JP2006186243A - Laser light source, color light source, and optical scan color projector using these sources - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザー光源、色光源およびこれを用いて入力画素データに応じて変調された光ビームを走査することにより画像表示する光走査型カラープロジェクター装置に関するものである。 The present invention relates to a laser light source, a color light source, and an optical scanning color projector that displays an image by scanning a light beam modulated in accordance with input pixel data using the laser light source.
従来のレーザビーム表示装置では、赤・緑・青の各レーザアレイを用い、ファイバーで個別の光源として導く方法が知られている(特許文献1参照)。
また、発光色の異なるレーザ光線投射装置を複数台並べ、その光線を投射用スクリーン等に同期して集光することにより、レーザ単体の発光色の他に複合色が得られるカラーディスプレイ装置も知られている(特許文献2参照)。これによれば、集光点を任意に移動させ、スクリーンを走査することで2次元映像の投射が可能である。
さらに、入力画素データに応じて変調された光ビームを走査することにより画像を表示する光走査型画像表示装置において、半導体レーザを光源に用いることが知られている(特許文献3参照)。
Also known is a color display device in which a plurality of laser beam projection devices with different emission colors are arranged and the light beams are collected in synchronization with a projection screen or the like to obtain a composite color in addition to the laser emission color. (See Patent Document 2). According to this, it is possible to project a two-dimensional image by arbitrarily moving the condensing point and scanning the screen.
Furthermore, it is known that a semiconductor laser is used as a light source in an optical scanning image display device that displays an image by scanning a light beam modulated in accordance with input pixel data (see Patent Document 3).
特許文献1記載の発明では、光源が多数あるために、各レーザの駆動用の電力が多くなり、且つ小型のレーザプロジェクタを構成するのが難しいという欠点があった。
また、特許文献2記載の発明では、レーザ光源に半導体レーザを用いており、これを小型化にすることは何も記載されていない。
さらに、特許文献3記載の発明では、光源に用いる複数の半導体レーザを同一パッスケージに収納し、レーザ光源を小型化することは記載されていない。
このように、携帯型レーザビーム表示装置には光源の小型化と光学系の小型化が必須となっているが、現状ではその課題がいずれの文献にも提起されていない。
In the invention described in
Further, in the invention described in Patent Document 2, a semiconductor laser is used as a laser light source, and nothing is described about miniaturizing the laser.
Furthermore, in the invention described in Patent Document 3, it is not described that a plurality of semiconductor lasers used for a light source are housed in the same passage cage and the laser light source is reduced in size.
As described above, the portable laser beam display device is required to reduce the size of the light source and the size of the optical system. However, at present, the problem is not raised in any document.
本発明は、これらの課題を解決するもので、複数の半導体レーザを同一パッスケージ内に収納可能にして3色小型光源を実現し、携帯型光走査型カラープロジェクター装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a portable optical scanning color projector apparatus that realizes a three-color compact light source by allowing a plurality of semiconductor lasers to be housed in the same package cage. .
上記の課題を解決するため、請求項1記載の発明は、レーザー光源に係り、複数の各半導体レーザを互いに近接して支持基板上に配設し、キャップで封止してワンパッケージ内に一体収納したことを特徴としている。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のレーザー光源において、前記各半導体レーザを前記支持基板上の同一面に実装したことを特徴としている。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のレーザー光源において、前記各半導体レーザに光ファイバー端部をそれぞれ対向させて配設したことを特徴としている。
請求項4記載の発明は、請求項3記載のレーザー光源において、前記各半導体レーザと前記光ファイバー端部との間に各集光レンズを配設したことを特徴としている。
請求項5記載の発明は、請求項4記載のレーザー光源において、前記支持基板に形成したV字溝に前記各集光レンズおよび前記各光ファイバー端部を配設したことを特徴としている。
請求項6記載の発明は、請求項5記載のレーザー光源において、前記V字溝の開口角および深さの少なくとも一方を異ならせることにより、各色の光軸を一致させたことを特徴としている。
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項記載のレーザー光源において、前記支持基板がヒートシンクであることを特徴としている。
請求項8記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1項記載のレーザー光源において、前記複数の半導体レーザーが、R(赤)光・G(緑)光・B(青)光をそれぞれ出射する半導体レーザーであることを特徴としている。
請求項9記載の発明は、色光源の発明に係り、請求項1〜8のいずれか1項記載の半導体レーザに代えてスーパールミネッセントダイオードを用いることを特徴としている。
請求項10記載の発明は、光走査型カラープロジェクター装置に係り、前記請求項1〜9のいずれか1項記載の光源と、該光源からの光を走査する可動ミラーと、該可動ミラーにより走査された2次元画像を表示するスクリーンとを備えたことを特徴としている。
請求項11記載の発明は、請求項10記載の光走査型カラープロジェクター装置において、前記可動ミラーが2軸のガルバノミラーか、互いに直交する1軸のガルバノミラー2枚の組み合わせのいずれかで駆動されることを特徴としている。
請求項12記載の発明は、請求項10記載の光走査型カラープロジェクター装置において、前記可動ミラーがポリゴンミラーとガルバノミラーで駆動されることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the laser light source according to the first aspect, the semiconductor lasers are mounted on the same surface on the support substrate.
According to a third aspect of the present invention, in the laser light source according to the first or second aspect, an optical fiber end is disposed opposite to each of the semiconductor lasers.
According to a fourth aspect of the present invention, in the laser light source according to the third aspect, each condenser lens is disposed between each of the semiconductor lasers and the end of the optical fiber.
According to a fifth aspect of the present invention, in the laser light source according to the fourth aspect, the condenser lenses and the end portions of the optical fibers are arranged in a V-shaped groove formed in the support substrate.
According to a sixth aspect of the present invention, in the laser light source according to the fifth aspect, at least one of the opening angle and the depth of the V-shaped groove is made different so that the optical axes of the respective colors coincide with each other.
The invention according to claim 7 is the laser light source according to any one of
The invention according to claim 8 is the laser light source according to any one of
A ninth aspect of the invention relates to a color light source invention, wherein a super luminescent diode is used instead of the semiconductor laser according to any one of the first to eighth aspects.
A tenth aspect of the present invention relates to an optical scanning color projector apparatus, wherein the light source according to any one of the first to ninth aspects, a movable mirror that scans light from the light source, and scanning by the movable mirror. And a screen for displaying the two-dimensional image.
According to an eleventh aspect of the invention, in the optical scanning color projector according to the tenth aspect, the movable mirror is driven by either a biaxial galvanometer mirror or a combination of two uniaxial galvanometer mirrors orthogonal to each other. It is characterized by that.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the optical scanning color projector according to the tenth aspect, the movable mirror is driven by a polygon mirror and a galvanometer mirror.
本発明によると、各色のレーザを集積し、実装することにより、光源の小型化が図れる。
また、レーザの位置精度を高くなるために、光学系のアライメントが容易になり、低コスト化が図れる。
また、光源の小型化により、小型なレーザプロジェクターを実現できる。
また、光ファイバーにより各色の発光点位置を高精度に決めることができる。
また、光ファイバーを用いることにより、光学系や電気駆動回路などとのレイアウトの構成がしやすくなり、設計の自由度が増すこととなる。
According to the present invention, it is possible to reduce the size of the light source by integrating and mounting the lasers of the respective colors.
In addition, since the positional accuracy of the laser is increased, the alignment of the optical system is facilitated, and the cost can be reduced.
In addition, a small laser projector can be realized by reducing the size of the light source.
Further, the position of the light emitting point of each color can be determined with high accuracy by the optical fiber.
In addition, by using an optical fiber, it becomes easy to configure a layout with an optical system, an electric drive circuit, etc., and the degree of freedom of design increases.
以下、本発明に係る3色小型光源の最良の形態について、図面を基に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode of a three-color small light source according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係る3色小型光源の斜視図で、キャップを外した状態で示している。図2は図1の3色小型光源の3面図で、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は平面図である。
両図において、10は本発明の実施例1に係る3色小型光源、11はステムで、円板ステム11aと円板ステム11aの上に垂直方向に立設した角柱ステム11bとで構成されている。12は角柱ステム11bの上に設けられた支持基板、13は共通の支持基板12の上に載置された3個のレーザ光源で、それぞれ、赤(R)、緑(G)、青(B)のレーザビームを発光する。14は光検出器、15は接続端子、16はリード線、19は封止用キャップである。
FIG. 1 is a perspective view of a three-color compact light source according to
In both figures, 10 is a three-color compact light source according to
支持基板12としては、シリコンカーバイト、アルミナイトライド、ダイアモンド、銅等のいずれかを用いてヒートシンクの機能を持たせるのがよい。その場合、ヒートシンクの表面は導電性金属で被覆して用いる。ヒートシンクには蒸着法によりろう材が各レーザの接合領域に形成している。ろう材としてはAuSnやInなどを用いることが出来る。実装方法としては、各色の半導体レーザチップを所定の位置に仮固定し、温度を上昇を、ろう材と半導体レーザの電極との反応が起きた時点で、温度を下げることにより実現できる。
As the
レーザ光源13として半導体レーザを用い、同一ヒートシンク12に半導体レーザR,G,B同士を隣接させてジャンクジョンダウンで実装し、密封する。
赤(R)レーザ光源13Rとしては、GaAs基板上に形成されたInGaP又はInGaAlP量子井戸を活性層とする半導体レーザを用いることができる。緑(G)レーザ光源13Gとしては、GaN基板上に形成されたInGaNを活性層とする半導体レーザ、又はZnSe基板上に形成されたZnCdSeを活性層とする半導体レーザを用いることができる。青(B)レーザ光源、GaN基板上に形成されたInGaNを活性層とする半導体レーザを用いることができる。これらの各光源13R〜13BからのレーザビームLは入力される画像データに応じて直接変調される。
A semiconductor laser is used as the
As the red (R)
3個の半導体レーザ13R〜13Bを同一ヒートシンク12上に実装することにより、個々の半導体レーザ13R〜13Bをそれぞれ専用のヒートシンク上に実装したものを寄せ集めたものと比べて、小型化、取付け工程の簡素化となる。
なお、実施例1ではヒートシンク12の同一面に設けていたが、本発明はこれに限るものではなく、ヒートシンク12の上面の他側面に設けてもよい。
By mounting the three
In the first embodiment, the
光検出器14は、半導体レーザの発光するレーザビームの強度を検出して、図示のない光量制御部に送り、所定の光量となるように半導体レーザに流す電流値を制御する。
The
接続端子15は円板ステム11aを貫通する7本から成り、うち1本はリード線を介してステムの共通電極用に、3本はリード線161を介して光検出器14用に、3本はリード線162を介して半導体レーザのP側電極用にそれぞれ用いられる。
The
封止用キャップ19でステム全体を封止してワンパッケージを構成し、塵埃からレーザ光源を保護している。そのキャップ頂面に透明部19aを備え、半導体レーザ13R〜13Bから発せられたレーザビームをここから透過させる。
The whole stem is sealed with a sealing
実装時に各半導体レーザの極性を一致させる。半導体レーザの出射面の反射率は、戻り光の影響を避けるために、5〜50%程度の反射率とし、好ましくは、15%〜30%とする。後面の反射率は、後方に配置した光検出器14で出力が検出されるようにするので、80%から95%程度が好ましい。
上記のような実装を行うことにより、3個の半導体レーザ13R〜13Bが同一ヒートシンク12上に配設されるため、レーザが出射する高さの位置精度は±1μm以内を容易に実現することが出来る。また、横方向の位置精度も、アライメントマークを利用すれば、±5μm以内を容易に実現できる。
The polarities of the semiconductor lasers are made to coincide at the time of mounting. The reflectance of the emission surface of the semiconductor laser is set to a reflectance of about 5 to 50%, preferably 15% to 30% in order to avoid the influence of the return light. The reflectance of the rear surface is preferably about 80% to 95% so that the output can be detected by the
By performing the mounting as described above, since the three
図3は本発明の実施例1に係る3色小型光源を光走査型カラープロジェクター装置に適用した応用例である。
図において、10は本発明の実施例1に係る3色小型光源、20は集光レンズ、30は2軸駆動ガルバノミラーによる偏向手段、40はスクリーンである。偏向手段30は、装置フレーム31にモータ30bが固定されていて、このモータ30bの回転軸に反射ミラー30cの取付け枠30dが回転可能に取付けられ、取付け枠30dにはモータ30aが固定されており、このモータ30aの回転軸に反射ミラー30cが回転可能に取付けられている。モータ30aの回転軸とモータ30bの回転軸とは直交関係にある。
そこで、モータ30aの回転軸を高速旋回させることにより反射ミラー30cは左右方向に振れ、半導体レーザ13R〜13Bのレーザビームをスクリーン40の左右に振ることとなる。この間にモータ30bの回転軸を低速旋回させることにより反射ミラー30cは上下方向に振れ、半導体レーザ13R〜13Bのレーザビームをスクリーン40の上下に振ることとなる。モータ30aの往復旋回でスクリーン40上の走査が1往復するとモータ30bはスクリーン40上の走査を1画素分下方向にシフトさせるように制御されている。
FIG. 3 shows an application example in which the three-color small light source according to the first embodiment of the present invention is applied to an optical scanning color projector apparatus.
In the figure, 10 is a three-color compact light source according to
Therefore, by rotating the rotating shaft of the
次に、この光走査型カラープロジェクター装置の動作について説明する。
図に示すように、半導体レーザ13R〜13Bからの出射したレーザビームLを集光レンズ20により集光され、2軸駆動ガルバノミラー30により水平方向及び垂直方向に偏向され、スクリーン40上に2次元画像として描画される。
この場合、2軸駆動ガルバノミラー30はR光レーザビームLR(以下、G光レーザビームLG、B光レーザビームLBも同様であるので、R光レーザビームLRについてのみ説明する。)をスクリーン40の図で左上から水平方向に走査するように、回転軸をモータ30aで時計方向に回転させる。
R光レーザビームLRが、スクリーン40の図で最上の第1行走査線L1上を左から水平方向に右まで到達したら、回転軸をモータ30aで逆方向に回転させてミラー30cを逆転させることにより、R光レーザビームLRを図の左端まで戻し、かつ戻る間に2軸駆動ガルバノミラー30はR光レーザビームLRを1画素分垂直方向下方に下げるように回転軸をモータ30bで回転させる。そして、その後、R光レーザビームLRは第2行走査線L2上を左から再び水平方向に右まで進む。右まで到達したら、同じくR光レーザビームLRを図の左端まで戻し、かつこの間にR光レーザビームLRを1画素分垂直方向下方に下げる。そして、R光レーザビームLRは第3行走査線L3上を左から再び水平方向に右まで進む。以後、これを繰り返し、ミラー30cを2軸で旋回させながら、R光レーザビームが右下に到達したら、最初の左上へ戻し、再び、R光レーザビームを左から水平方向に右に走査する。これを繰り返す。
Next, the operation of this optical scanning color projector apparatus will be described.
As shown in the figure, the laser beam L emitted from the
In this case, the biaxially driven
When the R light laser beam LR reaches the right in the horizontal direction from the left on the uppermost first row scanning line L1 in the figure of the
G光レーザビームLGおよびB光レーザビームLBもR光レーザビームLRと同様に走査される。スクリーン40上で、R光レーザビームLR、G光レーザビームLG、およびB光レーザビームLBのスポットを図示のように水平方向に3個並べて1画素を形成し、各ビームの輝度を適宜制御することにより、フルカラーが得られる。
The G light laser beam LG and the B light laser beam LB are also scanned in the same manner as the R light laser beam LR. On the
図4は光走査型カラープロジェクター装置の制御部のブロック図である。
図において、50は制御部で、画像信号が入力されると、画像制御手段51でR光源13R、G光源13G、B光源13Bにそれぞれ送るビデオ信号R,G,Bを生成し、後述の同一画素投射制御部52の各遅延回路52R,52G,52Bを介して、R光源13R、G光源13G、B光源13Bからそれぞれ制御信号に応じたR光変調光、G光変調光、B光変調光を発光し、以下、上記集光レンズに送られる。
これと同時に、画像制御手段51から偏向駆動部30Rに偏向制御信号を送り、偏向駆動部30Rはそれぞれ制御信号に応じた角度となるように各θxミラー駆動部30aおよびθyミラー駆動部30bを駆動する。このようにして、図3のスクリーン40上の所定の場所に所定の輝度のビームが振られることとなる。
FIG. 4 is a block diagram of a control unit of the optical scanning color projector apparatus.
In the figure,
At the same time, a deflection control signal is sent from the image control means 51 to the
かかる走査を高速で(左上から右下までの繰り返しを少なくとも1秒間に20回以上、フリッカーなく見えるようにするには好ましくは30回以上、)行えば、輝点を見ている人の眼球の残像現象によってテレビと同じように、あたかも2次元映像として認識させることが出来る。 If such scanning is performed at high speed (repeating from the upper left to the lower right is at least 20 times per second, preferably 30 times or more to make it appear flicker-free), the eyeball of the person watching the bright spot The afterimage phenomenon can be recognized as a two-dimensional image, just like a television.
半導体レーザ13R〜13Bは図2(b)に示すように1次元配列しているので、集光レンズ20(図3)を透過したレーザビームLR、LG、LBはそれぞれ向きが異なり、ミラー30cで反射されたレーザビームLR、LG、LBもそれぞれ向きが異なり、本来同一画素内に到達すべきレーザビームLR、LG、LBがそれぞれ異なる画素P3、P3、P1に到達している。本発明によれば3光源が互いに近接配置されているためこの位置ズレが小さいので通常は問題ないが、しかしながらミラー30cからスクリーン40までの距離が長いときはそれでもスクリーン40上でのR,G,Bの位置ズレが大きくなり、カラー画像の解像度が劣化してしまう恐れがある。
Since the
図の遅延回路52R,52G,52Bはそのために設けられた回路である。
タイミング制御手段52Sによって遅延回路52R,52G,52Bの遅延タイミングを制御して各レーザビームLR、LG、LBにそれぞれの時間差を与えて点灯させることにより、同一画素内に同一画素内の各レーザビームLR、LG、LBの画像情報で表示できるようにしている。すなわち、図3において、同一タイミングで同一画素用のビームを発光すると、3色が異なる位置P3、P2、P1に表示されてしまうので、まずRレーザビームLRだけ遅延回路52Rを介して所定の遅延後にスクリーン40a上の所定画素P3に投射させる。その時点で、当該画素地点P3に到達していない他のレーザビームG,Bはまだ点灯しないようにその遅延回路52G、52Bにより遅延させる。次に、ミラー30cが回転して、GレーザビームLGが当該画素地点P3に到達したときその遅延回路52Gにより点灯させるようにする。このとき、当該画素地点P3に到達していないBレーザビームLBはまだ点灯しないようにその遅延回路52Bにより遅延させる。そして、さらにミラー30cが回転して、BレーザビームLBが当該画素地点P3に到達したときようやく遅延回路52Bにより点灯させるようにする。
このように各遅延回路52R,G,Bの遅延時間を異ならせておくことにより、各レーザビームLR,LG,LBが同一画素地点P3に到達したときその画素の画像情報で点灯させるようにできるので、高解像度のカラー画像が保たれることとなる。
The
By controlling the delay timing of the
Thus, by making the delay times of the
これにより同一画素地点P3における各レーザビームLR,LG,LBの発光時間がズレることとなるが、この程度のズレは人間の眼の残像現象(1/30秒以下の点滅は点灯して見える現象)により全く問題ない。 As a result, the emission times of the respective laser beams LR, LG, and LB at the same pixel point P3 are shifted, but this shift is an afterimage phenomenon of human eyes (flashing of 1/30 seconds or less appears to be lit) ) No problem at all.
なお、上記説明では、遅延回路は52R,52G,52Bの3個を用いているが、一番先行する色(ここでは、R色)のビデオ信号に対して他の色のビデオ信号を遅延させればよいため、各色毎に遅延回路を設けるのではなく、2つの遅延回路52G,52Bを設けるだけでもよい。
In the above description, three
光偏向手段としては、上記の2軸駆動ガルバノミラー30による偏向手段の他に、ガルバノミラーを2枚用いても良いし、ポリゴンミラーとガルバノミラーとの組み合わせでも良い。
As the light deflection means, in addition to the above-described deflection means by the biaxial
図5はガルバノミラー2枚を用いた偏向手段34を示している。
図5においては、偏向手段としてガルバノミラー34a、35aを用いており、RGBの各光源10R、10G、10Bからのレーザビームを偏向し、スクリーン40上に画像を形成している。ガルバノミラー34aはθy方向へ回動することで水平走査を行い、ガルバノミラー35aがθx方向へ回動することにより垂直走査が行われる。θyミラー駆動部34b、及びθxミラー駆動部35bは、電磁モータを用いることができる。
この機構によれば、比較的小型のガルバノミラー34aを高速な水平走査用に用い、比較的大型のガルバノミラー35aを垂直走査用に用いることで、例えばNTSCに対応可能な実用上問題のない十分なフレーム速度で表示が行える。
FIG. 5 shows a deflection means 34 using two galvanometer mirrors.
In FIG. 5, galvanometer mirrors 34 a and 35 a are used as deflection means, and the laser beams from the RGB
According to this mechanism, the relatively
図6はポリゴンミラーとガルバノミラーを用いた偏向手段を示している。
図6においては、偏向手段としてポリゴンミラー36とガルバノミラー35aを用いており、RGBの各光源10R、10G、10Bからのレーザビームを偏向し、スクリーン40上に画像を形成している。ポリゴンミラー36はθy方向へ回動することで水平走査を行い、ガルバノミラー35aがθx方向へ回動することにより垂直走査が行われる。
この構成によれば、ポリゴンミラー36のミラー36aをモータ36bにより駆動して水平走査を行うため、より高速な走査が可能となり、より高品位な画像の描画がスクリーン40上に行えるようになる。
FIG. 6 shows a deflecting means using a polygon mirror and a galvanometer mirror.
In FIG. 6, a
According to this configuration, the
本発明では、正弦波あるいはパルス波の駆動信号で第1のガルバノミラーを駆動したり、左右対称な三角波の駆動信号で第2のガルバノミラーを駆動したりして、上記のように光ビームを2次元的に走査するのであるが、その際、データ並べ替え手段からの信号に基づいて光源からの光ビームを変調しつつ走査線方向の走査の端部分とそれに垂直な方向の走査の端部分で適当にブランキング期間40a(図3)を設けて、所望の描画を被照射体40b上に行うようにするとよい。
制御部において、ブランキング期間を設けて画像データに基づいて変調されたビームによる走査開始位置を確立するのには、光ビームの水平あるいは垂直の走査範囲の端付近に設置された受光素子からの信号を用いたりする。
In the present invention, the first galvanometer mirror is driven by a sine wave or pulse wave drive signal, or the second galvanometer mirror is driven by a symmetrical triangle wave drive signal, and the light beam is emitted as described above. In this case, scanning is performed two-dimensionally. At this time, while scanning the light beam from the light source based on the signal from the data rearranging means, the scanning end portion in the scanning line direction and the scanning end portion in the direction perpendicular thereto are scanned. Therefore, it is preferable to appropriately provide a
In the control unit, in order to establish a blanking period and establish a scanning start position by a beam modulated based on image data, a light beam from a light receiving element installed near the end of the horizontal or vertical scanning range of the light beam is used. Or use a signal.
このように、走査線L1、L2、L3・・・方向の走査において端部分40a(図3)を非描画領域とするべく、前記並べ換えられた画像情報に基づいて、走査状態とタイミングを合わせて前記光源からの光ビームを変調する様に構成されたり、走査線方向と垂直な方向の走査において端部分を非描画領域とするべく、前記並べ換えられた画像情報に基づいて、走査状態とタイミングを合わせて前記光源からの光ビームを変調する様に構成されたりする。
As described above, in order to make the
また、実施例1では、走査線の往路期間L1に表示を行い、復路期間は表示せずにいたが、本発明に係る別の光走査方法では復路期間も表示させるようにするもので、図5の第1ガルバノミラー34aと第2ガルバノミラー35aの実施例で説明すれば、走査線内の画素単位および画面内の走査線単位で画像情報を並べ換える手段を用いて、第1ガルバノミラー34aの走査の往路期間と復路期間とで走査線内の画素単位で画像情報の順序を反転し、走査線L11(図3)では順方向に表示させ、走査線L12では逆方向に走査し表示する。
さらに、第2ガルバノミラー35aの走査の往路期間と復路期間とで画面内の走査線単位で画像情報の順序を反転し、該並べ換えられた画像情報に基づいて、走査状態とタイミングを合わせて光源からの光ビームを変調し、第2ガルバノミラー35aの往路期間と復路期間において第1ガルバノミラー34aの往復走査で変調された光ビームによりスクリーン40上に表示するようにすると、第2ガルバノミラー35aの復路期間にも表示可能となるので、実施例1と比べて2倍の高速表示が可能となる。
Further, in the first embodiment, the display is performed in the forward path period L1 of the scanning line and the return path period is not displayed. However, in another optical scanning method according to the present invention, the return path period is also displayed. In the embodiment of the
Further, the order of the image information is reversed in units of scanning lines in the screen in the forward pass period and the return pass period of the scan of the
以上の実施例1では、光源として半導体レーザを使用する例を示したが、本発明はもちろんこれに限定されるものではなく、後面(反射率80〜90%)−出射面(反射率:3%以下)コートで構成されたスーパルミネッセントダイオードSLD(Super Luminescent Diode)を用いることができる。 In the first embodiment, an example in which a semiconductor laser is used as a light source has been shown. However, the present invention is of course not limited to this, and the rear surface (reflectance: 80 to 90%)-exit surface (reflectance: 3). % Or less) A super luminescent diode SLD (Super Luminescent Diode) composed of a coat can be used.
図7は本発明の実施例2に係る3色小型光源で、図1と同じくキャップで封止しているが、ここではキャップを除いた斜視図としている。図8は図7の3色小型光源の平面図(a)と(a)のA−A断面図(b)であり、図9は図8(a)のB−B断面図(a)、C−C断面図(b)、D−D断面図(c)である。
両図において、100は本発明の実施例2に係る3色小型光源、11はステムで、円板ステム11aと円板ステム11aの上に垂直方向に立設した角柱ステム11bとで構成されている。12は角柱ステム11bの上に設けられた支持基板、13は共通の支持基板12の上に載置された3個のレーザ光源で、それぞれ、赤(R)、緑(G)、青(B)のレーザビームを発光する。14は光検出器、15は接続端子、16はリード線、19は封止用キャップである。
FIG. 7 shows a three-color small light source according to Embodiment 2 of the present invention, which is sealed with a cap as in FIG. 1, but here is a perspective view without the cap. FIG. 8 is a plan view (a) of the three-color small light source of FIG. 7 and an AA sectional view (b) of (a), and FIG. 9 is a BB sectional view (a) of FIG. They are CC sectional drawing (b) and DD sectional drawing (c).
In both figures,
実施例2の符号が実施例1と同じものは同一物を指すので、重複説明は省略する。実施例2が実施例1と異なるのは、図8および図9に示すように、Siから成るヒートシンク(支持基板)12の上に球状の集光レンズ17用のV字溝12a(図9(a))と光ファイバ18用のV字溝12b(図9(c))を加工し、球状の集光レンズ17と光ファイバ18の端部をこの上に載置していることである。このように集光レンズ17用のV字溝12aに集光レンズ17を、また、光ファイバ18用のV字溝12bに光ファイバ18の端部を載置するだけで、V字溝への精密なアライメント(位置決め)ができるようにする。なぜなら、半導体レーザから出た光軸に集光レンズ17と光ファイバ18のそれぞれの中心が来るように、各々のV字溝の開口角および深さを予め決め、V字溝エッチングによりV字溝を加工しておけば、各々のV字溝に集光レンズ17と光ファイバ18を載置するだけで、位置決めが一義的に決まるからである。なお、球状の集光レンズ17の場合はV字溝内を転動する恐れがあるが、これはV字溝に若干のテーパを付けて加工しておくか、あるいは位置決め時に支持基板自体を若干傾けることで簡単にクリアできる。
Since the same reference numerals as in the first embodiment denote the same components, the duplicate description is omitted. The second embodiment differs from the first embodiment in that a V-shaped
この上に、半導体レーザチップを固定するためのろう材をパターニングする。各色の半導体レーザチップをヒートシンク上にジャンクションダウン実装を行う。ろう材としては、AuSnやInなどを用いることが出来る。実装方法としては、各色の半導体レーザチップを所定の位置に仮固定し、温度を上昇させ、ろう材とレーザの電極との反応が起きた時点で、温度を下げることにより実現できる。 On this, a brazing material for fixing the semiconductor laser chip is patterned. A semiconductor laser chip of each color is junction-down mounted on a heat sink. As the brazing material, AuSn, In, or the like can be used. The mounting method can be realized by temporarily fixing each color semiconductor laser chip at a predetermined position, raising the temperature, and lowering the temperature when a reaction between the brazing material and the laser electrode occurs.
このようにV字溝を使用することで、球状レンズや光ファイバのアライメントも高精度に行うことができ、光のロスを低減できる。球状レンズや光ファイバの固定には、UV硬化型接着剤を用い固定することができる。 By using a V-shaped groove in this way, alignment of a spherical lens and an optical fiber can be performed with high accuracy, and light loss can be reduced. The spherical lens and the optical fiber can be fixed using a UV curable adhesive.
図7の光ファイバー付き3色小型光源を図3の3色小型光源として用い、1枚の集光レンズ20の代わりに各光ファイバーのそれぞれの出口に小さな集光レンズを配設し、後は図3の偏向手段30,スクリーン40を用いることで、実施例2に係る3色小型光源を使った光走査型カラープロジェクター装置ができる。
この場合、半導体レーザ13同士は近接させるのに限界があったが、光ファイバー同士はさらに近接可能であるので、各光軸がほぼ平行に近い3色レーザビームを形成することができるので、図3で説明した時間遅れによりタイミングを合わせる等の対策が必要でなくなる。
7 is used as the three-color small light source of FIG. 3, a small condensing lens is disposed at each outlet of each optical fiber instead of one condensing
In this case, there is a limit in bringing the
なお、上記実施例ではスクリーンに表示していたが、他の用途としては、小型な光走査型プロジェクターとしてPCのデイスプレイなどにも用いることが出来る。 In addition, although it displayed on the screen in the said Example, as another use, it can be used also for the display etc. of PC as a small optical scanning projector.
以上のように、本発明によれば、R(赤)・G(緑)・B(青)の各半導体レーザを互いに近接して支持基板上に配設し、キャップで封止してワンパッケージ内に一体収納したので、3色小型光源が得られ、したがってまた、小型なレーザプロジェクターが得られるようになる。
なお、以上の実施例では、R(赤)・G(緑)・B(青)の各半導体レーザを互いに近接して支持基板上に配設したが、本発明はこれに限定されるものではなく、それ以外の色でもよいし、1色または2色の半導体レーザを複数個配置して用いてもよいことは、言うまでもない。
また、レーザパッケージを放熱しやすい場所に設置し、光ファイバーにより各色の発光点位置を高精度に決めることができる。
さらに、光ファイバーを用いることにより、光学系や電気駆動回路などとのレイアウトの構成がしやすくなり、設計の自由度が増すこととなる。
As described above, according to the present invention, each semiconductor laser of R (red), G (green), and B (blue) is disposed on the support substrate close to each other, and sealed with a cap. Since it is housed in the unit, a three-color compact light source can be obtained, and thus a compact laser projector can be obtained.
In the above embodiments, the R (red), G (green), and B (blue) semiconductor lasers are disposed on the support substrate in close proximity to each other. However, the present invention is not limited to this. Of course, other colors may be used, and a plurality of single-color or two-color semiconductor lasers may be arranged and used.
In addition, the laser package can be installed in a place where it is easy to radiate heat, and the position of the light emitting point of each color can be determined with high accuracy by using an optical fiber.
Furthermore, the use of an optical fiber makes it easier to construct a layout with an optical system, an electric drive circuit, etc., and increases the degree of freedom in design.
10 実施例1に係る3色小型光源
11 ステム
11a 円板ステム
11b 角柱ステム
12 支持基板(ヒートシンク)
12a、12b V字溝
13 レーザ光源
13R 赤レーザビーム光源
13G 緑レーザビーム光源
13B 青レーザビーム光源
14 光検出器
15 接続端子
16 リード線
17 集光レンズ
18 光ファイバ
19 封止用キャップ
20 集光レンズ
30 偏向手段
40 スクリーン
50 制御部
51 画像制御手段
52 同一画素投射制御部
52R,52G,52B 遅延回路
52S タイミング制御手段
100 実施例2に係る3色小型光源
10 Three-color small
12a, 12b V-shaped
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