のＬＤのレーザ出力を制御する動作を説明するために示す図。
【図３】同実施の形態における半導体レーザ装置にファイバレーザを組み込んだ状態の一例を説明するために示す図。
【図４】同実施の形態における半導体レーザ装置にファイバレーザを組み込んだ状態の他の例を説明するために示す図。
【図５】同実施の形態における半導体レーザ装置を用いた投射型の映像表示装置の一例を説明するために示す図。
【図６】同実施の形態における映像表示装置のＬＤのレーザ出力を制御する動作を説明するために示す図。
【符号の説明】
１１ａ〜１１ｅ…ＬＤ、１２ａ〜１２ｅ…光学部品、１３ａ〜１３ｅ…光ファイバケーブル、１４…光学部品、１５…光ファイバケーブル、１６ａ〜１６ｅ…フォトセンサ、１７…マイクロコンピュータ、１８…レーザ制御部、１９ａ〜１９ｅ…光ファイバケーブル、２０ａ〜２０ｅ，２１…反射素子、２２…光ファイバケーブル、２３，２４…反射素子、２５〜２７…光モジュール、２８〜３０…光ファイバケーブル、３１…レンズ、３２…液晶パネル、３３…映像入力端子、３４…液晶駆動部、３５…投射レンズ、３６…スクリーン、３７…マイクロコンピュータ、３８…レーザ駆動部。

Claims

複数の半導体レーザ素子と、
この複数の半導体レーザ素子から出射される光を合成して単一のレーザ出力を得る合成手段と、
前記複数の半導体レーザ素子のレーザ出力を定格以下に制御する制御手段とを具備してなることを特徴とする半導体レーザ装置。
前記制御手段は、前記合成手段のレーザ出力が定格となるように、前記複数の半導体レーザ素子のレーザ出力を定格以下に制御することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
前記制御手段は、前記複数の半導体レーザ素子のいずれかのレーザ出力が低下または停止した状態で、残りの半導体レーザ素子のレーザ出力を定格に制御することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
前記制御手段は、
前記複数の半導体レーザ素子のレーザ出力を検出する検出手段と、
この検出手段の検出出力に基づいて前記複数の半導体レーザ素子のレーザ出力を制御するレーザ制御手段とを具備してなることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
前記複数の半導体レーザ素子の出射光を、両端部に反射素子を有し、コア内部にレーザ活性物質の添加された光ファイバを介して、前記合成手段に与えることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
前記合成手段の出射光を、両端部に反射素子を有し、コア内部にレーザ活性物質の添加された光ファイバを介して外部に出力することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
複数の半導体レーザ素子と、この複数の半導体レーザ素子から出射される光を合成して単一のレーザ出力を得る合成手段と、前記複数の半導体レーザ素子のレーザ出力を定格以下に制御する制御手段とを有する半導体レーザ装置と、
この半導体レーザ装置から出射される光を、映像信号に基づいて空間変調する変調手段と、
この変調手段から得られる光出力をスクリーンに投射して表示させる表示手段とを具備してなることを特徴とする映像表示装置。