(57)【要約】【課題】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。【解決手段】面発光装置１０は、レーザ光を出射する少なくとも一つの半導体レーザ光源１ａ、１ｂ、１ｃを含む光源部１と、入射面８ａからレーザ光を導光して出射面８ｂから面発光させる導光板８と、光源部１から出射されたレーザ光をレンズ２１ａ、２２ａ、２１ｂ、２２ｂ、２１ｃ、２２ｃ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と、ビーム成形部２によって成形されたレーザ光９の強度分布を、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強度分布変換部５とを有する。ビーム成形部２は、半導体レーザ光源の発散角に応じてレンズの焦点距離を調整可能である。【選択図】図１
2009276373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【特許文献１】特開平１１−２３７６３１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６９４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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）。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】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
【図２】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
【図３】（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
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【符号の説明】
【００５２】
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
【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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