JP5254205B2 - 光走査装置及びそれを用いた二次元画像表示装置 - Google Patents
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Description
また、偏光回転部で90度回転させられたレーザ光と、偏光分離部で分離された他方の偏光成分を有するレーザ光とが、導光板の走査面上でのレーザ光強度が同一になるように、光走査装置内部の光ファイバを固定する固定具をさらに備えてもよい。特に、ファイバ光源が光走査装置の外部から光ファイバで導光されている場合、光走査装置外部の光ファイバが所定以上の曲率で湾曲しないように、光ファイバを補強する補強具をさらに備えてもよい。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の構成図である。第1の実施形態に係る本光走査装置は、レーザ光源11と、コリメータレンズ12と、シリンドリカルレンズ14と、回転多面鏡15と、走査レンズ16と、導光板17とで構成される。走査レンズ16は、前側シリンドリカルレンズ16a及び後側シリンドリカルレンズ16bを有する。
マルチモードファイバ光源11の光出射部は、図2に示す通りコア径に相当する所定の大きさを有しており、光出射部内のいたる所から所定のNAでレーザ光が出射される。通常、マルチモードファイバは、コア径が10ミクロン程度から1mmまでのものが入手可能である。マルチモードファイバ光源11は、点光源とはみなせないため、焦点位置に配置されたコリメータレンズ12を透過したレーザ光は、平行には伝播しない。
半導体レーザを高出力化する場合、単一モードの半導体レーザへの注入電流を増やす単純な方法では、注入キャリア密度及び光子密度の増大に伴う半導体レーザの出射端面の温度上昇等によって、光学損傷(COD:catastrophic optical damage)や熱的飽和が生じて、所定以上(通常0.3W程度以上)の光量の増加は難しい。そのため、一般には、電流注入領域を数十ミクロンからサブミリメートル程度にまで広げたストライプ構造を設けることにより、内部の光パワー密度を下げると共に内部損失を減らして高出力を得ている。このような構造をブロードストライプ構造と呼び、この構造を持つ半導体レーザをブロードストライプ型半導体レーザと呼ぶ。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る光走査装置の構成図である。第2の実施形態に係る本光走査装置は、レーザ光源11と、コリメータレンズ12と、シリンドリカルレンズ14と、回転多面鏡15と、走査ミラー26と、導光板17とで構成される。走査ミラー26は、前側走査ミラー26a及び後側走査ミラー26bを有する。
図6は、図5に示す光走査装置における光伝搬経路の厚み方向の断面図である。
図7は、本発明の第3の実施形態に係る光走査装置の構成図である。第2の実施形態に係る本光走査装置は、レーザ光源11と、コリメータレンズ12と、シリンドリカルレンズ14と、回転多面鏡15と、導光板17とで構成される。
図8は、図7に示す光走査装置における光伝搬経路の走査方向の断面図である。
図9は、本発明の第4の実施形態に係る光走査装置の構成図である。第4の実施形態に係る本光走査装置は、レーザ光源11と、コリメータレンズ12と、シリンドリカルレンズ14と、回転多面鏡15と、リニアフレネルレンズアレイ46と、導光板17とで構成される。シリンドリカルレンズ14及びリニアフレネルレンズアレイ46は、厚み方向にパワーを持つ。
さらに、リニアフレネルレンズアレイ46を配置する代わりに、走査ミラー26に集光機能を持たせても構わない。すなわち、走査ミラー26を走査方向に分割し、それぞれの厚み方向のパワーを異ならせてリニアフレネルミラーアレイとして用いても構わない。これにより、さらに温度変動による膨張及び収縮に対して強い光学走査系を達成することもできる。
一般に、液晶パネルは、所定の偏光方向のビームを変調及び透過するため、液晶パネルに導光されるビームが単一偏光であると、効率の向上が望める。一方でハイパワーの光源を光走査する場合は、光ファイバで多数の半導体レーザをバンドルして単一の光源として持ち込むことが簡便である。しかしながら、単一偏光の半導体レーザからの出力であっても、光ファイバを通すとその偏光方向は混合されてランダム偏光になる。
図16は、本発明の第5の実施形態に係る光走査装置の構成図である。第5の実施形態に係る本光走査装置は、ファイバ光源110と、PBS112と、波長板115と、折り返しミラー117と、回転多面鏡118と、導光板119とで構成される。
図18は、本発明の第6の実施形態に係る光走査装置の構成図である。第6の実施形態に係る本光走査装置は、光源ユニット121と、固定具120と、ファイバ光源110と、PBS112と、波長板115と、折り返しミラー117及び123と、回転多面鏡118a及び118bと、導光板119とで構成される。
12 コリメータレンズ
13、13a〜13g、111、113、114、116 レーザ光
14、75 シリンドリカルレンズ
15、118、118a、118b 回転多面鏡
16、16a、16b、76 走査レンズ
17、119 導光板
18、19 主光線
20 活性層
21 クラッド層
22 光ガイド層
26、26a、26b 走査ミラー
46 リニアフレネルレンズアレイ
46a〜46g、109 リニアフレネルレンズ
107、117、117a、117b、123 折り返しミラー
108 液晶パネル
110 ファイバ光源
112 偏光ビームスプリッタ(PBS)
115 波長板
120 固定具
121 光源ユニット
122 光ファイバケーブル
124 補強具付き光ファイバケーブル
Claims (13)
- レーザ光を出射する少なくとも1つのレーザ光源と、
前記少なくとも1つのレーザ光源から出射されたレーザ光を偏向走査する偏向部と、
前記偏向部によって偏向走査された前記レーザ光が側面に照射される導光板とを備え、
前記少なくとも1つのレーザ光源は、マルチモードファイバ光源、又はストライプ構造の垂直方向が走査方向と平行に配置されたブロードストライプ型半導体レーザ光源を含み、
前記導光板の側面上の少なくとも1箇所に、走査方向と垂直な厚み方向の射出瞳が形成される、光走査装置。 - 前記偏向部は、回転多面鏡であり、
前記レーザ光源の厚み方向端部から出射されたレーザ光の主光線が、前記回転多面鏡の各鏡面上の少なくとも1点において、レンズ軸と交差している、請求項1に記載の走査装置。 - 前記偏向部と前記導光板との間に配置されたパワーを持つミラーをさらに備える、請求項1に記載の走査装置。
- 前記導光板の側面上の少なくとも1箇所に前記射出瞳を形成するための、前記偏向部によって偏向走査された前記レーザ光を厚み方向に集光する厚み方向集光部をさらに備え、
前記厚み方向集光部は、少なくとも厚み方向に異なるパワーを持つ複数のフレネルレンズ又は複数のフレネルミラーが走査方向に配列されて構成される、請求項1に記載の走査装置。 - 前記複数のフレネルレンズ又は複数のフレネルミラーは、走査中央部から走査端部に向かって厚み方向の焦点距離が長くなるように設定される、請求項4に記載の光走査装置。
- 前記複数のフレネルレンズ又は複数のフレネルミラーは、同一のフレネルレンズ又は同一のフレネルミラーが走査中央部から左右対称に配列されて構成される、請求項4に記載の光走査装置。
- 前記複数のフレネルレンズ又は複数のフレネルミラーの厚みは同じである、請求項4に記載の光走査装置。
- 前記複数のフレネルレンズ又は複数のフレネルミラーの材質は同じである、請求項4に記載の光走査装置。
- 前記複数のフレネルレンズはリニアフレネルレンズであり、リニアフレネルレンズの厚み方向のピッチは同じである、請求項4に記載の光走査装置。
- 前記複数のフレネルミラーはリニアフレネルミラーであり、リニアフレネルミラーの厚み方向のピッチは同じである、請求項4に記載の光走査装置。
- レーザ光を出射する少なくとも1つのレーザ光源と、
前記少なくとも1つのレーザ光源から出射されたレーザ光を偏向走査する偏向部と、
前記偏向部によって偏向走査された前記レーザ光が側面に照射される導光板とを備え、
前記少なくとも1つのレーザ光源から出射されたレーザ光は、前記偏向部上で走査方向に集光される、光走査装置。 - 光強度を二次元的に変調する空間変調素子と、
前記空間変調素子を照明する請求項1に記載の光走査装置とを備える、二次元画像表示装置。 - 光強度を二次元的に変調する空間変調素子と、
前記空間変調素子を照明する請求項11に記載の光走査装置とを備える、二次元画像表示装置。
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