JP2008198759A - レーザ光源、レーザ光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よくレーザ発振することが可能となるレーザ光源、レーザ光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】レーザ光源１４は、複数のエミッタ２６ａが並べられたレーザアレイ２６と、反対を向く第１及び第２の面２４ａ，２４ｂを有し、第１の面２４ａにレーザアレイ２６が配置されるサブマウント２４と、を含み、サブマウント２４の第１の面２４ａと第２の面２４ｂとの間隔が、レーザアレイ２６のアレイ配列方向２８で異なっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光源、レーザ光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置に関するものである。

従来、半導体レーザ素子は光照射時に熱を発するため、熱伝導性に優れた材料によって形成されたサブマウント上に半導体レーザ素子を固定させて半導体レーザ装置を形成することで、外部に放熱しやすい仕組みが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３４７５９０号公報

しかしながら、半導体レーザアレイは外周に近い両端ほど放熱しやすく、中央は放熱しにくいため、中央が両端よりも高い温度になっている。それにより半導体レーザアレイの各光出射領域（エミッタ）間で温度差が生じている。半導体レーザ素子をアレイ化することで、ある特定の発振波長での出力を増大させようとする場合があるが、各光出射領域に温度差があると光出射領域毎に発振波長が異なってしまう為、その特定波長でのレーザ出力が減少するという課題がある。

特に、波長変換素子と組み合わせて使う場合には、波長変換素子が効率よく変換する波長が決まっているため、それと異なる波長で発振している光出射領域からのレーザ出力が減少する課題がある。

又、外部共振ミラーを用いる場合には、光出射領域毎に最も効率よくレーザ発振する波長が異なってしまうため、全ての光出射領域の発振波長を外部共振ミラーで共振させるレーザ波長に一致させられず、レーザ出力の低い光出射領域が発生してトータル出力も減少する課題がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、効率よくレーザ発振することが可能となるレーザ光源、レーザ光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置を提供することにある。

（１）本発明に係るレーザ光源は、複数のエミッタが並べられたレーザアレイと、反対を向く第１及び第２の面を有し、前記第１の面に前記レーザアレイが配置されるサブマウントと、を含み、前記サブマウントの前記第１の面と前記第２の面との間隔が、前記レーザアレイのアレイ配列方向で異なっている。

本発明によれば、サブマウントの第１の面と第２の面との間隔をレーザアレイのアレイ配列方向で異ならせることで、アレイ配列方向に分布するレーザアレイの温度差を一定に保つことができる。これにより、各エミッタの発振波長が揃い、効率よくレーザ発振するレーザ光源を提供する。

（２）このレーザ光源において、前記サブマウントの前記第１の面は平面であり、前記サブマウントの前記第２の面は、少なくとも前記レーザアレイとオーバーラップする領域内に位置する、少なくともひとつの凹部を有してもよい。これによれば、レーザアレイを歪ませずに搭載することが容易になる。

（３）このレーザ光源において、前記サブマウントの前記第１の面は平面であり、前記サブマウントの前記第２の面は、少なくとも前記レーザアレイとオーバーラップする領域内に位置する、少なくともひとつの凸部を有してもよい。これによれば、レーザアレイを歪ませずに搭載することが容易になる。

（４）このレーザ光源において、面を有し、前記面に前記サブマウントの前記第２の面が対向するように、前記サブマウントが配置されるベースプレートと、前記ベースプレートと前記サブマウントとの間に配置される接合部材と、を更に含み、前記サブマウントの熱伝導率は、前記接合部材の熱伝導率よりも小さくてもよい。これによれば、サブマウントからベースまでの熱伝導性を向上させることが容易になる。

（５）このレーザ光源において、面を有し、前記面に前記サブマウントの前記第２の面が対向するように、前記サブマウントが配置されるベースプレートと、前記ベースプレートと前記サブマウントとの間に配置される接合部材と、を更に含み、前記サブマウントの熱伝導率は、前記接合部材の熱伝導率よりも大きくてもよい。これによれば、サブマウントからベースまでの熱伝導性を向上させることが容易になる。

（６）このレーザ光源において、前記サブマウントは、前記第２の面の周縁部に少なくとも２箇所の突起部を有し、前記第１の面から各前記突起部の先端までの長さは、前記第１の面から前記第２の面の前記凸部の先端までの長さと同一でもよい。これによれば、サブマウントをベースに配置する際に傾き難くすることが容易になる。

（７）本発明に係るレーザ光源装置は、上記（１）〜上記（６）のいずれか一項に記載のレーザ光源を備える。

本発明によれば、サブマウントの第１の面と第２の面との間隔をレーザアレイのアレイ配列方向で異ならせることで、アレイ配列方向に分布するレーザアレイの温度差を一定に保つことができる。これにより、各エミッタの発振波長が揃い、効率よくレーザ発振するレーザ光源装置を提供することができる。

（８）このレーザ光源装置において、前記レーザ光源から射出される光の波長を変換する波長変換素子を含んでもよい。これによれば、各エミッタの温度が揃って、発振波長が揃っているため、波長変換素子で効率よく変換でき変換波長のレーザ出力を向上させることが容易になる。

（９）このレーザ光源装置において、特定波長の光を選択的に前記レーザ光源に戻すことによって、前記レーザ光源を特定波長でレーザ発振させる波長選択素子を含んでもよい。これによれば、各エミッタの温度が揃って、発振波長が揃っているため、外部共振ミラーの選択波長と一致させることができレーザ出力を向上させることが容易になる。

（１０）このレーザ光源装置において、少なくとも複数の異なった波長を異なった場所にて波長選択する波長分布型の波長選択素子と、少なくとも複数の異なった波長を異なった場所にて波長変換する波長分布型の波長変換素子と、を含んでもよい。これによれば、エミッタの温度差を積極的につけることで発振波長を積極的に分布させ、選択波長分布型の波長選択素子と波長変換素子と組み合わせることで、ディスプレイの光源とした時に発生するスペックルを減少させることが容易になる。

（１１）本発明に係る照明装置は、上記（７）〜上記（１０）のいずれか一項に記載のレーザ光源装置を含む。

本発明によれば、サブマウントの第１の面と第２の面との間隔をレーザアレイのアレイ配列方向で異ならせることで、アレイ配列方向に分布するレーザアレイの温度差を一定に保つことができる。これにより、各エミッタの発振波長が揃い、効率よくレーザ発振する照明装置を提供する。

（１２）本発明に係るモニタ装置は、上記（７）〜上記（１０）のいずれか一項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、を含む。

本発明によれば、サブマウントの第１の面と第２の面との間隔をレーザアレイのアレイ配列方向で異ならせることで、アレイ配列方向に分布するレーザアレイの温度差を一定に保つことができる。これにより、各エミッタの発振波長が揃い、効率よくレーザ発振するモニタ装置を提供する。

（１３）本発明に係る画像表示装置は、上記（７）〜上記（１０）のいずれか一項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、画像信号に応じて変調された光を投写する投写手段と、を含む。

本発明によれば、サブマウントの第１の面と第２の面との間隔をレーザアレイのアレイ配列方向で異ならせることで、アレイ配列方向に分布するレーザアレイの温度差を一定に保つことができる。これにより、各エミッタの発振波長が揃い、効率よくレーザ発振する画像表示装置を提供する。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
（照明装置）
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る照明装置の概略構成図である。本実施の形態に係る照明装置２は、図１に示すように、レーザ光源装置４と、レーザ光源装置４より射出される第２高調波（可視レーザ光）１０を拡散させる拡散素子１２と、を備える。レーザ光源装置４は、レーザ光源１４と、波長変換素子１６と、波長選択素子１８と、を備える。レーザ光源１４はレーザ光２０を射出する。

波長変換素子１６は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）の現象、すなわち、２個の光子が２倍の振動数を持つ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。波長変換素子１６は、レーザ光源１４より射出されたレーザ光２０を内部に導入し、これを、青色や緑色などの第２高調波（可視レーザ光）１０に波長変換する。波長変換素子１６内の分極反転構造は、ニオブ酸リチウム又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切な材料を用いる構成とすればよい。

波長選択素子１８は、波長変換素子１６より射出されたレーザ光２０に対しては高反射、可視レーザ光１０に対しては高透過となるものである。

かかる構成により、レーザ光源１４と波長選択素子１８との間で光共振器が構成される。レーザ光源１４より射出されたレーザ光２０は、この光共振器内に閉じこめられる形になって、波長変換素子１６内を何回も通過する。

拡散素子１２は、レーザ光源装置４より射出された可視レーザ光１０を拡散させる。拡散素子１２としては、例えば拡散レンズや、入射した光が拡散するように干渉縞が予め形成されたホログラム素子を用いることができる。

（レーザ光源）
図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るレーザ光源の概略構成図である。図２（Ａ）は、レーザ光源の平面図であり、図２（Ｂ）は、レーザ光源の側面図及びその一部拡大図である。本実施の形態に係るレーザ光源１４は、ベースプレート２２上に配置されている。又、レーザ光源１４は、ヒートシンクとして機能するサブマウント２４と、サブマウント２４上に搭載された発光素子として機能するレーザアレイ２６と、で構成されている。

ベースプレート２２は面２２ａを有する。面２２ａ上にはレーザ光源１４が配置されている。面２２ａ上には波長変換素子１６と、波長選択素子１８と、が配置されていてもよい。ベースプレート２２の材質は銅である。

サブマウント２４は反対を向く第１及び第２の面２４ａ，２４ｂを有している。第１の面２４ａは平面である。第１の面２４ａにはレーザアレイ２６が配置されている。

第２の面２４ｂは、ベースプレート２２の面２２ａと対向している。凹部３０は、第２の面２４ｂの少なくともレーザアレイ２６とオーバーラップする領域内に位置している。凹部３０はレーザアレイ２６の端面よりも第２の面２４ｂの中央側に位置している。第２の面２４ｂは少なくともひとつの凹部３０を有している。凹部３０の数は、図の例では１つとなっているが、１つに限る必要はない。凹部３０は第２の面２４ｂ上に複数あってもよい。凹部３０のくぼみの形状は、図の例では、中央がなだらかに曲面を描いてくぼんでいるが、階段状或いは鋸の歯状を描いてくぼんでいてもよい。又は、複数の形状を描いてくぼんでいてもよい。更に、中央が直角或いは鋭角にくぼんでいてもよい。

第１の面２４ａと第２の面２４ｂとの間隔は、レーザアレイ２６のアレイ配列方向２８で異なっている。その両端に位置する第１の面２４ａと第２の面２４ｂとの間隔２４ｃは、その中央に位置する第１の面２４ａと第２の面２４ｂとの間隔２４ｄ（拡大図参照）より大きくなっている。

サブマウント２４は、熱伝導性の良好な金属等の材料で形成され、例えば長さ１０〜１２ｍｍ、幅１〜５ｍｍ、厚さ０．１〜０．３ｍｍの長尺で矩形の平板状をなしている。サブマウント２４の材料は、接合する接合部材３２の熱伝導率よりも小さい、既に公知になっている金属等の材料を用いる。例えばＡＩＮ（窒化アルミ）（熱伝導率２００Ｗ／ｍＫ）、Ｃｕ−Ｗ（銅−タングステン複合材）（熱伝導率１９０Ｗ／ｍＫ）、及びＣｕ−Ｍｏ（銅−モリブデン複合材）（熱伝導率１６０Ｗ／ｍＫ）などを挙げることができる。

サブマウント２４はベースプレート２２上に接合部材３２により接合されている。接合部材３２はベースプレート２２とサブマウント２４との間に配置されている。接合部材３２は中央の厚さ３２ａが両端より厚くなっている。接合部材３２の材料は、接合するサブマウント２４の熱伝導率よりも大きい、既に公知になっている材料を用いる。例えばＡｇ（熱伝導率４２０Ｗ／ｍＫ）を挙げることができる。本実施の形態では、サブマウント２４の熱伝導率は、接合部材３２の熱伝導率よりも小さくなっている。

レーザアレイ２６は複数のエミッタ２６ａがアレイ配列方向２８の向きに並んで構成されている。レーザアレイ２６は、窒化物半導体等の材料を用いて作成されており、例えば長さ１０ｍｍ、幅０．５〜３ｍｍ、厚さ０．１〜０．２ｍｍの長尺で矩形の平板状をなしている。レーザアレイ２６は、レーザ光２０が基板面２６ｂに対して垂直に射出するＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）と呼ばれるもので、複数のエミッタ２６ａが１列に並ぶ１次元のアレイ構造を有している。エミッタ２６ａの数は、図の例では７つとなっているが、７つに限る必要はない。本実施の形態では、レーザ光源１４としてＶＣＳＥＬ型のものを用いたが、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。更には、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。

図３は、アレイ配列方向２８のレーザアレイ２６の温度分布を示す図である。横軸はレーザアレイ２６のエミッタ２６ａの位置であり、縦軸はレーザアレイ２６のエミッタ２６ａの温度である。従来は、アレイ配列方向２８において、エミッタ２６ａの発熱が集中する中央の温度が他に比べて高く、アレイ配列方向２８の両端へ進む程温度が下がっている。本実施の形態では、アレイ配列方向２８の両端のエミッタ２６ａを除く、その他（エミッタ２６ａの発熱が集中する中央を含む）のエミッタ２６ａの温度差が均一になり、その温度は従来の中央のエミッタ２６ａの温度より低くなっている。

これは、サブマウント２４及び接合部材３２を合わせた熱伝導率が、アレイ配列方向２８において異なることによる。その両端の厚さはサブマウント２４の間隔２４ｃで構成されている。又、その中央の厚さはサブマウント２４の間隔２４ｄと接合部材３２の厚さ３２ａとで構成されている。サブマウント２４の熱伝導率は接合部材３２の熱伝導率よりも小さいことから、レーザアレイ２６とベースプレート２２との間のアレイ配列方向２８の熱伝導率は、中央の熱伝導率が両端の熱伝導率より大きくなる。従って、レーザアレイ２６の中央に集中する熱は、サブマウント２４の第１の面２４ａと第２の面２４ｂとの間隔２４ｃ，２４ｄを適切に構成することでアレイ配列方向２８のレーザアレイ２６の温度差を均一化できる。

以上、第１の実施の形態では、各エミッタ２６ａの温度差をほぼ一定にする。波長変換素子１６と組み合わせて使うタイプのレーザでは、全てのエミッタ２６ａの発振波長を波長変換素子１６が効率よく変換する波長と一致させることができ、波長変換後のレーザ出力が増加する。又、波長選択素子１８を用いるタイプのレーザでは、全てのエミッタ２６ａの発振波長を波長選択素子１８で共振させるレーザ波長に一致させることができ、レーザ出力が増加する。

（第２の実施の形態）
（レーザ光源）
図４は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るレーザ光源の概略構成図である。図４（Ａ）は、レーザ光源の平面図であり、図４（Ｂ）は、レーザ光源の側面図及びその一部拡大図である。本実施の形態に係るレーザ光源４０は、ベースプレート２２上に配置されている。ベースプレート２２は面２２ａを有する。面２２ａ上にはレーザ光源４０が配置されている。

レーザ光源４０は、ヒートシンクとして機能するサブマウント４２上に、発光素子として機能するレーザアレイ２６を搭載して構成されている。

サブマウント４２は反対を向く第１及び第２の面４２ａ，４２ｂを有している。第１の面４２ａは平面である。第１の面４２ａにはレーザアレイ２６が配置されている。

第２の面４２ｂは、ベースプレート２２の面２２ａと対向している。凸部４４は、第２の面４２ｂの少なくともレーザアレイ２６とオーバーラップする領域内に位置している。凸部４４はレーザアレイ２６の端面よりも第２の面４２ｂの中央側に位置している。第２の面４２ｂは少なくともひとつの凸部４４を有している。凸部４４の数は、図の例では１つとなっているが、１つに限る必要はない。凸部４４は第２の面４２ｂ上に複数あってもよい。凸部４４の形状は、図の例では、中央がなだらかに曲面を描いて突出しているが、階段状或いは鋸の歯状を描いて突出していてもよい。又は、複数の形状を描いて突出していてもよい。更に、直角或いは鋭角に突出していてもよい。

第１の面４２ａと第２の面４２ｂとの間隔は、レーザアレイ２６のアレイ配列方向２８で異なっている。その中央に位置する第１の面４２ａと第２の面４２ｂとの間隔４２ｄは、その両端に位置する第１の面４２ａと第２の面４２ｂとの間隔４２ｃ（拡大図参照）より大きくなっている。

突起部４６は第２の面４２ｂの周縁部に位置している。突起部４６はレーザアレイ２６のアレイ配列方向２８の両端より外側に位置している。第２の面４２ｂは少なくとも２箇所の突起部４６を有している。突起部４６の数は、図の例では２つとなっているが、２つに限る必要はない。第１の面４２ａから突起部４６の先端までの長さは、第１の面４２ａから凸部４４の先端までの長さと同一である。突起部４６の形状は、図の例では、方形状に突起していが、曲面を描いて突起してもよい。又は、階段状或いは鋸の歯状を描いて突起していてもよい。更に、複数の形状を描いて突起していてもよい。又更に、直角或いは鋭角に突起していてもよい。

サブマウント４２は、ベースプレート２２上に接合部材４８により接合されている。サブマウント４２は、熱伝導性の良好な金属等の材料で形成され、例えば長さ１０〜１２ｍｍ、幅１〜５ｍｍ、厚さ０．１〜０．３ｍｍの長尺で矩形の平板状をなしている。サブマウント４２の材料は、接合する接合部材４８の熱伝導率よりも大きい、既に公知になっている金属等の材料を用いる。例えばダイヤモンド（熱伝導率１５００〜２０００Ｗ／ｍＫ）及びダイヤモンドと銅の複合材（熱伝導率５００Ｗ／ｍＫ）などを挙げることができる。

接合部材４８はベースプレート２２とサブマウント４２との間に配置されている。接合部材４８は両端の厚さ４８ａが中央より厚くなっている。接合部材４８の材料は、接合するサブマウント４２の熱伝導率よりも小さい、既に公知になっている材料を用いる。例えばＩｎ（インジウム）（熱伝導率２４Ｗ／ｍＫ）及び熱伝導接着剤（熱伝導率１５〜３０Ｗ／ｍＫ）などを挙げることができる。本実施の形態では、サブマウント４２の熱伝導率は、接合部材４８の熱伝導率よりも大きくなっている。その他の構成については、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。

これにより、サブマウント４２及び接合部材４８を合わせた熱伝導率が、アレイ配列方向２８において異なる。その中央の厚さはサブマウント４２の間隔４２ｄで構成されている。又、その両端の厚さはサブマウント４２の間隔４２ｃと接合部材４８の厚さ４８ａで構成されている。サブマウント４２の熱伝導率は接合部材４８の熱伝導率よりも大きいことから、レーザアレイ２６とベースプレート２２との間のアレイ配列方向２８の熱伝導率は、中央の熱伝導率が両端の熱伝導率より大きくなる。従って、レーザアレイ２６の中央に集中する熱は、サブマウント４２の第１の面４２ａと第２の面４２ｂとの間隔４２ｃ，４２ｄを適切に構成することでアレイ配列方向２８のレーザアレイ２６の温度差を均一化できる。

又、両端の突起部４６をレーザアレイ２６端より外側にしたことで、ベースプレート２２への実装時にサブマウント４２が傾くのを防止できる。

以上、第２の実施の形態では、各エミッタ２６ａの温度差をほぼ一定にする。波長変換素子１６と組み合わせて使うタイプのレーザでは、全てのエミッタ２６ａの発振波長を波長変換素子１６が効率よく変換する波長と一致させることができ、波長変換後のレーザ出力が増加する。又、波長選択素子１８を用いるタイプのレーザでは、全てのエミッタ２６ａの発振波長を波長選択素子１８で共振させるレーザ波長に一致させることができ、レーザ出力が増加する。

（第３の実施の形態）
（レーザ光源）
図面については、第１の実施の形態で使用した図２を用いる。本実施の形態では、サブマウント２４の材料は、接合する接合部材３２の熱伝導率よりも大きい、既に公知になっている金属等の材料を用いる。例えばダイヤモンド（熱伝導率１５００〜２０００Ｗ／ｍＫ）及びダイヤモンドと銅のコンポジット材料（熱伝導率５００Ｗ／ｍＫ）などを挙げることができる。

接合部材３２の材料は、接合するサブマウント２４の熱伝導率よりも小さい、既に公知になっている材料を用いる。例えばＩｎ（熱伝導率２４Ｗ／ｍＫ）及び熱伝導接着剤（熱伝導率１５〜３０Ｗ／ｍＫ）などを挙げることができる。本実施の形態では、サブマウント２４の熱伝導率は、接合部材３２の熱伝導率よりも大きくなっている。その他の構成については、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。

これにより、サブマウント２４及び接合部材３２を合わせた熱伝導率が、アレイ配列方向２８において異なる。その両端の厚さはサブマウント２４の間隔２４ｃで構成されている。又、その中央の厚さはサブマウント２４の間隔２４ｄと接合部材３２の厚さ３２ａで構成されている。サブマウント２４の熱伝導率は接合部材３２の熱伝導率よりも大きいことから、レーザアレイ２６とベースプレート２２との間のアレイ配列方向２８の熱伝導率は、中央の熱伝導率が両端の熱伝導率より小さくなる。従って、このような構成をとらない場合に比べアレイ配列方向２８のレーザアレイ２６の温度差をより増やせる。

以上、第３の実施の形態では、各エミッタ２６ａの温度差が増大するので、エミッタ２６ａ毎に発振波長を換えられる。

（第４の実施の形態）
（レーザ光源）
図面については、第２の実施の形態で使用した図４を用いる。本実施の形態では、サブマウント４２の材料は、接合する接合部材４８の熱伝導率よりも小さい、既に公知になっている金属等の材料を用いる。例えばＡＩＮ（窒化アルミ）（熱伝導率２００Ｗ／ｍＫ）、Ｃｕ−Ｗ（銅−タングステン複合材）（熱伝導率１９０Ｗ／ｍＫ）、及びＣｕ−Ｍｏ（銅−モリブデン複合材）（熱伝導率１６０Ｗ／ｍＫ）などを挙げることができる。

接合部材４８の材料は、接合するサブマウント４２の熱伝導率よりも大きい、既に公知になっている材料を用いる。例えばＡｇ（熱伝導率４２０Ｗ／ｍＫ）を挙げることができる。本実施の形態では、サブマウント４２の熱伝導率は、接合部材４８の熱伝導率よりも小さくなっている。その他の構成については、第２の実施の形態で説明した内容を適用することができる。

これにより、サブマウント４２及び接合部材４８を合わせた熱伝導率が、アレイ配列方向２８において異なる。その中央の厚さはサブマウント４２の間隔４２ｄで構成されている。又、その両端の厚さはサブマウント４２の間隔４２ｃと接合部材４８の厚さ４８ａで構成されている。サブマウント４２の熱伝導率は接合部材４８の熱伝導率よりも小さいことから、レーザアレイ２６とベースプレート２２との間のアレイ配列方向２８の熱伝導率は、中央の熱伝導率が両端の熱伝導率より小さくなる。従って、このような構成をとらない場合に比べアレイ配列方向２８のレーザアレイ２６の温度差をより増やせる。

以上、第４の実施の形態では、各エミッタ２６ａの温度差が増大するので、エミッタ２６ａ毎に発振波長を換えられる。

（第５の実施の形態）
（レーザ光源装置）
図５は、本発明を適用した第５の実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。本実施の形態に係るレーザ光源装置１００は、上記第３の実施の形態のレーザ光源１４と、波長分布型の波長変換素子１１０と、波長分布型の波長選択素子１２０と、を備える。

波長変換素子１１０は、マグネシウムを添加したニオブ酸リチウムを分極反転させたものであり、分極反転のピッチを部分的に変えたものを用いる。温度が高いほどレーザの発振波長が長くなるので、分極反転のピッチは波長変換素子１１０の端に行くほど狭くなっている。

波長選択素子１２０として、周期格子を有するホログラムのような光学素子を用いた場合、波長選択素子１２０に熱を加えることにより、内部の周期格子の間隔を容易に変えることができる。よって、より簡易な構成で、波長選択素子１２０の領域Ａ〜領域Ｇから射出された光同士のコヒーレンスを低減させ、スペックルノイズを抑えることが可能となる。

１つの基体において、互いに選択波長が異なる複数の光選択領域Ａ〜領域Ｇを有する波長選択素子１２０を備えることにより、領域Ａ〜領域Ｇからそれぞれ射出される光の波長を互いに異ならせることができる。従って、波長選択素子１２０から射出される光の帯域が、すべての領域から同一波長の光が射出される場合に比べて広がるため、レーザ光同士のコヒーレンスが低減する。その結果、スペックルノイズを抑えたレーザ光源装置１００を得ることが可能となる。上記第３の実施の形態のレーザ光源１４と、波長変換素子１１０と、波長選択素子１２０と、を組み合わせることで、レーザ光源装置１００をディスプレイの光源とした時に発生するスペックルノイズを減少できる。

なお、この第５の実施の形態の変形例として、レーザ光源装置１００に備えられるレーザ光源１４を、第４の実施の形態に代える構成とすることもできる。

（第６の実施の形態）
（モニタ装置）
図６は、本発明を適用した第６の実施の形態に係るモニタ装置の概略構成図である。本実施の形態では、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の実施の形態のレーザ光源装置４を備える。レーザ光源装置４は、第１の実施の形態で説明したように、レーザ光源１４、波長変換素子１６、波長選択素子１８、及びベースプレート２２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４２２，４２４を備える。各ライトガイド４２２，４２４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４２２の入射側にはレーザ光源装置４が配設され、その出射側には拡散板４２６が配設されている。レーザ光源装置４から出射したレーザ光は、ライトガイド４２２を伝って光伝送部４２０の先端に設けられた拡散板４２６に送られ、拡散板４２６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４２８も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ４２８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４２４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４３０に送られる。この結果、レーザ光源装置４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４３０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４により被写体を照射することができることから、カメラ４３０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、本実施の形態の変形例として、装置本体４１０に備えられるレーザ光源装置４を、第１ないし第５の実施の形態に代える構成とすることもできる。

（第７の実施の形態）
（画像表示装置）
図７は、本発明を適用した第７の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。本実施の形態では、上記第１の実施の形態のレーザ光源装置４を備える画像表示装置としてのプロジェクタ５００について説明する。なお、図７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。本実施の形態に係るプロジェクタ５００は、スクリーン５１０に光を供給し、スクリーン５１０で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。上記第１の実施の形態と重複する説明は省略する。

プロジェクタ５００は、図７に示すように、赤色光を射出する赤色照明装置５１２Ｒと、緑色光を射出する緑色照明装置５１２Ｇと、青色光を射出する青色照明装置５１２Ｂと、を備える。

赤色照明装置５１２Ｒ、緑色照明装置５１２Ｇ、青色照明装置５１２Ｂは、前述した第１の実施の形態の照明装置２とそれぞれ同一の構成である。照明装置２は、レーザ光源装置４と、レーザ光源装置４より射出されたレーザ光を拡散する拡散素子１２と、を備える。赤色照明装置５１２Ｒが備える波長変換素子１６では、赤外レーザ光から赤色への波長変換が行われ、緑色照明装置５１２Ｇが備える波長変換素子１６では、赤外レーザ光から緑色への波長変換が行われる。又、青色照明装置５１２Ｂが備える波長変換素子１６では、赤外レーザ光から青色への波長変換が行われる。

プロジェクタ５００は、各色の照明装置５１２Ｒ，５１２Ｇ，５１２Ｂから射出された照明光を、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５１４Ｒ，５１４Ｇ，５１４Ｂを含んでいる。更に、プロジェクタ５００は、液晶ライトバルブ５１４Ｒ，５１４Ｇ，５１４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ５１６に導くクロスダイクロイックプリズム５１８を含んでいる。更に又、プロジェクタ５００は、液晶ライトバルブ５１４Ｒ，５１４Ｇ，５１４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン５１０に投写する投写手段としての投写レンズ５１６を含んでいる。

各液晶ライトバルブ５１４Ｒ，５１４Ｇ，５１４Ｂ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５１８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５１６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、レーザを光源とした、高輝度の画像を表示することが可能になる。

なお、上述した本実施の形態のプロジェクタ５００においても、第１ないし第５の実施の形態を適用できることはいうまでもない。

又、本実施の形態のプロジェクタ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、（１）色毎に時分割でレーザ光源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の単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。（２）ビーム状のレーザ光を走査して画像を表示させる方式のプロジェクタとしてもよい。（３）プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであってもよい。（４）空間光変調装置としては、透過型液晶表示装置を用いる場合に限らず反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon、ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いてもよい。

以上、本発明の種々の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。

第１の実施の形態に係る照明装置の概略構成図である。 第１及び第３の実施の形態に係るレーザ光源の概略構成図である。 アレイ配列方向のレーザアレイの温度分布を示す図である。 第２及び第４の実施の形態に係るレーザ光源の概略構成図である。 第５の実施の形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。 第６の実施の形態に係るモニタ装置の概略構成図である。 第７の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。

符号の説明

２…照明装置 ４…レーザ光源装置 １０…第２高調波（可視レーザ光） １２…拡散素子 １４…レーザ光源 １６…波長変換素子 １８…波長選択素子 ２０…レーザ光 ２２…ベースプレート ２２ａ…面 ２４…サブマウント ２４ａ…第１の面 ２４ｂ…第２の面 ２４ｃ…間隔 ２４ｄ…間隔 ２６…レーザアレイ ２６ａ…エミッタ ２６ｂ…基板面 ２８…アレイ配列方向 ３０…凹部 ３２…接合部材 ３２ａ…厚さ ４０…レーザ光源 ４２…サブマウント ４２ａ…第１の面 ４２ｂ…第２の面 ４２ｃ…間隔 ４２ｄ…間隔 ４４…凸部 ４６…突起部 ４８…接合部材 ４８ａ…厚さ １００…レーザ光源装置 １１０…波長変換素子 １２０…波長選択素子 ４００…モニタ装置 ４１０…装置本体 ４２０…光伝送部 ４２２，４２４…ライトガイド ４２６…拡散板 ４２８…結像レンズ ４３０…カメラ ５００…プロジェクタ（画像表示装置） ５１０…スクリーン ５１２Ｒ…赤色照明装置 ５１２Ｇ…緑色照明装置 ５１２Ｂ…青色照明装置 ５１４Ｒ，５１４Ｇ，５１４Ｂ…液晶ライトバルブ ５１６…投写レンズ ５１８…クロスダイクロイックプリズム。

Claims (13)

1. 複数のエミッタが並べられたレーザアレイと、
   反対を向く第１及び第２の面を有し、前記第１の面に前記レーザアレイが配置されるサブマウントと、
   を含み、
   前記サブマウントの前記第１の面と前記第２の面との間隔が、前記レーザアレイのアレイ配列方向で異なっていることを特徴とするレーザ光源。
2. 請求項１に記載のレーザ光源において、
   前記サブマウントの前記第１の面は平面であり、
   前記サブマウントの前記第２の面は、少なくとも前記レーザアレイとオーバーラップする領域内に位置する、少なくともひとつの凹部を有することを特徴とするレーザ光源。
3. 請求項１に記載のレーザ光源において、
   前記サブマウントの前記第１の面は平面であり、
   前記サブマウントの前記第２の面は、少なくとも前記レーザアレイとオーバーラップする領域内に位置する、少なくともひとつの凸部を有することを特徴とするレーザ光源。
4. 請求項２に記載のレーザ光源において、
   面を有し、前記面に前記サブマウントの前記第２の面が対向するように、前記サブマウントが配置されるベースプレートと、
   前記ベースプレートと前記サブマウントとの間に配置される接合部材と、
   を更に含み、
   前記サブマウントの熱伝導率は、前記接合部材の熱伝導率よりも小さいことを特徴とするレーザ光源。
5. 請求項３に記載のレーザ光源において、
   面を有し、前記面に前記サブマウントの前記第２の面が対向するように、前記サブマウントが配置されるベースプレートと、
   前記ベースプレートと前記サブマウントとの間に配置される接合部材と、
   を更に含み、
   前記サブマウントの熱伝導率は、前記接合部材の熱伝導率よりも大きいことを特徴とするレーザ光源。
6. 請求項３又は請求項５に記載のレーザ光源において、
   前記サブマウントは、前記第２の面の周縁部に少なくとも２箇所の突起部を有し、
   前記第１の面から各前記突起部の先端までの長さは、前記第１の面から前記第２の面の前記凸部の先端までの長さと同一であることを特徴とするレーザ光源。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のレーザ光源を備えることを特徴とするレーザ光源装置。
8. 請求項７に記載のレーザ光源装置において、
   前記レーザ光源から射出される光の波長を変換する波長変換素子を含むことを特徴とするレーザ光源装置。
9. 請求項７又は請求項８に記載のレーザ光源装置において、
   特定波長の光を選択的に前記レーザ光源に戻すことによって、前記レーザ光源を特定波長でレーザ発振させる波長選択素子を含むことを特徴とするレーザ光源装置。
10. 請求項７に記載のレーザ光源装置において、
    少なくとも複数の異なった波長を異なった場所にて波長選択する波長分布型の波長選択素子と、
    少なくとも複数の異なった波長を異なった場所にて波長変換する波長分布型の波長変換素子と、
    を含むことを特徴とするレーザ光源装置。
11. 請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載のレーザ光源装置を含むことを特徴とする照明装置。
12. 請求項７〜請求項１０のいずれか一項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、
    を含むことを特徴とするモニタ装置。
13. 請求項７〜請求項１０のいずれか一項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、画像信号に応じて変調された光を投写する投写手段と、
    を含むことを特徴とする画像表示装置。

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