JP2008261942A - Light source device, projector optical system, and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、緑色光を出力する光源装置、ならびに、該光源装置を備えるプロジェクタ光学系及びプロジェクタ装置に関するものである。 The present invention relates to a light source device that outputs green light, and a projector optical system and a projector device including the light source device.
近年、ノートパソコンといった携帯機器に搭載可能な、小型プロジェクタの開発が進められている。このようなプロジェクタの一つとして、例えば特許文献1に記載されているように、レーザ光を光源とするレーザプロジェクタが知られている。
ところで、特許文献1のレーザプロジェクタは、光の三原色である赤、緑、及び青の光を得るために、赤色光を出力する光源装置、緑色光を出力する光源装置、及び青色光を出力する光源装置をそれぞれ備えることが考えられる。赤色光あるいは青色光を出力する光源装置としては、赤色レーザ光を出力する半導体レーザ素子、及び青色レーザ光を出力する半導体レーザ素子がそれぞれ実用化されている。一方、緑色光を出力する光源装置としては、緑色レーザ光を出力する半導体レーザ素子は未だ実用化に至っておらず、実用化されているのは、LD励起のYAGレーザを用いて2倍波を出力するタイプのものである。 By the way, the laser projector of Patent Document 1 outputs a light source device that outputs red light, a light source device that outputs green light, and blue light in order to obtain red, green, and blue light that are the three primary colors of light. It is conceivable to provide each of the light source devices. As a light source device that outputs red light or blue light, a semiconductor laser element that outputs red laser light and a semiconductor laser element that outputs blue laser light have been put into practical use. On the other hand, as a light source device that outputs green light, a semiconductor laser element that outputs green laser light has not yet been put into practical use. What is put into practical use is that an LD-pumped YAG laser is used to generate a double wave. Output type.
レーザプロジェクタでは、レーザ光を数〜数十MHzの範囲で変調する必要がある。しかしながら、LD励起のYAGレーザは、その反転分布寿命が短いため、励起用LDの変調信号に対して数kHzまでしか追従することができない。したがって、レーザプロジェクタにおいて、緑色光を出力する光源装置としてYAGレーザタイプの光源装置を使用するのであれば、外部変調器が必要となる。外部変調器として音響光学素子(AO素子と呼ばれる)や電気光学素子(EO素子と呼ばれる)が知られているが、これらは比較的サイズが大きいため、光源装置を小型化することが困難となる。 In a laser projector, it is necessary to modulate a laser beam in a range of several to several tens of MHz. However, since the LD-excited YAG laser has a short inversion distribution lifetime, the LD-excited YAG laser can only follow the modulation signal of the excitation LD up to several kHz. Therefore, if a YAG laser type light source device is used as a light source device for outputting green light in a laser projector, an external modulator is required. Acousto-optic elements (referred to as AO elements) and electro-optic elements (referred to as EO elements) are known as external modulators, but since these are relatively large in size, it is difficult to reduce the size of the light source device. .
そこで、本発明の目的は、緑色光が出力可能であり且つ小型な光源装置、プロジェクタ光学系、及びプロジェクタ装置を提供することとする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a compact light source device, projector optical system, and projector device that can output green light.
本発明の光源装置は、中心波長が波長範囲1020〜1110nmに属する光を出力する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出力された光を導波して出力する光導波部と、光導波部の周囲に設けられ、光導波部が延びる方向に沿って分極方向を周期的に反転させた分極方向反転部と、を備え、中心波長が波長範囲510〜55nmに属する光を出射可能であることを特徴とするものである。 A light source device according to the present invention includes a semiconductor laser element that outputs light having a central wavelength in the wavelength range of 1020 to 1110 nm, an optical waveguide that guides and outputs light output from the semiconductor laser element, and an optical waveguide A polarization direction reversing portion provided around the optical waveguide portion and periodically reversing the polarization direction along the direction in which the optical waveguide extends, and capable of emitting light belonging to a wavelength range of 510 to 55 nm. It is a feature.
本発明は、赤外レーザ光を出力する半導体レーザ素子を備えている。このような半導体レーザ素子としては、比較的高速で直接変調が可能なものが既に実用化されている。半導体レーザ素子から出力された赤外レーザ光は、光導波部に供給される。光導波部の周囲に設けられ、光導波部が延びる方向に沿って分極方向を周期的に反転させた分極方向反転部近傍では、擬似位相整合型の波長変換素子が形成されるため、赤外レーザ光を2倍波すなわち緑色光に変換できる。また、赤外レーザ光の強度および変調速度に応じた緑色光を出力することができる。 The present invention includes a semiconductor laser element that outputs infrared laser light. As such a semiconductor laser device, a device capable of direct modulation at a relatively high speed has already been put into practical use. Infrared laser light output from the semiconductor laser element is supplied to the optical waveguide section. A quasi-phase-matching wavelength conversion element is formed in the vicinity of the polarization direction inversion portion that is provided around the optical waveguide portion and periodically reverses the polarization direction along the direction in which the optical waveguide portion extends. Laser light can be converted into a double wave, that is, green light. Further, green light corresponding to the intensity and modulation speed of infrared laser light can be output.
このように本発明では、直接変調された赤外レーザ光から緑色光を得ることができる。得られる緑色光の変調速度および強度は、赤外レーザ光の変調速度および強度に応じたものとなる。よって、外部変調器等が不要となり、光源装置を小型なものとすることができる。 Thus, in the present invention, green light can be obtained from directly modulated infrared laser light. The modulation speed and intensity of the green light obtained are in accordance with the modulation speed and intensity of the infrared laser light. Therefore, an external modulator or the like is not necessary, and the light source device can be downsized.
また、本発明の光源装置では、半導体レーザ素子から出力された光の一部を受光するモニタ用受光素子を更に備えることが好ましい。この場合、半導体レーザ素子が出力した光の強度をモニタすることができる。 In the light source device of the present invention, it is preferable to further include a monitor light receiving element that receives a part of the light output from the semiconductor laser element. In this case, the intensity of light output from the semiconductor laser element can be monitored.
また、本発明の光源装置では、半導体レーザ素子が、GaAs基板と、GaAs基板上に形成された活性層とを有し、活性層はGaInAs、GaInNAs、及びInAsのいずれかを含むことも好ましい。この場合、活性層がInP系材料からなる半導体レーザ素子と比べて、温度特性が良好であり、且つ直接変調の緩和振動数をより高い値で設計可能な半導体レーザ素子を得ることができる。 In the light source device of the present invention, it is also preferable that the semiconductor laser element includes a GaAs substrate and an active layer formed on the GaAs substrate, and the active layer includes any of GaInAs, GaInNAs, and InAs. In this case, it is possible to obtain a semiconductor laser element that has good temperature characteristics and can be designed with a higher value of the relaxation frequency of direct modulation as compared with a semiconductor laser element whose active layer is made of an InP-based material.
また、本発明のプロジェクタ光学系は、上述した光源装置を有する第1の光源と、波長範囲460〜470nmに中心波長を有する光を出力する半導体レーザ素子を有する第2の光源と、波長範囲605〜780nmに中心波長を有する光を出力する半導体レーザ素子を有する第3の光源と、第1、第2、及び第3の光源から出力された光を合波して出力する光合波手段と、光合波手段により出力された光を反射してスクリーンに走査するように投影するマイクロミラーと、を備えることを特徴とするものである。上述した光源装置を備えることで、プロジェクタ光学系を小型なものとすることができる。 In addition, a projector optical system according to the present invention includes a first light source having the light source device described above, a second light source having a semiconductor laser element that outputs light having a central wavelength in the wavelength range of 460 to 470 nm, and a wavelength range of 605. A third light source having a semiconductor laser element that outputs light having a central wavelength of ˜780 nm, and optical multiplexing means for combining and outputting the light output from the first, second, and third light sources; And a micromirror that projects the light output by the optical multiplexing means so as to be reflected and scanned on the screen. By providing the light source device described above, the projector optical system can be made small.
また、本発明のプロジェクタ光学系では、光合波手段が、光導波路型結合器であることが好ましい。この場合、プロジェクタ光学系の更なる小型化を図ることができる。 In the projector optical system of the present invention, it is preferable that the optical multiplexing means is an optical waveguide coupler. In this case, the projector optical system can be further miniaturized.
また、本発明のプロジェクタ光学系では、マイクロミラーが、略直交する2軸周りにそれぞれ揺動可能に支持されたMEMSミラーであることも好ましい。この場合、プロジェクタ光学系をより小型で高速動作が可能なものとすることができる。 In the projector optical system of the present invention, it is also preferable that the micromirror is a MEMS mirror supported so as to be swingable about two substantially orthogonal axes. In this case, the projector optical system can be made smaller and capable of high speed operation.
また、本発明のプロジェクタ光学系は、素子搭載面を有するベースを更に備えており、ベースの素子搭載面上に、第1、第2、及び第3の光源と光合波手段とが搭載されていることも好ましい。このように第1〜第3の光源および光合波手段を素子搭載面上に集積することで、プロジェクタ光学系をいっそう小型化することができる。 The projector optical system of the present invention further includes a base having an element mounting surface, and the first, second, and third light sources and the optical multiplexing means are mounted on the element mounting surface of the base. It is also preferable. Thus, by integrating the first to third light sources and the optical multiplexing means on the element mounting surface, the projector optical system can be further reduced in size.
また、本発明のプロジェクタ装置は、上述したプロジェクタ光学系と、画像信号を受信する受信手段と、受信手段により受信された画像信号を、第1、第2、及び第3の光源の半導体レーザ素子それぞれが出力する光の強度を変調するための変調信号とマイクロミラーの向きを制御するための制御信号とに変換し、出力する変換手段と、を備えることを特徴とするものである。プロジェクタ光学系として上述したものを備えることで、プロジェクタ装置を小型化することができる。 According to another aspect of the invention, there is provided a projector apparatus including: the above-described projector optical system; a receiving unit that receives an image signal; and an image signal received by the receiving unit that is a semiconductor laser element of first, second, and third light sources. It is characterized by comprising conversion means for converting into a modulation signal for modulating the intensity of light output from each and a control signal for controlling the direction of the micromirror, and outputting it. By providing the projector optical system described above, the projector device can be reduced in size.
本発明によれば、緑色光が出力可能であり且つ小型な光源装置を得ることができる。また、このような光源装置を備えることにより、プロジェクタ光学系およびプロジェクタ装置も小型なものとなる。 According to the present invention, it is possible to obtain a small light source device that can output green light. Further, by providing such a light source device, the projector optical system and the projector device can be made compact.
以下、本発明に係る光源装置、プロジェクタ光学系、及びプロジェクタ装置の好適な実施形態について図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a light source device, a projector optical system, and a projector device according to the invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明に係る光源装置について説明する。図1は本発明に係る光源装置を示す斜視図である。図1に示すように、光源装置M1は、半導体レーザ素子2と、分極方向反転部4と、光導波路部である光導波路5と、モニタ用受光素子6と、載置部材8とを備えている。
First, the light source device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a light source device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the light source device M <b> 1 includes a
半導体レーザ素子2は、赤外光を出力する分布帰還型のレーザダイオードであって、直接変調が可能である。半導体レーザ素子2はTEモードで発振し、中心波長が約1063nmのレーザ光を出力する。なお、中心波長はこれに限らず、波長範囲1020〜1110nmに属していればよい。半導体レーザ素子2の前方出射面における反射率は約5%となっており、後方出射面における反射率は約97%となっている。半導体レーザ素子2の素子長は330μm、素子幅は280μm、素子厚は150μmとなっている。
The
半導体レーザ素子2は、GaAs基板と、GaAs基板上に形成されると共にGaInNAs/GaInPを含む活性層と、を有している。なお、活性層についてはこれに限らず、GaInAs、GaInNAs、及びInAsのいずれかを含んでいればよい。このような活性層を有する半導体レーザ素子2は、活性層がInP系材料からなる半導体レーザ素子と比べて、温度特性が良好である。また、直接変調の緩和振動数をより高い値で設計することができる。活性層は、ひずみ補償された量子井戸構造となっており、光導波路を形成している。活性層により形成された光導波路の幅は約2μm、厚さは約0.35μmとなっている。
The
半導体レーザ素子2と隣接するように光導波路5が設けられている。光導波路5の周囲には分極方向反転部4が設けられており、かかる分極方向反転部4も半導体レーザ素子2と隣接している。半導体レーザ素子2は、光導波路5の一端側に位置している。周囲に分極方向反転部4を有する光導波路5は、分極方向を周期的に反転させた擬似位相整合(QPMと呼ばれる)型の波長変換素子を形成する。分極方向反転部4は、MgO:PPLNと呼ばれるものからなる。この分極方向反転部4は、Xカットの酸化マグネシウム(MgO)が添加されたニオブ酸リチウム(LN)基板に電圧を印加して、分極方向を交互に且つ周期的に反転させることにより製造される。図1の矢印A及び矢印Bは、分極方向を示している。分極方向反転部4においては、光導波路5の延びる方向に沿って、分極方向を反転された部分が周期的に形成されている。また、分極方向反転部4の長さは約1mm、幅は約500μm、厚さは約350μmとなっている。
An
光導波路5の一端には半導体レーザ素子2から出力された赤外光が供給され、光導波路5の他端からは該赤外光の2倍光、すなわち緑色光L1が出力される。光導波路5の幅は約3μm、厚さは約1μmとなっている。
Infrared light output from the
なお、分極方向反転部4において、分極方向を反転させた部分が周期的に形成される方向は、図1に示すように光導波路が延びる方向に沿っていることが波長変換効率の観点からすると好ましい。ただし、これに限られるものではなく、分極方向反転部の周期的構造を横切るような方向に光導波路が延びていればよい。また、分極方向反転部は、必ずしも光導波路の全周に亘って一様に存在する必要もない。
From the viewpoint of wavelength conversion efficiency, the direction in which the portion where the polarization direction is reversed is periodically formed in the polarization
更には、分極方向反転部は、光導波路で光を導波した際に、分極方向反転部に光電界が存在する程度に光導波路と近接していればよい。つまり、直接光導波路に接していなくてもよく、例えば光導波路と分極方向反転部との間にクラッド層を介在させるとしてもよい。 Furthermore, the polarization direction reversal part only needs to be close to the optical waveguide to such an extent that an optical electric field exists in the polarization direction reversal part when light is guided by the optical waveguide. That is, it may not be in direct contact with the optical waveguide, and for example, a cladding layer may be interposed between the optical waveguide and the polarization direction inversion portion.
分極方向反転部と光導波路とはそれぞれ別個の構造をなす必要もなく、分極方向反転部の周期構造を貫くように直接光が導波されるものであってもよい。より具体的には、分極方向反転部の一端に直接光を入射させ、他端から出射させたり、あるいは分極方向反転部の一端と他端との間に貫通孔を形成し、この貫通孔中を光を導波させたりしてもよい。このとき、分極方向反転部と光導波路との間にクラッド層が形成されていてもよい。 The polarization direction inversion part and the optical waveguide do not need to have separate structures, and light may be directly guided so as to penetrate the periodic structure of the polarization direction inversion part. More specifically, light is directly incident on one end of the polarization direction inversion part and emitted from the other end, or a through hole is formed between one end and the other end of the polarization direction inversion part. The light may be guided. At this time, a clad layer may be formed between the polarization direction reversal part and the optical waveguide.
モニタ用受光素子6は、半導体レーザ素子2から出射された光の一部を検出するものである。より具体的には、モニタ用受光素子6はフォトダイオードであって、半導体レーザ素子2の後方出射面から出力された光を受光するように配されている。モニタ用受光素子6を備えることにより、半導体レーザ素子2が出力した光の強度をモニタすることができる。また、モニタ用受光素子6から出力される光電流に基づいて、半導体レーザ素子2に供給される駆動電流をフィードバック制御すれば、半導体レーザ素子2から出力される光の強度を一定に保持することが可能となる。
The monitor
載置部材8は、半導体レーザ素子2、分極方向反転部4、光導波路5、及びモニタ用受光素子6が載置される部分であって、銅のような十分な放熱性を有する材料からなっている。なお、放熱性を高める目的で、載置部材8にペルチェ素子を設けるとしてもよい。半導体レーザ素子2、分極方向反転部4、光導波路5、及びモニタ用受光素子6は、載置部材8の載置面8a側に設置されている。載置部材8には、複数の外部電極ピン14が設けられている。電極ピン14は、ワイヤ16を介して半導体レーザ素子2及びモニタ用受光素子6に接続されている。
The mounting
載置面8aにはサブマウント12が設けられており、半導体レーザ素子2はサブマウント12の上に搭載されている。サブマウント12は半導体レーザ素子2の高さを光導波路5の一端と合わせるためのものであって、約200μmの厚さを有している。サブマウント12は、例えばシリコンや窒化アルミニウムといった熱伝導性の良好な材料からなっている。
A
以上のような構成を有する光源装置M1は、CANモジュールとして利用することができる。また、光ファイバ等と組み合わせることによりピグテールモジュールとして利用することもできる。 The light source device M1 having the above configuration can be used as a CAN module. It can also be used as a pigtail module by combining with an optical fiber or the like.
次に、光源装置M1の動作について説明する。電極ピン14から半導体レーザ素子2に変調信号が供給されると、中心波長が約1063nmであり、且つ変調された赤外レーザ光が半導体レーザ素子2にて生成される。生成された赤外レーザ光の一部は、半導体レーザ素子2の後方出射面から出力される。後方出射面から出力された光はモニタ用受光素子6によって検出され、検出された光の強度に応じた光電流が、モニタ用受光素子6からワイヤ16を介して電極ピン14に出力される。
Next, the operation of the light source device M1 will be described. When a modulation signal is supplied from the
一方、半導体レーザ素子2にて生成された赤外レーザ光のうち、半導体レーザ素子2の前方出射面から出力された光は、光導波路5の一端に供給される。光導波路5とその周囲の分極方向反転部4により擬似位相整合型の波長変換素子が形成されるため、光導波路5の他端からは、中心波長が約532nmの緑色光L1が出力される。これにより、緑色光L1の強度及び変調速度は、赤外レーザ光の強度及び変調速度に応じたものとなる。このように光源装置M1では、該赤外レーザ光の強度及び変調速度に追従した緑色光L1を出力することができるので、外部変調器等が不要となる。
On the other hand, of the infrared laser light generated by the
次に、本発明に係るプロジェクタ光学系について説明する。図2は、本発明に係るプロジェクタ光学系の上面図である。図3は、プロジェクタ光学系が備える光源モジュール及びマイクロミラーの側面図である。図2に示されるように、プロジェクタ光学系M2は、光源モジュール20と、レンズモジュール44と、マイクロミラー46とを備えている。
Next, the projector optical system according to the present invention will be described. FIG. 2 is a top view of the projector optical system according to the present invention. FIG. 3 is a side view of the light source module and the micromirror included in the projector optical system. As shown in FIG. 2, the projector optical system M <b> 2 includes a
光源モジュール20は、ベース22と、緑色光源24(第1の光源)と、青色光源29(第2の光源)と、赤色光源32(第3の光源)と、光合波器35(光合波手段)と、を有している。
The
ベース22は、銅のような十分な放熱性を有する材料からなっている。図3(a)に示されるように、ベース22は平板状を呈した上部22aと、複数の凹凸が形成された下部22bとからなっている。ベース22では、下部22bに複数の凹凸を形成することにより、表面積を増大させて放熱性を高めている。ベース22の上部22aの面(素子搭載面)22cには、緑色光源24、青色光源29、赤色光源32、及び光合波器35が搭載されている。このように、3つの光源および光合波器35をベース22の面22c上に集積することで、プロジェクタ光学系M2をいっそう小型化することができる。
The
緑色光源24は、光導波路26に近接して設けられた分極方向反転部25と、半導体レーザ素子27と、サブマウント28とを含んでいる。分極方向反転部25、半導体レーザ素子27、及びサブマウント28は、先述した光源装置M1の分極方向反転部4、半導体レーザ素子2、及びサブマウント12と同一である。
The
青色光源29は、半導体レーザ素子30とサブマウント31とを含んでいる。半導体レーザ素子30は、青色光を出力するファブリー・ペロー(FP)のレーザダイオードであって、直接変調が可能である。半導体レーザ素子30はTEモードで発振し、中心波長が約462nmのレーザ光を出力する。なお、中心波長はこれに限らず、波長範囲460〜470nmに属していればよい。半導体レーザ素子30の前方出射面はへき開面となっており、後方出射面は反射率が約92%となるように反射コート等が施されている。半導体レーザ素子30は、素子長400μm、素子幅260μm、素子厚180μmである。
The blue
半導体レーザ素子30は、Al2O3基板と、Al2O3基板上に形成されると共にGaInN/AlGaNを含む活性層と、を有している。活性層は、圧縮ひずみを有する量子井戸構造となっている。活性層は光導波路を形成しており、かかる光導波路は幅約1μm、厚さ約0.25μmとなっている。
The
このような半導体レーザ素子30は、サブマウント31の上に搭載されている。サブマウント31は、半導体レーザ素子30の高さを光合波器35と合わせるためのものである。サブマウント31は、サブマウント28と同様の材料からなっている。
Such a
赤色光源32は、半導体レーザ素子33とサブマウント34とを含んでいる。半導体レーザ素子33は、赤色光を出力するファブリー・ペロー(FP)のレーザダイオードであって、直接変調が可能である。半導体レーザ素子33はTEモードで発振し、中心波長が約633nmのレーザ光を出力する。なお、中心波長はこれに限らず、波長範囲605〜780nmに属していればよい。半導体レーザ素子33の前方出射面はへき開面となっており、後方出射面は反射率が約95%となるように反射コート等が施されている。半導体レーザ素子33は、素子長300μm、素子幅250μm、素子厚160μmである。
The
半導体レーザ素子33は、GaAs基板と、GaAs基板上に形成されAlGaInP/AlGaInPを含む活性層と、を有している。活性層は、圧縮ひずみを有する量子井戸構造となっている。活性層は光導波路を形成しており、かかる光導波路は幅約1.2μm、厚さ約0.3μmとなっている。
The
半導体レーザ素子33は、サブマウント34の上に搭載されている。サブマウント34は、半導体レーザ素子33の高さを光合波器35と合わせるためのものである。サブマウント34は、サブマウント28,31と同様の材料からなっている。
The
上述した緑色光源24、青色光源29、及び赤色光源32と対向するように、光合波器35が設けられている。光合波器35は、緑色光源24、青色光源29、及び赤色光源32から出力された光を合波する部分である。光合波器35は、光導波路型結合器であって、より具体的には平面光導波路基板である。光合波器35は、Geがドープされた屈折率0.08%の石英ガラスからなっており、長さ20mm、幅3mm、厚さ0.5mmである。
An
光合波器35は、半導体レーザ素子30,33と隣接している。また、光合波器35は分極方向反転部25と隣接している。光合波器35は主面側から見ると略L字形を呈しており、光合波器35と分極方向反転部25と嵌合させたときの全体形状は、略矩形となっている。
The
光合波器35には、第1の光導波路38、第2の光導波路40、及び第3の光導波路42が形成されている。第1の光導波路38の一端には、緑色光源24からの光が供給される。第2の光導波路40の一端には、青色光源29からの光が供給される。第3の光導波路42の一端には、赤色光源32からの光が供給される。
In the
所定区間39において、第1の光導波路38と第2の光導波路40とは、一方の光導波路を導波してきた光が他方の光導波路に結合する程度に接近している。所定区間41において、第3の光導波路42と第2の光導波路40とは、一方の光導波路を導波してきた光が他方の光導波路に結合する程度に接近している。これらの所定区間39,41では、結合器を構成することとなる。所定区間41は、所定区間39よりも緑色光源24、青色光源29、及び赤色光源32側に位置している。そのため、青色光と赤色光とが合波されてなる光に、緑色光が合波されることとなる。青色光、赤色光、及び緑色光が合波されてなる光は、第2の光導波路40の出力端43から出力される。
In the
所定区間39において、第1の光導波路38と第2の光導波路40との距離は、約5.1μmとなっている。所定区間39を除く部分では、約1.1mmとなっている。所定区間41において、第3の光導波路42と第2の光導波路40との距離は、約5.0μmとなっている。所定区間41を除く部分では、約1.1mmとなっている。所定区間39の長さは約4.6μm、所定区間41の長さは約2.4μmとなっている。もちろん、所定区間39における第1の光導波路38と第2の光導波路40、所定区間41における第3の光導波路42と第2の光導波路40とは、それぞれ直接接触し、あるいは一体化していてもよい。
In the
レンズモジュール44は、光源モジュール20から出力された光L2を集光する。レンズモジュール44は、凸レンズ44a、凹レンズ44b、凸レンズ44cの順で並んだ3枚のレンズを含んでいる。レンズモジュール44の焦点距離は60cmとなっており、焦点深度は20cmとなっている。
The
マイクロミラー46は、光源モジュール20から出力されたのち、レンズモジュール44によって集光された光L2を反射してスクリーン(図示せず)に走査するように投影する部分である。図3(b)に示されるように、マイクロミラー46は、略直交する2軸周りそれぞれに揺動可能に支持される。この種の揺動機構としては、静電気力を利用したMEMS(微小電気機械システム)技術を用いたものが好適である。より具体的には、マイクロミラー46の大きさは、幅20mm、高さ20mm、奥行き8mmである。また、マイクロミラー46は、ミラー本体48と、垂直軸49と、内枠50と、水平軸51と、外枠52と、ミラー揺動機構とを含んでいる。ミラー本体48は、内枠50に取り付けられた回転可能な垂直軸49に支持されている。内枠50は、外枠52に取り付けられた回転可能な水平軸51に支持されている。
The
次にミラー揺動機構について説明する。ミラー揺動機構は、マイクロミラー46の背面に対向する電極面(図示せず)を有しており、かかる電極面上には、マイクロミラー46の背面と所定間隔離れて対向し、且つ独立した4つの電極部54が設けられている。それぞれの電極部54に個別に通電することで、マイクロミラー46と電極部54との間に静電引力が発生し、マイクロミラー46において電極部54と対向する部分近傍が電極部54側に引き付けられる。その結果ミラー本体48および内枠50は、ミラー揺動機構によりそれぞれ垂直軸49、水平軸51を中心にして回転する。これにより、ミラー本体48は任意の方向に向くことが可能となるため、レンズモジュール44によって集光された光L2を自在に偏向させることができる。なお、垂直軸49の動作速度は100Hzであり、水平軸51の動作速度は50kHzである。このようなマイクロミラー46を用いることにより、プロジェクタ光学系M2はいっそう小型で、且つ高速動作が可能なものとなる。
Next, the mirror swing mechanism will be described. The mirror oscillating mechanism has an electrode surface (not shown) facing the back surface of the
かかる構成を有するプロジェクタ光学系M2は、緑色光源24、青色光源29、及び赤色光源32が生成した3色の光を光合波器35で合波し、合波した光L2をレンズモジュール44及びマイクロミラー46を介して出力する。緑色光源24、青色光源29、及び赤色光源32はそれぞれ小型であるため、プロジェクタ光学系M2を小型化なものとすることができる。
The projector optical system M2 having such a configuration combines the three colors of light generated by the
なお、プロジェクタ光学系M2としては、上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。 The projector optical system M2 is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
例えば、光合波器35としては、図1に示されるもののほか、アレイ導波路回折格子(AWG:Arrayed WaveguideGrating)型の光合分波器を用いることができる。また、光合波器35は、平面光導波路基板ではなく、ダイクロイックミラーやクロスプリズムを用いたもの、あるいは光ファイバを用いたものであってもよい。ただし、小型化の観点からすると、平面光導波路基板であることが好ましい。マイクロミラー46も、静電気力による揺動機構を有するものに限られず、電磁力式、機械式のものや、熱変形を利用するものであってもよい。
For example, as the
また、プロジェクタ光学系M2は、3つの半導体レーザ素子27,30,33の後方出射面から出力された光をモニタする、3つのモニタ用受光素子を更に備えていてもよい。
Further, the projector optical system M2 may further include three monitor light receiving elements that monitor light output from the rear emission surfaces of the three
続いて、本発明に係るプロジェクタ装置の一実施形態について説明する。図4は、本発明に係るプロジェクタ装置の概略構成図である。図4に示されるように、プロジェクタ装置M3は、受信部54(受信手段)と、変換部56(変換手段)と、プロジェクタ光学系M2とを備えている。 Next, an embodiment of the projector device according to the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a projector apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 4, the projector device M3 includes a receiving unit 54 (receiving unit), a converting unit 56 (converting unit), and a projector optical system M2.
受信部54は、外部から画像信号を受信し、当該受信した画像信号を変換部56に出力する。変換部56は、受信部54から出力された画像信号を、変調信号および制御信号に変換する。ここで、変調信号とは、プロジェクタ光学系M2が有する半導体レーザ素子27,30,33について、その出力光の強度を変調するための信号である。制御信号とは、マイクロミラー46の向きを制御するための信号である。変換部56は、変換により得られた変調信号および制御信号を、プロジェクタ光学系M2に出力する。プロジェクタ光学系M2は、受け取った変調信号に基づいて緑色光源24、青色光源29、及び赤色光源32の出力光を変調し、制御信号に基づいてマイクロミラー46を偏向する。これにより、画像がスクリーンに映し出されることとなる。このように動作するプロジェクタ装置M3は、プロジェクタ光学系M2を備えるため、小型なものとなる。
The receiving
M1…光源装置、M2…プロジェクタ光学系、M3…プロジェクタ装置、4…分極方向反転部、5…光導波部(光導波路)、6…モニタ用受光素子、8…載置部材、8a…載置面、14…電極ピン、16…ワイヤ、20,26,38,40,42…光導波路、22…ベース、24…緑色光源、25…波長変換基板、2,27,30,33…半導体レーザ素子、12,28,31,34…サブマウント、29…青色光源、32…赤色光源、35…光合波器、43…出力端、44…レンズモジュール、46…マイクロミラー、54…受信部、56…変換部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS M1 ... Light source device, M2 ... Projector optical system, M3 ... Projector device, 4 ... Polarization direction inversion part, 5 ... Optical waveguide part (optical waveguide), 6 ... Light receiving element for monitoring, 8 ... Mounting member, 8a ... Mounting Surface, 14 ... Electrode pin, 16 ... Wire, 20, 26, 38, 40, 42 ... Optical waveguide, 22 ... Base, 24 ... Green light source, 25 ... Wavelength conversion substrate, 2, 27, 30, 33 ... Semiconductor laser element , 12, 28, 31, 34 ... submount, 29 ... blue light source, 32 ... red light source, 35 ... optical multiplexer, 43 ... output end, 44 ... lens module, 46 ... micromirror, 54 ... receiver, 56 ... Conversion part.
Claims (8)
前記半導体レーザ素子から出力された光を導波して出力する光導波部と、
前記光導波部の周囲に設けられ、前記光導波部が延びる方向に沿って分極方向を周期的に反転させた分極方向反転部と、
を備え、
中心波長が波長範囲510〜55nmに属する光を出射可能であることを特徴とする光源装置。 A semiconductor laser element that outputs light having a central wavelength in the wavelength range of 1020 to 1110 nm;
An optical waveguide that guides and outputs the light output from the semiconductor laser element;
A polarization direction reversing portion provided around the optical waveguide portion and periodically reversing the polarization direction along the direction in which the optical waveguide portion extends;
With
A light source device capable of emitting light having a central wavelength in a wavelength range of 510 to 55 nm.
中心波長が波長範囲460〜470nmに属する光を出力する半導体レーザ素子を有する第2の光源と、
中心波長が波長範囲605〜780nmに属する光を出力する半導体レーザ素子を有する第3の光源と、
前記第1、第2、及び第3の光源から出力された光を合波して出力する光合波手段と、
前記光合波手段により出力された光を反射してスクリーンに走査するように投影するマイクロミラーと、
を備えることを特徴とするプロジェクタ光学系。 A first light source comprising the light source device according to any one of claims 1 to 3,
A second light source having a semiconductor laser element that outputs light whose central wavelength belongs to a wavelength range of 460 to 470 nm;
A third light source having a semiconductor laser element that outputs light having a central wavelength in the wavelength range of 605 to 780 nm;
Optical multiplexing means for combining and outputting the light output from the first, second, and third light sources;
A micromirror that projects the light output by the optical multiplexing means so as to be reflected and scanned on the screen;
A projector optical system comprising:
前記ベースの前記素子搭載面上に、前記第1、第2、及び第3の光源と前記光合波手段とが搭載されていることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項記載のプロジェクタ光学系。 A base having an element mounting surface;
The said 1st, 2nd and 3rd light source and the said optical multiplexing means are mounted on the said element mounting surface of the said base, The any one of Claims 4-6 characterized by the above-mentioned. Projector optical system.
画像信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された画像信号を、前記第1、第2、及び第3の光源の前記半導体レーザ素子それぞれが出力する光を変調させるための変調信号と前記マイクロミラーの向きを制御するための制御信号とに変換し、出力する変換手段と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ装置。 A projector optical system according to any one of claims 4 to 7;
Receiving means for receiving an image signal;
In order to control the orientation of the micromirror and the modulation signal for modulating the light output from each of the semiconductor laser elements of the first, second and third light sources from the image signal received by the receiving means Conversion means for converting to and outputting the control signal,
A projector apparatus comprising:
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