JP2009276373A - Plane light emitting device and image display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain and improve uniformity of brightness, even if an emission angle of laser light source varies. <P>SOLUTION: A plane light emitting device 10 includes: a light source section 1 including at least one of semiconductor laser sources 1a, 1b and 1c for emitting laser light; a light guide plate 8 which guides laser light from an incident face 8a, and which emits plane light from an emitting face 8b; a beam forming section 2 for forming the laser light emitted from the light source section 1 in a predetermined shape, by behavior of lenses 21a, 22a, 21b, 22b, 21c and 22c; and an intensity distribution conversion section 5 for converting an intensity distribution of laser light 9 formed by the beam forming section 2, to an approximately uniform intensity distribution in a length direction of the incident face 8a. In the beam forming section 2, a focal length of the lens is adjustable according to the emission angle of the semiconductor laser light source. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、面発光装置及び画像表示装置に関する。   The present invention relates to a surface light emitting device and an image display device.

近年、携帯電話や情報機器などの普及に伴い、薄型で高品位な画像表示装置が要望されている。そして、そのような画像表示装置を実現するために、レーザを光源とした薄型で色再現性の良い液晶表示素子が提案されている（特許文献１、特許文献２）。   In recent years, with the widespread use of mobile phones and information devices, a thin and high-quality image display device has been demanded. In order to realize such an image display device, a thin liquid crystal display element having a good color reproducibility using a laser as a light source has been proposed (Patent Documents 1 and 2).

特許文献１に記載されたカラー表示素子は、液晶パネルを照明するバックライトを、導光板と、この導光板の任意の面に配置される、赤色のレーザ光、緑色のレーザ光及び青色のレーザ光をそれぞれ出射する３つのレーザ光源と、導光板の内部に配置された乱反射粒子と、導光板の側面及び底面に配置された反射板とで構成しているので、色純度の高い光でカラー表示を行うことができる。   The color display element described in Patent Document 1 includes a backlight that illuminates a liquid crystal panel, a light guide plate, and a red laser light, a green laser light, and a blue laser, which are disposed on any surface of the light guide plate. It consists of three laser light sources that emit light, diffuse reflection particles arranged inside the light guide plate, and reflectors arranged on the side and bottom surfaces of the light guide plate. Display can be made.

また、特許文献２に記載された平面光源は、レーザ光源の出射光を所定方向に略平行に反射させる反射部材と、この反射部材で反射した反射光を略直角方向に反射させる偏光部材とでバックライトを構成しているので、１つのレーザ光により簡単な構成でコリメート平面光源を得ることができる。
特開平１１−２３７６３１号公報 特開２００２−１６９４８０号公報 The planar light source described in Patent Document 2 includes a reflecting member that reflects light emitted from a laser light source substantially parallel to a predetermined direction, and a polarizing member that reflects reflected light reflected by the reflecting member in a substantially right angle direction. Since the backlight is configured, a collimated planar light source can be obtained with a simple configuration using a single laser beam.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-237631 JP 2002-169480 A

しかしながら、特許文献１に記載されたカラー表示素子においては、略点光源であるレーザを導光板の側面に配置するため、輝度ムラが生じやすいという問題がある。また、特許文献２に記載された平面光源においては、反射部材として反射型体積ホログラムを用いているため、製作誤差に敏感であり、輝度の均一性を高くすることが困難であるという問題がある。   However, in the color display element described in Patent Document 1, there is a problem that luminance unevenness is likely to occur because a laser that is a substantially point light source is disposed on the side surface of the light guide plate. In addition, the planar light source described in Patent Document 2 uses a reflective volume hologram as a reflecting member, so that it is sensitive to manufacturing errors and it is difficult to increase luminance uniformity. .

さらに、特許文献２に記載された平面光源では、レーザ光源に個体差があり、レーザ光源から出射されたレーザ光の発散角にばらつきがあるときには、レーザ光源の出射光が反射型体積ホログラムにて所定方向に略平行に反射することが困難になる。このため、輝度の均一性は低くなる。一般に、レーザ光源を用いた場合、特許文献２と同様に、レーザ光源の発散角のばらつきのために輝度の均一性は低くなる。従来、このような発散角のばらつきは補償されていなかった。   Furthermore, in the planar light source described in Patent Document 2, when there are individual differences in the laser light source and the divergence angle of the laser light emitted from the laser light source varies, the light emitted from the laser light source is reflected by a reflective volume hologram. It becomes difficult to reflect substantially parallel to a predetermined direction. For this reason, the uniformity of luminance is lowered. In general, when a laser light source is used, similarly to Patent Document 2, the uniformity of luminance is lowered due to variations in the divergence angle of the laser light source. Conventionally, such variation in the divergence angle has not been compensated.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ光源の発散角にばらつきがあったとしても、輝度の均一性を向上しかつ保持することができる面発光装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a surface light emitting device and an image display device capable of improving and maintaining the uniformity of luminance even when the divergence angle of a laser light source varies. The purpose is to do.

本発明の面発光装置は、レーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ光源を含む光源部と、入射面からレーザ光を導光して出射面から面発光させる導光板と、前記光源部から出射されたレーザ光をレンズの作用により所定のビーム形状に成形するビーム成形部と、前記ビーム成形部によって成形されたレーザ光の強度分布を、前記導光板の入射面の長手方向において略均一な強度分布に変換する強度分布変換部と、を有し、前記ビーム成形部は、前記半導体レーザ光源の発散角に応じて前記レンズの焦点距離を調整可能である、構成を採る。   The surface light-emitting device of the present invention includes a light source unit including at least one semiconductor laser light source that emits laser light, a light guide plate that guides laser light from an incident surface and emits light from the emission surface, and emits light from the light source unit. A beam shaping unit for shaping the laser beam into a predetermined beam shape by the action of a lens, and an intensity distribution of the laser beam shaped by the beam shaping unit with a substantially uniform intensity in the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate An intensity distribution conversion unit that converts the distribution into a distribution, and the beam shaping unit adopts a configuration capable of adjusting a focal length of the lens in accordance with a divergence angle of the semiconductor laser light source.

本発明の画像表示装置は、上記面発光装置と、上記導光板の出射面側に配置された表示パネルと、を有する、構成を採る。   The image display device of the present invention employs a configuration including the surface light-emitting device and a display panel disposed on the exit surface side of the light guide plate.

本発明によれば、レーザ光源の発散角にばらつきがあったとしても、輝度の均一性を向上しかつ保持することができる。   According to the present invention, even if the divergence angle of the laser light source varies, the uniformity of luminance can be improved and maintained.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る面発光装置の概略構成を示す断面図である。図２は、図１の面発光装置の要部の概略構成を示す断面図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a surface light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a main part of the surface light emitting device of FIG.

図１及び図２に示す面発光装置１０は、光源部１、ビーム成形部２、色合成プリズム３、折り曲げミラー４、非球面レンズ５、フレネルレンズ６、シリンドリカルレンズ７、及び導光板８を有する。なお、ここでは、図１及び図２に示すように、導光板８の端面に設けられている入射面８ａの短手方向及び長手方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とし、このＸ軸及びＹ軸に直交する軸をＺ軸とする。図１は、面発光装置１０のＸＺ平面で切断した断面図であり、図２は、図１に示した面発光装置１０に含まれる、非球面レンズ５、フレネルレンズ６、シリンドリカルレンズ７、及び導光板８をＹＺ平面で切断した断面図である。   A surface light emitting device 10 illustrated in FIGS. 1 and 2 includes a light source unit 1, a beam shaping unit 2, a color synthesis prism 3, a bending mirror 4, an aspheric lens 5, a Fresnel lens 6, a cylindrical lens 7, and a light guide plate 8. . Here, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the short side direction and the long side direction of the incident surface 8 a provided on the end face of the light guide plate 8 are the X axis direction and the Y axis direction, respectively. The axis orthogonal to the Y axis is taken as the Z axis. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the XZ plane of the surface light emitting device 10, and FIG. 2 is an aspherical lens 5, a Fresnel lens 6, a cylindrical lens 7, and the like included in the surface light emitting device 10 shown in FIG. It is sectional drawing which cut | disconnected the light-guide plate 8 by the YZ plane.

光源部１は、レーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ光源を含んでいる。本実施の形態では、図１に示すように、光源部１は３つの半導体レーザ光源（以下単に「半導体レーザ」という）１ａ、１ｂ、１ｃを含んでいる。半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃがそれぞれ出射するレーザ光の色は、それぞれ異なっており、光の３原色（赤、緑、青）を構成している。すなわち、半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃは、３原色の各色に対応する波長のレーザ光を出射する。例えば、半導体レーザ１ａは、波長６３５ｎｍの赤色のレーザ光を出射する半導体レーザである。また、半導体レーザ１ｂは、波長５３２ｎｍの緑色のレーザ光を出射する半導体レーザである。また、半導体レーザ１ｃは、波長４５０ｎｍの青色のレーザ光を出射する半導体レーザである。   The light source unit 1 includes at least one semiconductor laser light source that emits laser light. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the light source unit 1 includes three semiconductor laser light sources (hereinafter simply referred to as “semiconductor lasers”) 1a, 1b, and 1c. The colors of the laser beams emitted from the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c are different from each other, and constitute the three primary colors (red, green, and blue) of the light. That is, the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c emit laser beams having wavelengths corresponding to the three primary colors. For example, the semiconductor laser 1a is a semiconductor laser that emits red laser light having a wavelength of 635 nm. The semiconductor laser 1b is a semiconductor laser that emits green laser light having a wavelength of 532 nm. The semiconductor laser 1c is a semiconductor laser that emits blue laser light having a wavelength of 450 nm.

ビーム成形部２は、光源部１から出射されたレーザ光をレンズの作用により所定のビーム形状に成形する。ビーム成形部２は、例えば、レーザ光のビーム径及び波面の曲率半径をそれぞれ所望の値に制御する。ビーム成形部２は、複数のレンズ素子を有する。具体的には、これらのレンズ素子は、半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃ毎に複数設けられている。各半導体レーザに設けられた複数のレンズ素子の少なくとも１つは、光軸に沿って移動可能である。   The beam shaping unit 2 shapes the laser light emitted from the light source unit 1 into a predetermined beam shape by the action of a lens. For example, the beam shaping unit 2 controls the beam diameter of the laser beam and the curvature radius of the wavefront to desired values, respectively. The beam shaping unit 2 has a plurality of lens elements. Specifically, a plurality of these lens elements are provided for each of the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c. At least one of the plurality of lens elements provided in each semiconductor laser is movable along the optical axis.

本実施の形態では、後述する図４に詳細に示すように、半導体レーザ１ａには２つの凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａが設けられている。２つの凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａは、例えば、図示しないカム機構などにより両方が連動して共に光軸方向に移動することによって焦点距離を可変し、半導体レーザ１ａからのレーザ光のビーム径及び波面の曲率半径をそれぞれ所望の値に調整可能である。すなわち、凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａは、半導体レーザ１ａの発散角にばらつきがあっても、上記調整機能により、半導体レーザ１ａからのレーザ光を、ビーム径がＡである平行光９ａに変換する（後述する図３（Ａ）参照）。   In the present embodiment, as shown in detail in FIG. 4 described later, the semiconductor laser 1a is provided with two convex meniscus lenses 21a and 22a. The two convex meniscus lenses 21a and 22a change the focal length by moving both in the optical axis direction in conjunction with each other by, for example, a cam mechanism (not shown), and the beam diameter and wavefront of the laser light from the semiconductor laser 1a. Can be adjusted to a desired value. That is, even if the divergence angle of the semiconductor laser 1a varies, the convex meniscus lenses 21a and 22a convert the laser light from the semiconductor laser 1a into parallel light 9a having a beam diameter A by the adjustment function ( (See FIG. 3A described later).

図１に示すように、半導体レーザ１ｂには２つの凸メニスカスレンズ２１ｂ、２２ｂが、半導体レーザ１ｃには２つの凸メニスカスレンズ２１ｃ、２２ｃがそれぞれ設けられている。凸メニスカスレンズ２１ｂ、２２ｂ、２１ｃ、２２ｃも凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａと同様の調整機能を有し、半導体レーザ１ｂ、１ｃからのレーザ光を、ビーム径がＡである平行光９ｂ、９ｃにそれぞれ変換する。凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａ、２１ｂ、２２ｂ、２１ｃ、２２ｃはそれぞれビーム成形部２に含まれるレンズ素子である。平行光９ａ、９ｂ、９ｃは、色合成プリズム３に入射する。なお、本実施の形態における凸メニスカスレンズの上記調整機能については、後で詳述する。   As shown in FIG. 1, the semiconductor laser 1b is provided with two convex meniscus lenses 21b and 22b, and the semiconductor laser 1c is provided with two convex meniscus lenses 21c and 22c. The convex meniscus lenses 21b, 22b, 21c, and 22c have the same adjustment function as the convex meniscus lenses 21a and 22a, and the laser beams from the semiconductor lasers 1b and 1c are converted into parallel beams 9b and 9c having a beam diameter of A, respectively. Convert. The convex meniscus lenses 21a, 22a, 21b, 22b, 21c, and 22c are lens elements included in the beam shaping unit 2, respectively. The parallel lights 9 a, 9 b, 9 c are incident on the color synthesis prism 3. The adjustment function of the convex meniscus lens in the present embodiment will be described in detail later.

また、各組の対応する２つの凸メニスカスレンズ（例えば、凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａ）の４つの屈折面の少なくとも２つの屈折面は、非球面である。本実施の形態では、例えば、図４に示すように、４つの屈折面の全てが非球面である。屈折面を非球面で構成することにより、収差を良好に補正することができる。   Further, at least two refracting surfaces of the four refracting surfaces of the corresponding two convex meniscus lenses (for example, convex meniscus lenses 21a and 22a) of each set are aspherical surfaces. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 4, all four refractive surfaces are aspherical surfaces. By configuring the refracting surface to be an aspherical surface, it is possible to correct aberrations satisfactorily.

図１に示すように、色合成プリズム３は、平行光９ａ、９ｂ、９ｃを合成して、１本のレーザ光９を出射する。この合成されたレーザ光９は、折り曲げミラー４にて折り曲げられ（図１では、９０°に折り曲げられている）、非球面レンズ５、フレネルレンズ６、シリンドリカルレンズ７を順に通過して導光板８に入射する。   As shown in FIG. 1, the color synthesizing prism 3 synthesizes parallel lights 9a, 9b, 9c and emits one laser beam 9. The synthesized laser beam 9 is bent by the bending mirror 4 (bent at 90 ° in FIG. 1), and sequentially passes through the aspherical lens 5, the Fresnel lens 6, and the cylindrical lens 7 to guide the light guide plate 8. Is incident on.

非球面レンズ５は、ビーム成形部２からのレーザ光を導光板８の入射面８ａに入射させる強度分布変換部に含まれる。非球面レンズ５は、ビーム成形部２によって成形されたレーザ光の強度分布を、導光板８の入射面８ａの長手方向において略均一な強度分布に変換する。ここで、入射面８ａ上にてＹ軸方向に延びる線上におけるレーザ光の強度分布を、レーザ光の入射面８ａの長手方向の強度分布ということとする。   The aspheric lens 5 is included in an intensity distribution conversion unit that causes the laser light from the beam shaping unit 2 to enter the incident surface 8 a of the light guide plate 8. The aspherical lens 5 converts the intensity distribution of the laser light formed by the beam forming unit 2 into a substantially uniform intensity distribution in the longitudinal direction of the incident surface 8 a of the light guide plate 8. Here, the intensity distribution of the laser beam on the line extending in the Y-axis direction on the incident surface 8a is referred to as the intensity distribution in the longitudinal direction of the incident surface 8a of the laser beam.

具体的には、例えば、非球面レンズ５は、Ｙ軸方向にのみパワーを有する（図２参照）。すなわち、非球面レンズ５は、強度分布がガウス分布でビーム径がＡである平行光の強度分布をＹ軸方向において略均一な強度分布に変換し、フレネルレンズ６へ入射する位置においてビーム幅を導光板８の入射面８ａの長手方向の幅Ｂに略等しい幅にする。図３（Ａ）は、非球面レンズ５の入射面近傍におけるレーザ光９のＹ軸方向の強度分布の一例を示すグラフである。図３（Ｂ）は、フレネルレンズ６へ入射する位置におけるレーザ光９のＹ軸方向の強度分布の一例を示すグラフである。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、非球面レンズ５は、レーザ光９のＹ軸方向の強度分布をビーム径がＡであるガウス分布から幅がＢである略均一な分布に変換する。図３（Ｂ）に示すグラフの形状は平坦であり、矩形状である。   Specifically, for example, the aspheric lens 5 has power only in the Y-axis direction (see FIG. 2). That is, the aspherical lens 5 converts the intensity distribution of parallel light having a Gaussian intensity distribution and a beam diameter A into a substantially uniform intensity distribution in the Y-axis direction, and changes the beam width at a position incident on the Fresnel lens 6. The light guide plate 8 has a width substantially equal to the width B in the longitudinal direction of the incident surface 8a. FIG. 3A is a graph showing an example of the intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 9 in the vicinity of the incident surface of the aspheric lens 5. FIG. 3B is a graph showing an example of an intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 9 at a position incident on the Fresnel lens 6. As shown in FIGS. 3A and 3B, the aspheric lens 5 has a substantially uniform intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 9 from a Gaussian distribution with a beam diameter A to a width B. Convert to distribution. The shape of the graph shown in FIG. 3B is flat and rectangular.

なお、本実施の形態では、強度分布変換部は非球面レンズ５を含んでいるが、非球面ミラーを含んでもよい。   In the present embodiment, the intensity distribution conversion unit includes the aspherical lens 5, but may include an aspherical mirror.

非球面レンズ５と導光板８の間には、フレネルレンズ６とシリンドリカルレンズ７が配置されている。フレネルレンズ６とシリンドリカルレンズ７は発散角変更部に含まれている。フレネルレンズ６も、Ｙ軸方向にのみパワーを有する（図２参照）。フレネルレンズ６は、導光板８の入射面８ａに入射するレーザ光９を入射面８ａの長手方向に対する略平行光に変換する。すなわち、フレネルレンズ６は、非球面レンズ５により発散光にさせられたレーザ光９を再び略平行光に変換する。ここで、入射面８ａの長手方向に対する略平行光とは、Ｘ軸方向から見たときのレーザ光９のビーム拡がりが小さく、このビーム拡がりが所定の範囲内にあり、平行光とみなせるレーザ光をいう。フレネルレンズ６を用いることにより、発散角変更部を小さくでき、面発光装置をコンパクトにできる。特に、面発光装置を薄くする場合に有効である。   A Fresnel lens 6 and a cylindrical lens 7 are disposed between the aspheric lens 5 and the light guide plate 8. The Fresnel lens 6 and the cylindrical lens 7 are included in the divergence angle changing unit. The Fresnel lens 6 also has power only in the Y-axis direction (see FIG. 2). The Fresnel lens 6 converts the laser light 9 incident on the incident surface 8a of the light guide plate 8 into substantially parallel light with respect to the longitudinal direction of the incident surface 8a. That is, the Fresnel lens 6 again converts the laser light 9 made divergent by the aspherical lens 5 into substantially parallel light. Here, the substantially parallel light with respect to the longitudinal direction of the incident surface 8a means that the laser beam 9 has a small beam divergence when viewed from the X-axis direction, the beam divergence is within a predetermined range, and can be regarded as parallel light. Say. By using the Fresnel lens 6, the divergence angle changing portion can be reduced, and the surface light emitting device can be made compact. This is particularly effective when the surface emitting device is thinned.

一方、シリンドリカルレンズ７は、Ｘ軸方向にのみパワーを有する（図１参照）。シリンドリカルレンズ７は、導光板８の入射面８ａの短手方向におけるレーザ光９の発散角を変更する。すなわち、Ｙ軸方向から見たときに、シリンドリカルレンズ７を出射したレーザ光は、収束光又は発散光に見える。ここで、入射面８ａの短手方向におけるレーザ光９の発散角とは、Ｙ軸方向から見たときのレーザ光９の発散角をいう。   On the other hand, the cylindrical lens 7 has power only in the X-axis direction (see FIG. 1). The cylindrical lens 7 changes the divergence angle of the laser light 9 in the short direction of the incident surface 8 a of the light guide plate 8. That is, when viewed from the Y-axis direction, the laser light emitted from the cylindrical lens 7 appears as convergent light or divergent light. Here, the divergence angle of the laser light 9 in the short direction of the incident surface 8a refers to the divergence angle of the laser light 9 when viewed from the Y-axis direction.

このように、非球面レンズ５、フレネルレンズ６、及びシリンドリカルレンズ７を組み合わせた光学系を設けることにより、入射面８ａに渡ってレーザ光を効率的に導光板８に入射させることができる。   As described above, by providing an optical system in which the aspherical lens 5, the Fresnel lens 6, and the cylindrical lens 7 are combined, the laser light can be efficiently incident on the light guide plate 8 across the incident surface 8a.

導光板８は、入射面８ａからレーザ光９を導光して出射面である前面８ｂからレーザ光を出射して平面状に発光する（面発光する）。導光板８は、例えば、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）やＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）などから形成されている。   The light guide plate 8 guides the laser light 9 from the incident surface 8a and emits the laser light from the front surface 8b which is the emission surface to emit light in a planar shape (surface light emission). The light guide plate 8 is made of, for example, PMMA (acrylic resin), PC (polycarbonate), COP (cycloolefin polymer), or the like.

導光板８の前面８ｂには光拡散層が配置され、背面８ｃには反射層が配置されている。光拡散層は、光拡散材を含む透光性樹脂から形成されている。光拡散層には、例えば、ポリエチレンテレフタラートに微細凹凸を設けたものや、乱反射させる白色インクを前面８ｂに印刷したものが用いられる。このとき、光拡散層の拡散度合いは、微細凹凸の大きさを調整したり、白色インクによる各ドットの大きさを調整したりすることによって、変化させることができる。反射層には、金属フィルムを用いてもよい。また、背面８ｃに金属を蒸着させてもよい。   A light diffusion layer is disposed on the front surface 8b of the light guide plate 8, and a reflection layer is disposed on the back surface 8c. The light diffusion layer is formed from a light-transmitting resin containing a light diffusion material. As the light diffusing layer, for example, polyethylene terephthalate provided with fine irregularities, or a white ink for irregular reflection printed on the front surface 8b is used. At this time, the diffusion degree of the light diffusion layer can be changed by adjusting the size of the fine unevenness or adjusting the size of each dot by the white ink. A metal film may be used for the reflective layer. Further, a metal may be deposited on the back surface 8c.

ここで、導光板８の前面８ｂの拡散度合いの分布は、導光板８の前面８ｂから出射するレーザ光９の輝度が均一になるように設定されている。具体的には、導光板８の前面８ｂに形成される光拡散層は、Ｚ軸方向の輝度の変化を小さくするため、導光板８の入射面８ａからのＺ軸方向の距離に応じて拡散度合いを変化させた構成を有する。例えば、ここでは、導光板８の入射面８ａから遠ざかるほど拡散度合いを大きくすることにより、Ｚ軸方向の輝度の変化を小さくしている。   Here, the distribution of the diffusion degree of the front surface 8b of the light guide plate 8 is set so that the luminance of the laser light 9 emitted from the front surface 8b of the light guide plate 8 is uniform. Specifically, the light diffusion layer formed on the front surface 8b of the light guide plate 8 diffuses according to the distance in the Z axis direction from the incident surface 8a of the light guide plate 8 in order to reduce the change in luminance in the Z axis direction. It has a configuration with varying degrees. For example, here, the change in luminance in the Z-axis direction is reduced by increasing the diffusion degree as the distance from the incident surface 8a of the light guide plate 8 increases.

導光板８に入射したレーザ光９は、導光板８の内部にて全反射を繰り返しながら伝播しつつ、導光板８の前面８ｂに配置された光拡散層で拡散される。このため、拡散されたレーザ光９の中から、導光板８の前面８ｂに臨界角よりも小さい角度で入射するレーザ光が現れる。これらのレーザ光は、導光板８の前面８ｂから均一に出射する。これにより、導光板８で面発光が起こる。   The laser light 9 incident on the light guide plate 8 propagates while repeating total reflection inside the light guide plate 8 and is diffused by a light diffusion layer disposed on the front surface 8 b of the light guide plate 8. For this reason, laser light that enters the front surface 8 b of the light guide plate 8 at an angle smaller than the critical angle appears from the diffused laser light 9. These laser beams are uniformly emitted from the front surface 8 b of the light guide plate 8. Thereby, surface light emission occurs in the light guide plate 8.

ここで、ビーム成形部２を構成する各組の凸メニスカスレンズ（例えば、凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａ）の機能（上記調整機能）について、図３及び図４を用いて説明する。   Here, the function (the adjustment function) of each pair of convex meniscus lenses (for example, convex meniscus lenses 21a and 22a) constituting the beam shaping unit 2 will be described with reference to FIGS.

一般的に半導体レーザの個体差は大きく、半導体レーザから出射されるレーザ光の発散角は、個体毎に異なる。非球面レンズ５は、所定のビーム形状をもつレーザ光９が入射したときに、導光板８の入射面８ａおけるレーザ光９のＹ軸方向の強度分布が略均一になるよう、設計されている。すなわち、非球面レンズ５に入射するレーザ光９のビーム形状を決めるパラメータが所定の値であるときに、入射面８ａにおけるレーザ光９のＹ軸方向の強度分布が略均一になる。例えば、非球面レンズ５に入射するレーザ光が、ビーム径がＡで、波面の曲率半径が無限大であるガウシアンビームのレーザ光である場合に、入射面８ａおけるレーザ光９のＹ軸方向の強度分布が略均一になる。   In general, the individual difference between semiconductor lasers is large, and the divergence angle of laser light emitted from the semiconductor laser is different for each individual. The aspherical lens 5 is designed so that the intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 9 on the incident surface 8a of the light guide plate 8 is substantially uniform when the laser light 9 having a predetermined beam shape is incident. . That is, when the parameter that determines the beam shape of the laser light 9 incident on the aspherical lens 5 is a predetermined value, the intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 9 on the incident surface 8a becomes substantially uniform. For example, when the laser light incident on the aspherical lens 5 is a Gaussian beam laser light having a beam diameter A and an infinite curvature radius of the wavefront, the laser light 9 on the incident surface 8a in the Y-axis direction. The intensity distribution becomes substantially uniform.

このため、半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃが出射するレーザ光が所定のビーム形状をもたないと、非球面レンズ５に入射するレーザ光９が所定のビーム形状をもたず、入射面８ａにおけるレーザ光９のＹ軸方向の強度分布が略均一にならない。その結果、導光板８で起こる面発光のＹ軸方向の輝度の変化が大きくなり、輝度が不均一になる。例えば、上述のガウシアンビームのレーザ光のビーム径がＡよりも大きかったり、小さかったりすると、輝度が不均一になる。図３（Ｃ）は、ビーム径がＡよりも大きい場合の強度分布を示すグラフである。図３（Ｄ）は、ビーム径がＡよりも小さい場合のグラフである。それぞれには、非球面レンズ５の入射面近傍におけるレーザ光９のＹ軸方向の強度分布が示されている。本実施の形態では、半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃが出射するレーザ光のビーム径及び波面の曲率半径が所定の値にされるので、面発光の輝度が均一になる。   For this reason, if the laser light emitted from the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c does not have a predetermined beam shape, the laser light 9 incident on the aspherical lens 5 does not have a predetermined beam shape, and is incident on the incident surface 8a. The intensity distribution of the laser beam 9 in the Y-axis direction is not substantially uniform. As a result, the change in luminance in the Y-axis direction of surface light emission occurring in the light guide plate 8 becomes large, and the luminance becomes non-uniform. For example, when the beam diameter of the laser light of the above-mentioned Gaussian beam is larger or smaller than A, the luminance becomes non-uniform. FIG. 3C is a graph showing the intensity distribution when the beam diameter is larger than A. FIG. 3D is a graph when the beam diameter is smaller than A. Each shows an intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 9 in the vicinity of the incident surface of the aspherical lens 5. In the present embodiment, the beam diameter of the laser light emitted from the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c and the curvature radius of the wavefront are set to predetermined values, so that the luminance of surface emission becomes uniform.

図４は、ビーム成形部２がレーザ光のビーム径及び波面の曲率半径を制御している様子を示す図である。図４では、半導体レーザ１ａに設けられている凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａが代表して示されている。本実施の形態では、上述のように、凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａは、光軸に沿ってそれぞれ独立に移動可能である。これにより、凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａからなるレンズ系の焦点距離を変えることができる。したがって、半導体レーザ１ａから出射されるレーザ光の発散角に応じてこの焦点距離を変えることで、レーザ光のビーム径及び波面の曲率半径を所定の値に調整することができる。なお、凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａを移動させる手段として、例えば、ズームレンズに用いられるカムを利用することができる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the beam shaping unit 2 controls the beam diameter of the laser light and the curvature radius of the wavefront. In FIG. 4, convex meniscus lenses 21a and 22a provided in the semiconductor laser 1a are shown as representatives. In the present embodiment, as described above, the convex meniscus lenses 21a and 22a can be moved independently along the optical axis. Thereby, the focal length of the lens system including the convex meniscus lenses 21a and 22a can be changed. Therefore, by changing the focal length according to the divergence angle of the laser light emitted from the semiconductor laser 1a, the beam diameter of the laser light and the curvature radius of the wavefront can be adjusted to predetermined values. As a means for moving the convex meniscus lenses 21a and 22a, for example, a cam used for a zoom lens can be used.

半導体レーザ１ａに個体差があるとき、半導体レーザ１ａから出射されるレーザ光の発散角は個体毎に異なる。一般に、半導体レーザの発散角は、ある分布をもつ。図４（Ａ）には、その分布の中で最大の発散角をもつレーザ光が出射されている様子が示されている。凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａは、半導体レーザ１ａからのレーザ光を、ビーム径がＡである平行光９ａに変換している。図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）には、発散角の値が平均値である場合及び発散角の値が最小値である場合の様子がそれぞれ示されている。図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）にそれぞれ示すように、これらの場合であっても、半導体レーザ１ａからのレーザ光は、ビーム径がＡである平行光９ａに変換されている。このように、本実施の形態では、半導体レーザ１ａに個体差があったとしても、半導体レーザ１ａからのレーザ光は、ビーム径が一定である平行光に変換される。   When there is an individual difference in the semiconductor laser 1a, the divergence angle of the laser light emitted from the semiconductor laser 1a is different for each individual. In general, the divergence angle of a semiconductor laser has a certain distribution. FIG. 4A shows a state in which laser light having the maximum divergence angle in the distribution is emitted. The convex meniscus lenses 21a and 22a convert the laser light from the semiconductor laser 1a into parallel light 9a having a beam diameter A. FIGS. 4B and 4C respectively show the case where the value of the divergence angle is an average value and the case where the value of the divergence angle is a minimum value. As shown in FIGS. 4B and 4C, even in these cases, the laser light from the semiconductor laser 1a is converted into parallel light 9a having a beam diameter of A. As described above, in the present embodiment, even if there is an individual difference in the semiconductor laser 1a, the laser light from the semiconductor laser 1a is converted into parallel light having a constant beam diameter.

なお、上述のように、２つの凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａの４つの屈折面の少なくとも２つの屈折面は、非球面である。本実施の形態では、これらの屈折面の全てが非球面である。屈折面が非球面であることにより、収差が良好に補正される。   As described above, at least two of the four refractive surfaces of the two convex meniscus lenses 21a and 22a are aspheric surfaces. In the present embodiment, all of these refractive surfaces are aspherical surfaces. Since the refracting surface is an aspherical surface, the aberration is corrected well.

また、半導体レーザ１ｂに設けられた凸メニスカスレンズ２１ｂ、２２ｂ及び半導体レーザ１ｃに設けられた凸メニスカスレンズ２１ｃ、２２ｃも、図４を参照して説明した凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａと同様の構成及び作用を有する。   Also, the convex meniscus lenses 21b and 22b provided in the semiconductor laser 1b and the convex meniscus lenses 21c and 22c provided in the semiconductor laser 1c have the same configuration and the same as the convex meniscus lenses 21a and 22a described with reference to FIG. Has an effect.

次に、上記の構成を有する面発光装置１０の動作について説明する。   Next, the operation of the surface light emitting device 10 having the above configuration will be described.

まず、半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃは、赤色、緑色、及び青色のレーザ光をそれぞれ出射する。半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃからそれぞれ出射されたレーザ光は、それぞれ固有の発散角をもつ。半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃから出射されたレーザ光は、対応する組の凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａ、２１ｂ、２２ｂ、２１ｃ、２２ｃにより、ビーム径がＡである平行光（レーザ光９ａ、９ｂ、９ｃ）に変換される。このとき、上述した作用により、半導体レーザの発散角のばらつきが補償されている。レーザ光９ａ、９ｂ、９ｃは、色合成プリズム３により合成され、１本のレーザ光９にされる。合成後、レーザ光９は、折り曲げミラー４により折り曲げられて、非球面レンズ５に入射する。   First, the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c emit red, green, and blue laser beams, respectively. The laser beams emitted from the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c each have a unique divergence angle. The laser beams emitted from the semiconductor lasers 1a, 1b, and 1c are collimated light (laser beams 9a, 9b, and 9b) having a beam diameter A by a corresponding pair of convex meniscus lenses 21a, 22a, 21b, 22b, 21c, and 22c. 9c). At this time, the variation in the divergence angle of the semiconductor laser is compensated by the above-described action. The laser beams 9 a, 9 b, and 9 c are combined by the color combining prism 3 into a single laser beam 9. After the synthesis, the laser light 9 is bent by the bending mirror 4 and enters the aspherical lens 5.

非球面レンズ５に入射するレーザ光９は、強度分布がガウス分布でビーム径がＡである平行光である。非球面レンズ５により、レーザ光９の強度分布はＹ軸方向において略均一な強度分布に変換される。変換後、レーザ光９はフレネルレンズ６に入射する。フレネルレンズ６では、非球面レンズ５により発散光にさせられたレーザ光９が再び略平行光に変換される。その後、シリンドリカルレンズ７では、導光板８の入射面８ａの短手方向におけるレーザ光９の発散角が変更される。   The laser light 9 incident on the aspherical lens 5 is parallel light having an intensity distribution of Gaussian distribution and a beam diameter of A. The aspherical lens 5 converts the intensity distribution of the laser light 9 into a substantially uniform intensity distribution in the Y-axis direction. After the conversion, the laser light 9 enters the Fresnel lens 6. In the Fresnel lens 6, the laser light 9 converted into divergent light by the aspheric lens 5 is converted again into substantially parallel light. Thereafter, in the cylindrical lens 7, the divergence angle of the laser light 9 in the short direction of the incident surface 8 a of the light guide plate 8 is changed.

その後、シリンドリカルレンズ７から出射したレーザ光９は、導光板８の入射面８ａから導光板８に入射する。入射面８ａに入射するレーザ光９のＹ軸方向の強度分布は略均一になる。導光板８に入射したレーザ光９は、導光板８の内部にて全反射を繰り返しながら伝播しつつ、導光板８の前面８ｂに配置された光拡散層で拡散される。このとき、拡散されたレーザ光９の中から、導光板８の前面８ｂに臨界角よりも小さい角度で入射するレーザ光が現れる。これらのレーザ光は、導光板８の前面８ｂから均一に出射する。これにより、導光板８で面発光が起こる。   Thereafter, the laser light 9 emitted from the cylindrical lens 7 enters the light guide plate 8 from the incident surface 8 a of the light guide plate 8. The intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light 9 incident on the incident surface 8a is substantially uniform. The laser light 9 incident on the light guide plate 8 propagates while repeating total reflection inside the light guide plate 8 and is diffused by a light diffusion layer disposed on the front surface 8 b of the light guide plate 8. At this time, laser light that enters the front surface 8 b of the light guide plate 8 at an angle smaller than the critical angle appears from the diffused laser light 9. These laser beams are uniformly emitted from the front surface 8 b of the light guide plate 8. Thereby, surface light emission occurs in the light guide plate 8.

このように、本実施の形態によれば、ビーム成形部２を構成する各組の凸メニスカスレンズ（例えば、凸メニスカスレンズ２１ａ、２２ａ）を移動可能に構成して、レーザ光源の発散角に応じて焦点距離を可変としたため、レーザ光源の発散角にばらつきがあったとしても、光源部１から出射されたレーザ光を所定のビーム形状に成形することができる。これにより、非球面レンズ５に入射するレーザ光９の強度分布は、半導体レーザの個体差に影響されない、非常に安定したガウス分布になる。このため、非球面レンズ５は、レーザ光９の強度分布を略均一な強度分布に安定して変換することができる。この結果、レーザ光源の発散角にばらつきがあったとしても、面発光の輝度の均一性の向上を図るとともにその輝度の均一性を保持することができる。   As described above, according to the present embodiment, each pair of convex meniscus lenses (for example, convex meniscus lenses 21a and 22a) constituting the beam shaping unit 2 is configured to be movable, and according to the divergence angle of the laser light source. Since the focal length is variable, the laser light emitted from the light source unit 1 can be shaped into a predetermined beam shape even if the divergence angle of the laser light source varies. As a result, the intensity distribution of the laser light 9 incident on the aspherical lens 5 becomes a very stable Gaussian distribution that is not affected by individual differences of the semiconductor lasers. For this reason, the aspherical lens 5 can stably convert the intensity distribution of the laser light 9 into a substantially uniform intensity distribution. As a result, even if there is a variation in the divergence angle of the laser light source, it is possible to improve the uniformity of surface emission luminance and maintain the luminance uniformity.

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る面発光装置の概略構成を示す断面図である。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the surface light emitting device according to Embodiment 2 of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

面発光装置は、３原色のうち赤色と青色に対応する波長のレーザ光を出射する複数の半導体レーザと、緑色に対応する波長のレーザ光を出射する１つ以上のＳＨＧレーザ光源とを有する。図５に示す本実施の形態の面発光装置５０は、実施の形態１の面発光装置１０とほぼ同様の構成を有する。本実施の形態に係る面発光装置の特徴は、実施の形態１で説明した半導体レーザ１ｂの代わりに、波長５３２ｎｍのレーザ光を出射するレーザとして、高効率のＳＨＧ（第２高調波発生：second harmonic generation）レーザ光源５１ｂを用いることである。ＳＨＧレーザ光源５１ｂと２つの半導体レーザ１ａ、１ｃとは、光源部１に含まれている。これら３つのレーザ光源は、光の３原色のレーザ光をそれぞれ出射する。ＳＨＧレーザ光源５１ｂのＳＨＧ結晶には、ＫＴＰやＬＢＯ、ＢｉＢｏなどが一般的に用いられる。   The surface light emitting device includes a plurality of semiconductor lasers that emit laser light having wavelengths corresponding to red and blue among the three primary colors, and one or more SHG laser light sources that emit laser light having a wavelength corresponding to green. A surface light emitting device 50 according to the present embodiment shown in FIG. 5 has substantially the same configuration as the surface light emitting device 10 according to the first embodiment. The surface light emitting device according to the present embodiment is characterized by high-efficiency SHG (second harmonic generation: second) as a laser that emits laser light with a wavelength of 532 nm instead of the semiconductor laser 1b described in the first embodiment. harmonic generation) using a laser light source 51b. The SHG laser light source 51b and the two semiconductor lasers 1a and 1c are included in the light source unit 1. These three laser light sources respectively emit laser beams of the three primary colors. For the SHG crystal of the SHG laser light source 51b, KTP, LBO, BiBo, or the like is generally used.

このように、本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加えて、緑色の光源に高効率のＳＨＧレーザ光源５１ｂを用いるため、消費電力を低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the high-efficiency SHG laser light source 51b is used as the green light source, so that the power consumption can be reduced.

（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係る画像表示装置の概略構成を示す断面図である。図６に示す画像表示装置６０は、図１に示す実施の形態１に係る面発光装置１０と、導光板８の前面８ｂ側に配置されている表示パネル６１とを有する。なお、本実施の形態では、実施の形態１に係る面発光装置１０に含まれる構成要素と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the image display apparatus according to the third embodiment. An image display device 60 illustrated in FIG. 6 includes the surface light emitting device 10 according to the first embodiment illustrated in FIG. 1 and a display panel 61 disposed on the front surface 8b side of the light guide plate 8. In the present embodiment, the same components as those included in the surface light emitting device 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

表示パネル６１は、導光板８の前面８ｂと対向する位置に配置されている。表示パネル６１は、例えば、公知の液晶パネルであり、図示しない偏光板や液晶セル、カラーフィルタなどから構成されている。   The display panel 61 is disposed at a position facing the front surface 8 b of the light guide plate 8. The display panel 61 is, for example, a known liquid crystal panel, and includes a polarizing plate, a liquid crystal cell, a color filter, and the like (not shown).

画像表示装置６０では、導光板８の前面８ｂから出射したレーザ光９が表示パネル６１に入射し、表示パネル６１による光の遮断及び透過現象を利用して画像を表示する。   In the image display device 60, the laser light 9 emitted from the front surface 8 b of the light guide plate 8 is incident on the display panel 61, and an image is displayed using the light blocking and transmission phenomenon by the display panel 61.

このように、本実施の形態に係る画像表示装置では、輝度の均一性が高い面発光装置１０が発光装置として用いられているため、輝度ムラを低減することができる。また、面発光装置１０の発散角変更部にフレネルレンズ６が用いられているので、上述したように、面発光装置１０をコンパクトにできる。このため、画像表示装置をコンパクトにできる。   As described above, in the image display device according to the present embodiment, the surface light emitting device 10 having high luminance uniformity is used as the light emitting device, and therefore, luminance unevenness can be reduced. Further, since the Fresnel lens 6 is used in the divergence angle changing portion of the surface light emitting device 10, the surface light emitting device 10 can be made compact as described above. For this reason, an image display apparatus can be made compact.

なお、表示パネル６１と一緒に使用する面発光装置は、実施の形態１に係る面発光装置１０に限定されない。   The surface light emitting device used together with the display panel 61 is not limited to the surface light emitting device 10 according to the first embodiment.

例えば、画像表示装置は、図５に示す実施の形態２に係る面発光装置５０と、表示パネル６１とを有してもよい。面発光装置５０の光源部１は、緑色の光源として高効率のＳＨＧレーザ光源５１ｂを含んでいる。このため、輝度ムラを低減することができるだけでなく、画像表示装置の消費電力を低減することができる。   For example, the image display device may include the surface light emitting device 50 according to Embodiment 2 shown in FIG. The light source unit 1 of the surface light emitting device 50 includes a highly efficient SHG laser light source 51b as a green light source. For this reason, not only luminance unevenness can be reduced, but also the power consumption of the image display device can be reduced.

本発明に係る面発光装置及び画像表示装置は、輝度の均一性を向上することができる面発光装置及び画像表示装置として有用である。また、本発明に係る面発光装置及び画像表示装置は、高画質化、小型化、及び低消費電力化が望まれる液晶テレビや液晶モニタなどに好適である。   The surface light-emitting device and the image display device according to the present invention are useful as a surface light-emitting device and an image display device that can improve the uniformity of luminance. In addition, the surface light emitting device and the image display device according to the present invention are suitable for a liquid crystal television, a liquid crystal monitor, and the like where high image quality, miniaturization, and low power consumption are desired.

本発明の実施の形態１に係る面発光装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the surface emitting apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１の面発光装置の要部の概略構成を示す、図１の断面に垂直な線で切断した断面図1 is a cross-sectional view taken along a line perpendicular to the cross section of FIG. 1, showing a schematic configuration of a main part of the surface light emitting device of FIG. （Ａ）は、強度分布変換部に含まれている非球面レンズの入射面近傍におけるレーザ光のＹ軸方向の強度分布の一例を示すグラフ、（Ｂ）は、フレネルレンズへ入射する位置におけるレーザ光のＹ軸方向の強度分布の一例を示すグラフ、（Ｃ）は、ビーム径がＡよりも大きい場合の、強度分布変換部に含まれている非球面レンズの入射面近傍におけるレーザ光のＹ軸方向の強度分布を示すグラフ、（Ｄ）は、ビーム径がＡよりも小さい場合の、強度分布変換部に含まれている非球面レンズの入射面近傍におけるレーザ光のＹ軸方向の強度分布を示すグラフ(A) is a graph showing an example of the intensity distribution in the Y-axis direction of laser light in the vicinity of the incident surface of the aspherical lens included in the intensity distribution conversion unit, and (B) is a laser at a position incident on the Fresnel lens. A graph showing an example of the intensity distribution in the Y-axis direction of light, (C) shows the Y of the laser light in the vicinity of the incident surface of the aspherical lens included in the intensity distribution conversion unit when the beam diameter is larger than A. A graph showing the intensity distribution in the axial direction, (D) shows the intensity distribution in the Y-axis direction of the laser light in the vicinity of the incident surface of the aspherical lens included in the intensity distribution conversion unit when the beam diameter is smaller than A. Graph showing ビーム成形部がレーザ光のビーム径及び波面の曲率半径を制御している様子を示す図であり、（Ａ）は、発散角の値が最大値である場合の様子を示す図、（Ｂ）は、発散角の値が平均値である場合の様子を示す図、（Ｃ）は、発散角の値が最小値である場合の様子を示す図It is a figure which shows a mode that the beam shaping part is controlling the beam diameter of a laser beam, and the curvature radius of a wave front, (A) is a figure which shows a mode in case the value of a divergence angle is the maximum value, (B) Is a diagram showing a state when the value of the divergence angle is an average value, and (C) is a diagram showing a state when the value of the divergence angle is a minimum value. 本発明の実施の形態２に係る面発光装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the surface emitting apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る画像表示装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the image display apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 光源部
１ａ 赤色半導体レーザ
１ｂ 緑色半導体レーザ
１ｃ 青色半導体レーザ
２ ビーム成形部
２１ａ、２２ａ、２１ｂ、２２ｂ、２１ｃ、２２ｃ 凸メニスカスレンズ
３ 色合成プリズム
４ 折り曲げミラー
５ 非球面レンズ（強度分布変換部）
６ フレネルレンズ（発散角変更部）
７ シリンドリカルレンズ（発散角変更部）
８ 導光板
８ａ 導光板の入射面
８ｂ 導光板の前面（出射面）
８ｃ 導光板の背面
１０、５０ 面発光装置
５１ｂ 緑色ＳＨＧレーザ光源
６０ 画像表示装置
６１ 表示パネル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source part 1a Red semiconductor laser 1b Green semiconductor laser 1c Blue semiconductor laser 2 Beam shaping part 21a, 22a, 21b, 22b, 21c, 22c Convex meniscus lens 3 Color synthesis prism 4 Bending mirror 5 Aspherical lens (intensity distribution conversion part)
6 Fresnel lens (divergence angle change part)
7 Cylindrical lens (divergence angle change part)
8 Light guide plate 8a Light incident surface of light guide plate 8b Front surface of light guide plate (outgoing surface)
8c Rear surface of light guide plate 10, 50 Surface light emitting device 51b Green SHG laser light source 60 Image display device 61 Display panel

Claims (10)

レーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ光源を含む光源部と、
入射面からレーザ光を導光して出射面から面発光させる導光板と、
前記光源部から出射されたレーザ光をレンズの作用により所定のビーム形状に成形するビーム成形部と、
前記ビーム成形部によって成形されたレーザ光の強度分布を、前記導光板の入射面の長手方向において略均一な強度分布に変換する強度分布変換部と、を有し、
前記ビーム成形部は、
前記半導体レーザ光源の発散角に応じて前記レンズの焦点距離を調整可能である、
面発光装置。 A light source unit including at least one semiconductor laser light source that emits laser light;
A light guide plate that guides laser light from the incident surface and emits light from the exit surface; and
A beam shaping part for shaping the laser light emitted from the light source part into a predetermined beam shape by the action of a lens;
An intensity distribution conversion unit that converts the intensity distribution of the laser beam formed by the beam shaping unit into a substantially uniform intensity distribution in the longitudinal direction of the incident surface of the light guide plate;
The beam shaping part is
The focal length of the lens can be adjusted according to the divergence angle of the semiconductor laser light source.
Surface emitting device. 前記ビーム成形部は、
前記光源部から出射されたレーザ光を、ビーム径及び波面の曲率半径がそれぞれ所定の値であるビーム形状に成形する、
請求項１記載の面発光装置。 The beam shaping part is
The laser beam emitted from the light source unit is shaped into a beam shape in which the beam diameter and the curvature radius of the wave front are respectively predetermined values.
The surface emitting device according to claim 1. 前記ビーム成形部は、
前記半導体レーザ光源毎に複数のレンズ素子を有し、
前記複数のレンズ素子の少なくとも１つは、光軸に沿って移動可能である、
請求項２記載の面発光装置。 The beam shaping part is
Each semiconductor laser light source has a plurality of lens elements,
At least one of the plurality of lens elements is movable along an optical axis;
The surface emitting device according to claim 2. 前記複数のレンズ素子は、２つの凸メニスカスレンズであり、
前記２つの凸メニスカスレンズの４つの面のうち少なくとも２つの面は、非球面である、
請求項３記載の面発光装置。 The plurality of lens elements are two convex meniscus lenses;
At least two of the four surfaces of the two convex meniscus lenses are aspherical surfaces.
The surface emitting device according to claim 3. 前記強度分布変換部は、
非球面レンズを含む、
請求項１記載の面発光装置。 The intensity distribution converter is
Including aspheric lenses,
The surface emitting device according to claim 1. 前記強度分布変換部は、
非球面ミラーを含む、
請求項１記載の面発光装置。 The intensity distribution converter is
Including aspherical mirrors,
The surface emitting device according to claim 1. 前記強度分布変換部と前記導光板との間に配置され、前記導光板の入射面に入射させるレーザ光をこの入射面の長手方向に対する略平行光に変換し、及び／又は、この入射面の短手方向におけるこのレーザ光の発散角を変更する発散角変更部、
をさらに有する請求項１記載の面発光装置。 Laser light disposed between the intensity distribution conversion unit and the light guide plate and incident on the incident surface of the light guide plate is converted into substantially parallel light with respect to the longitudinal direction of the incident surface, and / or A divergence angle changing unit for changing the divergence angle of the laser beam in the short direction,
The surface emitting device according to claim 1, further comprising: 前記光源部は、
３原色の各色に対応する波長のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ光源を有する、
請求項１記載の面発光装置。 The light source unit is
A plurality of semiconductor laser light sources that emit laser light having wavelengths corresponding to the three primary colors;
The surface emitting device according to claim 1. 前記光源部は、
３原色のうち赤色と青色に対応する波長のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ光源と、緑色に対応する波長のレーザ光を出射する１つ以上のＳＨＧレーザ光源とを有する、
請求項１記載の面発光装置。 The light source unit is
A plurality of semiconductor laser light sources that emit laser light having a wavelength corresponding to red and blue among the three primary colors, and one or more SHG laser light sources that emit laser light having a wavelength corresponding to green.
The surface emitting device according to claim 1. 請求項１記載の面発光装置と、
前記導光板の出射面側に配置された表示パネルと、
を有する画像表示装置。 A surface light-emitting device according to claim 1;
A display panel disposed on the light exit surface side of the light guide plate;
An image display apparatus.
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