專利名稱：激光光源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對在顯示圖像時使用的畫面進行照明的激光光源裝置。
背景技術：
在投影儀和投影電視等圖像顯示裝置中，伴隨畫面的大型化而要求高輸出的光源。為了實現(xiàn)這些要求，開發(fā)了將能夠會聚于窄范圍的激光用作光源的激光光源裝置(照明用激光光源)。在將激光用作光源的情況下，由于激光的可干涉性較強，因此在圖像顯示裝置的畫面上產(chǎn)生斑點(speckle)和/或閃爍(scintillation)。尤其是在線偏振度較高的激光中，可干涉性進一步增強，因而很難消除斑點和/或閃爍。作為使激光達到高輸出的方法之一，有將多個發(fā)光點排列成陣列狀而成為一體的激光陣列(陣列型激光器)的方法。通常，在采用半導體激光器或固體激光介質(zhì)的陣列型激光器中，射出的激光的偏振朝向相同方向，因而容易產(chǎn)生斑點和/或閃爍。因此，在非專利文獻1記述的方法中，將激光分離為兩個正交分量，對分離后的各個激光賦予可干涉距離的光程差，然后將各個激光再次合成，由此減小可干涉性?，F(xiàn)有技術文獻非專利文獻1 菊池啟記，“光學”，應用物理學會，2006年發(fā)行，第35卷，p. 301但是，在上述現(xiàn)有技術中，存在為了賦予足夠的光程差而增大光學系統(tǒng)的問題。并且，在光程差不夠的情況下，在激光入射到光纖或光學部件上時，由于光纖的雙折射、光學部件的雙折射和/或反射特性，偏振狀態(tài)發(fā)生變化，不能得到足夠的退偏度，其結(jié)果，存在斑點和/或閃爍增加的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供一種激光光源裝置，能夠以高輸出來射出激光，同時利用簡單的結(jié)構(gòu)來降低斑點、閃爍和畫面內(nèi)的偏振分布。為了解決上述問題并達到目的，本發(fā)明提供一種激光光源裝置，其特征在于，所述激光光源裝置具有激光光源，其從多個發(fā)光點射出激光；以及偏振旋轉(zhuǎn)部，其配置于從所述激光光源的一個或者多個發(fā)光點輸出的激光的光軸上，所述偏振旋轉(zhuǎn)部使所述從一個或者多個發(fā)光點輸出的激光的偏振旋轉(zhuǎn)約90°。根據(jù)本發(fā)明，能夠發(fā)揮以下效果，以高輸出來射出激光，同時利用簡單的結(jié)構(gòu)來降低斑點、閃爍和畫面內(nèi)的偏振分布。


圖1是表示實施方式1的激光光源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是從激光的射出方向通過1/2波長板來觀察陣列型激光光源時的激光光源裝置的主視圖。
圖3是表示實施方式2的激光光源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。標號說明1 陣列型激光光源；2 1/2波長板；3 耦合光學系統(tǒng)；4 光纖；10、11 激光光源裝置；A、B 光線組；Dl 出射后偏振方向；D2 雙折射軸方向；Da 有旋轉(zhuǎn)偏振方向；Db 無旋轉(zhuǎn)偏振方向；P:發(fā)光點。
具體實施例方式下面，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式的激光光源裝置。另外，本發(fā)明并不被該實施方式限定。實施方式1圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的激光光源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。并且，圖2是從激光的射出方向通過1/2波長板來觀察陣列型激光光源時的激光光源裝置的主視圖。在圖2 中示出了圖1所示的激光光源裝置10的陣列型激光光源1的偏振方向、1/2波長板2的配置位置以及雙折射軸的軸方向。激光光源裝置10是對在顯示圖像時使用的畫面進行照明的照明用光源。激光光源裝置10適用于例如投影儀和投影電視等圖像顯示裝置(視頻顯示裝置)的光源，被用作高輸出激光裝置和/或波長變換激光裝置的光源。激光光源裝置10構(gòu)成為包括將多個發(fā)光點P排列成陣列狀并形成為一體的陣列型激光光源1、和使激光的偏振旋轉(zhuǎn)90°的1/2波長板(偏振旋轉(zhuǎn)部)2。陣列型激光光源 1是采用半導體激光器或固體激光介質(zhì)的光源，在成為激光射出側(cè)(激光射出面)的平面內(nèi)具有多個發(fā)光點P。陣列型激光光源1例如呈大致平板狀，在平板狀的一個側(cè)面(xy平面)上配置有大致呈直線狀(沿X軸方向)排列的各個發(fā)光點P。陣列型激光光源1從激光射出面的各個發(fā)光點P射出與激光射出面垂直(ζ軸方向)的激光。從各個發(fā)光點P射出的以ζ軸方向為光軸方向的激光在與陣列型激光光源1的主面垂直的方向(y軸方向)上具有偏振光軸。在圖1、圖2中，將激光的偏振方向表示為出射后偏振方向Dl。1/2波長板2是將來自各個發(fā)光點P的線偏振轉(zhuǎn)換為正交的線偏振，并將其相位差設為180°的波長板。1/2波長板2呈大致平板狀，被配置在陣列型激光光源1的前面(激光的光軸上)，并使其主面與從陣列型激光光源1射出的激光的光軸垂直。換言之，將1/2 波長板2配置為使其主面與xy平面平行而且與陣列型激光光源1的激光出射面平行。1/2波長板2被配置為被來自全部發(fā)光點P中大約一半發(fā)光點P的激光照射。由此，來自全部發(fā)光點P中大約一半發(fā)光點P的激光通過1/2波長板2進行傳播，來自剩余的大約一半發(fā)光點P的激光不通過1/2波長板2進行傳播。例如，1/2波長板2被配置成為被來自配置在陣列型激光光源1的激光出射面中左半部的發(fā)光點P的激光照射。換言之，將1/2波長板2配置成為，使從陣列型激光光源1射出的激光的全部光線數(shù)量的一半照射1/2波長板2。并且，1/2波長板2被配置成為使雙折射軸的軸方向即雙折射軸方向D2、與陣列型激光光源1的偏振光軸方向呈45度。圖1所示的光線組A是透射1/2波長板2而使偏振
4旋轉(zhuǎn)90°后的激光，光線組B是不透射1/2波長板2而射出的激光。因此，光線組A是水平方向(χ軸方向)的線偏振光，光線組B是垂直方向(y軸方向)的線偏振光。在圖1中，利用有旋轉(zhuǎn)偏振方向Da (有波長板)表示光線組A的偏振方向，利用無旋轉(zhuǎn)偏振方向Db (無波長板)表示光線組B的偏振方向。下面，對激光光源裝置10的動作進行說明。從陣列型激光光源1的各個發(fā)光點P 射出作為垂直方向線偏振光的激光。從各個發(fā)光點P射出的激光中大約一半的激光作為光線組A照射1/2波長板2，剩余的一半激光作為光線組B進行傳播而不照射1/2波長板2。照射1/2波長板2的光線組A的偏振方向被1/2波長板2旋轉(zhuǎn)90°，成為水平方向的線偏振光。并且，光線組B作為垂直方向的線偏振光進行傳播。由此，來自大約一半發(fā)光點P的激光的偏振方向相互正交。換言之，來自整體中的大約一半發(fā)光點P的激光的偏振方向和來自剩余的大約一半發(fā)光點P的激光的偏振方向正交。因此，陣列型激光光源1整體能夠得到大致100%的退偏度。陣列型激光光源1的各個發(fā)光點P分別通過獨立的振蕩器進行激光振蕩，因而從各個發(fā)光點P射出的激光的可干涉性較小。因此，在使從各個發(fā)光點P射出的激光入射到光纖等光傳播元件(光傳播部)、雙折射材料和/或反射鏡等光學部件時，在受到由于雙折射和/或反射導致的對相位變化的影響的情況下，也能夠使全部激光產(chǎn)生大致相同的偏振狀態(tài)的變化。因此，垂直方向與水平方向的偏振分量比幾乎不變，保持了退偏度。例如，在激光受到類似偏振旋轉(zhuǎn)那樣的雙折射效應的情況下，在垂直方向和水平方向都產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)，因而保持退偏度。由此，能夠構(gòu)成與中途的光學系統(tǒng)無關、能夠降低斑點和/或閃爍的激光光源裝置10。從激光光源裝置10射出的光線組A、B被發(fā)送到投影儀和投影電視等圖像顯示裝置的畫面上，對畫面進行照明。這樣，來自陣列型激光光源1的激光能夠降低斑點和/或閃爍，并降低畫面內(nèi)的偏振分布，而且不會受到光傳播元件和/或光學部件的特性的影響。并且，只需在激光光源裝置10配置1/2波長板2即可，因而能夠利用簡單的結(jié)構(gòu)來輸出高輸出的激光。另外，在本實施方式中，對從陣列型激光光源1射出的激光的偏振光軸方向(出射后偏振方向Dl)是垂直方向(y方向)的情況進行了說明，但出射后偏振方向Dl也可以是垂直方向之外的方向。在這種情況下，如果各個發(fā)光點P具有相同的偏振特性，則能夠與偏振光軸方向和/或偏振狀態(tài)無關地，獲得與出射后偏振方向Dl是垂直方向時相同的效果。另外，在本實施方式中，對通過1/2波長板2使偏振方向旋轉(zhuǎn)90 °的情況進行了說明，但也可以使用旋光器和/或法拉第旋轉(zhuǎn)器等其它部件使偏振方向旋轉(zhuǎn)90°。旋光器是將入射的線偏振的光束轉(zhuǎn)換為不同的線偏振的光束而射出的光學器件，法拉第旋轉(zhuǎn)器是利用法拉第效應，使入射激光和射出激光的偏振面旋轉(zhuǎn)的光學器件。并且，1/2波長板2的配置位置不限于圖1和圖2示出的示例，也可以配置在其它位置。例如，也可以將1/2波長板2配置成為被來自配置在陣列型激光光源1的激光出射面中右半部的發(fā)光點P的激光照射。另外，還可以將1/2波長板2配置成為被來自配置在陣列型激光光源1的激光出射面的中央部的發(fā)光點P的激光照射。另外，也可以準備多個 1/2波長板2，將各個1/2波長板2配置成為使照射各個1/2波長板2的激光的合計光線數(shù)量達到全部光線數(shù)量的一半。例如，準備兩個1/2波長板2，將各個1/2波長板2配置成為向一個1/2波長板2照射全部光線數(shù)量的1/4，向另一個1/2波長板2照射全部光線數(shù)量的
另外，在上述的本實施方式中，使從陣列型激光光源1的各個發(fā)光點P射出的激光中大約一半的偏振方向旋轉(zhuǎn)，但也可以使一個或者多個(最多為發(fā)光點數(shù)量-1)發(fā)光點P 的偏振方向旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，由于退偏度變差，所以效果減小，但是能夠獲得與使大約一半的偏振方向旋轉(zhuǎn)時相同的效果。這樣，根據(jù)實施方式1，使來自全部發(fā)光點P中大約一半發(fā)光點P的激光照射1/2 波長板2，通過1/2波長板2使偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，因而能夠利用簡單的結(jié)構(gòu)來降低斑點、 閃爍和畫面內(nèi)的偏振分布，并且能夠以高輸出來輸出激光。實施方式2下面，使用圖3來說明本發(fā)明的實施方式2。在實施方式1中，對將光源整體的退偏度設為大致100%的方法進行了說明。但是，由于在各個激光中保持了線偏振，因而在諸如將來自各個發(fā)光點的激光分離進行照明的光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，斑點和/或閃爍的抑制效果下降。因此，在實施方式2中，通過對激光進行光纖耦合來消除上述問題。圖3是表示實施方式2的激光光源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在圖3中，表示從y軸方向觀察激光光源裝置11時的圖(俯視圖)。對圖3所示的各個構(gòu)成要素中實現(xiàn)與圖1和圖 2所示的實施方式1的激光光源裝置10相同功能的構(gòu)成要素標注相同標號，并省略重復說明。激光光源裝置11具有陣列型激光光源1、1/2波長板2、耦合光學系統(tǒng)3 (會聚部) 以及光纖(光傳播部)4。耦合光學系統(tǒng)3構(gòu)成為包括一個 多個透鏡或者一個 多個會聚鏡。耦合光學系統(tǒng)3配置為相比1/2波長板2位于光路的后級側(cè)，用于將光線組A和光線組B進行耦合。耦合光學系統(tǒng)3將耦合后的光線組A、B輸送到光纖4的入射口。光纖4配置在耦合光學系統(tǒng)3的后級側(cè)，向激光光源裝置11的后級側(cè)傳播激光。 光纖4被配置成為使被耦合光學系統(tǒng)3會聚的光線組A、B的會聚位置處于激光的入射口 (光纖的中心軸C上)。下面，對激光光源裝置11的動作進行說明。關于從陣列型激光光源1射出的激光， 光線組A通過1/2波長板2將偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，然后與光線組B —起由耦合光學系統(tǒng)3 在光纖4的入射口處進行耦合。由光纖4進行了耦合的激光根據(jù)光纖4的軸對稱性，以旋轉(zhuǎn)對稱方式擴展并傳播。光線組A在陣列型激光光源1的一側(cè)(一半的激光)，因而在入射到光纖4時，相對于光纖4的軸從一側(cè)方向進行入射，但在從光纖4射出時，以相對于光纖4的光軸具有大致旋轉(zhuǎn)對稱的角度分布的方式射出。另一方面，光線組B以相對于光纖4的光軸與光線組 A呈軸對稱的方式進行入射，但在從光纖4射出時與光線組A同樣地、以與光線組A相同的相對于光纖4的光軸具有大致旋轉(zhuǎn)對稱的角度分布的方式射出。由此，光線組A與光線組B重疊在一起而從光纖4射出。光線組A和光線組B具有相互正交的偏振特性，因而即使在入射到光纖4的激光受到雙折射效應使得偏振狀態(tài)變化時，也能夠保持入射時的退偏度。因此，能夠得到在畫面內(nèi)對退偏度進行空間平均、而且退偏度的分布較小的激光光源裝置11。另外，由于退偏度的分布較小，因而能夠與畫面和屏幕的位置無關地，使斑點和/ 或閃爍的產(chǎn)生狀況變均勻。另外，由于退偏度的分布較小，因而即使是利用偏振將入射到左右眼的光分離來三維顯示圖像的3D顯示，也減少了畫面的明亮度產(chǎn)生不均勻的情況。另外，在此對光纖4呈軸對稱的情況進行了說明，但是光纖4也可以是具有例如矩形或D形狀截面的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在沿一個方向入射的激光的角度在光纖4的側(cè)面進行反射時，角度(激光的傳播角度)大幅變化。因此，在光纖4內(nèi)的激光的分布容易變均勻，能夠縮短光纖4的長度。另外，在本實施方式中，利用耦合光學系統(tǒng)3在光纖4內(nèi)對激光進行耦合，但也可以采用矩形或圓形的積分棒(integrator rod，將內(nèi)面設為鏡狀的中空桿或者玻璃桿)代替光纖4。這樣，根據(jù)實施方式2，由于利用耦合光學系統(tǒng)3使光線組A、B入射到光纖4，因而光線組A、B根據(jù)光纖4的軸對稱性以旋轉(zhuǎn)對稱方式擴展并傳播。因此，能夠在空間上降低退偏度的分布。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的激光光源裝置適用于顯示圖像所使用的畫面的照明。
權利要求
1.一種激光光源裝置，其特征在于，所述激光光源裝置具有 激光光源，其從多個發(fā)光點射出激光；以及偏振旋轉(zhuǎn)部，其配置于從所述激光光源的一個或者多個發(fā)光點輸出的激光的光軸上， 所述偏振旋轉(zhuǎn)部使所述從一個或者多個發(fā)光點輸出的激光的偏振旋轉(zhuǎn)約90°。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光光源裝置，其特征在于，所述偏振旋轉(zhuǎn)部使從大約一半數(shù)量的所述發(fā)光點輸出的激光的偏振旋轉(zhuǎn)約90°。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的激光光源裝置，其特征在于，所述激光光源裝置還具有 會聚部，其將經(jīng)由所述偏振旋轉(zhuǎn)部而發(fā)送來的來自所述激光光源的激光、和未經(jīng)由所述偏振旋轉(zhuǎn)部而發(fā)送來的來自所述激光光源的激光進行會聚；以及光傳播部，經(jīng)所述會聚部會聚后的激光入射至該光傳播部，該光傳播部傳播該激光。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的激光光源裝置，其特征在于，所述激光光源是各個發(fā)光點在所述激光的出射面上配置成陣列狀的半導體激光器。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的激光光源裝置，其特征在于，所述激光光源是具有多個發(fā)光點的固體激光器。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的激光光源裝置，其特征在于，所述偏振旋轉(zhuǎn)部是1/2波長板。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的激光光源裝置，其特征在于，所述偏振旋轉(zhuǎn)部是旋光器。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的激光光源裝置，其特征在于，所述偏振旋轉(zhuǎn)部是法拉第旋轉(zhuǎn)器。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的激光光源裝置，其特征在于，所述光傳播部是光纖。
10.根據(jù)權利要求1或2所述的激光光源裝置，其特征在于，所述光傳播部是積分棒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光光源裝置，能夠以高輸出來射出激光，同時利用簡單的結(jié)構(gòu)來降低斑點、閃爍和畫面內(nèi)的偏振光分布。激光光源裝置具有陣列型激光光源(1)，其從多個發(fā)光點(P)射出激光；以及1/2波長板(2)，其配置于從陣列型激光光源(1)的一個或者多個發(fā)光點(P)輸出的激光的光軸上，1/2波長板(2)使從一個或者多個發(fā)光點(P)輸出的激光的偏振旋轉(zhuǎn)約90°。
文檔編號G02B27/28GK102253500SQ20111012432
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權日2010年5月17日
發(fā)明者井上陽子, 柳澤隆行, 澤中智彥 申請人:三菱電機株式會社