TW202142922A - 雷射裝置、投射型圖像顯示裝置及感測裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種可減少斑點雜訊之雷射裝置。 該雷射裝置具備：雷射光源；準直透鏡，其使自上述雷射光源輸出之光準直；及擴散板，其使來自上述雷射光源之光於準直前擴散。

Description

雷射裝置、投射型圖像顯示裝置及感測裝置
本發明係關於一種雷射裝置、投射型圖像顯示裝置及感測裝置。
雷射光由各種用途使用。例如，已知將雷射作為光源之圖像顯示裝置、感測器(例如ToF(Time of Flight：飛行時間)感測器、LiDAR(Light Detection and Ranging：光偵測及測距)感測器)。
例如，於專利文獻1及2，記載有將半導體二極體設為雷射晶片之雷射裝置。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3187482號公報 [專利文獻2]日本專利特開2015-233053號公報
[發明所欲解決之問題]
若將雷射用於圖像顯示裝置或感測器等，則產生斑點雜訊。斑點雜訊係因被照射物(例如螢幕)中之擴散作用、與同調性之雷射光之干擾而產生隨機之細微之干擾圖案作為雜訊者。
斑點雜訊成為例如使圖像之畫質顯著降低之原因。為使斑點雜訊減少，而由自雷射裝置輸出後之光學系統處理光。例如，嘗試使用複數個雷射裝置重疊複數個波長或偏光之光，嘗試使自雷射裝置輸出之同調性光擴散，並嘗試使自雷射裝置輸出之光之光線之角度或偏光混合等。然而，即使使用該等方法亦難以充分抑制斑點雜訊。又有配置光學系統，相應地使裝置整體變大之問題。
本發明係鑑於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可減少斑點雜訊之雷射裝置、投射型圖像顯示裝置及感測裝置。 [解決問題之技術手段]
本發明為解決上述問題，而提供以下機構。
第1態樣之雷射裝置具備：雷射光源；準直透鏡，其使自上述雷射光源輸出之光準直；及擴散板，其將來自上述雷射光源之光於準直之前擴散。
於上述態樣之雷射裝置中，上述擴散板亦可為覆蓋上述雷射光源之輸出面之蓋構件。
上述態樣之雷射裝置亦可為，將自上述雷射光源輸出之光之第1方向之擴散角設為Lx ，將與上述第1方向正交之第2方向之擴散角設為Ly ，將通過上述擴散板之光之上述第1方向之擴散角設為θx ，且將上述第2方向之擴散角設為θy 時，滿足：θx /Lx ＜1.55，且θy /Ly ＜1.55。
上述態樣之雷射裝置亦可為，將自上述雷射光源輸出之光之第1方向之擴散角設為Lx ，將與上述第1方向正交之第2方向之擴散角設為Ly ，將通過上述擴散板之光之上述第1方向之擴散角設為θx ，將上述第2方向之擴散角設為θy ，將上述擴散板之擴散角設為θd ，且將θd /Lx 設為a、θx /Lx 設為b、θd /Ly 設為c、θy /Ly 設為d時，滿足 0.0641×a2 +0.0321×a+0.9＜b＜0.0641×a2 +0.0321×a+1.09， 且， 0.0641×c2 +0.0321×c+0.9＜d＜0.0641×c2 +0.0321×c+1.09。
上述態樣之雷射裝置亦可為，將自上述雷射光源輸出之光之第1方向之擴散角設為Lx ，將與上述第1方向正交之第2方向之擴散角設為Ly ，且將上述擴散板之擴散角設為θd 時，滿足：0＜θd /Lx ＜2.95，且0＜θd /Ly ＜2.95。
第2態樣之投射型圖像顯示裝置具備上述態樣之雷射裝置、及將自上述雷射裝置輸出之光投影之光學系統。
第3態樣之投射型圖像顯示裝置具備上述態樣之雷射裝置、將來自上述雷射裝置之光照射至物體之光學系統、及檢測來自上述物體之光之感測器。 [發明之效果]
上述態樣之雷射裝置可減少斑點雜訊。
以下，一面適當參照圖式一面對本實施形態進行詳細說明。以下之說明所使用之圖式有為易於理解特徵而簡單放大顯示特徵部分之情形，各構成要件之尺寸比例等有時與實際不同。以下之說明中例示之材料、尺寸等為一例，本發明並非限定於該等者，可於發揮本發明之效果之範圍內適當變更而實施。
「雷射裝置」 圖1係第1實施形態之雷射裝置100之模式圖。雷射裝置100具有雷射光源10、擴散板20、及準直透鏡30。雷射裝置100亦可至少具有覆蓋雷射光源10之帽蓋40。又，雷射裝置100亦可於擴散板20與準直透鏡30之間，具有省略圖示之波長板等。
首先對方向進行定義。將擴散板20擴散之面設為xy平面，將xy平面之任意方向設為x方向，將與x方向正交之方向設為y方向。x方向係第1方向之一例。y方向係第2方向之一例。又，將相對於擴散板20正交之方向設為z方向。
雷射光源10無特別限定。雷射光源10係例如半導體雷射、垂直共振腔面射型(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser)雷射、及半導體激發固體(DPSS：Diode Pumped Solid State)雷射等。雷射光源10之輸出頻帶可根據用途選擇，例如為可見區域至紅外區域。可見區域至紅外區域之光之波長為例如400 nm以上且2500 nm以下。
準直透鏡30係使散射之雷射光準直之透鏡。準直透鏡30可使用周知者。準直透鏡30使由後述之擴散板20擴散之光準直，並提高自雷射裝置100輸出之光之指向性。
擴散板20於自雷射光源10出射之光之光路中，位於雷射光源10與準直透鏡30之間。擴散板20於x方向及y方向擴散。光入射至擴散板20之第1面，且入射至第1面之光自第2面出射。擴散板20使來自雷射光源10之光於準直前擴散。
圖2係放大第1實施形態之雷射裝置100之特徵部分之剖視圖。擴散板20例如與雷射光源10一體化。雷射光源10具有例如光源10A與支持體10B。支持體10B具有用於使光沿一方向出射之彎曲面10c。於彎曲面10c之中央部安裝有光源10A。擴散板20連接於支持體10B。使支持體10B與擴散板20對準，可視為保護光源10A之蓋構件(帽蓋40)。支持體10B之彎曲面10c與擴散板20之間之空間可由樹脂密封。擴散板20未必與雷射光源10一體化，擴散板亦可與雷射光源10分離。
擴散板20係例如結霜型擴散板、微透鏡型擴散板。以下，作為擴散板之一例，以微透鏡型擴散板之情形為例進行說明。
圖3係第1實施形態之擴散板20之俯視圖。圖4係第1實施形態之擴散板20之剖視圖。圖4係沿圖3中之A-A線切斷擴散板20之剖面。
擴散板20於例如自z方向俯視時，複數個微透鏡21矩陣狀排列。微透鏡21之各者為例如大致矩形。微透鏡21不限定於大致矩形之情形，亦可為圓形、橢圓形、大致六邊形、大致三角形。微透鏡21之排列可為六方最密排列，亦可為隨機排列。微透鏡21之尺寸為例如100 μm左右。
微透鏡21緊密存在於擴散板20中。即，於微透鏡21之間不存在非透鏡區域。因此，微透鏡21彼此之間成為脊線。若脊線之高度、方向不規則，則擴散板20所致之繞射受抑制。相鄰之脊線較佳為非相互平行。
微透鏡21係例如相對於擴散板20之基準面Rp凹陷之凹透鏡。微透鏡21亦可為例如相對於基準面Rp突出之凸透鏡。基準面Rp係與xy平面平行之面，即與第1面20a最突出之部分相接之面。基準面Rp係例如加工擴散板20之成為微透鏡21之凹部之前之基板之表面。於圖4，雖顯示微透鏡21僅位於擴散板20之第1面20a之例，但微透鏡21亦可位於第1面20a與第2面20b之兩面。微透鏡21之各者之曲率半徑亦可隨機。
擴散板20包含例如可透過入射之波長頻帶之光之材料。擴散板20為例如光學玻璃、水晶、藍寶石、樹脂板、及樹脂膜。光學玻璃為例如石英玻璃、硼矽酸玻璃、及無色透明平板玻璃等。樹脂為例如聚甲基丙烯酸酯(PMMA：Polymethylmethacrylate)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET：Polyethylene Terephthalate)、聚碳酸酯(PC：Polycarbonate)、環狀烯烴共聚物(COC：Cyclic Olefin Copolymer)等。光學玻璃、水晶及藍寶石之無機材料之耐光性優異。又，水晶、藍寶石之散熱性優異。
擴散板20所致之光之擴散為例如特定之範圍內。擴散板20所致之光之擴散之程度藉由擴散板之擴散角θd 、自雷射光源10入射至擴散板20之光之擴散角Lx 、Ly 、及自擴散板20出射之光之擴散角θx 、θy 規定。
圖5係用於說明第1實施形態之擴散板之擴散角之定義之模式圖。擴散板20之擴散角θd 相對於微透鏡之曲率半徑R、擴散板20之折射率n、相鄰之微透鏡21之平均間隔p滿足以下之關係。 θd =2sin-1 {(p(n-1)/2R) 擴散板20之擴散角θd 於入射平行光時，亦可定義為自擴散板20出射之光之擴散角。
圖6係用於說明第1實施形態之雷射光源10及來自擴散板20之光之擴散角之定義之模式圖。如圖6所示，自雷射光源10出射之光一面於擴散板20擴散一面入射。
自雷射光源10入射至擴散板20之光之擴散角Lx 、Ly 係自雷射光源10向擴散板20之光之擴散之程度。擴散角Lx 係x方向之指向角半值全寬(FWHM：Full Width Half Maximum)，擴散角Ly 係y方向之指向角半值全寬(FWHM)。指向角半值全寬係相對放射強度為峰值之50%以上之角度。
又，自擴散板20出射之光之擴散角θx、θy係自擴散板20向螢幕Sc之光之擴散之程度。擴散角θx 係x方向之指向角半值全寬(FWHM)，擴散角θy 係y方向之指向角半值全寬(FWHM)。於入射至擴散板20之光為平行光之情形時，擴散角θx 、θy 與x方向、y方向之各者之擴散角θd 一致。
擴散板20例如滿足θx /Lx ＜1.55且θy /Ly ＜1.55。又，θx /Lx 及θy /Ly 之範圍較佳為滿足θx /Lx ＜1.50且θy /Ly ＜1.50，更佳為滿足θx /Lx ＜1.40且θy /Ly ＜1.40，進而較佳為滿足θx /Lx ＜1.3且θy /Ly ＜1.3。擴散板20例如可滿足0.9＜θx /Lx 且0.9＜θy /Ly ，亦可滿足1.0＜θx /Lx 且1.0＜θy /Ly 。若擴散板20滿足該條件，則可抑制通過擴散板20後之光過於擴散。若通過擴散板20後之光過於擴散，則入射至準直透鏡30之光之入射角之角度範圍變廣，準直透鏡30對光之準直精度降低。
又，擴散板20於將θd /Lx 設為a，將θx /Lx 設為b，將θd /Ly 設為c，將θy /Ly 設為d時，均滿足以下之關係式(1)、(2)。 0.0641×a2 +0.0321×a+0.9＜b＜0.0641×a2 +0.0321×a+1.09…(1) 0.0641×c2 +0.0321×c+0.9＜d＜0.0641×c2 +0.0321×c+1.09…(2) 若擴散板20滿足上述關係式，則只要確定光源10之擴散角、與擴散板20之擴散角，即可容易地估算入射至準直透鏡之光之擴散，容易設計光學系統。
又，擴散板20例如滿足0＜θd /Lx ＜2.95且0＜θd /Ly ＜2.95。又，θd /Lx 及θd /Ly 較佳為滿足0＜θd /Lx ＜2.83且0＜θd /Ly ＜2.83，更佳為滿足0＜θd /Lx ＜2.56且0＜θd /Ly ＜2.56，進而較佳為滿足0＜θd /Lx ＜2.27且0＜θd /Ly ＜2.27。若擴散板20滿足該條件，則可進而減少斑點雜訊。又，若擴散板20滿足該條件，則只需配置於市售之雷射裝置之雷射光源與準直透鏡之間，即可減少斑點雜訊，泛用性優異。
擴散板20亦可具有被覆第1面20a與第2面20b中至少一面之防反射膜。防反射膜為例如積層有低折射率層與高折射率層之積層膜。低折射率層為例如SiO2 、MgF2 、CaF2 。高折射率層為例如Nb2 O5 、TiO2 、Ta2 O5 、Al2 O3 、HfO2 、ZrO2 。SiO2 、Nb2 O5 及Ta2 O5 之耐光性優異，即使受到由高輸出雷射等出射之高光密度之光照射，亦不易劣化。又，防反射膜亦可為排列有數百nm間距之細微凹凸之蛾眼構造。
擴散板20可藉由依序進行阻劑塗佈步驟、曝光/顯影步驟、及蝕刻步驟而製作。
於阻劑塗佈步驟中，於基板上塗佈阻劑。基板係於加工後成為擴散板20者，與擴散板20為同樣之材料。於後述之蝕刻步驟中，有使用氟系蝕刻氣體(CF4 、SF6 、CHF3 等)作為蝕刻氣體之情形。基板中所含之Al2 O3 及鹼性金屬等，會有與氟系蝕刻氣體反應而成為非揮發性物質之情形。例如，若以氟系蝕刻氣體蝕刻不含鹼性金屬而含有27%之Al2 O3 之玻璃基板(例如康寧公司製之伊格爾XG)，則會殘留不易蝕刻之Al2 O3 ，於表面產生微小突起，使得玻璃基板之透過率降低。基板較佳為，鹼性成分之含有量為20質量%以下，更佳為10質量%以下。基板較佳為例如石英玻璃、硼矽酸玻璃。阻劑可應用周知者。
接著，於曝光步驟中，經由灰階掩膜對阻劑照射光，曝光阻劑。曝光例如進行一面移動灰階掩膜一面重複曝光之步進重複曝光。因步進之位置精度，而有於1次曝光形成之基本胞之間產生最大數μm左右寛度之接縫之情形。為避免此種問題，較佳以基本胞彼此重疊之方式曝光。於使基本胞彼此重疊較多之情形時，亦可以由複數次曝光達到期望之曝光量之方式調整。
接著，於顯影步驟中，將經曝光之阻劑圖案顯影。藉由顯影去除阻劑之一部分，成為於表面具有阻劑圖案之阻劑。於阻劑之表面，形成與特定之微透鏡陣列同樣之阻劑圖案。
接著，於蝕刻步驟中，介隔阻劑將基板乾蝕刻。例如使用反應性之氣體進行乾蝕刻。氣體係例如上述氟系蝕刻氣體。將藉由乾蝕刻形成於阻劑之表面之微透鏡陣列之圖案轉印於基板。基板成為於第1面20a形成有複數個微透鏡21之擴散板20。於擴散板20之兩面形成微透鏡21之情形時，對與第1面20a成相反側之第2面20b進行同樣之順序。
第1實施形態之雷射裝置藉由使準直前之光先擴散，而可減少斑點雜訊。斑點雜訊係由於被照射物(例如螢幕)之擴散作用、與同調性之雷射光之干擾而產生隨機之細微干擾圖案作為雜訊者，即於照射之光為同調性光之情形時特徵性產生之問題。
第1實施形態之擴散板20配置於雷射光源10與準直透鏡30之間。因此，自雷射光源10出射之光由擴散板20一次擴散而入射至準直透鏡30。藉由通過擴散板20，自雷射光源10出射之光之同調性降低，斑點雜訊降低。
又，藉由將擴散板20之擴散之程度設為特定之範圍，可維持斑點雜訊之降低及光之指向性。雷射光之該指向性、前進性為特徵之一，且對於自雷射裝置100輸出之光，謀求該等特徵。另一方面，指向性、前進性較高之光之同調性較高，容易產生斑點雜訊。藉由將擴散板之擴散之程度設為特定之範圍，可維持雷射光之指向性、前進性之所謂之特徵，且可減少斑點雜訊。
以上，雖對第1實施形態進行詳細敘述，但並非限定於該等例者，可於專利請求範圍內所記載之本發明之主旨之範圍內，進行各種變化、變更。
圖7係第1變化例之雷射裝置101之模式圖。雷射裝置101具有雷射光源11、擴散板20、及準直透鏡30。雷射裝置101之雷射光源11之構造與雷射裝置100不同。針對第1變化例中與雷射裝置100同樣之構成，附加同樣之符號，省略說明。
雷射光源11具有複數個二極體11A。二極體11A係例如沿x方向及y方向排列。二極體11A之各者出射光。雷射光源11出射來自複數個二極體11A集中之二極體群之光。擴散板20亦可為覆蓋二極體群之蓋構件。
於如第1變化例之雷射裝置101般有複數個光源之情形時，亦同樣可減少斑點雜訊。又，若對自各者之二極體11A出射之光之波長等賦予差異性，則可進而減少斑點雜訊。
又，上述雷射裝置100、101可應用於投射型圖像顯示裝置、感測裝置。
圖8係第1應用例之投射型圖像顯示裝置200之模式圖。投射型圖像顯示裝置200係例如雷射電視、DLP(Digital Light Processing：數位光處理)投影儀。投射型圖像顯示裝置200具有複數個雷射裝置100與光學系統Op1。
複數個雷射裝置100分別輸出例如紅色R、綠色G、及藍色B中之任一者。雷射裝置100之各者係第1實施形態之雷射裝置。亦可使自雷射裝置100輸出之光之s極化波Sp與p極化波Pp重疊。
光學系統Op1具有例如分色鏡DM、擴散板D、旋轉擴散板DR、集成透鏡IL、複數個透鏡L、數位微鏡器件DLD、及稜鏡TIR。自雷射裝置100輸出之光於分色鏡DM及擴散板D重疊，並於集成透鏡IL及複數個透鏡L聚光。聚光之光經由稜鏡TIR至數位微鏡器件DLD。數位微鏡器件DLD控制光之ON(導通)、OFF(斷開)，並經由稜鏡TIR對外部輸出光。
第1應用例之投射型圖像顯示裝置200抑制自雷射裝置100輸出之光之同調性，不易產生斑點雜訊。
圖9係第2應用例之投射型圖像顯示裝置201之模式圖。投射型圖像顯示裝置201係例如LCOS(Liquid Crystal on Silicon：矽上覆液晶)投影儀。投射型圖像顯示裝置201具有複數個雷射裝置100與光學系統Op2。第2應用例於將數位微鏡器件DLD置換為反射型液晶LCD之點上不同。對於與第1應用例同樣之構成，省略說明。
第2應用例之投射型圖像顯示裝置201抑制自雷射裝置100輸出之光之同調性，不易產生斑點雜訊。
圖10係第3應用例之投射型圖像顯示裝置202之模式圖。投射型圖像顯示裝置202係例如抬頭顯示器。投射型圖像顯示裝置202具有複數個雷射裝置100與光學系統Op3。光學系統Op3具有分色鏡DM與微機電鏡面MEMS。微機電鏡面MEMS係微小之電機械系統，控制來自複數個雷射裝置100之各者之光。
第3應用例之投射型圖像顯示裝置202抑制自雷射裝置100輸出之光之同調性，不易產生斑點雜訊。
圖11係第4應用例之感測裝置203之模式圖。感測裝置203係例如車載用之Time of Flight(TOF)方式之感測器。感測裝置203測定例如與物體Ob之距離。
感測裝置203具有例如雷射裝置100與光學系統Op4與感測器SE。雷射裝置100例如出射紅外光。光學系統Op4具有例如偏光分光器PBS與微機電鏡面MEMS。
自雷射裝置100出射之光透過偏光分光器PBS，由微機電鏡面MEMS反射，照射至物體Ob。由物體Ob反射之光再次由微機電鏡面MEMS反射，經由偏光分光器PBS入射至感測器SE。感測器SE根據入射之光之資訊檢測物體Ob之3維資訊。
第4應用例之感測裝置203抑制自雷射裝置100輸出之光之同調性，不易產生斑點雜訊。波長較長之紅外光雖容易產生斑點雜訊，但藉由使用雷射裝置100，可減少斑點雜訊。
圖12係第5應用例之感測裝置204之模式圖。感測裝置204係例如影像感測器。感測裝置204使用於例如手機之臉部辨識功能等。
感測裝置204具有雷射裝置100、光學系統Op5、及感測器SE。雷射裝置100例如出射紅外光。光學系統Op5具有例如繞射光學元件DOE。自雷射裝置100出射之光由繞射光學元件DOE繞射，並照射於物體於Ob。由物體Ob反射之光入射至感測器SE。感測器SE根據入射之光之資訊，檢測物體Ob之3維資訊。
第5應用例之感測裝置204抑制了自雷射裝置100輸出之光之同調性，不易產生斑點雜訊。波長較長之紅外光雖容易產生斑點雜訊，但藉由使用雷射裝置100，可減少斑點雜訊。
此處提示之應用例係雷射裝置之用途之一例，並非限定於該等例。再者亦可改變雷射裝置100，使用雷射裝置101。 [實施例]
「實施例1」 圖13係實施例1～8及比較例1之評估所使用之光學系統之模式圖。實施例1之光學系統包含雷射光源10、擴散板20、螢幕Sc及測定機M。
雷射光源10使用波長532 nm之同調性光源。將自雷射光源10出射之光之擴散角Lx 、Ly 均設為12°。
擴散板20以來自雷射光源10之光線之光軸與擴散板20正交之方式，配置於與雷射光源10之出射面相距85 mm之位置。擴散板之擴散角設為1.0°。
螢幕Sc設置於與擴散板20相距155 mm之位置。螢幕Sc與擴散板20大致平行地配置。螢幕Sc使用漫反射標準板(spectralon)。
測定機M於自光軸傾斜30°之方向，與螢幕Sc相距360 mm而配置於讀取來自螢幕Sc之反射光之位置。測定機M使用斑點對比測定機(OXIDE公司製)。
且，求出由測定機M測定之斑點對比Cs。斑點對比Cs正確地反映人之視網膜產生之斑點雜訊，並根據較亮之部分與較暗之部分之標準偏差求出。斑點對比Cs越大，斑點雜訊越大。
於實施例1中，由上述方法測定斑點對比Cs為0.32。
「實施例2～8」 實施例2～8於改變擴散板20之擴散角之點上與實施例1不同。其他條件設為相同而測定斑點對比Cs。
「比較例1」 比較例1於不使用擴散板20之點上與實施例1不同。其他條件設為相同而測定斑點對比Cs。
表1及圖14匯總實施例1～8及比較例1之結果。
[表1]
Figure 02_image001
若比較實施例1～8及比較例1之結果，則可知藉由以擴散板20擴散自雷射光源10出射之光，斑點雜訊減少。
「實施例9」 實施例9組裝圖6所示之光學系統，藉由模擬而求出雷射光源10之擴散角Lx 、Ly ，擴散板20之擴散角θd 、自擴散板20出射之光之擴散角θx 、θy 之關係。使用Zemax公司之OpticStudio(光學設計)進行模擬。
雷射光源10使用波長635 nm之同調性光源。將自雷射光源10出射之光之x方向之擴散角Lx 設為3.55°，將y方向之擴散角設為32.61°。
擴散板20於距雷射光源10之出射面分離30 mm之位置，以將來自雷射光源10之光線之光軸與擴散板20正交之方式配置。擴散板之折射率設為1.47。擴散板之擴散角設為0.97。
螢幕Sc設置於距擴散板20分離50 mm之位置。螢幕Sc與擴散板20大致平行地配置。根據照射至螢幕Sc之光之相對放射強度為峰值之50%以上之角度，求出自擴散板20出射之光之擴散角θx 、θy 。
「實施例10～17」 實施例10～17固定雷射光源10之擴散角Lx 、Ly ，改變擴散板20之擴散角θd 。其他條件與實施例9相同，求出自擴散板20出射之光之擴散角θx 、θy 。
「比較例2」 比較例2於不配置擴散板20之點上與實施例1不同。即，將擴散角θd設定為0°。其他條件與實施例9相同，求出自擴散板20出射之光之擴散角θx 、θy 。
表2及表3匯總實施例9～17及比較例2之結果。
[表2]
Figure 02_image003
[表3]
Figure 02_image005
「實施例18～27、比較例3」 實施例18～27於改變雷射光源10之擴散角Lx 、Ly 之點上與實施例9～17不同。實施例18～27將自雷射光源10出射之光之x方向之擴散角Lx 設為7.9°，將y方向之擴散角設為32.85°。又，實施例18～27分別係擴散板20之擴散角θd不同。比較例3不配置擴散板20，將擴散角θd 設為0°。其他條件與實施例9相同，求出自擴散板20出射之光之擴散角θx 、θy 。
表4及表5匯總實施例18～27及比較例3之結果。
[表4]
Figure 02_image007
[表5]
Figure 02_image009
「實施例28～36、比較例4」 實施例28～36於改變雷射光源10之擴散角Lx 、Ly 之點上與實施例9～17不同。實施例28～36將自雷射光源10出射之光之x方向之擴散角Lx設為11.65°，將y方向之擴散角設為32.17°。又，實施例28～36分別係擴散板20之擴散角θd 不同。比較例4不配置擴散板20，將擴散角θd 設為0°。其他條件與實施例9相同，求出自擴散板20出射之光之擴散角θx 、θy 。
表6及表7匯總實施例28～36及比較例4之結果。
[表6]
Figure 02_image011
[表7]
Figure 02_image013
又，圖15繪製有實施例9～36之結果。其結果，於上述關係式(1)、(2)之間適合所有實施例之結果。
10:雷射光源 10A:光源 10B:支持體 10c:彎曲面 11:雷射光源 11A:二極體 20:擴散板 20a:第1面 20b:第2面 21:微透鏡 30:準直透鏡 40:帽蓋 100:雷射裝置 101:雷射裝置 200:投射型圖像顯示裝置 201:投射型圖像顯示裝置 202:投射型圖像顯示裝置 203:感測裝置 204:感測裝置 Cs:斑點對比 D:擴散板 DLD:數位微鏡裝置 DM:分色鏡 DOE:繞射光學元件 IL:集成透鏡 L:透鏡 LCD:反射型液晶 Lx :擴散角 Ly :擴散角 M:測定機 Ob:物體 Op1:光學系統 Op2:光學系統 Op3:光學系統 Op4:光學系統 Op5:光學系統 PBS:偏光分光器 Pp:p極化波 R:曲率半徑 Rp:基準面 Sc:螢幕 SE:感測器 MEMS:微機電系統 Sp:s極化波 TIR:稜鏡 θd :擴散角 θx :擴散角 θy :擴散角
圖1係第1實施形態之雷射裝置之模式圖。 圖2係放大第1實施形態之雷射裝置之特徵部分之剖視圖。 圖3係第1實施形態之擴散板之俯視圖。 圖4係第1實施形態之擴散板之剖視圖。 圖5係用於說明第1實施形態之擴散板之擴散角之定義之模式圖。 圖6係用於說明第1實施形態之雷射光源及來自擴散板之光之擴散角之定義的模式圖。 圖7係第1變化例之雷射裝置之模式圖。 圖8係第1應用例之投射型圖像顯示裝置之模式圖。 圖9係第2應用例之投射型圖像顯示裝置之模式圖。 圖10係第3應用例之投射型圖像顯示裝置之模式圖。 圖11係第4應用例之感測裝置之模式圖。 圖12係第5應用例之感測裝置之模式圖。 圖13係實施例1～8及比較例1之評估所使用之光學系統之模式圖。 圖14係匯總實施例1～8及比較例1之結果之圖表。 圖15係匯總實施例9～36及比較例2～4之結果之圖表。
10:雷射光源
20:擴散板
30:準直透鏡
40:帽蓋
100:雷射裝置

Claims (7)

  1. 一種雷射裝置，其具備： 雷射光源； 準直透鏡，其使自上述雷射光源輸出之光準直；及 擴散板，其使來自上述雷射光源之光於準直前擴散。
  2. 如請求項1之雷射裝置，其中上述擴散板為覆蓋上述雷射光源之輸出面之蓋構件。
  3. 如請求項1或2之雷射裝置，其中將自上述雷射光源輸出之光之第1方向之擴散角設為Lx ，將與上述第1方向正交之第2方向之擴散角設為Ly ，且 將通過上述擴散板之光之上述第1方向之擴散角設為θx ，將上述第2方向之擴散角設為θy 時，滿足 θx /Lx ＜1.55，且θy /Ly ＜1.55。
  4. 如請求項1至3中任一項之雷射裝置，其中將自上述雷射光源輸出之光之第1方向之擴散角設為Lx ，將與上述第1方向正交之第2方向之擴散角設為Ly ， 將通過上述擴散板之光之上述第1方向之擴散角設為θx ，將上述第2方向之擴散角設為θy ， 將上述擴散板之擴散角設為θd ，且 將θd /Lx 設為a、θx /Lx 設為b、θd /Ly 設為c、θy /Ly 設為d時，滿足 0.0641×a2 +0.0321×a+0.9＜b＜0.0641×a2 +0.0321×a+1.09， 且， 0.0641×c2 +0.0321×c+0.9＜d＜0.0641×c2 +0.0321×c+1.09。
  5. 如請求項1至4中任一項之雷射裝置，其中於自上述雷射光源輸出之光之第1方向之擴散角設為Lx ，將與上述第1方向正交之第2方向之擴散角設為Ly ，且 將上述擴散板之擴散角設為θd 時，滿足 0＜θd /Lx ＜2.95，且0＜θd /Ly ＜2.95。
  6. 一種投射型圖像顯示裝置，其具備：如請求項1至5中任一項之雷射裝置；及光學系統，其將自上述雷射裝置輸出之光投影。
  7. 一種感測裝置，其具備：如請求項1至5中任一項之雷射裝置；光學系統，其將來自上述雷射裝置之光照射至物體；及感測器，其檢測來自上述物體之光。
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