WO2012073330A1 - レーザ光源ユニット及び画像表示装置 - Google Patents

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WO2012073330A1
WO2012073330A1 PCT/JP2010/071366 JP2010071366W WO2012073330A1 WO 2012073330 A1 WO2012073330 A1 WO 2012073330A1 JP 2010071366 W JP2010071366 W JP 2010071366W WO 2012073330 A1 WO2012073330 A1 WO 2012073330A1
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WO
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laser
laser light
light
light receiving
light source
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PCT/JP2010/071366
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English (en)
French (fr)
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良輔 下澤
暁棠 葛
Original Assignee
パイオニア株式会社
マイクロビジョン， インク．
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Publication date
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    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2013—Plural light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
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    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3164—Modulator illumination systems using multiple light sources

Definitions

  • the present invention relates to a laser light source unit used for a projector or the like.
  • Devices such as projectors that generate projection light by combining light emitted from light emitting elements of a plurality of colors are known.
  • Some devices of this type have a power adjustment function for adjusting the output power of each light emitting element.
  • the power adjustment function for example, branches a part of emitted light from each light emitting element by an optical system and supplies it to the monitoring light receiving element, and sends an electrical signal indicating the amount of emitted light from the monitoring light receiving element to the control unit.
  • the control unit adjusts the drive current for driving each light emitting element.
  • the emission efficiency from the light emitting element may differ depending on the color of the emitted light.
  • the position of the laser beam applied to the light receiving element for monitoring may shift due to use over time. Therefore, it is required to arrange the light receiving element at an appropriate position with respect to the light emitted from the light emitting element.
  • Patent Document 1 does not particularly consider the positional relationship between the light emitted from the light emitting element and the light receiving element for monitoring.
  • the invention according to claim 1 is a laser light source unit, wherein the first, second, and third laser light sources that emit first, second, and third laser beams having different wavelengths, respectively, and the laser A combining element that superimposes the laser beams emitted from the light source, and first, second, and third light receiving regions corresponding to the first, second, and third laser beams, respectively, A light-receiving element that receives the laser beam that has passed through, the light-receiving element having the first light-receiving region in the center and the second and third light-receiving regions on both sides of the first light-receiving region.
  • the laser light source is arranged so that the major axis direction of the spot of the first laser light is substantially perpendicular to the arrangement direction of the first, second, and third light receiving regions, and the second and second 3 laser light sources of the second and third laser lights Wherein the major axis of the pot are arranged substantially parallel to the arrangement direction.
  • a laser light source unit wherein the first, second, and third laser light sources that emit first, second, and third laser beams having different wavelengths, respectively, and the laser.
  • a combining element that superimposes the laser beams emitted from the light source, and first, second, and third light receiving regions corresponding to the first, second, and third laser beams, respectively,
  • a light-receiving element that receives the laser beam that has passed through, the light-receiving element having the first light-receiving region in the center and the second and third light-receiving regions on both sides of the first light-receiving region.
  • the minor axis directions of the first, second, and third laser light spots do not coincide with the arrangement directions of the first, second, and third light receiving regions, respectively. It is arranged so that it may be arranged.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the image display apparatus which concerns on the Example of this invention. It is a figure which shows the structure of the laser light source unit shown in FIG. It is a figure which shows the structure of the light receiving element for a monitor, and the shape of a light spot.
  • the positional relationship between the light receiving element for monitoring and the light spot is shown.
  • the positional relationship between the light receiving element for monitoring and the light spot according to the first embodiment is shown.
  • the positional relationship between the light receiving element for monitoring and the light spot according to the second embodiment is shown.
  • the positional relationship between the light receiving element for monitoring and the light spot according to the third embodiment is shown.
  • the laser light source unit includes first, second, and third laser light sources that emit first, second, and third laser lights having different wavelengths, respectively, and the laser light source.
  • a combining element that superimposes the emitted laser beams, and first, second, and third light receiving regions corresponding to the first, second, and third laser beams, respectively, are passed through the combining element.
  • a light receiving element that receives laser light, the light receiving element having the first light receiving region in the center and the second and third light receiving regions on both sides thereof, and the first laser.
  • the light source is disposed so that a major axis direction of the spot of the first laser beam is substantially perpendicular to an arrangement direction of the first, second, and third light receiving regions, and the second and third
  • the laser light source has a second laser beam and a third laser beam. Are arranged substantially parallel to the long axis direction is the arrangement direction of Tsu and.
  • the above laser light source unit synthesizes and outputs the laser light emitted from the first to third laser light sources by the combining element.
  • the laser light source unit includes a light receiving element having first to third light receiving regions corresponding to the first to third laser lights, and the light receiving element receives the laser light that has passed through the combining element.
  • the light receiving element has a first light receiving region at the center and second and third light receiving regions on both sides thereof.
  • the major axis direction of the first laser light spot is in the arrangement direction of the first, second and third light receiving regions.
  • the second and third laser light sources are arranged so that the major axis directions of the spots of the second and third laser beams are substantially parallel to the arrangement direction. ing.
  • the first laser beam spot is arranged so that the major axis direction of the spot of the first laser beam is substantially perpendicular to the arrangement direction of the first, second, and third light receiving regions.
  • the light receiving efficiency of laser light can be increased.
  • the second and third laser light sources are arranged so that the major axis directions of the spots of the second and third laser beams are substantially parallel to the arrangement direction, Even when the spot position is shifted due to secular change or the like, the influence of the change can be reduced.
  • the light emission efficiency of the first laser light source is smaller than the light emission efficiencies of the second and third laser light sources.
  • the light receiving element can correctly detect the first laser light even when the efficiency of the first laser light source is low.
  • the first laser light source is in a state of being attached to a CAN package or a state of being attached to a frame package.
  • the direction of the first laser light source can be easily changed and adjusted, the first to third laser light sources and the light receiving element can be easily set to the above relative positional relationship.
  • the laser light source unit includes first, second, and third laser light sources that emit first, second, and third laser lights having different wavelengths, respectively, and the laser light source.
  • a combining element that superimposes the emitted laser beams, and first, second, and third light receiving regions corresponding to the first, second, and third laser beams, respectively, are passed through the combining element.
  • a light receiving element that receives a laser beam, the light receiving element having the first light receiving region at the center and the second and third light receiving regions on both sides thereof,
  • the minor axis directions of the first, second, and third laser light spots do not coincide with the arrangement directions of the first, second, and third light receiving regions, respectively. Has been placed.
  • the above laser light source unit synthesizes and outputs the laser light emitted from the first to third laser light sources by the combining element.
  • the laser light source unit includes a light receiving element having first to third light receiving regions corresponding to the first to third laser lights, and receives the laser light that has passed through the combining element.
  • the light receiving element has a first light receiving region at the center and second and third light receiving regions on both sides thereof.
  • the first to third laser light sources have the first to third light receiving directions in which the minor axis directions of the first to third laser light spots are respectively. Arranged so as not to coincide with the arrangement direction of the regions. Thereby, the spot of each laser beam covers a large area of the first to third light receiving regions, and the light receiving efficiency of each laser beam is improved.
  • the first, second, and third laser light sources may be configured such that the major axis directions of the first, second, and third laser light spots are respectively in the arrangement direction. Are arranged diagonally.
  • each light receiving region can detect the laser beam in a wide area.
  • the first, second, and third laser light sources may be configured such that the major axis directions of the first, second, and third laser light spots are in the arrangement direction, respectively. Are arranged so as to be substantially parallel to each other.
  • each light receiving region can detect the laser beam in a wide area.
  • an image display device in another embodiment, includes the laser light source unit described above, and an optical scanning unit that scans the laser light emitted from the laser light source unit and displays it on an image display unit.
  • an image display device such as a projector can be configured.
  • FIG. 1 shows a configuration of an image display apparatus according to an embodiment.
  • the image display device 1 includes an image signal input unit 2, a video ASIC 3, a frame memory 4, a ROM 5, a RAM 6, a laser driver ASIC 7, a MEMS control unit 8, and a laser light source unit 9. And a MEMS mirror 10.
  • the image signal input unit 2 receives an image signal input from the outside and outputs it to the video ASIC 3.
  • the video ASIC 3 is a block that controls the laser driver ASIC 7 and the MEMS control unit 8 based on the image signal input from the image signal input unit 2 and the scanning position information Sc input from the MEMS mirror 10, and is ASIC (Application Specific Integrated). Circuit).
  • the video ASIC 3 includes a synchronization / image separation unit 31, a bit data conversion unit 32, a light emission pattern conversion unit 33, and a timing controller 34.
  • the synchronization / image separation unit 31 separates the image data displayed on the screen as the image display unit and the synchronization signal from the image signal input from the image signal input unit 2 and writes the image data to the frame memory 4.
  • the bit data conversion unit 32 reads the image data written in the frame memory 4 and converts it into bit data.
  • the light emission pattern conversion unit 33 converts the bit data converted by the bit data conversion unit 32 into a signal representing the light emission pattern of each laser.
  • the timing controller 34 controls the operation timing of the synchronization / image separation unit 31 and the bit data conversion unit 32.
  • the timing controller 34 also controls the operation timing of the MEMS control unit 8 described later.
  • the image data separated by the synchronization / image separation unit 31 is written.
  • the ROM 5 stores a control program and data for operating the video ASIC 3. Various data are sequentially read from and written into the RAM 6 as a work memory when the video ASIC 3 operates.
  • the laser driver ASIC 7 is a block that generates a signal for driving a laser diode provided in a laser light source unit 9 described later, and is configured as an ASIC.
  • the laser driver ASIC 7 includes a red laser driving circuit 71, a blue laser driving circuit 72, and a green laser driving circuit 73.
  • the red laser driving circuit 71 drives the red laser LD1 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
  • the blue laser drive circuit 72 drives the blue laser LD2 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
  • the green laser drive circuit 73 drives the green laser LD3 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
  • the MEMS control unit 8 controls the MEMS mirror 10 based on a signal output from the timing controller 34.
  • the MEMS control unit 8 includes a servo circuit 81 and a driver circuit 82.
  • the servo circuit 81 controls the operation of the MEMS mirror 10 based on a signal from the timing controller.
  • the driver circuit 82 amplifies the control signal of the MEMS mirror 10 output from the servo circuit 81 to a predetermined level and outputs the amplified signal.
  • the laser light source unit 9 emits laser light to the MEMS mirror 10 based on the drive signal output from the laser driver ASIC 7. Details thereof will be described later.
  • the MEMS mirror 10 as a scanning unit reflects the laser light emitted from the laser light source unit 9 toward the screen 11. Further, the MEMS mirror 10 moves so as to scan on the screen 11 under the control of the MEMS control unit 8 in order to display the image input to the image signal input unit 2, and the scanning position information (for example, the mirror) (Information such as angle) is output to the video ASIC 3.
  • the scanning position information for example, the mirror
  • FIG. 2 shows a detailed configuration of the laser light source unit 9.
  • the laser light source unit 9 includes a case 91, a wavelength selective element 92, a collimator lens 93, a red laser LD 1, a blue laser LD 2, a green laser LD 3, and a monitor light receiving element (hereinafter referred to as “light receiving element”). , Simply referred to as “light receiving element”).
  • the case 91 is formed in a substantially box shape with resin or the like.
  • the case 91 is provided with a hole penetrating into the case 91 and a concave section in the CAN mounting portion 91a and a surface perpendicular to the CAN mounting portion 91a in order to mount the green laser LD3 described later.
  • a hole penetrating into the case 91 is provided, and a collimator mounting portion 91b having a concave cross section is formed.
  • the wavelength-selective element 92 as a combining element is configured by, for example, a trichroic prism, and is provided with a reflective surface 92a and a reflective surface 92b.
  • the reflection surface 92a transmits the laser light emitted from the red laser LD1 toward the collimator lens 93, and reflects the laser light emitted from the blue laser LD2 toward the collimator lens 93.
  • the reflecting surface 92b transmits most of the laser light emitted from the red laser LD1 and the blue laser LD2 toward the collimator lens 93 and reflects a part thereof toward the light receiving element 50.
  • the reflection surface 92 b reflects most of the laser light emitted from the green laser LD 3 toward the collimator lens 93 and transmits part of the laser light toward the light receiving element 50. In this way, the emitted light from each laser is superimposed and incident on the collimator lens 93 and the light receiving element 50.
  • the wavelength selective element 92 is provided in the vicinity of the collimator mounting portion 91b in the case 91.
  • the collimator lens 93 emits the laser beam incident from the wavelength selective element 92 to the MEMS mirror 10 as parallel light.
  • the collimator lens 93 is fixed to the collimator mounting portion 91b of the case 91 with a UV adhesive 94 or the like. That is, the collimator lens 93 is provided after the synthesis element.
  • the red laser LD1 as a laser light source emits red laser light.
  • the red laser LD1 is fixed at a position where the wavelength selective element 92 and the collimator lens 93 in the case 91 are coaxial with the semiconductor laser light source in a chip state or with the chip mounted on a submount or the like. ing.
  • Blue laser LD2 as a laser light source emits blue laser light.
  • the blue laser LD2 is fixed at a position where the emitted laser light can be reflected toward the collimator lens 93 by the reflecting surface 92a while the semiconductor laser light source is in the chip state or the chip is mounted on the submount or the like. ing.
  • the positions of the red laser LD1 and the blue laser LD2 may be switched.
  • the green laser LD3 as a laser light source is attached to the CAN package or attached to the frame package, and emits green laser light.
  • the green laser LD 3 has a semiconductor laser light source chip B that generates green laser light in a CAN package attached thereto, and is fixed to a CAN attachment portion 91 a of the case 91.
  • the light receiving element 50 receives a part of the laser light emitted from each laser light source.
  • the light receiving element 50 is a photoelectric conversion element such as a photodetector, and supplies a detection signal Sd, which is an electrical signal corresponding to the amount of incident laser light, to the laser driver ASIC 7.
  • a detection signal Sd which is an electrical signal corresponding to the amount of incident laser light
  • the laser driver ASIC 7 adjusts the power of the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3 according to the detection signal Sd.
  • the laser driver ASIC 7 operates only the red laser driving circuit 71, supplies a driving current to the red laser LD1, and emits red laser light from the red laser LD1. A part of the red laser light is received by the light receiving element 50, and a detection signal Sd corresponding to the amount of light is fed back to the laser driver ASIC7.
  • the laser driver ASIC 7 adjusts the drive current supplied from the red laser drive circuit 71 to the red laser LD1 so that the light amount indicated by the detection signal Sd is an appropriate light amount. In this way, power adjustment is performed.
  • the power adjustment of the blue laser LD2 and the power adjustment of the green laser LD3 are similarly performed.
  • FIG. 3A schematically shows the planar shape of the light receiving surface of the light receiving element 50.
  • the light receiving element 50 includes a red light receiving region 51R that detects red laser light, a green light receiving region 51G that detects green laser light, and a blue light receiving region 51B that detects blue laser light.
  • red light receiving region 51R that detects red laser light
  • green light receiving region 51G that detects green laser light
  • blue light receiving region 51B that detects blue laser light.
  • Each light receiving area 51 has the same rectangular shape (rectangle).
  • the long side direction ST of each light receiving region 51 is referred to as “the long side direction of the light receiving region”, and the direction AL in which the three light receiving regions 51 are arranged is referred to as “the light receiving region arrangement direction”.
  • FIG. 3B shows the shape of a light spot formed on the light receiving element 50 when the light receiving element 50 is irradiated with laser light.
  • the laser light applied to the light receiving element 50 has the property of spreading in an elliptical shape, and an elliptical light spot 55 is formed on the light receiving element 50 as shown in FIG. .
  • the major axis direction MA of the elliptical light spot 55 is referred to as “the major axis direction of the light spot”
  • the minor axis direction MI is referred to as “the minor axis direction of the light spot”.
  • FIG. 4 shows the positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot 55 formed on the light receiving element 50.
  • each of the lasers LD1 to LD3 is irradiated so that the laser light is irradiated around the center of the three light receiving regions 51, that is, the position of the green light receiving region 51G. Be placed.
  • a red light spot 55R is formed at the center of the light receiving element 50 as shown in FIG. 4A, and the red laser light emitted to the red light receiving region 51R is irradiated. The amount of light is detected.
  • a green light spot 55G is formed at the center of the light receiving element 50, and the light quantity of the green laser light irradiated to the green light receiving region 51G is detected.
  • a blue light spot 55B is formed at the center of the light receiving element 50 as shown in FIG. 4C, and the amount of blue laser light irradiated to the blue light receiving region 51B is Detected.
  • the emission efficiency of the green laser LD3 is lower than that of the red laser LD1 and the blue laser LD2.
  • the green light receiving region 51G is arranged in the center so that the green laser light is received in a larger area than the red laser light and the blue laser light.
  • the red light receiving region 51R receives the red laser light, and the blue light receiving region.
  • the region where 51B receives blue laser light is considerably small, and the light receiving efficiency of red laser light and blue laser light is low.
  • the light receiving efficiency of the red and blue laser beams is further lowered.
  • the red light receiving region 51R is red.
  • the region for receiving the laser beam is further reduced (see FIG. 4D), and the light receiving efficiency of the red laser beam is further reduced.
  • the position of the laser light spot on the light receiving element 50 is shifted to the red light receiving region 51R side (left side in the figure), the light receiving efficiency of the blue laser light similarly decreases.
  • the major axis direction of the light spot and the arrangement direction of the three light receiving regions 51 coincide, that is, substantially parallel to each other.
  • a light receiving element 50 and three laser light sources that is, a red laser LD1, a blue laser LD2, and a green laser LD3 are arranged.
  • the light receiving element 50 and the three laser light sources are arranged so that the minor axis direction of the light spot and the arrangement direction of the three light receiving regions 51 do not coincide with each other and are substantially vertical.
  • this arrangement can be said to be an arrangement in which the long-axis direction of the light spot and the long-side direction of the light-receiving region 51 are substantially perpendicular when attention is paid to the long-side direction of the light-receiving region 51.
  • substantially parallel means not only the case of being completely parallel but also including an error of ⁇ several degrees that may occur in an actual arrangement.
  • substantially vertical means not only a case where the angle formed by the minor axis direction of the light spot and the arrangement direction of the three light receiving regions 51 is exactly 90 degrees, but also an error of ⁇ several degrees that may occur in an actual arrangement. Meaning includes minutes.
  • FIGS. 5 (d) to 5 (f) the positional relationship shown in FIGS. 5D to 5F may be adopted.
  • the relative direction of the laser light source with respect to the light receiving element 50 may be changed.
  • the position of the light spot 55 in the light receiving element 50 is perpendicular to the arrangement direction of the light receiving regions 51 as shown in FIG.
  • the light receiving element 50 is maintained as it is and the laser light source is rotated 90 degrees in either the left or right direction, the light spot 55 is rotated 90 degrees, as shown in FIG.
  • the major axis direction of 55 is parallel to the arrangement direction of the light receiving regions 51.
  • the positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot is the same for all color laser beams. Therefore, it is effective for a laser light source unit having a structure in which the positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot can be arranged only for all laser beams in the same manner.
  • the laser in the light receiving element 50 due to deterioration over time or the like. It is possible to reduce fluctuations in the light receiving efficiency of the red and blue laser beams when the light irradiation position is changed.
  • FIGS. 6A to 6C show the positional relationship between the light receiving region 51 and the light spot 55 in the second embodiment.
  • the light receiving element 50 and the three laser light sources are arranged so that the major axis direction of the light spot 55 does not coincide with the arrangement direction of the light receiving regions 51 and is inclined with respect to the arrangement direction. Be placed.
  • the long axis direction of the light spot 55 is inclined with respect to the long side direction of the light receiving region 51. Since the relative positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot is a problem, the second embodiment employs the arrangements shown in FIGS. 6D to 6F instead of FIGS. 6A to 6C. May be.
  • the positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot is the same for all color laser beams. Therefore, it is effective for a laser light source unit having a structure in which the positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot can be arranged only for all laser beams in the same manner.
  • either the light receiving element 50 or the laser light source may be rotated. That is, the light receiving element 50 may be maintained as it is to rotate the laser light source, or the laser light source may be maintained as it is to rotate the light receiving element 50.
  • the green light receiving area 51 receives the green laser light as the other two colors. It can be made larger. Thereby, the light receiving efficiency of the green laser light can be improved.
  • the major axis direction of the light spot 55 substantially coincides with the diagonal direction of the rectangular light receiving element 50.
  • the second embodiment is not necessarily limited to this. That is, the long axis direction of the light spot 55 may be oblique to the arrangement direction or the long side direction of the light receiving regions 51.
  • the positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot is the same for all color laser beams.
  • the major axis direction of the green light spot 55G formed on the light receiving element 50 is different from the major axis directions of the red spot 55R and the blue light spot 55B.
  • the long axis direction of the green light spot 55G is substantially perpendicular to the arrangement direction of the light receiving regions 51 and coincides with the long side direction of the light receiving regions 51.
  • the long axis direction of the red light spot 55 ⁇ / b> R is substantially parallel to the arrangement direction of the light receiving regions 51 and is substantially perpendicular to the long side direction of the light receiving regions 51.
  • the long axis direction of the blue light spot 55 ⁇ / b> B is also substantially parallel to the arrangement direction of the light receiving regions 51 and is substantially perpendicular to the long side direction of the light receiving regions 51.
  • the green laser light is received in a very wide area of the green light receiving area 51G, the light receiving efficiency of the green laser light can be increased. Also in the third embodiment, in order to adjust the relative positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot, either the light receiving element 50 or the laser light source may be rotated.
  • 7D to 7F show the relative relationship between the light receiving element 50 and the light spot 55 when the light spot 55 is shifted to the blue light receiving region 51B side (right side in the figure) with respect to the light receiving element 50 due to deterioration over time. Indicates the positional relationship. 7 (g) to (i) show the relative positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot 55 when the light spot 55 is shifted to the red light receiving region 51R side (left side in the figure) with respect to the light receiving element 50.
  • FIG. Show. As described above, even when the position of the light spot 55 is shifted left and right with respect to the light receiving element 50, not only the green laser light but also the red and blue laser lights are received over a wide area of the light receiving region 51.
  • the major axis direction of the green light spot 55G formed on the light receiving element 50 is different from the major axis direction of the red spot 55R and the blue light spot 55B. Therefore, the third embodiment is particularly effective for a laser light source unit having a structure in which the positional relationship between the light receiving element 50 and the light spot can be varied for each color of laser light.
  • the long axis direction of the light spot coincides with the arrangement direction of the light receiving regions 51 for all color laser light sources. It is simplest to rotate only the green laser light source by 90 degrees as shown in FIG. From this point of view, as shown in FIG.
  • the green laser light source is preferably a laser light source attached to a CAN package or a frame package. That is, if the laser light source of the color corresponding to the light receiving region located in the center among the three light receiving regions 51 constituting the light receiving element 50 is a laser light source attached to the CAN package or the frame package, the manufacturing process is simplified. It becomes possible to do.
  • the efficiency of the green laser light source is the lowest, the light receiving efficiency is improved by arranging the green light receiving region 51G in the center of the light receiving element 50, but the application of the present invention is not limited to this.
  • the light receiving region 51 of a color corresponding to a laser light source having low efficiency may be disposed at the center of the light receiving element 50.
  • the laser light source with low efficiency is preferably a laser light source attached to the CAN package or the frame package.
  • the present invention can be used for video equipment using an RGB laser, such as a laser projector, a head-up display, and a head-mounted display.
  • RGB laser such as a laser projector, a head-up display, and a head-mounted display.
  • Image display device 3 Video ASIC 7 Laser driver ASIC 8 MEMS control section 9 Laser light source unit 50 Light receiving element 51 Light receiving area 55 Light spot 93 Collimator lens

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。

Description

レーザ光源ユニット及び画像表示装置
　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（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）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
　８　ＭＥＭＳ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 (7)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
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