JP4809507B1

JP4809507B1 - レーザ光源ユニット及び画像表示装置

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Publication number: JP4809507B1
Application number: JP2011523252A
Authority: JP
Inventors: 良輔下澤; 暁棠葛
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Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2011-11-09
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Abstract

レーザ光源ユニットは、第１乃至第３のレーザ光源から出射されるレーザ光を合成素子により合成して出力する。また、レーザ光源ユニットは、第１乃至第３のレーザ光に対応する第１乃至第３の受光領域を有する受光素子を有し、受光素子は合成素子を経由したレーザ光を受光する。受光素子は、中央に第１の受光領域を有し、その両側に第２及び第３の受光領域を有する。ここで、レーザ光源と受光素子の相対的位置関係については、第１のレーザ光源は、第１のレーザ光のスポットの長軸方向が第１、第２及び第３の受光領域の配列方向に対して略垂直となるように配置され、第２及び第３のレーザ光源は、第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が前記配列方向に対して略平行となるように配置されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、プロジェクタなどに用いられるレーザ光源ユニットに関する。

複数色の発光素子から出射される光を合成して投射光を生成するプロジェクタなどの装置が知られている。この種の装置では、各発光素子の出力パワーを調整するパワー調整機能を有するものがある。パワー調整機能は、例えば各発光素子からの出射光の一部を光学系により分岐してモニタ用受光素子へ供給し、出射光の光量を示す電気信号をモニタ用受光素子から制御部へ送ることにより、制御部が各発光素子を駆動する駆動電流を調整するものである。このような装置の一例が特許文献１に記載されている。

上記のような装置では、出射光の色によって発光素子からの出射効率が異なることがある。また、経年使用によってモニタ用受光素子に照射されるレーザ光の位置がずれていく場合がある。よって、発光素子からの出射光に対して、受光素子を適切な位置に配置することが要求される。この点、特許文献１には、発光素子からの出射光とモニタ用受光素子との位置関係について特に考察は見られない。

特開２００７−６５０１２号公報

本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、モニタ用受光素子による検出効率を向上させるとともに、モニタ用受光素子上に照射されるレーザ光の位置変化による影響を低減することが可能なレーザ光源ユニットを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、レーザ光源ユニットであって、それぞれ異なる波長を有する第１、第２及び第３のレーザ光を出射する第１、第２及び第３のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を重ね合わせる合成素子と、前記第１、第２及び第３のレーザ光のそれぞれに対応する第１、第２及び第３の受光領域を有し、前記合成素子を経由したレーザ光を受光する受光素子と、を備え、前記受光素子は、中央に前記第１の受光領域を有するとともに、その両側に前記第２及び第３の受光領域を有し、前記第１のレーザ光源は、前記第１のレーザ光のスポットの長軸方向が前記第１、第２及び第３の受光領域の配列方向に対して略垂直となるように配置され、前記第２及び第３のレーザ光源は、前記第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が前記配列方向に対して略平行となるように配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、レーザ光源ユニットであって、それぞれ異なる波長を有する第１、第２及び第３のレーザ光を出射する第１、第２及び第３のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を重ね合わせる合成素子と、前記第１、第２及び第３のレーザ光のそれぞれに対応する第１、第２及び第３の受光領域を有し、前記合成素子を経由したレーザ光を受光する受光素子と、を備え、前記受光素子は、中央に前記第１の受光領域を有するとともに、その両側に前記第２及び第３の受光領域を有し、前記第１、第２及び第３のレーザ光源は、前記第１、第２及び第３のレーザ光のスポットの短軸方向が、それぞれ前記第１、第２及び第３の受光領域の配列方向と一致しないように配置されていることを特徴とする。

本発明の実施例に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示すレーザ光源ユニットの構成を示す図である。モニタ用受光素子の構成及び光スポットの形状を示す図である。モニタ用受光素子と光スポットの位置関係を示す。第１実施例によるモニタ用受光素子と光スポットの位置関係を示す。第２実施例によるモニタ用受光素子と光スポットの位置関係を示す。第３実施例によるモニタ用受光素子と光スポットの位置関係を示す。

本発明の好適な実施形態では、レーザ光源ユニットは、それぞれ異なる波長を有する第１、第２及び第３のレーザ光を出射する第１、第２及び第３のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を重ね合わせる合成素子と、前記第１、第２及び第３のレーザ光のそれぞれに対応する第１、第２及び第３の受光領域を有し、前記合成素子を経由したレーザ光を受光する受光素子と、を備え、前記受光素子は、中央に前記第１の受光領域を有するとともに、その両側に前記第２及び第３の受光領域を有し、前記第１のレーザ光源は、前記第１のレーザ光のスポットの長軸方向が前記第１、第２及び第３の受光領域の配列方向に対して略垂直となるように配置され、前記第２及び第３のレーザ光源は、前記第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が前記配列方向に対して略平行となるように配置されている。

上記のレーザ光源ユニットは、第１乃至第３のレーザ光源から出射されるレーザ光を合成素子により合成して出力する。また、レーザ光源ユニットは、第１乃至第３のレーザ光に対応する第１乃至第３の受光領域を有する受光素子を有し、受光素子は、合成素子を経由したレーザ光を受光する。受光素子は、中央に第１の受光領域を有し、その両側に第２及び第３の受光領域を有する。ここで、レーザ光源と受光素子の相対的位置関係については、第１のレーザ光源は、第１のレーザ光のスポットの長軸方向が第１、第２及び第３の受光領域の配列方向に対して略垂直となるように配置され、第２及び第３のレーザ光源は、第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が前記配列方向に対して略平行となるように配置されている。

このように、第１のレーザ光のスポットの長軸方向が第１、第２及び第３の受光領域の配列方向に対して略垂直となるように配置することにより、受光素子による第１のレーザ光の受光効率を高くすることができる。また、第２及び第３のレーザ光源を、第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が前記配列方向に対して略平行となるように配置することにより、受光素子におけるレーザ光のスポットの位置が経年変化などによりシフトした場合でも、その変化の影響を低減することができる。

上記のレーザ光源ユニットの一態様では、前記第１のレーザ光源の発光効率は、前記第２及び第３のレーザ光源の発光効率よりも小さい。上記のレーザ光源ユニットでは第１のレーザ光の受光効率が高いため、第１のレーザ光源の効率が低い場合でも受光素子は第１のレーザ光を正しく検出することができる。

好適な例では、前記第１のレーザ光源は、ＣＡＮパッケージに取り付けられた状態又はフレームパッケージに取り付けられた状態である。この場合、第１のレーザ光源の方向を容易に変更、調整することができるので、第１乃至第３のレーザ光源と受光素子を上記の相対的位置関係に容易に設定することができる。

本発明の他の実施形態では、レーザ光源ユニットは、それぞれ異なる波長を有する第１、第２及び第３のレーザ光を出射する第１、第２及び第３のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を重ね合わせる合成素子と、前記第１、第２及び第３のレーザ光のそれぞれに対応する第１、第２及び第３の受光領域を有し、前記合成素子を経由したレーザ光を受光する受光素子と、を備え、前記受光素子は、中央に前記第１の受光領域を有するとともに、その両側に前記第２及び第３の受光領域を有し、前記第１、第２及び第３のレーザ光源は、前記第１、第２及び第３のレーザ光のスポットの短軸方向が、それぞれ前記第１、第２及び第３の受光領域の配列方向と一致しないように配置されている。

上記のレーザ光源ユニットは、第１乃至第３のレーザ光源から出射されるレーザ光を合成素子により合成して出力する。また、レーザ光源ユニットは、第１乃至第３のレーザ光に対応する第１乃至第３の受光領域を有する受光素子を有し、合成素子を経由したレーザ光を受光する。受光素子は、中央に第１の受光領域を有し、その両側に第２及び第３の受光領域を有する。ここで、レーザ光源と受光素子の相対的位置関係については、第１乃至第３のレーザ光源は、第１乃至第３のレーザ光のスポットの短軸方向が、それぞれ第１乃至第３の受光領域の配列方向と一致しないように配置されている。これにより、各レーザ光のスポットが第１乃至第３の受光領域の広い面積をカバーすることになり、各レーザ光の受光効率が向上する。

上記のレーザ光源ユニットの一態様では、前記第１、第２及び第３のレーザ光源は、前記第１、第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が、それぞれ前記配列方向に対して斜めに配置されている。この態様では、受光領域に対して楕円形の光スポットが斜めに配置されるので、各受光領域は広い面積でレーザ光を検出することができる。

上記のレーザ光源ユニットの他の一態様では、前記第１、第２及び第３のレーザ光源は、前記第１、第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が、それぞれ前記配列方向と略平行となるように配置されている。この態様では、受光領域に対して楕円形の光スポットが垂直に近い状態で配置されるので、各受光領域は広い面積でレーザ光を検出することができる。

本発明の他の実施形態では、画像表示装置は、上記のレーザ光源ユニットと、前記レーザ光源ユニットから出射されたレーザ光を走査して画像表示部に表示する光走査手段と、を備える。上記のレーザ光源ユニットから出射されたレーザ光を走査して画像表示部に表示することにより、プロジェクタなどの画像表示装置を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［画像表示装置］
図１は、実施例に係る画像表示装置の構成を示す。図１に示すように、画像表示装置１は、画像信号入力部２と、ビデオＡＳＩＣ３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳ制御部８と、レーザ光源ユニット９と、ＭＥＭＳミラー１０と、を備える。

画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。

ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から入力される画像信号及びＭＥＭＳミラー１０から入力される走査位置情報Ｓｃに基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳ制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、同期／画像分離部３１と、ビットデータ変換部３２と、発光パターン変換部３３と、タイミングコントローラ３４と、を備える。

同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２から入力された画像信号から、画像表示部であるスクリーンに表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４へ書き込む。

ビットデータ変換部３２は、フレームメモリ４に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。

発光パターン変換部３３は、ビットデータ変換部３２で変換されたビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号に変換する。

タイミングコントローラ３４は、同期／画像分離部３１、ビットデータ変換部３２の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３４は、後述するＭＥＭＳ制御部８の動作タイミングも制御する。

フレームメモリ４には、同期／画像分離部３１により分離された画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。ＲＡＭ６には、ビデオＡＳＩＣ３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。

レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源ユニット９に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣとして構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。

赤色レーザ駆動回路７１は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤色レーザＬＤ１を駆動する。青色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、青色レーザＬＤ２を駆動する。緑色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、緑色レーザＬＤ３を駆動する。

ＭＥＭＳ制御部８は、タイミングコントローラ３４が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー１０を制御する。ＭＥＭＳ制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備える。

サーボ回路８１は、タイミングコントローラからの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー１０の動作を制御する。

ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力するＭＥＭＳミラー１０の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。

レーザ光源ユニット９は、レーザドライバＡＳＩＣ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光をＭＥＭＳミラー１０へ出射する。なお、その詳細は後述する。

走査手段としてのＭＥＭＳミラー１０は、レーザ光源ユニット９から出射されたレーザ光をスクリーン１１に向けて反射する。また、ＭＥＭＳミラー１０は、画像信号入力部２に入力された画像を表示するためにＭＥＭＳ制御部８の制御によりスクリーン１１上を走査するように移動し、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。

図２は、レーザ光源ユニット９の詳細な構成を示す。レーザ光源ユニット９は、図２に示すように、ケース９１と、波長選択性素子９２と、コリメータレンズ９３と、赤色レーザＬＤ１と、青色レーザＬＤ２と、緑色レーザＬＤ３と、モニタ用受光素子（以下、単に「受光素子」と呼ぶ。）５０と、を備える。

ケース９１は、樹脂などにより略箱状に形成される。ケース９１には、後述する緑色レーザＬＤ３を取り付けるために、ケース９１内へ貫通する孔が設けられているとともに断面が凹状のＣＡＮ取付部９１ａと、ＣＡＮ取付部９１ａと直交する面に設けられ、ケース９１内へ貫通する孔が設けられているとともに断面が凹状のコリメータ取付部９１ｂと、が形成されている。

合成素子としての波長選択性素子９２は、例えばトリクロイックプリズムにより構成され、反射面９２ａと反射面９２ｂが設けられている。反射面９２ａは、赤色レーザＬＤ１から出射されたレーザ光をコリメータレンズ９３へ向かって透過させ、青色レーザＬＤ２から出射されたレーザ光をコリメータレンズ９３へ向かって反射させる。反射面９２ｂは、赤色レーザＬＤ１および青色レーザＬＤ２から出射されたレーザ光の大部分をコリメータレンズ９３へ向かって透過させ、その一部を受光素子５０へ向かって反射させる。また、反射面９２ｂは、緑色レーザＬＤ３から出射されたレーザ光の大部分をコリメータレンズ９３へ向かって反射させ、その一部を受光素子５０へ向かって透過させる。こうして、各レーザからの出射光が重ね合わされて、コリメータレンズ９３および受光素子５０に入射される。なお、波長選択性素子９２は、ケース９１内のコリメータ取付部９１ｂの近傍に設けられている。

コリメータレンズ９３は、波長選択性素子９２から入射したレーザ光を平行光にしてＭＥＭＳミラー１０へ出射する。コリメータレンズ９３は、ケース９１のコリメータ取付部９１ｂに、ＵＶ系接着剤９４などで固定される。即ち、合成素子の後段にコリメータレンズ９３が設けられている。

レーザ光源としての赤色レーザＬＤ１は、赤色のレーザ光を出射する。赤色レーザＬＤ１は、半導体レーザ光源がチップ状態のまま、又は、チップがサブマウントなどに載置された状態で、ケース９１内の波長選択性素子９２とコリメータレンズ９３と同軸となる位置に固定されている。

レーザ光源としての青色レーザＬＤ２は、青色のレーザ光を出射する。青色レーザＬＤ２は、半導体レーザ光源がチップ状態のまま、又は、チップがサブマウントなどに載置された状態で、出射したレーザ光が反射面９２ａによってコリメータレンズ９３へ向かって反射できる位置に固定されている。この赤色レーザＬＤ１と青色レーザＬＤ２の位置は入れ替わってもよい。

レーザ光源としての緑色レーザＬＤ３は、ＣＡＮパッケージに取り付けられた状態又はフレームパッケージに取り付けられた状態であり、緑色のレーザ光を出射する。ここで、本実施例においては、緑色レーザＬＤ３は、ＣＡＮパッケージ内に緑色のレーザ光を発生する半導体レーザ光源チップＢが取り付けられており、ケース９１のＣＡＮ取付部９１ａに固定されている。

受光素子５０は、各レーザ光源から出射されたレーザ光の一部を受光する。受光素子５０は、フォトディテクタなどの光電変換素子であり、入射したレーザ光の光量に応じた電気信号である検出信号ＳｄをレーザドライバＡＳＩＣ７へ供給する。実際には、パワー調整時には、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光のうちの１つが順に受光素子５０へ入射され、受光素子５０は、そのレーザ光の光量に対応する検出信号Ｓｄを出力する。レーザドライバＡＳＩＣ７は、検出信号Ｓｄに応じて、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３のパワー調整を行う。

例えば、赤色レーザＬＤ１のパワー調整を行う場合、レーザドライバＡＳＩＣ７は赤色レーザ駆動回路７１のみを動作させ、赤色レーザＬＤ１へ駆動電流を供給して赤色レーザＬＤ１から赤色レーザ光を出射させる。この赤色レーザ光の一部は受光素子５０により受光され、その光量に応じた検出信号ＳｄがレーザドライバＡＳＩＣ７へフィードバックされる。レーザドライバＡＳＩＣ７は、検出信号Ｓｄが示す光量が適正な光量となるように、赤色レーザ駆動回路７１から赤色レーザＬＤ１へ供給される駆動電流を調整する。こうして、パワー調整がなされる。青色レーザＬＤ２のパワー調整及び緑色レーザＬＤ３のパワー調整も同様に行われる。

なお、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光を同時に受光素子５０へ入射させ、同時に各レーザ光についてのパワー調整を行うことも可能である。

［受光素子及びレーザ光］
図３（ａ）は受光素子５０の受光面の平面形状を模式的に示す。受光素子５０は、赤色レーザ光を検出する赤色受光領域５１Ｒ、緑色レーザ光を検出する緑色受光領域５１Ｇ及び青色レーザ光を検出する青色受光領域５１Ｂを備える。なお、以下の説明では、各受光領域を区別しない場合には、添え字を省略して単に「受光領域５１」と表現する。

各受光領域５１は同一の矩形形状（長方形）を有する。図３（ａ）において、各受光領域５１の長辺の方向ＳＴを「受光領域の長辺方向」と呼び、３つの受光領域５１が並ぶ方向ＡＬを「受光領域の配列方向」と呼ぶ。

図３（ｂ）は受光素子５０にレーザ光が照射されたときに受光素子５０上に形成される光スポットの形状を示す。レーザ光の色を問わず、受光素子５０に照射されたレーザ光は楕円状に広がる性質を有し、図３（ｂ）に示すように受光素子５０上に楕円形の光スポット５５を形成する。楕円形の光スポット５５の長軸の方向ＭＡを「光スポットの長軸方向」と呼び、短軸の方向ＭＩを「光スポットの短軸方向」と呼ぶ。

［第１実施例］
次に、レーザ光源ユニットの第１実施例について説明する。なお、以下の説明では、各光スポットの色を区別しない場合には単に「光スポット５５」と表現し、特定の色の光スポットを指す場合には「光スポット５５Ｒ」などと添え字を付す。

図４は、受光素子５０と、受光素子５０上に形成される光スポット５５の位置関係を示す。典型的な配置では、図４（ａ）に示すように、３つの受光領域５１の中央、即ち、緑色受光領域５１Ｇの位置を中心としてレーザ光が照射されるように、各レーザＬＤ１〜ＬＤ３が配置される。

具体的に、赤色レーザＬＤ１のパワー調整を行う場合は、図４（ａ）に示すように赤色光スポット５５Ｒが受光素子５０の中央に形成され、赤色受光領域５１Ｒに照射された赤色レーザ光の光量が検出される。緑色レーザＬＤ３のパワー調整を行う場合は、図４（ｂ）に示すように緑色光スポット５５Ｇが受光素子５０の中央に形成され、緑色受光領域５１Ｇに照射された緑色レーザ光の光量が検出される。また、青色レーザＬＤ２のパワー調整を行う場合は、図４（ｃ）に示すように青色光スポット５５Ｂが受光素子５０の中央に形成され、青色受光領域５１Ｂに照射された青色レーザ光の光量が検出される。

本実施例では、赤色レーザＬＤ１及び青色レーザＬＤ２と比較して、緑色レーザＬＤ３の発光効率が低い。このため、緑色受光領域５１Ｇを中央に配置し、赤色レーザ光及び青色レーザ光よりも広い面積で緑色レーザ光を受光するようにしている。こうして、受光素子５０による緑色レーザ光の受光効率を上げることにより、緑色レーザＬＤ３から出射される緑色レーザ光のうち、受光素子５０へ入射させる割合を減少させ、その分コリメータレンズ９３へ入射させる割合を増加させることができる。その結果、緑色レーザＬＤ３からの緑色レーザ光の出射効率を向上させることができるとともに、緑色レーザＬＤ３の発熱も抑制することができる。

しかしながら、上記のように緑色レーザ光の受光効率を重視すると、図４（ａ）及び（ｃ）から理解されるように、赤色受光領域５１Ｒが赤色レーザ光を受光する領域、及び、青色受光領域５１Ｂが青色レーザ光を受光する領域はかなり小さくなり、赤色レーザ光及び青色レーザ光の受光効率が低くなる。

また、レーザ光源ユニットの経年劣化などにより、受光素子５０上におけるレーザ光の照射位置がシフトすると、赤色及び青色のレーザ光の受光効率はさらに低くなる。例えば、図４（ｄ）〜（ｆ）に示すように、受光素子５０上におけるレーザ光のスポットの位置が青色受光領域５１Ｂ側（図中右側）へシフトしたとすると、赤色受光領域５１Ｒが赤色レーザ光を受光する領域はさらに小さくなり（図４（ｄ）参照）、赤色レーザ光の受光効率がさらに低下する。逆に、受光素子５０上におけるレーザ光のスポットの位置が赤色受光領域５１Ｒ側（図中左側）へシフトしたとすると、同様に青色レーザ光の受光効率が低下する。このように、図４（ａ）〜（ｃ）に示す位置関係では、経年劣化などにより受光素子５０におけるレーザ光の照射位置が変化した場合に、赤色及び青色レーザ光の受光効率の変動が大きい。

そこで、第１実施例では、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、光スポットの長軸方向と３つの受光領域５１の配列方向とが一致する、即ち、略平行となるように、受光素子５０と３つのレーザ光源、即ち、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３を配置する。言い換えると、光スポットの短軸方向と３つの受光領域５１の配列方向とは一致せず、略垂直となるように受光素子５０と３つのレーザ光源とを配置する。また、この配置は、受光領域５１の長辺方向に着目すれば、光スポットの長軸方向と受光領域５１の長辺方向とが略垂直となる配置であるということもできる。

ここで「略平行」とは、完全に平行な場合のみならず、実際の配置において生じ得る±数度の誤差分を含む意味である。また、「略垂直」とは、光スポットの短軸方向と３つの受光領域５１の配列方向とがなす角がちょうど９０度である場合のみならず、実際の配置において生じ得る±数度の誤差分を含む意味である。

なお、上記の配置は、受光領域５１と光スポット５５の相対的な位置関係の問題であり、同様の相対的な位置関係は図５（ｄ）〜（ｆ）によっても実現できる。即ち、第１実施例では、図５（ｄ）〜（ｆ）の位置関係を採用してもよい。

受光素子５０における光スポット５５の方向を変化させるには、受光素子５０に対するレーザ光源の相対的な方向を変えればよい。例えば、レーザ光源をある状態で配置した場合に、受光素子５０における光スポット５５の位置が図４（ａ）のように受光領域５１の配列方向に対して垂直であったとする。この場合、受光素子５０をそのままの状態に維持し、レーザ光源を左右いずれかの方向に９０度回転させれば、光スポット５５は９０度回転し、図５（ａ）に示すように光スポット５５の長軸方向が受光領域５１の配列方向と平行となる。

即ち、受光素子５０と光スポット５５の位置関係が図４（ａ）に示す状態にある場合に、受光素子５０をそのままの状態に維持し、レーザ光源を左右いずれかに９０度回転すれば、受光素子５０と光スポット５５の位置関係を図５（ａ）のように変更することができる。また、受光素子５０と光スポット５５の位置関係が図４（ａ）に示す状態にある場合に、レーザ光源をそのままの状態に維持し、受光素子５０を図中左方向へ９０度回転すれば、受光素子５０と光スポット５５の位置関係を図５（ｄ）のように変更することができる。

第１実施例では、受光素子５０と光スポットとの位置関係は全ての色のレーザ光について同様である。よって、受光素子５０と光スポットとの位置関係を全てのレーザ光について同様にしか配置できないような構造のレーザ光源ユニットに対して有効である。

このように、光スポットの長軸方向と３つの受光領域５１の配列方向とが一致するように、受光素子５０と３つのレーザ光源とを配置することにより、経年劣化などにより受光素子５０におけるレーザ光の照射位置が変化した場合の赤色及び青色レーザ光の受光効率の変動を低減することができる。

［第２実施例］
図６（ａ）〜（ｃ）に第２実施例における受光領域５１と光スポット５５の位置関係を示す。図示のように、第２実施例では、光スポット５５の長軸方向が受光領域５１の配列方向と一致せず、当該配列方向に対して斜めとなるように受光素子５０及び３つのレーザ光源が配置される。言い換えると、第２実施例では、光スポット５５の長軸方向は、受光領域５１の長辺方向に対して斜めになる。受光素子５０と光スポットの相対的な位置関係が問題であるので、第２実施例では、図６（ａ）〜（ｃ）の代わりに、図６（ｄ）〜（ｆ）の配置を採用してもよい。

第２実施例でも、受光素子５０と光スポットとの位置関係は全ての色のレーザ光について同様である。よって、受光素子５０と光スポットとの位置関係を全てのレーザ光について同様にしか配置できないような構造のレーザ光源ユニットに対して有効である。

第２実施例においても、受光素子５０と光スポットの相対的位置関係を調整するには、受光素子５０とレーザ光源のいずれかを回転させればよい。即ち、受光素子５０をそのままの状態に維持してレーザ光源を回転させるか、レーザ光源をそのままの状態に維持して受光素子５０を回転させればよい。

図６（ａ）〜（ｃ）又は図６（ｄ）〜（ｆ）に示す第２実施例の配置によれば、緑色受光領域５１が緑色レーザ光を受光する領域を、他の２色と比べて大きくすることができる。これにより、緑色レーザ光の受光効率を向上させることができる。

また、図６（ｇ）、（ｈ）に示すように、経年劣化などにより受光素子５０上における光スポット５５の位置がシフトした場合でも、図４（ｄ）、（ｆ）の例と比較して、赤色及び青色レーザ光の受光効率の変動は抑制される。

図６（ａ）〜（ｃ）又は図６（ｄ）〜（ｆ）の例では、光スポット５５の長軸方向が、矩形の受光素子５０の対角線方向とほぼ一致している。しかし、第２実施例は必ずしもこれには限定されない。即ち、光スポット５５の長軸方向が、受光領域５１の配列方向又は長辺方向に対して斜めであればよい。

［第３実施例］
第１及び第２実施例では、受光素子５０と光スポットとの位置関係は全ての色のレーザ光について同様である。これに対し、第３実施例では、受光素子５０に形成される緑色光スポット５５Ｇの長軸方向と、赤色スポット５５Ｒ及び青色光スポット５５Ｂの長軸方向とを異なる方向とする。

具体的には、図７（ｂ）に示すように、緑色光スポット５５Ｇの長軸方向は、受光領域５１の配列方向に対して略垂直であり、受光領域５１の長辺方向と一致する。一方、図７（ａ）に示すように、赤色光スポット５５Ｒの長軸方向は、受光領域５１の配列方向と略平行であり、受光領域５１の長辺方向に対して略垂直である。同様に、図７（ｃ）に示すように、青色光スポット５５Ｂの長軸方向も、受光領域５１の配列方向と略平行であり、受光領域５１の長辺方向に対して略垂直である。

この配置によれば、緑色レーザ光は緑色受光領域５１Ｇの非常に広い領域で受光されるので、緑色レーザ光の受光効率を高くすることができる。第３実施例においても、受光素子５０と光スポットの相対的位置関係を調整するには、受光素子５０とレーザ光源のいずれかを回転させればよい。

図７（ｄ）〜（ｆ）は、経年劣化などにより、受光素子５０に対して光スポット５５が青色受光領域５１Ｂ側（図中右側）へシフトした場合の受光素子５０と光スポット５５の相対位置関係を示す。また、図７（ｇ）〜（ｉ）は、受光素子５０に対して光スポット５５が赤色受光領域５１Ｒ側（図中左側）へシフトした場合の受光素子５０と光スポット５５の相対位置関係を示す。このように、受光素子５０に対して光スポット５５の位置が左右にシフトした場合でも、緑レーザ光のみならず赤色及び青色レーザ光も受光領域５１の広い面積で受光される。よって、経年劣化などにより受光素子５０上における光スポット５５の位置がシフトした場合でも、図４（ｄ）〜（ｆ）の例と比較して、赤色及び青色レーザ光の受光効率の変動は抑制される。

なお、第３実施例では、受光素子５０に形成される緑色光スポット５５Ｇの長軸方向と、赤色スポット５５Ｒ及び青色光スポット５５Ｂの長軸方向とを異なる方向としている。よって、第３実施例は、受光素子５０と光スポットとの位置関係を、レーザ光の色毎に異ならせることができるような構造のレーザ光源ユニットに対して特に有効である。この場合、実際の製造工程においては、一旦図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、全ての色のレーザ光源について、光スポットの長軸方向を受光領域５１の配列方向と一致するように配置した上で、図７（ｂ）に示すように、緑色レーザ光源のみを９０度回転させるのが最も単純である。この観点で、図２に示したように、緑色レーザ光源をＣＡＮパッケージ又はフレームパッケージに取り付けられたレーザ光源とするのが好ましい。即ち、受光素子５０を構成する３つの受光領域５１のうち、中央に位置する受光領域に対応する色のレーザ光源をＣＡＮパッケージ又はフレームパッケージに取り付けられたレーザ光源とすれば、製造工程を単純化することが可能となる。

［変形例］
上記の実施例では、緑色レーザ光源の効率が最も低いので、緑色受光領域５１Ｇを受光素子５０の中央に配置して受光効率を向上させているが、本発明の適用はこれには限らない。即ち、効率が低いレーザ光源に対応する色の受光領域５１を受光素子５０の中央に配置すればよい。この場合は、効率が低いレーザ光源をＣＡＮパッケージ又はフレームパッケージに取り付けられたレーザ光源とするのが好ましい。

本発明は、レーザプロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイなど、ＲＧＢレーザを利用した映像機器に利用することができる。

１画像表示装置
３ビデオＡＳＩＣ
７レーザドライバＡＳＩＣ
８ＭＥＭＳ制御部
９レーザ光源ユニット
５０受光素子
５１受光領域
５５光スポット
９３コリメータレンズ

Claims

それぞれ異なる波長を有する第１、第２及び第３のレーザ光を出射する第１、第２及び第３のレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を重ね合わせる合成素子と、
前記第１、第２及び第３のレーザ光のそれぞれに対応する第１、第２及び第３の受光領域を有し、前記合成素子を経由したレーザ光を受光する受光素子と、を備え、
前記受光素子は、中央に前記第１の受光領域を有するとともに、その両側に前記第２及び第３の受光領域を有し、
前記第１のレーザ光源は、前記第１のレーザ光のスポットの長軸方向が前記第１、第２及び第３の受光領域の配列方向に対して略垂直となるように配置され、
前記第２及び第３のレーザ光源は、前記第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が前記配列方向に対して略平行となるように配置されていることを特徴とするレーザ光源ユニット。
前記第１のレーザ光源の発光効率は、前記第２及び第３のレーザ光源の発光効率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源ユニット。
前記第１のレーザ光源は、ＣＡＮパッケージに取り付けられた状態又はフレームパッケージに取り付けられた状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ光源ユニット。
それぞれ異なる波長を有する第１、第２及び第３のレーザ光を出射する第１、第２及び第３のレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を重ね合わせる合成素子と、
前記第１、第２及び第３のレーザ光のそれぞれに対応する第１、第２及び第３の受光領域を有し、前記合成素子を経由したレーザ光を受光する受光素子と、を備え、
前記受光素子は、中央に前記第１の受光領域を有するとともに、その両側に前記第２及び第３の受光領域を有し、
前記第１、第２及び第３のレーザ光源は、前記第１、第２及び第３のレーザ光のスポットの短軸方向が、それぞれ前記第１、第２及び第３の受光領域の配列方向と一致しないように配置されていることを特徴とするレーザ光源ユニット。
前記第１、第２及び第３のレーザ光源は、前記第１、第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が、それぞれ前記配列方向に対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ光源ユニット。
前記第１、第２及び第３のレーザ光源は、前記第１、第２及び第３のレーザ光のスポットの長軸方向が、それぞれ前記配列方向と略平行となるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ光源ユニット。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレーザ光源ユニットと、
前記レーザ光源ユニットから出射されたレーザ光を走査して画像表示部に画像を表示する光走査手段と、を備えることを特徴とする画像表示装置。