激光合成光學(xué)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光合成光學(xué)裝置，尤其涉及對(duì)具有多個(gè)發(fā)光點(diǎn)的多發(fā)射器型激光器的多個(gè)輸出光進(jìn)行合成的激光合成光學(xué)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在投影儀等投射型顯示裝置中利用高壓水銀燈等作為光源。燈的發(fā)光光譜根據(jù)封入到燈內(nèi)部的物質(zhì)的性質(zhì)而包含大致連續(xù)的可見光范圍。為了在顯示裝置形成最優(yōu)的顏色，燈的發(fā)光光譜被分離成紅色、綠色、藍(lán)色這3種顏色。然后，利用各色光對(duì)小型顯示裝置進(jìn)行照明，在屏幕上對(duì)各色光進(jìn)行再合成，由此形成全彩色的影像。
[0003]近年來，正在積極開發(fā)替代高壓水銀燈等的燈而將激光作為光源的投射型顯示裝置。以激光為光源的投射型顯示裝置以單色的激光為光源，因此顏色的再現(xiàn)范圍大。此外，激光發(fā)光點(diǎn)小，因此能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)整體的小型化。此外，例如紅色、綠色、藍(lán)色的單色光是從紅色、綠色、藍(lán)色的各激光器輸出的，因此，不需要如使用燈作為光源的情況那樣用于顏色分離的光學(xué)系統(tǒng)。
[0004]但是，在利用單個(gè)激光元件作為投射型圖像顯示裝置的光源的情況下，在當(dāng)前的技術(shù)水平下，激光元件的輸出不足。尤其是在將投射型圖像顯示裝置用于投射大畫面圖像光的用途的情況下，不能得到足夠的光量。為此，提出了例如專利文獻(xiàn)I所示的如下手段:采用具有多個(gè)具有I個(gè)發(fā)光點(diǎn)的單發(fā)射器激光器的結(jié)構(gòu)，對(duì)其輸出進(jìn)行合成來實(shí)現(xiàn)高輸出。
[0005]此外，在專利文獻(xiàn)2中提出了如下方法:將具有多個(gè)發(fā)光點(diǎn)的多發(fā)射器型激光器(也稱作半導(dǎo)體激光器陣列)會(huì)聚成I個(gè)并進(jìn)行光纖耦合。
[0006]此外，在專利文獻(xiàn)3中還提出了如下方法:使用偏振部件校正多個(gè)激光器的光束，借助會(huì)聚透鏡會(huì)聚入射到光纖。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-241659號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-202442號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2007-17925號(hào)公報(bào)
[0010]但是，在上述專利文獻(xiàn)I中，激光光束從各激光元件到聚光透鏡的距離不同，因此聚光透鏡位置處的光束直徑不同。因此，很難得到足夠小的會(huì)聚點(diǎn)。
[0011]此外，在專利文獻(xiàn)2中示出了對(duì)單個(gè)的多發(fā)射器型激光器進(jìn)行會(huì)聚的結(jié)構(gòu)，但是，很難通過該結(jié)構(gòu)對(duì)多個(gè)多發(fā)射器型激光器的輸出進(jìn)行合成。
[0012]此外，在專利文獻(xiàn)3中，會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)只具有合波的功能，很難進(jìn)行像差校正，會(huì)聚光斑很難小徑化。此外，為了良好地進(jìn)行像差校正，要求準(zhǔn)直透鏡的形狀和配置具有較高的精度，在成本、生產(chǎn)性方面存在問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明正是為了解決以上問題而完成的，其目的在于，提供一種激光合成光學(xué)裝置，能夠以簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)對(duì)來自多個(gè)激光器的激光進(jìn)行合成。
[0014]本發(fā)明的激光合成光學(xué)裝置的特征在于，該激光合成光學(xué)裝置具有:多個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列；以及反射元件，其反射從多個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列中的至少I個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列射出的激光光束，在將從多個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列中的各個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列射出的激光光束會(huì)聚于I個(gè)會(huì)聚點(diǎn)時(shí)，從至少I個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列射出的激光光束在被反射元件反射后會(huì)聚于會(huì)聚點(diǎn)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的激光合成光學(xué)裝置，由于將從多個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列射出的激光光束會(huì)聚于會(huì)聚點(diǎn)，因此，能夠輸出高密度且高輸出的激光。此外，由于利用反射元件反射激光光束來改變激光光束的光軸角度，因此，不需要相鄰地配置多個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列。因此，在半導(dǎo)體激光器陣列的配置上，自由度得到提高。此外，能夠通過調(diào)整反射元件的角度，自由地調(diào)整激光光束的光軸角度。
[0016]此外，由于半導(dǎo)體激光器陣列的配置的自由度以及激光元件的光軸角度的自由度得到提高，因此，能夠使沿著激光光束的光軸從各半導(dǎo)體激光器陣列到會(huì)聚部的入射面的距離彼此相等。由此，入射到會(huì)聚部的多個(gè)激光光束的光束直徑彼此相等。因此，能夠以簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)使會(huì)聚于會(huì)聚點(diǎn)的激光光束的光束直徑變小。
【附圖說明】
[0017]圖1是示出實(shí)施方式I的激光合成光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖2是示出通常的激光元件發(fā)出的激光的擴(kuò)展的圖。
[0019]圖3是實(shí)施方式I的半導(dǎo)體激光器陣列的立體圖。
[0020]圖4是實(shí)施方式I的激光合成光學(xué)裝置的透鏡陣列的入射面處的激光光束的剖視圖。
[0021]圖5是示出實(shí)施方式2的激光合成光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖6是實(shí)施方式2的激光合成光學(xué)裝置的透鏡陣列的入射面處的激光光束的剖視圖。
[0023]圖7是示出實(shí)施方式3的激光合成光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]標(biāo)號(hào)說明
[0025]1aUObUOc半導(dǎo)體激光器陣列，lib、Ilc反射元件，12透鏡陣列，13會(huì)聚透鏡，14會(huì)聚點(diǎn)，15a、15b、15c光軸，16a、16b、16c激光光束的截面，17像差校正透鏡，18會(huì)聚部，20a、20b、20c透鏡，100,200,300激光合成光學(xué)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0026]<實(shí)施方式I >
[0027]< 結(jié)構(gòu) >
[0028]圖1是示出本實(shí)施方式的激光合成光學(xué)裝置100的結(jié)構(gòu)的圖。以下，使用圖1中所示的XYZ坐標(biāo)系，對(duì)各結(jié)構(gòu)部件的配置進(jìn)行說明。
[0029]激光合成光學(xué)裝置100具有3個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列(也稱作多發(fā)射器型激光器)10a、10b、10c。如圖1所不,半導(dǎo)體激光器陣列10a、10b、1c被配置在同一平面上。在此，同一平面是指與X軸成特定值的YZ平面。此外，激光合成光學(xué)裝置100還具有分別反射半導(dǎo)體激光器陣列1bUOc的激光光束的反射元件lib、11c。反射元件IlbUlc例如為反射鏡。
[0030]激光合成光學(xué)裝置100還具有會(huì)聚部18，該會(huì)聚部18將從各半導(dǎo)體激光器陣列10a、10b、1c射出的激光光束會(huì)聚于會(huì)聚點(diǎn)14。會(huì)聚部18由透鏡陣列12和會(huì)聚透鏡13構(gòu)成。透鏡陣列12具有多個(gè)獨(dú)立地會(huì)聚從各個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列10a、10b、10c射出的激光光束的會(huì)聚透鏡。透鏡陣列12具備的多個(gè)會(huì)聚透鏡為球面透鏡或非球面透鏡。
[0031]會(huì)聚透鏡13設(shè)置在透鏡陣列12的出射面?zhèn)取?huì)聚透鏡13將從透鏡陣列12的多個(gè)會(huì)聚透鏡射出的多個(gè)激光光束會(huì)聚于會(huì)聚點(diǎn)14。
[0032]圖1所示的光軸15a、15b、15c是從各個(gè)半導(dǎo)體激光器陣列10a、1bUOc射出的激光光束的光軸。
[0033]在激光合成光學(xué)裝置100中，決定半導(dǎo)體激光器陣列10a、10b、1c以及反射元件IlbUlc的位置，以使沿著激光光束的光軸15a、15b、15c從各半導(dǎo)體激光器陣列10a、10b、1c到會(huì)聚部18的入射面(即透鏡陣列12的入射面)的距離彼此相等。在此，會(huì)聚部18的入射面是透鏡陣列12的入射面。
[0034]從通常的半導(dǎo)體激光器元件發(fā)出的激光在與活性層平行的方向和垂直的方向上，激光的出射角度不同。假定在圖2中與XZ面平行地形成有活性層(未圖示)。在該情況下，與活性層垂直的方向上的出射角(圖2的(b))通常大于與活性層平行的方向上的出射角(圖2的(a))。
[0035]圖3示出半導(dǎo)體激光器陣列1a的立體圖。沿著活性層(未圖示)等間隔地在X方向上排列發(fā)光點(diǎn)，來自各發(fā)光點(diǎn)的出射光在與活性層垂直的方向(Y方向)上成為細(xì)長(zhǎng)的橢圓形狀。即，半導(dǎo)體激光器陣列1a被配置成陣列排列方向(即發(fā)光點(diǎn)的排列方向)與YZ面垂直。此外，半導(dǎo)體激光器陣列1bUOc也同樣被配置成陣列排列方向與YZ面垂直。
[0036]在本實(shí)施方式中，將半導(dǎo)體激光器陣列10a、10b、1c以及反射元件lib、Ilc配置成，使各激光光束的光軸15a、15b、15c以彼此平行的狀態(tài)入射到會(huì)聚部18。
[0037]圖4示出激光合成光學(xué)裝置100的透鏡陣列12的入射面處的激光光束的截面。從各半導(dǎo)體激光器陣列10a、10b、1c射出的激光光束的截面16a、16b、16c的面積和形狀彼此大致相等。這是因?yàn)?，沿著激光光束的光軸15a、15b、15c從各半導(dǎo)體激光器陣列10a、10b、1c到透鏡陣列12的入射面的距離彼此相等。
[0038]此外，在圖4中，各激光光束的截面16a、16