领先世界的高辉度型与超小型3原色激光光源诞生

—以国际化、新产业化为目标，产学联合共同制订纲要—

    在NEDO项目中，大阪大学和岛津制作所以扩大可见光半导体激光用途为目的实施合作研发，开发出领先世界的高辉度型与超小型3原色激光光源，并对这两种激光光源模块做装机实验进行了性能评价。

    此外，还以大阪大学为中心成立产学合作组织，制定了与光源相关的安全性纲领文件。今后，将继续开展活动推进其实用普及，引导纲领文件的学习，支持国际标准化提案，实现新工业化目标。

图1 领先世界水平的高辉度3原色激光光源模块   图2 世界最小型3原色激光光源模块

1．概要

    在NEDO项目中，大阪大学和岛津制作所联手，利用3原色可见光半导体激光技术，开发出了两种3原色激光光源模块。一种用于高辉度显示装置、激光照明领域，是该领域目前辉度最高的模块（如图1）；另一种用于扫描型激光投射，是可单光纤输出的目前世界最小尺寸的超小型模块。

   将上述模块装入9家制造商的设备后，对其进行性能评价。评价结果显示，与LED等其他光源相比，无论是小型化、节能性还是颜色重现性等各方面，激光光源都有其独特的优势。

    从这一激光特性来看，可望其未来应用前景相当广泛，从智能手机、笔记本终端等小型电器，到几十米高的剧场、建筑物投射等的大型放映装置皆可应用。

    针对限制了激光应用普及的特性及安全性问题，2014年，大阪大学（光学中心、副主任、特聘教授 山本和久）作为发起人，成立了可见光半导体激光应用协会，近期，制订了相应的3原色激光光源模块的性能指标、可靠性及安全性纲领文件，完善了可见光半导体激光技术应用的基础。今后，将继续推进可见光半导体激光的应用普及活动，推进纲领文件学习，支持国际标准化提案，实现新工业化目标。

    此外，2016年3月14日在日本桥生命科学中心，由可见光半导体激光应用协会、大阪大学科学中心以及NEDO共同举办的“可见光半导体激光应用研讨会”也对这些成果进行介绍。

2.最新成果

（1）领先世界水平的高辉度型和超小型3原色激光光源双双诞生

    最新开发的高辉度型3原色激光光源模块，用于高辉度显示计及激光照明用途，红、绿、蓝三色激光都具有超10W的高输出功率，实现了领先世界的高辉度（如图3）。超小型3原色激光光源模块用于扫描型激光投射，主体部分仅有0.5cc大小,堪称目前世界最小尺寸。通过调节绿色波长，这些光源可再现自然色（如图4）。

图3高辉度型模块特性检测实例            图4超小型模块特性检测实例

    近些年，一些投影设备开始采用激光作为光源。电影院、大厅等场所对辉度要求不断增高，有时必须达到10000lm以上的辉度（全光束），但10000lm以上光源目前最常使用的是氙灯和高压汞灯，LED无法实现如此高的辉度。

    最新的高辉度模块，利用3原色半导体激光（SHG型除外）可以实现10000lm级以上的高辉度。小型高辉度半导体激光有望在影院级的大型投影仪上投放使用，不仅能提供高清大画面，还能节约电力消耗。

    个人、家庭使用的小型投影仪由于几乎没有光线扩散，因此利用激光投影可以不受投影面的距离、形状限制，获得清晰图像。例如，如果内置于智能手机，则可以轻松地在墙面上投射出清晰画面。此外，这种特点也可用于人眼方面，如未来可用于开发头戴式显示器（HMD），使用强度对人眼无害的激光直接对视网膜进行扫描，即使患有近视的人群，也可以看到清晰图像。超小型模块应用需求广泛，今后会继续朝着更加小型化的方向发展。

    最新技术优势众多，通过调节内置的半导体激光元部件的数量，可以灵活地满足大规模高输出需求或小规模低输出需求，还可利用光纤实现光源和发光部分分离等。例如，应用于汽车头灯，不仅可对前方照明度和照射位置进行调节，还可随意选择光源本身的安装位置。

（2）可见光半导体激光应用协会的设立、运营以及纲领文件的制定

    可见光半导体激光应用协会以大阪大学为主体，主要探讨有关3原色激光光源模块的规格、性能指标以及可靠性、搭载产品的安全性等课题，在项目进行期间已制订完成了6项纲领文件。该组织还由其他51家相关机构组成，包括市场上8成的相关行业元件装置生产商及机器生产商、大学研究机构等。

    该协会正在就确保激光对人眼安全性的技术标准进行探讨，激光安全性制约着可视化半导体激光的应用。此外，还将致力于解决激光成像技术中的问题——散斑现象。散斑现象，形成于激光扫描投影时，是正常画面中混入干扰图样后无法准确反映画面的现象。现在，以大阪大学为中心，开发了可靠的散斑图检测技术，在此基础上制定了视觉上能够允许的散斑标准。

    以上6种纲领文件将逐步公布，该项目合作完成后还将各自推进国际标准化方案提出进程。

图5 散斑；激光干涉图样           图6散斑检测装置

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