JP2008083482A - レーザ光源装置、照明装置、モニタ装置およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】波長変換がなされたレーザ光を高出力で発生可能とする。
【解決手段】半導体レーザアレイ２０を発したレーザ光を光波長変換素子３０に通す。光波長変換素子３０には、分極反転領域と分極非反転領域とが交互に形成された分極反転列ＰＬが複数形成されている。半導体レーザアレイ２０から発したレーザ光ＬＢ１の光路には分極反転列ＰＬの一つが位置するように、半導体レーザアレイ２０の発光層２０ｂの配設位置が定められている。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光を発するレーザ光源を備えるレーザ光源装置と、そのレーザ光源装置を備える照明装置、モニタ装置およびプロジェクタに関するものである。

従来、波長変換の技術として、入射光の半波長の光を発生させる第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）の技術がよく知られている。このＳＨＧの技術を半導体レーザの技術と組み合わせることにより、遠赤外域で発振する入手容易な半導体レーザを用いて可視領域内の波長のレーザ光を実現することができる。

上記組み合わせた技術の一例として、下記の特許文献１がある。これによれば、強誘電体光学材料上に周期的な分極反転構造を形成することにより波長変換素子を作製することができる。周期的な分極反転構造は、分極の方向が反転方向（強誘電体光学結晶の持つ自発分極の方向と反転した方向）に揃った分極反転領域と自発分極の方向のままの分極非反転領域とが交互に並んだものである。

特開平５−２８９１３６号公報

しかしながら、前記従来の技術では、分極反転領域を平面方向において大面積（ｍｍ単位）に形成することは困難であった。現状、平面方向において数百μｍの範囲で分極方向を揃えることができる程度であり、分極反転領域の平面方向における長さは微小なものであった。これに対して、レーザ光は高い指向性を備えていることから、レーザ光源から発したレーザ光は波長変換素子に入射したにも拘わらず、上記分極反転領域を通過しないことがあった。このために、波長変換素子から高効率に第２高調波を発生させることができず、高出力を得ることができないという問題があった。

本発明の解決しようとする課題は、波長変換がなされたレーザ光を高出力で発生可能とすることにある。

前述した課題の少なくとも一部を解決するための手段として、以下に示す構成をとった。

本発明の第１のレーザ光源装置は、
レーザ光を発するレーザ光源と、
分極反転領域と分極非反転領域とが所定の方向に交互に形成された分極反転列を複数備える強誘電体材料を有し、前記所定の方向に入射された前記レーザ光を第２光調波に変換する光波長変換部と
を備えるレーザ光源装置において、
前記レーザ光の光路に前記分極反転列の一つが位置するように、前記レーザ光源の配設位置が定められた構成である
ことを特徴としている。

前記構成のレーザ光源装置によれば、レーザ光の光路は、光波長変換部において備えられる複数の分極反転列の一つを必ず通過することになることから、高効率に第２高調波を発生させることができる。したがって、本発明の第１のレーザ光源装置は、波長変換されたレーザ光でありながら高出力を得ることができるという効果を奏する。

前記構成のレーザ光源装置において、前記レーザ光源を複数備え、前記複数のレーザ光源のそれぞれについて、前記レーザ光の光路に前記分極反転列の一つが位置するように前記レーザ光源の配設位置が定められた構成としてもよい。

この構成によれば、レーザ光源が複数備えられた構成においても、各レーザ光源からのレーザ光の光路は、光波長変換部において備えられる複数の分極反転列の一つを必ず通過することになる。したがって、高効率に第２高調波を発生させて、高出力を得ることができる。

前記レーザ光源は、光の共振する方向が基板面に対して垂直な面発光型のものとしてもよい。

本発明の第２のレーザ光源装置は、
レーザ光を発する複数のレーザ光源を第１の方向に第１の間隔で規則的に配列したレーザアレイと、
分極反転領域と分極非反転領域とが第２の方向に交互に形成された分極反転列が複数、前記第１の方向に第２の間隔で規則的に並べられた強誘電体材料を有し、前記第２の方向に入射された前記各レーザ光を第２光調波に変換する光波長変換部と
を備え、
前記第１の間隔が前記第２の間隔の整数倍となるように、前記レーザアレイに備えられた各レーザ光源の配設位置が定められた構成である
ことを特徴としている。

前記構成のレーザ光源装置によれば、複数のレーザ光源の隣り合うレーザ光源間の距離である第１の間隔が、複数の分極反転列の隣り合う分極反転列間の距離である第２の間隔の整数倍となるように、前記レーザ光源の配設位置が定められた構成であることから、レーザ光源から発するレーザ光の光路上に、光波長変換部において備えられる複数の分極反転列を合わせ込むことが全てのレーザ光の光路に渡って容易である。このために、高効率に第２高調波を発生させることを容易に実現することができる。したがって、本発明の第２のレーザ光源装置は、波長変換されたレーザ光でありながら高出力を得ることができるという効果を奏する。

前記レーザアレイは、光の共振する方向が基板面に対して垂直な面発光型のものとしてもよい。

本発明の照明装置は、前記第１または第２のレーザ光源装置を備えることを特徴としている。この照明装置は、高出力を得ることができる。

本発明のモニタ装置は、
前記第１または第２のレーザ光源装置と、
前記レーザ光源装置により照射された被写体を撮像する撮像手段と
を備えることを特徴としている。

このモニタ装置は、高出力のレーザ光源装置により被写体を照射することができることから、撮像手段により得られる撮像画像の明るさを高めることができる。

本発明のプロジェクタは、
前記第１または第２のレーザ光源装置と、
前記レーザ光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、
前記光変調手段により形成された画像を投写する投写手段と
を備えることを特徴としている。

このプロジェクタは、高出力のレーザ光源装置を用いることができることから、高輝度の画像を表示することができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

１．第１実施例
Ａ．装置全体の構成：
図１は、本発明の第１実施例としての照明装置１０の概略構成図である。図示するように、照明装置１０は、本発明の「レーザ光源装置」に相当するレーザ光源装置１２と、レーザ光源装置１２から発したレーザ光を拡散する拡散素子１４とを備える。レーザ光源装置１２は、半導体レーザアレイ２０を内蔵するレーザセル２０Ｃと、光波長変換素子３０を内蔵するジャケット３０Ｃと、外部光共振器として機能する反射ミラー４０とを備える。ジャケット３０Ｃには、サーミスタと共に温度制御用のペルチェ素子が備えられており、光波長変換素子３０の温度を高精度に制御可能な構成となっている。なお、ペルチェ素子に換えて他の発熱手段とすることもできる。

Ｂ．要部の構成：
図２は、レーザ光源装置１２の要部を示す説明図である。レーザ光源装置１２は、前述したように、半導体レーザアレイ２０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。半導体レーザアレイ２０は、光の共振する方向が基板面に対して垂直であり、レーザ光が基板面２０ａに対して垂直に出射するＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）と呼ばれるもので、複数の発光層（活性層）２０ｂが１列に並ぶ１次元のアレイ構造を有する。この発光層２０ｂが本発明の「レーザ光源」に相当する。発光層２０ｂの数は、図示の例では５つとなっているが、５つに限る必要はなく複数のうちの他の数としてもよい。なお、図示においては、このアレイ構造の配列方向、すなわち発光層２０ｂの並び方向をｘ軸方向（第１の方向）、発光層２０ｂからのレーザ光ＬＢ１の出射方向をｙ軸方向（第２の方向）、その双方に垂直な方向をｚ軸方向とする座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）が定められており、この座標軸は、必要に応じて以下の説明に用いる。

この実施例では、隣り合う発光層２０ｂの間の距離は、第１の間隔Ｓ１という一定の距離となっている。なお、発光層２０ｂは、必ずしも一定の間隔で規則的に配列されている必要はなく、ところによって間隔が異なる構成としてもよい。

光波長変換素子３０は、第２高調波発生（ＳＨＧ）の現象、すなわち、２個の光子が２倍の振動数をもつ１個の光子に変換される２次の非線形光学現象を引き起こす素子であり、強誘電体材料に分極反転構造が形成されたものである。

図３は、分極反転構造を模式的に示す説明図である。図示するように、分極反転構造は、強誘電体光学結晶の持つ自発分極の方向が反転された分極反転領域Ｐ１と、その反転がなされていない分極非反転領域Ｐ０とが交互に形成された分極反転列ＰＬを複数備えた構成である。この分極反転列ＰＬの列方向、すなわち分極反転領域Ｐ１と分極非反転領域Ｐ０とが交互に並ぶ方向は、前述したｙ軸方向、すなわち半導体レーザアレイ２０のレーザ光ＬＢ１の出射方向と一致している。なお、分極反転領域Ｐ１は、深さ方向（図中、ｚ軸方向）に貫通している。

上記分極反転構造は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを用いた素子において電界印加法により形成されている。なお、分極反転構造の形成方法は、この方法に限る必要もなく、イオン交換による分極反転法、電子ビームによるマイクロドメイン反転法等の他の方法によるものであってもよい。材料についても、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムに限る必要はなく、それぞれの方法における適正な材料を用いる構成とすればよい。

図示するように、分極反転領域Ｐ１のそれぞれは、横（ｘ軸方向）に拡がった形状をしており、その横幅は必ずしも一定の大きさではない。さらに、一つの分極反転列ＰＬにおける各分極反転領域Ｐ１のｘ軸方向の位置も、必ずしも一致しておらず、ずれがある。ただし、一つの分極反転列ＰＬにおける各分極反転領域Ｐ１は、列を形成するように、１ラインＬ上に少なくとも位置している。こうした構成の分極反転列ＰＬが、ｘ軸方向、すなわち、半導体レーザアレイ２０のアレイ構造の配列方向に向かって複数配設されている。

そうして、半導体レーザアレイ２０の各発光層２０ｂから出射した各レーザ光ＬＢ１の光路が、複数の分極反転列ＰＬのそれぞれに想定される上記ラインＬのうちの１つを必ず通るように半導体レーザアレイ２０の各発光層２０ｂと光波長変換素子３０との相対的な位置関係が定められている。すなわち、各レーザ光ＬＢ１の光路が、複数の分極反転列ＰＬのうちの１つを必ず通るように、各発光層２０ｂと光波長変換素子３０との相対的な位置関係が定められている。なお、この実施例では、分極反転列ＰＬの数と半導体レーザアレイ２０の発光層２０ｂの数とは同じであり、１つの発光層２０ｂに対して１つの分極反転列ＰＬが対応する構成となっている。

また、この実施例では、隣り合う分極反転列ＰＬの間の距離は、第２の間隔Ｓ２という一定の距離となっている。ここで、第２の間隔Ｓ２は、半導体レーザアレイ２０の発光層２０ｂの間の距離である第１の間隔Ｓ１と等しい。第２の間隔Ｓ２は、具体的には、１００〜２００［μｍ］である。参考までに、分極反転列ＰＬを構成する分極反転領域Ｐ１の横幅は数百［μｍ］である。なお、分極反転列ＰＬは、必ずしも一定の間隔で規則的に形成されている必要はなく、ところによって間隔が異なる構成としてもよい。この場合には、各間隔は、対応する半導体レーザアレイ２０の発光層２０ｂの間の間隔と同じ大きさである必要がある。

反射ミラー４０は、光波長変換素子３０側の面４０ａに特殊コーティングが施されたものである。この特殊コーティングは、半導体レーザアレイ２０から発した励起光に対しては高反射、光波長変換素子３０から発した第２高調波に対しては高透過となるようなものである。一方、半導体レーザアレイ２０の出射側の基板面２０ａには、前記励起光に対しては高透過、前記第２高調波に対しては高反射となる特殊コーティングが施されている。かかる構成により、半導体レーザアレイ２０の基板面２０ａと反射ミラー４０の面４０ａとの間で光共振器が構成される。半導体レーザアレイ２０から出射したレーザ光は、この光共振器内に閉じこめられる形になって、光波長変換素子３０を何回も透過する。光波長変換素子３０は、前述したようにペルチェ素子により高精度に温度制御されていることから、ノイズの少ない第２高調波を得ることができ、その第２高調波ＬＢ２は、反射ミラー４０を透過し、波長の変換されたレーザ光としてレーザ光源装置１２を出射する。

Ｃ．作用・効果：
以上のように構成された照明装置１０に備えられるレーザ光源装置１２によれば、各レーザ光ＬＢ１の光路が、複数の分極反転列ＰＬのうちの１つを必ず通るように、各発光層２０ｂと光波長変換素子３０との相対的な位置関係が定められていることから、高効率に第２高調波を発生させることができる。したがって、レーザ光源装置１２は、光波長変換素子３０により波長変換されたレーザ光でありながら高出力を得ることができるという効果を奏する。この結果、照明装置１０は高出力を得ることができる。

また、この実施例のレーザ光源装置１１２によれば、半導体レーザアレイ２０の隣り合う発光層２０ｂ間の距離である第１の間隔Ｓ１が、光波長変換素子３０の隣り合う分極反転列ＰＬ間の距離である第２の間隔Ｓ２と等しくなるように、半導体レーザアレイ２０の発光層２０ｂの配設位置が定められた構成であることから、半導体レーザアレイ２０から発するレーザ光ＬＢ１の光路上に複数の分極反転列ＰＬを合わせ込むことが全てのレーザ光ＬＢ１の光路に渡って容易である。このために、高効率に第２高調波を発生させることを容易に実現することができる。

Ｄ．変形例：
上記第１実施例の変形例について次に説明する。
図４は、第１変形例としての照明装置に備えられるレーザ光源装置１１２の要部を示す説明図である。このレーザ光源装置１１２は、第１実施例と同様にして照明装置として用いることができる。レーザ光源装置１１２は、図４に示すように、半導体レーザアレイ１２０と、光波長変換素子３０と、反射ミラー４０とを備える。光波長変換素子３０および反射ミラー４０は、第１実施例と同一のものであり、本実施例では同一の符号を付けた。

半導体レーザアレイ１２０は、第１実施例の半導体レーザアレイ２０と比較して、発光層１２０ｂが３つと少ないことが相違するだけであり、ＶＣＳＥＬである点、アレイ構造の配列方向、レーザ光ＬＢ１の出射方向等については同一である。隣り合う発光層１２０ｂの間の距離である第１の間隔Ｓ１１は、第１実施例における同様の第１の間隔Ｓ１に比べて２倍となっている。したがって、半導体レーザアレイ２０の発光層２０ｂの間の距離である第１の間隔Ｓ１１は、光波長変換素子３０に形成された分極反転列ＰＬの間の距離である第２の間隔Ｓ２の２倍となっている。

以上のように構成された第１変形例のレーザ光源装置１１２は、各レーザ光ＬＢ１の光路が、複数の分極反転列ＰＬのうちの１つを必ず通るように、各発光層１２０ｂと光波長変換素子３０との相対的な位置関係が定められていることから、第１実施例のレーザ光源装置１２と同様に、高効率に第２高調波を発生させることができる。したがって、レーザ光源装置１１２は、波長変換されたレーザ光でありながら高出力を得ることができるという効果を奏する。

また、第１変形例のレーザ光源装置１１２によれば、半導体レーザアレイ１２０の隣り合う発光層１２０ｂ間の距離である第１の間隔Ｓ１１が、光波長変換素子３０の隣り合う分極反転列ＰＬ間の距離である第２の間隔Ｓ２の２倍となるように、半導体レーザアレイ１２０の発光層１２０ｂの配設位置が定められた構成であることから、半導体レーザアレイ１２０から発するレーザ光ＬＢ１の光路上に複数の分極反転列ＰＬを合わせ込むことが全てのレーザ光ＬＢ１の光路に渡って容易である。このために、高効率に第２高調波を発生させることを容易に実現することができる。

なお、この第１変形例の更なる変形として、前記第１の間隔Ｓ１が前記第２の間隔Ｓ２の３倍、４倍、５倍という他の整数倍となるように、半導体レーザアレイ２０の発光層２０ｂの配設位置を定めた構成としてもよい。この構成によっても、第１変形例と同様に、高効率に第２高周波を発生させることができる。

図５は、第１実施例の第２変形例としての照明装置に備えられるレーザ光源装置２１２の一部を示す説明図である。このレーザ光源装置２１２は、第１実施例と同様にして照明装置として用いることができる。レーザ光源装置２１２は、図５に示すように、半導体レーザアレイ２２０と、光波長変換素子３０と、反射ミラー（図示せず）とを備える。光波長変換素子３０と反射ミラーは、第１実施例と同一のものである。

半導体レーザアレイ２２０は、第１実施例の半導体レーザアレイ２０と比較して、発光層２２０ｂの数が多く、２つずつ組となっている点が相違するだけであり、ＶＣＳＥＬである点、アレイ構造の配列方向、レーザ光ＬＢ１の出射方向等については同一である。そうして、組となった２つの発光層２２０ｂからの２つのレーザ光の光路に、光波長変換素子３０に形成された複数の分極反転列ＰＬのうちの一つが位置するように、半導体レーザアレイ２２０の各発光層２２０ｂの配設位置が定められている。

以上のように構成された第２変形例のレーザ光源装置２１２は、半導体レーザアレイ２２０の各発光層２２０ｂから出射したレーザ光ＬＢ１の光路が、複数の分極反転列ＰＬのうちの１つを必ず通るように、各発光層２２０ｂの位置が定められていることから、第１実施例のレーザ光源装置１２と同様に、高効率に第２高調波を発生させることができる。したがって、レーザ光源装置２１２は、光波長変換素子３０により波長変換されたレーザ光でありながら高出力を得ることができるという効果を奏する。

図６は、第１実施例の第３変形例としての照明装置に備えられるレーザ光源装置３１２の要部を示す説明図である。このレーザ光源装置３１２は、第１実施例と同様にして照明装置として用いることができる。レーザ光源装置３１２は、図６に示すように、半導体レーザアレイ３２０と、光波長変換素子３３０と、反射ミラー４０とを備える。反射ミラー４０は、第１実施例と同一のものであり、本実施例では同一の符号を付けた。

半導体レーザアレイ３２０は、第１実施例の半導体レーザアレイ２０と比較して、発光層３２０ｂが２列に並んだ２次元のアレイ構造である点が相違するだけであり、ＶＣＳＥＬである点、レーザ光ＬＢ１の出射方向等については同一である。半導体レーザアレイ３２０は、ｘ軸方向に５つの発光層３２０ｂが等間隔で並び、この並びによって構成される列がｚ軸方向に２本並んだ構成となっている。ｘ軸方向おける隣り合う発光層３２０ｂの間の距離である第１の間隔Ｓ１についても第１実施例と同一である。したがって、半導体レーザアレイ３２０の列方向における発光層３２０ｂの間の距離である第１の間隔Ｓ１は、光波長変換素子３０に形成された分極反転列ＰＬの間の距離である第２の間隔１と同一である。

光波長変換素子３３０は、第１実施例の光波長変換素子３０と比較して、厚み（ｚ軸方向）が少し大きいだけで、その他の構成については同一である。なお、光波長変換素子３３０に形成される分極反転領域についても、第１実施例と同一であり、平面方向において同様のサイズ、位置で、深さ方向（図中、ｚ軸方向）に貫通している。したがって、光波長変換素子３０に形成された分極反転列ＰＬの間の距離である第２の間隔２は、半導体レーザアレイ２０のｘ軸方向における発光層２０ｂの間の距離である第１の間隔Ｓ１と同一である。

以上のように構成された第３変形例のレーザ光源装置３１２は、２列に配列された発光層３２０ｂから出射される全てのレーザ光ＬＢ１の光路が、複数の分極反転列ＰＬのうちの１つを必ず通るように、各発光層１２０ｂと光波長変換素子３０との相対的な位置関係が定められていることから、第１実施例のレーザ光源装置１２と同様に、高効率に第２高調波を発生させることができる。したがって、レーザ光源装置３１２は、光波長変換素子３０により波長変換されたレーザ光でありながら高出力を得ることができるという効果を奏する。

また、この実施例のレーザ光源装置３１２によれば、半導体レーザアレイ３２０のｘ軸方向における隣り合う発光層２０ｂ間の距離である第１の間隔Ｓ１が、光波長変換素子３３０の隣り合う分極反転列ＰＬ間の距離である第２の間隔Ｓ２と等しくなるように、半導体レーザアレイ３２０の発光層３２０ｂの配設位置が定められた構成であることから、半導体レーザアレイ２０から発するレーザ光ＬＢ１の光路上に複数の分極反転列ＰＬを合わせ込むことが全てのレーザ光ＬＢ１の光路に渡って容易である。このために、第２高調波を発生させることを容易に実現することができる。

なお、この第３変形例の更なる変形として、第１実施例に対する第１変形例の関係と同様に、前記第１の間隔Ｓ１が前記第２の間隔Ｓ２の２倍、３倍、４倍、５倍という他の整数倍となるように、半導体レーザアレイ３２０の発光層３２０ｂの配設位置を定めた構成としてもよい。また、半導体レーザアレイ３２０の２次元のアレイ構造を２列以外の３列、４列といった他の複数列に換える構成としてもよい。

２．第２実施例：
本発明の第２実施例について次に説明する。
図７は、本発明の第２実施例としてのモニタ装置４００の概略構成図である。モニタ装置４００は、装置本体４１０と、光伝送部４２０とを備える。装置本体４１０は、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２を備える。レーザ光源装置１２は、第１実施例で説明したように、半導体レーザアレイ２０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。

光伝送部４２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド４２１，４２２を備える。各ライトガイド４２１，４２２は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド４２１の入射側にはレーザ光源装置１２が配設され、その出射側には拡散板４２３が配設されている。レーザ光源装置１２から出射したレーザ光は、ライトガイド４２１を伝って光伝送部４２０の先端に設けられた拡散板４２３に送られ、拡散板４２３により拡散されて被写体を照射する。

光伝送部４２０の先端には、結像レンズ４２４も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ４２４で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド４２２を伝って、装置本体４１０内に設けられた撮像手段としてのカメラ４１１に送られる。この結果、レーザ光源装置１２により出射したレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ４１１で撮像することができる。

以上のように構成されたモニタ装置４００によれば、高出力のレーザ光源装置１２により被写体を照射することができることから、カメラ４１１により得られる撮像画像の明るさを高めることができる。

なお、この第２実施例の変形例として、装置本体４１０に備えられるレーザ光源装置１２を、第１実施例の第１ないし第３変形例に代える構成とすることもできる。

３．第３実施例：
本発明の第３実施例について次に説明する。
図８は、本発明の第３実施例としてのプロジェクタ５００の概略構成図である。図中においては、簡略化のためプロジェクタ５００を構成する筐体は省略している。プロジェクタ５００は、赤色光を射出する赤色レーザ光源装置５０１Ｒと、緑色光を射出する緑色レーザ光源装置５０１Ｇと、青色光を射出する青色レーザ光源装置５０１Ｂとを備える。

赤色レーザ光源装置５０１Ｒは、赤色のレーザ光ＬＢｂを発する一般的な半導体レーザアレイである。緑色レーザ光源装置５０１Ｇは、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２と同一の構成で、半導体レーザアレイ２０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。この光波長変換素子３０では、緑色の波長のレーザ光ＬＢｇを出射するように波長変換がなされている。青色レーザ光源装置５０１Ｂは、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２と同一の構成で、半導体レーザアレイ２０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。この光波長変換素子３０では、青色の波長のレーザ光ＬＢｂを出射するように波長変換がなされている。

また、プロジェクタ５００は、各色のレーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから射出された各色のレーザ光ＬＢｒ，ＬＢｇ，ＬＢｂをパソコン等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する液晶ライトバルブ（光変調手段）５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂと、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ５０７に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）５０６と、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン５１０に投写する投写レンズ（投写手段）５０７とを備えている。

さらに、プロジェクタ５００は、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを照明している。例えば、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ、５０２Ｂは、ホログラムやフィールドレンズによって構成される。

各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５０６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ５０７によりスクリーン５１０上に投写され、拡大された画像が表示される。

以上のように構成されたプロジェクタ５００によれば、高出力のレーザ光源装置５０１Ｇ，５０１Ｂを用いることができることから、高輝度の画像を表示することができる。

なお、この第３実施例の変形例として、緑色レーザ光源装置５０１Ｇおよび／または青色レーザ光源装置５０１Ｂを、第１実施例の第１ないし第３変形例に換える構成とすることもできる。

４．他の実施形態：
本発明は上記した実施例や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。

（１）前記第１実施例では、レーザ光源としての発光層を複数配列した半導体レーザアレイ２０を用いていたが、これに換えて、発光層が１つだけの単体のレーザ光源を用いた構成としてもよい。この場合には、光波長変換素子３０に形成された複数の分極反転列ＰＬのいずれか１つに対して前記単体のレーザ光源の光路が位置するようにすればよい。

（２）前記実施例では、レーザアレイとしてＶＣＳＥＬ型のものを用いていたが、これに換えて、光の共振する方向が基板面に対して平行になる端面発光型のレーザアレイを用いる構成としてもよい。さらには、レーザ光源は、半導体レーザに換えて、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、自由電子レーザ等、他の種類のレーザとすることもできる。

（３）前記実施例では、光波長変換素子３０は、分極反転領域Ｐ１が深さ方向に貫通しているＳＨＧ素子であったが、これに換えて、基板上に光導波路を設けた光導波路型のＳＨＧ素子であってもよい。この場合、強誘電体の基板に形成された分極反転列の上部の光導波路部分にレーザ光の光路が位置するように、レーザ光源の配設位置が定められた構成となる。

（４）前記第３実施例のプロジェクタ５００は、いわゆる3板式の液晶プロジェクタであったが、これに換えて、色毎に時分割でレーザ光源装置を点灯することにより１つのライトバルブのみでカラー表示を可能とした構成等の単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。

本発明の第１実施例としての照明装置１０の概略構成図である。 レーザ光源装置１２の要部を示す説明図である。 光波長変換素子３０に形成される分極反転構造を模式的に示す説明図である。 第１実施例の第１変形例としての照明装置に備えられるレーザ光源装置１１２の要部を示す説明図である。 第１実施例の第２変形例としての照明装置に備えられるレーザ光源装置２１２の一部を示す説明図である。 第１実施例の第３変形例としての照明装置に備えられるレーザ光源装置３１２の要部を示す説明図である。 本発明の第２実施例としてのモニタ装置４００の概略構成図である。 本発明の第３実施例としてのプロジェクタ５００の概略構成図である。

符号の説明

１０…照明装置
１２…レーザ光源装置
１４…拡散素子
２０Ｃ…レーザセル
２０…半導体レーザアレイ
２０ａ…基板面
２０ｂ…発光層
３０Ｃ…ジャケット
３０…光波長変換素子
４０…反射ミラー
１１２…レーザ光源装置
１２０…半導体レーザアレイ
１２０ｂ…発光層
２１２…レーザ光源装置
２２０…半導体レーザアレイ
２２０ｂ…発光層
３１２…レーザ光源装置
３２０…半導体レーザアレイ
３２０ｂ…発光層
３３０…光波長変換素子
４００…モニタ装置
４１０…装置本体
４１１…カメラ
４２０…光伝送部
４２１…ライトガイド
４２２…ライトガイド
４２３…拡散板
４２４…結像レンズ
５００…プロジェクタ
５０１Ｒ…赤色レーザ光源装置
５０１Ｇ…緑色レーザ光源装置
５０１Ｂ…青色レーザ光源装置
５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂ…均一化光学系
５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ…液晶ライトバルブ
５０６…クロスダイクロイックプリズム
５０７…投写レンズ
５１０…スクリーン
ＰＬ…分極反転列
Ｐ０…分極非反転領域
Ｐ１…分極反転領域
ＬＢ１…レーザ光
ＬＢ２…第２高調波
Ｓ１…第１の間隔
Ｓ２…第２の間隔

Claims (8)

1. レーザ光を発するレーザ光源と、
   分極反転領域と分極非反転領域とが所定の方向に交互に形成された分極反転列を複数備える強誘電体材料を有し、前記所定の方向に入射された前記レーザ光を第２光調波に変換する光波長変換部と
   を備えるレーザ光源装置において、
   前記レーザ光の光路に前記分極反転列の一つが位置するように、前記レーザ光源の配設位置が定められた構成である
   レーザ光源装置。
2. 請求項１に記載のレーザ光源装置であって、
   前記レーザ光源を複数備え、
   前記複数のレーザ光源のそれぞれについて、前記レーザ光の光路に前記分極反転列の一つが位置するように前記レーザ光源の配設位置が定められた構成である
   レーザ光源装置。
3. 請求項１または２に記載のレーザ光源装置であって、
   前記レーザ光源は、光の共振する方向が基板面に対して垂直な面発光型のものである
   レーザ光源装置。
4. レーザ光源装置であって、
   レーザ光を発する複数のレーザ光源を第１の方向に第１の間隔で規則的に配列したレーザアレイと、
   分極反転領域と分極非反転領域とが第２の方向に交互に形成された分極反転列が複数、前記第１の方向に第２の間隔で規則的に並べられた強誘電体材料を有し、前記第２の方向に入射された前記各レーザ光を第２光調波に変換する光波長変換部と
   を備え、
   前記第１の間隔が前記第２の間隔の整数倍となるように、前記レーザアレイに備えられた各レーザ光源の配設位置が定められた構成である
   レーザ光源装置。
5. 請求項４に記載のレーザ光源装置であって、
   前記レーザアレイは、
   光の共振する方向が基板面に対して垂直な面発光型のものである
   レーザ光源装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ光源装置を備える照明装置。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ光源装置と、
   前記レーザ光源装置により照射された被写体を撮像する撮像手段と
   を備えるモニタ装置。
8. 請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ光源装置と、
   前記レーザ光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、
   前記光変調手段により形成された画像を投写する投写手段と
   を備えるプロジェクタ。

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