专利名称：激光光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对在显示图像时使用的画面进行照明的激光光源装置。
背景技术：
在投影仪和投影电视等图像显示装置中，伴随画面的大型化而要求高输出的光源。为了实现这些要求，开发了将能够会聚于窄范围的激光用作光源的激光光源装置(照明用激光光源)。在将激光用作光源的情况下，由于激光的可干涉性较强，因此在图像显示装置的画面上产生斑点(speckle)和/或闪烁(scintillation)。尤其是在线偏振度较高的激光中，可干涉性进一步增强，因而很难消除斑点和/或闪烁。作为使激光达到高输出的方法之一，有将多个发光点排列成阵列状而成为一体的激光阵列(阵列型激光器)的方法。通常，在采用半导体激光器或固体激光介质的阵列型激光器中，射出的激光的偏振朝向相同方向，因而容易产生斑点和/或闪烁。因此，在非专利文献1记述的方法中，将激光分离为两个正交分量，对分离后的各个激光赋予可干涉距离的光程差，然后将各个激光再次合成，由此减小可干涉性。现有技术文献非专利文献1 菊池启记，“光学”，应用物理学会，2006年发行，第35卷，p. 301但是，在上述现有技术中，存在为了赋予足够的光程差而增大光学系统的问题。并且，在光程差不够的情况下，在激光入射到光纤或光学部件上时，由于光纤的双折射、光学部件的双折射和/或反射特性，偏振状态发生变化，不能得到足够的退偏度，其结果，存在斑点和/或闪烁增加的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种激光光源装置，能够以高输出来射出激光，同时利用简单的结构来降低斑点、闪烁和画面内的偏振分布。为了解决上述问题并达到目的，本发明提供一种激光光源装置，其特征在于，所述激光光源装置具有激光光源，其从多个发光点射出激光；以及偏振旋转部，其配置于从所述激光光源的一个或者多个发光点输出的激光的光轴上，所述偏振旋转部使所述从一个或者多个发光点输出的激光的偏振旋转约90°。根据本发明，能够发挥以下效果，以高输出来射出激光，同时利用简单的结构来降低斑点、闪烁和画面内的偏振分布。
图1是表示实施方式1的激光光源装置的结构的图。图2是从激光的射出方向通过1/2波长板来观察阵列型激光光源时的激光光源装置的主视图。
图3是表示实施方式2的激光光源装置的结构的图。标号说明1 阵列型激光光源；2 1/2波长板；3 耦合光学系统；4 光纤；10、11 激光光源装置；A、B 光线组；Dl 出射后偏振方向；D2 双折射轴方向；Da 有旋转偏振方向；Db 无旋转偏振方向；P:发光点。
具体实施例方式下面，根据附图详细说明本发明的实施方式的激光光源装置。另外，本发明并不被该实施方式限定。实施方式1图1是表示本发明的实施方式1的激光光源装置的结构的图。并且，图2是从激光的射出方向通过1/2波长板来观察阵列型激光光源时的激光光源装置的主视图。在图2 中示出了图1所示的激光光源装置10的阵列型激光光源1的偏振方向、1/2波长板2的配置位置以及双折射轴的轴方向。激光光源装置10是对在显示图像时使用的画面进行照明的照明用光源。激光光源装置10适用于例如投影仪和投影电视等图像显示装置(视频显示装置)的光源，被用作高输出激光装置和/或波长变换激光装置的光源。激光光源装置10构成为包括将多个发光点P排列成阵列状并形成为一体的阵列型激光光源1、和使激光的偏振旋转90°的1/2波长板(偏振旋转部)2。阵列型激光光源 1是采用半导体激光器或固体激光介质的光源，在成为激光射出侧(激光射出面)的平面内具有多个发光点P。阵列型激光光源1例如呈大致平板状，在平板状的一个侧面(xy平面)上配置有大致呈直线状(沿X轴方向)排列的各个发光点P。阵列型激光光源1从激光射出面的各个发光点P射出与激光射出面垂直(ζ轴方向)的激光。从各个发光点P射出的以ζ轴方向为光轴方向的激光在与阵列型激光光源1的主面垂直的方向(y轴方向)上具有偏振光轴。在图1、图2中，将激光的偏振方向表示为出射后偏振方向Dl。1/2波长板2是将来自各个发光点P的线偏振转换为正交的线偏振，并将其相位差设为180°的波长板。1/2波长板2呈大致平板状，被配置在阵列型激光光源1的前面(激光的光轴上)，并使其主面与从阵列型激光光源1射出的激光的光轴垂直。换言之，将1/2 波长板2配置为使其主面与xy平面平行而且与阵列型激光光源1的激光出射面平行。1/2波长板2被配置为被来自全部发光点P中大约一半发光点P的激光照射。由此，来自全部发光点P中大约一半发光点P的激光通过1/2波长板2进行传播，来自剩余的大约一半发光点P的激光不通过1/2波长板2进行传播。例如，1/2波长板2被配置成为被来自配置在阵列型激光光源1的激光出射面中左半部的发光点P的激光照射。换言之，将1/2波长板2配置成为，使从阵列型激光光源1射出的激光的全部光线数量的一半照射1/2波长板2。并且，1/2波长板2被配置成为使双折射轴的轴方向即双折射轴方向D2、与阵列型激光光源1的偏振光轴方向呈45度。图1所示的光线组A是透射1/2波长板2而使偏振
4旋转90°后的激光，光线组B是不透射1/2波长板2而射出的激光。因此，光线组A是水平方向(χ轴方向)的线偏振光，光线组B是垂直方向(y轴方向)的线偏振光。在图1中，利用有旋转偏振方向Da (有波长板)表示光线组A的偏振方向，利用无旋转偏振方向Db (无波长板)表示光线组B的偏振方向。下面，对激光光源装置10的动作进行说明。从阵列型激光光源1的各个发光点P 射出作为垂直方向线偏振光的激光。从各个发光点P射出的激光中大约一半的激光作为光线组A照射1/2波长板2，剩余的一半激光作为光线组B进行传播而不照射1/2波长板2。照射1/2波长板2的光线组A的偏振方向被1/2波长板2旋转90°，成为水平方向的线偏振光。并且，光线组B作为垂直方向的线偏振光进行传播。由此，来自大约一半发光点P的激光的偏振方向相互正交。换言之，来自整体中的大约一半发光点P的激光的偏振方向和来自剩余的大约一半发光点P的激光的偏振方向正交。因此，阵列型激光光源1整体能够得到大致100%的退偏度。阵列型激光光源1的各个发光点P分别通过独立的振荡器进行激光振荡，因而从各个发光点P射出的激光的可干涉性较小。因此，在使从各个发光点P射出的激光入射到光纤等光传播元件(光传播部)、双折射材料和/或反射镜等光学部件时，在受到由于双折射和/或反射导致的对相位变化的影响的情况下，也能够使全部激光产生大致相同的偏振状态的变化。因此，垂直方向与水平方向的偏振分量比几乎不变，保持了退偏度。例如，在激光受到类似偏振旋转那样的双折射效应的情况下，在垂直方向和水平方向都产生相同的旋转，因而保持退偏度。由此，能够构成与中途的光学系统无关、能够降低斑点和/或闪烁的激光光源装置10。从激光光源装置10射出的光线组A、B被发送到投影仪和投影电视等图像显示装置的画面上，对画面进行照明。这样，来自阵列型激光光源1的激光能够降低斑点和/或闪烁，并降低画面内的偏振分布，而且不会受到光传播元件和/或光学部件的特性的影响。并且，只需在激光光源装置10配置1/2波长板2即可，因而能够利用简单的结构来输出高输出的激光。另外，在本实施方式中，对从阵列型激光光源1射出的激光的偏振光轴方向(出射后偏振方向Dl)是垂直方向(y方向)的情况进行了说明，但出射后偏振方向Dl也可以是垂直方向之外的方向。在这种情况下，如果各个发光点P具有相同的偏振特性，则能够与偏振光轴方向和/或偏振状态无关地，获得与出射后偏振方向Dl是垂直方向时相同的效果。另外，在本实施方式中，对通过1/2波长板2使偏振方向旋转90 °的情况进行了说明，但也可以使用旋光器和/或法拉第旋转器等其它部件使偏振方向旋转90°。旋光器是将入射的线偏振的光束转换为不同的线偏振的光束而射出的光学器件，法拉第旋转器是利用法拉第效应，使入射激光和射出激光的偏振面旋转的光学器件。并且，1/2波长板2的配置位置不限于图1和图2示出的示例，也可以配置在其它位置。例如，也可以将1/2波长板2配置成为被来自配置在阵列型激光光源1的激光出射面中右半部的发光点P的激光照射。另外，还可以将1/2波长板2配置成为被来自配置在阵列型激光光源1的激光出射面的中央部的发光点P的激光照射。另外，也可以准备多个 1/2波长板2，将各个1/2波长板2配置成为使照射各个1/2波长板2的激光的合计光线数量达到全部光线数量的一半。例如，准备两个1/2波长板2，将各个1/2波长板2配置成为向一个1/2波长板2照射全部光线数量的1/4，向另一个1/2波长板2照射全部光线数量的
另外，在上述的本实施方式中，使从阵列型激光光源1的各个发光点P射出的激光中大约一半的偏振方向旋转，但也可以使一个或者多个(最多为发光点数量-1)发光点P 的偏振方向旋转。在这种情况下，由于退偏度变差，所以效果减小，但是能够获得与使大约一半的偏振方向旋转时相同的效果。这样，根据实施方式1，使来自全部发光点P中大约一半发光点P的激光照射1/2 波长板2，通过1/2波长板2使偏振方向旋转90°，因而能够利用简单的结构来降低斑点、 闪烁和画面内的偏振分布，并且能够以高输出来输出激光。实施方式2下面，使用图3来说明本发明的实施方式2。在实施方式1中，对将光源整体的退偏度设为大致100%的方法进行了说明。但是，由于在各个激光中保持了线偏振，因而在诸如将来自各个发光点的激光分离进行照明的光学系统结构中，斑点和/或闪烁的抑制效果下降。因此，在实施方式2中，通过对激光进行光纤耦合来消除上述问题。图3是表示实施方式2的激光光源装置的结构的图。在图3中，表示从y轴方向观察激光光源装置11时的图(俯视图)。对图3所示的各个构成要素中实现与图1和图 2所示的实施方式1的激光光源装置10相同功能的构成要素标注相同标号，并省略重复说明。激光光源装置11具有阵列型激光光源1、1/2波长板2、耦合光学系统3 (会聚部) 以及光纤(光传播部)4。耦合光学系统3构成为包括一个 多个透镜或者一个 多个会聚镜。耦合光学系统3配置为相比1/2波长板2位于光路的后级侧，用于将光线组A和光线组B进行耦合。耦合光学系统3将耦合后的光线组A、B输送到光纤4的入射口。光纤4配置在耦合光学系统3的后级侧，向激光光源装置11的后级侧传播激光。 光纤4被配置成为使被耦合光学系统3会聚的光线组A、B的会聚位置处于激光的入射口 (光纤的中心轴C上)。下面，对激光光源装置11的动作进行说明。关于从阵列型激光光源1射出的激光， 光线组A通过1/2波长板2将偏振方向旋转90°，然后与光线组B —起由耦合光学系统3 在光纤4的入射口处进行耦合。由光纤4进行了耦合的激光根据光纤4的轴对称性，以旋转对称方式扩展并传播。光线组A在阵列型激光光源1的一侧(一半的激光)，因而在入射到光纤4时，相对于光纤4的轴从一侧方向进行入射，但在从光纤4射出时，以相对于光纤4的光轴具有大致旋转对称的角度分布的方式射出。另一方面，光线组B以相对于光纤4的光轴与光线组 A呈轴对称的方式进行入射，但在从光纤4射出时与光线组A同样地、以与光线组A相同的相对于光纤4的光轴具有大致旋转对称的角度分布的方式射出。由此，光线组A与光线组B重叠在一起而从光纤4射出。光线组A和光线组B具有相互正交的偏振特性，因而即使在入射到光纤4的激光受到双折射效应使得偏振状态变化时，也能够保持入射时的退偏度。因此，能够得到在画面内对退偏度进行空间平均、而且退偏度的分布较小的激光光源装置11。另外，由于退偏度的分布较小，因而能够与画面和屏幕的位置无关地，使斑点和/ 或闪烁的产生状况变均勻。另外，由于退偏度的分布较小，因而即使是利用偏振将入射到左右眼的光分离来三维显示图像的3D显示，也减少了画面的明亮度产生不均勻的情况。另外，在此对光纤4呈轴对称的情况进行了说明，但是光纤4也可以是具有例如矩形或D形状截面的结构。根据这种结构，在沿一个方向入射的激光的角度在光纤4的侧面进行反射时，角度(激光的传播角度)大幅变化。因此，在光纤4内的激光的分布容易变均勻，能够缩短光纤4的长度。另外，在本实施方式中，利用耦合光学系统3在光纤4内对激光进行耦合，但也可以采用矩形或圆形的积分棒(integrator rod，将内面设为镜状的中空杆或者玻璃杆)代替光纤4。这样，根据实施方式2，由于利用耦合光学系统3使光线组A、B入射到光纤4，因而光线组A、B根据光纤4的轴对称性以旋转对称方式扩展并传播。因此，能够在空间上降低退偏度的分布。产业上的可利用性如上所述，本发明的激光光源装置适用于显示图像所使用的画面的照明。
权利要求
1.一种激光光源装置，其特征在于，所述激光光源装置具有 激光光源，其从多个发光点射出激光；以及偏振旋转部，其配置于从所述激光光源的一个或者多个发光点输出的激光的光轴上， 所述偏振旋转部使所述从一个或者多个发光点输出的激光的偏振旋转约90°。
2.根据权利要求1所述的激光光源装置，其特征在于，所述偏振旋转部使从大约一半数量的所述发光点输出的激光的偏振旋转约90°。
3.根据权利要求1或2所述的激光光源装置，其特征在于，所述激光光源装置还具有 会聚部，其将经由所述偏振旋转部而发送来的来自所述激光光源的激光、和未经由所述偏振旋转部而发送来的来自所述激光光源的激光进行会聚；以及光传播部，经所述会聚部会聚后的激光入射至该光传播部，该光传播部传播该激光。
4.根据权利要求1或2所述的激光光源装置，其特征在于，所述激光光源是各个发光点在所述激光的出射面上配置成阵列状的半导体激光器。
5.根据权利要求1或2所述的激光光源装置，其特征在于，所述激光光源是具有多个发光点的固体激光器。
6.根据权利要求1或2所述的激光光源装置，其特征在于，所述偏振旋转部是1/2波长板。
7.根据权利要求1或2所述的激光光源装置，其特征在于，所述偏振旋转部是旋光器。
8.根据权利要求1或2所述的激光光源装置，其特征在于，所述偏振旋转部是法拉第旋转器。
9.根据权利要求1或2所述的激光光源装置，其特征在于，所述光传播部是光纤。
10.根据权利要求1或2所述的激光光源装置，其特征在于，所述光传播部是积分棒。
全文摘要
本发明提供一种激光光源装置，能够以高输出来射出激光，同时利用简单的结构来降低斑点、闪烁和画面内的偏振光分布。激光光源装置具有阵列型激光光源(1)，其从多个发光点(P)射出激光；以及1/2波长板(2)，其配置于从阵列型激光光源(1)的一个或者多个发光点(P)输出的激光的光轴上，1/2波长板(2)使从一个或者多个发光点(P)输出的激光的偏振旋转约90°。
文档编号G02B27/28GK102253500SQ20111012432
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月13日 优先权日2010年5月17日
发明者井上阳子, 柳泽隆行, 泽中智彦 申请人:三菱电机株式会社