JP2014060452A - Solid light source device, projector, and monitoring device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device achieving markedly high output and high efficiency.SOLUTION: A laser light source device 100 comprises: a substrate 100A; a plurality of end face emission type laser elements 110 formed on the substrate 100A to emit light to a direction of a surface of the substrate 100A; and an optical member 120 bonded adjacent to the substrate 100A for reflecting and condensing each light emitted from the plurality of laser elements 110 in a direction of deviating from the direction of the surface.

Description

本発明は、レーザ光源装置、プロジェクタ、モニタ装置に関する。   The present invention relates to a laser light source device, a projector, and a monitor device.

従来からプロジェクタ等の光学装置の分野では、照明光源として高圧水銀ランプが多用されている。高圧水銀ランプには、高出力な光が得られるという利点があるが、色再現性に制約があること、瞬時点灯・消灯が難しいこと、寿命が短いこと等の課題もある。このような事情により、半導体レーザ等の固体光源を用いたレーザ光源装置が期待されている。半導体レーザ素子としては、面発光型のものや端面発光型のものが知られている。   Conventionally, in the field of optical devices such as projectors, high-pressure mercury lamps are frequently used as illumination light sources. The high-pressure mercury lamp has the advantage that high-power light can be obtained, but there are also problems such as limited color reproducibility, difficulty in instantaneous lighting and extinguishing, and short life. Under such circumstances, a laser light source device using a solid light source such as a semiconductor laser is expected. As the semiconductor laser element, a surface emitting type or an edge emitting type is known.

半導体レーザ素子は、半導体基板上に形成された積層体からなっている。積層体は、一対の電極や、電極間に設けられた活性層等により構成されている。また、積層体には、波長選択性を有する反射層(DBR層)等が設けられており、DBR層により内部共振器が構成されている。一対の電極間に電圧を印加すると活性層に光が生じ、この光は内部共振器により共振して増幅される。面発光型では積層体の厚み方向に光が進行するのに対し、端面発光型では面方向に光が進行する。すなわち、面発光型では共振器長が積層体の厚み方向の寸法に依存し、端面発光型では面方向の寸法に依存する。したがって、端面発光型は、面発光型よりも共振器長を長くすることが格段に容易であり、共振によるゲインを格段に高くすることができる。   The semiconductor laser element is composed of a stacked body formed on a semiconductor substrate. The laminate is composed of a pair of electrodes, an active layer provided between the electrodes, and the like. In addition, the laminated body is provided with a reflective layer (DBR layer) having wavelength selectivity and the like, and an internal resonator is constituted by the DBR layer. When a voltage is applied between the pair of electrodes, light is generated in the active layer, and this light is resonated and amplified by the internal resonator. In the surface-emitting type, light travels in the thickness direction of the laminate, whereas in the edge-emitting type, light travels in the surface direction. That is, in the surface emitting type, the resonator length depends on the dimension in the thickness direction of the laminate, and in the end surface emitting type, it depends on the dimension in the surface direction. Therefore, it is much easier to make the resonator length longer in the edge-emitting type than in the surface-emitting type, and the gain due to resonance can be significantly increased.

以上のような理由により、端面発光型のレーザ素子を用いればレーザ光源装置の高出力化が容易であると考えられる。また、高出力化する手法としては、複数のレーザ素子によりレーザ光源装置を構成することも考えられる。複数のレーザ素子を有するレーザ光源装置としては、特許文献1、2に開示されているものがある。   For the reasons described above, it is considered that it is easy to increase the output of the laser light source device by using an edge-emitting laser element. Further, as a technique for increasing the output, it is also conceivable to configure a laser light source device with a plurality of laser elements. As a laser light source device having a plurality of laser elements, there are those disclosed in Patent Documents 1 and 2.

特許文献1のレーザ光発生装置は、スペックルノイズを低減する目的で複数のレーザ光源を設けたものである。レーザ光は、単一波長の光であるので色再現性に優れるが、一方で可干渉性が高いのでスペックルノイズを生じやすいという課題もある。特許文献1では、位相変調部がレーザ光源の各々に設けられており、複数のレーザ光源において位相変調部により波長をずらしている。これにより、複数のレーザ光源から射出されるレーザ光全体としては、スペクトル幅が広くなりスペックルノイズが低減される。   The laser light generating device of Patent Document 1 is provided with a plurality of laser light sources for the purpose of reducing speckle noise. Laser light is excellent in color reproducibility because it is light of a single wavelength, but there is also a problem that speckle noise is likely to occur because of high coherence. In Patent Document 1, a phase modulation unit is provided in each of the laser light sources, and the wavelength is shifted by the phase modulation unit in a plurality of laser light sources. Thereby, as a whole laser beam emitted from a plurality of laser light sources, the spectrum width becomes wide and speckle noise is reduced.

特許文献2の半導体レーザアレイは、光ファイバ通信において伝送容量の拡大を目的として波長が異なる複数の半導体レーザを配置したものである。複数の半導体レーザの各々に、射出されるレーザ光の波長を制御する回折格子(導波層)が設けられている。複数の半導体レーザで導波層の厚みが異なっており、多波長光源になっている。   The semiconductor laser array of Patent Document 2 is configured by arranging a plurality of semiconductor lasers having different wavelengths for the purpose of expanding transmission capacity in optical fiber communication. Each of the plurality of semiconductor lasers is provided with a diffraction grating (waveguide layer) that controls the wavelength of the emitted laser light. A plurality of semiconductor lasers have different waveguiding layer thicknesses and are multi-wavelength light sources.

特開平9−121069号公報JP 9-121069 A 特開平7−15092号公報JP-A-7-15092

以上のように、高出力なレーザ光源装置とするためには、レーザ素子の数を増やすことや端面発光型のレーザ素子を用いること等が有効である。また、レーザ素子から射出された光は、レンズ等の光学部品を経てレーザ光源装置から射出されるので、光学部品での光利用効率を高めることも有効である。しかしながら、これらを両立させることは以下の理由により困難である。   As described above, in order to obtain a high-power laser light source device, it is effective to increase the number of laser elements or use an edge-emitting laser element. In addition, since the light emitted from the laser element is emitted from the laser light source device through an optical component such as a lens, it is also effective to increase the light use efficiency in the optical component. However, it is difficult to make these compatible for the following reasons.

端面発光型では基板の面方向に光が進行するので、レーザ素子の集積度を高くすることが難しい。高集積化を図るためには、レーザ素子から射出された光の光軸を変化させて、基板に対して傾斜した方向(例えば法線方向)に光を取り出す必要がある。また、一般に端面発光型のレーザ素子から射出される光は、その光軸に直交する断面形状が楕円状になるため、光の利用効率を高くするためには光の強度分布を調整する必要もある。したがって、高出力なレーザ光源装置とするためには、光軸を変化させる光学系、及び強度分布を調整する光学系をレーザ素子ごとに設ける必要がある。   In the edge-emitting type, since light travels in the surface direction of the substrate, it is difficult to increase the degree of integration of the laser elements. In order to achieve high integration, it is necessary to change the optical axis of the light emitted from the laser element and extract the light in a direction inclined with respect to the substrate (for example, a normal direction). In general, light emitted from an edge-emitting laser element has an elliptical cross-sectional shape perpendicular to its optical axis. Therefore, it is necessary to adjust the light intensity distribution in order to increase the light utilization efficiency. is there. Therefore, in order to obtain a high-power laser light source device, it is necessary to provide an optical system for changing the optical axis and an optical system for adjusting the intensity distribution for each laser element.

レーザ素子とこれら光学系との間の位置合わせには精度が要求されており、精度が不足すると光の利用効率が低下してしまう。一方、位置合わせの精度を確保しようとすると、製造コストが高騰してしまう。このような不都合は、レーザ素子の数を増やすほど顕著になるため、製造コストや光の利用効率を良好にしつつ、高集積化を図ることは極めて難しい。   Accuracy is required for alignment between the laser element and these optical systems, and if the accuracy is insufficient, the light utilization efficiency decreases. On the other hand, if the accuracy of alignment is to be ensured, the manufacturing cost increases. Such inconvenience becomes more prominent as the number of laser elements is increased. Therefore, it is extremely difficult to achieve high integration while improving the manufacturing cost and the light utilization efficiency.

本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、格段に高出力化や高効率化が可能な光源装置を提供することを目的の1つとする。また、高品質な投射画像が得られるプロジェクタや、鮮明な撮像画像が得られるモニタ装置を提供することを目的の1つとする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a light source device capable of significantly increasing output and efficiency. Another object is to provide a projector capable of obtaining a high-quality projection image and a monitor device capable of obtaining a clear captured image.

本発明のレーザ光源装置は、基板と、前記基板に形成され該基板の面方向に光を射出する端面発光型の複数のレーザ素子と、前記基板に近接して接合され、前記複数のレーザ素子から射出された各々の光を前記面方向から離れる方向に反射させるとともに集光する光学部材と、を備えていることを特徴とする。   The laser light source device of the present invention includes a substrate, a plurality of edge-emitting laser elements that are formed on the substrate and emit light in a surface direction of the substrate, and are bonded in proximity to the substrate. An optical member that reflects and collects each light emitted from the surface in a direction away from the surface direction.

端面発光型のレーザ素子によれば、面発光型よりも共振器長を長くすることができるので、共振によるゲインを高くすることができる。これにより、複数のレーザ素子から射出される光の総出力が格段に高くなり、高出力なレーザ光源装置になる。一般に、端面発光型のレーザ素子から射出される光は、その光軸に直交する断面形状が楕円状である。本発明では、光学部材によりレーザ素子から射出された光を集光するので、集光するとともに光強度分布を調整することが可能になる。これにより、光の利用効率を格段に高くすることができ、高効率なレーザ光源装置にすることができる。   According to the edge-emitting type laser element, the resonator length can be made longer than that of the surface-emitting type, so that the gain due to resonance can be increased. Thereby, the total output of the light emitted from the plurality of laser elements is remarkably increased, and a high-power laser light source device is obtained. In general, light emitted from an edge-emitting laser element has an elliptical cross-sectional shape orthogonal to its optical axis. In the present invention, since the light emitted from the laser element is collected by the optical member, it is possible to collect the light and adjust the light intensity distribution. Thereby, the utilization efficiency of light can be remarkably increased, and a highly efficient laser light source device can be obtained.

また、レーザ素子から射出される光を光学部材によって基板の面方向から離間する方向に反射させるので、射出された光が面方向においてレーザ素子により遮られなくなる。したがって、基板に形成するレーザ素子の数を格段に増やすことが可能になり、格段に高出力なレーザ光源装置にすることが可能になる。また、光学部材が、レーザ素子から射出された光を反射させる機能と集光する機能とを兼ね備えているので、これら機能を独立した部品に分担させるよりも部品数を減らすことができる。したがって、部品数を減らした分だけ部品間の位置合わせを減らすことができ、位置合わせ精度を確保しつつ製造コストを低くすることができる。   Further, since the light emitted from the laser element is reflected by the optical member in a direction away from the surface direction of the substrate, the emitted light is not blocked by the laser element in the surface direction. Therefore, the number of laser elements formed on the substrate can be increased remarkably, and a laser light source device with a remarkably high output can be obtained. In addition, since the optical member has both a function of reflecting the light emitted from the laser element and a function of condensing it, the number of parts can be reduced as compared with the case where these functions are assigned to independent parts. Therefore, the alignment between components can be reduced by the amount of the reduced number of components, and the manufacturing cost can be reduced while ensuring the alignment accuracy.

また、基板と光学部材とが近接して接合されているので、基板と光学部材とが離間して配置されている場合よりも、レーザ素子と光学部材との間の距離が短くなる。したがって、レーザ素子から射出された光が光学部材に入射する際のビーム径が小さくなり、光学部材における光の利用効率が高くなる。また、ビーム径が小さくなるので光学部材を小型化することもできる。
以上のように、本発明によれば、製造コストを高騰させることなく高出力かつ高効率な光源装置を構成することが可能になる。
In addition, since the substrate and the optical member are joined close to each other, the distance between the laser element and the optical member is shorter than when the substrate and the optical member are arranged apart from each other. Therefore, the beam diameter when the light emitted from the laser element enters the optical member is reduced, and the light use efficiency in the optical member is increased. Further, since the beam diameter is reduced, the optical member can be reduced in size.
As described above, according to the present invention, it is possible to configure a light source device with high output and high efficiency without increasing the manufacturing cost.

また、前記光学部材が、該光学部材と一体に形成された複数のビーム成形部を有し、前記複数のビーム成形部の各々が、前記複数のレーザ素子から射出された光の各々を前記面方向から離れる方向に反射させる反射面と、前記反射面で反射した光を集光する集光部と、を含んでいる構成としてもよい。   Further, the optical member has a plurality of beam forming portions formed integrally with the optical member, and each of the plurality of beam forming portions transmits each of light emitted from the plurality of laser elements to the surface. It is good also as a structure containing the reflective surface reflected in the direction away from a direction, and the condensing part which condenses the light reflected by the said reflective surface.

このようにすれば、複数のビーム成形部が光学部品と一体に形成されているので、光学部品と基板とを位置合わせすることにより、複数のビーム成形部の各々と複数のレーザ素子の各々とを一括して位置合わせすることができる。これにより、位置合わせを行うことが格段に容易になる。   In this way, since the plurality of beam forming portions are formed integrally with the optical component, by aligning the optical component and the substrate, each of the plurality of beam forming portions and each of the plurality of laser elements are Can be aligned together. This makes it much easier to perform alignment.

また、前記光学部材が、前記複数のレーザ素子から射出された光の各々を前記面方向から離れる方向に反射させる反射面を有し、該反射面で反射した光が集光されるように該反射面が湾曲している構成としてもよい。
このようにすれば、レーザ素子から光学部材に光が入射する界面が最小限度(1つ)になるので、光学部材における光の損失が最小限度になる。
Further, the optical member has a reflecting surface that reflects each of the light emitted from the plurality of laser elements in a direction away from the surface direction, and the light reflected by the reflecting surface is collected. The reflection surface may be curved.
In this way, the interface where light enters the optical member from the laser element is minimized (one), so that the light loss in the optical member is minimized.

また、前記複数のレーザ素子の前記基板と反対側に、該複数のレーザ素子に共通して放熱板が設けられており、前記放熱板には前記反射面で反射した光を通す開口部が設けられていることが好ましい。
このようにすれば、開口部を通して光を取り出すことができるとともに、複数のレーザ素子を一括して冷却することができる。
In addition, a heat radiating plate is provided on the opposite side of the plurality of laser elements from the substrate, and the heat radiating plate is provided with an opening through which the light reflected by the reflecting surface is transmitted. It is preferable that
In this way, light can be extracted through the opening, and a plurality of laser elements can be cooled together.

また、前記複数のレーザ素子の各々が、該レーザ素子から射出される光の波長を制御する波長制御手段を有し、前記複数のレーザ素子において射出される光の波長が異なっていることが好ましい。
このようにすれば、光源装置から射出される光は、全体としてスペクトル幅が広くなり、可干渉性が低くなるのでスペックルノイズが低減される。
Preferably, each of the plurality of laser elements has wavelength control means for controlling the wavelength of light emitted from the laser elements, and the wavelengths of light emitted from the plurality of laser elements are different. .
In this way, the light emitted from the light source device has a broad spectrum width as a whole and has low coherence, so speckle noise is reduced.

前記基板と前記光学部材とを面方向において位置合わせする位置合わせ手段が設けられていることが好ましい。
このようにすれば、複数の発光部の各々と複数の集光部の各々とを高精度に位置合わせすることができる。
It is preferable that alignment means for aligning the substrate and the optical member in the plane direction is provided.
In this way, each of the plurality of light emitting units and each of the plurality of light collecting units can be aligned with high accuracy.

本発明のプロジェクタは、前記の本発明のレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射装置と、を備えていることを特徴とする。
本発明のレーザ光源装置によれば実質的に高出力な光が得られるので、高輝度の投射画像を得ることができ、ダイナミックレンジが広く高品質な投射画像が得られるプロジェクタになる。また、本発明のレーザ光源装置は光の利用効率が高くなっているので、低消費電力のプロジェクタにすることも可能になる。
A projector according to the present invention includes the laser light source device according to the present invention, a light modulation device that modulates light emitted from the laser light source device, and a projection device that projects light modulated by the light modulation device. It is characterized by having.
According to the laser light source device of the present invention, substantially high output light can be obtained, so that a high-luminance projection image can be obtained and a high-quality projection image can be obtained with a wide dynamic range. Further, since the light use efficiency of the laser light source device of the present invention is high, a projector with low power consumption can be realized.

本発明のモニタ装置は、前記の本発明のレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置から射出された光により照明された被写体を撮像する撮像装置と、を備えていることを特徴とする。
本発明の光源装置によれば実質的に高出力な光が得られるので、被写体で反射する光の光量が確保され、これを撮像することにより鮮明な撮像画像が得られる良好なモニタ装置になる。また、本発明の光源装置は光の利用効率が高くなっているので、低消費電力のモニタ装置にすることも可能になる。
A monitor device according to the present invention includes the laser light source device according to the present invention, and an imaging device that captures an image of a subject illuminated by light emitted from the laser light source device.
According to the light source device of the present invention, substantially high output light can be obtained, so that the amount of light reflected by the subject is secured, and by picking up an image of the light, a good monitor device can be obtained. . In addition, since the light source device of the present invention has high light utilization efficiency, it can be a monitor device with low power consumption.

(a)は第1実施形態の概略平面図、(b)はB−B’線矢視断面図である。(A) is a schematic plan view of 1st Embodiment, (b) is B-B 'arrow sectional drawing. レーザ光源装置の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of a laser light source device. 第2実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the laser light source apparatus of 2nd Embodiment. (a)は第3実施形態の断面図、(b)は要部拡大図である。(A) is sectional drawing of 3rd Embodiment, (b) is a principal part enlarged view. プロジェクタを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows a projector. 走査型プロジェクタを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows a scanning projector. モニタ装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows a monitor apparatus.

以下、本発明の一実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。   Hereinafter, although one embodiment of the present invention is described, the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiment. In the following description, various structures are illustrated using drawings, but in order to show the characteristic parts of the structures in an easy-to-understand manner, the structures in the drawings are shown in different sizes and scales from the actual structures. There is.

[第1実施形態]
図1(a)は第1実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す平面図、図1(b)は図1(a)のB−B’線矢視断面図である。図1(a)、(b)に示すように、レーザ光源装置100は、光源基板(基板)100Aと、端面発光型の複数のレーザ素子110と、光学素子120とを備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1A is a plan view showing a schematic configuration of the laser light source device of the first embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. As shown in FIGS. 1A and 1B, the laser light source device 100 includes a light source substrate (substrate) 100 </ b> A, a plurality of edge-emitting laser elements 110, and an optical element 120.

以下、図1(a)、(b)に示したXYZ直交座標系に基づいて部材の位置関係を説明する。このXYZ直交座標系において、光源基板100Aの厚み方向をZ方向、光源基板100Aの面方向に沿う2方向をX方向、Y方向としている。レーザ素子110はアレイ状に配置されており、X方向、Y方向がそれぞれレーザ素子110の配列方向になっている。ここでは、X方向に2つのレーザ素子110が配列されており、Y方向に4つのレーザ素子110が配列されている(合計8つ)。なお、レーザ素子110の内部における光の進行方向は概略X方向になっており、図1(a)、(b)においてレーザ素子110の右端から光が射出される。   Hereinafter, the positional relationship of the members will be described based on the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIGS. In this XYZ orthogonal coordinate system, the thickness direction of the light source substrate 100A is the Z direction, and two directions along the surface direction of the light source substrate 100A are the X direction and the Y direction. The laser elements 110 are arranged in an array, and the X direction and the Y direction are the arrangement directions of the laser elements 110, respectively. Here, two laser elements 110 are arranged in the X direction, and four laser elements 110 are arranged in the Y direction (a total of eight). Note that the traveling direction of light inside the laser element 110 is substantially the X direction, and light is emitted from the right end of the laser element 110 in FIGS.

光源基板100Aは、例えばシリコンからなる半導体基板を母材にしている。光源基板100Aの一方の面(Z正方向側の面)には、レーザ素子110が形成されている。レーザ素子110は、一方の面に沿う方向(X正方向側)にレーザ光を射出するようになっている。光源基板100AのZ正方向側の面には、レーザ素子110のX正方向側には光学素子120が設けられている。ここでは、光学素子(光学部材)120がレーザ素子110ごとに配置されている。   The light source substrate 100A uses, for example, a semiconductor substrate made of silicon as a base material. A laser element 110 is formed on one surface (surface on the Z positive direction side) of the light source substrate 100A. The laser element 110 emits laser light in a direction along the one surface (X positive direction side). An optical element 120 is provided on the surface on the Z positive direction side of the light source substrate 100A on the X positive direction side of the laser element 110. Here, an optical element (optical member) 120 is arranged for each laser element 110.

光学素子120は、これと対応するレーザ素子110を向いたX負方向側の側面が、反射面121になっている。反射面121は、レーザ素子110に向かって凹の湾曲面になっている。レーザ素子110から射出されたレーザ光は、反射面121で反射して光軸が折り曲げられ、光源基板100Aから離れる方向に進行する。ここでは、反射したレーザ光が光源基板100Aの法線方向(Z正方向)に進行するようになっている。   In the optical element 120, the side surface on the X negative direction side facing the corresponding laser element 110 is a reflection surface 121. The reflecting surface 121 is a concave curved surface toward the laser element 110. The laser light emitted from the laser element 110 is reflected by the reflecting surface 121, the optical axis is bent, and proceeds in a direction away from the light source substrate 100A. Here, the reflected laser light travels in the normal direction (Z positive direction) of the light source substrate 100A.

光学素子120の上面には、アライメントマーク(位置合わせ手段)122が設けられている。光学素子120は、アライメントマーク122を用いて光源基板100Aと位置合わせされた状態で、底面側が光源基板100Aと接着剤により接合されている。   An alignment mark (positioning means) 122 is provided on the upper surface of the optical element 120. The optical element 120 is bonded to the light source substrate 100A with an adhesive while the optical element 120 is aligned with the light source substrate 100A using the alignment mark 122.

光源基板100Aにおいて、レーザ素子110及び光学素子120が配置された配置面側(Z正方向側)には、レーザ素子110の上面に当接させて放熱板130が設けられている。また、光源基板100Aにおいて、前記配置面の裏面側にも放熱板140が設けられている。放熱板130、140により、レーザ素子110の動作時における熱を逃がすことができる。放熱板130には開口部130Aが設けられており、反射面121で反射したレーザ光は、開口部130Aを通って、外部に取り出される。   In the light source substrate 100A, on the arrangement surface side (Z positive direction side) where the laser element 110 and the optical element 120 are arranged, a heat radiating plate 130 is provided in contact with the upper surface of the laser element 110. Further, in the light source substrate 100A, a heat radiating plate 140 is also provided on the back side of the arrangement surface. The heat sinks 130 and 140 can release heat during the operation of the laser element 110. The heat dissipation plate 130 is provided with an opening 130A, and the laser light reflected by the reflecting surface 121 is extracted to the outside through the opening 130A.

図2は、レーザ光源装置100において、1つのレーザ素子110とこれに対応する光学素子120とを拡大して示す要部断面図である。
図2に示すように、レーザ素子110は、第1電極111nと第2電極111pとの間に活性層114を有する積層体により構成されている。この積層体において光源基板100A側(Z負方向側)から順に、第1電極111n、n型ベース層112、n型半導体層(クラッド層)113n、活性層114、p型半導体層(クラッド層)113p、第2電極111pが配置されている。積層体を構成する各層は、前記半導体基板上に各層の形成材料を成膜した後に、この膜をレジスト技術やフォトリソグラフィ法、エッチング技術等を用いてパターニングして形成されている。積層体は、上面とレーザ光の射出部を除いた側面とが、絶縁膜116により覆われて保護されている。n型半導体層113nとp型半導体層113pとの間には、レーザ素子110内での光の進行方向(X方向)において活性層114を挟む両側にDBR層115が設けられている。DBR層115は、入射光をその波長に応じて反射あるいは透過させる。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of one laser element 110 and an optical element 120 corresponding thereto in the laser light source device 100.
As shown in FIG. 2, the laser element 110 is configured by a stacked body having an active layer 114 between a first electrode 111n and a second electrode 111p. In this laminate, in order from the light source substrate 100A side (Z negative direction side), the first electrode 111n, the n-type base layer 112, the n-type semiconductor layer (cladding layer) 113n, the active layer 114, and the p-type semiconductor layer (cladding layer). 113p and the 2nd electrode 111p are arrange | positioned. Each layer constituting the laminate is formed by forming a material for forming each layer on the semiconductor substrate and then patterning the film using a resist technique, a photolithography method, an etching technique, or the like. In the stacked body, the upper surface and the side surface excluding the laser light emitting portion are covered and protected by an insulating film 116. Between the n-type semiconductor layer 113n and the p-type semiconductor layer 113p, DBR layers 115 are provided on both sides of the active layer 114 in the light traveling direction (X direction) in the laser element 110. The DBR layer 115 reflects or transmits incident light according to its wavelength.

第1電極111nと第2電極111pとの間に電力が供給されると、活性層114に光が生じる。n型半導体層162nの一部は、表面形状がX方向に所定の間隔で並ぶ凹凸状(内部グレーティングパターン)になっており、凹凸に整合する波長の光が選択的にX方向に進行する。すなわち、内部グレーティングパターンは、レーザ素子110から射出されるレーザ光の波長を制御する波長制御手段として機能している。   When power is supplied between the first electrode 111n and the second electrode 111p, light is generated in the active layer 114. A part of the n-type semiconductor layer 162n has a concavo-convex shape (internal grating pattern) whose surface shape is arranged at a predetermined interval in the X direction, and light having a wavelength matching the concavo-convex selectively travels in the X direction. That is, the internal grating pattern functions as a wavelength control unit that controls the wavelength of the laser light emitted from the laser element 110.

活性層114をX正方向側に進行した光は、正方向側のDBR層115に入射する。DBR層115に入射した光のうち、基本波長の光はDBR層115を通って光学素子120に向けて射出され、基本波長以外の光はDBR層115で反射する。DBR層115で反射した光は、活性層114を挟む2つのDBR層115の間を往復する。これにより、レーザ発振を生じ、活性層114を通る光が増幅される。以上のようにして、基本波長のレーザ光が光学素子120の反射面121に向けて射出される。   The light that has traveled through the active layer 114 in the X positive direction side enters the DBR layer 115 on the positive direction side. Of light incident on the DBR layer 115, light having a fundamental wavelength is emitted toward the optical element 120 through the DBR layer 115, and light other than the fundamental wavelength is reflected by the DBR layer 115. The light reflected by the DBR layer 115 reciprocates between the two DBR layers 115 sandwiching the active layer 114. As a result, laser oscillation occurs and light passing through the active layer 114 is amplified. As described above, the laser beam having the fundamental wavelength is emitted toward the reflecting surface 121 of the optical element 120.

本実施形態では、複数のレーザ素子110の各々は、基本波長のレーザ光として波長が920nm程度の赤外レーザ光Lを射出するようになっている。また、複数のレーザ素子110で内部グレーティングパターンの凹凸の間隔を異ならせており、複数のレーザ素子110で各々から射出されるレーザ光の波長が、1〜10nm程度のばらつき幅を有するようにしている。   In the present embodiment, each of the plurality of laser elements 110 emits an infrared laser beam L having a wavelength of about 920 nm as a fundamental wavelength laser beam. Further, the intervals of the concave and convex portions of the internal grating pattern are made different among the plurality of laser elements 110 so that the wavelength of the laser light emitted from each of the plurality of laser elements 110 has a variation width of about 1 to 10 nm. Yes.

一般に、端面発光型のレーザ素子では面方向に沿って進行する光が共振し、面発光型のレーザ素子では面方向と直交する方向に進行する光が共振する。したがって、端面発光型によれば、面発光型よりも共振器長を長くすることができる。よって、1つの素子から得られる光の出力を高める観点では、端面発光型の方が面発光型よりも有利である。端面発光型のレーザ素子から射出される光束は、光軸に直交する断面形状が楕円状になる。本実施形態では、レーザ素子110から射出される光束は、拡散角に対する強度分布の半値全幅が、光の進行方向(X方向)に直交しかつ活性層114の面に沿う方向(Y方向)において10°程度になっており、活性層114の厚み方向(Z方向)において40°程度になっている。   In general, in an edge-emitting laser element, light traveling along the surface direction resonates, and in a surface-emitting laser element, light traveling in a direction orthogonal to the surface direction resonates. Therefore, according to the edge-emitting type, the resonator length can be made longer than that of the surface-emitting type. Therefore, the edge-emitting type is more advantageous than the surface-emitting type from the viewpoint of increasing the output of light obtained from one element. The luminous flux emitted from the edge-emitting laser element has an elliptical cross-sectional shape perpendicular to the optical axis. In the present embodiment, the luminous flux emitted from the laser element 110 is such that the full width at half maximum of the intensity distribution with respect to the diffusion angle is perpendicular to the light traveling direction (X direction) and along the surface of the active layer 114 (Y direction). It is about 10 °, and is about 40 ° in the thickness direction (Z direction) of the active layer 114.

レーザ素子110から射出された光は、反射面121に入射する。反射面121は、湾曲面になっており、反射面121で反射したレーザ光Lが集光される。ここでは、反射面121が、放物面で構成されており、レーザ素子110を点光源と見なした場合の点光源が放物面の焦点に位置するようになっている。これにより、反射面121で反射したレーザ光Lは無限遠方に集光される。   Light emitted from the laser element 110 enters the reflecting surface 121. The reflecting surface 121 is a curved surface, and the laser light L reflected by the reflecting surface 121 is collected. Here, the reflecting surface 121 is formed of a parabolic surface, and the point light source when the laser element 110 is regarded as a point light source is positioned at the focal point of the parabolic surface. Thereby, the laser beam L reflected by the reflecting surface 121 is condensed at infinity.

また、反射面121は、反射前後でレーザ光の強度分布を変化させるように湾曲面の曲率が調整されている。前記のように、反射前のレーザ光の強度分布は、Y方向よりもZ方向において分布幅が広くなっている。すなわち、反射前の光束は、光軸に直交する断面形状がZ方向を長軸としY方向を短軸とする楕円状になっている。ここでは、反射後の光束の断面形状が円形状になるように、湾曲面の曲率が調整されている。具体的には、光源基板100Aの基板面と平行な断面における反射面121の曲率が、前記焦点を通り光源基板100Aの基板面と直交する反射面121の曲率よりも大きくなっている。
このように、集光されるとともにビーム成形されたレーザ光Lは、開口部130Aを通って射出され、レーザ光源装置100の外部に取り出される。
Further, the curvature of the curved surface of the reflecting surface 121 is adjusted so as to change the intensity distribution of the laser light before and after the reflection. As described above, the intensity distribution of the laser light before reflection is wider in the Z direction than in the Y direction. In other words, the light beam before reflection has an elliptical cross-sectional shape perpendicular to the optical axis, with the Z direction as the major axis and the Y direction as the minor axis. Here, the curvature of the curved surface is adjusted so that the cross-sectional shape of the reflected light beam is circular. Specifically, the curvature of the reflecting surface 121 in a cross section parallel to the substrate surface of the light source substrate 100A is larger than the curvature of the reflecting surface 121 passing through the focal point and orthogonal to the substrate surface of the light source substrate 100A.
In this way, the laser beam L that is condensed and beam-shaped is emitted through the opening 130 </ b> A and is taken out of the laser light source device 100.

以上のような第1実施形態のレーザ光源装置100にあっては、端面発光型のレーザ素子110を用いているので、面発光型よりも共振によるゲインが高くなり、1つのレーザ素子110から得られる光の出力が高くなる。また、レーザ素子110から射出されたレーザ光は、反射面121で反射して光源基板100Aから離れる方向に進行するので、レーザ素子110の高集積化が可能になる。これにより、複数のレーザ素子110から射出されるレーザ光の総出力が格段に高くなる。   In the laser light source device 100 of the first embodiment as described above, since the edge-emitting laser element 110 is used, the gain due to resonance is higher than that of the surface-emitting type, and the laser light source apparatus 100 can be obtained from one laser element 110. The light output is higher. Further, the laser light emitted from the laser element 110 is reflected by the reflecting surface 121 and travels away from the light source substrate 100A, so that the laser element 110 can be highly integrated. Thereby, the total output of the laser beams emitted from the plurality of laser elements 110 is remarkably increased.

端面発光型のレーザ素子110から射出されるレーザ光は、通常同様に光軸に直交する断面形状が楕円状になっているが、光学素子120により光強度分布が調整されて断面形状が円形状になる。また、レーザ素子110から射出されるレーザ光は、光学素子120により無限遠方に集光されることにより、略平行光になる。このように光学素子120は、レーザ素子110から射出されたレーザ光を反射させる機能と集光する機能とを兼ね備えているので、これらの機能を独立した光学部品に分担させるよりも、部品数を減らすことができる。したがって、部品間の位置合わせが容易になり、製造コストの高騰が回避される。   The laser light emitted from the edge-emitting laser element 110 has an elliptical cross-sectional shape that is orthogonal to the optical axis as usual, but the light intensity distribution is adjusted by the optical element 120 so that the cross-sectional shape is circular. become. Further, the laser light emitted from the laser element 110 is converged to infinity by the optical element 120 to become substantially parallel light. As described above, the optical element 120 has both the function of reflecting the laser beam emitted from the laser element 110 and the function of condensing it, so that the number of parts can be reduced rather than sharing these functions with independent optical parts. Can be reduced. Therefore, alignment between parts becomes easy and an increase in manufacturing cost is avoided.

取り出されたレーザ光の光強度は、光軸周りに対称的に分布しており、かつ光軸周辺に集中的に分布している。したがって、レーザ光源装置100を用いてデバイスを構成すると、デバイスの構成要素において光の利用効率が格段に高くなる。例えば、レーザ光源装置100を用いてプロジェクタを構成する場合に、レーザ光の光軸と、レーザ光が入射する例えばライトバルブや投射レンズ等の構成要素の光軸とを一致させることにより、光の利用効率が格段に高くなる。以上のように、レーザ光源装置100によれば、高出力な光が得られるとともにその利用効率が格段に高くなるので、実質的に格段に高出力な光が得られるようになる。   The light intensity of the extracted laser light is distributed symmetrically around the optical axis and concentrated around the optical axis. Therefore, when a device is configured using the laser light source device 100, the light use efficiency is remarkably increased in the components of the device. For example, when a projector is configured using the laser light source device 100, the optical axis of the laser beam and the optical axis of a component such as a light valve or a projection lens on which the laser beam is incident coincide with each other. The usage efficiency will be much higher. As described above, according to the laser light source device 100, high output light is obtained and the utilization efficiency thereof is remarkably increased, so that substantially high output light can be obtained substantially.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、一次元的に配列された複数のレーザ素子に共通して光学部材が設けられている点である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that an optical member is provided in common for a plurality of laser elements arranged one-dimensionally.

図3は、第2実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す平面図であり、第1実施形態と同じ機能を有する部材には同じ符号を付している。図3に示すように、レーザ光源装置200は、光源基板100A、複数のレーザ素子110、及び光学部材220を備えている。光学部材220は、レーザ素子110から光が射出される方向と直交してY方向に配列された複数(図示は4つ)のレーザ素子110に共通して設けられている。   FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of the laser light source device of the second embodiment, and members having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 3, the laser light source device 200 includes a light source substrate 100 </ b> A, a plurality of laser elements 110, and an optical member 220. The optical member 220 is provided in common to a plurality (four in the drawing) of laser elements 110 arranged in the Y direction perpendicular to the direction in which light is emitted from the laser elements 110.

光学部材220の周縁部には、アライメントマーク(位置合わせ手段)222が設けられている。光学部材220は、アライメントマーク222を用いて光源基板100Aと位置合わせされた状態で、接着剤等により光源基板100Aと接合されている。
光学部材220には、複数(図示は4つ)の反射面121が形成されている。Y方向に配列された複数の光学素子110の各々から射出されたレーザ光は、1つの光学部材220に形成された複数の反射面121の各々で反射されるとともに集光される。
An alignment mark (positioning means) 222 is provided on the peripheral edge of the optical member 220. The optical member 220 is bonded to the light source substrate 100A by an adhesive or the like in a state of being aligned with the light source substrate 100A using the alignment mark 222.
The optical member 220 is formed with a plurality (four in the drawing) of reflecting surfaces 121. Laser light emitted from each of the plurality of optical elements 110 arranged in the Y direction is reflected and collected by each of the plurality of reflecting surfaces 121 formed on one optical member 220.

以上のようなレーザ光源装置200にあっては、光源基板100Aと光学部材220との位置合わせを行うことにより、複数のレーザ素子110の各々と複数の反射面121とを一括して位置合わせすることができる。これにより、位置合わせを行うことが格段に容易になり、製造コストの高騰が回避される。   In the laser light source device 200 as described above, each of the plurality of laser elements 110 and the plurality of reflection surfaces 121 are collectively aligned by aligning the light source substrate 100A and the optical member 220. be able to. Thereby, it becomes much easier to perform the alignment, and an increase in manufacturing cost is avoided.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を説明する。第3実施形態が第1実施形態と異なる点は、複数のビーム成形部を有する光学部材によりレーザ光源装置が構成されている点である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment is different from the first embodiment in that a laser light source device is configured by an optical member having a plurality of beam forming portions.

図4(a)は、第3実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す断面図であり、図4(b)は、要部拡大図である。図4(a)、(b)において、第1実施形態と同じ機能を有する部材には同じ符号を付している。図4(a)に示すように、レーザ光源装置300は、光源基板100A、複数のレーザ素子110、及び集光基板(光学部材)320を備えている。本実施形態では、二次元的に配置された複数のレーザ素子110に共通して集光基板320が設けられている。   FIG. 4A is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laser light source device of the third embodiment, and FIG. 4B is an enlarged view of a main part. 4A and 4B, members having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 4A, the laser light source device 300 includes a light source substrate 100A, a plurality of laser elements 110, and a condensing substrate (optical member) 320. In the present embodiment, a condensing substrate 320 is provided in common to the plurality of laser elements 110 arranged two-dimensionally.

集光基板320は、ガラスや石英等からなる透明基板を母材にして形成されており、光源基板100Aと接着剤等により接合されている。集光基板320において光源基板100Aと対向する対向面側(Z負方向側)には、凹部323が形成されている。光源基板100Aと集光基板320とが接合された状態で、レーザ素子110は凹部323の内側に収容される。凹部323の内側におけるレーザ素子110の射出側には、凹部323の底部から光源基板100A側に張り出したプリズム状の反射部324が設けられている。本実施形態の反射部324は、レーザ素子110から射出される光の光軸に略直交する透過面と、この面と45°の角度をなす反射面321とを有している。凹部323の底部とレーザ素子110との間に、レーザ素子110と当接して放熱板330が設けられている。放熱板330は、レーザ素子110の表面に、適宜絶縁膜を介して銅モリブデンや窒化アルミニウム、酸化ホウ素等を成膜したものである。   The condensing substrate 320 is formed using a transparent substrate made of glass, quartz, or the like as a base material, and is joined to the light source substrate 100A by an adhesive or the like. A concave portion 323 is formed on the condensing substrate 320 on the opposite surface side (Z negative direction side) facing the light source substrate 100A. The laser element 110 is accommodated inside the recess 323 in a state where the light source substrate 100A and the condensing substrate 320 are bonded. On the emission side of the laser element 110 inside the concave portion 323, a prism-like reflecting portion 324 that protrudes from the bottom of the concave portion 323 to the light source substrate 100A side is provided. The reflection unit 324 of this embodiment has a transmission surface that is substantially orthogonal to the optical axis of the light emitted from the laser element 110 and a reflection surface 321 that forms an angle of 45 ° with this surface. Between the bottom of the recess 323 and the laser element 110, a heat radiating plate 330 is provided in contact with the laser element 110. The heat radiating plate 330 is formed by forming copper molybdenum, aluminum nitride, boron oxide or the like on the surface of the laser element 110 through an insulating film as appropriate.

また、集光基板320における凹部323と反対側には、反射部324と平面的に重なり合う位置に、集光レンズ(集光部)322が設けられている。集光レンズ322及び反射部324は、集光基板320と一体に形成されており、1つの集光レンズ322及び1つの反射部324により1つのビーム成形部が構成されている。ビーム成形部は、複数のレーザ素子110に対応させて二次元的に配列されている。   A condensing lens (condenser) 322 is provided on the opposite side of the condensing substrate 320 from the concave portion 323 at a position overlapping the reflecting portion 324 in plan view. The condensing lens 322 and the reflecting portion 324 are formed integrally with the condensing substrate 320, and one condensing lens 322 and one reflecting portion 324 constitute one beam forming portion. The beam shaping unit is two-dimensionally arranged corresponding to the plurality of laser elements 110.

図4(b)に示すように、レーザ素子110から射出されたレーザ光は、反射部324の前記透過面を経て反射面321で反射し、進行方向が集光レンズ322側に折り曲げられる。そして、反射面321で反射した光は、集光レンズ322に入射し、集光レンズ322により無限遠方に集光される。集光レンズ322は、入射したレーザ光の強度分布を調整するようになっている。集光レンズ322から射出された光は、略平行光になるとともに、光軸に直交する断面形状が円形状になる。   As shown in FIG. 4B, the laser light emitted from the laser element 110 is reflected by the reflecting surface 321 through the transmitting surface of the reflecting portion 324, and the traveling direction is bent toward the condenser lens 322 side. Then, the light reflected by the reflecting surface 321 enters the condenser lens 322, and is condensed at infinity by the condenser lens 322. The condenser lens 322 adjusts the intensity distribution of the incident laser light. The light emitted from the condenser lens 322 becomes substantially parallel light, and the cross-sectional shape orthogonal to the optical axis is circular.

以上のようなレーザ光源装置300は、第1、第2実施形態と同様に、高出力かつ光高率なレーザ光源装置になっている。また、集光基板320と光源基板100Aとを位置合わせすることにより、複数のビーム成形部の各々と複数のレーザ素子110とが一括して位置合わせされる。したがって、位置合わせを行うことが格段に容易になり、製造コストの高騰が回避される。   The laser light source device 300 as described above is a laser light source device having a high output and a high light rate, as in the first and second embodiments. Further, by aligning the condensing substrate 320 and the light source substrate 100A, each of the plurality of beam forming portions and the plurality of laser elements 110 are aligned together. Therefore, it becomes much easier to perform alignment, and an increase in manufacturing cost is avoided.

次に、本発明のプロジェクタの実施形態を説明する。図5は、本実施形態のプロジェクタ400を示す概略構成図である。図8に示すように、プロジェクタ400は、レーザ光源装置(光源装置)410R、410G、410B、透過型の液晶ライトバルブ(光変調装置)430R、430G、430Bと、クロスダイクロイックプリズム440と、投射装置450とを備えている。レーザ光源装置410R、410G、410Bは、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を射出し、射出された各色光は、それぞれ液晶ライトバルブ430R、430G、430Bに変調される。変調された各色光は、ダイクロイックプリズム440によって合成され、合成された光は投射装置450によって投射される。   Next, an embodiment of the projector of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the projector 400 of the present embodiment. As shown in FIG. 8, the projector 400 includes laser light source devices (light source devices) 410R, 410G, and 410B, transmissive liquid crystal light valves (light modulation devices) 430R, 430G, and 430B, a cross dichroic prism 440, and a projection device. 450. Laser light source devices 410R, 410G, and 410B emit red light, green light, and blue light, respectively, and the emitted color lights are modulated into liquid crystal light valves 430R, 430G, and 430B, respectively. The modulated color lights are combined by the dichroic prism 440, and the combined light is projected by the projection device 450.

また、本実施形態のプロジェクタ400は、レーザ光源装置410R、410G、410Bから射出されたレーザ光の照度分布を均一化する均一化光学系420R、420G、420Bを備えている。これにより、液晶ライトバルブ430R、430G、430Bが、均一な照度分布の光によって照明される。ここでは、均一化光学系420Rがホログラム421Rとフィールドレンズ422R等により構成されており、均一化光学系420G,420Bも同様の構成になっている。   In addition, the projector 400 according to this embodiment includes uniformizing optical systems 420R, 420G, and 420B that uniformize the illuminance distribution of the laser light emitted from the laser light source devices 410R, 410G, and 410B. Accordingly, the liquid crystal light valves 430R, 430G, and 430B are illuminated with light having a uniform illuminance distribution. Here, the homogenizing optical system 420R includes a hologram 421R, a field lens 422R, and the like, and the homogenizing optical systems 420G and 420B have the same configuration.

液晶ライトバルブ430R、430G、430Bの各々により変調された色光は、クロスダイクロイックプリズム440に入射する。クロスダイクロイックプリズム440は4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。3つの色光は、これらの誘電体多層膜によって合成され、カラー画像を表す光になる。合成された光が投射装置450によりスクリーン460上に拡大投写されることにより、投射画像が表示されるようになっている。   The color light modulated by each of the liquid crystal light valves 430R, 430G, and 430B enters the cross dichroic prism 440. The cross dichroic prism 440 is formed by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged in a cross shape on the inner surface thereof. The three color lights are synthesized by these dielectric multilayer films and become light representing a color image. The combined light is enlarged and projected on the screen 460 by the projection device 450, whereby a projected image is displayed.

本実施形態のプロジェクタ400にあっては、レーザ光源装置410R、410G、410Bが本発明の光源装置により構成されているので、ダイナミックレンジが広く高品質な投射画像が得られるプロジェクタになる。また、レーザ光源装置410R、410G、410Bが高効率になっているので、低消費電力のプロジェクタになる。   In the projector 400 of the present embodiment, since the laser light source devices 410R, 410G, and 410B are configured by the light source device of the present invention, the projector can obtain a high-quality projection image with a wide dynamic range. In addition, since the laser light source devices 410R, 410G, and 410B have high efficiency, the projector has low power consumption.

なお、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、反射型のライトバルブを用いても良いし、液晶以外の光変調装置を用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型液晶ライトバルブやデジタルミラーデバイス(DMD)が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更すればよい。また、色光合成手段として、クロスダイクロイックプリズムを用いることとしたが、これに限るものではない。色光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。   Although a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulator, a reflective light valve may be used, or a light modulator other than liquid crystal may be used. Examples of such a light valve include a reflective liquid crystal light valve and a digital mirror device (DMD). What is necessary is just to change suitably the structure of a projection optical system according to the kind of light valve used. Further, although the cross dichroic prism is used as the color light combining means, the present invention is not limited to this. As the color light synthesizing means, for example, a dichroic mirror having a cross arrangement to synthesize color light, or a dichroic mirror arranged in parallel to synthesize color light can be used.

次に、本発明に係る別形態のプロジェクタについて説明する。本実施形態が前記実施形態と異なる点は、走査型プロジェクタである点である。図6は、本実施形態の走査型プロジェクタを示す概略構成図である。
本実施形態の走査型プロジェクタ500は、レーザ光源装置510と、集光レンズ520と、MEMSミラー(光変調装置、投射装置)530とを備えている。レーザ光源装置510から射出されたレーザ光は、集光レンズ520によってMEMSミラー530に集光される。集光されたレーザ光は、MEMSミラー530によって変調されるとともに、MEMSミラー520の駆動によってスクリーン540上において水平方向、垂直方向に走査される。これにより、スクリーン540に画像が描画されるようになっている。
Next, another embodiment of the projector according to the present invention will be described. This embodiment is different from the above embodiment in that it is a scanning projector. FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the scanning projector according to the present embodiment.
The scanning projector 500 of the present embodiment includes a laser light source device 510, a condenser lens 520, and a MEMS mirror (light modulation device, projection device) 530. The laser light emitted from the laser light source device 510 is condensed on the MEMS mirror 530 by the condenser lens 520. The condensed laser light is modulated by the MEMS mirror 530 and is scanned in the horizontal direction and the vertical direction on the screen 540 by driving the MEMS mirror 520. As a result, an image is drawn on the screen 540.

次に、本発明に係るモニタ装置の一実施形態を説明する。図7は、本実施形態のモニタ装置を示す概略構成図である。本実施形態のモニタ装置600は、装置本体610と光伝送部620とを備えており、装置本体610には、カメラ(撮像装置)611と本発明のレーザ光源装置612とが設けられている。光伝送部620には、照明用のライトガイド621と受光用のライトガイド622が設けられている。ライトガイド621、622は、多数本の光ファイバを束ねたものであり、レーザ光を遠方に送ることができる。照明用のライトガイド621において、射出側になる一方の端(先端)に拡散板623が設けられており、他方の端はレーザ光源装置612と接続されている。レーザ光源装置612から射出されたレーザ光は、ライトガイド621を通じて拡散板623に送られ、拡散板623により拡散されて被写体を照射する。   Next, an embodiment of a monitor device according to the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the monitor device of the present embodiment. The monitor apparatus 600 of this embodiment includes an apparatus main body 610 and an optical transmission unit 620, and the apparatus main body 610 is provided with a camera (imaging device) 611 and the laser light source device 612 of the present invention. The light transmission unit 620 is provided with a light guide 621 for illumination and a light guide 622 for light reception. The light guides 621 and 622 are a bundle of a large number of optical fibers, and can send laser light to a distant place. In the illumination light guide 621, a diffusion plate 623 is provided at one end (tip) on the emission side, and the other end is connected to the laser light source device 612. The laser light emitted from the laser light source device 612 is sent to the diffusion plate 623 through the light guide 621 and is diffused by the diffusion plate 623 to irradiate the subject.

光伝送部620の先端には結像レンズ624が設けられており、被写体の表面で反射した光は結像レンズ624に入射する。結像レンズ624に入射した光は、受光用のライトガイド622を通じて装置本体610内に設けられたカメラ611に送られる。このように、レーザ光源装置612から射出されたレーザ光が被写体を照射し、被写体表面で反射した光をカメラ611で撮像することが可能になっている。   An imaging lens 624 is provided at the tip of the light transmission unit 620, and light reflected by the surface of the subject enters the imaging lens 624. The light incident on the imaging lens 624 is sent to a camera 611 provided in the apparatus main body 610 through a light guide 622 for receiving light. As described above, the laser light emitted from the laser light source device 612 irradiates the subject, and the light reflected by the subject surface can be captured by the camera 611.

本実施形態のモニタ装置600にあっては、本発明の光源装置をレーザ光源装置612に用いているので、高出力なレーザ光で被写体を照明することができる。したがって、被写体表面で反射する光の光量が確保され、鮮明な撮像画像が得られる良好なモニタ装置になる。また、レーザ光源装置が高効率になっているので、低消費電力のモニタ装置になる。   In the monitor device 600 of the present embodiment, the light source device of the present invention is used for the laser light source device 612, so that the subject can be illuminated with high-power laser light. Therefore, the amount of light reflected from the surface of the subject is secured, and a good monitor device can be obtained from which a clear captured image can be obtained. Further, since the laser light source device is highly efficient, it becomes a monitor device with low power consumption.

100、200、300、410R、410G、410B、510、612・・・レーザ光源装置、100A・・・光源基板、110・・・端面発光型のレーザ素子、120・・・光学素子(光学部材)、121・・・反射面、130・・・放熱板、130A・・・開口部、220・・・光学部材、320・・・集光基板(光学部材)、321・・・反射面、322・・・集光レンズ(集光部)、400・・・プロジェクタ、500・・・走査型プロジェクタ(プロジェクタ)、600・・・モニタ装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200, 300, 410R, 410G, 410B, 510, 612 ... Laser light source device, 100A ... Light source substrate, 110 ... End-emitting laser element, 120 ... Optical element (optical member) 121 ... reflecting surface, 130 ... heat sink, 130A ... opening, 220 ... optical member, 320 ... light collecting substrate (optical member), 321 ... reflecting surface, 322 ... Condensing lens (condensing part), 400... Projector, 500... Scanning projector (projector), 600.

Claims (7)

基板と、
前記基板の主面上に形成され該基板の主面の面内方向と平行な方向に光を射出する複数の固体光源と、
前記複数の固体光源の各々に対応して設けられ、前記複数の固体光源の各々から射出された光が入射する複数の光学素子と、を備え、
前記光学素子は、
前記光学素子の内部に入射した光を前記主面から離れる方向に反射させるプリズム部と、
前記プリズム部にて反射された光の放射角を前記固体光源から射出される光の放射角よりも小さくするレンズ部と、を含み、
前記プリズム部と前記レンズ部とが一体となっていることを特徴とする固体光源装置。
A substrate,
A plurality of solid state light sources that are formed on the main surface of the substrate and emit light in a direction parallel to the in-plane direction of the main surface of the substrate;
A plurality of optical elements that are provided corresponding to each of the plurality of solid light sources, and on which light emitted from each of the plurality of solid light sources is incident,
The optical element is
A prism portion that reflects light incident on the inside of the optical element in a direction away from the main surface;
A lens part that makes a radiation angle of light reflected by the prism part smaller than a radiation angle of light emitted from the solid state light source,
The solid light source device, wherein the prism portion and the lens portion are integrated.
前記固体光源の前記基板と反対側に、放熱板が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の固体光源装置。   The solid light source device according to claim 1, wherein a heat radiating plate is provided on a side of the solid light source opposite to the substrate. 前記光学素子は、前記放熱板と当接して支持されていることを特徴とする請求項2に記載の固体光源装置。   The solid-state light source device according to claim 2, wherein the optical element is supported in contact with the heat radiating plate. 前記複数の固体光源の各々が、該固体光源から射出される光の波長を制御する波長制御手段を有し、前記複数の固体光源において射出される光の波長が異なっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の固体光源装置。   Each of the plurality of solid light sources has wavelength control means for controlling the wavelength of light emitted from the solid light sources, and the wavelengths of light emitted from the plurality of solid light sources are different. The solid state light source device according to claim 1. 前記基板と前記光学素子とを前記主面方向において位置合わせする位置合わせ手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の固体光源装置。   The solid-state light source device according to claim 1, further comprising an alignment unit that aligns the substrate and the optical element in the principal surface direction. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体光源装置と、
前記固体光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光を投射する投射装置と、を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
A solid-state light source device according to any one of claims 1 to 5,
A light modulation device that modulates light emitted from the solid-state light source device;
A projector that projects light modulated by the light modulator.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体光源装置と、
前記固体光源装置から射出された光により照明された被写体を撮像する撮像装置と、を備えていることを特徴とするモニタ装置。
A solid-state light source device according to any one of claims 1 to 5,
A monitor device comprising: an imaging device that images a subject illuminated by light emitted from the solid-state light source device.
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