JP2009181753A

JP2009181753A - Planar light emitting device, and image display device

Info

Publication number: JP2009181753A
Application number: JP2008018319A
Authority: JP
Inventors: Hiromoto Ichihashi; 宏基市橋
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-08-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a planar light-emitting device capable of improving uniformity of luminance. <P>SOLUTION: The planar light-emitting device 100 includes semiconductor laser light sources 1a-1c of multi-stripe structure to emit a plurality of laser beams, a light guide plate 9 which introduces the laser beams from an incident face and surface-emits from an outgoing face, first beam shaping lenses 2a-2c which convert the laser beams emitted from the semiconductor laser light sources 1a-1c in nearly parallel light in slow-axis direction, second beam shaping lenses 3a-3c which convert the laser beams emitted from the semiconductor laser light sources 1a-1c in nearly parallel light in fast-axis direction, and an intensity distribution conversion part 6 which converts intensity distribution of the laser beams emitted from the semiconductor laser light sources 1a-1c into nearly uniform intensity distribution in the longitudinal direction of the incident face 9a of the light guide plate 9. The fast-axis direction of the laser beams emitted from the semiconductor laser light sources 1a-1c which enter the incident face 9a of the light guide plate 9 coincides with the longitudinal direction of the incident face 9a of the light guide plate 9. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、面発光装置および画像表示装置に関する。 The present invention relates to a surface light emitting device and an image display device.

近年、携帯電話や情報機器などの普及に伴い、薄型で高品位な画面表示装置が要望されている。そして、そのような画面表示装置を実現するために、レーザを光源とした薄型で色再現性の良い液晶表示素子が提案されている（特許文献１、特許文献２）。 In recent years, with the widespread use of mobile phones and information devices, a thin and high-quality screen display device has been demanded. In order to realize such a screen display device, a thin liquid crystal display element having a good color reproducibility using a laser as a light source has been proposed (Patent Documents 1 and 2).

特許文献１に記載されたカラー表示素子は、液晶パネルを照明するバックライトを、導光板と、この導光板の任意の面に配置される３原色の各色に対応する複数のレーザ光源と、導光板の内部に配置された乱反射粒子と、導光板の側面および底面に配置された反射板とから構成することにより、色純度の高い光でカラー表示を行うことができるようにしている。 The color display element described in Patent Document 1 includes a backlight for illuminating a liquid crystal panel, a light guide plate, a plurality of laser light sources corresponding to the three primary colors arranged on an arbitrary surface of the light guide plate, and a light guide. By comprising irregularly reflecting particles disposed inside the light plate and reflecting plates disposed on the side and bottom surfaces of the light guide plate, color display can be performed with light having high color purity.

また、特許文献２に記載された平面光源は、レーザ光源の出射光を所定方向に略平行に反射させる反射部材と、この反射部材で反射した反射光を略直角方向に反射させる偏光部材とから構成することにより、１個のレーザ光により簡単な構成でコリメート平面光源を得ることができるようにしている。
特開平１１−２３７６３１号公報特開２００２−１６９４８０号公報 The planar light source described in Patent Document 2 includes a reflecting member that reflects light emitted from a laser light source substantially parallel to a predetermined direction, and a polarizing member that reflects reflected light reflected by the reflecting member in a substantially right angle direction. By configuring, a collimated planar light source can be obtained with a simple configuration using a single laser beam.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-237631 JP 2002-169480 A

しかしながら、特許文献１に記載されたカラー表示素子においては、略点光源であるレーザを導光板の側面に配置するため、輝度ムラが生じやすいという問題がある。また、特許文献２に記載された平面光源においては、反射部材として反射型体積ホログラム用いているため、製作誤差に敏感であり、輝度の均一性を高くすることが困難であるという問題がある。 However, in the color display element described in Patent Document 1, there is a problem that luminance unevenness is likely to occur because a laser that is a substantially point light source is disposed on the side surface of the light guide plate. In addition, the planar light source described in Patent Document 2 uses a reflective volume hologram as a reflecting member, and thus has a problem that it is sensitive to manufacturing errors and it is difficult to increase luminance uniformity.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、輝度の均一性を向上することができる面発光装置および画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and an object thereof is to provide a surface light emitting device and an image display device capable of improving the uniformity of luminance.

本発明の面発光装置は、複数のレーザ光を出射するマルチストライプ構造の半導体レーザ光源と、入射面からレーザ光を導光して出射面から面発光させる導光板と、前記半導体レーザ光源から出射されたレーザ光を遅軸方向において略平行光に変換する第１の光学系と、前記半導体レーザ光源から出射されたレーザ光を速軸方向において略平行光に変換する第２の光学系と、前記半導体レーザ光源から出射されたレーザ光の強度分布を、前記導光板の入射面の長手方向において略均一な強度分布に変換する強度分布変換部と、を有し、前記導光板の入射面に入射する前記強度変換部で変換されたレーザ光の速軸方向は、前記導光板の入射面の長手方向と一致している、構成を採る。 The surface emitting device of the present invention includes a multi-stripe semiconductor laser light source that emits a plurality of laser beams, a light guide plate that guides laser light from an incident surface and emits light from the emitting surface, and emits light from the semiconductor laser light source. A first optical system that converts the laser beam into substantially parallel light in the slow axis direction; a second optical system that converts the laser light emitted from the semiconductor laser light source into substantially parallel light in the fast axis direction; An intensity distribution conversion unit that converts the intensity distribution of the laser light emitted from the semiconductor laser light source into a substantially uniform intensity distribution in the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate, and on the incident surface of the light guide plate A configuration is adopted in which the fast axis direction of the laser beam converted by the incident intensity conversion unit coincides with the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate.

本発明の画像表示装置は、上記構成の面発光装置と、前記導光板の出射面側に配置された表示パネルと、を有する構成を採る。 The image display device of the present invention employs a configuration having the surface light-emitting device having the above-described configuration and a display panel disposed on the exit surface side of the light guide plate.

本発明によれば、輝度の均一性を向上することができる。 According to the present invention, the uniformity of luminance can be improved.

（実施の形態１）
＜面発光装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る面発光装置の概略構成を示す断面図である。図２は、図１の要部の概略構成を示す図１に垂直な方向の断面図である。 (Embodiment 1)
<Configuration of surface light emitting device>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a surface light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention. 2 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to FIG. 1, showing a schematic configuration of the main part of FIG.

図１および図２に示す面発光装置１００は、レーザ光源１、第１ビーム成形レンズ２、第２ビーム成形レンズ３、色合成プリズム４、折り曲げミラー５、第１非球面レンズ６、第２非球面レンズ７、シリンドリカルレンズ８、および導光板９を有する。なお、ここでは、図１および図２に示すように、導光板９の入射端面９ａの短手方向および長手方向をそれぞれＸ軸およびＹ軸とし、このＸ軸およびＹ軸に直交する方向をＺ軸とする。図１は、面発光装置１００のＸＺ平面に沿う断面図であり、図２は、図１の面発光装置１００のうち第１非球面レンズ６から導光板９までのＹＺ平面に沿う断面図である。 1 and 2 includes a laser light source 1, a first beam shaping lens 2, a second beam shaping lens 3, a color synthesis prism 4, a bending mirror 5, a first aspheric lens 6, and a second non-spherical lens. It has a spherical lens 7, a cylindrical lens 8, and a light guide plate 9. Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the transverse direction and the longitudinal direction of the incident end face 9a of the light guide plate 9 are respectively defined as the X axis and the Y axis, and the direction orthogonal to the X axis and the Y axis is Z. Axis. 1 is a cross-sectional view taken along the XZ plane of the surface light emitting device 100, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the YZ plane from the first aspherical lens 6 to the light guide plate 9 in the surface light emitting device 100 of FIG. is there.

図１において、レーザ光源１は、３原色（赤、緑、青）の各色に対応する波長のレーザ光を出射する３つの半導体レーザ光源（以下単に「半導体レーザ」という）１ａ、１ｂ、１ｃから構成されている。また、各半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃは、マルチストライプ構造であり、２つの半導体レーザから構成されている。例えば、半導体レーザ１ａは、波長６３５ｎｍの赤色のレーザ光を出射する半導体レーザ１ａ−１、１ａ−２で構成され、半導体レーザ１ｂは、波長５３２ｎｍの緑色のレーザ光を出射する半導体レーザ１ｂ−１、１ｂ−２で構成され、半導体レーザ１ｃは、波長４５０ｎｍの青色のレーザ光を出射する半導体レーザ１ｃ−１、１ｃ−２で構成されている。後述するように、半導体レーザ１ａ〜１ｃから出射されるレーザ光は、ビームの拡がり角が大きい方向（速軸方向）と、ビームの拡がり角が小さい方向（遅軸方向）とを有する。本実施の形態では、輝度の均一性を高くするため、導光板９の入射端面９ａに入射するレーザ光の速軸方向と導光板９の入射端面９ａの長手方向とが一致するように半導体レーザ１ａ〜１ｃを配置している。この原理は、後で詳しく説明する。 In FIG. 1, a laser light source 1 includes three semiconductor laser light sources (hereinafter simply referred to as “semiconductor lasers”) 1a, 1b, and 1c that emit laser light having wavelengths corresponding to the three primary colors (red, green, and blue). It is configured. Each of the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c has a multi-stripe structure and is composed of two semiconductor lasers. For example, the semiconductor laser 1a is composed of semiconductor lasers 1a-1 and 1a-2 that emit red laser light having a wavelength of 635 nm, and the semiconductor laser 1b is a semiconductor laser 1b-1 that emits green laser light having a wavelength of 532 nm. The semiconductor laser 1c is composed of semiconductor lasers 1c-1 and 1c-2 that emit blue laser light having a wavelength of 450 nm. As will be described later, the laser light emitted from the semiconductor lasers 1a to 1c has a direction in which the beam divergence angle is large (fast axis direction) and a direction in which the beam divergence angle is small (slow axis direction). In the present embodiment, in order to increase the uniformity of luminance, the semiconductor laser is arranged so that the fast axis direction of the laser light incident on the incident end surface 9a of the light guide plate 9 and the longitudinal direction of the incident end surface 9a of the light guide plate 9 coincide. 1a to 1c are arranged. This principle will be described in detail later.

第１ビーム成形レンズ２は、Ｘ軸方向にのみパワーを有するビーム成形レンズである。すなわち、第１ビーム成形レンズ２は、レーザ光源１から出射されたレーザ光をＸ軸方向に略平行光に変換して、所定のビーム形状に成形する。レーザ光のビーム成形は、例えば、レーザ光のビーム径および発散角（波面の曲率半径）をそれぞれ所望の値に制御することによって行われる。本実施の形態では、各半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃに対応して第１ビーム成形レンズ２ａ、２ｂ、２ｃがそれぞれ設けられている。すなわち、各第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃは、対応する半導体レーザ１ａ〜１ｃからのレーザ光のビーム径および発散角を所望の値に制御して、そのレーザ光を所定のビーム形状に成形する。また、各第１ビーム成形レンズ２ａ、２ｂ、２ｃは、マルチストライプ構造の半導体レーザを構成する複数の半導体レーザに対応した数の複数のレンズ要素で構成されるアレイ状の形状を有する。具体的には、各半導体レーザ１ａ〜１ｃは、上記のように、２つの半導体レーザで構成されているため、第１ビーム成形レンズ２ａは、レンズ要素２ａ−１、２ａ−２で構成されるアレイ状の形状を有し、第１ビーム成形レンズ２ｂは、レンズ要素２ｂ−１、２ｂ−２で構成されるアレイ状の形状を有し、第１ビーム成形レンズ２ｃは、レンズ要素２ｃ−１、２ｃ−２で構成されるアレイ状の形状を有する。各第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃは、半導体レーザ毎のレーザ光をＸ軸方向で略平行光に個別に変換して所定のビーム形状に成形する。第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃについては、後で詳細に説明する。 The first beam shaping lens 2 is a beam shaping lens having power only in the X-axis direction. That is, the first beam shaping lens 2 converts the laser light emitted from the laser light source 1 into substantially parallel light in the X-axis direction and shapes it into a predetermined beam shape. Laser beam shaping is performed, for example, by controlling the beam diameter and divergence angle (curvature radius of curvature) of the laser beam to desired values, respectively. In the present embodiment, first beam shaping lenses 2a, 2b, and 2c are provided corresponding to the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c, respectively. That is, each of the first beam shaping lenses 2a to 2c controls the beam diameter and divergence angle of the laser light from the corresponding semiconductor lasers 1a to 1c to desired values, and shapes the laser light into a predetermined beam shape. . Each of the first beam shaping lenses 2a, 2b, and 2c has an array shape formed of a plurality of lens elements corresponding to a plurality of semiconductor lasers constituting a multi-stripe structure semiconductor laser. Specifically, since each of the semiconductor lasers 1a to 1c is composed of two semiconductor lasers as described above, the first beam shaping lens 2a is composed of lens elements 2a-1 and 2a-2. The first beam shaping lens 2b has an array shape formed of lens elements 2b-1 and 2b-2, and the first beam shaping lens 2c has a lens element 2c-1. 2c-2. Each of the first beam shaping lenses 2a to 2c individually converts the laser light for each semiconductor laser into substantially parallel light in the X-axis direction and shapes the laser light into a predetermined beam shape. The first beam shaping lenses 2a to 2c will be described in detail later.

第２ビーム成形レンズ３は、Ｙ軸方向にのみパワーを有するビーム成形レンズである。すなわち、第２ビーム成形レンズ３は、レーザ光源１から出射されたレーザ光をＹ軸方向で略平行光に変換して、所定のビーム形状に成形する。本実施の形態では、各半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃに対応して第２ビーム成形レンズ３ａ、３ｂ、３ｃがそれぞれ設けられている。例えば、図１の例では、各第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃは、対応する半導体レーザ１ａ〜１ｃからのレーザ光を、ビーム径がＡである平行ビームに変換している（後述する図３（Ａ）参照）。そして、各半導体レーザ１ａ〜１ｃから出射され、対応する第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃによりビーム成形されたレーザ光（平行光）１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、色合成プリズム４に入射される。第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃについては、後で詳細に説明する。 The second beam shaping lens 3 is a beam shaping lens having power only in the Y-axis direction. That is, the second beam shaping lens 3 converts the laser light emitted from the laser light source 1 into substantially parallel light in the Y-axis direction and shapes it into a predetermined beam shape. In the present embodiment, second beam shaping lenses 3a, 3b, and 3c are provided corresponding to the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c, respectively. For example, in the example of FIG. 1, each of the second beam shaping lenses 3a to 3c converts the laser beam from the corresponding semiconductor laser 1a to 1c into a parallel beam having a beam diameter A (FIG. 3 to be described later). (See (A)). The laser beams (parallel light) 10a, 10b, and 10c emitted from the respective semiconductor lasers 1a to 1c and beam-shaped by the corresponding second beam-shaping lenses 3a to 3c are incident on the color combining prism 4. The second beam shaping lenses 3a to 3c will be described in detail later.

色合成プリズム４は、レーザ光源１（半導体レーザ１ａ〜１ｃ）から出射され、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃと第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃとによりビーム成形されたレーザ光１０ａ〜１０ｃを合成して、１本のレーザ光１０を出射する。この合成されたレーザ光１０は、折り曲げミラー５により光路が変更されて（図１の例では、９０°折り曲げられて）、順に、第１非球面レンズ６、第２非球面レンズ７、シリンドリカルレンズ８、および導光板９に入射する。 The color synthesis prism 4 synthesizes laser beams 10a to 10c emitted from the laser light source 1 (semiconductor lasers 1a to 1c) and beam-formed by the first beam shaping lenses 2a to 2c and the second beam shaping lenses 3a to 3c. Then, one laser beam 10 is emitted. The optical path of the synthesized laser beam 10 is changed by the bending mirror 5 (bent by 90 ° in the example of FIG. 1), and in order, the first aspheric lens 6, the second aspheric lens 7, and the cylindrical lens. 8 and the light guide plate 9.

第１非球面レンズ６は、強度分布変換部を構成する強度分布変換素子として機能し、レーザ光源１から出射されたレーザ光（ここでは、合成されたレーザ光１０）の強度分布を、導光板９の入射端面９ａの長手方向において略均一な強度分布に変換する。 The first aspherical lens 6 functions as an intensity distribution conversion element that constitutes an intensity distribution conversion unit, and converts the intensity distribution of laser light (here, synthesized laser light 10) emitted from the laser light source 1 into a light guide plate. 9 is converted into a substantially uniform intensity distribution in the longitudinal direction of the incident end face 9a.

具体的には、例えば、第１非球面レンズ６は、Ｙ軸方向にのみパワーを有する非球面レンズである（図２参照）。すなわち、第１非球面レンズ６は、強度分布がガウス分布であるビーム径Ａの平行ビームのＹ軸方向の強度分布を略均一な強度分布に変換し、第２非球面レンズ７へ入射する位置においてビーム幅を導光板９の入射端面９ａの長手方向の幅Ｂに略等しい幅に変換する。図３（Ａ）は、第１非球面レンズ６の入射面近傍におけるレーザ光１０のＹ軸方向の強度分布の一例を示す図である。図３（Ｂ）は、第２非球面レンズ７へ入射する位置におけるレーザ光１０のＹ軸方向の強度分布の一例を示す図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、第１非球面レンズ６は、レーザ光１０のＹ軸方向の強度分布を、ビーム径Ａのガウス分布から幅Ｂの均一な分布に変換する。 Specifically, for example, the first aspheric lens 6 is an aspheric lens having power only in the Y-axis direction (see FIG. 2). That is, the first aspherical lens 6 converts the intensity distribution in the Y-axis direction of a parallel beam with a beam diameter A having a Gaussian intensity distribution into a substantially uniform intensity distribution and is incident on the second aspherical lens 7. The beam width is converted to a width substantially equal to the longitudinal width B of the incident end face 9a of the light guide plate 9. FIG. 3A is a diagram illustrating an example of the intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 10 in the vicinity of the incident surface of the first aspheric lens 6. FIG. 3B is a diagram illustrating an example of an intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 10 at a position incident on the second aspheric lens 7. As shown in FIGS. 3A and 3B, the first aspherical lens 6 changes the intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 10 from a Gaussian distribution with a beam diameter A to a uniform distribution with a width B. Convert.

なお、本実施の形態では、第１非球面レンズ６は、強度分布変換部を構成する強度分布変換素子として１枚の非球面レンズを用いているが、これに限定されない。例えば、第１非球面レンズ６は、強度分布変換部を構成する強度分布変換素子として、非球面レンズを構成要素として含む強度分布変換素子を用いてもよい。 In the present embodiment, the first aspherical lens 6 uses a single aspherical lens as the intensity distribution conversion element constituting the intensity distribution conversion unit, but the present invention is not limited to this. For example, the first aspheric lens 6 may use an intensity distribution conversion element including an aspheric lens as a constituent element as the intensity distribution conversion element constituting the intensity distribution conversion unit.

また、本実施の形態では、各半導体レーザ１ａ〜１ｃから出射され対応する第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃおよび第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃによりビーム成形されたレーザ光１０ａ〜１０ｃは、色合成プリズム４によって１本のレーザ光１０に合成されるが、レーザ光１０ａ〜１０ｃのうち少なくとも一部は、１つのレーザ光に合成されることなく、独立して、対応する強度分布変換素子に入射されてもよい。 In the present embodiment, the laser beams 10a to 10c emitted from the respective semiconductor lasers 1a to 1c and beam-shaped by the corresponding first beam shaping lenses 2a to 2c and the second beam shaping lenses 3a to 3c are combined. Although it is combined into one laser beam 10 by the prism 4, at least a part of the laser beams 10a to 10c is not combined into one laser beam and is incident on the corresponding intensity distribution conversion element independently. May be.

第２非球面レンズ７は、第１非球面レンズ６と同様、Ｙ軸方向にのみパワーを有する非球面レンズである（図２参照）。第２非球面レンズ７は、導光板９に入射するレーザ光１０を導光板９の入射端面９ａの長手方向において略平行光にするためのレンズである。すなわち、第２非球面レンズ７は、第１非球面レンズ６により発散光にされたレーザ光１０を再び平行光に変換する機能を有する。 Similar to the first aspherical lens 6, the second aspherical lens 7 is an aspherical lens having power only in the Y-axis direction (see FIG. 2). The second aspheric lens 7 is a lens for making the laser light 10 incident on the light guide plate 9 substantially parallel light in the longitudinal direction of the incident end surface 9 a of the light guide plate 9. That is, the second aspherical lens 7 has a function of converting the laser light 10 made divergent light by the first aspherical lens 6 into parallel light again.

一方、シリンドリカルレンズ８は、Ｘ軸方向にのみパワーを有するレンズである（図１参照）。シリンドリカルレンズ８は、導光板９の入射端面９ａの短手方向における発散角を変更するためのレンズである。すなわち、シリンドリカルレンズ８は、導光板９に入射するレーザ光１０のＸ軸方向を収束光または発散光に変換する機能を有する。 On the other hand, the cylindrical lens 8 is a lens having power only in the X-axis direction (see FIG. 1). The cylindrical lens 8 is a lens for changing the divergence angle of the incident end surface 9a of the light guide plate 9 in the short direction. That is, the cylindrical lens 8 has a function of converting the X-axis direction of the laser light 10 incident on the light guide plate 9 into convergent light or divergent light.

このように、第１非球面レンズ６、第２非球面レンズ７、およびシリンドリカルレンズ８を組み合わせた光学系を設けることにより、導光板９の入射端面９ａに入射するレーザ光１０は、Ｙ軸方向における強度分布が略均一になるとともに、Ｘ軸方向が収束光または発散光になり、Ｙ軸方向が略平行光になる。したがって、この光学系を最適化することにより、レーザ光源１から出射されたレーザ光１０を、Ｙ軸方向に略均一な分布で、かつ、導光板９の入射端面９ａの長手方向および短手方向の各幅に合わせて効率的に、導光板９の入射端面９ａに導くことができる。 As described above, by providing an optical system in which the first aspherical lens 6, the second aspherical lens 7, and the cylindrical lens 8 are combined, the laser light 10 incident on the incident end surface 9 a of the light guide plate 9 is transmitted in the Y-axis direction. , The X-axis direction becomes convergent light or divergent light, and the Y-axis direction becomes substantially parallel light. Therefore, by optimizing this optical system, the laser light 10 emitted from the laser light source 1 has a substantially uniform distribution in the Y-axis direction, and the longitudinal direction and the short direction of the incident end surface 9a of the light guide plate 9. It can be efficiently guided to the incident end face 9a of the light guide plate 9 according to each width.

導光板９は、入射端面９ａからレーザ光１０を導光して出射面である前面９ｂからレーザ光を出射して平面状に発光する。ここで、図２に示すように導光板９の入射端面９ａの長手方向の幅をＢとする。導光板９は、例えば、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）やＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）などから形成されている。 The light guide plate 9 guides the laser beam 10 from the incident end surface 9a and emits the laser beam from the front surface 9b which is the exit surface to emit light in a planar shape. Here, as shown in FIG. 2, the longitudinal width of the incident end face 9 a of the light guide plate 9 is B. The light guide plate 9 is made of, for example, PMMA (acrylic resin), PC (polycarbonate), COP (cycloolefin polymer), or the like.

また、導光板９は、例えば、前面９ｂに光拡散層が配置され、背面９ｃに反射シートが配置されている。光拡散層は、光拡散材を含む透光性樹脂から形成されている。光拡散層としては、例えば、ポリエチレンテレフタラートに微細凹凸を設けたものや、乱反射させる白色インクを前面９ｂに印刷したものが用いられる。このとき、光拡散層の拡散度合いは、微細凹凸の大きさを調整したり、白色インクによる各ドットの大きさを調整したりすることによって、変化させることができる。また、反射シートとしては、金属フィルムを用いてもよいし、背面９ｃに金属を蒸着させてもよい。 The light guide plate 9 has, for example, a light diffusion layer disposed on the front surface 9b and a reflective sheet disposed on the back surface 9c. The light diffusion layer is formed from a light-transmitting resin containing a light diffusion material. As the light diffusion layer, for example, a polyethylene terephthalate provided with fine irregularities, or a white ink for irregular reflection printed on the front surface 9b is used. At this time, the diffusion degree of the light diffusion layer can be changed by adjusting the size of the fine unevenness or adjusting the size of each dot by the white ink. Moreover, as a reflection sheet, a metal film may be used and a metal may be vapor-deposited on the back surface 9c.

ここで、導光板９の前面９ｂの拡散度合いの分布は、導光板９の前面９ｂから出射するレーザ光１０の輝度が一様になるように形成されている。具体的には、導光板９の前面９ｂに形成される光拡散層は、Ｚ軸方向の輝度を均一にするため、導光板９の入射端面９ａからのＺ軸方向の距離に応じて拡散度合いを変化させた構成を有する。例えば、ここでは、導光板９の入射端面９ａから遠ざかるほど拡散度合いを大きくすることにより、Ｚ軸方向の輝度を均一にしている。 Here, the distribution of the diffusion degree of the front surface 9b of the light guide plate 9 is formed so that the luminance of the laser light 10 emitted from the front surface 9b of the light guide plate 9 is uniform. Specifically, the light diffusion layer formed on the front surface 9b of the light guide plate 9 diffuses in accordance with the distance in the Z axis direction from the incident end surface 9a of the light guide plate 9 in order to make the luminance in the Z axis direction uniform. The configuration is changed. For example, here, the brightness in the Z-axis direction is made uniform by increasing the diffusion degree as the distance from the incident end face 9a of the light guide plate 9 increases.

また、導光板９に入射したレーザ光１０は、導光板９の内部を、全反射を繰り返しながら伝播しつつ、導光板９の前面９ｂに配置された光拡散層で拡散される。このため、拡散されたレーザ光１０のうち導光板９の前面９ｂに臨界角よりも小さい角度で入射するレーザ光の成分が現れる。このレーザ光の成分は、導光板９の前面９ｂから均一に出射する。これにより、導光板９は、平面状に発光する。 The laser light 10 incident on the light guide plate 9 is diffused by the light diffusion layer disposed on the front surface 9b of the light guide plate 9 while propagating through the light guide plate 9 while repeating total reflection. For this reason, a component of the laser beam that is incident on the front surface 9 b of the light guide plate 9 at an angle smaller than the critical angle appears in the diffused laser beam 10. This laser light component is uniformly emitted from the front surface 9 b of the light guide plate 9. Thereby, the light guide plate 9 emits light in a planar shape.

なお、本実施の形態では、拡散シートを導光板９の前面９ｂに配置したが、これに限定されない。例えば、拡散シートは、導光板９の背面９ｃに配置してもよい。ただし、この場合、光拡散層は、反射シートよりも前面９ｂ側に配置される。 In the present embodiment, the diffusion sheet is disposed on the front surface 9b of the light guide plate 9, but the present invention is not limited to this. For example, the diffusion sheet may be disposed on the back surface 9 c of the light guide plate 9. However, in this case, the light diffusion layer is disposed on the front surface 9b side with respect to the reflection sheet.

本実施の形態では、上記のように、輝度の均一性を高くするため、導光板９の入射端面９ａに入射するレーザ光の速軸方向と導光板９の入射端面９ａの長手方向とが一致するように半導体レーザ１ａ〜１ｃを配置している。この原理は、次の通りである。 In the present embodiment, as described above, in order to increase the uniformity of brightness, the fast axis direction of the laser light incident on the incident end surface 9a of the light guide plate 9 and the longitudinal direction of the incident end surface 9a of the light guide plate 9 match. The semiconductor lasers 1a to 1c are arranged as described above. This principle is as follows.

ここでは、まず、半導体レーザ１ａ〜１ｃの構造について説明する。図４は、マルチストライプ構造の半導体レーザの一般的な構造を示す概略図である。なお、本実施の形態では、半導体レーザ１ａ〜１ｃとして、図４に示す一般的な構造の半導体レーザをそれぞれ用いている。 Here, first, the structure of the semiconductor lasers 1a to 1c will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing a general structure of a semiconductor laser having a multi-stripe structure. In the present embodiment, semiconductor lasers having a general structure shown in FIG. 4 are used as the semiconductor lasers 1a to 1c, respectively.

図４に示す半導体レーザは、電極４１、ストライプ４２、酸化膜４３、Ｐ型クラッド層４４、活性層４５、Ｎ型クラッド層４６、基板４７、電極４８、およびレーザ出射面４９をそれぞれ２つずつ有する。 The semiconductor laser shown in FIG. 4 includes two electrodes 41, stripes 42, oxide films 43, P-type cladding layers 44, active layers 45, N-type cladding layers 46, substrates 47, electrodes 48, and laser emission surfaces 49 each. Have.

半導体レーザは、図４に示すように、バンドギャップの小さい活性層４５を、バンドギャップの大きいＰ型クラッド層４４とＮ型クラッド層４６とで挟んだ構造を有する。この構造において、電極４１、４８から順方向に電圧を印加すると、活性層４５に対してＰ型クラッド層４４からは正孔が、Ｎ型クラッド層４６からは電子がそれぞれ注入され、活性層４５の内部に反転分布が形成される。この結果、レーザ出射面４９から図４のＺ軸方向にレーザ光が取り出される。 As shown in FIG. 4, the semiconductor laser has a structure in which an active layer 45 having a small band gap is sandwiched between a P-type cladding layer 44 and an N-type cladding layer 46 having a large band gap. In this structure, when a forward voltage is applied from the electrodes 41, 48, holes are injected from the P-type cladding layer 44 and electrons are injected from the N-type cladding layer 46 to the active layer 45, respectively. An inversion distribution is formed inside. As a result, laser light is extracted from the laser emission surface 49 in the Z-axis direction of FIG.

このとき、図４のＹ軸方向（ストライプ４２の幅方向と直交する方向）は、活性層４５と各クラッド層４４、４６との屈折率の違いから、活性層４５の中に光が閉じ込められる。このため、Ｙ軸方向の横モードは、活性層４５のＹ軸方向の幅で決定される。通常、活性層４５のＹ軸方向の幅は１〜２μｍに設定され、このＹ軸方向においてレーザ光はシングルモードである。なお、一般に、図４に示すＹ軸方向は、レーザ光（ビーム）の拡がり角が大きく、上記のように「速軸」と呼ばれている。 At this time, in the Y-axis direction of FIG. 4 (direction perpendicular to the width direction of the stripe 42), light is confined in the active layer 45 due to the difference in refractive index between the active layer 45 and the clad layers 44 and 46. . For this reason, the transverse mode in the Y-axis direction is determined by the width of the active layer 45 in the Y-axis direction. Usually, the width of the active layer 45 in the Y-axis direction is set to 1 to 2 μm, and the laser light is single mode in the Y-axis direction. In general, the Y-axis direction shown in FIG. 4 has a large divergence angle of laser light (beam), and is called “fast axis” as described above.

一方、図４のＸ軸方向（ストライプ４２の幅方向と平行な方向）においては、ストライプ４２の領域にのみ反転分布が生じるため、ストライプ４２の幅Ｃを調整することでＸ軸方向のレーザ光のモードをコントロールする。例えば、横モードをシングルモードにする場合は（シングルモード発振）、ストライプ４２の幅は数μｍに設定される。また、横モードをマルチモードにする場合は（マルチモード発振）、ストライプ４２の幅は数十から数千ミクロンに設定される。なお、一般に、図４に示すＸ軸方向は、レーザ光（ビーム）の拡がり角が小さく、上記のように「遅軸」と呼ばれている。 On the other hand, in the X-axis direction in FIG. 4 (a direction parallel to the width direction of the stripe 42), an inversion distribution occurs only in the region of the stripe 42. Therefore, the laser beam in the X-axis direction can be adjusted by adjusting the width C of the stripe 42. Control the mode. For example, when the transverse mode is changed to the single mode (single mode oscillation), the width of the stripe 42 is set to several μm. When the transverse mode is set to the multimode (multimode oscillation), the width of the stripe 42 is set to several tens to several thousand microns. In general, the X-axis direction shown in FIG. 4 has a small divergence angle of laser light (beam) and is called “slow axis” as described above.

本実施の形態では、Ｘ軸方向においては、大きなレーザ出力を得るため、ストライプ４２の幅を広げてマルチモード発振させる。すなわち、本実施の形態では、半導体レーザ１ａ〜１ｃから出射されるレーザ光は、Ｙ軸（速軸）方向がシングルモード発振、Ｘ軸（遅軸）方向がマルチモード発振となる。また、一般に、マルチストライプ構造の半導体レーザを構成する複数の半導体レーザは、遅軸方向に配列される。そこで、図４に示すように、各半導体レーザ１ａ〜１ｃを構成する２つの半導体レーザのレーザ出射面４９は、Ｘ軸方向に配列される。 In the present embodiment, in order to obtain a large laser output in the X-axis direction, the stripe 42 is widened to cause multimode oscillation. That is, in the present embodiment, the laser light emitted from the semiconductor lasers 1a to 1c is single-mode oscillation in the Y-axis (fast axis) direction and multi-mode oscillation in the X-axis (slow axis) direction. In general, a plurality of semiconductor lasers constituting a semiconductor laser having a multi-stripe structure are arranged in the slow axis direction. Therefore, as shown in FIG. 4, the laser emission surfaces 49 of the two semiconductor lasers constituting each of the semiconductor lasers 1a to 1c are arranged in the X-axis direction.

また、本実施の形態では、図４のＹ軸方向と図２のＹ軸方向を一致させるように、つまり、半導体レーザから出射されたレーザ光１０の速軸方向と、導光板９の入射端面９ａの長手方向とが、導光板９の入射端面９ａにおいて一致するように、半導体レーザ１ａ〜１ｃを配置する。 Further, in the present embodiment, the Y-axis direction of FIG. 4 and the Y-axis direction of FIG. 2 are matched, that is, the fast axis direction of the laser beam 10 emitted from the semiconductor laser and the incident end face of the light guide plate 9. The semiconductor lasers 1 a to 1 c are arranged so that the longitudinal direction of 9 a coincides with the incident end face 9 a of the light guide plate 9.

このように、半導体レーザから出射されたレーザ光１０の速軸方向と導光板９の入射端面９ａの長手方向とを導光板９の入射端面９ａにおいて一致させる理由は、半導体レーザはシングルモードである速軸方向の強度分布が非常に安定しているからである。強度分布が非常に安定しているレーザ光１０の速軸方向を導光板９の入射端面９ａにおいてその長手方向と一致させることにより、非常に安定したガウス分布のレーザ光を第１非球面レンズ６に入射することができる。 Thus, the reason why the fast axis direction of the laser beam 10 emitted from the semiconductor laser and the longitudinal direction of the incident end surface 9a of the light guide plate 9 are coincident with each other on the incident end surface 9a of the light guide plate 9 is that the semiconductor laser is in a single mode. This is because the intensity distribution in the fast axis direction is very stable. By matching the fast axis direction of the laser beam 10 having a very stable intensity distribution with the longitudinal direction of the incident end surface 9a of the light guide plate 9, the laser beam having a very stable Gaussian distribution can be converted into the first aspheric lens 6. Can be incident.

これに対し、遅軸方向をマルチモード発振させた場合、遅軸方向の強度分布は個体差が大きい。また、第１非球面レンズ６は、入射するレーザ光１０の強度分布がガウス分布でない場合には、変換するレーザ光１０の強度分布の均一性も劣化する。 In contrast, when multi-mode oscillation is performed in the slow axis direction, the intensity distribution in the slow axis direction has large individual differences. In addition, when the intensity distribution of the incident laser beam 10 is not a Gaussian distribution, the uniformity of the intensity distribution of the laser beam 10 to be converted also deteriorates.

このため、仮に本実施の形態において、図２のＹ軸方向（導光板９の入射端面９ａの長手方向）と図４のＸ軸方向（半導体レーザから出射されたレーザ光１０の遅軸方向）とが導光板９の入射端面９ａにおいて一致するように半導体レーザ１ａ〜１ｃを配置した場合、半導体レーザ１ａ〜１ｃの個体差に基づくレーザ光１０のばらつきが生じる。これにより、第１非球面レンズ６に入射するレーザ光１０の強度分布が変化し、第１非球面レンズ６はレーザ光１０の強度分布を安定して均一に変換することができない。 For this reason, in the present embodiment, the Y-axis direction in FIG. 2 (the longitudinal direction of the incident end face 9a of the light guide plate 9) and the X-axis direction in FIG. 4 (the slow axis direction of the laser light 10 emitted from the semiconductor laser). When the semiconductor lasers 1a to 1c are arranged so as to coincide with each other on the incident end face 9a of the light guide plate 9, the laser light 10 varies due to the individual difference between the semiconductor lasers 1a to 1c. As a result, the intensity distribution of the laser beam 10 incident on the first aspheric lens 6 changes, and the first aspheric lens 6 cannot stably and uniformly convert the intensity distribution of the laser beam 10.

そこで、本実施の形態では、図２のＹ軸方向（導光板９の入射端面９ａの長手方向）と図４のＹ軸方向（半導体レーザから出射されたレーザ光１０の速軸方向）とが導光板９の入射端面９ａにおいて一致するように半導体レーザ１ａ〜１ｃを配置する。これにより、第１非球面レンズ６に入射するレーザ光１０の強度分布は、半導体レーザの個体差によるばらつきがない、非常に安定したガウス分布になる。そのため、第１非球面レンズ６は、安定してレーザ光１０の強度分布を均一に変換することができる。この結果、面光源の輝度の均一性を高くすることができる。 Therefore, in the present embodiment, the Y-axis direction in FIG. 2 (the longitudinal direction of the incident end face 9a of the light guide plate 9) and the Y-axis direction in FIG. 4 (the fast axis direction of the laser light 10 emitted from the semiconductor laser) Semiconductor lasers 1 a to 1 c are arranged so as to coincide with each other at the incident end face 9 a of the light guide plate 9. As a result, the intensity distribution of the laser light 10 incident on the first aspherical lens 6 becomes a very stable Gaussian distribution that does not vary due to individual differences among semiconductor lasers. Therefore, the first aspheric lens 6 can stably convert the intensity distribution of the laser light 10 uniformly. As a result, the uniformity of the luminance of the surface light source can be increased.

なお、半導体レーザ１ａ〜１ｃの配置は、図１に示すような縦方向の配置に限定されず、横方向に配置してもよい。第１非球面レンズ６に入射するレーザ光１０の速軸方向と導光板９の入射端面９ａの長手方向とを一致させる配置であれば、半導体レーザ１ａ〜１ｃの配置はどのような配置であってもよい。 The arrangement of the semiconductor lasers 1a to 1c is not limited to the vertical arrangement as shown in FIG. 1, and may be arranged in the horizontal direction. As long as the fast axis direction of the laser light 10 incident on the first aspherical lens 6 is aligned with the longitudinal direction of the incident end surface 9a of the light guide plate 9, the semiconductor lasers 1a to 1c are arranged in any way. May be.

次に、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃの詳細について説明する。 Next, the details of the first beam shaping lenses 2a to 2c will be described.

上記のように、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃは、Ｘ軸方向にのみパワーを有するビーム成形レンズである。図１に示す第１ビーム成形レンズ２ａを構成するレンズ要素２ａ−１は、半導体レーザ１ａ−１からのレーザ光をＸ軸方向で略平行光に変換し、レンズ要素２ａ−２は、半導体レーザ１ａ−２からのレーザ光をＸ軸方向で略平行光に変換する。同様に、図１に示す第１ビーム成形レンズ２ｂを構成するレンズ要素２ｂ−１は、半導体レーザ１ｂ−１からのレーザ光をＸ軸方向で略平行光に変換し、レンズ要素２ｂ−２は、半導体レーザ１ｂ−２からのレーザ光をＸ軸方向で略平行光に変換する。第１ビーム成形レンズ２ｃについても同様である。 As described above, the first beam shaping lenses 2a to 2c are beam shaping lenses having power only in the X-axis direction. The lens element 2a-1 constituting the first beam shaping lens 2a shown in FIG. 1 converts the laser light from the semiconductor laser 1a-1 into substantially parallel light in the X-axis direction, and the lens element 2a-2 is a semiconductor laser. The laser beam from 1a-2 is converted into substantially parallel light in the X-axis direction. Similarly, the lens element 2b-1 constituting the first beam shaping lens 2b shown in FIG. 1 converts the laser light from the semiconductor laser 1b-1 into substantially parallel light in the X-axis direction, and the lens element 2b-2 The laser light from the semiconductor laser 1b-2 is converted into substantially parallel light in the X-axis direction. The same applies to the first beam shaping lens 2c.

ここで、仮に第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃがそれぞれ１つのレンズ要素で構成されるとした場合、半導体レーザ１ａ〜１ｃからのレーザ光は、略平行光に変換されずに次の式（１）に示す発散角θを持ってしまう。

ここで、ｐはマルチストライプ構造の半導体レーザの間隔であり、ｆは第１ビーム成形レンズを構成するレンズ要素の焦点距離である。第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃから出射されるレーザ光が式（１）に示す発散角θを持つと、導光板９に入射するレーザ光１０の遅軸方向（導光板９の入射端面９ａの短手方向）のビーム径が太くなる。すなわち、導光板９の入射端面９ａの短手方向の幅を、レーザ光１０の遅軸方向のビーム径に応じて厚くする必要がある。 Here, if the first beam shaping lenses 2a to 2c are each constituted by one lens element, the laser beams from the semiconductor lasers 1a to 1c are not converted into substantially parallel beams, but the following formula (1 The divergence angle θ shown in FIG.

Here, p is an interval between semiconductor lasers having a multi-stripe structure, and f is a focal length of lens elements constituting the first beam shaping lens. When the laser beams emitted from the first beam shaping lenses 2a to 2c have a divergence angle θ shown in the formula (1), the slow axis direction of the laser beam 10 incident on the light guide plate 9 (the incident end surface 9a of the light guide plate 9). The beam diameter in the short direction becomes thicker. That is, it is necessary to increase the width in the short direction of the incident end face 9 a of the light guide plate 9 according to the beam diameter in the slow axis direction of the laser light 10.

これに対し、本実施の形態では、各第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃは、それぞれ２つのレンズ要素で構成されている。これにより、各第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃは、マルチストライプ構造の半導体レーザ１ａ〜１ｃの各レーザを、個別にＸ軸方向で略平行光に変換することができる。この結果、導光板９の幅を厚くする必要が無くなるため、面光源の輝度の均一性を保持しつつ、面発光装置１００を薄型化することができる。 On the other hand, in the present embodiment, each of the first beam shaping lenses 2a to 2c is composed of two lens elements. Thereby, each 1st beam shaping lens 2a-2c can convert each laser of the semiconductor lasers 1a-1c of a multi-stripe structure into substantially parallel light individually in the X-axis direction. As a result, since it is not necessary to increase the width of the light guide plate 9, it is possible to reduce the thickness of the surface light emitting device 100 while maintaining the luminance uniformity of the surface light source.

次に、第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃの詳細について説明する。 Next, details of the second beam shaping lenses 3a to 3c will be described.

上記のように、第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃは、Ｙ軸方向にのみパワーを有するビーム成形レンズである。ここで、図４に示すように、マルチストライプ構造の半導体レーザのレーザ出射面４９は、Ｘ軸方向に配列されている。そのため、Ｙ軸方向にのみパワーを有する第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃは、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃのように、各レーザに対して個別にレンズ要素を配置する必要が無くなる。すなわち、第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃは、１つのレンズ（例えば、シリンドリカルレンズ）で構成される場合でも、半導体レーザ１ａ〜１ｃのレーザ光をそれぞれＹ軸方向で略平行光に変化することができる。なお、本実施の形態では、第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃがレンズ要素に分割されない場合について説明したが、第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃは、レンズ要素に分割して用いてもよい。 As described above, the second beam shaping lenses 3a to 3c are beam shaping lenses having power only in the Y-axis direction. Here, as shown in FIG. 4, the laser emission surfaces 49 of the semiconductor laser having a multi-stripe structure are arranged in the X-axis direction. Therefore, unlike the first beam shaping lenses 2a to 2c, the second beam shaping lenses 3a to 3c having power only in the Y-axis direction do not require the lens elements to be individually arranged for each laser. That is, even when the second beam shaping lenses 3a to 3c are constituted by one lens (for example, a cylindrical lens), the laser beams of the semiconductor lasers 1a to 1c can be changed into substantially parallel beams in the Y-axis direction. it can. In the present embodiment, the case where the second beam shaping lenses 3a to 3c are not divided into lens elements has been described. However, the second beam shaping lenses 3a to 3c may be divided into lens elements and used.

また、例えば、第２ビーム成形レンズ３ａの焦点距離は、半導体レーザ１ａ−１および半導体レーザ１ａ−２から出射するレーザ光の第１非球面レンズ６近傍におけるＹ軸方向のビーム径の平均値が第１非球面レンズ６の設計入射ビーム径と略一致するように設定される。これにより、半導体レーザ１ａ−１および半導体レーザ１ａ−２から出射されるレーザ光の発散角にばらつきが生じる場合でも、導光板９の入射端面９ａにおけるレーザ光１０のＹ軸方向における強度分布を均一な分布に変換することができる。具体的には、図５に示すように、導光板９の入射直前におけるレーザ光１０のＹ軸方向における強度分布は、半導体レーザ１ａ−１の強度分布を示すレーザ光強度分布１と半導体レーザ１ａ−２の強度分布を示すレーザ光強度分布２との合成であるレーザ光強度分布３となる。他の第２ビーム成形レンズ３ｂ、３ｃについても同様である。このように、第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃの焦点距離を設定することで、導光板９の入射端面９ａでのレーザ光１０の強度分布を均一にすることができる。 For example, the focal length of the second beam shaping lens 3a is the average value of the beam diameters in the Y-axis direction in the vicinity of the first aspherical lens 6 of the laser light emitted from the semiconductor laser 1a-1 and the semiconductor laser 1a-2. It is set so as to substantially match the designed incident beam diameter of the first aspheric lens 6. Thereby, even when the divergence angles of the laser beams emitted from the semiconductor laser 1a-1 and the semiconductor laser 1a-2 vary, the intensity distribution in the Y-axis direction of the laser beam 10 on the incident end surface 9a of the light guide plate 9 is uniform. Can be converted to a simple distribution. Specifically, as shown in FIG. 5, the intensity distribution in the Y-axis direction of the laser beam 10 immediately before incidence of the light guide plate 9 is the laser beam intensity distribution 1 indicating the intensity distribution of the semiconductor laser 1a-1 and the semiconductor laser 1a. The laser beam intensity distribution 3 is a combination with the laser beam intensity distribution 2 indicating the intensity distribution of -2. The same applies to the other second beam shaping lenses 3b and 3c. In this way, by setting the focal length of the second beam shaping lenses 3a to 3c, the intensity distribution of the laser light 10 on the incident end face 9a of the light guide plate 9 can be made uniform.

このようにして、本実施の形態では、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃおよび第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃを用いて、マルチストライプ構造の半導体レーザ１ａ−１〜１ｃ−２から出射されるレーザ光がY方向のビーム径がＡの平行ビームに変換（コリメート：collimate）される。 Thus, in the present embodiment, laser beams emitted from the semiconductor lasers 1a-1 to 1c-2 having a multi-stripe structure using the first beam shaping lenses 2a to 2c and the second beam shaping lenses 3a to 3c. The light is converted into a collimated beam having a beam diameter in the Y direction of A (collimate).

一般に、マルチストライプ構造の半導体レーザ間の間隔（寸法）は、数十ミクロン（μｍ）〜数百ミクロンである。ここで、仮にビーム成形レンズ２ａ〜２ｃがＸ軸方向のみでなく、Ｙ軸方向に対してもレーザ光を平行ビームに変換するとした場合、Ｙ軸方向のビーム径は、上記半導体レーザ間の間隔以上に拡げることができなくなる。すなわち、第１非球面レンズ６に入射されるレーザ光１０のビーム径は最大でも数百ミクロンとなるため、第１非球面レンズ６では、設計入射ビーム径を数百ミクロンにする必要がある。よって、第１非球面レンズ６では、調整誤差（ディセンタ誤差）およびビーム径のばらつきが強度分布変換に与える影響がより大きくなってしまう。 In general, the interval (dimension) between semiconductor lasers having a multi-stripe structure is several tens of microns (μm) to several hundreds of microns. Here, if the beam shaping lenses 2a to 2c convert the laser beam into a parallel beam not only in the X-axis direction but also in the Y-axis direction, the beam diameter in the Y-axis direction is the interval between the semiconductor lasers. It can no longer be expanded. That is, since the beam diameter of the laser light 10 incident on the first aspheric lens 6 is several hundred microns at the maximum, the design incident beam diameter of the first aspheric lens 6 needs to be several hundred microns. Therefore, in the first aspheric lens 6, the influence of adjustment error (decenter error) and variation in beam diameter on intensity distribution conversion becomes larger.

一方、マルチストライプ構造の半導体レーザ間の間隔を数ミリオーダに広げると、Ｘ軸方向のビーム径が太くなってしまう。例えば、半導体レーザをＸ軸方向に５ｍｍ間隔で１０個配列すると、５０（＝５ｍｍ×１０）ｍｍの幅が必要となるため、面発光装置１００自体を薄型化することができなくなる。 On the other hand, if the interval between semiconductor lasers having a multi-stripe structure is increased to several millimeters, the beam diameter in the X-axis direction becomes thick. For example, if 10 semiconductor lasers are arranged at intervals of 5 mm in the X-axis direction, a width of 50 (= 5 mm × 10) mm is required, and thus the surface emitting device 100 itself cannot be thinned.

これに対し、本実施の形態に係る面発光装置１００では、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃおよび第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃを用いてＸ軸方向とＹ軸方向とで個別にビーム成形を行う。これにより、面発光装置１００では、マルチストライプ構造の半導体レーザを用いる場合でも、Ｘ軸方向の自装置の幅が増加することを防ぎ、かつ、Ｙ軸方向へのビーム径の拡がりに制限を受けることを防ぎつつ、ビーム成形を行うことができる。 On the other hand, in the surface emitting device 100 according to the present embodiment, the first beam shaping lenses 2a to 2c and the second beam shaping lenses 3a to 3c are used to individually perform beam shaping in the X axis direction and the Y axis direction. Do. Thereby, in the surface emitting device 100, even when a semiconductor laser having a multi-stripe structure is used, the width of the device in the X-axis direction is prevented from increasing, and the beam diameter in the Y-axis direction is limited. While preventing this, beam shaping can be performed.

また、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃの両面をシリンドリカル面で構成（レーザ光源１側の面をＸ軸方向のシリンドリカル面、出口側の面をＹ軸方向のシリンドリカル面で構成）することで、上記したマルチストライプ構造の半導体レーザ間の寸法に関する問題を解決することができる。ただし、Ｘ軸方向のシリンドリカル面およびＹ軸方向のシリンドリカル面の光軸を軸とした回転方向の誤差を、正常に動作するために問題ないレベルまで抑えることが非常に困難であることが知られている。このため、両面がシリンドリカル面で構成されるビーム成形レンズを実際に使用することは非常に困難となる。 Further, by configuring both surfaces of the first beam shaping lenses 2a to 2c with cylindrical surfaces (the surface on the laser light source 1 side is configured with a cylindrical surface in the X-axis direction, and the surface on the exit side is configured with a cylindrical surface in the Y-axis direction), It is possible to solve the problem relating to the dimension between the semiconductor lasers having the multi-stripe structure. However, it is known that it is very difficult to suppress the error in the rotation direction about the optical axis of the cylindrical surface in the X-axis direction and the cylindrical surface in the Y-axis direction to a level at which there is no problem in order to operate normally. ing. For this reason, it is very difficult to actually use a beam shaping lens having both cylindrical surfaces.

これに対し、本実施の形態に係る面発光装置１００では、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃと第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃとでＸ軸方向およびＹ軸方向のビーム成形を個別に行う。これにより、面発光装置１００では、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃと第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃとを用いる容易な構成により、上記レンズ両面をシリンドリカル面で構成する場合に生じる問題を考慮することなく、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のビーム成形を行うことができる。 On the other hand, in the surface light emitting device 100 according to the present embodiment, the first beam shaping lenses 2a to 2c and the second beam shaping lenses 3a to 3c individually perform beam shaping in the X axis direction and the Y axis direction. Thereby, in the surface light-emitting device 100, the problem which arises when the said lens both surfaces are comprised with a cylindrical surface by the easy structure using the 1st beam shaping lenses 2a-2c and the 2nd beam shaping lenses 3a-3c is considered. Therefore, beam shaping in the X-axis direction and the Y-axis direction can be performed.

＜面発光装置の動作＞
次に、上記の構成を有する面発光装置１００の動作について説明する。 <Operation of surface emitting device>
Next, the operation of the surface light emitting device 100 having the above configuration will be described.

まず、半導体レーザ１ａ〜１ｃは、赤色、緑色、および青色のレーザ光１０ａ〜１０ｃをそれぞれ出射する。半導体レーザ１ａ〜１ｃから出射されたレーザ光１０ａ〜１０ｃは、対応する第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃと第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃにより、ビーム径Ａの平行ビームに変換（ビーム成形）される。ビーム成形後のレーザ光１０ａ〜１０ｃは、色合成プリズム４により、１本のレーザ光１０に合成される。合成後のレーザ光１０は、折り曲げミラー５により折り曲げられて、第１非球面レンズ６に入射する。 First, the semiconductor lasers 1a to 1c emit red, green, and blue laser beams 10a to 10c, respectively. Laser beams 10a to 10c emitted from the semiconductor lasers 1a to 1c are converted (beam shaped) into parallel beams having a beam diameter A by the corresponding first beam shaping lenses 2a to 2c and second beam shaping lenses 3a to 3c. The The laser beams 10 a to 10 c after the beam shaping are combined into one laser beam 10 by the color combining prism 4. The combined laser beam 10 is bent by the bending mirror 5 and enters the first aspherical lens 6.

第１非球面レンズ６に入射したレーザ光１０は、第１非球面レンズ６により、強度分布がガウス分布であるビーム径Ａの平行ビームのＹ軸方向の強度分布が略均一な強度分布に変換された後、第２非球面レンズ７に入射する。このとき、本実施の形態では、導光板９の入射端面９ａに入射するレーザ光１０の速軸方向と導光板９の入射端面９ａの長手方向とが一致するように半導体レーザ１ａ〜１ｃを配置する。このため、第１非球面レンズ６に入射するレーザ光１０の強度分布は、半導体レーザの個体差によるばらつきがない、非常に安定したガウス分布になる。このため、第１非球面レンズ６は、安定してレーザ光１０の強度分布を均一に変換することができる。これは、面光源の輝度の均一性の向上に大きく寄与する。 The laser beam 10 incident on the first aspherical lens 6 is converted by the first aspherical lens 6 into an intensity distribution in which the intensity distribution in the Y-axis direction of a parallel beam having a beam diameter A having a Gaussian intensity distribution is uniform. Then, the light enters the second aspheric lens 7. At this time, in the present embodiment, the semiconductor lasers 1a to 1c are arranged so that the fast axis direction of the laser light 10 incident on the incident end surface 9a of the light guide plate 9 and the longitudinal direction of the incident end surface 9a of the light guide plate 9 coincide. To do. For this reason, the intensity distribution of the laser light 10 incident on the first aspherical lens 6 becomes a very stable Gaussian distribution without variations due to individual differences among semiconductor lasers. For this reason, the first aspherical lens 6 can stably convert the intensity distribution of the laser light 10 uniformly. This greatly contributes to improving the uniformity of the luminance of the surface light source.

その後、第２非球面レンズ７では、第１非球面レンズ６により発散光とされたレーザ光１０を再び平行光に変換する。 Thereafter, the second aspherical lens 7 converts the laser light 10 that has been diverged by the first aspherical lens 6 into parallel light again.

その後、シリンドリカルレンズ８は、レーザ光１０のＸ軸方向の平行光を収束光または発散光に変換する。したがって、導光板９の入射端面９ａに入射するレーザ光１０は、Ｙ軸方向における強度分布が略均一になるとともに、Ｘ軸方向が収束光または発散光になり、Ｙ軸方向が略平行光になる。 Thereafter, the cylindrical lens 8 converts parallel light in the X-axis direction of the laser light 10 into convergent light or divergent light. Therefore, the laser light 10 incident on the incident end surface 9a of the light guide plate 9 has a substantially uniform intensity distribution in the Y-axis direction, convergent light or divergent light in the X-axis direction, and substantially parallel light in the Y-axis direction. Become.

その後、シリンドリカルレンズ８から出射したレーザ光１０は、導光板９の入射端面９ａから導光板９に入射する。導光板９に入射したレーザ光１０は、導光板９の内部を全反射を繰り返しながら伝播しつつ、導光板９の前面９ｂに配置された光拡散層で拡散される。このとき、拡散されたレーザ光１０のうち導光板９の前面９ｂに臨界角よりも小さい角度で入射するレーザ光の成分が現れる。そして、このレーザ光の成分が、導光板９の前面９ｂから均一に出射する。これにより、導光板９は、平面状に発光する。 Thereafter, the laser beam 10 emitted from the cylindrical lens 8 enters the light guide plate 9 from the incident end surface 9 a of the light guide plate 9. The laser beam 10 incident on the light guide plate 9 is diffused by the light diffusion layer disposed on the front surface 9b of the light guide plate 9 while propagating through the light guide plate 9 while repeating total reflection. At this time, of the diffused laser light 10, a component of the laser light that enters the front surface 9b of the light guide plate 9 at an angle smaller than the critical angle appears. The laser light component is uniformly emitted from the front surface 9 b of the light guide plate 9. Thereby, the light guide plate 9 emits light in a planar shape.

このように、本実施の形態によれば、導光板９の入射端面９ａに入射するレーザ光の速軸方向と導光板９の入射端面９ａの長手方向とが一致するように半導体レーザ１ａ〜１ｃを配置する。これにより、第１非球面レンズ６に入射するレーザ光１０の強度分布は、半導体レーザの個体差によるばらつきがない、非常に安定したガウス分布になる。このため、第１非球面レンズ６は、安定してレーザ光１０の強度分布を均一に変換することができる。この結果、面光源の輝度の均一性の向上を図ることができる。 Thus, according to the present embodiment, the semiconductor lasers 1a to 1c are arranged so that the fast axis direction of the laser light incident on the incident end face 9a of the light guide plate 9 and the longitudinal direction of the incident end face 9a of the light guide plate 9 coincide. Place. As a result, the intensity distribution of the laser light 10 incident on the first aspherical lens 6 becomes a very stable Gaussian distribution that does not vary due to individual differences among semiconductor lasers. For this reason, the first aspherical lens 6 can stably convert the intensity distribution of the laser light 10 uniformly. As a result, it is possible to improve the luminance uniformity of the surface light source.

さらに、本実施の形態によれば、各第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃは、マルチストライプ構造の半導体レーザ１ａ〜１ｃに対応した数のレンズ要素に分割して構成されている。これにより、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃは、マルチストライプ構造の半導体レーザ１ａ〜１ｃから出射される各レーザ光を、発散角を持たすことなく略平行光に個別に変換することができる。この結果、導光板９の入射端面９ａでのレーザ光１０の強度分布が均一になるため、面光源の輝度の均一性の向上を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, each of the first beam shaping lenses 2a to 2c is divided into a number of lens elements corresponding to the semiconductor lasers 1a to 1c having a multi-stripe structure. Thereby, the first beam shaping lenses 2a to 2c can individually convert the respective laser beams emitted from the semiconductor lasers 1a to 1c having the multi-stripe structure into substantially parallel beams without having a divergence angle. As a result, the intensity distribution of the laser light 10 on the incident end face 9a of the light guide plate 9 becomes uniform, so that the uniformity of the luminance of the surface light source can be improved.

さらに、本実施の形態によれば、マルチストライプ構造の半導体レーザ１ａ〜１ｃから出射されるレーザ光に対して、第１ビーム成形レンズ２ａ〜２ｃがＸ軸方向でビーム成形して、第２ビーム成形レンズ３ａ〜３ｃがＹ軸方向でビーム成形する。これにより、レーザ光１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して、それぞれ個別にビーム径を制御してビーム成形されることができる。具体的には、レーザ光１０のＸ軸方向に対しては、遅軸方向のビーム径が太くならないようにビーム径を制御することができ、レーザ光１０のＹ軸方向に対しては、導光板９の入射端面９ａでのレーザ光１０の強度分布が均一になるようにビーム径を制御することができる。この結果、面光源の輝度の均一性の向上を図ることができる。 Furthermore, according to the present embodiment, the first beam shaping lenses 2a to 2c perform beam shaping in the X-axis direction on the laser light emitted from the multi-stripe semiconductor lasers 1a to 1c, and the second beam The molded lenses 3a to 3c perform beam shaping in the Y-axis direction. Thereby, the laser beam 10 can be shaped by individually controlling the beam diameter in the X-axis direction and the Y-axis direction. Specifically, with respect to the X-axis direction of the laser light 10, the beam diameter can be controlled so that the beam diameter in the slow-axis direction does not increase, and with respect to the Y-axis direction of the laser light 10, the beam diameter can be controlled. The beam diameter can be controlled so that the intensity distribution of the laser beam 10 on the incident end face 9a of the optical plate 9 is uniform. As a result, it is possible to improve the luminance uniformity of the surface light source.

なお、本実施の形態における光学系は、いろいろ変更が可能である。 Note that the optical system in the present embodiment can be variously changed.

例えば、第２非球面レンズ７の代わりに、第１非球面レンズ６により発散光とされたレーザ光１０を再び略平行光に変換する光学系として、Ｙ軸方向にのみパワーを持つ非球面フレネルレンズを用いることができる。非球面フレネルレンズは、通常の非球面レンズに比べて、レンズの厚さを薄くすることができる。したがって、非球面フレネルレンズを用いた場合は、レンズの厚さを薄くすることができ、面発光装置の小型化を図ることができる。 For example, instead of the second aspherical lens 7, an aspherical Fresnel having power only in the Y-axis direction is used as an optical system that converts the laser light 10 diverged by the first aspherical lens 6 into substantially parallel light again. A lens can be used. The aspheric Fresnel lens can be made thinner than a normal aspheric lens. Therefore, when an aspheric Fresnel lens is used, the thickness of the lens can be reduced, and the surface light emitting device can be reduced in size.

また、例えば、シリンドリカルレンズ８の代わりに、シリンドリカルフレネルレンズを用いることができる。シリンドリカルフレネルレンズは、Ｘ軸方向にのみパワーを持ち、レーザ光１０を収束光に変換する。シリンドリカルフレネルレンズは、シリンドリカルレンズ８に比べて、レンズの厚さを薄くすることができる。したがって、シリンドリカルフレネルレンズを用いた場合は、レンズの厚さを薄くすることができ、面発光装置の小型化を図ることができる。 Further, for example, a cylindrical Fresnel lens can be used instead of the cylindrical lens 8. The cylindrical Fresnel lens has power only in the X-axis direction, and converts the laser beam 10 into convergent light. The cylindrical Fresnel lens can be made thinner than the cylindrical lens 8. Therefore, when a cylindrical Fresnel lens is used, the thickness of the lens can be reduced, and the surface light emitting device can be reduced in size.

さらには、例えば、Ｙ軸方向にのみパワーを持つ上記の非球面フレネルレンズおよびＸ軸方向にのみパワーを持つ上記のシリンドリカルフレネルレンズを同時に用いてもよい。これにより、２つのレンズの厚さを薄くすることができるため、面発光装置の小型化をより一層図ることができる。 Furthermore, for example, the aspheric Fresnel lens having power only in the Y-axis direction and the cylindrical Fresnel lens having power only in the X-axis direction may be used at the same time. Thereby, since the thickness of two lenses can be made thin, size reduction of a surface emitting device can be achieved further.

また、例えば、シリンドリカルレンズ８の代わりに、拡散板を用いることもできる。拡散板は、第２非球面レンズ７を透過した後のレーザ光１０に発散性を与える点で、シリンドリカルレンズ８と同様の機能を有する。しかも、拡散板は、シリンドリカルレンズ８に比べて、厚さを薄くすることができる。したがって、拡散板を用いた場合は、厚さを薄くすることができ、結果として面発光装置をコンパクトにすることができる。また、拡散板は、シリンドリカルレンズ８よりもＸ軸方向のパワーが強いため、Ｚ軸方向の輝度を均一にすることができる。 Further, for example, a diffusion plate can be used instead of the cylindrical lens 8. The diffusing plate has the same function as the cylindrical lens 8 in that the laser beam 10 after passing through the second aspherical lens 7 is given a divergence. In addition, the diffusion plate can be made thinner than the cylindrical lens 8. Therefore, when the diffusion plate is used, the thickness can be reduced, and as a result, the surface light emitting device can be made compact. Further, since the diffusing plate has a higher power in the X-axis direction than the cylindrical lens 8, the luminance in the Z-axis direction can be made uniform.

なお、第１非球面レンズ６からのレーザ光１０を拡散板に直接入射するように構成してもよい。これにより、第２非球面レンズ７を省略することができるため、面発光装置をさらにコンパクトにすることができる。 In addition, you may comprise so that the laser beam 10 from the 1st aspherical lens 6 may inject into a diffuser plate directly. Thereby, since the 2nd aspherical lens 7 can be abbreviate | omitted, a surface emitting apparatus can be made further compact.

また、拡散板と上記したＸ軸方向にのみパワーを持つシリンドリカルフレネルレンズとを同時に用いてもよい。これにより、シリンドリカルフレネルレンズを単独で用いる場合に比べて導光板９の入射端面９ａに入射するレーザ光１０の発散角をより大きくすることができ、Ｚ軸方向の輝度の均一性をさらに上げることができる。 Further, a diffuser plate and a cylindrical Fresnel lens having power only in the X-axis direction may be used at the same time. As a result, the divergence angle of the laser beam 10 incident on the incident end face 9a of the light guide plate 9 can be increased as compared with the case where a cylindrical Fresnel lens is used alone, and the luminance uniformity in the Z-axis direction is further increased. Can do.

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る画像表示装置について説明する。図６は、本実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す断面図である。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。 (Embodiment 2)
Next, an image display apparatus according to Embodiment 2 will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the image display apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図６に示す画像表示装置６００は、図１に示す実施の形態１に対応する面発光装置１００と、表示パネル６１とを有する。 An image display device 600 shown in FIG. 6 includes a surface light emitting device 100 corresponding to the first embodiment shown in FIG.

表示パネル６１は、導光板９の前面９ｂと対向する位置に配置されている。表示パネル６１は、例えば、公知の液晶パネルであり、図示しない偏光板や液晶セル、カラーフィルタなどから構成されている。 The display panel 61 is disposed at a position facing the front surface 9 b of the light guide plate 9. The display panel 61 is, for example, a known liquid crystal panel, and includes a polarizing plate, a liquid crystal cell, a color filter, and the like (not shown).

画像表示装置６００は、導光板９の前面９ｂから出射したレーザ光１０を表示パネル６１に入射し、表示パネル６１による光の遮断および透過現象を利用して画像を表示する。 The image display device 600 makes the laser light 10 emitted from the front surface 9b of the light guide plate 9 enter the display panel 61, and displays an image using light blocking and transmission phenomena by the display panel 61.

このように、本実施の形態によれば、実施の形態１で説明した輝度の均一性が高い面発光装置１００を光源として用いるため、輝度ムラを低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the surface light emitting device 100 having high luminance uniformity described in the first embodiment is used as a light source, luminance unevenness can be reduced.

本発明に係る面発光装置および画像表示装置は、輝度の均一性を向上することができる面発光装置および画像表示装置として有用である。また、本発明に係る面発光装置および画像表示装置は、高画質化、小型化、および低消費電力化が望まれる液晶テレビや液晶モニタなどに好適である。 The surface light-emitting device and the image display device according to the present invention are useful as a surface light-emitting device and an image display device that can improve the uniformity of luminance. In addition, the surface light emitting device and the image display device according to the present invention are suitable for a liquid crystal television, a liquid crystal monitor, and the like where high image quality, small size, and low power consumption are desired.

本発明の実施の形態１に係る面発光装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the surface emitting apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１の要部の概略構成を示す図１に垂直な方向の断面図1 is a cross-sectional view perpendicular to FIG. 1 showing a schematic configuration of the main part of FIG. （Ａ）は、図１の第１非球面レンズの入射面近傍におけるレーザ光のＹ軸方向の強度分布の一例を示す図、（Ｂ）は、図１の第２非球面レンズへ入射する位置におけるレーザ光のＹ軸方向の強度分布の一例を示す図(A) is a figure which shows an example of the intensity distribution of the Y-axis direction of the laser beam in the entrance surface vicinity of the 1st aspherical lens of FIG. 1, (B) is the position which injects into the 2nd aspherical lens of FIG. Showing an example of intensity distribution in the Y-axis direction of laser light in 図１の半導体レーザの一般的な構造を示す概略図Schematic showing the general structure of the semiconductor laser of FIG. 図１の導光板の入射端面におけるレーザ光のＹ軸方向の強度分布の一例を示す図The figure which shows an example of the intensity distribution of the Y-axis direction of the laser beam in the incident end surface of the light-guide plate of FIG. 本発明の実施の形態２に係る画像表示装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the image display apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.

Explanation of symbols

１ａ赤色半導体レーザ
１ｂ緑色半導体レーザ
１ｃ青色半導体レーザ
２ａ、２ｂ、２ｃ第１ビーム成形レンズ
３ａ、３ｂ、３ｃ第２ビーム成形レンズ
４色合成プリズム
５折り曲げミラー
６第１非球面レンズ
７第２非球面レンズ
８シリンドリカルレンズ
９導光板
９ａ導光板の入射端面
９ｂ導光板の前面
９ｃ導光板の背面
１０ａ赤色半導体レーザから出射したレーザ光
１０ｂ緑色半導体レーザから出射したレーザ光
１０ｃ青色半導体レーザから出射したレーザ光
１０色合成プリズムにより合成されたレーザ光
４１電極
４２ストライプ
４３酸化膜
４４Ｐ型クラッド層
４５活性層
４６Ｎ型クラッド層
４７基板
４８電極
４９レーザ出射面
１００面発光装置
６００画像表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Red semiconductor laser 1b Green semiconductor laser 1c Blue semiconductor laser 2a, 2b, 2c 1st beam shaping lens 3a, 3b, 3c 2nd beam shaping lens 4 Color synthesis prism 5 Bending mirror 6 1st aspherical lens 7 2nd aspherical surface Lens 8 Cylindrical lens 9 Light guide plate 9a Incident end face of light guide plate 9b Front surface of light guide plate 9c Back surface of light guide plate 10a Laser light emitted from red semiconductor laser 10b Laser light emitted from green semiconductor laser 10c Laser light emitted from blue semiconductor laser Laser beam synthesized by 10 color synthesis prism 41 Electrode 42 Stripe 43 Oxide film 44 P-type clad layer 45 Active layer 46 N-type clad layer 47 Substrate 48 Electrode 49 Laser emission surface 100 Surface light emitting device 600 Image display device

Claims

A semiconductor laser light source having a multi-stripe structure for emitting a plurality of laser beams;
A light guide plate that guides laser light from the incident surface and emits light from the exit surface; and
A first optical system for converting laser light emitted from the semiconductor laser light source into substantially parallel light in a slow axis direction;
A second optical system for converting laser light emitted from the semiconductor laser light source into substantially parallel light in the fast axis direction;
An intensity distribution converter that converts the intensity distribution of the laser light emitted from the semiconductor laser light source into a substantially uniform intensity distribution in the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate;
The fast axis direction of the laser light converted by the intensity conversion unit incident on the incident surface of the light guide plate coincides with the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate.
Surface emitting device.

The first optical system has an array shape including a plurality of lens elements corresponding to a plurality of semiconductor lasers constituting the semiconductor laser light source having the multi-stripe structure.
Each of the plurality of lens elements converts laser light emitted from a corresponding semiconductor laser into substantially parallel light in the slow axis direction.
The surface emitting device according to claim 1.

The semiconductor laser light source is
It is composed of a plurality of semiconductor laser light sources having a multi-stripe structure in which the wavelengths of emitted laser light are different from each other,
The fast axis direction of each laser beam incident on the incident surface of the light guide plate coincides with the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate,
The surface emitting device according to claim 1.

A light combining unit that combines a plurality of laser beams emitted from the plurality of semiconductor laser light sources having a multi-stripe structure;
The intensity distribution converter is
Converting the intensity distribution of the laser light combined by the light combining section into a substantially uniform intensity distribution in the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate;
The surface emitting device according to claim 3.

Laser light that is disposed between the intensity distribution conversion unit and the light guide plate and that is incident on the light guide plate is converted into substantially parallel light with respect to the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate, and / or A third optical system for changing a divergence angle in the short direction of the incident surface;
The surface emitting device according to claim 1, further comprising:

The semiconductor laser light source is
Having a plurality of semiconductor laser light sources having a multi-stripe structure for emitting laser light having wavelengths corresponding to the three primary colors;
The surface emitting device according to claim 1.

The intensity distribution converter is
Composed of at least one aspheric lens element or aspheric mirror,
The surface emitting device according to claim 1.

The third optical system includes:
Using one lens element, the laser light incident on the light guide plate is converted into substantially parallel light in the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate.
The surface emitting device according to claim 7.

The third optical system includes:
Using one lens element, the divergence angle in the short direction of the incident surface of the light guide plate is controlled.
The surface emitting device according to claim 7.

The third optical system includes:
Using one diffusion plate, changing the divergence angle in the short direction of the incident surface of the light guide plate,
The surface emitting device according to claim 7.

The third optical system includes:
Using one lens element and one diffusion plate, changing the divergence angle in the short direction of the incident surface of the light guide plate,
The surface emitting device according to claim 7.

A surface light-emitting device according to any one of claims 1 to 11,
A display panel disposed on the light exit surface side of the light guide plate;
An image display apparatus.