CN101174751A - 激光光源装置及具备该激光光源装置的图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供即使发生温度变化等也能高效地抑制输出光的功率下降从而光利用效率高、输出稳定的激光光源装置，及利用效率提高了的图像显示装置。该激光光源装置，具备：射出第1波长的光的光源(311)；对从光源所射出的光进行反射而形成谐振器的多层膜镜(314)；设置于在光源与多层膜镜之间形成的光路(LW)上的、将第1波长的光之中的一部分光的波长变换成第2波长的波长变换元件(313)、及在第1波长附近具有带通特性的带通滤波器(312)；使透射了多层膜镜的光分离于光路(LW)和第2光路的反射镜(315)；和对所分离的光的输出进行测定的激光输出测定部(316)；其中：多层膜镜具有对第1波长的光进行反射、并使第2波长的光进行透射的电介质多层膜；基于激光输出测定部的输出信号进行带通滤波器的倾斜角度(θ)的调节。

Description

激光光源装置及具备该激光光源装置的图像显示装置

技术领域

本发明涉及射出激光的激光光源装置、及具备有该激光光源装置的图像显示装置。

背景技术

近年来，在光通信、光应用测定、光显示等的光电子领域中，广泛采用对半导体激光光源的振荡光进行波长变换来使用的激光光源装置。作为如此的激光光源装置，已知一种可以产生绿光、蓝光的二次谐波发生装置，其具备：在单端面形成镜结构及在其对向面形成无反射结构的半导体激光光源，和在其光振荡面形成镜结构及在其对向面形成无反射结构的非线性光学构件，其中，在激光光源装置和非线性光学构件的镜结构间形成谐振器结构(例如，参照专利文献1)。

并且，为了使波长宽度窄的激光束稳定地进行供给，提出了外部谐振型激光器，其具备：射出预定的波长的激光的半导体激光振荡器，和使从激光振荡器所射出的激光进行谐振的外部谐振器，其中，在外部谐振器内具备光聚合物体积全息图，光聚合物体积全息图使从激光振荡器所射出的激光发生衍射而入射于谐振器内的光学系统，并选择性地使预定的波长的激光进行透射而射出于外部(例如，参照专利文献2)。

【专利文献1】日本特许第3300429号公报

【专利文献2】日本特开2001-284718号公报

但是，如记载于专利文献1中的现有的二次谐波发生装置，因为不使激光窄频带化，所以残留如下问题：由于温度变化而半导体激光光源的振荡波长发生变动，或者相对于波长变换元件(与前述非线性光学构件相同)的变换波长的允许宽度，从光源所振荡的激光的振荡波长宽度宽，不能进行波长变换的波段的光多，变换效率低。

另一方面，用于如记载于专利文献2中的外部谐振型激光器中的光聚合物体积全息图，例如，为在树脂中层状地形成多个折射率不同的干涉图形、使振荡波长的激光窄频带化而进行反射的元件，虽说能够简单地构成外部谐振型激光器，但为高价的元件。由此，有制造成本升高的问题。

发明内容

于是，本发明是鉴于如此的情况而发明的，目的在于提供即使发生温度变化等也可高效地抑制输出光的功率下降、光利用效率高、输出稳定的激光光源装置。并且，目的在于提供通过利用该激光光源装置、光的利用效率提高了的图像显示装置。

本发明中的激光光源装置，具备：射出第1波长的光的光源；对从前述光源所射出的光进行反射而形成谐振器的多层膜镜；设置于通过从前述光源所射出的光所形成的第1光路上的前述光源与前述多层膜镜之间，将入射进来的第1波长的光之的一部分光的波长变换成与前述第1波长的光不同的第2波长的波长变换元件；设置于前述第1光路上的前述光源与前述多层膜镜之间，形成有在前述第1波长附近具有带通特性的带通滤波多层膜的带通滤波器；使透射了前述多层膜镜的光分支于前述第1光路和第2光路的反射镜；和对分支于前述第2光路的光的输出进行测定的激光输出测定部；其特征在于：前述多层膜镜，具有电介质多层膜，该电介质多层膜具有对前述第1波长的光进行反射、并使前述第2波长的光进行透射的特性；前述带通滤波器，基于前述激光输出测定部的输出信号进行相对于前述第1光路的倾斜角度进行位移的角度调节。

若依照于该构成，则在通过光源与多层膜镜所构成的谐振结构中设置波长变换元件，对在被多层膜镜反射而朝向光源的过程中波长被变换而得到的第2波长的光，通过带通滤波器进行反射而进行利用，由此可以高效地减小输出光的功率下降。并且，带通滤波器，基于对激光的输出进行测定的激光输出测定部的输出信号，进行相对于第1光路的倾斜角度进行位移的角度调节，由此即使在因温度变动等而从光源所射出的第1波长的光的波长发生了变化的情况下，也能够一致于波长变换元件的变换波长。进而，多层膜镜具有对第1波长的光进行反射、并使第2波长的光进行透射的特性，从而既能使光源的振荡光封闭于谐振结构的内部，又能够高效地取出通过波长变换元件所变换的第2波长的光。

即，若依照于本发明，则可以得到高效地抑制输出光的功率下降、光利用效率高、输出稳定的激光光源装置。

本发明中的激光光源装置，具备：射出第1波长的光的光源；对从前述光源所射出的光进行反射而形成谐振器的多层膜镜；设置于通过从前述光源所射出的光所形成的第1光路上的前述光源与前述多层膜镜之间，将入射进来的第1波长的光之中的一部分光的波长变换成与前述第1波长的光不同的第2波长的波长变换元件；设置于前述第1光路上的前述光源与前述多层膜镜之间，形成有在前述第1波长附近具有带通特性的带通滤波多层膜的带通滤波器；使透射了前述多层膜镜的光分支于前述第1光路和第2光路的反射镜；和对分支于前述第2光路的激光的输出进行测定的激光输出测定部；其特征在于：前述多层膜镜，由电介质多层膜构成，该电介质多层膜形成于前述波长变换元件的出射侧的表面、并具有对前述第1波长的光进行反射、使前述第2波长的光进行透射的特性；前述带通滤波器，基于前述激光输出测定部的输出信号进行相对于前述第1光路的倾斜角度进行位移的角度调节。

若依照于该构成，则通过光源与形成于波长变换元件的出射侧的表面的电介质多层膜而构成谐振结构，并对在被电介质多层膜所反射而朝向光源的过程中波长被变换而得到的第2波长的光，通过带通滤波器进行反射而进行利用，从而可以得到既能高效地减小输出光的功率下降、又由于电介质多层膜形成于波长变换元件的出射侧的表面故可减少构成部件个数从而实现低成本化及小型化的激光光源装置。并且，由于电介质多层膜，具有对第1波长的光进行反射、并使第2波长的光进行透射的特性，从而既能使光源的振荡光封闭于谐振结构的内部，又能够高效地取出通过波长变换元件所变换的第2波长的光。进而，带通滤波器，基于对激光的输出进行测定的激光输出测定部的输出信号，进行相对于第1光路的倾斜角度进行位移的角度调节，从而即使在因温度变动等而从光源所射出的第1波长的光的波长发生了变化的情况下，也能够一致于波长变换元件的变换波长。

即，若依照于本发明，则可以得到高效地抑制输出光的功率下降、光利用效率高、输出稳定的激光光源装置。

并且，在本发明中的激光光源装置中，优选构成为：前述带通滤波器，配设于前述光源与前述波长变换元件之间。

若依照于该构成，则在通过光源与多层膜镜所构成的谐振结构的内部设置波长变换元件，所以在波长变换元件中尚未变换为第2波长的光，在通过多层膜镜所反射而朝向光源的方向的过程中被变换成第2波长，在带通滤波器中被反射射出。因而，可以高效地抑制输出光的功率下降，提高光利用效率。

并且，在本发明中的激光光源装置中，优选构成为：前述带通滤波器，配设于前述多层膜镜与前述波长变换元件之间。

若依照于该构成，则通过多层膜镜所反射的一部分第2波长的光，在朝向光源的方向的过程中在带通滤波器中被反射射出。因而，可以减小由于光路的长度变长或通过光学要件的次数增加而引起的光的损失，提高光利用效率。

并且，在本发明中的激光光源装置中，优选：前述带通滤波多层膜，还具有对前述第2波长进行反射的特性。

若依照于该构成，则带通滤波多层膜，具有对第2波长的激光进行反射的特性，由此在被多层膜镜所反射、由反馈入射于波长变换元件的第1波长的激光通过波长变换元件所生成的第2波长的激光，在带通滤波多层膜中被反射，通过波长变换元件而从激光光源装置所射出。因而，可以高效地抑制输出光的功率下降，提高光利用效率。

并且，在本发明中的激光光源装置中，优选：前述带通滤波多层膜，还具有使前述第2波长进行透射的特性。

若依照于该构成，则带通滤波多层膜，具有使第2波长的激光进行透射的特性，从而通过波长变换元件所生成的第2波长的激光，在带通滤波多层膜中所透射，从激光光源装置所射出。因而，可以高效地抑制输出光的功率下降，提高光利用效率。

并且，在本发明的激光光源装置中，优选，前述带通滤波多层膜，交替地叠层高折射率层H与低折射率层L，以前述第一波长为λ，光学膜厚从前述波长变换元件侧开始按顺序为：0.236λH，0.355λL，0.207λH，0.203λL，(0.25λH，0.25λL)n，0.5λH，(0.25λL，0.25λH)n，0.266λL，0.255λH，0.248λL，0.301λH，0.631λL。其中，n为3～10的范围内的值，表示将括弧内的层重复进行叠层的重复次数。

若依照于该构成，则带通滤波多层膜如前述交替叠层高折射率层H与低折射率层L而形成，由此能够在第1波长附近具有带通特性，使从光源所射出的第1波长的光窄频带化。由此，能够提高波长变换元件中的波长变换的变换效率。

并且，在本发明中的激光光源装置中，优选：前述光源，具备阵列化了的多个发光部。

在本发明中，即使如此地采用了阵列化了的光源，也仅需将带通滤波多层膜、波长变换元件、多层膜镜、反射镜的光入射出射端面的面积扩大为对应于阵列的面积即可。这样，在本发明中，即使阵列化了光源，也不会招致装置的过度大型化，可以由简单的构成进行应对。因而，在本发明中，即使阵列化了光源，也可以一如原样保持可以得到高效地抑制输出光的功率下降、光利用效率高、输出稳定的激光光源装置的效果，并且能够使由阵列化引起的光量的增加有效转化为输出光的功率提升。

并且，在本发明中的激光光源装置中，优选：前述波长变换元件，是准相位控制型的波长变换元件。

因为准相位控制型的波长变换元件，比其他类型的波长变换元件变换效率高，所以可以进一步提高本发明的效果。

本发明中的图像显示装置，其特征在于，具备：如上述的激光光源装置，和相应于图像信息对从前述激光光源装置所射出的激光进行调制的光调制装置。

该图像显示装置，因为采用了如上述的激光光源装置，所以可以使激光的利用效率提高。

附图说明

图1是表示第1实施方式中的激光光源装置的概略构成的模式图。

图2是模式性地表示光源的结构的剖面图。

图3是表示带通滤波多层膜的分光透射率特性的一例的曲线图。

图4是模式性地表示波长变换元件的结构的剖面图。

图5是表示与带通滤波器的倾斜角度的位移有关的透射波长的偏移特性的曲线图。

图6是表示第2实施方式中的激光光源装置的概略构成的模式图。

图7是表示第3实施方式中的激光光源装置的概略构成的模式图。

图8是表示阵列化了发光部的光源的模式图。

图9是表示投影机的光学系统的概略的模式图。

符号说明

3...作为图像显示装置的投影机，31、41、51...激光光源装置，31B...蓝色光用光源装置，31G...绿色光用光源装置，31R...红色光用光源装置，32...液晶面板，33...液晶光阀，34...十字分色棱镜，35...投影透镜，311、321、323...光源，322...发光部，311A...镜层，311B...激光媒介物，312...带通滤波器，312B...带通滤波多层膜，313、413...波长变换元件，313A、413A...波长变换部，314...多层膜镜，314B、413C...电介质多层膜，315...反射镜，315B...反射膜，316...激光输出测定部，317...控制部，318...旋转机构，400...基板。

具体实施方式

以下，对本发明中的实施方式基于附图而进行说明。

第1实施方式

图1，是表示第1实施方式中的激光光源装置的概略构成的模式图。激光光源装置31，具备：光源311，带通滤波器312，波长变换元件313，多层膜镜314，反射镜315，激光输出测定部316，控制部317，旋转机构318。其中，带通滤波器312、波长变换元件313、多层膜镜314及反射镜315，在作为从光源311所射出的激光的第1光路的光路LW上，从光源311侧按该顺序设置。

光源311，射出第1波长的光。

图2是模式性地表示光源311的结构的剖面图。示于图2中的光源311，为所谓的面发光型半导体激光器，具有：例如至少由半导体晶片构成的基板400；形成于基板400上，具有作为反射镜的功能的镜层311A；和叠层于镜层311A的表面的激光媒介物311B。

镜层311A，通过在基板400上由例如CVD(Chemical VaporDeposition，化学汽相淀积)所形成的、高折射率的电介质与低折射率的电介质的叠层体所构成。构成镜层311A的各层的厚度、各层的材料、层数，被设为对于从光源311所射出的光的波长(第一波长)最适合、反射光相干涉从而相互加强这样的条件。

激光媒介物311B，形成于镜层311A的面上。该激光媒介物311B，连接于未进行图示的通电单元，当从通电单元供给预定量的电流时，射出第1波长的光。并且，激光媒介物311B，通过在镜层311A和示于图1中的多层膜镜314之间，第1波长的光发生谐振，使特定的波长(第1波长)的光放大。即，通过镜层311A、后述的多层膜镜314所反射的光，与通过激光媒介物311B新射出的光发生谐振而被放大，从激光媒介物311B的光出射端面向大致正交于镜层311A、基板400的方向射出。

带通滤波器312，如图1所示，在从光源311所射出的光的光路LW上，对向于光源311所配设，在第1波长附近具有带通特性。其在从光源311所射出的光之内，仅使所设定的特定波长的光选择性地进行透射，并对此外的激光进行反射。即，具有使从光源311所射出的光窄频带化的功能。还有，选择性地透射带通滤波器312的光的特定波长，为第1波长中的半幅值大致为0.5nm的光。

并且，带通滤波器312，构成为：通过后述的旋转机构318，相对于光源311的激光射出面(大致平行于光路LW的面)的倾斜角度θ、即相对于光路LW的倾斜角度可以位移。

该带通滤波器312，在玻璃基板312A的一方的面(入射面)具备带通滤波多层膜312B，在另一方的面(射出面)具备用于防止光反射的反射防止(AR：anti-reflective，防放射)膜312C，使形成有带通滤波多层膜312B的面配设在光源311侧。通过该带通滤波多层膜312B，带来上述的带通滤波器312的功能。

还有，带通滤波器312，也可以使形成有AR膜312C的面朝向光源311侧。

带通滤波多层膜312B的膜构成如下。交替地叠层高折射率层H与低折射率层L，以振荡波长为λ，光学膜厚从前述波长变换元件侧开始按顺序为：0.236λH，0.355λL，0.207λH，0.203λL，(0.25λH，0.25λL)n，0.5λH，(0.25λL，0.25λH)n，0.266λL，0.255λH，0.248λL，0.301λH，0.631λL。其中，n为3～10的范围内的值，表示将括弧内的层重复进行叠层的重复次数。

作为高折射率层H的材料，从在使用波长范围中为透明、不会影响环境的Ta₂O₅、Nb₂O₅、TiO₂、ZrO₂等的物质之内选择1种；作为低折射率层L的材料，同样地，从不会影响环境的SiO₂、MgF₂等的物质之内选择1种。

图3，是表示这样所形成的带通滤波多层膜312B的分光透射率特性的一例的曲线图。曲线图的横轴表示波长(am)，纵轴表示透射率(％)。

还有，带通滤波多层膜312B，具有对在后述的波长变换元件313(波长变换元件部313A)中所变换的变换波长(第2波长)的光进行反射的特性。优选：带通滤波多层膜312B对于第2波长的光具有80％以上的反射率。

波长变换元件313，将入射进来的光的波长变换为大致一半的波长(第2波长)的光。波长变换元件313，如图1所示，设置于从光源311所射出的光的光路LW上的、带通滤波器312与多层膜镜314之间。

图4是模式性地表示波长变换元件313的结构的剖面图。波长变换元件313，例如呈四棱柱状，具备：波长变换部313A，处于波长变换部313A的光源311侧的面(入射端面)的反射防止膜313B，和处于波长变换部313A的多层膜镜314侧的面(射出端面)的反射防止膜313C。

波长变换部313A，为生成入射进来的光的二次谐波的二次谐波产生(SHG：Second Harmonic Generation，二次谐波产生)元件。波长变换部313A，具备周期性的极化反转结构，通过由准相位匹配(QPM：QuasiPhase Matching，准相位匹配)产生的波长变换，将入射进来的光的波长变换为大致一半的波长(第2波长)的光。例如，在从光源311所射出的光的波长(第1波长)为1064nm(近红外)的情况下，波长变换部313A，将其变换为一半的波长(第2波长)532nm，生成绿色的光。但是，波长变换部313A的波长变换效率，一般为百分之几程度。即，并非从光源311所射出的所有光，都变换为第2波长的光。

周期性的极化反转结构，例如形成于铌酸锂(LN：LiNbO₃)、钽酸锂(LT：LiTaO₃)等的无机非线性光学材料的晶体基板内部。具体而言，周期性的极化反转结构，构成为：在如此的晶体基板内部，在相对于从光源311所射出的光大致正交的方向上，将极化方向相互反转的2个区域313Aa、313Ab，以预定的间隔交替地形成多个。这2个区域313Aa、313Ab的间距，考虑入射光的波长与晶体基板的折射率方差来适当确定。

还有，一般由半导体激光器所振荡的激光，在增益频带之中多个纵模式振荡，并由于温度的变动等影响它们的波长发生变化。即，在波长变换元件313中所变换的光的波长的允许宽度为0.3nm程度，相对于使用环境温度的变化，0.1nm/℃程度地进行变动。

AR膜313B、313C，为例如至少由单层或多层构成的电介质膜，使第1波长的光及第2波长的光这两者以例如98％以上的透射率进行透射。还有，AR膜313B、313C，虽然具有减少光入射、射出波长变换元件313时的光损失的特性，但是不是达成波长变换元件313的功能所必须的构成，所以也可以省略。即，也可以使波长变换元件313，仅以波长变换部313A构成。

多层膜镜314，如图1所示，设置于光路LW上的波长变换元件313的射出侧，具有选择性地将第1波长的光朝向光源311的方向进行反射，使其以外的波长(包括第2波长)的光进行透射的功能。

多层膜镜314，在作为透明构件的玻璃基板314A的一方的面(入射面)形成电介质多层膜314B，在另一方的面(射出面)形成用于防止光反射的反射防止膜314C，使电介质多层膜314B朝向波长变换元件313侧地配设。

电介质多层膜314B，可以通过例如CVD而进行形成，构成多层膜的各层的厚度、各层的材料、层数，可相应于所要求的特性而最优化。通过该电介质多层膜314B，带来上述的多层膜镜314的功能。该电介质多层膜314B的相对于第2波长的光的透射率、及相对于第1波长的光的反射率，越高越好，必需为80％以上。

并且，作为透明构件的玻璃基板314A，由如下材料构成：优选相对于对玻璃基板314A进行透射的第2波长的光的透射率高，在本实施方式中具有80％以上的透射率；并优选相对于第1波长的光的透射率低，在本实施方式中具有20％以下的透射率。由此，可以减少对多层膜镜314进行透射的第1波长的光的损失。

还有，AR膜314C，不是达成多层膜镜314的功能所必须的构成，所以也可以省略。即，也可以使多层膜镜314，仅以玻璃基板314A和电介质多层膜314B构成。

反射镜315，如图1所示，设置于光路LW上的多层膜镜314的射出侧，具有对从多层膜镜314所射出的第2波长的光的一部分、例如激光输出的0.5％程度进行反射，并分离于朝向激光输出测定部316的第2光路的功能。

该反射镜315，在玻璃基板315A的一方的面设置至少由电介质多层膜构成的反射膜315B，设置成：使反射膜315B位于多层膜镜314侧、在光路LW上，相对于光路LW倾斜例如45°。构成反射膜315B的多层膜的各层的厚度、各层的材料、层数，可相应于所要求的特性而最优化。还有，反射镜315，也可以在玻璃基板315A的另一方的面设置AR膜。

激光输出测定部316，具有均未图示的感光传感器和测定电路，对从反射镜315进行入射的反射光进行感光而变换为电信号，并通过信号处理而求激光输出的测定值。作为感光传感器，能够采用半导体光敏二极管等。

由激光输出测定部316所得到的激光输出测定值的输出信号，被送给控制部317。

控制部317，以具备有CPU、RAM及ROM等的微型计算机所构成，基于从激光输出测定部316输入进来的激光输出测定值的输出信号而进行旋转机构318的控制。

旋转机构318，如图1所示，基于从控制部317进行输入的控制信号，进行带通滤波器312的在光路LW上的倾斜角度θ进行位移的角度调整。

倾斜角度θ，是相对于光源311的激光射出面(大致正交于光路LW的面)的倾斜角度。即，为相对于光路LW的倾斜角度。通过调节该倾斜角度θ而调整对带通滤波器312进行透射的光(第1波长)的峰值波长。倾斜角度θ的角度调节是这样进行的：采用各种旋转马达、传动机构或压电元件的利用了杠杆原理的旋转运动，以带通滤波器312的大致中心点RC作为旋转中心，如图中箭头α所示进行转动。

接下来，关于直到从激光光源装置31得到输出光的过程，参照图1、图2、图4而进行说明。

光源311，当电流流过激光媒介物311B时，射出第1波长的光。从光源311所射出的第1波长的光，入射于带通滤波器312。在带通滤波器312中，在带通滤波多层膜312B中，使第1波长的光之中的波长宽度为大致0.5nm程度的光透射，并反射其以外的波长宽度的光。即，进行入射进来的第1波长的光的窄频带化。

在此，带通滤波器312被配设成相对于光源311的激光射出面倾斜、且形成有带通滤波多层膜312B的面位于光源311侧，这时被带通滤波多层膜312B反射的激光不会入射到光源311。由此，能够防止在带通滤波器312和光源311之间产生不需要的谐振结构。

对带通滤波器312的带通滤波多层膜312B进行了透射的第1波长的光，向波长变换元件313所射出，入射于波长变换元件313。在波长变换元件313中，入射进来的第1波长的光之中一部分光的波长，被变换成一半的波长(第2波长)，向多层膜镜314射出。

在多层膜镜314中，从波长变换元件313所射出的光之中被变换成第2波长的光，对电介质多层膜314B进行透射，朝向反射镜315射出。另一方面，从波长变换元件313所射出的光之中未被变换成第2波长的光(第1波长的光)，通过电介质多层膜314B被反射，朝向光源311的方向。

而且，对多层膜镜314的电介质多层膜314B进行透射后朝向反射镜315射出的变换成第2波长的光，在反射镜315的反射膜315B中，入射于多层膜镜314的第2波长的光之中为激光输出的0.5％程度的光L4，被朝向激光输出测定部316反射。其他的第2波长的光，对反射镜315进行透射，作为激光LS而从反射镜315(激光光源装置31)射出。还有，通过电介质多层膜314B所反射的激光L4，用于对带通滤波器312的倾斜角度θ进行调节。关于该倾斜角度θ的调节进行后述。

另一方面，通过多层膜镜314的电介质多层膜314B被反射或朝向光源311的方向的第1波长的光，在朝向光源311的过程中再次通过波长变换元件313。在通过的过程中，其中的一部分光被变换成第2波长。

然后，对波长变换元件313进行了透射的光，入射于带通滤波器312。

在带通滤波器312中，在通过多层膜镜314的电介质多层膜314B所反射而朝向光源311的方向的过程中通过波长变换元件313被变换成第2波长的光，被带通滤波多层膜312B反射，朝向多层膜镜314的方向。另一方面，在通过多层膜镜314的电介质多层膜314B所反射而朝向光源311的方向的过程中未被波长变换元件313变换成第2波长的光(第1波长的光)，对带通滤波多层膜312B进行透射，返回到光源311。

通过带通滤波多层膜312B所反射而朝向多层膜镜314的方向的第2波长的光，经过波长变换元件313内，并从波长变换元件313所射出，对多层膜镜314进行透射，然后除在反射镜315中被反射的一部分光之外，对反射镜315进行透射，作为激光LS从激光光源装置31所射出。

并且，对带通滤波多层膜312B进行透射、返回到光源311的光，通过镜层311A所反射，再次从光源311所射出。这样，第1波长的光，通过在光源311与多层膜镜314之间进行往复，与在激光媒介物311B中新振荡的光一起进行谐振而被放大。即，激光光源装置31，具备形成于光源311的镜层311A与多层膜镜314之间的谐振结构。

还有，在图1中，L1表示：从光源311所射出，通过波长变换元件313被变换成第2波长的光，然后对多层膜镜314进行透射而从反射镜315作为激光LS所射出的激光。L2表示：从光源311所射出、通过带通滤波多层膜312B所反射而返回到光源311的光，以及对带通滤波多层膜312B进行透射但没有被波长变换元件313变换成第2波长地射出、然后被多层膜镜314反射、在朝向光源的过程中也没有被波长变换元件313变换成第2波长、对带通滤波多层膜312B进行透射而返回到光源311的光。

并且，L3表示：通过多层膜镜314所反射，在朝向光源的过程中通过波长变换元件313被变换成第2波长，然后通过带通滤波多层膜312B所反射，对多层膜镜314进行透射而从反射镜315作为激光LS所射出的激光。

而且，虽然在图1中，将L1～L3示于不同的位置，但是这些仅是为了说明的方便，而示于不同的位置，本来存在于相同的位置。

接下来关于带通滤波器312的倾斜角度θ的调节而进行说明。

一般由半导体激光器(光源311)所振荡的光，在增益频带之中多个纵模式进行振荡，并由于温度的变动等的影响它们的波长发生变化。并且，在波长变换元件313中被波长变换的光的波长，相对于温度的变动，0.1nm/℃程度地进行变化。

通过带通滤波器312的倾斜角度θ的位移进行的角度调节，其目的是为了能对应于这样的温度变动得到稳定的激光。

带通滤波器312的倾斜角度θ的调节，基于在反射镜315的反射膜315B中被反射、行进到第2光路、并入射于激光输出测定部316的第2波长的光L4来进行。

在激光输出测定部316中，感光传感器对入射进来的光L4进行感光而变换成电信号，并基于该电信号而在测定电路中求激光输出的测定值。

然后，由激光输出测定部316所得到的激光输出测定值的输出信号，被送给控制部317。

在控制部317中，运行基于在ROM中存储的激光输出和与倾斜角度θ有关的波长的偏移特性的控制程序，向旋转机构318输出控制信号，使带通滤波器变成与由激光输出测定部316所得到的激光输出测定值的输出信号对应的倾斜角度θ。

在旋转机构318中，基于从控制部317输入进来的控制信号，进行角度调节，即，传动机构进行工作，以大致中心点RC作为旋转中心，带通滤波器312进行预定量旋转，位移成预定的倾斜角度θ。

还有，激光输出测定部316的测定时间的间隔，及旋转机构318的工作频度，可对使用环境等进行考虑而适当确定。

图5，是表示于倾斜角度θ的位移有关的透射波长的偏移特性的曲线图。曲线图的横轴表示波长(nm)，纵轴表示透射率(％)。还有，图5，表示从光源311所射出的光的设定波长为1064nm的情况。

示于图5中的曲线a，是带通滤波器312的倾斜角度θ为0°时的透射率曲线，同样地曲线b是倾斜角度θ为1°，曲线c是为2°，曲线d是为3°，曲线e是为4°，曲线f是为5°时的透射率曲线。

在图5中，随着带通滤波器312的倾斜角度θ从0°向5°变大，对带通滤波器312进行透射的光的峰值波长位移向变小(使频率变高)的方向偏移。

还有，带通滤波器312的倾斜角度θ的调节，可以为相对于光源311的激光射出面向右倾斜或者向左倾斜中的任何方向。

本实施方式中的激光光源装置31，起到以下的效果。

(1)带通滤波器312，通过基于激光输出测定部316的输出信号而进行相对于光路LW的倾斜角度θ进行位移的角度调节，即使在因温度变动等而从光源311所射出的光的波长发生了变化的情况下，也能够使之一致于波长变换元件313的变换波长。即，可以得到高效地抑制输出光的功率下降、光利用效率高、输出稳定的激光光源装置。

(2)因为在通过光源311与多层膜镜314所构成的谐振结构的内部设置波长变换元件313，所以在波长变换元件313中未被变换成第2波长的光，在被多层膜镜314反射而朝向光源311的过程中被变换成第2波长，在带通滤波器312中被反射而射出。因而，能够高效地抑制输出光的功率下降，提高光利用效率高。

(3)通过多层膜镜314具有对第1波长的光进行反射、并使第2波长的光进行透射的特性，既能将光源311的振荡光封闭于谐振结构的内部，又能够高效地取出通过波长变换元件313所变换的第2波长的光。

(4)由于带通滤波多层膜312B如前述是交替叠层高折射率层H与低折射率层L所形成，所以在第1波长附近具有带通特性，能够使从光源311所射出的第1波长的光窄频带化。因而，能够提高波长变换元件313中的波长变换的变换效率。

(5)因为波长变换元件313，是准相位匹配型的波长变换元件，变换效率比其他类型的波长变换元件高，所以可以进一步提高(1)的效果。

第2实施方式

图6，是表示第2实施方式中的激光光源装置41的概略构成的模式图。在第2实施方式的激光光源装置41中，带通滤波器412的配设位置与第1实施方式的激光光源装置31不相同，除此以外，与前述第1实施方式相同。从而，在图6中，在与第1实施方式相同构件上附加相同符号，其说明进行省略或简略化。并且，关于直到从激光光源装置41得到输出光的过程，及带通滤波器412的倾斜角度θ的调节也相同，其详细的说明也进行省略或简略化。

在图6中，激光光源装置41，具备：光源311，带通滤波器412，波长变换元件313，多层膜镜314，反射镜315，激光输出测定部316，控制部317，旋转机构318。其中，波长变换元件313、带通滤波器412、多层膜镜314及反射镜315，在从光源311所射出的光的光路LW上，从光源311侧开始按该顺序设置。

接下来，关于直到从激光光源装置41得到输出光的过程，参照图6而进行说明。

光源311，射出第1波长的光。从光源311所射出的第1波长的光，朝向波长变换元件313所射出。从光源311所射出的第1波长的光，入射于波长变换元件313。

在波长变换元件313中，在入射进来的第1波长的光之中一部分光的波长，被变换成一半的波长(第2波长)，朝向带通滤波器412而射出。

从波长变换元件313所射出的光，入射于带通滤波器412。带通滤波器412在第1波长附近具有带通特性。在带通滤波器412中，在带通滤波多层膜412B中，在第1波长附近、第1波长的光之中的波长宽度为大致0.5nm程度的光透射，并反射其以外的波长的光。即，进行入射进来的第1波长的光的窄频带化。

还有，带通滤波多层膜412B，具有使第2波长的光进行透射的特性。优选：带通滤波多层膜412B，相对于第2波长的光具有80％以上的透射率。然后，对带通滤波器412进行了透射的第2波长的光，向多层膜镜314所射出。从带通滤波器412所射出的光，入射于多层膜镜314。

在多层膜镜314中，从波长变换元件313所射出的光之中被变换成第2波长的光，对电介质多层膜314B进行透射，朝向反射镜315所射出。

而且，从多层膜镜314朝向反射镜315所射出的第2波长的光，在反射镜315的反射膜315B中，入射进来的第2波长的光之中为激光输出的0.5％程度的光L4，朝向激光输出测定部316所反射，其他的第2波长的光，对反射镜315进行透射，作为激光LS而从反射镜315(激光光源装置41)所射出。

另一方面，从波长变换元件313所射出的光之中未被变换成第2波长的光(第1波长的光)，通过电介质多层膜314B所反射，对带通滤波器412和波长变换元件313进行透射，并返回到光源311。在对波长变换元件313进行透射时，第1波长的光的一部分被变换成第2波长。对波长变换元件313进行了透射的第1波长的光，与在光源311中新振荡的光进行谐振而被放大。即，激光光源装置41，具备在设置于光源311的内部的镜层311A与多层膜镜314之间形成的谐振结构。

当对波长变换元件313进行透射时被变换成第2波长的光，通过镜层311A所反射，对波长变换元件313和带通滤波器412进行透射，并入射于多层膜镜314。入射于该多层膜镜314的第2波长的光，对多层膜镜314进行透射，除在反射镜315中所反射的一部分光之外，对反射镜315进行透射，作为激光LS从激光光源装置31所射出。

还有，在图6中，L1表示：从光源311所射出，通过波长变换元件313被变换成第2波长的光，对多层膜镜314进行透射，从反射镜315作为激光LS所射出的激光。L2表示从光源311所射出，没有被波长变换元件313变换成第2波长而射出，返回到光源311的光。L3表示通过多层膜镜314所反射，在朝向光源311的过程中被波长变换元件313变换成第2波长，通过镜层311A所反射，对多层膜镜314进行透射而从反射镜315作为激光LS所射出的激光。而且，虽然在图6中，将L1～L3示于不同的位置，但是这些仅是为了说明的方便而示于不同的位置，本来存在于相同的位置。

在此，能够将波长变换元件313的入射侧表面的反射防止膜313B，替换为具有使第1波长的激光进行透射、并对第2波长的激光进行反射的特性的多层膜。在该情况下，当对波长变换元件313进行透射时被变换成第2波长的光，在波长变换元件313的多层膜中被反射，对波长变换元件313进行透射，并朝向多层膜镜314所射出。

若依照于第2实施方式的激光光源装置41，则能够起到与第1实施方式的上述效果(1)及(3)～(5)同样的效果。

第3实施方式

图7，是表示第3实施方式中的激光光源装置的概略构成的模式图。第3实施方式的激光光源装置51，代替第1实施方式的激光光源装置31中的多层膜镜314，而在波长变换元件413的出射侧的表面具备有电介质多层膜413C，除此之外与前述第1实施方式相同。从而，在与第1实施方式相同构件上附加相同符号，其说明省略或简略化。并且，关于直到从激光光源装置51得到输出光的过程，及带通滤波器312的倾斜角度θ的调节也相同，其详细的说明也省略或简略化。

在图7中，激光光源装置51，在作为从光源311所射出的光的第1光路的光路LW上，从光源311侧开始按顺序设置带通滤波器312、波长变换元件413、反射镜315。并且，具备：激光输出测定部316、控制部317、和旋转机构318。

波长变换元件413，例如呈四棱柱形状，并具备：波长变换部413A，在波长变换部413A的光源311侧的面(入射端面)的反射防止膜413B，和在波长变换部413A的反射镜315侧的面(射出端面)的电介质多层膜413C。

接下来，关于直到从激光光源装置51得到输出光的过程，参照图7而进行说明。

从光源311所射出的第1波长的光，入射于带通滤波器312，在带通滤波多层膜312B中，第1波长的光之中的波长宽度为大致0.5nm程度的光透射，并反射其以外的波长宽度的光。即，进行入射进来的第1波长的光的窄频带化。

对带通滤波器312的带通滤波多层膜312B进行了透射的第1波长的光，朝向波长变换元件413所射出，入射于波长变换元件413。

在波长变换元件413中，在波长变换部413A中入射进去的第1波长的光之中一部分光的波长，被变换成一半的波长(第2波长)。然后，被变换成第2波长的光，对电介质多层膜413C进行透射，朝向反射镜315所射出。另一方面，未被变换成第2波长的光(第1波长的光)，通过电介质多层膜413C所反射，朝向光源311的方向。

然后，朝向反射镜315所射出的被变换成第2波长的光，在反射镜315的反射膜315B中，入射于反射镜315的第2波长的光之中为激光输出的0.5％程度的激光L4，朝向激光输出测定部316所反射。其他的第2波长的光，对反射镜315进行透射，作为激光LS从反射镜315(激光光源装置51)所射出。

另一方面，通过波长变换元件413的电介质多层膜413C所反射、而朝向光源311的方向的第1波长的光，在再次通过波长变换部413A的过程中，其中的一部分光被变换成第2波长。

然后，对波长变换元件413进行了透射的光，入射于带通滤波器312。

在带通滤波器312中，被变换成第2波长的光，通过带通滤波多层膜312B所反射，再次朝向波长变换元件413的方向。另一方面，未被变换成第2波长的光(第1波长的光)，对带通滤波多层膜312B进行透射，返回到光源311。

通过带通滤波多层膜312B所反射而朝向波长变换元件413的方向的第2波长的光，经过波长变换元件413内，并从波长变换元件413入射于反射镜315。然后，除在反射镜315中所反射而分离到第2光路的一部分光以外，对反射镜315进行透射，作为激光LS从激光光源装置51所射出。

而且，对带通滤波多层膜312B进行透射、而返回到光源311的光，通过镜层311A(参照图2)所反射，再次从光源311射出。这样，第1波长的光，通过往复经过光源311与波长变换元件413的电介质多层膜413C之间，与在激光媒介物311B中新振荡的光进行谐振而被放大。即，激光光源装置51，具备在光源311的镜层311A与波长变换元件413的电介质多层膜413C之间形成的谐振结构。

若依照于第3实施方式的激光光源装置51，则除了第1实施方式的上述效果(1)及(3)～(5)之外，还能够起到以下的效果。

具有选择性地对第1波长的光朝向光源311的方向进行反射、使除此之外的包括第2波长的波长的光进行透射的功能的电介质多层膜413C，形成于波长变换元件413的出射侧的表面，由此可得到减少构成部件个数、低成本化及小型化了的激光光源装置51。

实施方式的变形例

本发明并非限定于前述的第1实施方式～第3实施方式，在能够达到本发明的目的的范围的变形、改良等包括在本发明中。即使是如在以下作为变形例所举的方式，也能够得到与前述的实施方式同样的效果。

作为光源311，除面发光型半导体激光器以外，还能够采用所谓的端面发光型半导体激光器或半导体激发固体激光器。还有，在采用端面发光型半导体激光器的情况下，优选：在光源311与波长变换元件313、413之间，设置用于使从光源所射出的光平行化的透镜。

并且，光源311，能够设为具备有阵列化了的多个发光部。图8(A)及图8(B)，全都是表示阵列化了发光部的光源的模式图。在图8(A)的光源321中，多个发光部322排成一列。并且，在图8(B)的光源323中，多个发光部322排成2列。还有，发光部的个数、列数，并不限于图8(A)、(B)中所示。在上述的激光光源装置31、41、51中，即使采用了如此地阵列化了发光部的光源，也仅需将带通滤波器312、波长变换元件313、413、多层膜镜314、反射镜315的光入射面及射出面的面积，扩展为对应于阵列的面积即可。

如此地，在上述的激光光源装置31、41、51中，即使阵列化了光源，也不会招致装置的过度的大型化，可以由简单的构成进行应对。因而，在上述的激光光源装置31、41、51中，即使阵列化了光源，也可以一如原样保持可以得到高效地抑制输出光的功率下降、光利用效率高、输出稳定的激光光源装置的效果，并使由阵列化引起的光量的增加，有效地转化为输出光的功率提升。

作为构成波长变换元件313、413的非线性光学材料，虽然在前面例示了LN(LiNbO₃)、LT(LiTaO₃)，但是也可以在此以外而利用KNbO₃，BNN(Ba₂NaNb₅O₁₅)，KTP(KTiOPO₄)，KTA(KTiOAsO₄)，BBO(β-BaB₂O₄)，LBO(LiB₃O₇)等的无机非线性光学材料。并且，也可以采用间硝基苯胺、2-甲基-4-硝基苯胺、查尔酮、二氰基乙烯基苯甲醚、3、5-二甲基-1-(4-硝基苯基)吡唑、N-甲氧甲基-4-硝基苯胺等的低分子有机材料、极化聚合物等的有机非线性光学材料。

作为波长变换元件313、413，除了上述的SHG元件之外，也可以采用三次谐波产生元件。

激光光源装置的应用例

通过将如上所述的激光光源装置31、41、51应用于图像显示装置等中，可以使这些装置中的光的利用效率提高。对向以下图像显示装置的应用例进行说明。

说明作为应用了第1实施方式中的激光光源装置31的图像显示装置的一例的、投影机3的构成。图9，是表示投影机3的光学系统的概略的模式图。

在图9中，投影机3，具备：激光光源装置31，作为光调制装置的液晶面板32，入射侧偏振板331及射出侧332，十字分色棱镜34，和投影透镜35等。还有，通过晶面板32、和设置于其光入射侧的入射侧偏振板331及设置于光射出侧的射出侧偏振板332而构成液晶光阀33。

激光光源装置31，具备：射出红色激光的红色光用光源装置31R，射出蓝色激光的蓝色光用光源装置31B，和射出绿色激光的绿色光用光源装置31G。这些激光光源装置31(31R、G、B)，被配置为：分别对向于十字分色棱镜34的三个侧面。虽然在图9中，夹持十字分色棱镜34地红色光用光源装置31R与蓝色光用光源装置31B相互对向，且投影透镜35与绿色光用光源装置31G互相对向，但是它们的位置可以适当替换。

液晶面板32，例如，采用了多晶硅TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)作为开关元件。从各激光光源装置31所射出的色光，通过入射侧偏振板331而入射于液晶面板32。入射于液晶面板32的光，相应于图像信息而被调制，从液晶面板32射出。通过液晶面板32所调制的光之中仅有特定的直线偏振光，对射出侧偏振板332进行透射，朝向十字分色棱镜34。

还有，因为从激光光源装置31所射出的光，是偏振方向十分一致的光，所以，原理上，还可以将入射侧偏振板331省略。但是，实际上，将从激光光源装置31所射出的光直接作为照明光进行利用的情况并不多，在激光光源装置31与液晶面板32之间大多设置用于将从激光光源装置31所射出的光处理成适于照明光的光的光学要件(例如，衍射光栅，透镜，棒状积分器等)。于是，由于通过如此的光学要件，还有可能在偏振中产生一些紊乱。若使偏振产生了紊乱的光直接入射于液晶面板32，则还可能出现投影图像的对比度下降，或在投影图像中产生色斑。因此，如果在液晶面板32的入射侧设置入射侧偏振板331，而使入射于液晶面板32的偏振光的方向一致，则能够减少投影图像的对比度的下降、色斑的产生，可以得到更高质量的图像。

十字分色棱镜34，是对通过各液晶面板32所调制的各色光进行合成，形成彩色图像的光学元件。该十字分色棱镜34，呈使4个直角棱镜相贴合了的平面看大致正方形状。而且，在这4个直角棱镜的界面上，X字状地设置2种类型的电介质多层膜。这些电介质多层膜，对从互相对向的各液晶面板32所射出的各色光进行反射，并使从对向于投影透镜35的液晶面板32射出的色光进行透射。如此一来，合成被各液晶面板32所调制的各色光，形成彩色图像。投影透镜35，以组合了多个透镜的组透镜所构成。该投影透镜35，放大投影彩色图像。

因为上述构成的投影机3采用了激光光源装置31，所以能够得到光的利用效率提高了的投影机。

还有，虽然在该应用例中，采用了第1实施方式中的激光光源装置31(31R、G、B)，但是也可以将其中的一部分或者全部，替换为其他的实施方式中的激光光源装置41、51。

并且，也可以将激光光源装置31(31R、G、B)之中的一部分，替换为直接利用基波激光的波长的激光光源装置。

虽然在该应用例中，关于采用了3个作为光调制装置的液晶面板的投影机的例而进行了说明，但是第1实施方式～第3实施方式的激光光源装置31、41、51，也能够应用于采用了1个、2个、或者4个以上作为光调制装置的液晶面板的投影机中。

并且，虽然在该应用例中，关于透射型的投影机而进行了说明，但是第1实施方式～第3实施方式的激光光源装置31、41、51，也可以应用于反射型投影机中。在此，所谓“透射型”，是指光调制装置为使光进行透射的类型；所谓“反射型”，是指光调制装置为对光进行反射的类型。

并且，光调制装置并不限于液晶面板32，例如也可以为采用了微镜的器件。

而且，作为投影机，有从观看投影面的方向进行图像投影的前投影型、和从与观看投影面的方向相反侧进行图像投影的背投影型，第1实施方式～第3实施方式的激光光源装置31、41、51，可以应用于任何类型中。

并且，作为投影机，还可以应用于以下方式的投影机中，即，具有：光源控制装置，其作为光调制装置，通过对输入于激光光源装置的电流等相应于图像信号进行控制而使相应于图像信号所调制的激光从激光光源装置射出；和扫描单元，其通过使从激光光源装置所射出的激光在显示面上进行扫描而使图像进行显示。

而且，虽然在该应用例中，作为应用了激光光源装置31的图像显示装置的一例，对具备有放大投影图像的投影透镜35的投影机进行介绍，但是第1实施方式～第3实施方式的激光光源装置31、41、51，也可以应用于不采用投影透镜35的图像显示装置中。

Claims (10)

1.一种激光光源装置，其具备：

射出第1波长的光的光源；

对从前述光源所射出的光进行反射而形成谐振器的多层膜镜；

波长变换元件，其设置于通过从前述光源所射出的光所形成的第1光路上的前述光源与前述多层膜镜之间，将入射进来的第1波长的光之中的一部分光的波长变换成与前述第1波长的光不同的第2波长；

带通滤波器，其设置于前述第1光路上的前述光源与前述多层膜镜之间，形成有在前述第1波长附近具有带通特性的带通滤波多层膜；

使透射了前述多层膜镜的光分支于前述第1光路和第2光路的反射镜；和

对分支于前述第2光路的光的输出进行测定的激光输出测定部；

其特征在于：

前述多层膜镜，具有电介质多层膜，该电介质多层膜具有对前述第1波长的光进行反射、并使前述第2波长的光进行透射的特性；

前述带通滤波器，基于前述激光输出测定部的输出信号进行使相对于前述第1光路的倾斜角度位移的角度调节。

2.一种激光光源装置，其具备：

射出第1波长的光的光源；

对从前述光源所射出的光进行反射而形成谐振器的多层膜镜；

波长变换元件，其设置于通过从前述光源所射出的光所形成的第1光路上的前述光源与前述多层膜镜之间，将入射进来的第1波长的光之中的一部分光的波长变换成与前述第1波长的光不同的第2波长；

带通滤波器，其设置于前述第1光路上的前述光源与前述多层膜镜之间，形成有在前述第1波长附近具有带通特性的带通滤波多层膜；

使透射了前述多层膜镜的光分支于前述第1光路和第2光路的反射镜；和

对分支于前述第2光路的光的输出进行测定的激光输出测定部；

其特征在于：

前述多层膜镜，由电介质多层膜构成，该电介质多层膜形成于前述波长变换元件的出射侧的表面，具有对前述第1波长的光进行反射、并使前述第2波长的光进行透射的特性；

前述带通滤波器，基于前述激光输出测定部的输出信号进行使相对于前述第1光路的倾斜角度位移的角度调节。

3.按照权利要求1或2所述的激光光源装置，其特征在于：

前述带通滤波器，配设于前述光源与前述波长变换元件之间。

4.按照权利要求1所述的激光光源装置，其特征在于：

前述带通滤波器，配设于前述多层膜镜与前述波长变换元件之间。

5.按照权利要求3所述的激光光源装置，其特征在于：

前述带通滤波多层膜，还具有对前述第2波长进行反射的特性。

6.按照权利要求4所述的激光光源装置，其特征在于：

前述带通滤波多层膜，还具有使前述第2波长进行透射的特性。

7.按照权利要求1～6中的任何一项所述的激光光源装置，其特征在于：

前述带通滤波多层膜，交替地叠层高折射率层H与低折射率层L，以前述第1波长为λ，光学膜厚从前述波长变换元件侧开始按顺序为：0.236λH，0.355λL，0.207λH，0.203λL，(0.25λH、0.25λL)n，0.5λH，(0.25λL、0.25λH)n，0.266λL，0.255λH，0.248λL，0.301λH，0.631λL；

其中，n为在3～10的范围内的值，表示将括弧内的层重复进行叠层的重复次数。

8.按照权利要求1～7中的任何一项所述的激光光源装置，其特征在于：

前述光源，具备阵列化的多个发光部。

9.按照权利要求1～7中的任何一项所述的激光光源装置，其特征在于：

前述波长变换元件，是准相位匹配型的波长变换元件。

10.一种图像显示装置，其特征在于，具备：

权利要求1～9中的任何一项所述的激光光源装置，和

相应于图像信息对从前述激光光源装置所射出的激光进行调制的光调制装置。

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