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*世界的高輝度型與超小型3原色激光光源誕生
—以化、新產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，產(chǎn)學(xué)聯(lián)合共同制訂綱要—
在NEDO項(xiàng)目中，大阪大學(xué)和島津制作所以擴(kuò)大可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光用途為目的實(shí)施合作研發(fā)，開(kāi)發(fā)出世界的高輝度型與超小型3原色激光光源，并對(duì)這兩種激光光源模塊做裝機(jī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)。
此外，還以大阪大學(xué)為中心成立產(chǎn)學(xué)合作組織，制定了與光源相關(guān)的安全性綱領(lǐng)文件。今后，將繼續(xù)開(kāi)展活動(dòng)推進(jìn)其實(shí)用普及，引導(dǎo)綱領(lǐng)文件的學(xué)習(xí)，支持標(biāo)準(zhǔn)化提案，實(shí)現(xiàn)新工業(yè)化目標(biāo)。
圖1 世界水平的高輝度3原色激光光源模塊 圖2 世界zui小型3原色激光光源模塊
1．概要
在NEDO項(xiàng)目中，大阪大學(xué)和島津制作所聯(lián)手，利用3原色可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了兩種3原色激光光源模塊。一種用于高輝度顯示裝置、激光照明領(lǐng)域，是該領(lǐng)域目前輝度zui高的模塊（如圖1）；另一種用于掃描型激光投射，是可單光纖輸出的目前世界zui小尺寸的超小型模塊。
將上述模塊裝入9家制造商的設(shè)備后，對(duì)其進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，與LED等其他光源相比，無(wú)論是小型化、節(jié)能性還是顏色重現(xiàn)性等各方面，激光光源都有其*的優(yōu)勢(shì)。
從這一激光特性來(lái)看，可望其未來(lái)應(yīng)用前景相當(dāng)廣泛，從智能手機(jī)、筆記本終端等小型電器，到幾十米高的劇場(chǎng)、建筑物投射等的大型放映裝置皆可應(yīng)用。
針對(duì)限制了激光應(yīng)用普及的特性及安全性問(wèn)題，2014年，大阪大學(xué)（光學(xué)中心、副主任、特聘教授 山本和久）作為發(fā)起人，成立了可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光應(yīng)用協(xié)會(huì)，近期，制訂了相應(yīng)的3原色激光光源模塊的性能指標(biāo)、可靠性及安全性綱領(lǐng)文件，完善了可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。今后，將繼續(xù)推進(jìn)可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光的應(yīng)用普及活動(dòng)，推進(jìn)綱領(lǐng)文件學(xué)習(xí)，支持標(biāo)準(zhǔn)化提案，實(shí)現(xiàn)新工業(yè)化目標(biāo)。
此外，2016年3月14日在日本橋生命科學(xué)中心，由可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光應(yīng)用協(xié)會(huì)、大阪大學(xué)科學(xué)中心以及NEDO共同舉辦的“可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光應(yīng)用研討會(huì)”也對(duì)這些成果進(jìn)行介紹。
2.成果
（1）世界水平的高輝度型和超小型3原色激光光源雙雙誕生
開(kāi)發(fā)的高輝度型3原色激光光源模塊，用于高輝度顯示計(jì)及激光照明用途，紅、綠、藍(lán)三色激光都具有超10W的高輸出功率，實(shí)現(xiàn)了世界的高輝度（如圖3）。超小型3原色激光光源模塊用于掃描型激光投射，主體部分僅有0.5cc大小,堪稱目前世界zui小尺寸。通過(guò)調(diào)節(jié)綠色波長(zhǎng)，這些光源可再現(xiàn)自然色（如圖4）。
圖3高輝度型模塊特性檢測(cè)實(shí)例 圖4超小型模塊特性檢測(cè)實(shí)例
近些年，一些投影設(shè)備開(kāi)始采用激光作為光源。電影院、大廳等場(chǎng)所對(duì)輝度要求不斷增高，有時(shí)必須達(dá)到10000lm以上的輝度（全光束），但10000lm以上光源目前zui常使用的是氙燈和高壓汞燈，LED無(wú)法實(shí)現(xiàn)如此高的輝度。
的高輝度模塊，利用3原色半導(dǎo)體激光（SHG型除外）可以實(shí)現(xiàn)10000lm級(jí)以上的高輝度。小型高輝度半導(dǎo)體激光有望在影院級(jí)的大型投影儀上投放使用，不僅能提供高清大畫(huà)面，還能節(jié)約電力消耗。
個(gè)人、家庭使用的小型投影儀由于幾乎沒(méi)有光線擴(kuò)散，因此利用激光投影可以不受投影面的距離、形狀限制，獲得清晰圖像。例如，如果內(nèi)置于智能手機(jī)，則可以輕松地在墻面上投射出清晰畫(huà)面。此外，這種特點(diǎn)也可用于人眼方面，如未來(lái)可用于開(kāi)發(fā)頭戴式顯示器（HMD），使用強(qiáng)度對(duì)人眼無(wú)害的激光直接對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行掃描，即使患有近視的人群，也可以看到清晰圖像。超小型模塊應(yīng)用需求廣泛，今后會(huì)繼續(xù)朝著更加小型化的方向發(fā)展。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)眾多，通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)置的半導(dǎo)體激光元部件的數(shù)量，可以靈活地滿足大規(guī)模高輸出需求或小規(guī)模低輸出需求，還可利用光纖實(shí)現(xiàn)光源和發(fā)光部分分離等。例如，應(yīng)用于汽車頭燈，不僅可對(duì)前方照明度和照射位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可隨意選擇光源本身的安裝位置。
（2）可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光應(yīng)用協(xié)會(huì)的設(shè)立、運(yùn)營(yíng)以及綱領(lǐng)文件的制定
可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光應(yīng)用協(xié)會(huì)以大阪大學(xué)為主體，主要探討有關(guān)3原色激光光源模塊的規(guī)格、性能指標(biāo)以及可靠性、搭載產(chǎn)品的安全性等課題，在項(xiàng)目進(jìn)行期間已制訂完成了6項(xiàng)綱領(lǐng)文件。該組織還由其他51家相關(guān)機(jī)構(gòu)組成，包括市場(chǎng)上8成的相關(guān)行業(yè)元件裝置生產(chǎn)商及機(jī)器生產(chǎn)商、大學(xué)研究機(jī)構(gòu)等。
該協(xié)會(huì)正在就確保激光對(duì)人眼安全性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討，激光安全性制約著可視化半導(dǎo)體激光的應(yīng)用。此外，還將致力于解決激光成像技術(shù)中的問(wèn)題——散斑現(xiàn)象。散斑現(xiàn)象，形成于激光掃描投影時(shí)，是正常畫(huà)面中混入干擾圖樣后無(wú)法準(zhǔn)確反映畫(huà)面的現(xiàn)象?，F(xiàn)在，以大阪大學(xué)為中心，開(kāi)發(fā)了可靠的散斑圖檢測(cè)技術(shù)，在此基礎(chǔ)上制定了視覺(jué)上能夠允許的散斑標(biāo)準(zhǔn)。
以上6種綱領(lǐng)文件將逐步公布，該項(xiàng)目合作完成后還將各自推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化方案提出進(jìn)程。
圖5 散斑；激光干涉圖樣 圖6散斑檢測(cè)裝置