KR101354322B1 - 레이저 광원 장치 - Google Patents

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도모히코 사와나카
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Abstract

(과제) 고출력으로 레이저광을 출사함과 아울러, 간이한 구성으로 스페클, 신틸레이션 및 화면 내의 편광 분포를 저감할 수 있는 레이저 광원 장치를 얻는 것이다.
(해결수단) 복수의 발광점(P)으로부터 레이저광을 출사하는 어레이형 레이저 광원(1)과, 어레이형 레이저 광원(1)의 1개 또는 복수개의 발광점(P)으로부터 출력되는 레이저광의 광축 상에 배치된 1/2 파장판(2)을 구비하되, 1/2 파장판(2)은 1개 또는 복수개의 발광점(P)으로부터 출력되는 레이저광의 편광을 대략 90°회전시킨다.

Description

레이저 광원 장치{LASER LIGHT SOURCE DEVICE}
본 발명은 화상 표시에 이용하는 화면을 조명하는 레이저 광원 장치에 관한 것이다.
프로젝터나 프로젝션 텔레비전 등의 화상 표시 장치에서는, 화면의 대형화에 따라 고출력의 광원이 요구된다. 이들의 요구를 실현하기 위해서, 좁은 범위로 집광가능한 레이저를 광원으로서 이용한 레이저 광원 장치(조명용 레이저 광원)가 개발되어 있다.
레이저광을 광원으로서 이용한 경우, 레이저광은 가간섭성(可干涉性)이 강하기 때문에, 화상 표시 장치의 화면에 스페클(speckle)이나 신틸레이션(scintillation)이 발생한다. 특히, 직선 편광도가 높은 레이저광에서는, 가간섭성이 더 강하게 되기 때문에, 스페클이나 신틸레이션을 없애는 것이 곤란해진다.
레이저광을 고출력화하는 방법의 하나로서, 복수의 발광점을 어레이 형상으로 배열하여 일체로 한 레이저 어레이(어레이형 레이저)를 이용하는 방법이 있다. 일반적으로, 반도체 레이저나 고체 레이저 매질을 이용한 어레이형 레이저에서는, 출사하는 레이저광의 편광이 동일 방향을 향하고 있기 때문에, 스페클이나 신틸레이션을 발생하기 쉽다. 이 때문에, 비특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 레이저광을 2개의 직교 성분으로 분리하고, 분리 후의 각 레이저광에 가간섭 거리의 광로 차를 설정하고, 그 후, 각 레이저광을 재차 합성하여 가간섭성을 작게 하고 있다.
히로키 기구치 저, 「광학」, 응용 물리학회, 2006년 발행, 35권, 301페이지
그러나, 상기 종래의 기술에서는, 충분한 광로 차를 설정하기 위해서 광학계를 크게 할 필요가 있다고 하는 문제가 있었다. 또한, 광로 차가 불충분한 경우, 레이저광이 광파이버나 광학 부품에 입사하면, 광파이버의 복굴절, 광학 부품의 복굴절이나 반사 특성에 의해, 편광 상태가 변화되어 충분한 편광 해소도가 얻어지지 않고, 그 결과, 스페클이나 신틸레이션이 증가한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기에 감안하여 이루어진 것이고, 고출력으로 레이저광을 출사함과 아울러, 간이한 구성으로 스페클, 신틸레이션 및 화면 내의 편광 분포를 저감할 수 있는 레이저 광원 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,
복수의 발광점으로부터 레이저광을 출사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원의 1개 또는 복수개의 발광점으로부터 출력되는 레이저광의 광축 상에 배치된 편광 회전부를 구비하되, 상기 편광 회전부는 상기 1개 또는 복수개의 발광점으로부터 출력되는 레이저광의 편광을 대략 90°회전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 고출력으로 레이저광을 출사함과 아울러, 간이한 구성으로 스페클, 신틸레이션 및 화면 내의 편광 분포를 저감할 수 있게 된다고 하는 효과를 얻게 된다.
도 1은 실시의 형태 1에 따른 레이저 광원 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 레이저광의 출사 방향으로부터 1/2 파장판을 통해서 어레이형 레이저 광원을 본 경우의 레이저 광원 장치의 정면도이다.
도 3은 실시의 형태 2에 따른 레이저 광원 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명의 실시의 형태에 따른 레이저 광원 장치를 도면에 근거하여 구체적으로 설명한다. 한편, 본 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 레이저 광원 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 레이저광의 출사 방향으로부터 1/2 파장판을 통해서 어레이형 레이저 광원을 본 경우의 레이저 광원 장치의 정면도이다. 도 2에서는, 도 1에 나타낸 레이저 광원 장치(10)의 어레이형 레이저 광원(1)의 편광 방향과, 1/2 파장판(2)의 배치 위치와, 복굴절축의 축 방향을 나타내고 있다.
레이저 광원 장치(10)는 화상 표시에 이용하는 화면을 조명하는 조명용의 광원이다. 레이저 광원 장치(10)는, 예컨대 프로젝터나 프로젝션 텔레비전 등의 화상 표시 장치(영상 표시 장치)의 광원에 적용되고, 고출력 레이저 장치나 파장 변환 레이저 장치의 광원으로서 사용된다.
레이저 광원 장치(10)는, 복수의 발광점(P)을 어레이 형상으로 배열하여 일체로 한 어레이형 레이저 광원(1)과, 레이저광의 편광을 90°회전시키는 1/2 파장판(편광 회전부)(2)을 포함하여 구성되어 있다. 어레이형 레이저 광원(1)은 반도체 레이저나 고체 레이저 매질을 이용한 광원이며, 레이저광의 출사측(레이저광 출사면)으로 되는 평면 내에 복수의 발광점(P)을 갖고 있다.
어레이형 레이저 광원(1)은, 예컨대, 대략 평판 형상을 하고 있고, 평판 형상의 하나의 측면(xy 평면) 상에서 대략 직선 형상(x 축 방향)으로 배열되도록 각 발광점(P)이 배치되어 있다. 어레이형 레이저 광원(1)은 레이저광 출사면으로부터 레이저광 출사면에 대하여 수직(z축 방향)으로 되는 레이저광을 각 발광점(P)으로부터 출사한다.
각 발광점(P)으로부터 출사되어 z축 방향이 광축 방향으로 되는 레이저광은, 어레이형 레이저 광원(1)의 주면(主面)에 수직인 방향(y축 방향)으로 편광축을 갖고 있다. 도 1 및 도 2에서는, 레이저광의 편광 방향을 출사후 편광 방향(D1)으로서 나타내고 있다.
1/2 파장판(2)은, 각 발광점(P)으로부터의 직선 편광을, 직교하는 직선 편광으로 변환하고, 그 위상차를 180°로 하는 파장판이다. 1/2 파장판(2)은 대략 평판 형상을 하고 있고, 그 주면이 어레이형 레이저 광원(1)으로부터 출사된 레이저광의 광축과 수직으로 되도록, 어레이형 레이저 광원(1)의 전면(前面)(레이저광의 광축상)에 배치되어 있다. 환언하면, 1/2 파장판(2)은, 주면이 xy 평면과 평행하게 되고, 또한 어레이형 레이저 광원(1)의 레이저광 출사면과 평행하게 되도록 배치되어 있다.
1/2 파장판(2)은 모든 발광점(P) 중의 대략 절반의 발광점(P)으로부터의 레이저광이 조사되도록 배치되어 있다. 이것에 의해, 모든 발광점(P) 중의 대략 절반의 발광점(P)으로부터의 레이저광이 1/2 파장판(2)을 통해서 전파되고, 나머지의 대략 절반의 발광점(P)으로부터의 레이저광은 1/2 파장판(2)을 통하지 않고 전파해 나간다.
예컨대, 1/2 파장판(2)은, 어레이형 레이저 광원(1)의 레이저광 출사면 중 좌측 절반에 배치된 발광점(P)으로부터의 레이저광이 조사되도록 배치된다. 환언하면, 어레이형 레이저 광원(1)으로부터 출사되는 레이저광의 모든 광선 수의 절반이 1/2 파장판(2)에 조사되도록, 1/2 파장판(2)이 배치된다.
또, 1/2 파장판(2)은, 복굴절축의 축 방향인 복굴절축 방향(D2)이, 어레이형 레이저 광원(1)의 편광축 방향에 대하여 45도로 되도록 설치된다. 도 1에 나타내는 광선군(A)은, 1/2 파장판(2)을 투과하여 편광이 90°회전된 레이저광이고, 광선군(B)은 1/2 파장판(2)을 투과하지 않고 출사되는 레이저광이다. 따라서, 광선군(A)은 수평 방향(x 축 방향)의 직선 편광이고, 광선군(B)은 수직 방향(y축 방향)의 직선 편광이다. 도 1에서는, 광선군(A)의 편광 방향을 회전 있는 편광 방향(Da)(파장판 있음)으로 나타내고, 광선군(B)의 편광 방향을 회전 없는 편광 방향(Db)(파장판 없음)으로 나타내고 있다.
다음으로, 레이저 광원 장치(10)의 동작에 대하여 설명한다. 어레이형 레이저 광원(1)의 각 발광점(P)으로부터는 수직 방향의 직선 편광인 레이저광이 출사된다. 각 발광점(P)으로부터 출사된 레이저광 중 대략 절반의 레이저광은 광선군(A)으로서 1/2 파장판(2)에 조사되고, 나머지 절반의 레이저광은 광선군(B)으로서 1/2 파장판(2)에 조사되지 않고 전파된다.
1/2 파장판(2)에 조사된 광선군(A)은, 1/2 파장판(2)에 의해서 편광 방향이 90°회전되고, 수평 방향의 직선 편광으로 된다. 또한, 광선군(B)은 수직 방향의 직선 편광으로서 전파해 나간다.
이것에 의해, 대략 절반의 발광점(P)으로부터의 레이저광의 편광 방향이 서로 직교한다. 환언하면, 전체의 대략 절반의 발광점(P)으로부터의 레이저광과, 나머지 대략 절반의 발광점(P)으로부터의 레이저광의 각 편광 방향이 직교하고 있다. 이 때문에, 어레이형 레이저 광원(1)의 전체에서는, 거의 100%의 편광 해소도가 얻어진다.
어레이형 레이저 광원(1)의 각 발광점(P)은, 각각 독립의 공진기로 레이저 발진하고 있기 때문에, 각 발광점(P)으로부터 출사되는 레이저광의 가간섭성은 작다. 이 때문에, 각 발광점(P)으로부터 출사되는 레이저광이 광파이버 등의 광 전파 소자(광 전파부), 복굴절 재료나 반사 미러 등의 광학 부품에 입사되어, 복굴절이나 반사에 의한 위상 변화의 영향을 받은 경우에도, 모든 레이저광에 대략 마찬가지의 편광 상태의 변화가 발생한다. 따라서, 수직 방향과 수평 방향의 편광 성분비는 전혀 변화되지 않고, 편광 해소도가 유지된다. 예컨대, 레이저광이, 편광이 회전하도록 한 복굴절 효과를 받은 경우, 수직 방향과 수평 방향에서, 모두 같은 회전이 발생하기 때문에, 편광 해소도는 유지된다. 이것에 의해, 도중의 광학계에 따르지 않고, 스페클이나 신틸레이션을 저감 가능한 레이저 광원 장치(10)를 구성할 수 있다. 레이저 광원 장치(10)로부터 출사된 광선군(A, B)은 프로젝터나 프로젝션 텔레비전 등의 화상 표시 장치의 화면으로 보내져 화면을 조명한다.
이와 같이, 어레이형 레이저 광원(1)으로부터의 레이저광은, 광 전파 소자나 광학 부품의 특성에 의한 영향을 받지 않고, 스페클이나 신틸레이션을 저감하여, 화면 내의 편광 분포를 저감할 수 있다. 또한, 레이저 광원 장치(10)에 1/2 파장판(2)을 배치하면 바람직하기 때문에, 간이한 구성으로 높은 출력의 레이저광을 출력하는 것이 가능해진다.
한편, 본 실시의 형태에서는, 어레이형 레이저 광원(1)으로부터 출사되는 레이저광의 편광축 방향(출사후 편광 방향(D1))이 수직 방향(y축 방향)인 경우에 대하여 설명했지만, 출사후 편광 방향(D1)은 수직 방향 이외의 방향에서도 좋다. 이 경우도, 각 발광점(P)이 동일 편광 특성을 갖고 있으면, 편광축 방향이나 편광 상태에 따르지 않고, 출사후 편광 방향(D1)이 수직 방향인 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 1/2 파장판(2)에 의해서 편광 방향을 90°회전하는 경우에 대하여 설명했지만, 선광자(旋光子: quartz rotator)이나 패러데이 회전자(faraday rotator) 등의 다른 부품을 이용하여 편광 방향을 90°회전할 수도 있다. 선광자는, 입사하는 직선 편광의 광을 다른 직선 편광의 광으로 변환하여 출사하는 광학 디바이스이고, 패러데이 회전자는, 패러데이 효과를 이용하여, 입사하는 레이저광과 출사하는 레이저광의 편광면을 회전시키는 광학 디바이스이다.
또한, 1/2 파장판(2)의 배치 위치는, 도 1이나 도 2에 나타낸 예에 한정하지 않고, 다른 위치에 배치할 수도 있다. 예컨대, 1/2 파장판(2)을, 어레이형 레이저 광원(1)의 레이저광 출사면 중 우측 절반에 배치된 발광점(P)으로부터의 레이저광이 조사되도록 배치할 수도 있다. 또한, 1/2 파장판(2)을, 어레이형 레이저 광원(1)의 레이저광 출사면 중 중앙부에 배치된 발광점(P)으로부터의 레이저광이 조사되 도록 배치할 수도 있다. 또한, 1/2 파장판(2)을 복수 준비해 두고, 각 1/2 파장판(2)에 조사되는 레이저광의 총 광선 수가, 모든 광선 수의 절반으로 되도록 각 1/2 파장판(2)을 배치할 수도 있다. 예컨대, 1/2 파장판(2)을 2장 준비해 두고, 한쪽의 1/2 파장판(2)에 모든 광선 수의 1/4이 조사되고, 다른 쪽의 1/2 파장판(2)에 모든 광선 수의 1/4가 조사되도록, 각 1/2 파장판(2)을 배치해 둔다.
한편, 상기 본 실시의 형태에서는, 어레이형 레이저 광원(1)의 각 발광점(P)으로부터 출사된 레이저광 중 대략 절반의 편광 방향을 회전시키는 것으로 했지만, 1개 또는 복수개(최대, 발광점 수 - 1)의 발광점(P)의 편광 방향을 회전시키더라도 좋다. 이 경우, 편광 해소도는 나빠지기 때문에 효과는 작게 되지만, 대략 절반의 편광 방향을 회전시키는 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
이와 같이, 실시의 형태 1에 의하면, 모든 발광점(P) 중의 대략 절반의 발광점(P)으로부터의 레이저광을 1/2 파장판(2)에 조사하여 1/2 파장판(2)으로 편광 방향을 90°회전시키고 있기 때문에, 간이한 구성으로 스페클, 신틸레이션 및 화면 내의 편광 분포를 저감하면서, 레이저광을 고출력으로 출력할 수 있게 된다.
실시의 형태 2.
이어서, 도 3을 이용하여 이 발명의 실시의 형태 2에 대하여 설명한다. 실시의 형태 1에서는, 광원 전체로 하여 편광 해소도를 거의 100%로 하는 방법에 대하여 설명했다. 그러나, 개개의 레이저광에서는, 직선 편광이 유지되어 있기 때문에, 각 발광점으로부터의 레이저광이 분리하여 조명되도록 한 광학계 구성의 경우, 스페클이나 신틸레이션의 억제 효과가 저감된다. 그래서, 실시의 형태 2에서는, 레이저광을 파이버 결합함으로써, 상기 불량을 해소한다.
도 3은 실시의 형태 2에 따른 레이저 광원 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에서는, 레이저 광원 장치(11)를 y축 방향으로부터 본 도면(평면도)을 나타내고 있다. 도 3의 각 구성요소 중 도 1 및 도 2에 나타내는 실시의 형태 1의 레이저 광원 장치(10)와 동일 기능을 달성하는 구성 요소에 대해서는 동일 번호를 부여하고, 중복 설명은 생략한다.
레이저 광원 장치(11)는, 어레이형 레이저 광원(1), 1/2 파장판(2), 결합 광학계(3)(집광부), 광파이버(광 전파부)(4)를 구비하고 있다. 결합 광학계(3)는, 1 내지 복수 매의 렌즈, 또는, 1 내지 복수의 집광 미러를 포함하여 구성되어 있다. 결합 광학계(3)는, 1/2 파장판(2)보다도 광로의 후단측에 배치되어, 광선군(A)과 광선군(B)을 결합한다. 결합 광학계(3)는, 결합한 광선군(A, B)을, 광파이버(4)의 입사구로 송출한다.
광파이버(4)는, 결합 광학계(3)의 후단측에 배치되어 있고, 레이저 광원 장치(11)의 후단측으로 레이저광을 전파한다. 광파이버(4)는, 결합 광학계(3)에 의해서 집광된 광선군(A, B)의 집광 위치가 레이저광의 입사구(광파이버의 중심축 C 상)로 되도록 배치된다.
다음으로, 레이저 광원 장치(11)의 동작에 대하여 설명한다. 어레이형 레이저 광원(1)으로부터 출사된 레이저광은, 광선군(A)이 1/2 파장판(2)을 통과하여 편광 방향이 90°회전된 후, 광선군(B)과 함께, 결합 광학계(3)에 의해서 광파이버(4)의 입사구에서 결합된다. 광파이버(4)에 의해서 결합된 레이저광은, 광파이버(4)의 축 대칭성에 의해서, 회전 대칭으로 퍼지면서 전파한다.
광선군(A)은, 어레이형 레이저 광원(1)의 한쪽(절반의 레이저광)이기 때문에, 광파이버(4)에 입사할 때에는, 광파이버(4)의 축에 대하여 한쪽 방향으로부터 입사되지만, 광파이버(4)로부터 출사될 때에는, 광파이버(4)의 광축에 거의 회전 대칭인 각도 분포를 갖고 출사된다. 한편, 광선군(B)은, 광파이버(4)의 광축에 대하여 광선군(A)과 축 대칭으로 입사되지만, 광선군(A)과 마찬가지로, 광파이버(4)로부터 출사될 때에는, 광선군(A)과 마찬가지로, 광파이버(4)의 광축에 거의 회전 대칭인 각도 분포를 갖고 출사된다.
이것에 의해, 광선군(A)은 광선군(B)과 겹쳐 광파이버(4)로부터 출사된다. 광선군(A)과 광선군(B)은, 서로 직교한 편광 특성을 갖기 때문에, 광파이버(4)에 입사한 레이저광이 복굴절 효과를 받아 편광 상태가 변화되더라도, 입사했을 때의 편광 해소도를 유지할 수 있다. 이 때문에, 화면 내에서 공간적으로 편광 해소도가 평균화되어 편광 해소도의 분포가 작은 레이저 광원 장치(11)를 얻을 수 있다.
또한, 편광 해소도의 분포가 작기 때문에, 화면이나 스크린의 위치와 상관없이 스페클이나 신틸레이션의 발생 상황을 균일화할 수 있다. 또한, 편광 해소도의 분포가 작기 때문에, 편광을 이용하여 좌우의 눈에 입사하는 광을 분리하여 3차원적으로 화상을 표시하는 3D 표시에 있어서도, 화면의 밝기에 불균일이 발생하는 것이 적어진다.
한편, 여기서는 광파이버(4)가 축대칭인 경우에 대하여 설명했지만, 광파이버(4)가, 예컨대 직사각형이나 D 형상의 단면을 갖는 구성으로서도 좋다. 이 구성에 의해, 한 방향으로 입사한 레이저광의 각도가 광파이버(4)의 측면에서 반사되었을 때에 각도(레이저광의 전파 각도)가 크게 변화된다. 이 때문에, 광파이버(4) 내에서의 레이저광의 분포가 쉽게 균일화되고, 광파이버(4)의 길이를 짧게 할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 결합 광학계(3)를 이용하여 레이저광을 광파이버(4) 내에 결합하고 있지만, 광파이버(4) 대신에 직사각형이나 원형의 인터그레이터 로드(내면을 거울 형상으로 한 중공 로드 또는 유리 로드)를 이용하여도 좋다.
이와 같이 실시의 형태 2에 따르면, 광선군(A, B)을, 결합 광학계(3)를 이용하여 광파이버(4)에 입사시키고 있기 때문에, 광선군(A, B)은, 광파이버(4)의 축 대칭성에 의해서 회전 대칭으로 퍼지면서 전파한다. 따라서, 공간적으로 편광 해소도의 분포를 저감하는 것이 가능해진다.
(산업상의 이용가능성)
이상과 같이, 본 발명에 따른 레이저 광원 장치는 화상 표시에 이용하는 화면의 조명에 적합하다.
1 : 어레이형 레이저 광원 2 : 1/2 파장판
3 : 결합 광학계 4 : 광파이버
10, 11 : 레이저 광원 장치 A, B : 광선군
D1 : 출사후 편광 방향 D2 : 복굴절축 방향
Da : 회전 있는 편광 방향 Db : 회전 없는 편광 방향
P : 발광점

Claims (10)

  1. 복수의 발광점으로부터 레이저광을 출사하는 레이저 광원과,
    상기 레이저 광원의 복수개의 발광점으로부터 출력되는 레이저광의 광축상에 배치된 편광 회전부와,
    상기 레이저 광원으로부터 상기 편광 회전부를 통해서 보내지는 제 1 레이저광과, 상기 레이저 광원으로부터 상기 편광 회전부를 통하지 않고 보내지는 제 2 레이저광을 집광하는 집광부와,
    상기 집광부에 의해 집광된 레이저광이 입사되고, 입사된 레이저광을 전파하는 광 전파부
    를 구비하되,
    상기 편광 회전부는, 상기 복수개의 발광점 중 절반의 발광점으로부터 출력되는 레이저광의 편광을 90°회전시키고,
    상기 집광부는, 상기 제 1 레이저광과 상기 제 2 레이저광이 서로 상이한 광로로부터 서로 상이한 각도로 상기 광 전파부의 입사면에 입사하도록, 상기 제 1 레이저광과 상기 제 2 레이저광을 상기 광 전파부의 입사면에서 직접적으로 결합시키고,
    상기 광 전파부는, 상기 결합된 레이저광의 결합 상태를 유지함과 아울러 상기 결합된 레이저광이 상기 광 전파부의 광축에 회전 대칭인 각도 분포로 되도록 상기 결합된 레이저광을 전파하여, 상기 제 1 레이저광과 상기 제 2 레이저광이 겹쳐진 레이저광을 출사하는 것
    을 특징으로 하는 레이저 광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 회전부는 절반 수의 상기 발광점으로부터 출력되는 레이저광의 편광을 90°회전시키는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 광원은 상기 레이저광의 출사면에 각 발광점이 어레이 형상으로 배치된 반도체 레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 광원 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 광원은 복수의 발광점을 갖는 고체 레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 광원 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 편광 회전부는 1/2 파장판인 것을 특징으로 하는 레이저 광원 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 편광 회전부는 선광자(quartz rotator)인 것을 특징으로 하는 레이저 광원 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 편광 회전부는 패러데이 회전자(Faraday rotator)인 것을 특징으로 하는 레이저 광원 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 전파부는 광파이버인 것을 특징으로 하는 레이저 광원 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 전파부는 인터그레이터(integrator) 로드인 것을 특징으로 하는 레이저 광원 장치.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104614867B (zh) * 2010-09-03 2017-01-11 青岛海信电器股份有限公司 旋光器以及基于旋光器的激光散斑抑制装置与方法
JP6008810B2 (ja) * 2013-09-05 2016-10-19 ウシオ電機株式会社 レーザ光源装置
WO2016063814A1 (ja) * 2014-10-22 2016-04-28 三菱電機株式会社 レーザ光源装置
JP6009044B2 (ja) * 2015-06-18 2016-10-19 ウシオ電機株式会社 レーザ光源装置
US10223793B1 (en) * 2015-08-05 2019-03-05 Al Incorporated Laser distance measuring method and system
CN106707503B (zh) * 2016-12-08 2017-12-12 中国人民解放军国防科学技术大学 大功率半导体堆栈笑脸校正及线宽压窄装置及方法
WO2020057124A1 (zh) * 2018-09-19 2020-03-26 青岛海信激光显示股份有限公司 一种激光器阵列、激光光源及激光投影设备
JP7223252B2 (ja) * 2018-12-18 2023-02-16 カシオ計算機株式会社 光源装置及び投影装置
CN113391506B (zh) 2020-03-12 2022-12-06 中强光电股份有限公司 照明系统及投影装置
CN116047849A (zh) * 2020-04-30 2023-05-02 中强光电股份有限公司 照明系统及投影装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5533152A (en) * 1995-05-02 1996-07-02 Eastman Kodak Company Method and apparatus for coupling light emitted from a multi-mode laser diode array to a multi-mode optical fiber
US20080180934A1 (en) * 2007-01-26 2008-07-31 Sony Corporation Laser light source unit and image forming apparatus using the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0312652B1 (en) * 1987-10-19 1993-09-01 Hitachi, Ltd. Optical device with phase-locked diodelaser array
JP3761708B2 (ja) * 1997-03-27 2006-03-29 三井化学株式会社 半導体レーザ光源および固体レーザ装置
JP2002252420A (ja) * 2000-12-15 2002-09-06 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザ素子、半導体レーザモジュールおよびその製造方法ならびに光ファイバ増幅器
JP3735064B2 (ja) * 2000-12-15 2006-01-11 古河電気工業株式会社 半導体レーザモジュール及びその製造方法並びに光増幅器
JP2004022679A (ja) * 2002-06-13 2004-01-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザモジュール
JP4182032B2 (ja) * 2004-07-30 2008-11-19 キヤノン株式会社 表示光学系および画像投射装置
US20070014008A1 (en) * 2005-07-18 2007-01-18 Northrop Grumman Corporation Birefringent beam displacer
US20090079941A1 (en) * 2007-09-20 2009-03-26 Microvision, Inc. Three-dimensional image projection system and method
JP2007286481A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Jtekt Corp 分割合波ユニット及び半導体レーザ集光装置
JP4963925B2 (ja) * 2006-10-13 2012-06-27 三菱電機株式会社 レーザ光源装置及び映像表示装置
JP2008224889A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Mitsubishi Electric Corp 照明光学装置及び画像投写装置
JP4260851B2 (ja) * 2007-03-29 2009-04-30 三菱電機株式会社 照明用光源装置および画像表示装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5533152A (en) * 1995-05-02 1996-07-02 Eastman Kodak Company Method and apparatus for coupling light emitted from a multi-mode laser diode array to a multi-mode optical fiber
US20080180934A1 (en) * 2007-01-26 2008-07-31 Sony Corporation Laser light source unit and image forming apparatus using the same

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