(57)【要約】【課題】簡易な構成にて、光源からのレーザ光を光ファイバに容易に入射させることのできる半導体レーザモジュールを提供する。【解決手段】光ファイバ２７の保持具であるフェルール２８の保持部３１を、希土類イオンを含んだガラス等の透明材で構成する。このフェルール２８を光ファイバ２７の先端部に取り付けておくことで、レーザ光源２９から集光レンズ２６を介して出射されたレーザ光を可視光に変えることでができ、集光位置を視認可能として容易に入射位置の調整を行うことができる。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非可視光であるレーザ光を発生するレーザ光源と、
このレーザ光源から出射されたレーザ光を伝送する光ファイバと、
この光ファイバの先端部を保持し、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を可視光に変換可能な希土類イオンを含んだ透明材で形成された保持具と
を具備して構成されることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
上記保持具の少なくとも先端部分に、上記希土類イオンが添加されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザモジュール。
【請求項３】
非可視光であるレーザ光を発生するレーザ光源と、
アップコンバージョン用の希土類イオンが添加されており、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を上記希土類イオンによりアップコンバージョンして伝送する光ファイバと、
この光ファイバの先端部を保持し、上記光ファイバに添加された希土類イオンと同種の希土類イオンを含んだ透明材で形成された保持具と
を具備して構成されることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項４】
上記保持具の少なくとも先端部分に、上記希土類イオンが添加されていることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザモジュール。
【請求項５】
上記光ファイバにアップコンバージョン用の希土類イオンが複数種類添加されている場合に、上記保持具には、これらの希土類イオンのうちの少なくとも１つが用いられることを特徴とする請求３記載の半導体レーザモジュール。
【請求項６】
上記保持具には、上記光ファイバに添加された希土類イオンの濃度よりも高い濃度を有する希土類イオンが用いられることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザモジュール。
【請求項７】
調整対象となる光ファイバの先端部に、希土類イオンを含んだ透明材で形成された保持具を取り付け、
レーザ光源から上記光ファイバに向けて出射された非可視光であるレーザ光を上記保持具に添加された希土類イオンにより可視光に変えることで集光位置を視認可能な状態にして、その集光位置に上記光ファイバのコアを合わせするように入射位置を調整することを特徴とするレーザ光の入射位置調整方法。
【請求項８】
非可視光であるレーザ光を発生するレーザ光源と、このレーザ光源から出射されたレーザ光を伝送する光ファイバと、この光ファイバの先端部を保持し、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を可視光に変換可能な希土類イオンを含んだ透明材で形成された保持具とを備えた半導体レーザモジュールと、
この半導体レーザモジュールから前記光ファイバを介して出力されたレーザ光を、映像信号に基づいて空間変調する変調手段と、
この変調手段から得られる光出力をスクリーンに投射して表示させる表示手段と
を具備して構成されることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光として赤外光を出力する半導体レーザモジュールと、レーザ光を光ファイバに入射させるための入射位置調整方法に関する。また、本発明は、上記の半導体レーザモジュールを光源として備えた映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、近年では、例えば液晶プロジェクタ等のような投射型の映像表示装置におけるレーザ光源として、半導体レーザ素子を使用するための開発が盛んに行なわれている。
【０００３】
この種の映像表示装置にあっては、数Ｗ〜１０Ｗもの強い光出力を発生する半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を、光ファイバによって取り出し、映像信号による空間変調に供させるようにしている。
【０００４】
一方、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を光ファイバに入射させる場合に、例えば特許文献１などに開示されているようなフェルールと呼ばれる保持具を用いて光ファイバを固定しておく必要がある。このフェルールは、光ファイバの先端部を包み込むような筒形状をなし、その中に光ファイバが嵌挿される構造を有する。作業員は、このフェルールの先端面を半導体レーザ素子の出射口に向けることで、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を光ファイバのコアに入射させるように位置合わせを行う。
【０００５】
【特許文献１】
実開平４−１１２２０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は赤外光であり、その光路を肉眼では視認できない。このため、レーザ光を光ファイバのコアに入射させることは非常に難しく、何度もフェルールを動かすなどして位置調整を繰り返さなければならず、手間がかかる問題があった。
【０００７】
なお、例えばＩＲディテクタカードのように、赤外光に感応する部材を用いてレーザ光の集光位置を確認し、その位置にフェルールを持っていくといった方法もあるが、上記部材を取り除いた瞬間に集光位置を見失うため、そこから入射位置を調整することは難しい。
【０００８】
また、フェルールの先端面に赤外光に感応する部材を設けておく方法もあるが、フェルールの径に対して光ファイバのコア径は数ミクロンと極めて小さいため、レーザ光をフェルール先端面に当てることはできても、そこから中心部に位置するコア部分に持っていくことは難しい。しかも、例えば短焦点の集光レンズが用いられている場合など、フェルール先端面を正面からのぞき込むことができない場合には集光位置を確認できないといった欠点もある。
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、簡易な構成にて、光源からのレーザ光を光ファイバに容易に入射させることのできる半導体レーザモジュール、レーザ光の入射位置調整方法及び映像表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザモジュールは、非可視光であるレーザ光を発生するレーザ光源と、このレーザ光源から出射されたレーザ光を伝送する光ファイバと、この光ファイバの先端部を保持し、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を可視光に変換可能な希土類イオンを含んだ透明材で形成された保持具とを具備して構成される。
【００１１】
また、本発明のレーザ光の入射位置調整方法は、調整対象となる光ファイバの先端部に、希土類イオンを含んだ透明材で形成された保持具を取り付け、レーザ光源から上記光ファイバに向けて出射された非可視光であるレーザ光を上記保持具に添加された希土類イオンにより可視光に変えることで集光位置を視認可能な状態にして、その集光位置に上記光ファイバのコアを合わせするように入射位置を調整するようにしたものである。
【００１２】
さらに、本発明の映像表示装置は、非可視光であるレーザ光を発生するレーザ光源と、このレーザ光源から出射されたレーザ光を伝送する光ファイバと、この光ファイバの先端部を保持し、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を可視光に変換可能な希土類イオンを含んだ透明材で形成された保持具とを備えた半導体レーザモジュールと、この半導体レーザモジュールから前記光ファイバを介して出力されたレーザ光を、映像信号に基づいて空間変調する変調手段と、この変調手段から得られる光出力をスクリーンに投射して表示させる表示手段とを具備して構成される。
【００１３】
このような構成及び方法によれば、光ファイバの先端部に取り付けられる保持具を、希土類イオンを含んだ透明材で構成したことで、レーザ光源から出射されたレーザ光を可視光に変えて集光位置を視認可能として容易に入射位置の調整を行うことができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、この実施の形態で説明する映像表示装置として、液晶プロジェクションＴＶ（Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）受信機を示している。
【００１６】
すなわち、図１において、符号１１，１２，１３は、それぞれ半導体レーザモジュールである。これらの半導体レーザモジュール１１，１２，１３からは、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）のレーザ光がそれぞれ出射される。
【００１７】
そして、各半導体レーザモジュール１１，１２，１３から出射されたＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光は、それぞれの光に対応して設置された、空間変調手段を構成する液晶パネル１４，１５，１６に入射される。
【００１８】
一方、アンテナ１７で受信したテレビジョン放送信号は、チューナ１８で選局され、信号処理部１９で復調されて映像信号となる。そして、この映像信号が、ドライバ２０を介して、各液晶パネル１４，１５，１６に入力される。
【００１９】
これにより、各液晶パネル１４，１５，１６に入射されたＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光は、それぞれ、映像信号によって空間変調を受け、ダイクロイックプリズム２１等の合成手段によって合成される。そして、この合成光が、投射レンズ２２を介してスクリーン２３に拡大投射されることにより、テレビジョン放送の映像が表示されることになる。
【００２０】
図２（ａ）は、上記した半導体レーザモジュール１１，１２，１３に使用される半導体レーザ素子２４を示している。この半導体レーザ素子２４は、略直方体状に形成され、その光出射端面となる一側面に、光出射領域となる細長い形状の活性層２４ａが露出されている。
【００２１】
ここで、この活性層２４ａに直交する方向、つまり、活性層２４ａの短手方向をファスト軸（速軸、ｙ軸）方向と定義する。この活性層２４ａのファスト軸方向の長さは、数μｍである。
【００２２】
また、この活性層２４ａに平行な方向、つまり、活性層２４ａの長手方向をスロー軸（遅軸、ｘ軸）方向と定義する。この活性層２４ａのスロー軸方向の長さは、数１００μｍである。
【００２３】
さらに、この活性層２４ａから出射されるレーザ光の進行方向、つまり、上記光出射端面に垂直な方向をｚ軸方向と定義する。
【００２４】
この活性層２４ａから出射されるレーザ光は、図２（ｂ）に示すように、ファスト軸方向に±数１０°の広がり角θｆを持って放出される。また、この活性層２４ａから出射されるレーザ光は、図２（ｃ）に示すように、スロー軸方向に±数°の広がり角θｓを持って放出される。
【００２５】
図３は、この半導体レーザ素子２４を使用した上記半導体レーザモジュール１１の構造を示している。なお、他の半導体レーザモジュール１２，１３については、半導体レーザ素子２４から出射されるレーザ光の色が異なるだけで、半導体レーザモジュール１１と同様な構造であるため、それらの説明については省略する。
【００２６】
図３（ａ）は、半導体レーザモジュール１１をスロー軸方向に見た状態、つまり、ｙ−ｚ平面で見た状態を示し、図３（ｂ）は、半導体レーザモジュール１１をファスト軸方向に見た状態、つまり、ｘ−ｚ平面で見た状態を示している。
【００２７】
すなわち、半導体レーザ素子２４からレーザ光が出射される。このレーザ光は赤外光であり、肉眼では目視することはできない。この半導体レーザ素子２４から出射されたレーザ光は、ファスト軸コリメート用のシリンドリカルレンズ２５ａに入射されて、ファスト軸方向に平行なビーム形状に整形される。その後、このシリンドリカルレンズ２５ａから出射されたレーザ光は、スロー軸コリメート用のシリンドリカルレンズ２５ｂに入射されて、スロー軸方向に平行なビーム形状に整形される。このようにしてビーム形状に整形されたレーザ光は、集光レンズ２６により集光されて光ファイバ２７に向けて入射される。
【００２８】
ここで、光ファイバ２７の先端部には、本発明の特徴部分であるフェルール２８が取り付けられている。このフェルール２８には、上記レーザ光を光ファイバ２７のコア内に容易に入射可能とする工夫がなされている。
【００２９】
以下に、上記フェルール２８を用いたレーザ光の入射位置調整方法について説明する。
【００３０】
図４は、上記フェルール２８を用いたレーザ光の入射位置調整方法を説明するための図である。図中の２９はレーザ光源であり、上述した半導体レーザ素子２４、シリンドリカルレンズ２５ａ，２５ｂなどが含まれる。なお、図４の例では集光レンズ２６をレーザ光源２９とは別に図示してあるが、この集光レンズ２６をレーザ光源２９の一部として含ませても良い。
【００３１】
フェルール２８は、光ファイバ２７の先端面をレーザ光源２９に向けて保持するための保持具であって、光ファイバ２７の先端部分を保持するための筒形状の保持部３１と、その保持部３１の径よりも大きな唾部３２と、この唾部３２を介して保持部３１に連結された挿入部３３とからなる。
【００３２】
また、このフェルール２８には、光ファイバ２７を挿入するための貫通孔３４がその長手方向に沿って形成されている。光ファイバ２７は、このフェルール２８の後端に設けられた挿入部３３から上記貫通孔３４を通して保持部３１に向けて挿入され、その先端面２７ａが当該フェルール２８の先端面２８ａと略面一の状態になったところで保持される。
【００３３】
ここで、フェルール２８の少なくとも先端部分の保持部３１は、例えばガラス材などの透明材からなり、その中の様子が正面および側面から透けて見るようになっている。さらに、上記透明材には希土類イオンがレーザ活性物質として添加されており、レーザ光が保持部３１のいずれかの箇所に当たったときに、そのレーザを可視光に変えて視認可能な構成を有する。
【００３４】
なお、このフェルール２８の保持部３１以外の唾部３２や挿入部３３については、保持部３１と同じ材料で一体形成されていても良いし、例えばプラスチックや金属などの別の材料にて別体で形成されていも良い。
【００３５】
このような構成のフェルール２８を用いてレーザ光の入射位置調整を行う場合において、まず、図４に示すように、レーザ光源２９から集光レンズ２６を介して出射されるレーザ光の集光ポイントＰの付近に、光ファイバ２７の先端部に取り付けられたフェルール２８をレーザ光源２９に向けて配置しておく。また、光ファイバ２７の出射端から出射される光を測定できるように光パワーメータ３０を配置しておく。
【００３６】
ここで、レーザ光源２９から出射されるレーザ光は赤外光であり、肉眼では目視することはできない。したがって、そのレーザ光の集光ポイントＰがフェルール２８の外側にある場合（つまり、レーザ光がフェルール２８の保持部３１に当たっていない場合）には、光の筋は見えない。
【００３７】
一方、レーザ光の集光ポイントＰがフェルール２８内に入ると（つまり、レーザ光がフェルール２８の保持部３１に当たると）、図５（ａ）に示すように、その集光ポイントＰの部分がフェルール２８に添加されている希土類イオンの作用により光を放つことになる。すなわち、フェルール２８に添加された希土類イオンがレーザ光として入射された赤外光（非可視光）を吸収することで、より短波長の光（可視光）に変換する。このような短波長への変換を「アップコンバージョン」と呼ぶ。
【００３８】
このように、レーザ光がフェルール２８の保持部３１に当たれば、通常では見えないレーザ光が可視光に変換されるため、集光している位置を直接肉眼で確認することが可能になる。この場合、光の密度が高いほど、すなわち集光位置に近づくほど明るさが増すので、図５（ｂ）に示すように、その位置にファイバ入射端を動かすようにすれば、入射位置を容易に調整することができる。
【００３９】
また、一旦、レーザ光が光ファイバ２７に入射すれば、ファイバ出射端からでてくる光を光パワーメータ３０にて測定することでき、さらに正確に入射されるように微調整することで位置合わせが終了する。その後は、例えば図示せぬ基台にフェルール２８をその位置に固定しておくことで、レーザ光源２９からのレーザ光が常に光ファイバ２７のコアに入射されるようにしておく。
【００４０】
図６は赤外光の波長と希土類イオンとの関係を示す図である。
【００４１】
上記フェルール２８に添加する希土類イオンは、レーザ光源２９から出射されるレーザ光の波長に対応したものを使用する。例えば、半導体レーザ光の波長が１５００ｎｍであった場合には、フェルール２８にＥｒ３＋の希土類イオンをレーザ活性物質として添加しておく。これにより、その波長を有するレーザ光がフェルール２８に照射された際に上記レーザ活性物質に吸収され、当該波長よりも短い波長（この場合には５２０ｎｍまたは５５０ｎｍ）の可視光に変換されて発光することになる。
【００４２】
また、半導体レーザ光の波長が９８０ｎｍであった場合には、以下のように複数種類の希土類イオンを添加することで発光させることができる。
【００４３】
・Ｔｍ３＋とＹｂ３＋
・Ｅｒ３＋とＹｂ３＋
・Ｈｏ３＋とＹｂ３＋
その他、図６に示される以外にも、各波長に対応した反応する希土類イオンが多数存在する。要は、この半導体レーザモジュール１１の光源として使用されるレーザ光の波長に合わせて最適な希土類イオンを１つ、あるいは複数種類を用いてフェルール２８に添加すれば良い。
【００４４】
一方、光ファイバ２７としてアップコンバージョンファイバを用いている場合、すなわち、アップコンバージョン用の希土類イオンが添加された特殊なファイバを使っている場合には、図５（ｂ）に示すように、レーザ光が光ファイバ２７に入射した後に、その光ファイバ２７自体がアップコンバージョンにより可視光に蛍光するため、その光の状態を見ながら最適な入射位置に調整するができる。したがって、光パワーメータ３０を特に使用しなくとも正確な位置合わせてが可能である。
【００４５】
この場合、使用されるレーザ光（赤外光）の波長とアップコンバージョンファイバに添加されている希土類イオンとの関係で、光ファイバ２７にはレーザ光の波長を吸収して可視光に変換可能な希土類イオンが複数種含まれているので、その中の少なくとも１つの希土類イオンと同種のものをフェルール２８に使用すれば、フェルール２８の部分で確実に可視光に変換させることができる。
【００４６】
また、通常、アップコンバージョンファイバに添加されている希土類イオン（元素）の濃度はファイバ長全体を赤外光が励起できるような濃度に設定されている。これは、あまり高濃度にするとファイバ先端での励起が不十分になるからである。一方、フェルール２８に含ませる希土類イオンの濃度については、反応性を高くして蛍光を出す必要があるので、光ファイバ２７にアップコンバージョン用として添加されている希土類イオンの濃度よりも高濃度のものを使用することが好ましい。
【００４７】
なお、フェルール２８の保持部３１に希土類イオンを添加する場合には、その保持部全体に均一に添加しておく方法の他に、例えば図７に示すように、保持部３１の先端側に向けて希土類イオンの濃度を上げて添加したり、図８に示すように、希土類イオンが添加された別の部材３１ａを保持部３１の先端に取り付けておくようにしても良い（図中のドットが希土類イオンの添加量を表しているものとする）。
【００４８】
このように、少なくとも入射位置の調整に必要となるフェルール２８の先端部分でのみレーザ光を可視光に変換できるような構成にしておけば、発光箇所を手かがりにして入射位置の調整を容易に行うことができる。
【００４９】
また、フェルール２８の材質はガラス材に限らず、その中が側面側からでも透けて見ることのできる透明材であれば、どのようなものであっても良い。
【００５０】
また、半導体レーザモジュール１２，１３についても、上記同様にして、それぞれのレーザ光の入射位置を調整しておくことで、図１に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂのレーザ光を各液晶パネル１４，１５，１６に正しく与えてスクリーン２３にテレビジョン放送の映像を正常に映し出すことができる。
【００５１】
要するに、本発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。
【００５２】
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、希土類イオンを含んだ透明材で構成された保持具を用い、これを光ファイバの先端部に取り付けて位置調整することで、レーザ光源から出射されたレーザ光を可視光に変えて集光位置を視認可能として容易に入射位置の調整を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すもので、液晶プロジェクションＴＶ受信機の構成を説明するための図。
【図２】同実施の形態における半導体レーザ素子の詳細を説明するための図。
【図３】同実施の形態における半導体レーザモジュールの構成を説明するための図。
【図４】同実施の形態におけるフェルールを用いたレーザ光の入射位置調整方法を説明するための図
【図５】同実施の形態における入射位置調整時のフェルールと集光位置との関係を示す図。
【図６】同実施の形態における入射赤外波長と希土類イオンとの関係を示す図。
【図７】同実施の形態におけるフェルールに希土類イオンを添加する方法を説明するための図。
【図８】同実施の形態におけるフェルールの希土類イオンを添加する別の方法を説明するための図。
【符号の説明】
１１，１２，１３…半導体レーザモジュール、１４，１５，１６…液晶パネル、１７…アンテナ、１８…チューナ、１９…信号処理部、２０…ドライバ、２１…ダイクロイックプリズム、２２…投射レンズ、２３…スクリーン、２４…半導体レーザ素子、２５ａおよび２５ｂ…シリンドリカルレンズ、２６…集光レンズ、２７…光ファイバ、２８…フェルール、２９…レーザ光源、３０…光パワーメータ、３１…保持部、３２…唾部、３３…挿入部、３１ａ…別部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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