JP2020030305A

JP2020030305A - projector

Info

Publication number: JP2020030305A
Application number: JP2018155347A
Authority: JP
Inventors: 奥村　治; Osamu Okumura; 治奥村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-02-27

Abstract

To provide a projector which can irradiate a light modulation element with a light with a highly uniform intensity.SOLUTION: The present invention includes: a laser light source 10; an optical modulation element 20 for modulating light emitted from the laser light source 10 according to image information; and a beam expander 12 in an optical path between the laser light source 10 and the light modulation element 20. The laser light source 10 has a substrate, a light-emitting layer, and a photonic crystal structure for closing the light emitted from the light-emitting layer in an in-plane direction of the substrate and making the closed light emitted to the normal direction of the substrate. The light-emitting region of the laser light source 10 has a size smaller than the size of the display region of the light modulation element 20.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、プロジェクターに関する。 The present invention relates to a projector.

近年、プロジェクターは、特にデジタルサイネージ市場や教育市場において、より明るい環境下で大画面に投影するニーズが高まっており、さらなる高輝度化が求められている。また、従来からプロジェクター用光源として広く利用されている水銀ランプは、次第に暗くなり突然切れるという寿命の問題や、水銀規制という環境問題があった。そこでプロジェクターの光源は、高輝度発光し、長寿命で環境に優しいレーザー等の固体光源に、徐々に移行しつつある。 In recent years, there has been an increasing need for projectors to project on a large screen in a brighter environment, especially in the digital signage market and the education market, and further higher brightness is required. Further, a mercury lamp that has been widely used as a light source for projectors from the past has a problem of a lifetime that gradually becomes dark and suddenly cuts out, and an environmental problem of mercury regulation. Therefore, the light source of the projector is gradually shifting to a solid-state light source such as a laser that emits high luminance light and has a long life and is environmentally friendly.

例えば特許文献１には、半導体レーザーからなるＬＤアレイからの出射光を、レンズアレイによって平行光にして液晶パネルに照射させ、液晶パネルを透過した光をプロジェクションレンズで投射するプロジェクターが記載されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a projector that emits light from an LD array including a semiconductor laser to a liquid crystal panel by converting the light into parallel light using a lens array, and projects the light transmitted through the liquid crystal panel with a projection lens. .

国際公開第９９／４９３５８号WO 99/49358

しかしながら、特許文献１では、プロジェクターの光源として用いられる半導体レーザーは、端面発光型の半導体レーザーであるため、出射光の強度は、ガウス分布となる。このような出射光を、レンズによって平行光にしても、光の強度分布は維持されるので、均一な強度で液晶パネルを照射することは難しい。 However, in Patent Document 1, since the semiconductor laser used as the light source of the projector is an edge-emitting semiconductor laser, the intensity of emitted light has a Gaussian distribution. Even if such emitted light is converted into parallel light by a lens, it is difficult to irradiate the liquid crystal panel with uniform intensity because the light intensity distribution is maintained.

本発明に係るプロジェクターの一態様は、
レーザー光源と、
前記レーザー光源から出射された光を、画像情報に応じて変調させる光変調素子と、
前記レーザー光源と前記光変調素子との間の光路に設けられるビームエキスパンダーと、
を有し、
前記レーザー光源は、
基板と、
光を発する発光層を有し、前記発光層が発する光を、前記基板の面内方向に閉じ込め、前記基板の法線方向に出射させるフォトニック結晶構造体と、
を有し、
前記レーザー光源の発光領域の大きさは、前記光変調素子の表示領域の大きさよりも小さい。 One embodiment of the projector according to the present invention includes:
A laser light source,
A light modulation element that modulates light emitted from the laser light source according to image information,
A beam expander provided in an optical path between the laser light source and the light modulation element,
Has,
The laser light source,
Board and
A photonic crystal structure having a light emitting layer that emits light, confining light emitted by the light emitting layer in an in-plane direction of the substrate, and emitting the light in a normal direction of the substrate;
Has,
The size of the light emitting area of the laser light source is smaller than the size of the display area of the light modulation element.

本発明に係るプロジェクターの一態様は、
レーザー光源と、
前記レーザー光源から出射された光を、画像情報に応じて変調させる光変調素子と、
前記レーザー光源と前記光変調素子との間の光路に設けられるビームエキスパンダーと、
を有し、
前記レーザー光源は、
基板と、
光を発する発光層と、
前記発光層が発する光を、前記基板の面内方向に閉じ込め、前記基板の法線方向に出射させるフォトニック結晶構造体と、
を有し、
前記レーザー光源の発光領域の大きさは、前記光変調素子の表示領域の大きさよりも小さい。 One embodiment of the projector according to the present invention includes:
A laser light source,
A light modulation element that modulates light emitted from the laser light source according to image information,
A beam expander provided in an optical path between the laser light source and the light modulation element,
Has,
The laser light source,
Board and
A light emitting layer that emits light,
A photonic crystal structure that confine the light emitted by the light emitting layer in an in-plane direction of the substrate and emits the light in a normal direction of the substrate;
Has,
The size of the light emitting area of the laser light source is smaller than the size of the display area of the light modulation element.

前記プロジェクターの一態様において、
前記ビームエキスパンダーは、
前記レーザー光源から出射された光が入射する発散レンズと、
前記発散レンズから出射された光が入射する第１集光レンズと、
を有してもよい。 In one aspect of the projector,
The beam expander,
A diverging lens into which light emitted from the laser light source enters,
A first condenser lens on which light emitted from the diverging lens is incident;
May be provided.

前記プロジェクターの一態様において、
前記レーザー光源は、３つ設けられ、
３つの前記レーザー光源のうちの第１レーザー光源は、赤色光を出射し、
３つの前記レーザー光源のうちの第２レーザー光源は、緑色光を出射し、
３つの前記レーザー光源のうちの第３レーザー光源は、青色光を出射し、
前記第１レーザー光源、前記第２レーザー光源、および前記第３レーザー光源から出射された光を合成するクロスダイクロイックプリズムを有してもよい。 In one aspect of the projector,
The laser light source is provided three,
A first laser light source of the three laser light sources emits red light;
A second laser light source of the three laser light sources emits green light;
A third laser light source among the three laser light sources emits blue light,
A cross dichroic prism for synthesizing light emitted from the first laser light source, the second laser light source, and the third laser light source may be provided.

前記プロジェクターの一態様において、
前記光変調素子は、３つ設けられ、
３つの前記光変調素子のうちの第１光変調素子は、前記第１レーザー光源から出射された光を変調させ、
３つの前記光変調素子のうちの第２光変調素子は、前記第２レーザー光源から出射された光を変調させ、
３つの前記光変調素子のうちの第３光変調素子は、前記第３レーザー光源から出射された光を変調させ、
前記クロスダイクロイックプリズムは、前記第１光変調素子、前記第２光変調素子、および前記第３光変調素子で変調された光を合成してもよい。 In one aspect of the projector,
The three light modulation elements are provided,
A first light modulation element of the three light modulation elements modulates light emitted from the first laser light source,
A second light modulation element of the three light modulation elements modulates light emitted from the second laser light source,
A third light modulation element of the three light modulation elements modulates light emitted from the third laser light source;
The cross dichroic prism may combine the lights modulated by the first light modulation element, the second light modulation element, and the third light modulation element.

前記プロジェクターの一態様において、
前記光変調素子は、前記クロスダイクロイックプリズムで合成された光を変調させ、
前記ビームエキスパンダーは、前記クロスダイクロイックプリズムと前記光変調素子との間の光路に設けられてもよい。 In one aspect of the projector,
The light modulation element modulates light synthesized by the cross dichroic prism,
The beam expander may be provided in an optical path between the cross dichroic prism and the light modulation device.

前記プロジェクターの一態様において、
前記光変調素子は、集光レンズと、前記第２集光レンズを通った光が入射する液晶層と、前記液晶層と接する配向層と、を有する液晶ライトバルブであり、
前記第２集光レンズの焦点は、前記液晶層および前記配向層になくてもよい。 In one aspect of the projector,
The light modulation element is a liquid crystal light valve having a condenser lens, a liquid crystal layer on which light passing through the second condenser lens is incident, and an alignment layer in contact with the liquid crystal layer,
The focal point of the second condenser lens may not be at the liquid crystal layer and the alignment layer.

前記プロジェクターの一態様において、
前記第２集光レンズと前記焦点との間に、前記液晶層および前記配向層が配置されていてもよい。 In one aspect of the projector,
The liquid crystal layer and the alignment layer may be disposed between the second condenser lens and the focal point.

第１実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a projector according to a first embodiment. 第１実施形態に係るプロジェクターのレーザー光源を模式的に示す断面図。FIG. 2 is a sectional view schematically showing a laser light source of the projector according to the first embodiment. 第１実施形態に係るプロジェクターの光変調素子を模式的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a light modulation element of the projector according to the first embodiment. 第１参考例に係るプロジェクターの一部を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a part of a projector according to a first reference example. 第２参考例に係るプロジェクターの一部を模式的に示す図。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a part of a projector according to a second reference example. 第１実施形態に係るプロジェクターの一部を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a part of the projector according to the first embodiment. 第３参考例に係るプロジェクターを模式的に示す図。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a projector according to a third reference example. 第１実施形態の第１変形例に係るプロジェクターの光変調素子を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a light modulation element of a projector according to a first modification of the first embodiment. 第１実施形態の第２変形例に係るプロジェクターのレーザー光源を模式的に示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a laser light source of a projector according to a second modification of the first embodiment. 第２実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a projector according to a second embodiment. 第２実施形態に係るプロジェクターの光変調素子を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a light modulation element of a projector according to a second embodiment. 第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a projector according to a third embodiment. 第３実施形態に係るプロジェクターの光変調素子を模式的に示す断面図。FIG. 13 is a sectional view schematically showing a light modulation element of a projector according to a third embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, all of the configurations described below are not necessarily essential components of the invention.

１．第１実施形態
１．１．プロジェクター
まず、第１実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１０００を模式的に示す図である。 1. First embodiment 1.1. Projector First, a projector according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a projector 1000 according to the first embodiment.

プロジェクター１０００は、図１に示すように、例えば、レーザー光源１０と、ビームエキスパンダー１２と、光変調素子２０と、クロスダイクロイックプリズム３０と、投射レンズ４０と、を有している。 As shown in FIG. 1, the projector 1000 includes, for example, a laser light source 10, a beam expander 12, a light modulation element 20, a cross dichroic prism 30, and a projection lens 40.

レーザー光源１０は、レーザー光を出射する。レーザー光源１０は、複数設けられている。具体的には、レーザー光源１０は、３つ設けられている。３つのレーザー光源１０のうちの第１レーザー光源１０Ｒは、赤色光を出射する。赤色光の波長は、６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である。３つのレーザー光源１０のうちの第２レーザー光源１０Ｇは、緑色光を出射する。緑色光の波長は、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である。３つのレーザー光源１０のうちの第３レーザー光源１０Ｂは、青色光を出射する。青色光の波長は、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。 The laser light source 10 emits laser light. A plurality of laser light sources 10 are provided. Specifically, three laser light sources 10 are provided. The first laser light source 10R among the three laser light sources 10 emits red light. The wavelength of the red light is 620 nm or more and 750 nm or less. The second laser light source 10G among the three laser light sources 10 emits green light. The wavelength of the green light is 495 nm or more and 570 nm or less. The third laser light source 10B among the three laser light sources 10 emits blue light. The wavelength of the blue light is 400 nm or more and 480 nm or less.

ビームエキスパンダー１２は、レーザー光源１０と光変調素子２０との間の光路に設けられている。ビームエキスパンダー１２は、レーザー光源１０から出射された光が入射する発散レンズ１４と、発散レンズ１４から出射された光が入射する第１集光レンズ１６と、を有するガリレオ式のビームエキスパンダーである。発散レンズ１４は、レーザー光源１０から出射された光を発散させる。第１集光レンズ１６は、発散レンズ１４から出射された光を集光する。図示の例では、第１集光レンズ１６は、発散レンズ１４から出射された光を平行光にする。発散レンズ１４および第１集光レンズ１６の材質は、例えば、ガラスなどである。ビームエキスパンダー１２は、入射した光の径を拡大して出射することができる。 The beam expander 12 is provided in an optical path between the laser light source 10 and the light modulation device 20. The beam expander 12 is a Galilean beam expander including a diverging lens 14 on which light emitted from the laser light source 10 is incident, and a first condenser lens 16 on which light emitted from the diverging lens 14 is incident. The diverging lens 14 diverges the light emitted from the laser light source 10. The first condenser lens 16 condenses the light emitted from the diverging lens 14. In the illustrated example, the first condenser lens 16 converts the light emitted from the diverging lens 14 into parallel light. The material of the divergent lens 14 and the first condenser lens 16 is, for example, glass. The beam expander 12 can enlarge the diameter of the incident light and emit the light.

ビームエキスパンダー１２は、複数設けられている。具体的には、ビームエキスパンダー１２は、３つ設けられている。３つのビームエキスパンダー１２のうちの第１ビームエ
キスパンダー１２Ｒには、第１レーザー光源１０Ｒから出射された光が入射する。３つのビームエキスパンダー１２のうちの第２ビームエキスパンダー１２Ｇには、第２レーザー光源１０Ｇから出射された光が入射する。３つのビームエキスパンダー１２のうちの第３ビームエキスパンダー１２Ｂには、第３レーザー光源１０Ｂから出射された光が入射する。 A plurality of beam expanders 12 are provided. Specifically, three beam expanders 12 are provided. Light emitted from the first laser light source 10R is incident on the first beam expander 12R of the three beam expanders 12. The light emitted from the second laser light source 10G enters the second beam expander 12G of the three beam expanders 12. The light emitted from the third laser light source 10B enters the third beam expander 12B of the three beam expanders 12.

光変調素子２０は、レーザー光源１０から出射された光を、画像情報に応じて変調させる。図示の例では、光変調素子２０は、ビームエキスパンダー１２から出射された光を、画像情報に応じて変調させる。光変調素子２０は、例えば、レーザー光源１０から出射された光を透過させる透過型の液晶ライトバルブである。プロジェクター１０００は、ＬＣＤ（liquid crystal display）プロジェクターである。 The light modulation element 20 modulates light emitted from the laser light source 10 according to image information. In the illustrated example, the light modulation element 20 modulates the light emitted from the beam expander 12 according to image information. The light modulation element 20 is, for example, a transmission-type liquid crystal light valve that transmits light emitted from the laser light source 10. Projector 1000 is an LCD (liquid crystal display) projector.

光変調素子２０は、複数設けられている。具体的には、光変調素子２０は、３つ設けられている。３つの光変調素子２０のうちの第１光変調素子２０Ｒは、第１レーザー光源１０Ｒから出射された光を変調させる。３つの光変調素子２０のうちの第２光変調素子２０Ｇは、第２レーザー光源１０Ｇから出射された光を変調させる。３つの光変調素子２０のうちの第３光変調素子２０Ｂは、第３レーザー光源１０Ｂから出射された光を変調させる。 A plurality of light modulation elements 20 are provided. Specifically, three light modulation elements 20 are provided. The first light modulation element 20R of the three light modulation elements 20 modulates the light emitted from the first laser light source 10R. The second light modulation element 20G of the three light modulation elements 20 modulates the light emitted from the second laser light source 10G. The third light modulation element 20B of the three light modulation elements 20 modulates the light emitted from the third laser light source 10B.

図示の例では、プロジェクター１０００は、入射側偏光板５０と、出射側偏光板５２と、を有している。入射側偏光板５０は、レーザー光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射された光の偏光を整え、光変調素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに入射させる。出射側偏光板５２は、光変調素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを透過した光を検光し、クロスダイクロイックプリズム３０に入射させる。なお、レーザー光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射された光が直線偏光であれば、入射側偏光板５０を備えていなくてもよい。 In the illustrated example, the projector 1000 has an incident-side polarizing plate 50 and an output-side polarizing plate 52. The incident-side polarizing plate 50 adjusts the polarization of the light emitted from the laser light sources 10R, 10G, and 10B and makes the light enter the light modulation elements 20R, 20G, and 20B. The emission-side polarizing plate 52 detects light transmitted through the light modulation elements 20R, 20G, and 20B, and makes the light enter the cross dichroic prism 30. If the light emitted from the laser light sources 10R, 10G, and 10B is linearly polarized light, the incident-side polarizing plate 50 may not be provided.

クロスダイクロイックプリズム３０は、第１レーザー光源１０Ｒから出射された光、第２レーザー光源１０Ｇから出射された光、および第３レーザー光源１０Ｂから出射された光を合成する。図示の例では、クロスダイクロイックプリズム３０は、第１光変調素子２０Ｒで変調された光、第２光変調素子２０Ｇで変調された光、および第３光変調素子２０Ｂで変調された光を合成する。 The cross dichroic prism 30 combines the light emitted from the first laser light source 10R, the light emitted from the second laser light source 10G, and the light emitted from the third laser light source 10B. In the illustrated example, the cross dichroic prism 30 combines the light modulated by the first light modulator 20R, the light modulated by the second light modulator 20G, and the light modulated by the third light modulator 20B. .

クロスダイクロイックプリズム３０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。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。 The cross dichroic prism 30 is formed by adhering 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. The three color lights are combined by these dielectric multilayer films, and light representing a color image is formed.

投射レンズ４０は、クロスダイクロイックプリズム３０で合成された光を、図示せぬスクリーン上に投射する。スクリーンには、拡大された画像が表示される。 The projection lens 40 projects the light synthesized by the cross dichroic prism 30 onto a screen (not shown). The enlarged image is displayed on the screen.

次に、レーザー光源１０の構成について説明する。図２は、レーザー光源１０を模式的に示す断面図である。レーザー光源１０は、図２に示すように、例えば、基板１０２と、反射層１０４と、バッファー層１０６と、フォトニック結晶構造体１０８と、半導体層１２０と、第１電極１２２と、第２電極１２４と、配線１２６と、を有している。 Next, the configuration of the laser light source 10 will be described. FIG. 2 is a sectional view schematically showing the laser light source 10. As shown in FIG. 2, the laser light source 10 includes, for example, a substrate 102, a reflective layer 104, a buffer layer 106, a photonic crystal structure 108, a semiconductor layer 120, a first electrode 122, and a second electrode. 124 and a wiring 126.

基板１０２は、例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板、サファイア基板などである。 The substrate 102 is, for example, a Si substrate, a GaN substrate, a sapphire substrate, or the like.

反射層１０４は、基板１０２上に設けられている。反射層１０４は、例えば、ＤＢＲ（distribution Bragg reflector）層である。反射層１０４は、例えば、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ層とを交互に積層させたもの、ＡｌＩｎＮ層とＧａＮ層とを交互に積層させたものな
どである。反射層１０４は、フォトニック結晶構造体１０８の柱状部１１０の発光層１１４で発生する光を、第２電極１２４側に向けて反射させる。 The reflective layer 104 is provided on the substrate 102. The reflection layer 104 is, for example, a DBR (distribution Bragg reflector) layer. The reflection layer 104 is, for example, a layer in which an AlGaN layer and a GaN layer are alternately laminated, and a layer in which an AlInN layer and a GaN layer are alternately laminated. The reflection layer 104 reflects light generated in the light emitting layer 114 of the columnar portion 110 of the photonic crystal structure 108 toward the second electrode 124 side.

なお、「上」とは、柱状部１１０の半導体層１１２と発光層１１４との積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）において、発光層１１４からみて基板１０２から遠ざかる方向のことであり、「下」とは、積層方向において、発光層１１４からみて基板１０２に近づく方向のことである。 Note that “above” refers to a direction in which the semiconductor layer 112 and the light emitting layer 114 of the columnar section 110 are separated from the substrate 102 as viewed from the light emitting layer 114 in the stacking direction (hereinafter, also simply referred to as “stacking direction”). , “Down” means a direction approaching the substrate 102 as viewed from the light emitting layer 114 in the stacking direction.

バッファー層１０６は、反射層１０４上に設けられている。バッファー層１０６は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層などである。図示の例では、バッファー層１０６上には、柱状部１１０を成長させるためのマスク層１２８が設けられている。マスク層１２８は、例えば、酸化シリコン層、窒化シリコン層などである。 The buffer layer 106 is provided on the reflection layer 104. The buffer layer 106 is, for example, an n-type GaN layer doped with Si. In the illustrated example, a mask layer 128 for growing the columnar portion 110 is provided on the buffer layer 106. The mask layer 128 is, for example, a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, or the like.

フォトニック結晶構造体１０８は、基板１０２に設けられている。図示の例では、フォトニック結晶構造体１０８は、反射層１０４およびバッファー層１０６を介して、基板１０２上に設けられている。フォトニック結晶構造体１０８は、柱状部１１０と、光伝搬層１１８と、を有している。フォトニック結晶構造体１０８は、フォトニック結晶の効果を発現することができ、フォトニック結晶構造体１０８の発光層１１４が発する光を、基板１０２の面内方向に閉じ込め、基板１０２の法線方向に出射させる。ここで、「基板１０２の面内方向」とは、積層方向と直交する方向のことである。「基板１０２の法線方向」とは、積層方向のことである。レーザー光源１０は、フォトニック結晶構造体１０８を有するフォトニック結晶レーザーである。 The photonic crystal structure 108 is provided on the substrate 102. In the illustrated example, the photonic crystal structure 108 is provided on the substrate 102 via the reflective layer 104 and the buffer layer 106. The photonic crystal structure 108 has a columnar portion 110 and a light propagation layer 118. The photonic crystal structure 108 can exhibit the effect of the photonic crystal, confine light emitted from the light-emitting layer 114 of the photonic crystal structure 108 in an in-plane direction of the substrate 102, and Out. Here, the “in-plane direction of the substrate 102” is a direction orthogonal to the laminating direction. The “normal direction of the substrate 102” refers to the lamination direction. The laser light source 10 is a photonic crystal laser having a photonic crystal structure 108.

柱状部１１０は、バッファー層１０６上に設けられている。柱状部１１０の平面形状は、正六角形等の多角形、円などである。柱状部１１０の径は、例えば、ｎｍオーダーであり、具体的には１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部１１０の積層方向の大きさは、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下である。 The columnar section 110 is provided on the buffer layer 106. The planar shape of the columnar portion 110 is a polygon such as a regular hexagon, a circle, or the like. The diameter of the columnar portion 110 is, for example, on the order of nm, and specifically, is 10 nm or more and 500 nm or less. The size of the columnar portion 110 in the stacking direction is, for example, 0.1 μm or more and 5 μm or less.

なお、「径」とは、柱状部１１０の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部１１０の平面形状が多角形の場合は、該多角形を内部に含む最小の円、すなわち最小包含円の直径である。また、「平面形状」とは、積層方向からみた形状のことである。 The “diameter” is a diameter when the planar shape of the columnar portion 110 is a circle, and is a minimum circle including the polygon inside when the planar shape of the columnar portion 110 is a polygon, that is, the minimum. The diameter of the enclosing circle. The “planar shape” is a shape viewed from the lamination direction.

柱状部１１０は、複数設けられている。柱状部１１０は、所定の方向に所定のピッチで周期的に配置されている。柱状部１１０のピッチは、例えば、レーザー光源１０から出射される光の波長と同じである。複数の柱状部１１０は、積層方向からみて、例えば、三角格子状、四角格子状、などに配置されている。 A plurality of columnar portions 110 are provided. The columnar portions 110 are periodically arranged at a predetermined pitch in a predetermined direction. The pitch of the columnar portions 110 is, for example, the same as the wavelength of light emitted from the laser light source 10. The plurality of columnar portions 110 are arranged in, for example, a triangular lattice shape, a square lattice shape, or the like when viewed from the lamination direction.

柱状部１１０は、半導体層１１２と、発光層１１４と、半導体層１１６と、を有している。 The columnar section 110 has a semiconductor layer 112, a light emitting layer 114, and a semiconductor layer 116.

半導体層１１２は、バッファー層１０６上に設けられている。半導体層１１２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。 The semiconductor layer 112 is provided on the buffer layer 106. The semiconductor layer 112 is, for example, an n-type GaN layer doped with Si.

発光層１１４は、半導体層１１２上に設けられている。発光層１１４は、半導体層１１２と半導体層１１６との間に設けられている。発光層１１４は、例えば、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とから構成された量子井戸構造を有している。発光層１１４は、電流が注入されることで光を発することが可能な層である。 The light emitting layer 114 is provided over the semiconductor layer 112. The light-emitting layer 114 is provided between the semiconductor layer 112 and the semiconductor layer 116. The light emitting layer 114 has a quantum well structure composed of, for example, a GaN layer and an InGaN layer. The light-emitting layer 114 is a layer that can emit light when a current is injected.

半導体層１１６は、発光層１１４上に設けられている。半導体層１１６は、半導体層１１２と導電型の異なる層である。半導体層１１６は、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型の
ＧａＮ層である。半導体層１１２，１１６は、発光層１１４に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。 The semiconductor layer 116 is provided over the light emitting layer 114. The semiconductor layer 116 is a layer having a different conductivity type from the semiconductor layer 112. The semiconductor layer 116 is, for example, a p-type GaN layer doped with Mg. The semiconductor layers 112 and 116 are cladding layers having a function of confining light in the light emitting layer 114.

光伝搬層１１８は、隣り合う柱状部１１０の間に設けられている。図示の例では、光伝搬層１１８は、マスク層１２８上に設けられている。光伝搬層１１８の屈折率は、例えば、発光層１１４の屈折率よりも低い。光伝搬層１１８は、例えば、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、酸化チタン層などである。発光層１１４で発生した光は、光伝搬層１１８を伝搬することが可能である。 The light propagation layer 118 is provided between the adjacent columnar parts 110. In the illustrated example, the light propagation layer 118 is provided on the mask layer 128. The refractive index of the light propagation layer 118 is lower than the refractive index of the light emitting layer 114, for example. The light propagation layer 118 is, for example, a silicon oxide layer, an aluminum oxide layer, a titanium oxide layer, or the like. Light generated in the light emitting layer 114 can propagate through the light propagation layer 118.

レーザー光源１０では、ｐ型の半導体層１１６、不純物がドーピングされていない発光層１１４、およびｎ型の半導体層１１２により、ｐｉｎダイオードが構成される。半導体層１１２，１１６は、発光層１１４よりもバンドギャップが大きい層である。レーザー光源１０では、第１電極１２２と第２電極１２４との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加して電流を注入すると、発光層１１４において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。発光層１１４において発生した光は、半導体層１１２，１１６により積層方向と直交する方向に光伝搬層１１８を通って伝搬して、フォトニック結晶構造体１０８によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成し、積層方向と直交する方向（基板１０２の面内方向）に閉じ込められる。閉じ込められた光は、発光層１１４において利得を受けてレーザー発振する。すなわち、発光層１１４において発生した光は、フォトニック結晶構造体１０８により基板１０２の面内方向に共振し、レーザー発振する。そして、＋１次回折光および−１次回折光は、レーザー光として積層方向に進行する。 In the laser light source 10, the p-type semiconductor layer 116, the light emitting layer 114 not doped with impurities, and the n-type semiconductor layer 112 constitute a pin diode. The semiconductor layers 112 and 116 are layers having a larger band gap than the light emitting layer 114. In the laser light source 10, when a forward bias voltage of a pin diode is applied between the first electrode 122 and the second electrode 124 to inject a current, recombination of electrons and holes occurs in the light emitting layer 114. This recombination produces light emission. Light generated in the light emitting layer 114 propagates through the light propagation layer 118 in a direction orthogonal to the stacking direction by the semiconductor layers 112 and 116, and generates a standing wave due to the effect of the photonic crystal by the photonic crystal structure 108. It is formed and confined in a direction perpendicular to the lamination direction (in-plane direction of the substrate 102). The confined light receives a gain in the light emitting layer 114 and performs laser oscillation. That is, the light generated in the light-emitting layer 114 resonates in the in-plane direction of the substrate 102 by the photonic crystal structure 108 and oscillates with a laser. Then, the + 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light travel in the stacking direction as laser light.

積層方向に進行したレーザー光のうち反射層１０４側に向かうレーザー光は、反射層１０４において反射され、第２電極１２４側に向かう。これにより、レーザー光源１０は、第２電極１２４側から光を出射することができる。 Of the laser light traveling in the stacking direction, the laser light traveling toward the reflective layer 104 is reflected by the reflective layer 104 and travels toward the second electrode 124. Thereby, the laser light source 10 can emit light from the second electrode 124 side.

レーザー光源１０から出射された光の放射角は、１°未満であり、例えば端面型の半導体レーザーや、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）に比べて、小さい。さらに、レーザー光源１０は、積層方向と直交する方向に定在波を形成するため、積層方向からみて面積が大きくても、単一のモードで発振する。したがって、レーザー光源１０は、大きな面積からコヒーレントで放射角が小さい光を出射することができる。さらに、例えば１つの柱状部１１０に欠陥があったとしても、積層方向と直交する方向に定在波を形成するため、該欠陥を補って強度の均一性の高い光を出射することができる。 The radiation angle of the light emitted from the laser light source 10 is less than 1 °, which is smaller than, for example, an end-face type semiconductor laser or a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). Further, since the laser light source 10 forms a standing wave in a direction orthogonal to the laminating direction, the laser light source 10 oscillates in a single mode even if the area is large as viewed from the laminating direction. Therefore, the laser light source 10 can emit light that is coherent and has a small radiation angle from a large area. Further, for example, even if one columnar portion 110 has a defect, a standing wave is formed in a direction orthogonal to the stacking direction, so that the defect can be compensated to emit light with high intensity uniformity.

半導体層１２０は、フォトニック結晶構造体１０８上に設けられている。半導体層１２０は、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層である。 The semiconductor layer 120 is provided on the photonic crystal structure 108. The semiconductor layer 120 is, for example, a p-type GaN layer doped with Mg.

第１電極１２２は、バッファー層１０６上に設けられている。バッファー層１０６は、第１電極１２２とオーミックコンタクトしていてもよい。図示の例では、第１電極１２２は、バッファー層１０６を介して、半導体層１１２と電気的に接続されている。第１電極１２２は、発光層１１４に電流を注入するための一方の電極である。第１電極１２２としては、例えば、バッファー層１０６側から、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。 The first electrode 122 is provided on the buffer layer 106. The buffer layer 106 may be in ohmic contact with the first electrode 122. In the illustrated example, the first electrode 122 is electrically connected to the semiconductor layer 112 via the buffer layer 106. The first electrode 122 is one electrode for injecting a current into the light emitting layer 114. As the first electrode 122, for example, a layer in which a Ti layer, an Al layer, and an Au layer are stacked in this order from the buffer layer 106 side is used.

第２電極１２４は、半導体層１２０上に設けられている。半導体層１２０は、第２電極１２４とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極１２４は、半導体層１１６と電気的に接続されている。図示の例では、第２電極１２４は、半導体層１２０を介して、半導体層１１６と電気的に接続されている。第２電極１２４は、発光層１１４に電流を注入するための他方の電極である。第２電極１２４としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin O
xide）を用いる。 The second electrode 124 is provided on the semiconductor layer 120. The semiconductor layer 120 may be in ohmic contact with the second electrode 124. The second electrode 124 is electrically connected to the semiconductor layer 116. In the illustrated example, the second electrode 124 is electrically connected to the semiconductor layer 116 via the semiconductor layer 120. The second electrode 124 is the other electrode for injecting a current into the light emitting layer 114. As the second electrode 124, for example, ITO (Indium Tin O 2)
xide).

配線１２６は、第２電極１２４に接続されている。配線１２６は、バッファー層１０６と電気的に分離されている。配線１２６の材質は、例えば、銅、アルミニウム、金などである。 The wiring 126 is connected to the second electrode 124. The wiring 126 is electrically separated from the buffer layer 106. The material of the wiring 126 is, for example, copper, aluminum, gold, or the like.

なお、上記では、ＩｎＧａＮ系の発光層１１４について説明したが、発光層１１４としては、出射される光の波長に応じて、電流が注入されることで発光可能なあらゆる材料系を用いることができる。例えば、ＡｌＧａＮ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＰ系、ＡｌＧａＰ系などの半導体材料を用いることができる。 Note that, in the above, the InGaN-based light-emitting layer 114 has been described; however, as the light-emitting layer 114, any material system which can emit light by current injection according to the wavelength of emitted light can be used. . For example, a semiconductor material such as AlGaN, AlGaAs, InGaAs, InGaAsP, InP, GaP, and AlGaP can be used.

また、上記では、フォトニック結晶構造体１０８は、周期的に設けられた柱状部１１０を有していたが、フォトニック結晶効果を発現させるために、周期的に設けられた孔部を有していてもよい。この場合、発光層１１４は、光伝搬層１１８に設けられていてもよい。 In the above description, the photonic crystal structure 108 has the periodically provided columnar portions 110, but has the periodically provided hole portions in order to exhibit the photonic crystal effect. May be. In this case, the light emitting layer 114 may be provided on the light propagation layer 118.

次に、レーザー光源１０の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the laser light source 10 will be described.

基板１０２上に、反射層１０４およびバッファー層１０６を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などが挙げられる。 The reflective layer 104 and the buffer layer 106 are epitaxially grown on the substrate 102 in this order. Examples of the method of epitaxial growth include MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) and MBE (Molecular Beam Epitaxy).

次に、バッファー層１０６上に、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などでマスク層１２８を形成する。次に、マスク層１２８をマスクとして、バッファー層１０６上に、半導体層１１２、発光層１１４、および半導体層１１６を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などが挙げられる。本工程により、柱状部１１０を形成することができる。次に、スピンコート法などにより、隣り合う柱状部１１０の間に、光伝搬層１１８を形成する。本工程により、フォトニック結晶構造体１０８を形成することができる。 Next, a mask layer 128 is formed over the buffer layer 106 by MOCVD, MBE, or the like. Next, using the mask layer 128 as a mask, the semiconductor layer 112, the light emitting layer 114, and the semiconductor layer 116 are epitaxially grown on the buffer layer 106 in this order. As a method of epitaxial growth, for example, a MOCVD method, an MBE method and the like can be mentioned. By this step, the columnar portion 110 can be formed. Next, the light propagation layer 118 is formed between the adjacent columnar portions 110 by spin coating or the like. Through this step, the photonic crystal structure 108 can be formed.

次に、例えばＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などにより、柱状部１１０および光伝搬層１１８上に、半導体層１２０を形成する。 Next, the semiconductor layer 120 is formed on the columnar portion 110 and the light propagation layer 118 by, for example, the MOCVD method or the MBE method.

次に、例えば真空蒸着法などにより、第１電極１２２および第２電極１２４を形成する。次に、例えばスパッタ法やめっき法などにより、配線１２６を形成する。 Next, the first electrode 122 and the second electrode 124 are formed by, for example, a vacuum evaporation method. Next, the wiring 126 is formed by, for example, a sputtering method or a plating method.

以上の工程により、レーザー光源１０を形成することができる。 Through the above steps, the laser light source 10 can be formed.

次に、光変調素子２０の構成について説明する。図３は、光変調素子２０を模式的に示す断面図である。光変調素子２０は、図３に示すように、対向基板２０２と、第２集光レンズ２０４と、対向電極２０６と、第１配向層２０８と、液晶層２１０と、第２配向層２１２と、画素電極２１４と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板２１６と、ＴＦＴ２１８と、遮光部２２０と、を有している。なお、便宜上、図３および後述する図８では、１つの第２集光レンズ２０４に入射する光を、矢印で図示している。 Next, the configuration of the light modulation element 20 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the light modulation element 20. As shown in FIG. 3, the light modulation element 20 includes a counter substrate 202, a second condenser lens 204, a counter electrode 206, a first alignment layer 208, a liquid crystal layer 210, a second alignment layer 212, It has a pixel electrode 214, a TFT (Thin Film Transistor) substrate 216, a TFT 218, and a light blocking part 220. For convenience, in FIG. 3 and FIG. 8, which will be described later, light incident on one second condenser lens 204 is indicated by an arrow.

対向基板２０２は、透明基板２０２ａ，２０２ｂを有している。対向基板２０２は、第２集光レンズ２０４を支持している。図示の例では、第２集光レンズ２０４は、透明基板２０２ａ，２０２ｂに挟まれている。レーザー光源１０から出射された光は、透明基板２
０２ａを通って、第２集光レンズ２０４に入射する。 The opposite substrate 202 has transparent substrates 202a and 202b. The counter substrate 202 supports the second condenser lens 204. In the illustrated example, the second condenser lens 204 is sandwiched between the transparent substrates 202a and 202b. The light emitted from the laser light source 10 is
02a, and enters the second condenser lens 204.

第２集光レンズ２０４は、レーザー光源１０から出射された光を集光させて、画素電極２１４に導く。これにより、遮光部２２０によって遮られる光を減らすことができる。図示の例では、第２集光レンズ２０４の入射面は、平底フラスコのような形状を有している。そのため、第２集光レンズ２０４の収差は、大きい。これにより、レーザー光源１０から出射された光が、配向層２０８，２１２および液晶層２１０において１点に集光して配向層２０８，２１２および液晶層２１０に含まれる有機物が分解されることを防ぐことができる。第２集光レンズ２０４の出射面は、例えば、平坦な面である。レーザー光源１０から出射された光は、放射角が小さいため、第２集光レンズ２０４のようなレンズを用いないと、出射された光が１点に集中しやすい。 The second condenser lens 204 collects light emitted from the laser light source 10 and guides the light to the pixel electrode 214. Thus, light blocked by the light blocking unit 220 can be reduced. In the illustrated example, the incident surface of the second condenser lens 204 has a shape like a flat bottom flask. Therefore, the aberration of the second condenser lens 204 is large. This prevents the light emitted from the laser light source 10 from condensing at one point in the alignment layers 208 and 212 and the liquid crystal layer 210 to prevent the organic substances contained in the alignment layers 208 and 212 and the liquid crystal layer 210 from being decomposed. be able to. The exit surface of the second condenser lens 204 is, for example, a flat surface. Since the light emitted from the laser light source 10 has a small radiation angle, the emitted light tends to concentrate on one point unless a lens such as the second condenser lens 204 is used.

第２集光レンズ２０４は、複数の画素電極２１４に対応して複数設けられている。複数の第２集光レンズ２０４は、マイクロレンズアレイを構成している。第２集光レンズ２０４の材質は、例えば、ガラスなどである。第２集光レンズ２０４から出射された光は、透明基板２０２ｂ、対向電極２０６、第１配向層２０８、液晶層２１０、第２配向層２１２を通って、画素電極２１４に入射する。 A plurality of second condenser lenses 204 are provided corresponding to the plurality of pixel electrodes 214. The plurality of second condenser lenses 204 constitute a microlens array. The material of the second condenser lens 204 is, for example, glass. The light emitted from the second condenser lens 204 passes through the transparent substrate 202b, the counter electrode 206, the first alignment layer 208, the liquid crystal layer 210, and the second alignment layer 212, and enters the pixel electrode 214.

液晶層２１０は、対向電極２０６と画素電極２１４との間に設けられている。液晶層２１０は、対向電極２０６と画素電極２１４との間に印加される電圧によって光に対する透過率が変化する。液晶層２１０の材質は、例えば、ネマチック液晶材料である。液晶層２１０には、第２集光レンズ２０４を通った光が入射する。画素電極２１４は、複数設けられている。画素電極２１４は、画素を構成している。 The liquid crystal layer 210 is provided between the counter electrode 206 and the pixel electrode 214. The light transmittance of the liquid crystal layer 210 changes depending on a voltage applied between the counter electrode 206 and the pixel electrode 214. The material of the liquid crystal layer 210 is, for example, a nematic liquid crystal material. Light passing through the second condenser lens 204 enters the liquid crystal layer 210. A plurality of pixel electrodes 214 are provided. The pixel electrode 214 forms a pixel.

液晶層２１０は、第１配向層２０８と第２配向層２１２との間に設けられている。配向層２０８，２１２は、液晶層２１０と接している。配向層２０８，２１２の材質は、例えば、有機材料で被覆された酸化シリコンである。配向層２０８，２１２は、液晶層２１０に電圧が印加されていない場合に、液晶層２１０の液晶分子を特定の方向に整列させることができる。 The liquid crystal layer 210 is provided between the first alignment layer 208 and the second alignment layer 212. The alignment layers 208 and 212 are in contact with the liquid crystal layer 210. The material of the alignment layers 208 and 212 is, for example, silicon oxide covered with an organic material. The alignment layers 208 and 212 can align the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 210 in a specific direction when no voltage is applied to the liquid crystal layer 210.

ＴＦＴ基板２１６は、レーザー光源１０から出射された光を透過させる。画素電極２１４は、ＴＦＴ基板２１６に設けられている。ＴＦＴ基板２１６は、ＴＦＴ２１８および遮光部２２０を支持している。 The TFT substrate 216 transmits light emitted from the laser light source 10. The pixel electrode 214 is provided on the TFT substrate 216. The TFT substrate 216 supports the TFT 218 and the light shielding unit 220.

ＴＦＴ２１８は、入力された画像情報に応じて、対向電極２０６と画素電極２１４との間の電圧を変化させ、液晶層２１０を通過する光を変調させる。これにより、画素ごとに明るさを変えることができ、画像を形成することができる。ＴＦＴ２１８は、薄膜トランジスターである。 The TFT 218 changes the voltage between the counter electrode 206 and the pixel electrode 214 according to the input image information, and modulates the light passing through the liquid crystal layer 210. Thus, the brightness can be changed for each pixel, and an image can be formed. The TFT 218 is a thin film transistor.

遮光部２２０は、ＴＦＴ２１８の対向基板２０２側に設けられている。遮光部２２０は、ＴＦＴ２１８が光によって照射されないように、光を遮光する。ＴＦＴ２１８が光によって遮光されると、ＴＦＴ２１８が誤動作する場合がある。遮光部２２０は、このＴＦＴ２１８の誤動作を防ぐことができる。 The light shield 220 is provided on the counter substrate 202 side of the TFT 218. The light blocking unit 220 blocks light so that the TFT 218 is not irradiated with light. When the TFT 218 is shielded by light, the TFT 218 may malfunction. The light blocking part 220 can prevent the malfunction of the TFT 218.

図２および図３に示すように、レーザー光源１０の発光領域Ａ１の大きさは、光変調素子２０の表示領域Ａ２の大きさよりも小さい。ここで、「発光領域Ａ１の大きさ」とは、積層方向からみて、フォトニック結晶構造体１０８の大きさである。「表示領域Ａ２の大きさ」とは、ＴＦＴ基板２１６の厚さ方向からみて、複数の遮光部２２０のうち、最外に位置する遮光部２２０の内側の側面で規定される領域の大きさである。 As shown in FIGS. 2 and 3, the size of the light emitting area A1 of the laser light source 10 is smaller than the size of the display area A2 of the light modulation element 20. Here, “the size of the light emitting region A1” is the size of the photonic crystal structure 108 as viewed from the lamination direction. The “size of the display area A2” is the size of the area defined by the inner side surface of the outermost light-shielding part 220 among the plurality of light-shielding parts 220 when viewed from the thickness direction of the TFT substrate 216. is there.

プロジェクター１０００は、例えば、以下の特徴を有する。 The projector 1000 has, for example, the following features.

プロジェクター１０００では、レーザー光源１０は、基板１０２と、光を発する発光層１１４を有し、発光層１１４が発する光を、基板１０２の面内方向に閉じ込め、基板１０２の法線方向に出射させるフォトニック結晶構造体１０８と、を有する。そのため、レーザー光源１０は、例えば光源として端面発光型の半導体レーザーを用いた場合に比べて、出射された光の強度の均一性が高い。 In the projector 1000, the laser light source 10 includes the substrate 102 and the light emitting layer 114 that emits light. The light emitted from the light emitting layer 114 is confined in the in-plane direction of the substrate 102 and emitted in the normal direction of the substrate 102. A nick crystal structure 108. Therefore, the laser light source 10 has higher uniformity of the intensity of the emitted light than, for example, a case where an edge-emitting semiconductor laser is used as the light source.

さらに、プロジェクター１０００では、レーザー光源１０と光変調素子２０との間の光路に設けられるビームエキスパンダー１２を有し、レーザー光源１０の発光領域Ａ１の大きさは、光変調素子２０の表示領域Ａ２の大きさよりも小さい。そのため、レーザー光源１０から出射された光を、ビームエキスパンダー１２を介して、光変調素子２０に入射されることができる。 Further, the projector 1000 has a beam expander 12 provided on an optical path between the laser light source 10 and the light modulation element 20, and the size of the light emitting area A 1 of the laser light source 10 is the same as that of the display area A 2 of the light modulation element 20. Smaller than the size. Therefore, light emitted from the laser light source 10 can be made incident on the light modulation element 20 via the beam expander 12.

したがって、プロジェクター１０００では、強度の均一性が高い光で光変調素子２０を照射することができる。 Therefore, the projector 1000 can irradiate the light modulation element 20 with light having high uniformity of intensity.

さらに、プロジェクター１０００では、レーザー光源１０から出射された光の径は、端面発光型から出射された光の径より大きい。そのため、レーザー光源１０と光変調素子２０との間の距離を小さくすることができる。これにより、小型化を図ることができる。例えば図４に示すように、端面発光型のレーザー光源９０１０を用いた場合は、出射された光の径が小さいため、出射された光の径を拡大するために、ビームエキスパンダー９０１２の発散レンズ９０１４と集光レンズ９０１６との間の距離を大きくする必要があり、レーザー光源９０１０と光変調素子９０２０との間の距離が大きくなる。なお、図４は、第１参考例に係るプロジェクターの一部を模式的に示す図である。 Furthermore, in the projector 1000, the diameter of the light emitted from the laser light source 10 is larger than the diameter of the light emitted from the edge emission type. Therefore, the distance between the laser light source 10 and the light modulation element 20 can be reduced. Thereby, downsizing can be achieved. For example, as shown in FIG. 4, when an edge-emitting type laser light source 9010 is used, the diameter of the emitted light is small, and the diverging lens 9014 of the beam expander 9012 is used to enlarge the diameter of the emitted light. It is necessary to increase the distance between the laser light source 9010 and the condensing lens 9016, and the distance between the laser light source 9010 and the light modulation element 9020 increases. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a part of the projector according to the first reference example.

プロジェクター１０００では、ビームエキスパンダー１２は、レーザー光源１０から出射された光が入射する発散レンズ１４と、発散レンズ１４から出射された光が入射する第１集光レンズ１６と、を有するガリレオ式のビームエキスパンダーである。そのため、例えば図５に示すように、レーザー光源９１１０と光変調素子９１２０との間に、集光レンズ９１１４，９１１６を有するケプラー式のビームエキスパンダー９１１２を有する場合に比べて、レーザー光源１０と光変調素子２０との間の距離を小さくすることができる。なお、図５は、第２参考例に係るプロジェクターの一部を模式的に示す図である。 In the projector 1000, the beam expander 12 is a Galilean beam having a diverging lens 14 on which light emitted from the laser light source 10 is incident, and a first condenser lens 16 on which light emitted from the diverging lens 14 is incident. It is an expander. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, the laser light source 10 and the light modulating device 9120 are compared with a case where a Keplerian beam expander 9112 having condenser lenses 9114 and 9116 is provided between the laser light source 9110 and the light modulating element 9120. The distance from the element 20 can be reduced. FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a part of the projector according to the second reference example.

プロジェクター１０００では、第１レーザー光源１０Ｒ、第２レーザー光源１０Ｇ、および第３レーザー光源１０Ｂから出射された光を合成するクロスダイクロイックプリズム３０を有する。一般的に、クロスダイクロイックプリズムは、入射する光の放射角に対する依存性が高く、入射する光の放射角が大きいと、精度良く光を合成することが難しい。しかし、プロジェクター１０００では、レーザー光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの放射角が小さいため、クロスダイクロイックプリズム３０を用いても、精度良く光を合成することができる。 The projector 1000 includes a cross dichroic prism 30 that combines light emitted from the first laser light source 10R, the second laser light source 10G, and the third laser light source 10B. In general, the cross dichroic prism has a high dependence on the radiation angle of incident light, and it is difficult to synthesize light with high accuracy when the radiation angle of incident light is large. However, in the projector 1000, since the radiation angles of the laser light sources 10R, 10G, and 10B are small, light can be accurately synthesized even by using the cross dichroic prism 30.

ここで、図６は、レーザー光源１０、ビームエキスパンダー１２、および光変調素子２０を模式的に示す図である。図７は、第３参考例に係るプロジェクターの一部を模式的に示す図である。なお、便宜上、図６および図７では、光変調素子の中心に入射する光線のみを示している。 Here, FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the laser light source 10, the beam expander 12, and the light modulation element 20. FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a part of the projector according to the third reference example. For convenience, FIGS. 6 and 7 show only a light beam incident on the center of the light modulation element.

図６で示した破線のように、レーザー光源１０から出射された光は、１°未満のわずかな放射角を有している。エテンデュの保存側、すなわち、（光源の発光領域の面積）×（出射された光の立体角）＝一定、ということを考慮すると、１°未満の放射角を有してレ
ーザー光源１０から出射された光は、レーザー光源１０から出射されるときの放射角度よりも小さな角度で光変調素子２０に入射する。そのため、プロジェクター１０００では、高コントラストで明るい画像を形成することができる。 As shown by the broken line in FIG. 6, the light emitted from the laser light source 10 has a slight radiation angle of less than 1 °. Considering that the storage side of the etendue, that is, (area of light emitting region of light source) × (solid angle of emitted light) = constant, light emitted from laser light source 10 has an emission angle of less than 1 °. The incident light enters the light modulation element 20 at an angle smaller than the emission angle when emitted from the laser light source 10. Therefore, in the projector 1000, a bright image with high contrast can be formed.

一方、図７で示すように、端面発光型のレーザー光源９２１０は、出射された光の強度は、ガウス分布となる。そのため、発散レンズ９２１４および集光レンズ９２１６を有するビームエキスパンダー９２１２の後段に、第１レンズアレイ９２３２、第２レンズアレイ９２３４、コンデンサーレンズ９２３６、およびフィールドレンズ９２３８を有するインテグレーター光学系９２３０が設けられる。図７に示す例では、レーザー光源９２１０から出射された光は、レーザー光源９２１０から出射されるときの放射角度よりも大きな角度で光変調素子９２２０に入射する。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the intensity of emitted light from the edge-emitting laser light source 9210 has a Gaussian distribution. Therefore, an integrator optical system 9230 having a first lens array 9232, a second lens array 9234, a condenser lens 9236, and a field lens 9238 is provided downstream of the beam expander 9212 having the diverging lens 9214 and the condensing lens 9216. In the example shown in FIG. 7, the light emitted from the laser light source 9210 enters the light modulation element 9220 at an angle larger than the emission angle when emitted from the laser light source 9210.

１．２．変形例
１．２．１．第１変形例
次に、第１実施形態の第１変形例に係るプロジェクター１１００について、図面を参照しながら説明する。図８は、第１実施形態の第１変形例に係るプロジェクター１１００の光変調素子２０を模式的に示す断面図である。 1.2. Modifications 1.2.1. Next, a projector 1100 according to a first modification of the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating the light modulation element 20 of the projector 1100 according to the first modification of the first embodiment.

以下、第１実施形態の変形例に係るプロジェクター１１００において、上述した第１実施形態に係るプロジェクター１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、後述する第１実施形態の第２変形例に係るプロジェクターにおいて同様である。 Hereinafter, in the projector 1100 according to the modified example of the first embodiment, points different from the example of the projector 1000 according to the above-described first embodiment will be described, and the description of the same points will be omitted. This is the same in a projector according to a second modification of the first embodiment described later.

上述したプロジェクター１０００では、図３に示すように、第２集光レンズ２０４の入射面は、平底フラスコのような形状を有していた。これに対し、プロジェクター１１００では、図８に示すように、第２集光レンズ２０４の入射面は、凸面である。 In the projector 1000 described above, as shown in FIG. 3, the incident surface of the second condenser lens 204 had a shape like a flat bottom flask. On the other hand, in the projector 1100, as shown in FIG. 8, the incident surface of the second condenser lens 204 is a convex surface.

第２集光レンズ２０４の焦点Ｆは、液晶層２１０および配向層２０８，２１２にない。すなわち、焦点Ｆは、液晶層２１０になく、第１配向層２０８になく、かつ第２配向層２１２にない。これにより、レーザー光源１０から出射された光が、配向層２０８，２１２および液晶層２１０において１点に集光して配向層２０８，２１２および液晶層２１０に含まれる有機物が分解されることを防ぐことができる。図示の例では、焦点Ｆは、ＴＦＴ基板２１６に位置しており、第２集光レンズ２０４と焦点Ｆとの間に、第１配向層２０８、第２配向層２１２、および液晶層２１０が配置されている。 The focal point F of the second condenser lens 204 is not at the liquid crystal layer 210 and the alignment layers 208 and 212. That is, the focal point F is not in the liquid crystal layer 210, not in the first alignment layer 208, and not in the second alignment layer 212. This prevents the light emitted from the laser light source 10 from condensing at one point in the alignment layers 208 and 212 and the liquid crystal layer 210 to prevent the organic substances contained in the alignment layers 208 and 212 and the liquid crystal layer 210 from being decomposed. be able to. In the illustrated example, the focus F is located on the TFT substrate 216, and the first alignment layer 208, the second alignment layer 212, and the liquid crystal layer 210 are disposed between the second condenser lens 204 and the focus F. Have been.

１．２．２．第２変形例
次に、第１実施形態の第２変形例に係るプロジェクター１２００について、図面を参照しながら説明する。図９は、第１実施形態の第２変形例に係るプロジェクター１２００のレーザー光源１０を模式的に示す断面図である。 1.2.2. Second Modification Example Next, a projector 1200 according to a second modification example of the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a laser light source 10 of a projector 1200 according to a second modification of the first embodiment.

上述したプロジェクター１０００のレーザー光源１０では、図２に示すように、フォトニック結晶構造体１０８の柱状部１１０は、発光層１１４を有していた。これに対し、プロジェクター１２００のレーザー光源１０では、図９に示すように、柱状部１１０は、発光層１１４を有していない。 In the laser light source 10 of the projector 1000 described above, the columnar portion 110 of the photonic crystal structure 108 has the light emitting layer 114 as shown in FIG. On the other hand, in the laser light source 10 of the projector 1200, the columnar section 110 does not have the light emitting layer 114 as shown in FIG.

プロジェクター１２００では、柱状部１１０の材質は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮである。フォトニック結晶構造体１０８は、柱状部１１０と、隣り合う柱状部１１０の間隙１１１と、によって構成されている。図示の例では、柱状部１１０上に、上方に向けて徐々に径が大きくなるテーパー部１１３を有している。テーパー部１１３の材質は、柱状部１１０と同じである。なお、テーパー部１１３は、設けられていなくてもよ
い。 In the projector 1200, the material of the columnar portion 110 is, for example, n-type GaN doped with Si. The photonic crystal structure 108 includes a columnar portion 110 and a gap 111 between adjacent columnar portions 110. In the illustrated example, a tapered portion 113 having a diameter gradually increasing upward is provided on the columnar portion 110. The material of the tapered portion 113 is the same as that of the columnar portion 110. Note that the tapered portion 113 may not be provided.

半導体層１１２は、テーパー部１１３上に設けられている。発光層１１４は、半導体層１１２上に設けられている。半導体層１１６は、発光層１１４上に設けられている。第１電極１２２は、半導体層１１２上に設けられている。第２電極１２４は、半導体層１１６上に設けられている。プロジェクター１２００では、発光領域Ａ１の大きさは、積層方向からみて、発光層１１４の大きさである。なお、図示はしないが、半導体層１１２，１１６および発光層１１４は、基板１０２とフォトニック結晶構造体１０８との間に設けられていてもよい。 The semiconductor layer 112 is provided on the tapered portion 113. The light emitting layer 114 is provided over the semiconductor layer 112. The semiconductor layer 116 is provided over the light emitting layer 114. The first electrode 122 is provided on the semiconductor layer 112. The second electrode 124 is provided on the semiconductor layer 116. In the projector 1200, the size of the light emitting area A1 is the size of the light emitting layer 114 when viewed from the laminating direction. Although not shown, the semiconductor layers 112 and 116 and the light emitting layer 114 may be provided between the substrate 102 and the photonic crystal structure 108.

プロジェクター１２００のように、フォトニック結晶構造体１０８が発光層１１４を有していない場合には、発光層１１４からフォトニック結晶構造体１０８側に漏れた光が、積層方向と直交する方向に閉じ込められて、積層方向に出射される。 When the photonic crystal structure 108 does not have the light emitting layer 114 as in the projector 1200, light leaked from the light emitting layer 114 to the photonic crystal structure 108 side is confined in a direction orthogonal to the stacking direction. And emitted in the stacking direction.

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係るプロジェクター２０００を模式的に示す図である。図１１は、第２実施形態に係るプロジェクター２０００の光変調素子２０を模式的に示す断面図である。 2. Second Embodiment Next, a projector according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a projector 2000 according to the second embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a light modulation element 20 of a projector 2000 according to the second embodiment.

以下、第２実施形態に係るプロジェクター２０００において、上述した第１実施形態に係るプロジェクター１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。 Hereinafter, in the projector 2000 according to the second embodiment, points different from the example of the projector 1000 according to the above-described first embodiment will be described, and description of the same points will be omitted.

上述したプロジェクター１０００は、図１および図３に示すように、光変調素子２０は、レーザー光源１０から出射された光を透過させる透過型の液晶ライトバルブであった。これに対し、プロジェクター２０００は、図１０および図１１に示すように、光変調素子２０は、レーザー光源１０から出射された光を反射させるＤＭＤ（Digital Micromirror Device、登録商標）である。プロジェクター２０００は、ＤＬＰ（Digital Light Processing、登録商標）である。 In the projector 1000 described above, as shown in FIGS. 1 and 3, the light modulation element 20 is a transmissive liquid crystal light valve that transmits light emitted from the laser light source 10. On the other hand, in the projector 2000, as shown in FIGS. 10 and 11, the light modulation element 20 is a DMD (Digital Micromirror Device, registered trademark) that reflects light emitted from the laser light source 10. The projector 2000 is DLP (Digital Light Processing, registered trademark).

プロジェクター２０００は、図１０に示すように、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム６０を有している。レーザー光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射された光は、クロスダイクロイックプリズム３０で合成された後、ビームエキスパンダー１２およびＴＩＲプリズム６０を介して、光変調素子２０に入射する。ビームエキスパンダー１２は、クロスダイクロイックプリズム３０と光変調素子２０との間の光路に設けられている。ＴＩＲプリズム６０は、クロスダイクロイックプリズム３０で合成された光を、光変調素子２０に導き、かつ、光変調素子２０で変調された光を、投射レンズ４０に導く。クロスダイクロイックプリズム３０は、例えば、偏光依存がないように設計されている。 The projector 2000 has a TIR (Total Internal Reflection) prism 60 as shown in FIG. Light emitted from the laser light sources 10R, 10G, and 10B is combined by the cross dichroic prism 30, and then enters the light modulation element 20 via the beam expander 12 and the TIR prism 60. The beam expander 12 is provided in an optical path between the cross dichroic prism 30 and the light modulation device 20. The TIR prism 60 guides the light combined by the cross dichroic prism 30 to the light modulation element 20, and guides the light modulated by the light modulation element 20 to the projection lens 40. The cross dichroic prism 30 is designed, for example, to be independent of polarization.

光変調素子２０は、クロスダイクロイックプリズム３０で合成された光を変調させる。プロジェクター２０００は、光変調素子２０を１つ有し、ビームエキスパンダー１２を１つ有している。図示の例では、光変調素子２０は、クロスダイクロイックプリズム３０で合成され、ＴＩＲプリズム６０を通った光を変調させる。クロスダイクロイックプリズム３０は、例えば、光を合成する素子としてフィリップスプリズムを用いた場合よりも小型化を図ることができる。 The light modulation element 20 modulates the light combined by the cross dichroic prism 30. The projector 2000 has one light modulation element 20 and one beam expander 12. In the illustrated example, the light modulating element 20 is synthesized by the cross dichroic prism 30 and modulates the light passing through the TIR prism 60. The cross dichroic prism 30 can be made smaller than, for example, a case where a Philips prism is used as an element for synthesizing light.

光変調素子２０は、図１１に示すように、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）基板２３０と、ヨークアドレス電極２３２，２３４と、ミラーアドレス電極２３６と、ヨーク２３８と、支柱２４０と、ミラー２４２と、を有している。 As shown in FIG. 11, the light modulation element 20 includes a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) substrate 230, yoke address electrodes 232, 234, a mirror address electrode 236, a yoke 238, a support 240, a mirror 242, have.

ＣＭＯＳ基板２３０は、１画素に相当するミラー２４２ごとに、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）回路を有している。ＳＲＡＭ回路は、ＣＭＯＳ基板２３０に設けられたヨークアドレス電極２３２，２３４とミラーアドレス電極２３６とに、ミラー２４２の向きを定めるための電圧を供給する。図示の例では、ヨークアドレス電極２３２，２３４間に、ＳＲＡＭ回路と電気的に接続された配線２４４が設けられている。 The CMOS substrate 230 has an SRAM (Static Random Access Memory) circuit for each mirror 242 corresponding to one pixel. The SRAM circuit supplies voltages for determining the orientation of the mirror 242 to the yoke address electrodes 232 and 234 and the mirror address electrode 236 provided on the CMOS substrate 230. In the illustrated example, a wiring 244 electrically connected to the SRAM circuit is provided between the yoke address electrodes 232 and 234.

ヨーク２３８には、図示はしないが、両端が支持された梁状のヒンジが設けられている。ヨーク２３８は、剛性のある膜である。ヨーク２３８に、支柱２４０を介して、ミラー２４２が設けられている。ミラー２４２およびヨーク２３８は、ヒンジによって、傾斜可能に設けられている。 Although not shown, the yoke 238 is provided with a beam-shaped hinge whose both ends are supported. The yoke 238 is a rigid film. A mirror 242 is provided on the yoke 238 via a support 240. The mirror 242 and the yoke 238 are provided to be tiltable by a hinge.

ミラー２４２は、複数の画素に対応して複数設けられている。複数のミラー２４２は、２次元マトリックス状に配置されている。光変調素子２０は、入力された画像情報に応じて、入射した光に対しミラー２４２の向きを変えることで光を変調させる。 A plurality of mirrors 242 are provided corresponding to a plurality of pixels. The plurality of mirrors 242 are arranged in a two-dimensional matrix. The light modulation element 20 modulates the light by changing the direction of the mirror 242 with respect to the incident light according to the input image information.

プロジェクター２０００では、光変調素子２０の表示領域Ａ２は、図１０に示すようにＣＭＯＳ基板２３０の厚さ方向からみて、複数のミラー２４２のうち、最外に位置するミラー２４２の外側の側面で規定される領域の大きさである。 In the projector 2000, the display area A2 of the light modulation element 20 is defined by the outer side surface of the outermost mirror 242 among the plurality of mirrors 242 when viewed from the thickness direction of the CMOS substrate 230 as shown in FIG. Is the size of the region to be adjusted.

プロジェクター２０００では、ビームエキスパンダー１２は、クロスダイクロイックプリズム３０と光変調素子２０との間の光路に設けられている。そのため、第１レーザー光源１０Ｒとクロスダイクロイックプリズム３０との間、第２レーザー光源１０Ｇとクロスダイクロイックプリズム３０との間、第３レーザー光源１０Ｂとクロスダイクロイックプリズム３０との間にビームエキスパンダー１２を設ける場合に比べて、部品数を削減することができる。 In the projector 2000, the beam expander 12 is provided on an optical path between the cross dichroic prism 30 and the light modulation element 20. Therefore, when the beam expander 12 is provided between the first laser light source 10R and the cross dichroic prism 30, between the second laser light source 10G and the cross dichroic prism 30, and between the third laser light source 10B and the cross dichroic prism 30. , The number of parts can be reduced.

３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１２は、第３実施形態に係るプロジェクター３０００を模式的に示す図である。図１３は、第３実施形態に係るプロジェクター３０００の光変調素子２０を模式的に示す断面図である。 3. Third Embodiment Next, a projector according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a projector 3000 according to the third embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view schematically illustrating the light modulation element 20 of the projector 3000 according to the third embodiment.

以下、第３実施形態に係るプロジェクター３０００において、上述した第１実施形態に係るプロジェクター１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。 Hereinafter, in the projector 3000 according to the third embodiment, points different from the example of the projector 1000 according to the above-described first embodiment will be described, and description of the same points will be omitted.

上述したプロジェクター１０００は、図１および図３に示すように、光変調素子２０は、レーザー光源１０から出射された光を透過させる透過型の液晶ライトバルブであった。これに対し、プロジェクター３０００は、図１２および図１３に示すように、光変調素子２０は、レーザー光源１０から出射された光を反射させる反射型の液晶ライトバルブである。プロジェクター３０００は、ＬＣｏＳ（Liquid Crystal on Silicon）プロジェクターである。プロジェクター３０００は、フィールド・シーケンシャル・カラー表示が可能である。 In the projector 1000 described above, as shown in FIGS. 1 and 3, the light modulation element 20 is a transmissive liquid crystal light valve that transmits light emitted from the laser light source 10. On the other hand, in the projector 3000, as shown in FIGS. 12 and 13, the light modulation element 20 is a reflection type liquid crystal light valve that reflects light emitted from the laser light source 10. The projector 3000 is an LCoS (Liquid Crystal on Silicon) projector. The projector 3000 is capable of performing field sequential color display.

プロジェクター３０００は、図１２に示すように、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ：Polarizing Beam Splitter）７０を有している。レーザー光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射された光は、クロスダイクロイックプリズム３０で合成された後、ビームエキスパンダー１２および入射側偏光板５０を介して、偏光ビームスプリッター７０に入射する。偏光ビームスプリッター７０は、入射光をＳ偏光とＰ偏光とに分離する。偏光ビームスプ
リッター７０において分離された光は、光変調素子２０において反射され、再度、偏光ビームスプリッター７０を通った後、出射側偏光板５２を介して、投射レンズ４０に入射する。ビームエキスパンダー１２は、クロスダイクロイックプリズム３０と光変調素子２０との間の光路に設けられている。光変調素子２０は、クロスダイクロイックプリズム３０で合成された光を変調させる。プロジェクター３０００は、光変調素子２０を１つ有し、ビームエキスパンダー１２を１つ有している。 The projector 3000 has a polarizing beam splitter (PBS: Polarizing Beam Splitter) 70 as shown in FIG. Light emitted from the laser light sources 10R, 10G, and 10B is synthesized by the cross dichroic prism 30, and then enters the polarization beam splitter 70 via the beam expander 12 and the incident-side polarizing plate 50. The polarization beam splitter 70 separates incident light into S-polarized light and P-polarized light. The light split by the polarization beam splitter 70 is reflected by the light modulation element 20, passes through the polarization beam splitter 70 again, and then enters the projection lens 40 via the emission-side polarizing plate 52. The beam expander 12 is provided in an optical path between the cross dichroic prism 30 and the light modulation device 20. The light modulation element 20 modulates the light combined by the cross dichroic prism 30. The projector 3000 has one light modulation element 20 and one beam expander 12.

図１３に示すように、対向基板２０２側から光変調素子２０に入射した光は、画素電極２１４において反射され、対向基板２０２側から出射される。プロジェクター３０００の光変調素子２０は、図３に示す第２集光レンズ２０４を有していない。 As shown in FIG. 13, light that has entered the light modulation element 20 from the counter substrate 202 side is reflected by the pixel electrode 214 and emitted from the counter substrate 202 side. The light modulation element 20 of the projector 3000 does not have the second condenser lens 204 shown in FIG.

プロジェクター３０００では、光変調素子２０の表示領域Ａ２は、図１３に示すようにＴＦＴ基板２１６の厚さ方向からみて、複数の画素電極２１４のうち、最外に位置する画素電極２１４の外側の側面で規定される領域の大きさである。 In the projector 3000, the display area A2 of the light modulation element 20 is, as shown in FIG. 13, the side surface outside the outermost pixel electrode 214 among the plurality of pixel electrodes 214 when viewed from the thickness direction of the TFT substrate 216. Is the size of the area defined by

プロジェクター３０００では、ビームエキスパンダー１２は、クロスダイクロイックプリズム３０と光変調素子２０との間の光路に設けられている。そのため、第１レーザー光源１０Ｒとクロスダイクロイックプリズム３０との間、第２レーザー光源１０Ｇとクロスダイクロイックプリズム３０との間、第３レーザー光源１０Ｂとクロスダイクロイックプリズム３０との間にビームエキスパンダー１２を設ける場合に比べて、部品数を削減することができる。 In the projector 3000, the beam expander 12 is provided on an optical path between the cross dichroic prism 30 and the light modulation device 20. Therefore, when the beam expander 12 is provided between the first laser light source 10R and the cross dichroic prism 30, between the second laser light source 10G and the cross dichroic prism 30, and between the third laser light source 10B and the cross dichroic prism 30. , The number of parts can be reduced.

本発明のプロジェクターは、例えば、気軽に持ち運ぶことを前提としたモバイル用途や、他の様々な装置に内蔵する用途にも適している。また、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）やヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）にも応用することができる。 The projector of the present invention is also suitable for, for example, a mobile use assuming that it is easily carried around, and a use built in various other devices. Further, the present invention can be applied to a head mounted display (HMD) and a head up display (HUD).

本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。 The present invention may omit some components or combine the embodiments and modifications within a range having the features and effects described in the present application.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications are possible. For example, the invention includes substantially the same configuration as the configuration described in the embodiment. Substantially the same configuration is, for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect. Further, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. Further, the invention includes a configuration having the same operation and effect as the configuration described in the embodiment or a configuration capable of achieving the same object. The invention also includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

１０…レーザー光源、１０Ｒ…第１レーザー光源、１０Ｇ…第２レーザー光源、１０Ｂ…第３レーザー光源、１２…ビームエキスパンダー、１２Ｒ…第１ビームエキスパンダー、１２Ｇ…第２ビームエキスパンダー、１２Ｂ…第３ビームエキスパンダー、１４…発散レンズ、１６…第１集光レンズ、２０…光変調素子、２０Ｒ…第１光変調素子、２０Ｇ…第２光変調素子、２０Ｂ…第３光変調素子、３０…クロスダイクロイックプリズム、４０…投射レンズ、５０…入射側偏光板、５２…出射側偏光板、６０…ＴＩＲプリズム、７０…偏光ビームスプリッター、１０２…基板、１０４…反射層、１０６…バッファー層、１０８…フォトニック結晶構造体、１１０…柱状部、１１１…間隙、１１２…半導体層、１１３…テーパー部、１１４…発光層、１１６…半導体層、１１８…光伝搬層、１２０…半導体層、１２２…第１電極、１２４…第２電極、１２６…配線、１２８…マスク層、２０２…対向基板、２０２ａ，２０２ｂ…透明基板、２０４…第２集光レンズ、２０６…対向電
極、２０８…第１配向層、２１０…液晶層、２１２…第２配向層、２１４…画素電極、２１６…ＴＦＴ基板、２１８…ＴＦＴ、２２０…遮光部、２３０…ＣＭＯＳ基板、２３２，２３４…ヨークアドレス電極、２３６…ミラーアドレス電極、２３８…ヨーク、２４０…支柱、２４２…ミラー、２４４…配線、１０００…プロジェクター、１１００，１２００，２０００，３０００…プロジェクター、９０１０…レーザー光源、９０１２…ビームエキスパンダー、９０１４…発散レンズ、９０１６…集光レンズ、９０２０…光変調素子、９１１０…レーザー光源、９１１２…ビームエキスパンダー、９１１４，９１１６…集光レンズ、９１２０…光変調素子、９２１０…レーザー光源、９２１２…ビームエキスパンダー、９２１４…発散レンズ、９２１６…集光レンズ、９２２０…光変調素子、９２３０…インテグレーター光学系、９２３２…第１レンズアレイ、９２３４…第２レンズアレイ、９２３６…コンデンサーレンズ、９２３８…フィールドレンズ 10 laser light source, 10R first laser light source, 10G second laser light source, 10B third laser light source, 12 beam expander, 12R first beam expander, 12G second beam expander, 12B third beam Expander, 14 divergent lens, 16 first condensing lens, 20 light modulator, 20R first light modulator, 20G second light modulator, 20B third light modulator, 30 cross dichroic prism , 40: Projection lens, 50: Incident side polarizing plate, 52: Outgoing side polarizing plate, 60: TIR prism, 70: Polarizing beam splitter, 102: Substrate, 104: Reflecting layer, 106: Buffer layer, 108: Photonic crystal Structure: 110: columnar portion, 111: gap, 112: semiconductor layer, 113: tapered portion, 114: departure Layer 116 semiconductor layer 118 light propagation layer 120 semiconductor layer 122 first electrode 124 second electrode 126 wiring 128 mask layer 202 counter substrate 202a and 202b transparent substrate 204, a second condenser lens, 206, a counter electrode, 208, a first alignment layer, 210, a liquid crystal layer, 212, a second alignment layer, 214, a pixel electrode, 216, a TFT substrate, 218, a TFT, and 220, light shielding. 230, CMOS substrate, 232, 234, yoke address electrode, 236, mirror address electrode, 238, yoke, 240, support, 242, mirror, 244, wiring, 1000, projector, 1100, 1200, 2000, 3000, projector 9010: Laser light source, 9012: Beam expander, 9014: Diverging lens, 9016: Condensing lens 9020: light modulator, 9110: laser light source, 9112: beam expander, 9114, 9116: condenser lens, 9120: light modulator, 9210: laser light source, 9212: beam expander, 9214: diverging lens, 9216: collection Optical lens, 9220: light modulation element, 9230: integrator optical system, 9232: first lens array, 9234: second lens array, 9236: condenser lens, 9238: field lens

Claims

A laser light source,
A light modulation element that modulates light emitted from the laser light source according to image information,
A beam expander provided in an optical path between the laser light source and the light modulation element,
Has,
The laser light source,
Board and
A photonic crystal structure having a light emitting layer that emits light, confining light emitted by the light emitting layer in an in-plane direction of the substrate, and emitting the light in a normal direction of the substrate;
Has,
The projector, wherein a size of a light emitting area of the laser light source is smaller than a size of a display area of the light modulation element.

A laser light source,
A light modulation element that modulates light emitted from the laser light source according to image information,
A beam expander provided in an optical path between the laser light source and the light modulation element,
Has,
The laser light source,
Board and
A light emitting layer that emits light,
A photonic crystal structure that confine the light emitted by the light emitting layer in an in-plane direction of the substrate and emits the light in a normal direction of the substrate;
Has,
The projector, wherein a size of a light emitting area of the laser light source is smaller than a size of a display area of the light modulation element.

In claim 1 or 2,
The beam expander,
A diverging lens into which light emitted from the laser light source enters,
A first condenser lens on which light emitted from the diverging lens is incident;
Having a projector.

In any one of claims 1 to 3,
The laser light source is provided three,
A first laser light source of the three laser light sources emits red light;
A second laser light source of the three laser light sources emits green light;
A third laser light source among the three laser light sources emits blue light,
A projector having a cross dichroic prism that combines light emitted from the first laser light source, the second laser light source, and the third laser light source.

In claim 4,
The three light modulation elements are provided,
A first light modulation element of the three light modulation elements modulates light emitted from the first laser light source,
A second light modulation element of the three light modulation elements modulates light emitted from the second laser light source,
A third light modulation element of the three light modulation elements modulates light emitted from the third laser light source;
The projector, wherein the cross dichroic prism combines light modulated by the first light modulation element, the second light modulation element, and the third light modulation element.

In claim 4,
The light modulation element modulates light synthesized by the cross dichroic prism,
The projector, wherein the beam expander is provided in an optical path between the cross dichroic prism and the light modulation element.

In any one of claims 1 to 5,
The light modulation element is a liquid crystal light valve having a second condenser lens, a liquid crystal layer on which light passing through the second condenser lens is incident, and an alignment layer in contact with the liquid crystal layer,
The projector, wherein the focus of the second condenser lens is not in the liquid crystal layer and the alignment layer.

In claim 7,
The projector, wherein the liquid crystal layer and the alignment layer are arranged between the second condenser lens and the focal point.