JP2008304932A - レーザ光源装置及びそのレーザ光源装置を備えたプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ光を良好に出射するとともに、低コスト化、小型化が可能なレーザ光源装置、およびそのレーザ光源装置を備えたプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタユニットを構成するレーザ光源装置３１は、所定波長のレーザ光を発振するレーザ光源３１１と、レーザ光源３１１から出射されたレーザ光の発振波長を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子３１２を備える。波長変換素子３１２は、入射面にレーザ光源３１１から出射された発振波長のレーザ光を選択的に透過するバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂと、出射面に変換波長を透過し発振波長のレーザ光を反射する誘電体多層膜３１２Ｃを有する。バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂにおいて、発振波長のレーザ光は狭帯域化される。そして、狭帯域化されたレーザ光が波長変換素子３１２で変換波長のレーザ光に変換され、変換波長のレーザ光がレーザ光源装置３１から出射される。
【選択図】図３
【解決手段】プロジェクタユニットを構成するレーザ光源装置３１は、所定波長のレーザ光を発振するレーザ光源３１１と、レーザ光源３１１から出射されたレーザ光の発振波長を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子３１２を備える。波長変換素子３１２は、入射面にレーザ光源３１１から出射された発振波長のレーザ光を選択的に透過するバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂと、出射面に変換波長を透過し発振波長のレーザ光を反射する誘電体多層膜３１２Ｃを有する。バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂにおいて、発振波長のレーザ光は狭帯域化される。そして、狭帯域化されたレーザ光が波長変換素子３１２で変換波長のレーザ光に変換され、変換波長のレーザ光がレーザ光源装置３１から出射される。
【選択図】図３
Description
本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源装置、及びこのレーザ光源装置を備えたプロジェクタに関する。
近年、光通信、光応用測定、光表示などのオプトエレクトロニクス分野において、半導体レーザ光源の発振光を波長変換して用いるレーザ光源装置が広く使用されている。こうしたレーザ光源装置として、片端面にミラー構造およびその対向面に無反射構造を形成してなる半導体レーザ光源と、その光発振面にミラー構造およびその対向面に無反射構造を形成してなる非線形光学部材を具備し、レーザ光源装置と非線形光学部材のミラー構造間で共振器構造を形成し、グリーン光やブルー光の発生が可能な第二次高調波光発生装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、波長幅の狭いレーザビームを安定して供給するために、所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ発振器と、レーザ発振器から出射されたレーザ光を共振させる外部共振器とを備え、外部共振器内にフォトポリマ体積ホログラムを備え、フォトポリマ体積ホログラムがレーザ発振器から出射されたレーザ光を回折して共振器内の光学系に入射させるとともに、所定の波長のレーザ光を選択的に透過して外部に出射する外部共振型レーザが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１に記載のような従来の第二次高調波光発生装置は、レーザ光を狭帯域化していないため、温度変化により半導体レーザ光源の発振波長が変動する、あるいは波長変換素子（前記非線形光学部材と同じ）の変換波長の許容幅に対し、光源から発振されるレーザ光の発振波長幅が広く、波長変換されない波長域の光が多く、変換効率が低いという課題が残る。
一方、特許文献２に記載のような外部共振型レーザに用いられるフォトポリマ体積ホログラムは、例えば、樹脂中に屈折率の異なる干渉パターンが層状に多数形成され、発振波長のレーザ光を狭帯域化して反射する素子であり、外部共振型レーザを簡素に構成できるとはいえ、高価な素子である。これにより、製造コストが嵩むという課題を有する。
一方、特許文献２に記載のような外部共振型レーザに用いられるフォトポリマ体積ホログラムは、例えば、樹脂中に屈折率の異なる干渉パターンが層状に多数形成され、発振波長のレーザ光を狭帯域化して反射する素子であり、外部共振型レーザを簡素に構成できるとはいえ、高価な素子である。これにより、製造コストが嵩むという課題を有する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、レーザ光を良好に出射するとともに、低コスト化および小型化が可能なレーザ光源装置、およびそのレーザ光源装置を備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明に係るレーザ光源装置は、所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、前記ミラーは、前記波長変換素子の出射側の表面に形成された、前記発振波長のレーザ光を反射し、前記変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜よりなり、前記波長変換素子の入射側の表面に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、波長変換素子に形成されたバンドパスフィルタ多層膜においてレーザ光源から出射されたレーザ光の発振波長が半値幅１ｎｍ以下に狭帯域化される。これにより、波長変換素子における波長変換の変換効率が向上するとともに、使用環境の温度変化などによってレーザ光源の発振波長に変動が生じたとしても、常に一定波長のレーザ光を、レーザ光源装置から出射することができる。
また、ミラーは発振波長のレーザ光を反射し、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出すことができる。さらに、バンドパスフィルタ多層膜およびミラーが、波長変換素子の入射側の表面および出射側の表面に形成されていることにより、構成部品点数を低減し、低コスト化および小型化したレーザ光源装置が得られる。
また、ミラーは発振波長のレーザ光を反射し、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出すことができる。さらに、バンドパスフィルタ多層膜およびミラーが、波長変換素子の入射側の表面および出射側の表面に形成されていることにより、構成部品点数を低減し、低コスト化および小型化したレーザ光源装置が得られる。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、前記レーザ光源と前記波長変換素子との間に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを、さらに備え、前記ミラーは、前記波長変換素子の出射側の表面に形成された、前記発振波長のレーザ光を反射し、前記変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜よりなることを特徴とする。
この構成によれば、所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、出射側の表面に発振波長のレーザ光を反射し、変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜よりなるミラーが形成され、レーザ光源から出射されたレーザ光の発振波長を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子との間に、前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを備えることで、波長変換素子とバンドパスフィルタとを独立に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率及び歩留まりの向上が期待できる。
さらに、ミラーは発振波長を反射し、変換波長を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出せるので、変換効率が向上したレーザ光源装置が得られる。
さらに、ミラーは発振波長を反射し、変換波長を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出せるので、変換効率が向上したレーザ光源装置が得られる。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、前記ミラーは、前記発振波長のレーザ光を反射し、前記変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜が形成された透明部材よりなり、前記波長変換素子の出射側に配設され、前記波長変換素子の入射側の表面に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子との間に、バンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを備えることで、波長変換素子とバンドパスフィルタとを独立に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率及び歩留まりの向上が期待できる。
さらに、ミラーは発振波長のレーザ光を反射し、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出せるので、変換効率が向上したレーザ光源装置が得られる。
さらに、ミラーは発振波長のレーザ光を反射し、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出せるので、変換効率が向上したレーザ光源装置が得られる。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、前記ミラーは、前記発振波長のレーザ光を反射し、前記変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜が形成された透明部材よりなり、前記波長変換素子の出射側に配設され、前記レーザ光源と前記波長変換素子との間に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを、さらに備えたことを特徴とする。
この構成によれば、所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、波長変換素子の出射側に配設された、発振波長のレーザ光を反射し変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜が形成された透明部材よりなるミラーと、レーザ光源と波長変換素子との間、又はミラーと波長変換素子との間にバンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを備えることで、波長変換素子、ミラー、バンドパスフィルタを独立に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率及び歩留まりの向上が期待できる。
さらに、ミラーは発振波長のレーザ光を反射し、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出せるので、変換効率が向上したレーザ光源装置が得られる。
さらに、ミラーは発振波長のレーザ光を反射し、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出せるので、変換効率が向上したレーザ光源装置が得られる。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、前記ミラーは、前記発振波長を反射し、前記変換波長を透過する特性を有する誘電体多層膜が形成された透明部材よりなり、前記波長変換素子の出射側に配設され、前記ミラーと前記波長変換素子との間に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを、さらに備えたことを特徴とする。
この構成によれば、所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、波長変換素子の出射側に配設された、発振波長のレーザ光を反射し変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜が形成された透明部材よりなるミラーと、レーザ光源と波長変換素子との間、又はミラーと波長変換素子との間にバンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを備えることで、波長変換素子、ミラー、バンドパスフィルタを独立に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率及び歩留まりの向上が期待できる。
さらに、ミラーは発振波長のレーザ光を反射し、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出せるので、変換効率が向上したレーザ光源装置が得られる。
さらに、ミラーは発振波長のレーザ光を反射し、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、レーザ光源の発振光を共振器の内部に閉じ込めながら、波長変換素子によって波長変換されたレーザ光を効率良く取り出せるので、変換効率が向上したレーザ光源装置が得られる。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、バンドパスフィルタが、前記レーザ光源から出射されたレーザ光に対して傾斜可能であることが好ましい。
この構成によれば、発振波長のレーザ光を狭帯域化するバンドパスフィルタが、レーザ光源のレーザ光出射面に対して傾斜可能に構成されていることで、レーザ光とバンドパスフィルタの中心軸との角度、すなわちバンドパスフィルタに入射するレーザ光のバンドパスフィルタの中心軸に対する入射角度を変えることにより、バンドパスフィルタを透過するレーザ光の波長を変えることができる。これにより、バンドパスフィルタの製造誤差などにより透過光の波長にズレが生じても、微調整して、波長変換素子の変換波長に合わせることが可能となり、レーザ光の発振効率および波長変換効率をさらに向上させ、レーザ光源装置から、より良好なレーザ光を出射することができる。
この構成によれば、発振波長のレーザ光を狭帯域化するバンドパスフィルタが、レーザ光源のレーザ光出射面に対して傾斜可能に構成されていることで、レーザ光とバンドパスフィルタの中心軸との角度、すなわちバンドパスフィルタに入射するレーザ光のバンドパスフィルタの中心軸に対する入射角度を変えることにより、バンドパスフィルタを透過するレーザ光の波長を変えることができる。これにより、バンドパスフィルタの製造誤差などにより透過光の波長にズレが生じても、微調整して、波長変換素子の変換波長に合わせることが可能となり、レーザ光の発振効率および波長変換効率をさらに向上させ、レーザ光源装置から、より良好なレーザ光を出射することができる。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、前記バンドパスフィルタ多層膜は、前記変換波長のレーザ光を反射する特性をさらに有することが好ましい。
この構成によれば、バンドパスフィルタ多層膜が、変換波長のレーザ光を反射する特性を有することで、ミラーの誘電体多層膜で反射され、波長変換素子に帰還入射した発振波長のレーザ光から波長変換素子によって生成された変換光が、バンドパスフィルタ多層膜において反射され、波長変換素子を通りレーザ光源装置から出射される。これにより、レーザ光源に戻る帰還光から生成された変換光も有効にレーザ光源装置から取り出すことができ、変換光の出力を向上させることが出来る。
この構成によれば、バンドパスフィルタ多層膜が、変換波長のレーザ光を反射する特性を有することで、ミラーの誘電体多層膜で反射され、波長変換素子に帰還入射した発振波長のレーザ光から波長変換素子によって生成された変換光が、バンドパスフィルタ多層膜において反射され、波長変換素子を通りレーザ光源装置から出射される。これにより、レーザ光源に戻る帰還光から生成された変換光も有効にレーザ光源装置から取り出すことができ、変換光の出力を向上させることが出来る。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、前記バンドパスフィルタ多層膜は、前記変換波長のレーザ光を透過する特性をさらに有することが好ましい。
この構成によれば、バンドパスフィルタ多層膜が、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、波長変換素子よって生成された変換光が、バンドパスフィルタ多層膜において透過され、レーザ光源装置から出射される。これにより、変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すことができ、変換光の出力を向上させることが出来る。
この構成によれば、バンドパスフィルタ多層膜が、変換波長のレーザ光を透過する特性を有することで、波長変換素子よって生成された変換光が、バンドパスフィルタ多層膜において透過され、レーザ光源装置から出射される。これにより、変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すことができ、変換光の出力を向上させることが出来る。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、前記バンドパスフィルタ多層膜は、高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌが交互に積層され、前記発振波長をλとおいて、光学膜厚が前記波長変換素子側から順に、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であることが好ましい。但し、ｎは３から１０の範囲の値であり、括弧内の層を繰り返し積層する繰り返し数を示す。
この構成によれば、バンドパスフィルタ多層膜は、前記のように高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌが交互に積層されて形成されることにより、発振波長近傍でバンドパス特性を有し、レーザ光源から出射されたレーザ光の発振波長が半値幅１ｎｍ以下に狭帯域化することができる。これにより、波長変換素子における波長変換の変換効率が向上するとともに、使用環境の温度変化などによってレーザ光源の発振波長に変動が生じたとしても、常に一定波長のレーザ光を、レーザ光源装置から出射することができる。なお、バンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタは、バンドパスフィルタを構成する透明基板の透過波長に対する透過率が高いほど透過波長のロスが少なくなり、レーザ光源装置の変換効率が向上する。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、前記ミラーが形成されている透明部材が、前記変換波長に対して８０％以上の透過率を有し、前記発振波長に対しては２０％以下の透過率を有する素材よりなることが好ましい。
この構成によれば、誘電体多層膜が形成されたミラーは、ミラーを構成する透明部材が、変換波長に対して８０％以上の透過率を有し、発振波長に対しては２０％以下の透過率を有する素材よりなることにより、ミラー部で反射し切れなかった発振光を部材内部で吸収することにより、レーザ光源装置から外部に発振光を出射することを防止できる。これにより、安全性がより向上したレーザ光源装置が得られる。
この構成によれば、誘電体多層膜が形成されたミラーは、ミラーを構成する透明部材が、変換波長に対して８０％以上の透過率を有し、発振波長に対しては２０％以下の透過率を有する素材よりなることにより、ミラー部で反射し切れなかった発振光を部材内部で吸収することにより、レーザ光源装置から外部に発振光を出射することを防止できる。これにより、安全性がより向上したレーザ光源装置が得られる。
また、本発明に係るレーザ光源装置は、前記波長変換素子の入射側表面に、前記発振波長のレーザ光を透過し、前記変換波長のレーザ光を反射する特性の誘電体多層膜を有することが好ましい。
この構成によれば、波長変換素子のレーザ光源側の入射面に形成された誘電体多層膜が、変換波長のレーザ光を反射する特性を有することで、ミラーの誘電体多層膜で反射され、波長変換素子に帰還入射した変換波長のレーザ光から波長変換素子によって生成された変換光が、波長変換素子の誘電体多層膜において反射され、波長変換素子を通りレーザ光源装置から出射される。これにより、レーザ光源に戻る帰還光から生成された変換光も有効にレーザ光源装置から取り出すことができ、変換光の出力を向上させることが出来る。
この構成によれば、波長変換素子のレーザ光源側の入射面に形成された誘電体多層膜が、変換波長のレーザ光を反射する特性を有することで、ミラーの誘電体多層膜で反射され、波長変換素子に帰還入射した変換波長のレーザ光から波長変換素子によって生成された変換光が、波長変換素子の誘電体多層膜において反射され、波長変換素子を通りレーザ光源装置から出射される。これにより、レーザ光源に戻る帰還光から生成された変換光も有効にレーザ光源装置から取り出すことができ、変換光の出力を向上させることが出来る。
また，本発明に係るレーザ光源装置は、前記レーザ光源が、端面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ又は半導体励起固体レーザの内の何れかであることが好ましい。
この構成によれば、レーザ光源が、端面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ又は半導体励起固体レーザの内の何れかであることによって、小型で高効率なレーザ光源装置が得られる。
この構成によれば、レーザ光源が、端面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ又は半導体励起固体レーザの内の何れかであることによって、小型で高効率なレーザ光源装置が得られる。
また、本発明に係るレーザ光源装置は，前記波長変換素子が、周期的分極反転構造を有する第二次高調波発生素子であることが好ましい。
この構成によれば、レーザ光源装置を構成する波長変換素子が第二次高調波発生素子であることにより、レーザ光源から出射された近赤外領域のレーザ光から挟帯域化されたレーザ光（単色可視光）を生成することができる。特に、レーザダイオードでは得られ難い緑色レーザ光を容易に得ることができる。
この構成によれば、レーザ光源装置を構成する波長変換素子が第二次高調波発生素子であることにより、レーザ光源から出射された近赤外領域のレーザ光から挟帯域化されたレーザ光（単色可視光）を生成することができる。特に、レーザダイオードでは得られ難い緑色レーザ光を容易に得ることができる。
本発明に係るプロジェクタは、レーザ光を出射するレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置から出射されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、前記変調されたレーザ光を出射する投射光学系と、を備えたプロジェクタであって、前記レーザ光源装置は、上述したようなレーザ光源装置であることが好ましい。
この構成によれば、上述したようなレーザ光源装置を用いたプロジェクタは、赤青緑の三原色のレーザ光源装置が独立しているため、色分離などのフィルターや、レーザ光源装置から出射されるレーザ光が直線偏光であることから偏光変換素子が不要となり、簡易化した光学機構が得られる。これにより、低コスト化および小型化が可能なプロジェクタが得られる。また、レーザ光源装置から発振効率および波長変換効率が向上したレーザ光が出射されるので、広い色再現領域を有するプロジェクタを提供することができる。
以下、本発明における実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
（リアプロジェクタの主な構成）
図１は、本発明に係わるプロジェクタとしてのリアプロジェクタの側断面図である。
図１において、リアプロジェクタ１は、キャビネット２、プロジェクタユニット３、制御ユニット４、反射鏡５、透過型スクリーン９を含み構成されている。
（リアプロジェクタの主な構成）
図１は、本発明に係わるプロジェクタとしてのリアプロジェクタの側断面図である。
図１において、リアプロジェクタ１は、キャビネット２、プロジェクタユニット３、制御ユニット４、反射鏡５、透過型スクリーン９を含み構成されている。
キャビネット２は、背面側（図１中、右側）が傾斜した箱形に構成され、内部にプロジェクタユニット３、制御ユニット４および反射鏡５が収納配置されている。なお、具体的な図示は省略するが、キャビネット２内部には、プロジェクタユニット３、制御ユニット４、および反射鏡５の他、リアプロジェクタ１の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびリアプロジェクタ１内部を冷却する冷却ユニット、音声を出力する音声出力部等が配設されている。
また、このキャビネット２の前面側（図１中、左側）には、平面視矩形状の開口部２１が形成され、開口部２１周縁に透過型スクリーン９が支持固定されている。
プロジェクタユニット３は、キャビネット２内の底面に配設され、制御ユニット４から出力された画像信号に基づいて画像光Ｌを形成して反射鏡５に向けて出射し、反射鏡５の鏡面上に拡大投射する。このプロジェクタユニット３の具体的な構成は後述する。
制御ユニット４は、具体的な図示は省略するが、例えばチューナ、ＩＦ回路、音声検波回路、映像検波回路、増幅回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えて構成され、プロジェクタユニット３を統括的に制御する。また、制御ユニット４は、例えば、リモートコントローラ（図示せず）の操作によって選択されたチャンネルに対応する周波数の放送信号を抽出して、その画像信号をプロジェクタユニット３に出力するとともに音声信号を音声出力部（図示せず）に出力する。
反射鏡５は、キャビネット２内の上部の背面側に配設され、プロジェクタユニット３から出射された画像光Ｌを透過型スクリーン９の背面側に向かって反射する。
透過型スクリーン９は、矩形形状を有し、キャビネット２の開口部２１周縁に支持固定される。この透過型スクリーン９は、背面側に配設されるフレネルレンズシート９１と、前面側に配設されるレンチキュラーレンズシート９２とにより構成されている。そして、透過型スクリーン９は、反射鏡５を介して入射した画像光Ｌをフレネルレンズシート９１にて平行光に変換し、その平行光をレンチキュラーレンズシート９２にて拡大（拡散）光に変換して、画像光を背面側から前面側に投影して投影画像を表示する。
（プロジェクタユニットの構成）
次にプロジェクタユニット３の構成について説明する。図２は、プロジェクタユニットの内部に構成される光学系の概略を示す模式図である。
図２において、プロジェクタユニット３は、レーザ光源装置３１、液晶パネル３２、偏光板３３、クロスダイクロイックプリズム３４、投射レンズ３５などを備えている。なお、液晶パネル３２、偏光板３３、およびクロスダイクロイックプリズム３４にて光変調素子が構成される。
次にプロジェクタユニット３の構成について説明する。図２は、プロジェクタユニットの内部に構成される光学系の概略を示す模式図である。
図２において、プロジェクタユニット３は、レーザ光源装置３１、液晶パネル３２、偏光板３３、クロスダイクロイックプリズム３４、投射レンズ３５などを備えている。なお、液晶パネル３２、偏光板３３、およびクロスダイクロイックプリズム３４にて光変調素子が構成される。
レーザ光源装置３１は、赤色レーザ光を出射する赤色光用光源装置３１Ｒと、青色レーザ光を出射する青色光用光源装置３１Ｂと、緑色レーザ光を出射する緑色光用光源装置３１Ｇを備え、制御ユニット４から入力される制御信号に基づいて点灯し、液晶パネル３２に向けてレーザ光を出射する。これらのレーザ光源装置３１は、それぞれクロスダイクロイックプリズム３４の側面三方にそれぞれ対向するように配設される。この時、クロスダイクロイックプリズム３４を挟んで、赤色光用光源装置３１Ｒと青色光用光源装置３１Ｂが互いに対向し、投射レンズ３５と緑色光用光源装置３１Ｇが互いに対向するように、各レーザ光源装置３１（３１Ｒ，３１Ｂ，３１Ｇ）が配設される。なお、これらのレーザ光源装置３１の詳細な説明は後述する。
液晶パネル３２は、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として用いたものであり、各レーザ光源装置３１から出射された色光は、これら３枚の液晶パネル３２と、これらの光束入射側および出射側にある偏光板３３によって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
偏光板３３は、液晶パネル３２の光路前段側に配置される入射側偏光板３３１と、光路後段側に配置される出射側偏光板３３２を備える。
入射側偏光板３３１は、水晶またはサファイア等からなる基板に偏光膜が設けられたものであり、各レーザ光源装置３１から出射された色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収する。出射側偏光板３３２も、入射側偏光板３３１と略同様に構成され、液晶パネル３２から出射された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収する。これらの入射側偏光板３３１および出射側偏光板３３２は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。
なお、入射側偏光板３３１および出射側偏光板３３２は、基板を用いずに、偏光膜をクロスダイクロイックプリズム３４の入射面に設けてもよいし、基板をクロスダイクロイックプリズム３４に貼着してもよい。
入射側偏光板３３１は、水晶またはサファイア等からなる基板に偏光膜が設けられたものであり、各レーザ光源装置３１から出射された色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収する。出射側偏光板３３２も、入射側偏光板３３１と略同様に構成され、液晶パネル３２から出射された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収する。これらの入射側偏光板３３１および出射側偏光板３３２は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。
なお、入射側偏光板３３１および出射側偏光板３３２は、基板を用いずに、偏光膜をクロスダイクロイックプリズム３４の入射面に設けてもよいし、基板をクロスダイクロイックプリズム３４に貼着してもよい。
クロスダイクロイックプリズム３４は、各液晶パネル３２から出射された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム３４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、互いに対向する各液晶パネル３２から出射された各色光を反射し、投射レンズ３５に対向する液晶パネル３２から出射された色光を透過する。このようにして、各液晶パネル３２にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。
投射光学系としての投射レンズ３５は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。そして、この投射レンズ３５は、クロスダイクロイックプリズム３４にて形成されたカラー画像に基づいた画像光Ｌを形成して反射鏡５に向けて拡大投射する（図１参照）。
（レーザ光源装置の構成）
次に、レーザ光源装置３１の構成について説明する。なお、レーザ光源装置３１はレーザ光源装置３１の赤色光用光源装置３１Ｒ、青色光用光源装置３１Ｂ、緑色光用光源装置３１Ｇは、何れも同様な基本構造を有している。
次に、レーザ光源装置３１の構成について説明する。なお、レーザ光源装置３１はレーザ光源装置３１の赤色光用光源装置３１Ｒ、青色光用光源装置３１Ｂ、緑色光用光源装置３１Ｇは、何れも同様な基本構造を有している。
図３は、第１実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。図４はレーザ光源の概略を模式的に示す断面図であり、図５は波長変換素子の概略を模式的に示す断面図である。
図３において、レーザ光源装置３１は、レーザ光を発振するレーザ光源３１１、波長変換素子３１２を備えている。
図３において、レーザ光源装置３１は、レーザ光を発振するレーザ光源３１１、波長変換素子３１２を備えている。
レーザ光源３１１は、いわゆる面発光半導体レーザであり、図４に示すように、半導体ウエハである基板４００上に形成され、反射ミラーとしての機能を有するミラー層３１１Ａ、ミラー層３１１Ａの表面に積層されるレーザ媒体３１１Ｂを有する。
ミラー層３１１Ａは、基板４００上に直接形成される。すなわち、ミラー層３１１Ａは、基板４００のウエハ製造段階において、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの方法により高屈折率の誘電体層と低屈折率の誘電体層が層状に積層して形成されている。それぞれの層の厚さは、レーザ光の波長とそれぞれの層の屈折率から、反射光が干渉し強め合う条件に設定されている。
ミラー層３１１Ａは、基板４００上に直接形成される。すなわち、ミラー層３１１Ａは、基板４００のウエハ製造段階において、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの方法により高屈折率の誘電体層と低屈折率の誘電体層が層状に積層して形成されている。それぞれの層の厚さは、レーザ光の波長とそれぞれの層の屈折率から、反射光が干渉し強め合う条件に設定されている。
レーザ媒体３１１Ｂは、ミラー層３１１Ａの上面に形成されている。このレーザ媒体３１１Ｂは、図示しない電通手段が接続されており、電通手段から所定量の電流が流されると、所定波長のレーザ光を発振する。また、レーザ媒体３１１Ｂは、通過する発振波長のレーザ光を増幅させる。すなわち、ミラー層３１１Ａや、後述する波長変換素子３１２により反射されたレーザ光は、レーザ媒体３１１Ｂにより新たに発振されるレーザ光と共振して増幅され、レーザ媒体３１１Ｂ（レーザ光出射面）からミラー層３１１Ａ（基板４００）に略直交する方向に出射される。
以後、レーザ媒体３１１Ｂから出射されるレーザ光の波長を、発振波長と表す。この発振波長の概状態を、図３中に二点鎖線で示し、これ以後の各実施形態における図中においても、同様に二点鎖線で示す。
以後、レーザ媒体３１１Ｂから出射されるレーザ光の波長を、発振波長と表す。この発振波長の概状態を、図３中に二点鎖線で示し、これ以後の各実施形態における図中においても、同様に二点鎖線で示す。
波長変換素子３１２は、レーザ光源３１１から出射されたレーザ光の光路上に、レーザ光源３１１のレーザ光出射面（レーザ媒体３１１Ｂ）に対向するように配設されている。
この波長変換素子３１２は、図５に示すように、波長変換素子部３１２Ａと、波長変換素子３１２（波長変換素子部３１２Ａ）のレーザ光源３１１側の面（以後、入射面と表す）に形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂと、波長変換素子３１２（波長変換素子部３１２Ａ）の入射面に対向する面（以後、出射面と表す）に形成されたミラーとしての誘電体多層膜３１２Ｃとを備えている。
この波長変換素子３１２は、図５に示すように、波長変換素子部３１２Ａと、波長変換素子３１２（波長変換素子部３１２Ａ）のレーザ光源３１１側の面（以後、入射面と表す）に形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂと、波長変換素子３１２（波長変換素子部３１２Ａ）の入射面に対向する面（以後、出射面と表す）に形成されたミラーとしての誘電体多層膜３１２Ｃとを備えている。
バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂの膜構成は、高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌが交互に積層され、発振波長をλとおいて、光学膜厚が前記波長変換素子側から順に、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としたものである。但し、ｎは３から１０の範囲の値であり、括弧内の層を繰り返し積層する繰り返し数を示す。
高屈折率層Ｈの材料としては、使用波長領域において透明で、環境にやさしいＴａ2０5、Ｎｂ2０5、Ｔｉ０2、Ｚｒ０2などの物質の内から１種類が選択され、低屈折率層Ｌの材料としては、同様に、環境にやさしいＳｉＯ2、ＭｇＦ2などの物質の内から１種類が選択される。
図６は、このように形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂの分光透過率特性の一例を示すグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は透過率（％）を示す。
図６は、このように形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂの分光透過率特性の一例を示すグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は透過率（％）を示す。
こうしたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂは、発振波長近傍でバンドパス特性を有する。それは、形成された薄膜による光の干渉現象により、レーザ光源３１１から出射される発振波長のレーザ光の内、設定された特定波長のレーザ光のみを選択的に透過し、それ以外の発振波長のレーザ光を反射する。すなわち、発振波長のレーザ光を狭帯域化する機能を有する。バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂを選択的に透過するレーザ光の特定波長は、設定波長における半値幅が略０．５ｎｍのレーザ光である。
また、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂは、後述する波長変換素子３１２（波長変換素子部３１２Ａ）において変換された変換波長の光を反射する特性を有する。ここで、変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すには、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂは、変換波長に対して高い反射率を有することが望ましく、８０％以上の反射率が必要である。
また、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂは、後述する波長変換素子３１２（波長変換素子部３１２Ａ）において変換された変換波長の光を反射する特性を有する。ここで、変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すには、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂは、変換波長に対して高い反射率を有することが望ましく、８０％以上の反射率が必要である。
波長変換素子部３１２Ａは、発振波長のレーザ光の第二高調波（ＳＨＧ：Second Harmonic Generation）を生成する第二次高調波発生素子であり、周期的な分極反転構造を形成して擬似位相整合（ＱＭＦ：Quasi Phase Matching）による波長変換を行い、発振波長の半分の波長の第二高調波を生成するバルクチップである。
波長変換素子部３１２Ａは、例えばニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ3）あるいはタンタル酸リチウム（ＬＴ：ＬｉＴａＯ3）などの無機非線形光学材料の結晶基板内部に、レーザ光源３１１から出射されたレーザ光の光軸に対して略直交する方向に、相互に分極方向が反転した２つの領域３１２Ａａおよび領域３１２Ａｂを、所定間隔おきに交互に多数形成することによって、分極反転構造が形成されている。この交互に形成される２つの領域３１２Ａａと領域３１２Ａｂとの所定間隔は、レーザ光源３１１にて発振されるレーザ光の発振波長と波長変換素子部３１２Ａの屈折率分散とにより適宜決定される。
波長変換素子部３１２Ａは、例えばニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ3）あるいはタンタル酸リチウム（ＬＴ：ＬｉＴａＯ3）などの無機非線形光学材料の結晶基板内部に、レーザ光源３１１から出射されたレーザ光の光軸に対して略直交する方向に、相互に分極方向が反転した２つの領域３１２Ａａおよび領域３１２Ａｂを、所定間隔おきに交互に多数形成することによって、分極反転構造が形成されている。この交互に形成される２つの領域３１２Ａａと領域３１２Ａｂとの所定間隔は、レーザ光源３１１にて発振されるレーザ光の発振波長と波長変換素子部３１２Ａの屈折率分散とにより適宜決定される。
この波長変換素子部３１２Ａは、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂを透過して狭帯域化された発振波長のレーザ光を波長変換し、発振波長の半分の波長の第二高調波を生成する。以後、波長変換素子３１２にて変換された波長を、変換波長と表す。この変換波長の概状態を、図３中に実線で示し、これ以後の各実施形態における図中においても、同様に実線で示す。
第二高調波の生成は、例えば、レーザ光源３１１から発振される発振波長が１０６４ｎｍの近赤外レーザ光から、半分の波長５３２ｎｍの緑色レーザ光（可視光）を生成する。なお、波長変換素子部３１２Ａにおいて波長変換される発振波長は、波長許容幅が０．３ｎｍ程度であり、使用環境温度の変化に対して、０．１ｎｍ／℃程度変動する。
第二高調波の生成は、例えば、レーザ光源３１１から発振される発振波長が１０６４ｎｍの近赤外レーザ光から、半分の波長５３２ｎｍの緑色レーザ光（可視光）を生成する。なお、波長変換素子部３１２Ａにおいて波長変換される発振波長は、波長許容幅が０．３ｎｍ程度であり、使用環境温度の変化に対して、０．１ｎｍ／℃程度変動する。
誘電体多層膜３１２Ｃは、波長変換素子部３１２Ａにおいて半分の波長に変換された変換波長のレーザ光（第二高調波）を選択的に透過するとともに、それ以外の変換波長のレーザ光を反射する機能を有する。例えば、緑色光用光源装置３１Ｇでは、変換波長である５３２ｎｍの緑色レーザ光を透過し、緑色レーザ光以外の発振波長のレーザ光を反射する。この時、発振効率を向上させるためには、誘電体多層膜３１２Ｃは、発振波長のレーザ光に対して高い反射率を有することが望ましく、８０％以上の反射率が必要である。一方、変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すには、誘電体多層膜３１２Ｃは、変換波長のレーザ光に対して高い透過率を有することが望ましく、８０％以上の透過率が必要である。なお、誘電体多層膜３１２Ｃにおいて反射されるレーザ光は、波長変換素子部３１２Ａにおいて変換されなかった発振波長のレーザ光、あるいは誘電体多層膜３１２Ｃを透過すべき一部の変換波長のレーザ光が含まれる。
（レーザ光源装置の動作）
レーザ光源装置３１の動作について、図３〜図６を参照して説明する。
レーザ光源装置３１の動作について、図３〜図６を参照して説明する。
レーザ光源装置３１は、制御ユニット４（図１参照）の制御により、レーザ光源３１１のレーザ媒体３１１Ｂに電流が流されると、所定波長のレーザ光を発振する。例えば、緑色光用光源装置３１Ｇでは、波長が１０６４ｎｍの近赤外レーザ光を発振する。ここで、発振されたレーザ光のうち、基板４００に対して略直交する方向に進行するレーザ光は、レーザ媒体３１１Ｂの波長変換素子３１２側の端面（レーザ光出射面）から出射する。また、基板４００側に進行するレーザ光も、ミラー層３１１Ａにて反射され、再びレーザ媒体３１１Ｂを通って、波長変換素子３１２側に出射する。
そして、レーザ光源装置３１から出射された発振波長のレーザ光は、波長変換素子３１２に入射する。
波長変換素子３１２に入射した発振波長のレーザ光は、先ず、波長変換素子部３１２Ａの入射面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂに入射し、発振波長における半値幅が略０．５ｎｍのレーザ光を透過するとともに、それ以外の発振波長のレーザ光を反射する。すなわち、発振波長の狭帯域化が行われる。
波長変換素子３１２に入射した発振波長のレーザ光は、先ず、波長変換素子部３１２Ａの入射面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂに入射し、発振波長における半値幅が略０．５ｎｍのレーザ光を透過するとともに、それ以外の発振波長のレーザ光を反射する。すなわち、発振波長の狭帯域化が行われる。
一方、波長変換素子３１２のバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂを透過した発振波長のレーザ光は、波長変換素子部３１２Ａに入射する。
波長変換素子部３１２Ａに入射した発振波長のレーザ光の一部は波長変換され、半分の波長に変換された第二高調波（変換波長）のレーザ光が生成される。
波長変換素子部３１２Ａに入射した発振波長のレーザ光の一部は波長変換され、半分の波長に変換された第二高調波（変換波長）のレーザ光が生成される。
そして、波長変換素子部３１２Ａにおいて波長変換された変換波長と波長変換されなかった発振波長とのレーザ光は、波長変換素子部３１２Ａの出射面に形成された誘電体多層膜３１２Ｃに入射する。
誘電体多層膜３１２Ｃでは、波長変換素子部３１２Ａにおいて半分の波長に変換された変換波長のレーザ光が透過されるとともに、それ以外のレーザ光（波長変換素子部３１２Ａにおいて変換されなかった発振波長のレーザ光、および一部の変換波長のレーザ光）が反射される。
誘電体多層膜３１２Ｃでは、波長変換素子部３１２Ａにおいて半分の波長に変換された変換波長のレーザ光が透過されるとともに、それ以外のレーザ光（波長変換素子部３１２Ａにおいて変換されなかった発振波長のレーザ光、および一部の変換波長のレーザ光）が反射される。
誘電体多層膜３１２Ｃを透過した変換波長のレーザ光は、単色光の可視光であり、波長変換素子３１２（レーザ光源装置３１）から液晶パネル３２に向かって出射される。
誘電体多層膜３１２Ｃで反射された、波長変換素子部３１２Ａにおいて変換されなかった発振波長のレーザ光、および一部の変換波長のレーザ光は、波長変換素子部３１２Ａに帰還入射して波長変換される。このとき、波長変換素子部３１２Ａに入射した発振波長のレーザ光は、既に波長が狭帯域化されているため、波長変換素子部３１２Ａにおける変換効率が向上する。
誘電体多層膜３１２Ｃで反射された、波長変換素子部３１２Ａにおいて変換されなかった発振波長のレーザ光、および一部の変換波長のレーザ光は、波長変換素子部３１２Ａに帰還入射して波長変換される。このとき、波長変換素子部３１２Ａに入射した発振波長のレーザ光は、既に波長が狭帯域化されているため、波長変換素子部３１２Ａにおける変換効率が向上する。
そして波長変換素子部３１２Ａを透過したレーザ光は、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂに入射する。
バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂでは、誘電体多層膜３１２Ｃで反射され、波長変換素子部３１２Ａに帰還入射したレーザ光のうち、変換波長のレーザ光が反射され、それ以外のレーザ光が透過される。バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂで反射された変換波長のレーザ光は、再び波長変換素子部３１２Ａに入射し、誘電体多層膜３１２Ｃ（レーザ光源装置３１）から出射される。
バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂでは、誘電体多層膜３１２Ｃで反射され、波長変換素子部３１２Ａに帰還入射したレーザ光のうち、変換波長のレーザ光が反射され、それ以外のレーザ光が透過される。バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂで反射された変換波長のレーザ光は、再び波長変換素子部３１２Ａに入射し、誘電体多層膜３１２Ｃ（レーザ光源装置３１）から出射される。
そして、レーザ光源３１１に入射した発振波長のレーザ光は、レーザ媒体３１１Ｂにて新たに発振されるレーザ光と共振する。
レーザ光源装置３１から出射される画像光Ｌ（発振波長のレーザ光）の強度は、レーザ光源３１１から波長変換素子３１２に入射した発振波長のレーザ光の強度の２乗に略比例する。そのため、変換効率を向上させるには、レーザ光源３１１における発振波長のレーザ光の強度を大きくすることが重要である。
そのための一つの手段として、レーザ光源３１１は、一つの半導体ウエハの基板４００内に複数のレーザ素子（ミラー層３１１Ａおよびレーザ媒体３１１Ｂ）を近接して形成することが可能であり、この時、出射されるレーザ光は互いに平行に出射される。これにより、形成するレーザ素子の個数を増やすことでレーザ光源装置３１を大型化させることなく、出力されるレーザ光の出力を増すことができる。また、その際には、複数のレーザ素子に対して一個の波長変換素子３１２を共通して使用することができる。
以上に説明した、レーザ光源装置３１は、波長変換素子３１２（波長変換素子部３１２Ａの入射面）に形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂで、レーザ光源３１１から出射されたレーザ光を狭帯域化する。これにより、レーザ光の出力がより増幅され、レーザ光源３１１の発振効率を向上させることができるとともに、波長変換素子３１２の波長変換効率を向上させることができる。
また、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂで狭帯域化されたレーザ光が、波長変換素子部３１２Ａに入射し、波長変換素子部３１２Ａにおいて第二高調波が生成されることから、使用環境温度の変動などによってレーザ光の発振波長にばらつきが生じたとしても、常に一定波長のレーザ光を、レーザ光源装置３１から出射することができる。
また、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂは、変換波長の光を反射する特性を有することで、ミラーとしての誘電体多層膜３１２Ｃで反射され、波長変換素子部３１２Ａに帰還入射した変換波長のレーザ光が、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂにおいて反射され、レーザ光源装置３１から出射される。これにより、変換波長のレーザ光が無駄な光路上を進行することなく、レーザ光源装置３１から出射されるレーザ光の出力低下を抑えることができる。ここで、変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すには、バンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂは、変換波長に対して高い反射率を有することが望ましく、８０％以上が必要である。
また、レーザ光源装置３１は、第二高調波を生成する波長変換素子部３１２Ａの入射面にバンドパスフィルタ機能を有するバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂが形成され、反射側の面にダイクロイックフィルタ機能を有する誘電体多層膜３１２Ｃが形成されることによって、構成部品点数が低減し、その結果、低コストおよび小型化を図ることができる。
また、レーザ光源装置３１を用いたリアプロジェクタ１は、赤青緑の三原色のレーザ光源装置（３１Ｒ，３１Ｂ，３１Ｇ）が独立しているため、色分離などのフィルターや、レーザ光源装置３１から出射されるレーザ光が直線偏光であることから偏光変換素子が不要となり、簡易化した構成のプロジェクタユニット３が得られる。これにより、低コスト化および小型化（薄型化）が可能なリアプロジェクタ１が得られる。また、レーザ光源装置３１から挟帯域化した発振効率および波長変換効率が向上したレーザ光が出射されるので、広い色再現領域を有するリアプロジェクタ１を提供することができる。
［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第２実施形態は、第１実施形態におけるレーザ光源装置３１の構成が異なり、波長変換素子３１２の入射面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂに代えて、バンドパスフィルタ４１２を配設したことを除いては、前記第１実施形態と同様の基本構成を有する。したがって、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、各構成要素の動作についても同様であり、その詳細説明も省略または簡略化する。
図７は、第２実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第２実施形態は、第１実施形態におけるレーザ光源装置３１の構成が異なり、波長変換素子３１２の入射面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂに代えて、バンドパスフィルタ４１２を配設したことを除いては、前記第１実施形態と同様の基本構成を有する。したがって、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、各構成要素の動作についても同様であり、その詳細説明も省略または簡略化する。
（光源装置の構成）
図７において、レーザ光源装置４１は、レーザ光を発振するレーザ光源３１１と、バンドパスフィルタ４１２と、波長変換素子４１４を備えている。これらの構成要素は、レーザ光源３１１から出射されるレーザ光の光路上に、レーザ光源３１１側から順に、バンドパスフィルタ４１２、波長変換素子４１４が配設されている。
図７において、レーザ光源装置４１は、レーザ光を発振するレーザ光源３１１と、バンドパスフィルタ４１２と、波長変換素子４１４を備えている。これらの構成要素は、レーザ光源３１１から出射されるレーザ光の光路上に、レーザ光源３１１側から順に、バンドパスフィルタ４１２、波長変換素子４１４が配設されている。
バンドパスフィルタ４１２は、ガラス基板４１２Ａの一方の面にバンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂが形成され、他方の面に光の反射を防止するための反射防止（ＡＲ：anti-reflective）膜４１２Ｃが形成され、レーザ光源３１１から出射されたレーザ光の光路上のレーザ光源３１１と波長変換素子４１４との間に、バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂが形成された面をレーザ光源３１１側にして、レーザ光源３１１のレーザ光出射面（レーザ光源３１１から出射されるレーザ光の光軸に略直行する面）に対して略５°の角度、傾斜して配設されている。
なお、バンドパスフィルタ４１２に形成されたバンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂあるいは反射防止膜４１２Ｃが形成された面は、レーザ光源３１１あるいは波長変換素子４１４のどちら側に向けて配設する場合であってもよい。また、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対して傾いて配設されているバンドパスフィルタ４１２は、レーザ光出射面に対して右傾斜あるいは左傾斜のどちらの場合であってもよい。
バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂの膜構成は、ガラス基板４１２Ａ側から順に高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌが交互に積層されている。詳細な膜構成は、前記第１実施形態における波長変換素子３１２の入射面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂと同じである。したがって膜構成の説明は省略する。
このように構成されたバンドパスフィルタ４１２は、レーザ光源３１１から出射される発振波長のレーザ光の内、設定された特定波長のレーザ光のみを選択的に透過し、それ以外の発振波長のレーザ光を反射する。すなわち、発振波長のレーザ光を狭帯域化する機能を有する。また、バンドパスフィルタ４１２は、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対する傾斜角度を調節することでバンドパスフィルタ４１２を透過するレーザ光の設定波長を微調整することができる。なお、バンドパスフィルタ４１２を透過するレーザ光の特定波長は、設定波長における波長幅が略０．５ｎｍ程度のレーザ光である。
波長変換素子４１４は、波長変換素子部４１４Ａと、波長変換素子４１４（波長変換素子部４１４Ａ）の入射面に形成された反射防止膜４１４Ｂと、波長変換素子４１４（波長変換素子部４１４Ａ）の出射面に形成された誘電体多層膜４１４Ｃを備えている。この波長変換素子４１４は、バンドパスフィルタ４１２において狭帯域化された発振波長のレーザ光の第二高調波を生成する機能を有する。
波長変換素子部４１４Ａおよび誘電体多層膜４１４Ｃは、前記第１実施形態における波長変換素子部３１２Ａおよび誘電体多層膜３１２Ｃと同一の構成および機能を有する。
波長変換素子部４１４Ａは、波長変換素子４１４に入射した発振波長のレーザ光を波長変換し、半分の波長の第二高調波を生成する。誘電体多層膜４１４Ｃは、波長変換素子部４１４Ａにおいて半分の波長に変換された変換波長のレーザ光（第二高調波）を選択的に透過するとともに、それ以外の変換波長のレーザ光を反射する。
波長変換素子部４１４Ａは、波長変換素子４１４に入射した発振波長のレーザ光を波長変換し、半分の波長の第二高調波を生成する。誘電体多層膜４１４Ｃは、波長変換素子部４１４Ａにおいて半分の波長に変換された変換波長のレーザ光（第二高調波）を選択的に透過するとともに、それ以外の変換波長のレーザ光を反射する。
（光源装置の動作）
以上のように構成されたレーザ光源装置４１の動作を、図７を参照して説明する。
以上のように構成されたレーザ光源装置４１の動作を、図７を参照して説明する。
レーザ光源装置４１は、制御ユニット４の制御により、レーザ光源３１１のレーザ媒体３１１Ｂに電流が流されると、所定波長のレーザ光を発振する。
そして、レーザ光源３１１から出射された発振波長のレーザ光は、バンドパスフィルタ４１２に入射する。バンドパスフィルタ４１２に入射した発振波長のレーザ光は、バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂで発振波長の狭帯域化が行われ、発振波長の波長幅が略０．５ｎｍ程度のレーザ光が透過されるとともに、それ以外の発振波長のレーザ光が反射される。
ここで、バンドパスフィルタ４１２が、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対して傾斜し、かつバンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂが形成された面をレーザ光源３１１側にして配設されている場合、バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂで反射されたレーザ光はレーザ光源３１１には入射しない。これにより、バンドパスフィルタ４１２とレーザ光源３１１との間で不要な共振構造が生ずるのを防ぐことが可能となる。
そして、レーザ光源３１１から出射された発振波長のレーザ光は、バンドパスフィルタ４１２に入射する。バンドパスフィルタ４１２に入射した発振波長のレーザ光は、バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂで発振波長の狭帯域化が行われ、発振波長の波長幅が略０．５ｎｍ程度のレーザ光が透過されるとともに、それ以外の発振波長のレーザ光が反射される。
ここで、バンドパスフィルタ４１２が、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対して傾斜し、かつバンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂが形成された面をレーザ光源３１１側にして配設されている場合、バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂで反射されたレーザ光はレーザ光源３１１には入射しない。これにより、バンドパスフィルタ４１２とレーザ光源３１１との間で不要な共振構造が生ずるのを防ぐことが可能となる。
バンドパスフィルタ４１２（バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂ、ガラス基板４１２Ａおよび反射防止膜４１２Ｃ）を透過した発振波長のレーザ光は、波長変換素子４１４に入射する。
波長変換素子４１４に入射した発振波長のレーザ光は、反射防止膜４１４Ｂを透過した後、波長変換素子部４１４Ａにおいて一部が波長変換され、半分の波長に変換された第二高調波（変換波長）のレーザ光が生成される。
波長変換素子４１４に入射した発振波長のレーザ光は、反射防止膜４１４Ｂを透過した後、波長変換素子部４１４Ａにおいて一部が波長変換され、半分の波長に変換された第二高調波（変換波長）のレーザ光が生成される。
そして、波長変換素子部４１４Ａで波長変換された変換波長のレーザ光と波長変換されなかった発振波長のレーザ光とは、波長変換素子４１４の出射面に形成された誘電体多層膜４１４Ｃに入射する。
誘電体多層膜４１４Ｃでは、発振波長の半分の波長に変換された変換波長のレーザ光（第二高調波）が選択的に透過されるとともに、それ以外の変換波長のレーザ光が反射される。
誘電体多層膜４１４Ｃでは、発振波長の半分の波長に変換された変換波長のレーザ光（第二高調波）が選択的に透過されるとともに、それ以外の変換波長のレーザ光が反射される。
誘電体多層膜４１４Ｃを透過した変換波長のレーザ光は、波長変換素子４１４（レーザ光源装置４１）から液晶パネル３２に向かって出射される。
誘電体多層膜４１４Ｃで反射された、波長変換素子部４１４Ａにおいて変換されなかった発振波長のレーザ光は、波長変換素子部４１４Ａに帰還入射して波長変換される。
そして、波長変換素子部４１４Ａで波長変換されたレーザ光は、バンドパスフィルタ４１２に入射する。
誘電体多層膜４１４Ｃで反射された、波長変換素子部４１４Ａにおいて変換されなかった発振波長のレーザ光は、波長変換素子部４１４Ａに帰還入射して波長変換される。
そして、波長変換素子部４１４Ａで波長変換されたレーザ光は、バンドパスフィルタ４１２に入射する。
そして、バンドパスフィルタ４１２では、ガラス基板４１２Ａに形成されたバンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂにおいて、波長変換された変換波長のレーザ光が反射され、それ以外のレーザ光が透過される。バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂで反射された変換波長のレーザ光は、再び波長変換素子４１４に入射し、レーザ光源装置４１（誘電体多層膜４１４Ｃ）から出射される。
そして、レーザ光源３１１に入射した発振波長のレーザ光は、レーザ媒体３１１Ｂにて新たに発振されるレーザ光と共振する（図４参照）。
次に、バンドパスフィルタ４１２を透過するレーザ光の波長の調整について説明する。
バンドパスフィルタ４１２を透過するレーザ光の波長は、レーザ光の光路上に配設され、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対して傾斜可能に構成されたバンドパスフィルタ４１２の傾斜角度を調節する、すなわちバンドパスフィルタ４１２に入射するレーザ光のバンドパスフィルタ４１２に対する入射角度を変えることで微調整することができる。
バンドパスフィルタ４１２を透過するレーザ光の波長は、レーザ光の光路上に配設され、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対して傾斜可能に構成されたバンドパスフィルタ４１２の傾斜角度を調節する、すなわちバンドパスフィルタ４１２に入射するレーザ光のバンドパスフィルタ４１２に対する入射角度を変えることで微調整することができる。
図８は、バンドパスフィルタの傾斜角度による透過波長のシフト特性を表すグラフである。グラフの横軸は透過波長（ｎｍ）を示し、縦軸に透過率（％）を示す。なお、レーザ光源３１１から出射されるレーザ光の設定波長は１０６４ｎｍである。
図８中に示す曲線ａは、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対するバンドパスフィルタ４１２の傾斜角度が０°における透過率曲線であり、同様に曲線ｂは傾斜角度が１°、曲線ｃは傾斜角度が２°、曲線ｄは傾斜角度が３°、曲線ｅは傾斜角度が４°、曲線ｆは傾斜角度が５°における透過率曲線である。
図８中に示す曲線ａは、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対するバンドパスフィルタ４１２の傾斜角度が０°における透過率曲線であり、同様に曲線ｂは傾斜角度が１°、曲線ｃは傾斜角度が２°、曲線ｄは傾斜角度が３°、曲線ｅは傾斜角度が４°、曲線ｆは傾斜角度が５°における透過率曲線である。
図８において、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対するバンドパスフィルタ４１２の傾斜角度が０°から５°に向かって大きくなるに従って、バンドパスフィルタ４１２を透過するレーザ光の波長が小さく（周波数を大きく）なる方向にシフト（移行）する。これにより、バンドパスフィルタ４１２の製造誤差などにより透過光の波長にズレが生じても、バンドパスフィルタ４１２の傾斜角度を調節して、透過するレーザ光の波長を微調整し、波長変換素子４１４の変換波長に合わせることができる。
また、バンドパスフィルタ４１２は、予め傾斜角度が５°程度傾いて配設されていることから、傾斜角度が略０°〜略５°の範囲において、透過するレーザ光の波長を大きくする調整が可能である。
また、バンドパスフィルタ４１２は、予め傾斜角度が５°程度傾いて配設されていることから、傾斜角度が略０°〜略５°の範囲において、透過するレーザ光の波長を大きくする調整が可能である。
以上の第２実施形態のレーザ光源装置によれば、第１実施形態の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂが形成されたバンドパスフィルタ４１２が、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対して傾斜可能に構成されていることにより、レーザ光源３１１から出射されるレーザ光とバンドパスフィルタ４１２の中心軸との角度を変えることで、バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂを透過するレーザ光の波長を変えることができる。
バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂが形成されたバンドパスフィルタ４１２が、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対して傾斜可能に構成されていることにより、レーザ光源３１１から出射されるレーザ光とバンドパスフィルタ４１２の中心軸との角度を変えることで、バンドパスフィルタ多層膜４１２Ｂを透過するレーザ光の波長を変えることができる。
これにより、バンドパスフィルタ４１２の製造誤差などにより透過光の波長にズレが生じても、微調整して、波長変換素子４１４の変換波長に合わせることが可能となり、レーザ光の発振効率および波長変換効率をさらに向上させ、レーザ光源装置４１から、より良好なレーザ光を出射することができる。
さらに、波長変換素子４１４とバンドパスフィルタ４１２とを独立に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率及び歩留まりの向上が期待できる。
さらに、波長変換素子４１４とバンドパスフィルタ４１２とを独立に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率及び歩留まりの向上が期待できる。
［第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第３実施形態のレーザ光源装置５１は、第２実施形態におけるレーザ光源装置４１と構成が異なり、波長変換素子４１４に形成された誘電体多層膜４１４Ｃに代えて多層膜ミラー５１５を配設したことを除いては、前記第１実施形態および第２実施形態と同様の基本構成を有する。したがって、第１実施形態および第２実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、各構成要素の動作についても同様であり、その詳細説明も省略または簡略化する。
図９は、第３実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第３実施形態のレーザ光源装置５１は、第２実施形態におけるレーザ光源装置４１と構成が異なり、波長変換素子４１４に形成された誘電体多層膜４１４Ｃに代えて多層膜ミラー５１５を配設したことを除いては、前記第１実施形態および第２実施形態と同様の基本構成を有する。したがって、第１実施形態および第２実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、各構成要素の動作についても同様であり、その詳細説明も省略または簡略化する。
図９において、レーザ光源装置５１は、レーザ光を発振するレーザ光源３１１と、波長変換素子５１４と、バンドパスフィルタ４１２と、ミラーとしての多層膜ミラー５１５を備えている。これらの構成要素は、レーザ光源３１１から出射されるレーザ光の光路上に、レーザ光源３１１側から順に、バンドパスフィルタ４１２、波長変換素子５１４、多層膜ミラー５１５が配設されている。
バンドパスフィルタ４１２は、第２実施形態におけるバンドパスフィルタ４１２と同じであり、同一の構成、機能を有し、同様の動作を行う。したがって説明を省略する。
波長変換素子５１４は、波長変換素子部５１４Ａと、波長変換素子部５１４Ａの入射面および出射面に形成された反射防止膜５１４Ｂ，５１４Ｃを備え、レーザ光源３１１から出射された発振波長のレーザ光を波長変換し、半分の波長の第二高調波を生成する機能を有する。
波長変換素子部５１４Ａは、前記第１実施形態における波長変換素子部３１２Ａ、および第２実施形態における波長変換素子部４１４Ａと同一の構成および機能を有する。
波長変換素子５１４は、波長変換素子部５１４Ａと、波長変換素子部５１４Ａの入射面および出射面に形成された反射防止膜５１４Ｂ，５１４Ｃを備え、レーザ光源３１１から出射された発振波長のレーザ光を波長変換し、半分の波長の第二高調波を生成する機能を有する。
波長変換素子部５１４Ａは、前記第１実施形態における波長変換素子部３１２Ａ、および第２実施形態における波長変換素子部４１４Ａと同一の構成および機能を有する。
多層膜ミラー５１５は、透明部材としてのガラス基板５１５Ａの一方の面に誘電体多層膜５１５Ｂが形成され、他方の面に光の反射を防止するための反射防止膜５１５Ｃが形成され、誘電体多層膜５１５Ｂを波長変換素子５１４側に向けて配設されている。この多層膜ミラー５１５の誘電体多層膜５１５Ｂは、波長変換素子部４１４Ａにおいて半分の波長に変換された変換波長のレーザ光（第二高調波）を透過し、それ以外の変換波長のレーザ光を反射する。この時、発振効率を向上させるためには、誘電体多層膜５１５Ｂは、発振波長のレーザ光に対して高い反射率を有することが望ましく、８０％以上の反射率が必要である。一方、変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すには、誘電体多層膜３１２Ｂは、変換波長のレーザ光に対して高い透過率を有することが望ましく、８０％以上の透過率が必要である。
また、透明部材としてのガラス基板５１５Ａは、変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すには、ガラス基板５１５Ａを透過する変換波長に対して高い透過率を有することが望ましく、本実施形態では８０％以上の透過率を有する。一方、透明部材としてのガラス基板５１５Ａは、発振効率を向上させるためには、発振波長に対しては高い反射率を有することが望ましく、本実施形態では２０％以下の透過率を有する素材よりなる。これにより、多層膜ミラー５１５を透過する変換波長のレーザ光のロスが少なくなり、変換効率がより向上したレーザ光源装置５１が得られる。
（光源装置の動作）
以上のように構成されたレーザ光源装置５１の動作は、第２実施形態における波長変換素子４１４に形成された誘電体多層膜４１４Ｃに代えて、波長変換素子４１４の出射側に配設された多層膜ミラー５１５の誘電体多層膜５１５Ｂが同様に機能することを除いては、第２実施形態と同じであり、説明を省略する。
以上のように構成されたレーザ光源装置５１の動作は、第２実施形態における波長変換素子４１４に形成された誘電体多層膜４１４Ｃに代えて、波長変換素子４１４の出射側に配設された多層膜ミラー５１５の誘電体多層膜５１５Ｂが同様に機能することを除いては、第２実施形態と同じであり、説明を省略する。
以上の第３実施形態のレーザ光源装置によれば、第２実施形態の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
レーザ光源装置５１は、誘電体多層膜５１５Ｂが形成された多層膜ミラー５１５を配設することにより、波長変換素子５１４、バンドパスフィルタ４１２および多層膜ミラー５１５を独立に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率及び歩留まりの向上がより期待できる。
レーザ光源装置５１は、誘電体多層膜５１５Ｂが形成された多層膜ミラー５１５を配設することにより、波長変換素子５１４、バンドパスフィルタ４１２および多層膜ミラー５１５を独立に各種特性の調整をすることが可能となり、発振効率及び歩留まりの向上がより期待できる。
［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第４実施形態のレーザ光源装置６１は、第３実施形態におけるレーザ光源装置５１と一部の構成が異なり、レーザ光源装置５１のレーザ光源３１１と波長変換素子５１４との間に配設されたバンドパスフィルタ４１２に代えて、発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜６１４Ｂが入射面に形成された波長変換素子６１４を配設したことを除いては、第３実施形態と同様の基本構成を有する。
図１０は、第４実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第４実施形態のレーザ光源装置６１は、第３実施形態におけるレーザ光源装置５１と一部の構成が異なり、レーザ光源装置５１のレーザ光源３１１と波長変換素子５１４との間に配設されたバンドパスフィルタ４１２に代えて、発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜６１４Ｂが入射面に形成された波長変換素子６１４を配設したことを除いては、第３実施形態と同様の基本構成を有する。
なお、波長変換素子６１４の波長変換素子部６１４Ａの出射面には、反射防止膜６１４Ｃを有する。また、バンドパスフィルタ多層膜６１４Ｂの膜構成は、第１実施形態における波長変換素子３１２の波長変換素子部３１２Ａの入射面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜３１２Ｂと同じである。
したがって、レーザ光源装置６１の動作については、第３実施形態におけるレーザ光源装置５１と同様であり、その説明を省略する。
したがって、レーザ光源装置６１の動作については、第３実施形態におけるレーザ光源装置５１と同様であり、その説明を省略する。
［第５実施形態］
図１１は、第５実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第５実施形態のレーザ光源装置７１は、第３実施形態におけるレーザ光源装置５１と構成が異なり、レーザ光源３１１と波長変換素子５１４との間に配設されたバンドパスフィルタ５１２が、波長変換素子５１４と多層膜ミラー５１５との間に配設されたことを除いては、第３実施形態と同様の基本構成を有する。したがって、第３実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、各構成要素の動作についても同様であり、その詳細説明も省略または簡略化する。
図１１は、第５実施形態に係わるレーザ光源装置の概略構成を示す模式図である。
第５実施形態のレーザ光源装置７１は、第３実施形態におけるレーザ光源装置５１と構成が異なり、レーザ光源３１１と波長変換素子５１４との間に配設されたバンドパスフィルタ５１２が、波長変換素子５１４と多層膜ミラー５１５との間に配設されたことを除いては、第３実施形態と同様の基本構成を有する。したがって、第３実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、各構成要素の動作についても同様であり、その詳細説明も省略または簡略化する。
図１１において、レーザ光源装置７１は、レーザ光源３１１から出射されるレーザ光の光路上に、レーザ光源３１１側から順に、波長変換素子５１４、バンドパスフィルタ５１２、多層膜ミラー５１５が配設されている。なお、波長変換素子５１４と多層膜ミラー５１５との間に配設されたバンドパスフィルタ５１２は、第３実施形態におけるレーザ光源装置５１と同様に、ガラス基板５１２Ａの一方の面にバンドパスフィルタ多層膜５１２Ｂが形成され、他方の面に光の反射を防止するための反射防止膜５１２Ｃが形成されたもので、レーザ光源３１１のレーザ光出射面に対して略５°の角度、傾斜して配設されている。
（光源装置の動作）
レーザ光源装置７１のレーザ光源３１１から出射された発振波長のレーザ光は、波長変換素子５１４に入射する。
波長変換素子５１４に入射した発振波長のレーザ光は、先ず、波長変換素子部５１４Ａにおいて一部が波長変換され、発振波長の半分の波長に変換された第二高調波（変換波長）のレーザ光が生成される。
レーザ光源装置７１のレーザ光源３１１から出射された発振波長のレーザ光は、波長変換素子５１４に入射する。
波長変換素子５１４に入射した発振波長のレーザ光は、先ず、波長変換素子部５１４Ａにおいて一部が波長変換され、発振波長の半分の波長に変換された第二高調波（変換波長）のレーザ光が生成される。
そして、波長変換素子部５１４Ａで波長変換された変換波長のレーザ光と波長変換されなかった発振波長の光とは、バンドパスフィルタ５１２に入射する。
バンドパスフィルタ５１２では、ガラス基板の一方の面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜５１２Ｂにおいて、入射した発振波長のレーザ光のうち、波長幅が略０．５ｎｍ程度のレーザ光が透過され、発振波長のレーザ光の狭帯域化が行われる。ここで、本実施形態のバンドパスフィルタ多層膜５１２Ｂは、変換波長の光を透過する特性を有している。変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すには、バンドパスフィルタ多層膜５１２Ｂは、変換波長に対して高い反射率を有することが望ましく、８０％以上の反射率が必要である。
バンドパスフィルタ５１２では、ガラス基板の一方の面に形成されたバンドパスフィルタ多層膜５１２Ｂにおいて、入射した発振波長のレーザ光のうち、波長幅が略０．５ｎｍ程度のレーザ光が透過され、発振波長のレーザ光の狭帯域化が行われる。ここで、本実施形態のバンドパスフィルタ多層膜５１２Ｂは、変換波長の光を透過する特性を有している。変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すには、バンドパスフィルタ多層膜５１２Ｂは、変換波長に対して高い反射率を有することが望ましく、８０％以上の反射率が必要である。
バンドパスフィルタ５１２で狭帯域化され、バンドパスフィルタ５１２を透過した発振波長のレーザ光は、多層膜ミラー５１５に入射する。多層膜ミラー５１５では、ガラス基板の一方の面に形成された誘電体多層膜５１５Ｂにおいて、変換波長のレーザ光を選択的に透過するとともに、それ以外のレーザ光が反射される。この時、発振効率を向上させるためには、誘電体多層膜５１５Ｂは、発振波長のレーザ光に対して高い反射率を有することが望ましく、本実施形態では８０％以上の反射率を有する。一方、変換光を有効にレーザ光源装置から取り出すには、誘電体多層膜５１５Ｂは、変換波長のレーザ光に対して高い透過率を有することが望ましく、８０％以上の透過率が必要である。
そして、多層膜ミラー５１５を透過した変換波長のレーザ光は、液晶パネル３２に向かって出射される。
一方、多層膜ミラー５１５で反射された発振波長のレーザ光は、再び波長変換素子５１４に入射する。波長変換素子５１４で波長変換された変換波長のレーザ光はレーザ光源３１１（ミラー層３１１Ａ）で反射されて再び多層膜ミラー５１５に入射し、レーザ光源装置７１から出射される。
以上の第５実施形態のレーザ光源装置によれば、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
以上の第５実施形態のレーザ光源装置によれば、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
［実施形態の変形例］
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。以下に変形例として挙げられているような形態であっても、前述の実施形態と同様な効果を得ることができる。
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。以下に変形例として挙げられているような形態であっても、前述の実施形態と同様な効果を得ることができる。
（変形例１）
第１実施形態から第５実施形態において、プロジェクタユニット３内部に収納されるレーザ光源装置３１，４１，５１，６１，７１として、面発光型半導体レーザのレーザ光源３１１を用いた場合で説明したが、面発光型半導体レーザに代えて、いわゆる端面発光型半導体レーザまたは半導体励起固体レーザを用いることができる。
図１１は、変形例として別のレーザ光源装置の部分構成を示す模式図であり、レーザ光源として端面発光型半導体レーザを用いたレーザ光源装置の部分構成を示す。なお、図１１中に示す構成部分は、第１実施形態から第５実施形態におけるレーザ光源３１１に代えて配設される。
第１実施形態から第５実施形態において、プロジェクタユニット３内部に収納されるレーザ光源装置３１，４１，５１，６１，７１として、面発光型半導体レーザのレーザ光源３１１を用いた場合で説明したが、面発光型半導体レーザに代えて、いわゆる端面発光型半導体レーザまたは半導体励起固体レーザを用いることができる。
図１１は、変形例として別のレーザ光源装置の部分構成を示す模式図であり、レーザ光源として端面発光型半導体レーザを用いたレーザ光源装置の部分構成を示す。なお、図１１中に示す構成部分は、第１実施形態から第５実施形態におけるレーザ光源３１１に代えて配設される。
図１２において、レーザ光源装置８１は、長手状のレーザ光源８１１と、平行レンズ８１２を備えている。レーザ光源８１１から出射されたレーザ光は、平行レンズ８１２を透過した後に、第１実施形態から第５実施形態におけるレーザ光源３１１の出射側に配設された各構成部品に入射する（図示せず）。
レーザ光源８１１は、長手状のレーザ媒体８１１Ａがクラッド層８１１Ｂ間に挟層された、いわゆる端面発光型半導体レーザである。
レーザ媒体８１１Ａの長手方向の両端面には、反射ミラーとしての機能を有するミラー層８１１Ｃが形成されている。このレーザ媒体８１１Ａには、図示しない電通手段が設けられており、制御ユニット４の制御により電通手段から所定量の電流が通電されると、所定の発振波長のレーザ光が発振される。そして、発振されたレーザ光は、レーザ媒体８１１Ａの両端面に形成されたミラー層８１１Ｃ間で反射させることで、レーザ光を共振させて出力を増幅させている。
レーザ媒体８１１Ａの長手方向の両端面には、反射ミラーとしての機能を有するミラー層８１１Ｃが形成されている。このレーザ媒体８１１Ａには、図示しない電通手段が設けられており、制御ユニット４の制御により電通手段から所定量の電流が通電されると、所定の発振波長のレーザ光が発振される。そして、発振されたレーザ光は、レーザ媒体８１１Ａの両端面に形成されたミラー層８１１Ｃ間で反射させることで、レーザ光を共振させて出力を増幅させている。
ミラー層８１１Ｃには、光平行化手段としての平行レンズ８１２に対向して出射部８１１Ｄが形成されており、この出射部８１１Ｄから発振されたレーザ光が出射される。平行レンズ８１２は、レーザ光源８１１の出射部８１１Ｄから出射された発振波長のレーザ光を平行光束に変換する。
そして、平行レンズ８１２において平行光束に変換された発振波長のレーザ光は、波長変換素子側に向かって進み、各構成部品を介した後に、変換波長のレーザ光が、レーザ光源装置８１から液晶パネル３２に向かって出射される。
そして、平行レンズ８１２において平行光束に変換された発振波長のレーザ光は、波長変換素子側に向かって進み、各構成部品を介した後に、変換波長のレーザ光が、レーザ光源装置８１から液晶パネル３２に向かって出射される。
（変形例２）
第１実施形態から第５実施形態において、プロジェクタユニット３を構成するレーザ光源装置３１は、赤色光用光源装置３１Ｒ、青色光用光源装置３１Ｂおよび緑色光用光源装置３１Ｇが、ともに同様な基本構造を有している場合で説明したが、これに限らない。すなわち、赤色レーザ光および青色レーザ光は、レーザ媒体である半導体レーザ素子として適切なものを選択することにより、レーザ光源から直接、発振させることができる。したがって、赤色光用光源装置３１Ｒおよび青色光用光源装置３１Ｂには、従来の面発光型半導体レーザ発振器または端面発光型半導体レーザ発振器を配設し、緑色光用光源装置３１Ｇのみに、各実施形態に示すレーザ光源装置を利用する構成としてもよい。
第１実施形態から第５実施形態において、プロジェクタユニット３を構成するレーザ光源装置３１は、赤色光用光源装置３１Ｒ、青色光用光源装置３１Ｂおよび緑色光用光源装置３１Ｇが、ともに同様な基本構造を有している場合で説明したが、これに限らない。すなわち、赤色レーザ光および青色レーザ光は、レーザ媒体である半導体レーザ素子として適切なものを選択することにより、レーザ光源から直接、発振させることができる。したがって、赤色光用光源装置３１Ｒおよび青色光用光源装置３１Ｂには、従来の面発光型半導体レーザ発振器または端面発光型半導体レーザ発振器を配設し、緑色光用光源装置３１Ｇのみに、各実施形態に示すレーザ光源装置を利用する構成としてもよい。
（変形例３）
第１実施形態から第５実施形態において、波長変換素子３１２，４１４，５１４，６１４を構成する非線形光学材料として、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ3）や、ＬＴ（ＬｉＴａＯ3）を例示したが、これ以外にもＫＮｂＯ3、ＢＮＮ（Ｂａ2ＮａＮｂ5Ｏ15）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4）、ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡｓＯ4）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ2Ｏ4）、ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ7）などの無機非線形光学材料を利用してもよい。また、メタニトロアニリン、２−メチル−４−ニトロアニリン、カルコン、ジシアノビニルアニソール、３，５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラゾール、Ｎ−メトキシメチル−４−ニトロアニリンなどの低分子有機材料や、ポールドポリマなどの有機非線形光学材料を用いてもよい。
第１実施形態から第５実施形態において、波長変換素子３１２，４１４，５１４，６１４を構成する非線形光学材料として、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ3）や、ＬＴ（ＬｉＴａＯ3）を例示したが、これ以外にもＫＮｂＯ3、ＢＮＮ（Ｂａ2ＮａＮｂ5Ｏ15）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4）、ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡｓＯ4）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ2Ｏ4）、ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ7）などの無機非線形光学材料を利用してもよい。また、メタニトロアニリン、２−メチル−４−ニトロアニリン、カルコン、ジシアノビニルアニソール、３，５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラゾール、Ｎ−メトキシメチル−４−ニトロアニリンなどの低分子有機材料や、ポールドポリマなどの有機非線形光学材料を用いてもよい。
（変形例４）
第２、第３、第５の各実施形態において、波長変換素子の入射側表面の反射防止膜４１４Ｂ，５１４Ｂを、発振波長のレーザ光は透過し、変換波長のレーザ光は反射する特性を有する誘電体多層膜に置き換えてもよい。その場合は、多層膜ミラーで反射された変換波長のレーザ光および多層膜ミラーで反射された発振波長のレーザ光が波長変換素子で変換されて生成した変換波長のレーザ光は、波長変換素子の入射側表面の誘電体多層膜で反射されて、多層膜ミラーから液晶パネルに向かって出射される。なお、この誘電体多層膜は、発振波長のレーザ光に対して高い透過率を有することが望ましく、８０％以上の透過率が望ましい。一方、この誘電体多層膜は、変換波長のレーザ光に対して高い反射率を有することが望ましく、８０％以上の反射率が望ましい。
第２、第３、第５の各実施形態において、波長変換素子の入射側表面の反射防止膜４１４Ｂ，５１４Ｂを、発振波長のレーザ光は透過し、変換波長のレーザ光は反射する特性を有する誘電体多層膜に置き換えてもよい。その場合は、多層膜ミラーで反射された変換波長のレーザ光および多層膜ミラーで反射された発振波長のレーザ光が波長変換素子で変換されて生成した変換波長のレーザ光は、波長変換素子の入射側表面の誘電体多層膜で反射されて、多層膜ミラーから液晶パネルに向かって出射される。なお、この誘電体多層膜は、発振波長のレーザ光に対して高い透過率を有することが望ましく、８０％以上の透過率が望ましい。一方、この誘電体多層膜は、変換波長のレーザ光に対して高い反射率を有することが望ましく、８０％以上の反射率が望ましい。
（変形例５）
第１実施形態から第５実施形態において、波長変換素子（３１２，４１４，５１４）は、レーザ光源３１１で発振するレーザ光の発振波長の半分の波長の第二高調波を生成する第二次高調波発生素子を用いた場合で説明したが、第二次高調波発生素子に代えて、第三次高調波発生素子を用いる場合であってもよい。
第１実施形態から第５実施形態において、波長変換素子（３１２，４１４，５１４）は、レーザ光源３１１で発振するレーザ光の発振波長の半分の波長の第二高調波を生成する第二次高調波発生素子を用いた場合で説明したが、第二次高調波発生素子に代えて、第三次高調波発生素子を用いる場合であってもよい。
（変形例６）
第１実施形態から第５実施形態、および変形例１において、プロジェクタユニット３を構成するレーザ光源装置３１，４１，５１，６１，７１，８１がリアプロジェクタ１に搭載される場合を例示したが、これに限定されず、フロントプロジェクタなど、その他のタイプのプロジェクタに利用することができる。また、プロジェクタユニット３を構成する光変調素子としては、例えば、透過型の液晶ライトバルブや反射型の液晶ライトバルブの他、ディジタル・マイクロミラー・デバイスを採用してもよい。
第１実施形態から第５実施形態、および変形例１において、プロジェクタユニット３を構成するレーザ光源装置３１，４１，５１，６１，７１，８１がリアプロジェクタ１に搭載される場合を例示したが、これに限定されず、フロントプロジェクタなど、その他のタイプのプロジェクタに利用することができる。また、プロジェクタユニット３を構成する光変調素子としては、例えば、透過型の液晶ライトバルブや反射型の液晶ライトバルブの他、ディジタル・マイクロミラー・デバイスを採用してもよい。
１…プロジェクタとしてのリアプロジェクタ、２…キャビネット、３…プロジェクタユニット、４…制御ユニット、５…反射鏡、９…透過型スクリーン、３１，４１，５１，６１，７１，８１…レーザ光源装置、３１Ｂ…青色光用光源装置、３１Ｇ…緑色光用光源装置、３１Ｒ…赤色光用光源装置、３２…液晶パネル、３３…偏光板、３４…クロスダイクロイックプリズム、３５…投射光学系としての投射レンズ、３１１，８１１…レーザ光源、３１１Ａ…ミラー層、３１１Ｂ…レーザ光出射面としてのレーザ媒体、４００…基板、３１２，４１４，５１４，６１４…波長変換素子、３１２Ａ，４１４Ａ，５１４Ａ，６１４Ａ…波長変換素子部、４１２，５１２…バンドパスフィルタ、３１２Ｂ，４１２Ｂ，５１２Ｂ，６１４Ｂ…バンドパスフィルタ多層膜、３１２Ｃ，４１４Ｃ，５１５Ｂ…誘電体多層膜、４１２Ｃ，４１４Ｂ，５１２Ｃ，５１４Ｂ，５１４Ｃ，５１５Ｃ，６１４Ｃ…反射防止膜、５１５…多層膜ミラー、８１２…平行レンズ。
Claims (14)
- 所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、
前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、
前記ミラーは、前記波長変換素子の出射側の表面に形成された、前記発振波長のレーザ光を反射し、前記変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜よりなり、
前記波長変換素子の入射側の表面に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されていることを特徴とするレーザ光源装置。 - 所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、
前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、
前記レーザ光源と前記波長変換素子との間に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを、さらに備え、
前記ミラーは、前記波長変換素子の出射側の表面に形成された、前記発振波長のレーザ光を反射し、前記変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜よりなることを特徴とするレーザ光源装置。 - 所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、
前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、
前記ミラーは、前記発振波長のレーザ光を反射し、前記変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜が形成された透明部材よりなり、前記波長変換素子の出射側に配設され、
前記波長変換素子の入射側の表面に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されていることを特徴とするレーザ光源装置。 - 所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、
前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、
前記ミラーは、前記発振波長のレーザ光を反射し、前記変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜が形成された透明部材よりなり、前記波長変換素子の出射側に配設され、
前記レーザ光源と前記波長変換素子との間に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを、さらに備えたことを特徴とするレーザ光源装置。 - 所定の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を反射して共振器を形成するミラーと、
前記レーザ光源と前記ミラーとの間に配設され、前記レーザ光源から出射された発振波長のレーザ光を変換して変換波長のレーザ光を出射する波長変換素子と、を備えるレーザ光源装置であって、
前記ミラーは、前記発振波長のレーザ光を反射し、前記変換波長のレーザ光を透過する特性を有する誘電体多層膜が形成された透明部材よりなり、前記波長変換素子の出射側に配設され、
前記ミラーと前記波長変換素子との間に、少なくとも前記発振波長近傍でバンドパス特性を有するバンドパスフィルタ多層膜が形成されたバンドパスフィルタを、さらに備えたことを特徴とするレーザ光源装置。 - 請求項２、請求項４、請求項５の何れか一項に記載のレーザ光源装置において、
バンドパスフィルタは、前記レーザ光源から出射されたレーザ光に対して傾斜可能であることを特徴とするレーザ光源装置。 - 請求項１乃至４の何れか一項に記載のレーザ光源装置において、
前記バンドパスフィルタ多層膜は、前記変換波長のレーザ光を反射する特性をさらに有することを特徴とするレーザ光源装置。 - 請求項５に記載のレーザ光源装置において、
前記バンドパスフィルタ多層膜は、前記変換波長のレーザ光を透過する特性をさらに有することを特徴とするレーザ光源装置。 - 請求項１乃至８の何れか一項に記載のレーザ光源装置において、
前記バンドパスフィルタ多層膜は、高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌが交互に積層され、前記発振波長をλとおいて、光学膜厚が前記波長変換素子側から順に、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であることを特徴とするレーザ光源装置。
但し、ｎは３から１０の範囲の値であり、括弧内の層を繰り返し積層する繰り返し数を示す。 - 請求項３、請求項４、請求項５の何れか一項に記載のレーザ光源装置において、
前記透明部材は、前記変換波長に対して８０％以上の透過率を有し、前記発振波長に対しては２０％以下の透過率を有する素材よりなることを特徴とするレーザ光源装置。 - 請求項２、請求項４、請求項５の何れか一項に記載のレーザ光源装置において、前記波長変換素子の入射側表面に、前記発振波長のレーザ光を透過し、前記変換波長のレーザ光を反射する特性の誘電体多層膜を有することを特徴とするレーザ光源装置。
- 請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光源装置において、
前記レーザ光源が、端面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ又は半導体励起固体レーザの内の何れかであることを特徴とするレーザ光源装置。 - 請求項１乃至１２の何れか一項に記載の光源装置において、
前記波長変換素子が、周期的分極反転構造を有する第二次高調波発生素子であることを特徴とするレーザ光源装置。 - レーザ光を出射するレーザ光源装置と、
前記レーザ光源装置から出射されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、
前記変調されたレーザ光を出射する投射光学系と、を備えたプロジェクタであって、
前記レーザ光源装置は、請求項１乃至１３の何れか一項に記載のレーザ光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
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