JP2008164673A - 光源装置、画像表示装置、モニタ装置、照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光源装置の利用時における安全性の向上。
【解決手段】半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０に入射した赤外レーザ光の一部は波長変換されずに第２高調波発生素子１１０から出力される。第２高調波発生素子１１０から出力されるレーザ光は、放射状に広がるため、第２高調波発生素子１１０から出力されるレーザ光の一部は共振器１２０に入射せずに進み、カバー２００の側面で反射され管状部材内部に入射する（赤外レーザ光３０３）。管状部材２１０は赤外光を吸収する材質で形成されているため、レーザ光３０１，３０３のように、可視光が開口部２０１から外部へ射出されるべき方向（光軸方向）に対して所定の角度（θ１，θ２）ずれて開口部２０１に入射する光の一部は、管状部材２１０の側面に当たるたびに少なくとも一部が吸収されるため、赤外光の外部への漏洩を抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置および光源装置を備える画像表示装置、モニタ装置、照明装置に関する。

ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device）等の空間光変調機器を、光源装置の照明光で照射して映像を表示する画像表示装置が利用されている。光源装置には、レーザ光を発するレーザ光源装置が用いられることがある。

レーザ光源装置には、可視光（赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光）の波長の２倍の波長を有する赤外光を出力する光源と、入射光を１／２波長に変換する２次高調波発生素子と、を備えるものがある。光源から出力された赤外光を、２次高調波発生素子を通して赤外光の１／２波長の光にでき、可視光を得られる。こうすることにより、光強度の強い可視光を射出できる。

特開２００２ー７６４７６号公報

しかしながら、２次高調波発生素子の変換効率は約４０〜５０％であり、２次高調波発生素子に入射した全ての赤外光が１／２波長の可視光に変換されるわけではない。そのため、可視光だけでなく、２次高調波発生素子によって可視光に変換されなかった赤外光がレーザ光源装置の外部に射出される虞がある。安全性の観点から、レーザ光源装置の外部に漏洩する赤外光の低減が望まれている。

上述の課題はレーザ光源装置を用いる画像表示装置に限定される課題ではなく、レーザ光源装置を用いるモニタ装置や照明装置においても生じうる課題である。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、レーザ光源装置の利用時における安全性の向上を目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第１の態様は、光源装置を提供する。第１の光源装置は、
光源と、
前記光源から出力された非可視光を透過しない材質で形成され、前記光源から発せられた前記レーザ光の少なくとも一部を射出するための開口部が形成された、前記光源を覆うカバーと、
前記光源に対して前記開口部側に形成され、前記開口部から前記可視光を射出させるべき方向である目標射出方向に対して所定量以上の角度で前記開口部へ向かう非可視光を受けて、前記非可視光を前記開口部から外部へ射出されないようにする漏洩抑制手段と、を備えることを要旨とする。

上述の態様の光源装置によれば、可視光の目標射出方向に対して所定の角度ずれて開口部に向かう光に含まれる非可視光の、開口部から光源装置の外部への非可視光の漏洩を抑制できる。よって、光源装置を利用する際の安全性を向上できる。

前記漏洩抑制手段は、前記可視光でない少なくとも一部の、前記光源側への反射、および、吸収の少なくとも一方を行うように構成されている、光源装置。

上述の態様の光源装置によれば、漏洩抑制手段により、非可視光を、反射もしくは吸収の少なくとも一方を行うことができる。よって、非可視光の外部への漏洩を抑制できる。

第１の態様の光源装置において、
前記漏洩抑制手段は、前記非可視光を吸収する部材で形成され、前記開口部からカバーの外側に伸びた管状形状を有する管状部材を含んでもよい。

上述の態様の光源装置によれば、可視光の目標射出方向に対して所定の角度ずれて開口部から管状部材に入射した非可視光の少なくとも一部は、管状部材の内側で反射される。よって、管状部材に入射した非可視光の少なくとも一部は管状部材の側面で繰り返し反射される間に管状部材に吸収される。よって、非可視光の光源装置外部への漏洩を抑制できる。

第１の態様の光源装置において、
前記漏洩抑制手段は、前記開口部からカバーの内側に伸び、前記光源装置の光軸に沿った光の進行方向に沿って、前記レーザ光の通過可能な領域が狭くなる構造を有する通過抑制部材を含んでもよい。

上述の態様によれば、通過抑制部材は、レーザ光の通過可能な面積が狭くなる形状を有しているため、通過抑制部材に入射した光は繰り返し反射されて光源方向に戻され、開口部から外部に射出されることなくカバー内部に留まる。従って、光源装置外部への非可視光の漏洩を抑制できる。

第１の態様の光源装置において、
前記通過抑制部材の形状は、テーパ形状を含んでもよい。

第１の構成の光源装置において、更に、
前記開口部と前記光源との間に、前記レーザ光を吸収する材質で形成され、前記レーザ光の通過可能な貫通孔が形成された迷光防止手段を備えてもよい。

上述の構成によれば、カバーの内部で繰り返し反射しうる迷光を低減できる。

第１の態様の光源装置において、更に、
前記光源から出力される光の進むべき目標進行方向に基づいて配置され、波長分散性を有し、波長分散した光のうち可視光の少なくとも一部が前記開口部から前記光源装置の外部へ射出されるように構成された少なくとも一つの波長分散光学素子を備え、
目標進行方向は、前記光源が取り付けられているベースプレートに対してほぼ垂直もしくはほぼ水平方向であり、
前記光源と前記開口部とを結ぶ方向は、前記目標進行方向とは異なる方向であってもよい。

上述の態様の光源装置は、波長分散光学素子を備えるため、光源から出力されたレーザ光に含まれる種々の波長の光を波長別に分離できる。よって、上述の光源装置によれば、波長分散素子により分離された可視光のみを開口部から外に導くことができ、非可視光をカバー内部に留めておくことができる。更に、上述の態様の光源装置によれば、開口部と光源とを結ぶ方向と光源の目標出力方向とは異なる方向であるため、波長分散素子が破損・脱落した場合にも、開口部からの非可視光の漏洩を抑制できる。

第１の態様の光源装置において、
前記波長分散光学素子は、プリズムを含んでもよい。

プリズムは、光源から出力された光に含まれる種々の波長の光を波長に応じた屈折角で分離できる。よって、上述の態様の光源装置によれば、可視光と非可視光をそれぞれ異なる方向に進行させることができるため、非可視光の漏洩を精度良く抑制できる。

第１の態様の光源装置において、更に、
前記開口部と前記光源との間の光軸上に配置された光学素子の入射面もしくは射出面の少なくとも一方に配置された、前記非可視光を反射する反射部材を備えてもよい。

上述の態様によれば、光軸上に非可視光を反射する反射部材を配置できるため、光軸上を通るレーザ光に含まれる非可視光の開口部からの漏洩を抑制できる。また、上述の態様によれば、反射部材は、光軸上に配置されている光学素子の入射面もしくは反射面上に配置できるため、既設されている光学素子以外に、新たな光学素子を配置する必要がないため、光源装置の大型化を抑制できる。

本発明の第２の態様は、第１の態様の光源装置を備える照明装置を提供する。第２の態様によれば、非可視光の漏洩が抑制された照明装置を構成でき、安全性を向上できる。

本発明の第３の態様は、第１の態様の光源装置を備えるモニタ装置を提供する。第３の態様によれば、非可視光の漏洩が抑制されたモニタ装置を構成でき、安全性を向上できる。

本発明の第４の態様は、第１の態様の光源装置を備える画像表示装置を提供する。第３の態様によれば、非可視光の漏洩が抑制された画像表示装置を構成でき、安全性を向上できる。

本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりできる。

Ａ．第１実施例：
Ａ１．システム構成：
図１〜図３を参照して、第１実施例における画像表示装置としてのプロジェクタについて説明する。図１は、第１実施例におけるプロジェクタの概略構成について例示する説明図である。図２は、第１実施例における光源装置の詳細構成について例示する説明図である。図３は、光源装置に用いられる迷光防止手段としてのアパーチャを例示する説明図である。

図１に示すように、プロジェクタ１０００は、光源装置１０，２０，３０、均一化光学素子５０、ライトバルブ６０、ダイクロイックプリズム７０および投射レンズ８０を備える。

光源装置１０〜３０は、プロジェクタ１０００の光源として用いられる。光源装置１０は、約６５０ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を出力し、光源装置２０は約５４０ｎｍの波長を有する緑色レーザ光を出力し、光源装置３０は約４３０ｎｍの波長を有する青色レーザ光を出力する。なお、レーザ光は種々の機器に吸収されるため、半導体レーザ装置から出力された光の光量と画像の投影に用いられる光の光量は若干異なる。光源装置１０〜３０の詳細な構成について、後に詳述する。

均一化光学素子５０は、入射する照射光を重畳して輝度ムラを平均化し、スクリーンの端部と中央部との光量差を低減する。均一化光学素子５０を配置することにより、スクリーン全体に明るい画像を投射できる。本実施例では、均一化光学素子５０に回折光学素子を用いる。

ライトバルブ６０は、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いて形成されており、アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルである。ライトバルブ６０は、入射光を制御して画像を描画する。

ダイクロイックプリズム７０は、三角プリズムを４つ組み合わせて直方体とした構成を有しており、ライトバルブ６０を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を合成して画像を形成し、投射レンズ８０に投射する。

投射レンズ８０は、ダイクロイックプリズム７０から投射された画像を、スクリーン９０に投影する。

以上説明したように、プロジェクタ１０００は、光源装置１０〜３０からの射出光をそれぞれに対応するライトバルブ６０に入射させて画像を形成後、射出光を合成しスクリーン９０に投影する。鑑賞者は、スクリーン９０に投影された画像を視認する。

Ａ２．光源装置詳細構成：
図２および図３を参照して、第１実施例の光源装置の詳細構成について説明する。光源装置１０〜３０は、射出するレーザ光の波長以外は同様に構成されているため、第１実施例では、光源装置１０を例に説明する。

図２に示すように、光源装置１０は、レーザ光源としての半導体レーザ装置１００ａと、第２高調波発生素子１１０と、共振器１２０と、迷光防止手段としてのアパーチャ１３０と、カバー２００と、非可視光の漏洩防止手段としての管状部材２１０とを備える。

光源装置１０の半導体レーザ装置１００ａは、赤色レーザ光のピーク波長である約６５０ｎｍの倍の約１３００ｎｍのピーク波長のレーザ光を出力する。なお、光源装置２０の半導体レーザ装置は、緑色レーザ光のピーク波長である約５４０ｎｍの倍の約１０８０ｎｍのピーク波長のレーザ光を出力し、光源装置３０の半導体レーザ装置は、青色レーザ光のピーク波長である約４３０ｎｍの倍の約８６０ｎｍのピーク波長のレーザ光を出力する。すなわち、光源装置１０〜３０の各半導体レーザ装置は、赤外レーザ光を出力する。なお、本明細書では、以降、可視光（赤色光、緑色光、青色光を含む）もしくは可視レーザ光（赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を含む）とは、約３６０ｎｍ〜約８３０ｎｍの波長を有する光を指す。また、約約３６０ｎｍ未満の波長を有する光（例えば紫外光）もしくは約８３０ｎｍを超える波長を有する光（例えば赤外光）は非可視光に含まれる。

第２高調波発生素子１１０は、入射光をほぼ半分の波長に変換する非線形光学素子である。半導体レーザ装置１００ａから出力され、共振器１２０に向かう光は、第２高調波発生素子１１０を通過することにより、ほぼ半分の波長の光に変換される。すなわち、光源装置１０〜３０の各半導体レーザ装置から出力された赤外レーザ光は第２高調波発生素子１１０を通過することにより可視光に変換される。第２高調波発生素子１１０による波長変換効率は非線形の特性を有しており、例えば、第２高調波発生素子１１０に入射するレーザ光の強度が強いほど、変換効率が向上する。また、第２高調波発生素子１１０の変換効率は約４０〜５０％程度である。

共振器１２０は、入射光の一部を反射する一対のミラー１２１，１２２を有する。これらのミラー１２１，１２２は、発光部１１１を挟むように設けられている。共振器１２０は、共振器のミラー１２１，１２２間で反射光が対峙し反射光線が往復するように構成されており、所定の波長を有する光を共振器のミラー間で共振して増幅する。具体的には、発光部１１１の光射出側に設けられたミラー１２２は、入射したレーザ光のうち所定の波長の光の一部（約９８〜９９％程度）を発光素子１０１ａ側のミラー１２１に向けて反射させるとともに、残りのレーザ光の一部を透過させる。発光素子１０１ａ側のミラー１２１は、発光部１１１の光射出側に設けられたミラー１２２によって反射された光を当該ミラー１２２に向けて反射する。このように、共振器１２０に入射した光のうち、所定の波長の光は、ミラー１２１，１２２により繰り返し反射され増幅される。増幅されたレーザ光の強度は、他の波長の光の強度と比較して著しく高くなっているため、共振器のミラー１２２を透過する。増幅され共振器のミラー１２２を透過したレーザ光Ｗ２は、ほぼ単一波長の光とみなすことができる。

アパーチャ１３０は、赤外光を吸収する材料、例えば、金属製部材の黒アルマイト処理されたアルミニウム板や、成型されたマグネシウムダイキャスト構造、チタンフレームなどや、耐熱性を備えた樹脂である、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネイト材料等で黒アルマイト処理されたアルミ板を用いて形成された部材であり、図３に示すように、半導体レーザ装置から出力された光のうち半導体レーザ装置１００ａと共振器１２０とを結ぶ光軸に沿って進む光を通過させるように形成された開口部１３１を備える。本実施例では、開口部１３１の直径は、約１ｍｍとする。

カバー２００は、光源装置１０内部に設置された光学素子を覆うように形成された筐体であり、赤外光を透過しない材質で形成されている。カバー２００には、半導体レーザ装置１００ａと共振器１２０とを結ぶ光軸上に、共振器１２０により増幅されたレーザ光を出力するための開口部２０１が形成されている。カバー２００は筐体に限られない。

管状部材２１０は、赤外光を吸収する材質で形成され、開口部２０１とほぼ同じ形状の断面を有する管状の部材である。管状部材２１０は、開口部２０１からカバーの外側に向くように取り付けられている。

Ａ３．レーザ光の進み方：
光源装置１０のレーザ光の進み方について説明する。半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０および共振器１２０を介して光軸に沿って出力された光は、開口部２０１から管状部材２１０内を通過して光源装置１０の外部に射出される。

ところで、半導体レーザ装置１００ａから出力されるレーザ光は放射状に広がるため、半導体レーザ装置１００ａから出力された赤外レーザ光のうち、一部のレーザ光は第２高調波発生素子１１０に入射せずに進み（赤外レーザ光３０１）、カバー２００の側面で反射され開口部２０１を通って管状部材２１０内に入射する。

一方、第２高調波発生素子１１０の変換効率は約４０〜５０％であるため、半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０に入射した赤外レーザ光の一部は波長変換されずに赤外レーザ光のまま第２高調波発生素子１１０から出力される。第２高調波発生素子１１０から出力されるレーザ光は、半導体レーザ装置１００ａから出力されるレーザ光と同様に放射状に広がるため、第２高調波発生素子１１０から出力されるレーザ光の一部は共振器１２０に入射せずに進み、カバー２００の側面で反射され開口部２０１を介して管状部材内部に入射する（赤外レーザ光３０３）。

管状部材２１０は赤外光を吸収する材料で形成されているため、レーザ光３０１，３０３のように、可視光が開口部２０１から外部へ射出されるべき方向である目標射出方向（本実施例では光軸にほぼ平行な方向）に対して所定の角度（θ１，θ２）ずれて開口部２０１に入射する光の一部は、管状部材２１０の側面に当たるたびに少なくとも一部が吸収される。残りの一部は管状部材２１０の側面で反射される。破線で示すように管状部材２１０の側面で繰り返し反射される間に管状部材２１０に吸収される。

半導体レーザ装置１００ａから出力された赤外レーザ光３０２や第２高調波発生素子１１０から出力された赤外レーザ光３０４は、カバー２００の側面で繰り返し反射されカバー２００内部に留まる事がある。このような、予め規定された屈折や反射以外の要因で生じる光を、以降本明細書では「迷光」と呼ぶ。

迷光３０２，３０４は、カバー２００内部で繰り返し反射される間にアパーチャ１３０に吸収される。

アパーチャ１３０は、半導体レーザ装置１００ａの縦方向の長さよりも短いことが好ましい。図示を省略したが、半導体レーザ装置１００ａからも放射状に出力される光の一部を吸収でき、迷光の発生を抑制できる。

以上説明した第１実施例の光源装置によれば、光源装置の開口部に赤外光を吸収する材質で形成された管状部材を配置することにより、目標射出方向に対してずれて開口部に入射する光の少なくとも一部を管状部材の側面で吸収できる。従って、赤外レーザ光の光源装置外部への漏洩を抑制できる。

また、第１実施例の光源装置はアパーチャを備えるため、迷光を抑制できる。迷光は、例えば結像時のコントラストを低下させる等、結像に有害な光であるため、このような構成とすることにより、赤外光の外部への漏洩を抑制しつつ結像の精度を向上できる。

Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．光源装置概略構成：
第２実施例では、非可視光の漏洩防止手段として、カバーに形成された開口部と連結するようにカバーの内側に設置されたテーパ形状の部材（以降、本明細書ではテーパ部材と呼ぶ）を利用する。第２実施例の光源装置について、図４および図５を参照して説明する。

図４は、第２実施例における光源装置の概略構成を例示する説明図である。図５は、第２実施例におけるテーパ部材を説明する斜視図である。第２実施例の光源装置１０ａは、半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０，共振器１２０、アパーチャ１３０，カバー２００およびテーパ部材２２０を備える。半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０、共振器１２０、アパーチャ１３０およびカバー２００は第１実施例と同様の機能および構成であるため、説明を省略する。

テーパ部材２２０は、図５に示すように、入射側開口部２２１と射出側開口部２２２とを有する略円錐台形状であり、赤外光を透過しない部材で形成されている。テーパ部材２２０は、開口部２０１までの距離に比例して光の通過可能な領域が狭くなるようにテーパ角が定められ、例えばテーパ角が３０ｄｅｇであれば、光源装置１０ａ内の迷光入射を抑制し入射した光線は開口部２０１側に出力されてないように形成されている。テーパ角は前述の角度に限られず、斜入射光を避け、入射赤外光を多重反射可能な構成であればよい。

Ｂ２．レーザ光の進み方：
光源装置１０ａのレーザ光の進み方について説明する。半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０および共振器１２０を介して光軸にほぼ平行に出力されたレーザ光３００はテーパ部材２２０の内側を通過して開口部２０１から光源装置１０の外部に射出される。

半導体レーザ装置１００ａから出力されるレーザ光は放射状に広がるため、半導体レーザ装置１００ａから出力された赤外レーザ光のうち、一部のレーザ光は第２高調波発生素子１１０に入射せずに進み、カバー２００の側面で反射される（赤外レーザ光３０１）。

また、第２高調波発生素子１１０から出力されるレーザ光線とならない発光光線は放射状に広がるため、第２高調波発生素子１１０から出力されるレーザ光の一部は共振器１２０に入射せずに進む（赤外光３０３）。

赤外光３０１，３０３は、破線で示すように目標射出方向に対して所定の角度θ１，θ２ずれてテーパ部材２２０に入射する。よって、赤外光３０１，３０３は、テーパ部材２２０内側の側面で繰り返し反射されるうちに光源側に向かうように戻され、アパーチャ１３０で吸収される。

上述の第２実施例によれば、テーパ部材は、側面が射出光の目標射出方向に対して所定の角度（テーパ角）を有するように構成されているため、第２高調波発生素子や半導体レーザ装置から出力される光に含まれる赤外光のうち、目標射出方向に対してずれてテーパ部材に入射する光を光源側に戻すことができる。光源側に戻された光の少なくとも一部はアパーチャで吸収される。従って、赤外光の光源装置１０の外部への漏洩を抑制できる。

Ｃ．第３実施例
Ｃ１．光源装置概略構成：
第３実施例では、赤外レーザ光の漏洩防止手段として、光軸上に配置された光学素子に赤外レーザ光反射部材を利用する。第３実施例の光源装置について。図６を参照して説明する。図６は、第３実施例における光源装置の概略構成を例示する説明図である。

第３実施例の光源装置１０ｂは、半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０，共振器１２０ｂ、アパーチャ１３０、カバー２００、管状部材２１０、非可視光吸収部材２３０、光路変更光学素子２４０および反射部材２５０〜２５４を備える。半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０、アパーチャ１３０は第１実施例と同様の機能および構成であるため、説明を省略する。

反射膜２５０〜２５４は、６８０ナノメートル以上の赤外光を反射する波長選択膜赤外レーザ光を反射する材料で形成された多層薄膜である。反射膜２５０〜２５４は、反射率が９８％以上の反射率となるように形成されている。反射膜２５０〜２５４は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）を用いた多層膜により形成されている。赤外レーザ光は共振器で共振する波長であるため、反射膜を用いて共振器内に戻すことによりレーザのパワーを増大できる一方、共振器から離れるほど各光学素子での吸収錯乱により迷光・熱になる可能性がある。そのため、反射膜は少なくとも共振器に最も近い部位に配置することがこのましい。本実施例では、少なくとも反射膜２５０を備えることが好ましい。

カバー２００ｂは、開口部２０１が形成されている部位が異なる以外は第１実施例のカバー２００と同様の構成および機能を有する。カバー２００ｂの開口部２０１は、開口部２０１と半導体レーザ装置１００ｂとを結ぶ方向Ａが、半導体レーザ装置１００ａから出力された光の進むべき目標進行方向（本実施例では、半導体レーザ装置１００ａのベースプレート１０１に対してほぼ垂直方向）とは異なる方向である。

共振器１２０ｂは、誘電体多層膜を積層して形成された堆積型の反射膜１２１ｂ，１２２ｂからなる共振器である。ＶＢＧは堆積型ホログラムミラーであり、外部共振器のみに用いている。誘電体多層膜は、例えば、二酸化チタン、二酸化珪素、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム等の屈折率の異なる複数の無機膜を含む。以降、本明細書では、堆積型の共振器１２０ｂを共振ミラー１２０ｂと呼ぶ。共振ミラー１２０ｂは、所定の波長域の光を選択的に反射する性質を持っており、その反射波長域は膜構造（積層される各無機膜の材料や膜厚等）を変えることによって調節することができる。本実施例では、共振ミラー１２０ｂは、赤色レーザ光のピーク波長（６５０ｎｍ）を含む所定の波長域の光を約９８％の高反射率で反射させる。共振ミラー１２０ｂの射出面には、反射膜２５０が形成されている。

非可視光吸収部材２３０は、赤外光を吸収する材料で形成されている。非可視光吸収部材２３０は、赤外光吸収材料として、例えば、ショット製ＫＧ３やＢＧ３８を利用する。非可視光吸収部材２３０には、更に、入射面と射出面に、赤外レーザ光反射部材として反射膜２５１，２５２が形成されている。

光路変更光学素子２４０は、入射光を開口部２０１に導くように構成された柱状の光学素子である。光路変更光学素子２４０には、入射面と射出面に、赤外レーザ光反射部材として反射膜２５３，２５４が形成されている。

Ｃ２．レーザ光の進み方：
光源装置１０ｂのレーザ光の進み方について説明する。半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０および共振ミラー１２０ｂを介して光軸に沿って出力されたレーザ光３１０は、非可視光吸収部材２３０を介して光路変更光学素子２４０に入射し、開口部２０１に導かれて光源装置１０の外部に射出される。

既述のように、第２高調波発生素子１１０の変換効率は約４０〜５０％であるため、赤外レーザ光の一部（赤外レーザ光３１１）は反射膜１２１ｂに入射する。反射膜１２１ｂは入射した赤外レーザ光３１１の一部を反射し、残りの一部を透過する（透過赤外レーザ光３１１ａ：図６に破線で示す）。透過赤外レーザ光３１１ａの一部は、共振ミラー１２０ｂの射出面に形成された反射膜２５０により反射され（反射赤外レーザ光３１１ｂ）、残りの一部は反射膜２５０を透過する。

反射膜２５０を透過した透過赤外レーザ光３１１ａの少なくとも一部は、非可視光吸収部材２３０および光路変更光学素子２４０を通過する間に、それぞれの部材の入射面および射出面に形成された反射膜２５１〜２５４により反射される。よって、透過赤外レーザ光３１１ａは、光学素子を通過するために徐々に光量が低減される。

一方、半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０に入射せずに進むレーザ光の中には、カバー２００ｂの側面で反射され、目標射出方向に対してずれて入射するレーザ光も存在する（赤外レーザ光３１２）。赤外レーザ光３１２は、管状部材２１０の側面で繰り返し反射されることによって、管状部材２１０に吸収される。

上述の第３実施例によれば、光源装置の既存の光学素子に赤外光を反射する反射膜を形成することにより、光源装置の巨大化を抑制しながら、赤外光の光源装置外部への漏洩を抑制できる。

また、第３実施例の光源装置では、カバーの開口部は、開口部と半導体レーザ装置とを結ぶ方向が、半導体レーザ装置のベースプレートに対してほぼ垂直な方向に進む光とは異なる方向となるように形成されている。これにより、光源装置内部に設置されている光学素子が破損や脱落等した場合、図６に示す赤外レーザ光３１４のように、カバーの側面に当たるため、赤外レーザ光の漏洩を抑制できる。

Ｄ．第４実施例：
Ｄ１．光源装置概略構成：
第４実施例では、非可視光の漏洩防止手段として、波長分散光学素子を利用する。第４実施例の光源装置について、図７および図８を用いて説明する。図７は、第４実施例における光源装置の概略構成を例示する説明図である。図８は、第４実施例における波長分散光学素子としてのプリズムの光の波長分散について説明する説明図である。

第４実施例の光源装置１０ｃは、半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０，共振器１２０ｂ、アパーチャ１３０、カバー２００、管状部材２１０、反射部材２５０、波長分散光学素子２６０および非可視光吸収部材２７０を備える。半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０、共振器１２０ｂ、アパーチャ１３０、管状部材２１０および反射膜２５０は第２実施例と同様の機能および構成であるため、説明を省略する。

波長分散光学素子２６０は、波長分散性を有する光学素子であり、入射した光を波長別に分散して射出する。材質の屈折率は光の波長によって異なるため、波長の異なる複数種類の光を含む光は、波長分散性を有する材質に入射すると各波長に応じた屈折率で屈折する。その結果、射出される光の方向は波長によって異なることとなる。このように波長ごとに異なる屈折率を利用して光を分散させる性質を「波長分散性」と言う。本実施例では、波長分散光学素子２６０には、プリズムが用いられている。以降、本明細書では、波長分散光学素子２６０をプリズム２６０と呼ぶ。

プリズム２６０は、半導体レーザ装置１００ａから出力される光の進むべき方向である目標進行方向（本実施例では、半導体レーザ装置のベースプレートの面方向に対してほぼ垂直方向に進む光の進行方向）に基づき、波長ごとに異なる光の屈折率を考慮して、所望の波長の光を開口部へと導くように配置されている。すなわち、プリズム２６０の配置される位置や角度は、プリズムの大きさや形状、目標進行方向、カバーの開口部の位置および所望の光の波長に応じて適宜決定される。

非可視光吸収部材２７０は、赤外光を吸収する材質で形成された部材であり、カバー２００ｂの側面の、プリズムによって分散された光のうちの赤外光が当たる部位に少なくとも配置されている。非可視光吸収部材２７０は、例えば、耐熱性、高熱伝導率、光赤外光吸収率を有する金属で、黒色であることが好ましい。非可視光吸収部材２７０は、例えば、アルミニウムを用いて形成可能である。

Ｄ２．レーザ光の進み方：
図７および図８を参照して、光源装置１０ｃにおけるレーザ光の進み方について説明する。半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０および共振器１２０ｂを介して光軸に沿って出力されたレーザ光３２０は、プリズム２６０に入射する。レーザ光３２０には、非可視光である赤外レーザ光と、可視光である赤色レーザ光とが含まれている。

ここで、本実施例では、図８に示すように、プリズム２６０に入射するレーザ光３２０の入射角を入射角α、赤色光の波長（約６５０ｎｍ）の屈折角を屈折角β１、赤外光の波長（約１３００ｎｍ）の屈折角を屈折角β２と表す。

図８に示すように、プリズム２６０に入射角αで入射したレーザ光３２０に含まれる赤色レーザ光３２１は、屈折角β１で屈折してプリズム２６０内を進み、出力される。一方、レーザ光３２０に含まれる赤外レーザ光３２２は、屈折角β２で屈折してプリズム２６０内を進み、赤色レーザ光３２１とは異なる方向に出力される。

図７に示すように、赤色レーザ光３２１は、開口部２０１を介して管状部材２１０の内側を通過し、光源装置１０ｃの外部に出力される。一方、赤外レーザ光３２２は、非可視光吸収部材２７０に吸収される。

また、半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０に入射せずに進む赤外レーザ光３２３や第２高調波発生素子１１０で半波長に変換されずに出力される赤外レーザ光３２４のような、外部への射出が望まれない光は、図７に示すように、カバー２００ｂの側面で反射され、管状部材２１０の側面で繰り返し反射されることにより管状部材２１０に吸収されたり、カバー２２０ｂ内部で繰り返し反射されて迷光となり、アパーチャ１３０に吸収される。

以上説明した第４実施例の光源装置によれば、光源装置にプリズムを配設することにより、波長依存性を利用して複数の波長の光を異なる屈折率で屈折させて波長別に分散できる。よって、所望の波長の光である可視光をカバーの開口部へ導くとともに、外部に漏洩させたくない波長の光である非可視光（赤外光）の漏洩を抑制でき、安全性を向上できる。

また、第４実施例の光源装置は、プリズムからの非可視光（赤外光）の射出方向に非可視光吸収部材を備えている。これにより、非可視光を吸収でき、カバー内部で赤外光が繰り返し反射されることを抑制できる。

Ｅ．第５実施例：
第５実施例では、光源装置を備えるモニタ装置について説明する。図９は、第５実施例におけるモニタ装置４００を例示する説明図である。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実施例の光源装置１０を備える。光源装置１０は、第１実施例において説明したように、半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０、共振器１２０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の入射側には光源装置１０が配設され、その出射側には、拡散板４２３が配設されている。光源装置１０から出力されたレーザ光は、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。光源装置１０から射出され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、赤外光の漏洩を抑制した光源装置１０により被写体を照射することができる。モニタ装置４００は人間を撮像対象とする事が多くあるため、撮像対象や撮像を行う人間の安全性を向上できる。

Ｆ．変形例
（１）上述の第４実施例では、光軸上にプリズムを一つ配置しているが、例えば、光軸上にプリズムを２つ以上配置してもよい。図１０は、変形例における光源装置１０ｄの概略構成を例示する説明図である。本変形例の光源装置１０ｄは、半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０，共振器１２０ｂ、アパーチャ１３０、カバー２００ｂ、管状部材２１０、反射部材２５０、２５３，２５４、波長分散光学素子２６０、２６１および光路変更光学素子２４１を備える。半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０、共振器１２０ｂ、アパーチャ１３０、管状部材２１０および反射膜２５０、２５３，２５４、カバー２００ｂは上述の第１実施例〜第４実施例において説明した各機器のうち同じ符号を有する機器と同様の機能および構成であるため、説明を省略する。なお、カバー２００ｂは、一部の管状部材に隣接する側面２０２，２０３が赤外光吸収材料によって形成されている。以降、本変形例では、側面２０２，２０３をアブソーバ２０２，２０３と呼ぶ。

図１０を参照して、光源装置１０ｄにおけるレーザ光の進み方について説明する。半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０および共振器１２０ｂを介して光軸に沿って出力されたレーザ光３４０は、プリズム２６０に入射する。レーザ光３２０には、非可視光である赤外レーザ光と、可視光である赤色レーザ光とが含まれている。

プリズム２６０に入射したレーザ光３４０に含まれる赤色レーザ光３４１は、屈折してプリズム２６０内を進み、射出される。一方、レーザ光３４０に含まれる赤外レーザ光３４２は、赤色レーザ光３４１とは異なる屈折角で屈折してプリズム２６０内を進み、赤色レーザ光３２１とは異なる方向に射出される。

プリズム２６０から出力されプリズム２６１に入射した赤色レーザ光３４１および赤外レーザ光３４２は、それぞれの光の波長に応じた屈折角で屈折し、異なる方向へ射出される。

プリズム２６１から出力された赤色レーザ光３４１は光路変更光学素子２４１に入射して光路が変更され、管状部材２１０の内側を通過して光源装置１０ｄの外部へ射出される。一方、プリズム２６１から出力された赤外レーザ光３４２は、光路変更光学素子２４１に入射して光路変更され、アブソーバ２０２に吸収される。

また、半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０に入射せずに進む赤外レーザ光や第２高調波発生素子１１０で半波長に変換されずに出力される赤外レーザ光は、アブソーバ２０２，２０３や管状部材２１０の側面に吸収されたり、アパーチャ１３０に吸収される。

上述の変形例によれば、複数のプリズムを配置することにより、波長分散性に起因する光の屈折角を拡大できる。よって、プリズムの配置および数量に基づき、可視光と非可視光の進行方向を制御できる。従って、高精度で所望の波長の光（本変形例では可視光）のみを光源装置の外部に射出できる。

また、非可視光（本変形例では赤外光）をアブソーバやアパーチャにより吸収できるため、光源装置内の迷光を低減できる。

（２）上述の第２実施例では、テーパ形状の部材（テーパ部材２２０）を漏洩抑制手段として用いているが、例えば、開口部に向けて光の通過可能な領域の面積が狭くなるように多段状に形成された部材を用いても良い。図１１は、本変形例における光源装置１０ｅの概略構成を例示する説明図である。また、図１２は、本変形例における漏洩抑制手段としての多段部材を例示する斜視図である。

光源装置１０ｅは、半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０，共振器１２０、アパーチャ１３０、カバー２００および多段部材２７０を備える。半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０、共振器１２０、アパーチャ１３０およびカバー２００は第２実施例と同様の機能および構成であるため、説明を省略する。

多段部材２７０は、図１２に示すように、略円筒形状の円筒部材２８０〜２８３を備える。円筒部材２８０〜２８２は、射出側の底面に、射出側に隣接する円筒部材の底面と略同形状の開口部（図１１にハッチングで示す）が形成されており、係る開口部で隣接する各円筒部材と接合されている。なお、円筒部材２８３の入射側および射出側は開放されている。多段部材２７０は、赤外光を透過しない部材で形成されてり、光源装置１０ｅの開口部２０１からの距離に比例して光の入射面積が広くなるように構成されている。

光源装置１０ｅのレーザ光の進み方について説明する。半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０および共振器１２０を介して光軸にほぼ平行に出力されたレーザ光３６０は多段部材２７０の内側を通過してカバー２００の開口部２０１から光源装置１０ｅの外部に射出される。

半導体レーザ装置１００ａから出力された赤外レーザ光のうち、一部のレーザ光は第２高調波発生素子１１０に入射せずに進み、カバー２００の側面で反射される（赤外レーザ光３５１）。また、第２高調波発生素子１１０から出力されるレーザ光に含まれる赤外レーザ光の一部は共振器１２０に入射せずに進む（赤外レーザ光３５２）。

赤外レーザ光３５１，３５２は、破線で示すようにレーザ光３５０とは異なる角度で多段部材２７０に入射する。よって、赤外レーザ光３５１，３５２は、多段部材２７０の円筒部材２８０〜２８２の側面および底面で繰り返し反射されるうちに光源側に向かうように戻され、アパーチャ１３０で吸収される。

本変形例によれば、多段部材の各円筒部材の側面および底面で反射されるため、赤外レーザ光を効率的にカバーの内側方向に戻すことができる。

（３）また、漏洩抑制手段として複数のアパーチャを利用しても良い。図１３は、変形例における光源装置の概略構成を例示する説明図である。光源装置１０ｆは、漏洩防止手段として多段部材の代わりに複数のアパーチャを用いている事以外は同様の構成および機能を備えるため、説明を省略する。

アパーチャ２９０〜２９２は、図１３に示すように、共振器と開口部２０１との間に複数配置されている（本変形例では３つ配置されているが、３つに限られない）。アパーチャ２９０〜２９２は、非可視光（本変形例では赤外光）を吸収する部材により形成されている。アパーチャ２９０に形成された、光が通過可能な領域である開口部２９０ａの面積はｄ１である。アパーチャ２９１に形成された開口部２９１ａの面積はｄ２である。アパーチャ２９２に形成された、開口部２９２ａの面積はｄ３である。すなわち、カバー２００の開口部２０１までの距離に比例して、共振器から出力されたレーザ光の通過可能な領域が狭くなる。なお、共振器から出力されたレーザ光の通過可能な領域は、必ずしも開口部２０１までの距離に比例する必要はなく、徐々に狭くなっていればよい。

光源装置１０ｆのレーザ光の進み方について説明する。半導体レーザ装置１００ａから出力され、第２高調波発生素子１１０および共振器１２０を介して光軸にほぼ平行に出力されたレーザ光３６０はアパーチャ２９０〜２９２の開口部２９０ａ〜２９２ａを通過してカバー２００の開口部２０１から光源装置１０ｆの外部に射出される。

半導体レーザ装置１００ａから出力された赤外レーザ光のうち、一部のレーザ光は第２高調波発生素子１１０に入射せずに進み、カバー２００の側面で反射される（赤外レーザ光３６１）。また、第２高調波発生素子１１０から出力されるレーザ光に含まれる赤外レーザ光の一部は共振器１２０に入射せずに進む（赤外レーザ光３６２）。

赤外レーザ光３６１，３６２は、破線で示すようにレーザ光３６０とは異なる角度でアパーチャ２９０〜２９２の開口部２９０ａ〜２９２ａを通過する。よって、赤外レーザ光３６１，３６２は、複数のアパーチャ２９０〜２９２で直接、または繰り返し反射されるうちに吸収される。

本変形例によれば、カバー２００の内側方向に赤外レーザ光を戻すことなく、高効率で赤外レーザ光を吸収できる。

（４）上述の各実施例では、半導体レーザ装置と第２高調波発生素子との間に迷光防止用のアパーチャ１３０を配置したが、アパーチャは光源装置内の半導体レーザ装置からレーザ光射出用の開口部までの間のいずれかの位置に配置されていれば、迷光を防止できる。半導体レーザ装置と第２高調波発生素子との間に配置すれば、半導体レーザ装置からの放射状に出力される赤外光の一部を高い精度で吸収でき、安全性を向上できる。

（５）上述の第５実施例では、モニタ装置４００は光源装置として第１実施例の光源装置１０を利用しているが、本明細書において例示した種々の光源装置を光源装置１０の代わりに用いても良い。

（６）上述の第１実施例では、管状部材のみ、赤外光を吸収する部材で形成されているが。例えば、カバーの側面全体を赤外光吸収部材で形成してもよい。

以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。

第１実施例における画像表示装置としてのプロジェクタの概略構成について例示する説明図。 第１実施例における光源装置の詳細構成について例示する説明図。 光源装置に用いられる迷光防止手段としてのアパーチャを例示する説明図。 第２実施例における光源装置の概略構成を例示する説明図。 第２実施例におけるテーパ部材を説明する斜視図。 第３実施例における光源装置の概略構成を例示する説明図。 第４実施例における光源装置の概略構成を例示する説明図。 第４実施例におけるプリズムの光の波長分散について説明する説明図。 第５実施例におけるモニタ装置を例示する説明図。 変形例における光源装置の概略構成を例示する説明図。 変形例における光源装置の概略構成を例示する説明図。 変形例における漏洩抑制手段としての多段部材を例示する斜視図。 変形例における光源装置の概略構成を例示する説明図。

符号の説明

１０、２０、３０…光源装置
１０ａ〜１０ｆ…光源装置
５０…均一化光学素子
６０…ライトバルブ
７０…ダイクロイックプリズム
８０…投射レンズ
９０…スクリーン
１００、１００ａ、１００ｂ…半導体レーザ装置
１０１…ベースプレート
１１０…第２高調波発生素子
１１０ａ…発光素子
１１１…発光部
１２０、１２０ｂ…共振器
１２１…ミラー
１２２…ミラー
１３０…アパーチャ
１３１…開口部
２００、２００ｂ…カバー
２０１…開口部
２０２…アブソーバ
２１０…管状部材
２２０…テーパ部材
２２１…入射側開口部
２２２…射出側開口部
２３０…非可視光吸収部材
２４０、２４１…光路変更光学素子
２５０…反射部材
２５１〜２５４…反射膜
２６０、２６１…プリズム
２７０…多段部材
２８０〜２８３…円筒部材
２９０〜２９２…アパーチャ
２９０ａ〜２９２ａ…開口部
３００、３１０、３２０…レーザ光
３０１〜３０４…赤外レーザ光
３１１、３１２、３１４…赤外レーザ光
３１１ａ…透過赤外レーザ光
３２１…赤色光
３２２〜３２４…赤外レーザ光
３４０、３５０、３６０…レーザ光
３４１…赤色レーザ光
３４２…赤外レーザ光
３５１、３５２、３６１、３６２…赤外レーザ光
４００…モニタ装置
４１０…装置本体
４１１…カメラ
４２０…光伝送部
４２１、４２２…ライトガイド
４２３…拡散板
４２４…結像レンズ
６００…第２高調波発生素子
１０００…プロジェクタ

Claims (12)

1. 光源装置であって、
   光源と、
   前記光源から出力された非可視光を透過しない材質で形成され、前記レーザ光の少なくとも一部を射出するための開口部が形成された、前記光源を覆うカバーと、
   前記光源に対して前記開口部側に形成され、前記開口部から前記可視光を射出させるべき方向である目標射出方向に対して所定量以上の角度で前記開口部へ向かう非可視光を受けて、前記非可視光を前記開口部から外部へ射出されないようにする漏洩抑制手段と、を備える光源装置。
2. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記漏洩抑制手段は、前記可視光でない少なくとも一部の、前記光源側への反射、および、吸収の少なくとも一方を行うように構成されている、光源装置。
3. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記漏洩抑制手段は、前記非可視光を吸収する部材で形成され、前記開口部からカバーの外側に伸びた管状形状を有する管状部材を含む、光源装置。
4. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記漏洩抑制手段は、前記開口部からカバーの内側に向いて取り付けられ、前記光源装置の光軸に沿った光の進行方向に沿って、前記レーザ光の通過可能な領域が狭くなる構造を有する通過抑制部材を含む、光源装置。
5. 請求項４記載の光源装置であって、
   前記通過抑制部材の形状は、テーパ形状を含む、光源装置。
6. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記漏洩抑制手段は、更に、前記開口部と前記光源との間に、前記レーザ光を吸収する材質で形成され、前記レーザ光の通過可能な貫通孔が形成された迷光防止手段を備える、光源装置。
7. 請求項１記載の光源装置であって、更に、
   波長分散性を有し、前記光源から出力される光の進むべき目標進行方向に基づき、波長分散した光のうち可視光の少なくとも一部が前記開口部から前記光源装置の外部へ射出されるように配置された少なくとも一つの波長分散光学素子を備え、
   目標進行方向は、前記光源が取り付けられているベースプレートに対してほぼ垂直もしくはほぼ水平方向であり、
   前記光源と前記開口部とを結ぶ方向は、前記目標進行方向とは異なる方向である、光源装置。
8. 請求項７記載の光源装置であって、
   前記波長分散光学素子は、プリズムを含む、光源装置。
9. 請求項１ないし請求項７いずれか記載の光源装置であって、更に、
   前記開口部と前記光源との間の光軸上に配置された光学素子の入射面もしくは射出面の少なくとも一方に配置された、前記非可視光を反射する反射部材を備える、光源装置。
10. 請求項１ないし請求項９いずれか記載の光源装置を備える照明装置。
11. 請求項１ないし請求項９いずれか記載の光源装置を備えるモニタ装置。
12. 請求項１ないし請求項９いずれか記載の光源装置を備える画像表示装置。

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