JP2009038067A - Light source device, lighting device, monitor device, and image display device - Google Patents

Light source device, lighting device, monitor device, and image display device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device capable of emitting light with high efficiency and high wavelength conversion efficiency when using an array light source, and to provide a lighting device, a monitor device and an image display device using the light source device. <P>SOLUTION: The light source device includes a semiconductor element 11 as an array light source having a plurality of light emission portions 12 emitting light, a wavelength conversion unit which has a polarization inversion layer 17 formed along a plane nearly orthogonal to a specified direction and in parallel to the specified direction and having polarization inverted, and converts the wavelength of the light from the array light source, and a first surface 18 as an adjustment unit which adjusts travel directions of a plurality of light beams emitted from the plurality of light emission portions, where the adjustment unit transmits the plurality of light beams to the wavelength conversion unit while uniformly adjusting the travel directions thereof almost to the specified direction. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光源装置、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置、特に、波長変換素子を用いる光源装置の技術に関する。   The present invention relates to a light source device, an illumination device, a monitor device, and an image display device, and more particularly to a technology of a light source device using a wavelength conversion element.

近年、プロジェクタの光源装置としてレーザ光源を用いる技術が提案されている。レーザ光源は、高出力化及び多色化に伴い、プロジェクタの光源として開発されている。プロジェクタの光源として従来用いられているUHPランプと比較すると、レーザ光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命等の利点がある。レーザ光源は、光を共振させる外部共振器を用いることで、レーザ光の波長を狭帯域化でき、またレーザ光の高出力化が可能となる。外部共振器を有する光源装置の技術は、例えば、特許文献1に提案されている。   In recent years, a technique using a laser light source as a light source device of a projector has been proposed. Laser light sources have been developed as light sources for projectors with higher output and more colors. Compared with UHP lamps conventionally used as projector light sources, laser light sources have advantages such as high color reproducibility, instant lighting, and long life. By using an external resonator that resonates the light, the laser light source can narrow the wavelength of the laser light and increase the output of the laser light. A technique of a light source device having an external resonator is proposed in Patent Document 1, for example.

特開2001−284718号公報JP 2001-284718 A

レーザ光源は、光源からの基本波光をそのままの波長で射出するものの他、基本波光の波長を変換して射出するものが知られている。基本波光の波長を変換する波長変換素子として、例えば第二高調波発生(Second−Harmonic Generation;SHG)素子が知られている。SHG素子を用いることで、容易に入手可能な汎用の光源を用いて、所望の波長かつ十分な光量のレーザ光を供給することが可能となる。SHG素子としては、非線形光学材料の分極反転結晶を用いることができる。また、光源装置を高出力化するためには、レーザ光を射出する複数の発光部を並列させたアレイ光源を用いることができる。一般に、アレイ光源は、AuSn半田等を用いて、サブマウントに接合されている。アレイ光源及びサブマウントは、通常、異なる線膨張係数の材料で構成されている。半田接合時の温度から室温までの温度変化による収縮量がアレイ光源とサブマウントとで異なるため、アレイ光源及びサブマウントの接合体は、反りを生じる場合がある。かかるアレイ光源を分極反転結晶と組み合わせると、分極反転構造に対して斜めに透過する光の成分が存在することとなる。通常、波長変換素子は、分極反転構造に対して垂直に透過する光に対して位相整合条件が決定される。このため、分極反転構造に対して斜めに透過する光が多くなるほど、波長変換効率が低下することとなる。アレイ光源の単なる位置ずれに対しては、波長変換素子の位置調整により、波長変換素子を透過する光の進行方向を容易に補正可能である。これに対して、アレイ光源が湾曲している場合に、波長変換素子を透過する光の進行方向を補正することは困難である。このように、従来の技術によると、アレイ光源を用いる構成において、高い効率で光を射出することが困難な場合があるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、アレイ光源を用いる場合に、高い波長変換効率により高い効率で光を射出することが可能な光源装置、その光源装置を用いる照明装置、モニタ装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。   As the laser light source, there is known a laser light source that emits the fundamental wave light from the light source with the same wavelength, and a laser light source that converts the wavelength of the fundamental wave light and emits it. As a wavelength conversion element that converts the wavelength of fundamental light, for example, a second-harmonic generation (SHG) element is known. By using the SHG element, it is possible to supply laser light having a desired wavelength and a sufficient amount of light using a general-purpose light source that can be easily obtained. As the SHG element, a polarization inversion crystal of a nonlinear optical material can be used. In order to increase the output of the light source device, an array light source in which a plurality of light emitting units emitting laser light are arranged in parallel can be used. In general, the array light source is bonded to the submount using AuSn solder or the like. The array light source and the submount are usually made of materials having different linear expansion coefficients. Since the amount of contraction due to a temperature change from the temperature at the time of soldering to room temperature differs between the array light source and the submount, the joined body of the array light source and the submount may be warped. When such an array light source is combined with a domain-inverted crystal, there will be a component of light that is transmitted obliquely with respect to the domain-inverted structure. Usually, the phase matching condition is determined for the light that passes through the wavelength conversion element perpendicular to the domain-inverted structure. For this reason, the wavelength conversion efficiency will fall, so that the light which transmits diagonally with respect to a polarization inversion structure increases. For simple displacement of the array light source, the traveling direction of the light transmitted through the wavelength conversion element can be easily corrected by adjusting the position of the wavelength conversion element. On the other hand, when the array light source is curved, it is difficult to correct the traveling direction of light transmitted through the wavelength conversion element. As described above, according to the conventional technique, there is a problem that it may be difficult to emit light with high efficiency in the configuration using the array light source. The present invention has been made in view of the above-described problems. When an array light source is used, a light source device capable of emitting light with high efficiency due to high wavelength conversion efficiency, an illumination device using the light source device, An object is to provide a monitor device and an image display device.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光源装置は、光を射出する複数の発光部を備えるアレイ光源と、特定方向に略直交する面に沿って形成され、特定方向へ並列されている、分極を反転させた分極反転層を有し、アレイ光源からの光の波長を変換する波長変換部と、複数の発光部から射出される複数の光の進行方向を調整する調整部と、有し、調整部は、前記複数の光の進行方向を特定方向に近くなるように揃えて波長変換部に透過させることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a light source device according to the present invention is formed along an array light source including a plurality of light emitting units that emit light and a plane substantially orthogonal to a specific direction. A polarization reversal layer that reverses polarization and is parallel to the direction, converts the wavelength of light from the array light source, and adjusts the traveling direction of multiple light emitted from multiple light emitters And an adjustment unit that adjusts the traveling directions of the plurality of lights so as to be close to a specific direction and transmits the light to the wavelength conversion unit.

波長変換部は、分極反転構造を構成する分極反転層に直交する方向に沿って光を透過させることで、高い波長変換効率を得ることが可能となる。複数の光の進行方向を特定方向に近くなるように揃えることで、反りを生じたアレイ光源を用いる場合でも、高い波長変換効率を得ることが可能となる。これにより、アレイ光源を用いる場合に、高い波長変換効率により高い効率で光を射出することが可能な光源装置を得られる。   The wavelength conversion unit can obtain high wavelength conversion efficiency by transmitting light along a direction orthogonal to the domain-inverted layer constituting the domain-inverted structure. By aligning the traveling directions of a plurality of lights so as to be close to a specific direction, high wavelength conversion efficiency can be obtained even when a warped array light source is used. Thereby, when an array light source is used, a light source device capable of emitting light with high efficiency due to high wavelength conversion efficiency can be obtained.

また、本発明の好ましい態様としては、アレイ光源からの複数の光が並列する方向をアレイ方向とすると、調整部は、複数の光の進行方向をアレイ方向について調整することが望ましい。アレイ光源が反ることにより、複数の光の進行方向がアレイ方向について変化することとなる。これにより、アレイ光源からの複数の光の進行方向を、特定方向に近くなるように揃えることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, when the direction in which a plurality of lights from the array light source are arranged in parallel is an array direction, the adjustment unit desirably adjusts the traveling direction of the plurality of lights with respect to the array direction. When the array light source is warped, the traveling direction of the plurality of lights changes in the array direction. Thereby, the advancing direction of the some light from an array light source can be arrange | equalized so that it may become close to a specific direction.

また、本発明の好ましい態様としては、調整部は、屈折によりアレイ光源からの複数の光を平行化させる屈折部からなることが望ましい。これにより、アレイ光源からの複数の光の進行方向を調整することができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the adjustment unit includes a refracting unit that parallelizes a plurality of lights from the array light source by refraction. Thereby, the advancing direction of the some light from an array light source can be adjusted.

また、本発明の好ましい態様としては、屈折部は、波長変換部のうちアレイ光源側の面に設けられることが望ましい。これにより、進行方向が調整された複数の光を波長変換部に透過させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the refracting section is provided on the surface of the wavelength conversion section on the array light source side. Thereby, the several light by which the advancing direction was adjusted can be permeate | transmitted to a wavelength conversion part.

また、本発明の好ましい態様としては、アレイ光源及び波長変換部の間の光路中に設けられた光学素子を有し、屈折部は、光学素子に設けられることが望ましい。これにより、進行方向が調整された複数の光を波長変換部に透過させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is preferable that the optical element is provided in the optical path between the array light source and the wavelength conversion unit, and the refraction unit is provided in the optical element. Thereby, the several light by which the advancing direction was adjusted can be permeate | transmitted to a wavelength conversion part.

また、本発明の好ましい態様としては、アレイ光源を収納する光源用筐体を有し、光学素子は、アレイ光源からの光を光源用筐体の外部へ射出させる射出部であることが望ましい。射出部に屈折作用を持たせることで、簡易な構成により高い波長変換効率と防塵効果を得られる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is preferable that the optical element has a light source housing that houses the array light source, and the optical element is an emission unit that emits light from the array light source to the outside of the light source housing. A high wavelength conversion efficiency and a dustproof effect can be obtained with a simple configuration by providing a refractive action to the emitting portion.

また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、アレイ光源からの光の光路を折り曲げるプリズムであることが望ましい。プリズムに屈折作用を持たせることで、簡易な構成により高い波長変換効率が得られ、かつ光路の折り曲げができる。   In a preferred aspect of the present invention, the optical element is preferably a prism that bends the optical path of light from the array light source. By providing the prism with a refractive action, high wavelength conversion efficiency can be obtained with a simple configuration, and the optical path can be bent.

また、本発明の好ましい態様としては、屈折部は、凹形状の凹面を備えることが望ましい。これにより、複数の光を収束させるアレイ光源に対して、複数の光を平行化させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the refracting portion has a concave concave surface. Thereby, a some light can be made parallel with respect to the array light source which converges a some light.

また、本発明の好ましい態様としては、屈折部は、凸形状の凸面を備えることが望ましい。これにより、複数の光を発散させるアレイ光源に対して、複数の光を平行化させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the refracting portion has a convex surface. Thereby, several light can be made parallel with respect to the array light source which diverges several light.

また、本発明の好ましい態様としては、屈折部は、アレイ光源からの光を回折させるホログラム素子を備えることが望ましい。これにより、回折により光を適宜屈折させることで、複数の光を平行化させることができる。   As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the refracting section includes a hologram element that diffracts light from the array light source. Thereby, a plurality of lights can be collimated by appropriately refracting the light by diffraction.

また、本発明の好ましい態様としては、調整部は、複数の屈折部からなることが望ましい。屈折部は、最大でアレイ光源からの光線と同数とすることが可能である。屈折部の数を多くするほど、分極反転層に直交する方向に正確に光を屈折させることが可能となる。これにより、さらに高い波長変換効率が得られる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the adjustment portion is composed of a plurality of refraction portions. The number of refracting portions can be the same as the maximum number of rays from the array light source. As the number of refracting portions increases, it becomes possible to refract light accurately in the direction orthogonal to the polarization inversion layer. Thereby, higher wavelength conversion efficiency can be obtained.

また、本発明の好ましい態様としては、屈折部は、アレイ光源からの光のビーム径を縮小させることが望ましい。波長変換素子は、通常、波長変換素子内を透過する光のエネルギー密度に略比例して、波長変換効率が向上することが知られている。屈折部でビーム径を絞ることにより、波長変換素子内を透過する光のエネルギー密度を高めることが可能となる。これにより、さらに高い波長変換効率が得られる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the refracting section reduces the beam diameter of light from the array light source. It is known that the wavelength conversion element generally improves the wavelength conversion efficiency substantially in proportion to the energy density of light transmitted through the wavelength conversion element. By narrowing the beam diameter at the refracting portion, it is possible to increase the energy density of the light transmitted through the wavelength conversion element. Thereby, higher wavelength conversion efficiency can be obtained.

さらに、本発明に係る照明装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする。上記の光源装置を用いることにより、高い効率で光を射出することができる。これにより、高い効率で光を供給可能な照明装置を得られる。   Furthermore, an illumination device according to the present invention includes the light source device described above, and illuminates an object to be irradiated using light from the light source device. By using the above light source device, light can be emitted with high efficiency. Thereby, the illuminating device which can supply light with high efficiency can be obtained.

さらに、本発明に係るモニタ装置は、上記の照明装置と、照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする。上記の照明装置を用いることで、高い効率で光を供給できる。これにより、高い効率で供給された光を用いて明るい像をモニタすることが可能なモニタ装置を得られる。   Furthermore, a monitor device according to the present invention includes the above-described illumination device and an imaging unit that captures an image of a subject illuminated by the illumination device. By using the lighting device, light can be supplied with high efficiency. Thereby, a monitor device capable of monitoring a bright image using light supplied with high efficiency can be obtained.

さらに、本発明に係る画像表示装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする。上記の光源装置を用いることで、高い効率で光を射出できる。これにより、高い効率で供給された光を用いて明るい画像を表示可能な画像表示装置を得られる。   Furthermore, an image display device according to the present invention includes the light source device described above, and displays an image using light from the light source device. By using the above light source device, light can be emitted with high efficiency. Thereby, an image display apparatus capable of displaying a bright image using light supplied with high efficiency can be obtained.

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る光源装置10の概略構成を示す。光源装置10は、複数のレーザ光を射出するレーザアレイである。半導体素子11、SHG素子14、及び外部共振器15は、特定方向であるZ軸方向に沿って配置されている。X軸は、Z軸に垂直な軸である。Y軸は、Z軸及びX軸に垂直な軸である。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a light source device 10 according to Embodiment 1 of the present invention. The light source device 10 is a laser array that emits a plurality of laser beams. The semiconductor element 11, the SHG element 14, and the external resonator 15 are arranged along the Z-axis direction that is a specific direction. The X axis is an axis perpendicular to the Z axis. The Y axis is an axis perpendicular to the Z axis and the X axis.

図2は、半導体素子11及びサブマウント12の斜視構成を示す。半導体素子11は、第1波長の基本波光を射出させる複数の発光部(不図示)を備える面発光型のアレイ光源である。第1波長は、例えば1064nmである。半導体素子11は、例えばGaAs系の材料を用いて構成されている。半導体素子11は、X軸方向へ複数の発光部を並列させている。半導体素子11は、第1波長の光を反射する不図示のミラー層を有する。   FIG. 2 shows a perspective configuration of the semiconductor element 11 and the submount 12. The semiconductor element 11 is a surface-emitting array light source that includes a plurality of light emitting units (not shown) that emit fundamental light having a first wavelength. The first wavelength is, for example, 1064 nm. The semiconductor element 11 is configured using, for example, a GaAs-based material. The semiconductor element 11 has a plurality of light emitting units arranged in parallel in the X-axis direction. The semiconductor element 11 has a mirror layer (not shown) that reflects light of the first wavelength.

半導体素子11は、サブマウント12上にマウントされている。サブマウント12は、半導体素子11で発生した熱を放散させる放熱基板である。サブマウント12は、例えば窒化アルミニウム(AlN)材料を用いて構成されている。半導体素子11及びサブマウント12は、例えば、AuSn半田を用いて互いに接合されている。   The semiconductor element 11 is mounted on the submount 12. The submount 12 is a heat dissipation board that dissipates heat generated in the semiconductor element 11. The submount 12 is configured using, for example, an aluminum nitride (AlN) material. The semiconductor element 11 and the submount 12 are bonded to each other using, for example, AuSn solder.

AuSn半田の接合時の温度は、例えば、約280度である。AuSn半田に代えて、比較的低融点である半田を用いても、半田の接合時の温度は170度程度となる。半導体素子11及びサブマウント12は、互いに異なる材料で構成されているため、半田接合時の温度から室温までの温度変化に対する収縮量が異なってくる。半導体素子11及びサブマウント12の接合体は、半導体素子11及びサブマウント12の収縮量の差が顕著であることによって反りを生じる。半導体素子11は、光を射出する向きとは逆側へ中央部が凸となるように湾曲している。なお、半導体素子11及びサブマウント12は、本実施例で図示する程度の反りが生じるものに限られない。半導体素子11のアレイ方向への長さを10mmとすると、半導体素子11の射出面は、水平面に対する角度で表すと、例えば1mrad程度の傾きが生じている。   The temperature at the time of bonding of AuSn solder is, for example, about 280 degrees. Even if a solder having a relatively low melting point is used in place of the AuSn solder, the temperature at the time of joining the solder is about 170 degrees. Since the semiconductor element 11 and the submount 12 are made of different materials, the amount of contraction with respect to a temperature change from the temperature at the time of soldering to room temperature differs. The joined body of the semiconductor element 11 and the submount 12 is warped due to a significant difference in shrinkage between the semiconductor element 11 and the submount 12. The semiconductor element 11 is curved so that the central portion is convex toward the opposite side to the direction in which light is emitted. In addition, the semiconductor element 11 and the submount 12 are not limited to those causing warping to the extent illustrated in the present embodiment. When the length of the semiconductor element 11 in the array direction is 10 mm, the emission surface of the semiconductor element 11 has an inclination of, for example, about 1 mrad when expressed in terms of an angle with respect to the horizontal plane.

図1に戻って、半導体素子11及びサブマウント12の接合体は、パッケージベース13上に配置されている。SHG素子14は、半導体素子11からの第1波長の基本波光を入射させることにより、第2波長の高調波光を射出させる。SHG素子14は、半導体素子11からの光の波長を変換する波長変換素子である。SHG素子14は、半導体素子11及び外部共振器15の間の光路中に設けられている。第2波長は、第1波長の半分の波長であって、例えば532nmである。SHG素子14は、半導体素子11側に第1面18、外部共振器15側に第2面19を向けて配置されている。   Returning to FIG. 1, the joined body of the semiconductor element 11 and the submount 12 is disposed on the package base 13. The SHG element 14 emits harmonic light of the second wavelength by making the fundamental wave light of the first wavelength from the semiconductor element 11 incident. The SHG element 14 is a wavelength conversion element that converts the wavelength of light from the semiconductor element 11. The SHG element 14 is provided in the optical path between the semiconductor element 11 and the external resonator 15. The second wavelength is half the first wavelength and is, for example, 532 nm. The SHG element 14 is arranged with the first surface 18 facing the semiconductor element 11 side and the second surface 19 facing the external resonator 15 side.

外部共振器15は、半導体素子11のミラー層との間において、半導体素子11からの光を共振させる。外部共振器15は、第1波長の光を選択的に反射し、第1波長とは異なる波長(第2波長を含む)の光を透過させる。外部共振器15としては、例えば、VHG(Volume Holographic Grating)を用いることができる。VHGは、LiNbO、BGO等のフォトリフラクティブ結晶、ポリマー等を用いて形成できる。 The external resonator 15 resonates light from the semiconductor element 11 with the mirror layer of the semiconductor element 11. The external resonator 15 selectively reflects light having the first wavelength and transmits light having a wavelength (including the second wavelength) different from the first wavelength. As the external resonator 15, for example, VHG (Volume Holographic Grating) can be used. VHG can be formed using a photorefractive crystal such as LiNbO 3 or BGO, a polymer, or the like.

VHGには、二方向から入射させた入射光によって生じた干渉縞が記録されている。干渉縞は、高屈折率部分と低屈折率部分とが周期的に配列された周期構造として記録される。VHGは、かかる干渉縞とブラッグ条件が適合する光のみを、回折により選択的に反射させる。外部共振器15は、直方体形状をなしている。外部共振器15は、板状に形成された材料を切り分けることで得られる。なお、外部共振器15は、波長選択性を有するものであれば良く、VHGに限られない。外部共振器15としては、例えば、バンドパスフィルタやダイクロイックミラーを用いても良い。   Interference fringes generated by incident light incident from two directions are recorded on the VHG. The interference fringes are recorded as a periodic structure in which a high refractive index portion and a low refractive index portion are periodically arranged. The VHG selectively reflects only light that satisfies such interference fringes and Bragg conditions by diffraction. The external resonator 15 has a rectangular parallelepiped shape. The external resonator 15 is obtained by cutting a plate-shaped material. The external resonator 15 only needs to have wavelength selectivity, and is not limited to VHG. As the external resonator 15, for example, a band pass filter or a dichroic mirror may be used.

SHG素子14は、例えば、非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム(LiNbO)の分極反転結晶(Periodically Poled Lithium Niobate;PPLN)である。SHG素子14は、自発分極層16及び分極反転層17を交互に並列させた分極反転構造を有する。自発分極層16及び分極反転層17は、半導体素子11からの光の波長を変換する波長変換部を構成する。自発分極層16及び分極反転層17は、特定方向であるZ軸方向へ並列している。自発分極層16及び分極反転層17は、基本波光の第1波長に対応するピッチの分極反転構造を構成する。自発分極層16及び分極反転層17は、Z軸方向に略直交するXY平面に沿って形成されている。なお、図示する自発分極層16及び分極反転層17は、模式的に表したものである。 The SHG element 14 is, for example, a polarization inversion crystal (Periodically Poled Lithium Niobate; PPLN) of lithium niobate (LiNbO 3 ) which is a nonlinear optical crystal. The SHG element 14 has a polarization inversion structure in which the spontaneous polarization layers 16 and the polarization inversion layers 17 are alternately arranged in parallel. The spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17 constitute a wavelength conversion unit that converts the wavelength of light from the semiconductor element 11. The spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17 are arranged in parallel in the Z-axis direction, which is a specific direction. The spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17 constitute a polarization inversion structure having a pitch corresponding to the first wavelength of the fundamental light. The spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17 are formed along the XY plane substantially orthogonal to the Z-axis direction. The illustrated spontaneous polarization layer 16 and polarization inversion layer 17 are schematically shown.

分極反転構造は、コヒーレント長ごとに非線形光学定数の符号を反転させて構成されている。分極反転構造の形成には、自発分極を持つ非線形光学結晶へ電圧を印加する手法が多く用いられている。分極反転層17は、非線形光学結晶の自発分極を反転させた層状領域である。自発分極層16は、非線形光学結晶の自発分極が残された層状領域である。分極反転構造は、例えば、ニオブ酸リチウム(LN)基板上に絶縁層の微細なパターンを形成し、電極或いは電解液を介して電圧を印加することにより得ることができる。分極反転構造は、例えば、絶縁層のパターン、及び電極が形成された材料基板を切り分けた後、パルス電圧を印加することにより形成できる。さらに、第1面18及び第2面19の研磨、及び反射防止膜(ARコート)の形成を経て、SHG素子14が完成する。SHG素子14は、素子全体において光の波長変換を可能とする、いわゆるバルクタイプの波長変換素子である。SHG素子14は、光を透過させる導波路を持つ構成であっても良い。   The polarization inversion structure is configured by inverting the sign of the nonlinear optical constant for each coherent length. For the formation of the domain-inverted structure, a method of applying a voltage to a nonlinear optical crystal having spontaneous polarization is often used. The polarization inversion layer 17 is a layered region in which the spontaneous polarization of the nonlinear optical crystal is inverted. The spontaneous polarization layer 16 is a layered region in which the spontaneous polarization of the nonlinear optical crystal is left. The domain-inverted structure can be obtained, for example, by forming a fine pattern of an insulating layer on a lithium niobate (LN) substrate and applying a voltage via an electrode or an electrolytic solution. The domain-inverted structure can be formed, for example, by applying a pulse voltage after cutting a material substrate on which an insulating layer pattern and electrodes are formed. Further, the SHG element 14 is completed through the polishing of the first surface 18 and the second surface 19 and the formation of an antireflection film (AR coating). The SHG element 14 is a so-called bulk type wavelength conversion element that enables wavelength conversion of light in the entire element. The SHG element 14 may have a configuration having a waveguide that transmits light.

図3は、SHG素子14の斜視構成を示す。SHG素子14の第1面18は、凹形状の凹面である。第1面18は、X軸方向について曲率を持つ。第1面18は、半導体素子11からの複数の光を屈折させる屈折部として機能する。第1面18は、半導体素子11の形状を反転させたような形状をなす。第2面19は、X軸及びY軸に平行な平面形状をなす。   FIG. 3 shows a perspective configuration of the SHG element 14. The first surface 18 of the SHG element 14 is a concave concave surface. The first surface 18 has a curvature in the X-axis direction. The first surface 18 functions as a refraction part that refracts a plurality of lights from the semiconductor element 11. The first surface 18 has a shape obtained by inverting the shape of the semiconductor element 11. The second surface 19 has a planar shape parallel to the X axis and the Y axis.

図1に戻って、半導体素子11からの複数の光は、アレイ方向であるX軸方向へ並列している。半導体素子11からの複数の光は、互いに収束しながら進行する。第1面18は、半導体素子11からの複数の光の進行方向をX軸方向について調整する調整部として機能する。半導体素子11からの複数の光は、SHG素子14の第1面18において、Z軸方向に進行方向が変換される。第1面18は、屈折により半導体素子11からの複数の光を平行化させる。第1面18は、複数の光の進行方向をZ軸方向に揃えて自発分極層16及び分極反転層17に透過させる。SHG素子14を透過した光は、外部共振器15へ入射する。   Returning to FIG. 1, the plurality of lights from the semiconductor element 11 are arranged in parallel in the X-axis direction that is the array direction. The plurality of lights from the semiconductor element 11 travel while converging with each other. The first surface 18 functions as an adjustment unit that adjusts the traveling direction of the plurality of lights from the semiconductor element 11 in the X-axis direction. The traveling directions of the plurality of lights from the semiconductor element 11 are converted in the Z-axis direction on the first surface 18 of the SHG element 14. The first surface 18 collimates a plurality of lights from the semiconductor element 11 by refraction. The first surface 18 is transmitted through the spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17 with the traveling directions of the plurality of lights aligned in the Z-axis direction. The light transmitted through the SHG element 14 enters the external resonator 15.

SHG素子14で生じた高調波光は、外部共振器15を透過する。外部共振器15を透過した高調波光は、光源装置10外へ射出する。第1面18側からSHG素子14を透過した基本波光は、外部共振器15で反射する。外部共振器15に対して垂直に入射した基本波光は、外部共振器15で反射した後、外部共振器15へ入射したときと同じ光路を逆に辿る。   The harmonic light generated by the SHG element 14 passes through the external resonator 15. The harmonic light transmitted through the external resonator 15 is emitted outside the light source device 10. The fundamental light transmitted through the SHG element 14 from the first surface 18 side is reflected by the external resonator 15. The fundamental light incident perpendicularly to the external resonator 15 is reflected by the external resonator 15, and then follows the same optical path as that when entering the external resonator 15.

第2面19から第1面18側へSHG素子14を透過した光は、半導体素子11へ入射する。半導体素子11へ入射した基本波光は、半導体素子11のミラー層で反射し、半導体素子11から射出する。半導体素子11及び外部共振器15により反射された基本波光は、半導体素子11により新たに射出される基本波光と共振して増幅される。   The light transmitted through the SHG element 14 from the second surface 19 toward the first surface 18 side enters the semiconductor element 11. The fundamental light incident on the semiconductor element 11 is reflected by the mirror layer of the semiconductor element 11 and is emitted from the semiconductor element 11. The fundamental light reflected by the semiconductor element 11 and the external resonator 15 resonates with the fundamental light newly emitted by the semiconductor element 11 and is amplified.

図4は、直方体形状のSHG素子20と半導体素子11とを組み合わせた場合の光の進行方向について説明するものである。SHG素子20の第1面21は、X軸及びY軸に平行な平面形状をなす。半導体素子11から互いに収束するように進行した複数の光は、SHG素子20内においても互いに収束するように進行する。このため、半導体素子11の端部に近い発光部から射出された光ほど、SHG素子20内において、自発分極層16及び分極反転層17に対して斜めに進行することとなる。基本波光の第1波長に対応するピッチの分極反転構造に対して斜めに透過する光が多くなるほど、位相整合条件が崩れ、波長変換効率が低下することとなる。   FIG. 4 illustrates the traveling direction of light when the rectangular parallelepiped SHG element 20 and the semiconductor element 11 are combined. The first surface 21 of the SHG element 20 has a planar shape parallel to the X axis and the Y axis. The plurality of lights that have traveled from the semiconductor element 11 so as to converge with each other also travel within the SHG element 20 so as to converge with each other. For this reason, the light emitted from the light emitting portion near the end of the semiconductor element 11 travels obliquely with respect to the spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17 in the SHG element 20. The more light that is transmitted obliquely with respect to the domain-inverted structure having the pitch corresponding to the first wavelength of the fundamental wave light, the more the phase matching condition is broken and the wavelength conversion efficiency is lowered.

図1に戻って、本発明は、自発分極層16及び分極反転層17に直交するZ軸方向に沿って光を透過させるSHG素子14を用いることで、高い波長変換効率を得ることが可能となる。Z軸方向に複数の光の進行方向を揃えることで、反りを生じた半導体素子11を用いる場合でも、高い波長変換効率を得ることが可能となる。これにより、アレイ光源を用いる場合に、高い波長変換効率により高い効率で光を射出することができるという効果を奏する。   Returning to FIG. 1, the present invention can obtain high wavelength conversion efficiency by using the SHG element 14 that transmits light along the Z-axis direction orthogonal to the spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17. Become. By aligning the traveling directions of a plurality of lights in the Z-axis direction, high wavelength conversion efficiency can be obtained even when the warped semiconductor element 11 is used. Thereby, when using an array light source, there exists an effect that light can be inject | emitted with high efficiency by high wavelength conversion efficiency.

SHG素子14は、光を透過させる方向へ長いほど、波長変換効率を高くできる。仮に、複数の光の進行方向を揃えるための他の光学素子を配置するために波長変換素子を小型にすると、波長変換効率が低下することになる。本実施例の光源装置10は、SHG素子14の第1面18を用いて光の進行方向を制御するため、SHG素子14の長さを十分確保可能とし、高い波長変換効率を実現できる。   As the SHG element 14 is longer in the direction of transmitting light, the wavelength conversion efficiency can be increased. If the wavelength conversion element is made small in order to arrange another optical element for aligning the traveling directions of a plurality of lights, the wavelength conversion efficiency is lowered. Since the light source device 10 of the present embodiment controls the traveling direction of light using the first surface 18 of the SHG element 14, the length of the SHG element 14 can be sufficiently secured, and high wavelength conversion efficiency can be realized.

SHG素子14の第1面18の形状は、半導体素子11の形状を計測した計測結果に基づいて決定できる。半導体素子11の形状と略同一の形状の第1面18を形成することで、半導体素子11からの全ての光の進行方向をZ軸方向に揃えることができる。但し、SHG素子14は、第1面18の形状が半導体素子11の形状と同一である場合に限られない。第1面18は、半導体素子11の形状に近い形状であっても良く、少なくとも、複数の光の進行方向をZ軸方向に近くなるように調整可能であれば良い。半導体素子11からの複数の光の進行方向をZ軸方向へ近づけることが可能であれば、波長変換効率を向上させる効果を得ることができる。例えば、光源装置10の製造工程において半導体素子11の形状に個体差が生じる場合に、半導体素子11の平均的な形状に基づいて第1面18の形状を決定しても良い。   The shape of the first surface 18 of the SHG element 14 can be determined based on the measurement result obtained by measuring the shape of the semiconductor element 11. By forming the first surface 18 having substantially the same shape as the shape of the semiconductor element 11, the traveling direction of all the light from the semiconductor element 11 can be aligned with the Z-axis direction. However, the SHG element 14 is not limited to the case where the shape of the first surface 18 is the same as the shape of the semiconductor element 11. The first surface 18 may have a shape close to the shape of the semiconductor element 11 as long as at least the traveling direction of a plurality of lights can be adjusted to be close to the Z-axis direction. If the traveling direction of the plurality of lights from the semiconductor element 11 can be made closer to the Z-axis direction, an effect of improving the wavelength conversion efficiency can be obtained. For example, when individual differences occur in the shape of the semiconductor element 11 in the manufacturing process of the light source device 10, the shape of the first surface 18 may be determined based on the average shape of the semiconductor element 11.

図5は、本実施例の変形例に係る光源装置30の概略構成を示す。本実施例の光源装置30は、上記の光源装置10の半導体素子11(図1参照)とは逆に湾曲する半導体素子31を有する。半導体素子31及びサブマウント32は、光を射出する側へ中央部が凸となるように湾曲している。半導体素子31は、湾曲の仕方が逆である他は、上記の半導体素子11と同様の構成を有する。   FIG. 5 shows a schematic configuration of a light source device 30 according to a modification of the present embodiment. The light source device 30 of the present embodiment includes a semiconductor element 31 that is curved opposite to the semiconductor element 11 (see FIG. 1) of the light source device 10 described above. The semiconductor element 31 and the submount 32 are curved so that the central portion is convex toward the light emitting side. The semiconductor element 31 has the same configuration as the semiconductor element 11 described above except that the way of bending is reversed.

図6は、SHG素子33の斜視構成を示す。SHG素子33の第1面34は、凸形状の凸面である。第1面34は、X軸方向について曲率を持つ。第1面34は、半導体素子31からの複数の光を屈折させる屈折部として機能する。第1面34は、半導体素子31の形状を反転させたような形状をなす。SHG素子33は、第1面34の形状が異なる他は、上記のSHG素子14(図3参照)と同様の構成を有する。   FIG. 6 shows a perspective configuration of the SHG element 33. The first surface 34 of the SHG element 33 is a convex convex surface. The first surface 34 has a curvature in the X-axis direction. The first surface 34 functions as a refraction part that refracts a plurality of lights from the semiconductor element 31. The first surface 34 has a shape that is the reverse of the shape of the semiconductor element 31. The SHG element 33 has the same configuration as the SHG element 14 (see FIG. 3) except that the shape of the first surface 34 is different.

図5に戻って、半導体素子31からの複数の光は、互いに発散するように進行する。半導体素子31からの複数の光は、SHG素子33の第1面34において、Z軸方向に進行方向が変換される。第1面34は、半導体素子31からの複数の光の進行方向をX軸方向について調整する調整部として機能する。第1面34は、屈折により半導体素子31からの複数の光を平行化させる。第1面34は、複数の光の進行方向をZ軸方向に揃えて自発分極層16及び分極反転層17に透過させる。本変形例の場合も、高い波長変換効率により高い効率で光を射出することができる。   Returning to FIG. 5, the plurality of lights from the semiconductor element 31 travel so as to diverge from each other. The traveling directions of the plurality of lights from the semiconductor element 31 are converted in the Z-axis direction on the first surface 34 of the SHG element 33. The first surface 34 functions as an adjustment unit that adjusts the traveling direction of the plurality of lights from the semiconductor element 31 in the X-axis direction. The first surface 34 collimates a plurality of lights from the semiconductor element 31 by refraction. The first surface 34 is transmitted through the spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17 with a plurality of light traveling directions aligned in the Z-axis direction. Also in this modification, light can be emitted with high efficiency due to high wavelength conversion efficiency.

本実施例のSHG素子14、33は、例えば、板状のPPLNを所望の形状に切削することにより形成できる。第1面18、34は、半導体素子11、31の形状を正確に反転させたものとする場合に限られない。複雑な形状の半導体素子11、31に対しては、かかる複雑な形状に近似する簡単な形状に基づいて、第1面18、34を形成しても良い。例えば、異なる曲率の部分を組み合わせた形状の半導体素子11、31に対して、一定の曲率を持つ形状の第1面18、34を適用しても良い。   The SHG elements 14 and 33 of the present embodiment can be formed, for example, by cutting a plate-like PPLN into a desired shape. The first surfaces 18 and 34 are not limited to the case where the shapes of the semiconductor elements 11 and 31 are accurately inverted. For the semiconductor elements 11 and 31 having a complicated shape, the first surfaces 18 and 34 may be formed based on a simple shape that approximates the complicated shape. For example, the first surfaces 18 and 34 having a certain curvature may be applied to the semiconductor elements 11 and 31 having a combination of portions having different curvatures.

第1面18、34は、X軸方向について曲率を有する場合の他、X軸方向及びY軸方向について曲率を有しても良い。第1面18、34は、一定の曲率を有する曲面である場合に限られず、一定の曲率を持たない自由曲面であっても良い。第1面18、34は、曲面である場合に限られず、複数の平面を組み合わせたものや、平面と曲面を組み合わせたものであっても良い。光源装置10、30は、X軸方向へ並列された複数の発光部を備えるアレイ光源に代えて、X軸方向及びY軸方向へ複数の発光部を並列させたアレイ光源を用いても良い。X軸方向及びY軸方向の2方向について湾曲したアレイ光源に対しては、第1面にX軸方向及びY軸方向について曲率を持たせたSHG素子を用いても良い。   The first surfaces 18 and 34 may have curvatures in the X-axis direction and the Y-axis direction in addition to the case where the first surfaces 18 and 34 have curvature in the X-axis direction. The first surfaces 18 and 34 are not limited to curved surfaces having a constant curvature, and may be free-form surfaces having no constant curvature. The first surfaces 18 and 34 are not limited to curved surfaces, and may be a combination of a plurality of planes or a combination of a plane and a curved surface. The light source devices 10 and 30 may use an array light source in which a plurality of light emitting units are arranged in parallel in the X axis direction and the Y axis direction, instead of an array light source including a plurality of light emitting units arranged in parallel in the X axis direction. For an array light source that is curved in two directions, the X-axis direction and the Y-axis direction, an SHG element having a curvature on the first surface in the X-axis direction and the Y-axis direction may be used.

図7は、本発明の実施例2に係る光源装置40の概略構成を示す。本実施例の光源装置40は、複数の光を平行化させる射出部42を有することを特徴とする。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。光源用筐体41は、半導体素子11、サブマウント12、及びパッケージベース13を収納する。射出部42は、光源用筐体41のうちSHG素子20側の面に設けられている。射出部42は、半導体素子11からの光を光源用筐体41外へ射出させる。射出部42は、半導体素子11及びSHG素子20の間の光路中に設けられた光学素子である。射出部42は、2つの凹面を有する透明部材である。射出部42は、凹レンズとして機能する。射出部42は、半導体素子11からの複数の光を屈折させる屈折部として機能する。また、射出部42は、光源用筐体41の防塵カバーとしても機能する。射出部42による防塵作用により、光源装置40の性能低下を低減できる。SHG素子20は、直方体形状をなす。   FIG. 7 shows a schematic configuration of a light source device 40 according to Embodiment 2 of the present invention. The light source device 40 of the present embodiment has an emission unit 42 that collimates a plurality of lights. The same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The light source casing 41 houses the semiconductor element 11, the submount 12, and the package base 13. The emission unit 42 is provided on the surface of the light source casing 41 on the SHG element 20 side. The emitting unit 42 emits light from the semiconductor element 11 to the outside of the light source casing 41. The emission unit 42 is an optical element provided in the optical path between the semiconductor element 11 and the SHG element 20. The emission part 42 is a transparent member having two concave surfaces. The emission part 42 functions as a concave lens. The emitting unit 42 functions as a refracting unit that refracts a plurality of lights from the semiconductor element 11. Further, the emission unit 42 also functions as a dust-proof cover for the light source casing 41. Due to the dust-proofing action by the emission part 42, the performance degradation of the light source device 40 can be reduced. The SHG element 20 has a rectangular parallelepiped shape.

半導体素子11からの複数の光は、互いに収束するように進行する。射出部42は、半導体素子11からの複数の光の進行方向をX軸方向について調整する調整部として機能する。半導体素子11からの複数の光は、射出部42において、Z軸方向に進行方向が変換される。射出部42は、屈折により半導体素子11からの複数の光を平行化させる。射出部42は、複数の光の進行方向をZ軸方向に揃えて自発分極層16及び分極反転層17に透過させる。本実施例の場合も、高い波長変換効率により高い効率で光を射出することができる。また、射出部42を用いて光の進行方向を制御するため、複数の光の進行方向を揃えるための他の光学素子を別途設ける場合より光源装置を簡易な構成にできる。   The plurality of lights from the semiconductor element 11 travel so as to converge with each other. The emission unit 42 functions as an adjustment unit that adjusts the traveling direction of the plurality of lights from the semiconductor element 11 in the X-axis direction. The traveling directions of the plurality of lights from the semiconductor element 11 are converted in the Z-axis direction at the emission unit 42. The emitting unit 42 collimates a plurality of lights from the semiconductor element 11 by refraction. The emitting unit 42 transmits the light in the spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17 with the traveling direction of the plurality of lights aligned in the Z-axis direction. Also in the case of the present embodiment, light can be emitted with high efficiency due to high wavelength conversion efficiency. In addition, since the light traveling direction is controlled using the emitting unit 42, the light source device can be made simpler than the case where another optical element for aligning the traveling directions of a plurality of lights is separately provided.

図8は、本実施例の変形例に係る光源装置45の概略構成を示す。本実施例の光源装置45は、光を射出する側へ中央部が凸となるように湾曲する半導体素子31及びサブマウント32を有する。屈折部である射出部46は、2つの凸面を有する透明部材である。射出部46は、凸レンズとして機能する。射出部46は、形状が異なる他は、上記の射出部42(図7参照)と同様に構成されている。   FIG. 8 shows a schematic configuration of a light source device 45 according to a modification of the present embodiment. The light source device 45 of the present embodiment includes the semiconductor element 31 and the submount 32 that are curved so that the central portion is convex toward the light emitting side. The exit portion 46, which is a refracting portion, is a transparent member having two convex surfaces. The emission unit 46 functions as a convex lens. The injection section 46 is configured in the same manner as the above-described injection section 42 (see FIG. 7) except that the shape is different.

半導体素子31からの複数の光は、互いに発散するように進行する。半導体素子31からの複数の光は、射出部46において、Z軸方向に進行方向が変換される。射出部46は、屈折により半導体素子31からの複数の光を平行化させる。本実施例の場合も、高い波長変換効率により高い効率で光を射出することができる。   The plurality of lights from the semiconductor element 31 travel so as to diverge from each other. A plurality of lights from the semiconductor element 31 are converted in the traveling direction in the Z-axis direction at the emission portion 46. The emitting unit 46 collimates a plurality of lights from the semiconductor element 31 by refraction. Also in the case of the present embodiment, light can be emitted with high efficiency due to high wavelength conversion efficiency.

図9は、本発明の実施例3に係る光源装置50の概略構成を示す。本実施例の光源装置50は、プリズム51を有する。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。プリズム51、SHG素子20、及び外部共振器15は、Z軸方向に並列している。半導体素子11及びサブマウント12は、基板52の凹部53に配置されている。半導体素子11は、Y軸方向へ光を射出する。   FIG. 9 shows a schematic configuration of a light source device 50 according to Embodiment 3 of the present invention. The light source device 50 of this embodiment includes a prism 51. The same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The prism 51, the SHG element 20, and the external resonator 15 are arranged in parallel in the Z-axis direction. The semiconductor element 11 and the submount 12 are disposed in the recess 53 of the substrate 52. The semiconductor element 11 emits light in the Y-axis direction.

プリズム51は、半導体素子11からの光が入射する位置に設けられている。プリズム51は、底面55を半導体素子11に対向させて配置されている。プリズム51は、斜面54での全反射により、半導体素子11からの光の光路を折り曲げる。プリズム51は、半導体素子11及びSHG素子20の間の光路中に設けられた光学素子である。SHG素子20は、直方体形状をなす。プリズム51、SHG素子20、及び外部共振器15は、基板52上に配置されている。基板52は、板状部材に凹部53が施されたものである。凹部53は、基板52の上面の一部に形成されている。   The prism 51 is provided at a position where light from the semiconductor element 11 enters. The prism 51 is disposed with the bottom surface 55 facing the semiconductor element 11. The prism 51 bends the optical path of light from the semiconductor element 11 by total reflection at the inclined surface 54. The prism 51 is an optical element provided in the optical path between the semiconductor element 11 and the SHG element 20. The SHG element 20 has a rectangular parallelepiped shape. The prism 51, the SHG element 20, and the external resonator 15 are disposed on the substrate 52. The substrate 52 is a plate-like member provided with a recess 53. The recess 53 is formed on a part of the upper surface of the substrate 52.

図10は、プリズム51の斜視構成を示す。プリズム51は、直角三角形の断面を持つ三角柱のうち、底面55を凹形状に変形させた形状をなしている。底面55は、凹形状の凹面である。底面55は、凹レンズとして機能する。プリズム51は、底面55における屈折により半導体素子11からの複数の光を平行化させる屈折部として機能する。底面55は、X軸方向について曲率を持つ。図11に示すように、底面55は、半導体素子11の形状を反転させたような形状をなす。   FIG. 10 shows a perspective configuration of the prism 51. The prism 51 has a shape in which a bottom surface 55 is deformed into a concave shape among triangular prisms having a right-angled triangular cross section. The bottom surface 55 is a concave concave surface. The bottom surface 55 functions as a concave lens. The prism 51 functions as a refracting unit that collimates a plurality of lights from the semiconductor element 11 by refraction at the bottom surface 55. The bottom surface 55 has a curvature in the X-axis direction. As shown in FIG. 11, the bottom surface 55 has a shape obtained by inverting the shape of the semiconductor element 11.

半導体素子11からの複数の光は、互いに収束するように進行する。プリズム51は、半導体素子11からの複数の光の進行方向をX軸方向について調整する調整部として機能する。半導体素子11からの複数の光は、プリズム51の底面55において、Y軸方向に進行方向が変換される。図9に戻って、プリズム51の底面55を透過した光は、斜面54での全反射により、Z軸方向へ折り曲げられる。プリズム51は、複数の光の進行方向をZ軸方向に揃えて自発分極層16及び分極反転層17に透過させる。本実施例の場合も、高い波長変換効率により高い効率で光を射出することができる。また、プリズム51を用いて光の進行方向を制御するため、複数の光の進行方向を揃えるための他の光学素子を別途設ける場合より光源装置を簡易な構成にできる。   The plurality of lights from the semiconductor element 11 travel so as to converge with each other. The prism 51 functions as an adjustment unit that adjusts the traveling direction of the plurality of lights from the semiconductor element 11 in the X-axis direction. The traveling directions of the plurality of lights from the semiconductor element 11 are converted in the Y-axis direction on the bottom surface 55 of the prism 51. Returning to FIG. 9, the light transmitted through the bottom surface 55 of the prism 51 is bent in the Z-axis direction by total reflection at the inclined surface 54. The prism 51 transmits the light in the spontaneous polarization layer 16 and the polarization inversion layer 17 with the traveling directions of the plurality of lights aligned in the Z-axis direction. Also in the case of the present embodiment, light can be emitted with high efficiency due to high wavelength conversion efficiency. Further, since the light traveling direction is controlled using the prism 51, the light source device can be made simpler than the case where another optical element for aligning the traveling directions of a plurality of lights is separately provided.

図12は、本実施例の変形例に係る光源装置の要部概略構成を示す。本変形例の光源装置は、光を射出する側へ中央部が凸となるように湾曲する半導体素子31及びサブマウント32を有する。プリズム57は、直角三角形の断面を持つ三角柱のうち、底面58を凸形状に変形させた形状をなしている。底面58は、凸形状の凸面である。底面58は、凸レンズとして機能する。プリズム57は、底面58の形状が異なる他は、上記のプリズム51(図10参照)と同様に構成されている。   FIG. 12 shows a schematic configuration of a main part of a light source device according to a modification of the present embodiment. The light source device of this modification includes a semiconductor element 31 and a submount 32 that are curved so that the central portion is convex toward the light emitting side. The prism 57 has a shape obtained by deforming the bottom surface 58 into a convex shape out of a triangular prism having a right triangular section. The bottom surface 58 is a convex surface having a convex shape. The bottom surface 58 functions as a convex lens. The prism 57 is configured in the same manner as the prism 51 (see FIG. 10) except that the shape of the bottom surface 58 is different.

半導体素子31からの複数の光は、互いに発散するように進行する。半導体素子31からの複数の光は、プリズム57の底面58において、Y軸方向に進行方向が変換される。本変形例の場合も、高い波長変換効率により高い効率で光を射出することができる。なお、プリズム51、57は、底面55、58での屈折により複数の光を平行化させる場合に限られない。光を平行化させるのは、プリズム51、57のうち光が到達するいずれの面であっても良い。   The plurality of lights from the semiconductor element 31 travel so as to diverge from each other. The traveling directions of the plurality of lights from the semiconductor element 31 are converted in the Y-axis direction on the bottom surface 58 of the prism 57. Also in this modification, light can be emitted with high efficiency due to high wavelength conversion efficiency. The prisms 51 and 57 are not limited to the case where a plurality of lights are collimated by refraction at the bottom surfaces 55 and 58. The light can be collimated on any surface of the prisms 51 and 57 where the light reaches.

屈折部を設ける光学素子は、実施例3の射出部、及び本実施例のプリズムに限られず、他の構成であっても良い。例えば、アレイ光源からの光の光路を折り曲げるミラーを曲面形状とすることで、本実施例のプリズムと同様に機能させても良い。   The optical element provided with the refracting portion is not limited to the emitting portion of the third embodiment and the prism of the present embodiment, and may have other configurations. For example, a mirror that bends the optical path of light from the array light source may have a curved surface shape so that it functions in the same manner as the prism of this embodiment.

図13は、本発明の実施例4に係るSHG素子60の概略構成を示す。本実施例のSHG素子60は、上記実施例1の光源装置10(図1参照)に適用することができる。本実施例のSHG素子60は、複数のマイクロレンズ62を備えることを特徴とする。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施例のSHG素子60は、光を射出する側とは反対側へ中央部が凸となるように湾曲する半導体素子11と組み合わせて用いることができる。複数のマイクロレンズ62は、第1面61において、X軸方向に並列されている。SHG素子60には、半導体素子11からの光線と同数のマイクロレンズ62が形成されている。マイクロレンズ62は、凹形状の凹面を備える。各マイクロレンズ62は、X軸方向及びY軸方向について曲率を持つ。   FIG. 13 shows a schematic configuration of the SHG element 60 according to the fourth embodiment of the present invention. The SHG element 60 of the present embodiment can be applied to the light source device 10 (see FIG. 1) of the first embodiment. The SHG element 60 according to the present embodiment includes a plurality of microlenses 62. The same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The SHG element 60 of the present embodiment can be used in combination with the semiconductor element 11 that is curved so that the central part is convex toward the side opposite to the light emitting side. The plurality of microlenses 62 are arranged in parallel in the X-axis direction on the first surface 61. In the SHG element 60, the same number of microlenses 62 as the light rays from the semiconductor element 11 are formed. The microlens 62 has a concave concave surface. Each micro lens 62 has a curvature in the X-axis direction and the Y-axis direction.

図14は、マイクロレンズ62の断面構成を示す。マイクロレンズ62は、半導体素子11からの光をZ軸方向へ屈折させる。半導体素子11からの光の傾きはマイクロレンズ62ごとに異なる。各マイクロレンズ62は、半導体素子11からの光の傾きに応じて形状が設定されている。マイクロレンズ62は、屈折により半導体素子11からの複数の光を平行化させる屈折部として機能する。半導体素子11からの光線と同数のマイクロレンズ62を用いることにより、Z軸方向に正確に光を屈折させることが可能となる。これにより、さらに高い波長変換効率が得られる。   FIG. 14 shows a cross-sectional configuration of the microlens 62. The microlens 62 refracts light from the semiconductor element 11 in the Z-axis direction. The inclination of light from the semiconductor element 11 differs for each microlens 62. The shape of each microlens 62 is set according to the inclination of light from the semiconductor element 11. The microlens 62 functions as a refracting unit that collimates a plurality of lights from the semiconductor element 11 by refraction. By using the same number of microlenses 62 as the light rays from the semiconductor element 11, light can be refracted accurately in the Z-axis direction. Thereby, higher wavelength conversion efficiency can be obtained.

また、波長変換素子は、通常、波長変換素子内を透過する光のエネルギー密度に略比例して、波長変換効率が向上することが知られている。マイクロレンズ62は、光を屈折させる他、X軸方向及びY軸方向の少なくとも一方についてビーム径を縮小させる機能を持たせても良い。マイクロレンズ62でビーム径を絞ることにより、SHG素子60内を透過する光のエネルギー密度を高めることが可能となる。これにより、さらに高い波長変換効率が得られる。   In addition, it is known that the wavelength conversion element usually improves the wavelength conversion efficiency substantially in proportion to the energy density of light transmitted through the wavelength conversion element. In addition to refracting light, the microlens 62 may have a function of reducing the beam diameter in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction. By narrowing the beam diameter with the micro lens 62, the energy density of the light transmitted through the SHG element 60 can be increased. Thereby, higher wavelength conversion efficiency can be obtained.

図5に示す光源装置30に対しては、図15に示すように、凸形状の凸面を備えるマイクロレンズ63を用いることができる。マイクロレンズ63を備えるSHG素子は、光を射出する側へ中央部が凸となるように湾曲する半導体素子31と組み合わせて用いることができるマイクロレンズ63は、半導体素子31からの光をZ軸方向へ屈折させる。各マイクロレンズ63は、半導体素子31からの光の傾きに応じて形状が設定されている。この場合も、高い波長変換効率を得ることができる。なお、本実施例のマイクロレンズ62、63は、少なくともZ軸方向に近くなるように光を屈折可能であれば良く、X軸方向のみについて曲率を持つ形状としても良い。マイクロレンズ62、63は、例えば、ナノインプリント技術を用いて形成できる。   For the light source device 30 shown in FIG. 5, as shown in FIG. 15, a microlens 63 having a convex surface can be used. The SHG element provided with the microlens 63 can be used in combination with the semiconductor element 31 that is curved so that the central portion is convex toward the light emitting side. The microlens 63 can use the light from the semiconductor element 31 in the Z-axis direction. Refract to. The shape of each microlens 63 is set according to the inclination of light from the semiconductor element 31. Also in this case, high wavelength conversion efficiency can be obtained. Note that the microlenses 62 and 63 of the present embodiment need only be able to refract light so as to be at least close to the Z-axis direction, and may have a shape having a curvature only in the X-axis direction. The microlenses 62 and 63 can be formed using, for example, a nanoimprint technique.

SHG素子は、マイクロレンズ62、63に代えて、ホログラム素子を用いても良い。図16に示すように、複数のホログラム素子65は、第1面61において、X軸方向に並列させることができる。ホログラム素子65は、微小な矩形領域を単位として形成された複数の凹凸を備える。ホログラム素子65は、矩形領域ごとに光の位相を変化させる。ホログラム素子65は、光の位相を空間的に変化させることにより、半導体素子からの光を回折させる。矩形領域のピッチ及び凹凸の高さを含む表面条件を最適化することにより、所望の向きへ光を屈折させることができる。この場合も、高い波長変換効率を得ることができる。ホログラム素子65についても、ビーム径を縮小させる機能を持たせても良い。ホログラム素子65は、例えば、ナノインプリント技術を用いて形成できる。   As the SHG element, a hologram element may be used instead of the microlenses 62 and 63. As shown in FIG. 16, the plurality of hologram elements 65 can be arranged in parallel in the X-axis direction on the first surface 61. The hologram element 65 includes a plurality of projections and depressions formed with a minute rectangular area as a unit. The hologram element 65 changes the phase of light for each rectangular area. The hologram element 65 diffracts the light from the semiconductor element by spatially changing the phase of the light. By optimizing the surface conditions including the pitch of the rectangular area and the height of the unevenness, the light can be refracted in a desired direction. Also in this case, high wavelength conversion efficiency can be obtained. The hologram element 65 may also have a function of reducing the beam diameter. The hologram element 65 can be formed using, for example, a nanoimprint technique.

上記各実施例の光源装置は、マイクロレンズ又はホログラム素子を用いる構成としても良い。本実施例において、屈折部であるマイクロレンズ及びホログラム素子は、1つの光を屈折させる場合に限られず、複数の光を屈折させても良い。異なる傾きの光が屈折部へ入射する場合、屈折部は、少なくとも各光の進行方向をZ軸方向に近くできる構成であれば良い。複数の光を屈折させる屈折部を用いることで、半導体素子からの光線の数より少ない数の屈折部を設ける構成にできる。屈折部の数を少なくするほど、屈折部の形成を容易にできる。屈折部の数を光線の数に近くするほど、各光について、Z軸方向に正確に屈折させることが可能となる。   The light source device of each of the above embodiments may be configured to use a microlens or a hologram element. In the present embodiment, the microlens and the hologram element which are the refracting parts are not limited to the case where one light is refracted, and a plurality of lights may be refracted. When light having different inclinations is incident on the refracting portion, the refracting portion may be configured so that at least the traveling direction of each light can be close to the Z-axis direction. By using a refracting portion that refracts a plurality of lights, a configuration in which a number of refracting portions smaller than the number of light rays from the semiconductor element can be provided. The smaller the number of refracting parts, the easier the forming of the refracting parts. The closer the number of refracting parts is to the number of light beams, the more accurately each light can be refracted in the Z-axis direction.

上記各実施例の光源装置は、本実施例で説明する構成である場合に限られず、構成を適宜変更しても良い。例えば、光源部として、半導体レーザ励起固体(Diode Pumped Solid State;DPSS)レーザ等を用いる構成としても良い。光源装置は、必要に応じて、偏光選択用フィルタ、波長選択用フィルタ等の光学素子を設けても良い。   The light source device of each of the above embodiments is not limited to the configuration described in this embodiment, and the configuration may be changed as appropriate. For example, a semiconductor laser pumped solid state (DPSS) laser or the like may be used as the light source unit. The light source device may be provided with optical elements such as a polarization selection filter and a wavelength selection filter as necessary.

図17は、本発明の実施例5に係るモニタ装置70の概略構成を示す。モニタ装置70は、装置本体71と、光伝送部72とを有する。装置本体71は、上記実施例1の光源装置10(図1参照)を備える。光伝送部72は、2つのライトガイド74、75を有する。光伝送部72のうち被写体(不図示)側の端部には、拡散板76及び結像レンズ77が設けられている。第1ライトガイド74は、光源装置10からの光を被写体へ伝送する。拡散板76は、第1ライトガイド74の射出側に設けられている。第1ライトガイド74内を伝播した光は、拡散板76を透過することにより、被写体側にて拡散する。光源装置10から拡散板76までの光路中の各部は、被写体を照明する照明装置を構成する。   FIG. 17 shows a schematic configuration of a monitor device 70 according to the fifth embodiment of the present invention. The monitor device 70 includes a device main body 71 and an optical transmission unit 72. The apparatus main body 71 includes the light source apparatus 10 (see FIG. 1) of the first embodiment. The light transmission unit 72 includes two light guides 74 and 75. A diffusion plate 76 and an imaging lens 77 are provided at the end of the light transmission unit 72 on the subject (not shown) side. The first light guide 74 transmits light from the light source device 10 to the subject. The diffusion plate 76 is provided on the emission side of the first light guide 74. The light propagating through the first light guide 74 is diffused on the subject side by passing through the diffusion plate 76. Each part in the optical path from the light source device 10 to the diffusion plate 76 constitutes an illumination device that illuminates the subject.

第2ライトガイド75は、被写体からの光をカメラ73へ伝送する。結像レンズ77は、第2ライトガイド75の入射側に設けられている。結像レンズ77は、被写体からの光を第2ライトガイド75の入射面へ集光させる。被写体からの光は、結像レンズ77により第2ライトガイド75へ入射した後、第2ライトガイド75内を伝播してカメラ73へ入射する。   The second light guide 75 transmits light from the subject to the camera 73. The imaging lens 77 is provided on the incident side of the second light guide 75. The imaging lens 77 collects light from the subject onto the incident surface of the second light guide 75. Light from the subject enters the second light guide 75 through the imaging lens 77, then propagates through the second light guide 75 and enters the camera 73.

第1ライトガイド74、第2ライトガイド75としては、多数の光ファイバを束ねたものを用いることができる。光ファイバを用いることで、光を遠方へ伝送させることができる。カメラ73は、装置本体71内に設けられている。カメラ73は、光源装置10からの光により照明された被写体を撮像する撮像部である。第2ライトガイド75から入射した光をカメラ73へ入射させることで、カメラ73による被写体の撮像ができる。上記実施例1の光源装置10を用いることにより、高い効率で光を射出できる。これにより、高い効率で供給された光を用いて明るい像をモニタできるという効果を奏する。なお、モニタ装置70は、上記各実施例で説明するいずれの光源装置を適用しても良い。   As the first light guide 74 and the second light guide 75, a bundle of many optical fibers can be used. By using an optical fiber, light can be transmitted far away. The camera 73 is provided in the apparatus main body 71. The camera 73 is an imaging unit that captures an image of a subject illuminated by light from the light source device 10. By making the light incident from the second light guide 75 enter the camera 73, the subject can be imaged by the camera 73. By using the light source device 10 of the first embodiment, light can be emitted with high efficiency. As a result, a bright image can be monitored using light supplied with high efficiency. Note that any of the light source devices described in the above embodiments may be applied to the monitor device 70.

図18は、本発明の実施例6に係るプロジェクタ80の概略構成を示す。プロジェクタ80は、スクリーン89に光を供給し、スクリーン89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。プロジェクタ80は、赤色(R)光用光源装置81R、緑色(G)光用光源装置81G、青色(B)光用光源装置81Bを有する。各色光用光源装置81R、81G、81Bは、いずれも上記実施例1の光源装置10(図1参照)と同様の構成を有する。プロジェクタ80は、各色光用光源装置81R、81G、81Bからの光を用いて画像を表示する画像表示装置である。   FIG. 18 shows a schematic configuration of a projector 80 according to Embodiment 6 of the present invention. The projector 80 is a front projection type projector that views light by supplying light to the screen 89 and observing light reflected by the screen 89. The projector 80 includes a red (R) light source device 81R, a green (G) light source device 81G, and a blue (B) light source device 81B. Each of the color light source devices 81R, 81G, 81B has the same configuration as the light source device 10 (see FIG. 1) of the first embodiment. The projector 80 is an image display device that displays an image using light from each color light source device 81R, 81G, 81B.

R光用光源装置81Rは、R光を供給する光源装置である。拡散素子82は、照明領域の整形、拡大、照明領域における光量分布の均一化を行う。拡散素子82としては、例えば、回折光学素子である計算機合成ホログラム(Computer Generated Hologram;CGH)を用いることができる。フィールドレンズ83は、R光用光源装置81Rからの光を平行化させ、R光用空間光変調装置84Rへ入射させる。R光用光源装置81R、拡散素子82、及びフィールドレンズ83は、R光用空間光変調装置84Rを照明する照明装置を構成する。R光用空間光変調装置84Rは、照明装置からのR光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。R光用空間光変調装置84Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム85へ入射する。   The light source device for R light 81R is a light source device that supplies R light. The diffusing element 82 shapes and enlarges the illumination area, and uniformizes the light amount distribution in the illumination area. As the diffusing element 82, for example, a computer generated hologram (CGH) which is a diffractive optical element can be used. The field lens 83 collimates the light from the R light source device 81R and makes it incident on the R light spatial light modulator 84R. The R light source device 81R, the diffusing element 82, and the field lens 83 constitute an illumination device that illuminates the R light spatial light modulator 84R. The R light spatial light modulator 84R is a spatial light modulator that modulates R light from the illumination device in accordance with an image signal, and is a transmissive liquid crystal display device. The R light modulated by the R light spatial light modulator 84R enters the cross dichroic prism 85 which is a color synthesis optical system.

G光用光源装置81Gは、G光を供給する光源装置である。拡散素子82及びフィールドレンズ83を経た光は、G光用空間光変調装置84Gへ入射する。G光用光源装置81G、拡散素子82、及びフィールドレンズ83は、G光用空間光変調装置84Gを照明する照明装置を構成する。G光用空間光変調装置84Gは、照明装置からのG光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。G光用空間光変調装置84Gで変調されたG光は、クロスダイクロイックプリズム85のうちR光が入射する面とは異なる面へ入射する。   The G light source device 81G is a light source device that supplies G light. The light that has passed through the diffusing element 82 and the field lens 83 enters the G spatial light modulator 84G. The G light source device 81G, the diffusing element 82, and the field lens 83 constitute an illumination device that illuminates the G light spatial light modulator 84G. The G light spatial light modulator 84G is a spatial light modulator that modulates the G light from the illumination device according to an image signal, and is a transmissive liquid crystal display device. The G light modulated by the G light spatial light modulator 84G is incident on a different surface of the cross dichroic prism 85 from the surface on which the R light is incident.

B光用光源装置81Bは、B光を供給する光源装置である。拡散素子82及びフィールドレンズ83を経た光は、B光用空間光変調装置84Bへ入射する。B光用光源装置81B、拡散素子82、及びフィールドレンズ83は、B光用空間光変調装置84Bを照明する照明装置を構成する。B光用空間光変調装置84Bは、照明装置からのB光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。B光用空間光変調装置84Bで変調されたB光は、クロスダイクロイックプリズム85のうちR光が入射する面、及びG光が入射する面とは異なる面へ入射する。透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンTFT液晶パネル(High Temperature Polysilicon;HTPS)を用いることができる。   The light source device 81B for B light is a light source device that supplies B light. The light that has passed through the diffusing element 82 and the field lens 83 enters the B light spatial light modulator 84B. The light source device 81B for B light, the diffusing element 82, and the field lens 83 constitute an illumination device that illuminates the spatial light modulation device 84B for B light. The B light spatial light modulator 84B is a spatial light modulator that modulates the B light from the illumination device in accordance with an image signal, and is a transmissive liquid crystal display device. The B light modulated by the B light spatial light modulator 84B is incident on a surface of the cross dichroic prism 85 that is different from the surface on which the R light is incident and the surface on which the G light is incident. As the transmissive liquid crystal display device, for example, a high temperature polysilicon TFT liquid crystal panel (HTPS) can be used.

クロスダイクロイックプリズム85は、互いに略直交させて配置された2つのダイクロイック膜86、87を有する。第1ダイクロイック膜86は、R光を反射し、G光及びB光を透過させる。第2ダイクロイック膜87は、B光を反射し、R光及びG光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム85は、それぞれ異なる方向から入射したR光、G光及びB光を合成し、投写レンズ88の方向へ射出する。投写レンズ88は、クロスダイクロイックプリズム85で合成された光をスクリーン89に向けて投写する。   The cross dichroic prism 85 has two dichroic films 86 and 87 arranged substantially orthogonal to each other. The first dichroic film 86 reflects R light and transmits G light and B light. The second dichroic film 87 reflects B light and transmits R light and G light. The cross dichroic prism 85 combines R light, G light, and B light incident from different directions and emits the light toward the projection lens 88. The projection lens 88 projects the light combined by the cross dichroic prism 85 toward the screen 89.

上記の光源装置10と同様の構成を有する各色光用光源装置81R、81G、81Bを用いることにより、高い効率で光を射出できる。これにより、高い効率で供給された光を用いて明るい画像を表示できるという効果を奏する。なお、各色光用光源装置81R、81G、81Bは、上記各実施例で説明するいずれの光源装置を適用しても良い。プロジェクタ80は、例えば、R光用光源装置81RはSHG素子を用いず光源部からの基本波光をそのまま射出するものとし、G光用光源装置81G及びB光用光源装置81Bについて、上記各実施例のいずれかの光源装置と同様の構成としても良い。   By using each color light source device 81R, 81G, 81B having the same configuration as the light source device 10 described above, light can be emitted with high efficiency. As a result, a bright image can be displayed using light supplied with high efficiency. Note that any light source device described in the above embodiments may be applied to the light source devices for color light 81R, 81G, and 81B. In the projector 80, for example, the R light source device 81R does not use an SHG element and emits the fundamental wave light from the light source unit as it is, and the G light source device 81G and the B light source device 81B have the above-described embodiments. It is good also as a structure similar to any one of these light source devices.

プロジェクタは、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置(Liquid Crystal On Silicon;LCOS)、DMD(Digital Micromirror Device)、GLV(Grating Light Valve)等を用いても良い。プロジェクタは、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクタは、一の空間光変調装置により2つ又は3つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクタは、空間光変調装置を用いる場合に限られない。プロジェクタは、ガルバノミラー等の走査手段により光源装置からのレーザ光を走査させ、被照射面において画像を表示するレーザスキャン型のプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクタであっても良い。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良い。   The projector is not limited to the case where a transmissive liquid crystal display device is used as the spatial light modulation device. As the spatial light modulator, a reflective liquid crystal display (Liquid Crystal On Silicon; LCOS), DMD (Digital Micromirror Device), GLV (Grating Light Valve), or the like may be used. The projector is not limited to a configuration including a spatial light modulator for each color light. The projector may be configured to modulate two or three or more color lights with one spatial light modulator. The projector is not limited to the case where the spatial light modulator is used. The projector may be a laser scanning projector that scans the laser light from the light source device by scanning means such as a galvanometer mirror and displays an image on the irradiated surface. The projector may be a slide projector that uses a slide having image information. The projector may be a so-called rear projector that supplies light to one surface of the screen and observes an image by observing light emitted from the other surface of the screen.

本発明の光源装置は、画像表示装置である液晶ディスプレイに適用しても良い。本発明の光源装置と導光板を組み合わせることにより、液晶パネルを照明する照明装置として用いることができる。この場合も、明るい画像を表示することができる。本発明の光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に適用される場合に限られない。本発明の光源装置は、例えば、レーザ光を用いた露光のための露光装置やレーザ加工装置等の光学系に用いても良い。   The light source device of the present invention may be applied to a liquid crystal display that is an image display device. By combining the light source device of the present invention and the light guide plate, it can be used as an illumination device for illuminating the liquid crystal panel. Also in this case, a bright image can be displayed. The light source device of the present invention is not limited to being applied to a monitor device or an image display device. The light source device of the present invention may be used, for example, in an optical system such as an exposure device for laser beam exposure or a laser processing device.

以上のように、本発明に係る光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に用いる場合に適している。   As described above, the light source device according to the present invention is suitable for use in a monitor device or an image display device.

本発明の実施例1に係る光源装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the light source device which concerns on Example 1 of this invention. 半導体素子及びサブマウントの斜視構成を示す図。The figure which shows the perspective structure of a semiconductor element and a submount. SHG素子の斜視構成を示す図。The figure which shows the perspective structure of a SHG element. 直方体形状のSHG素子を用いる場合の光の進行方向について説明する図。The figure explaining the advancing direction of light in the case of using a rectangular parallelepiped-shaped SHG element. 実施例1の変形例に係る光源装置の概略構成を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light source device according to a modification of the first embodiment. SHG素子の斜視構成を示す図。The figure which shows the perspective structure of a SHG element. 本発明の実施例2に係る光源装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the light source device which concerns on Example 2 of this invention. 実施例2の変形例に係る光源装置の概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light source device according to a modification of the second embodiment. 本発明の実施例3に係る光源装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the light source device which concerns on Example 3 of this invention. プリズムの斜視構成を示す図。The figure which shows the perspective structure of a prism. プリズムの底面を通過した光の進行方向について説明する図。The figure explaining the advancing direction of the light which passed the bottom face of the prism. 実施例3の変形例に係る光源装置の要部概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a main part of a light source device according to a modification of Example 3; 本発明の実施例4に係るSHG素子の概略構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an SHG element according to Example 4 of the invention. マイクロレンズの断面構成を示す図。The figure which shows the cross-sectional structure of a micro lens. 凸面を備えるマイクロレンズの断面構成を示す図。The figure which shows the cross-sectional structure of a micro lens provided with a convex surface. 複数のホログラム素子を用いる構成を説明する図。The figure explaining the structure using a some hologram element. 本発明の実施例5に係るモニタ装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the monitor apparatus which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例6に係るプロジェクタの概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to a sixth embodiment of the invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 光源装置、11 半導体素子、12 サブマウント、13 パッケージベース、14 SHG素子、15 外部共振器、16 自発分極層、17 分極反転層、18 第1面、19 第2面、20 SHG素子、21 第1面、30 光源装置、31 半導体素子、32 サブマウント、33 SHG素子、34 第1面、40 光源装置、41 光源用筐体、42 射出部、45 光源装置、46 射出部、50 光源装置、51 プリズム、52 基板、53 凹部、54 斜面、55 底面、57 プリズム、58 底面、60 SHG素子、61 第1面、62 マイクロレンズ、63 マイクロレンズ、65 ホログラム素子、70 モニタ装置、71 装置本体、72 光伝送部、73 カメラ、74 第1ライトガイド、75 第2ライトガイド、76 拡散板、77 結像レンズ、80 プロジェクタ、81R R光用光源装置、81G G光用光源装置、81B B光用光源装置、82 拡散素子、83 フィールドレンズ、84R R光用空間光変調装置、84G G光用空間光変調装置、84B B光用空間光変調装置、85 クロスダイクロイックプリズム、86 第1ダイクロイック膜、87 第2ダイクロイック膜、88 投写レンズ、89 スクリーン   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source device, 11 Semiconductor element, 12 Submount, 13 Package base, 14 SHG element, 15 External resonator, 16 Spontaneous polarization layer, 17 Polarization inversion layer, 18 1st surface, 19 2nd surface, 20 SHG element, 21 First surface, 30 Light source device, 31 Semiconductor element, 32 Submount, 33 SHG element, 34 First surface, 40 Light source device, 41 Light source housing, 42 Ejection unit, 45 Light source device, 46 Ejection unit, 50 Light source device , 51 prism, 52 substrate, 53 concave portion, 54 slope, 55 bottom surface, 57 prism, 58 bottom surface, 60 SHG element, 61 first surface, 62 micro lens, 63 micro lens, 65 hologram element, 70 monitor device, 71 device main body 72 light transmission unit 73 camera 74 first light guide 75 second light guide 7 6 diffuser plate, 77 imaging lens, 80 projector, light source device for 81R R light, light source device for 81G G light, light source device for 81B B light, 82 diffusing element, 83 field lens, spatial light modulator for 84R R light, 84G G light spatial light modulator, 84BB light spatial light modulator, 85 cross dichroic prism, 86 first dichroic film, 87 second dichroic film, 88 projection lens, 89 screen

Claims (15)

光を射出する複数の発光部を備えるアレイ光源と、
特定方向に略直交する面に沿って形成され、前記特定方向へ並列されている、分極を反転させた分極反転層を有し、前記アレイ光源からの光の波長を変換する波長変換部と、
前記複数の発光部から射出される複数の光の進行方向を調整する調整部と、を有し、
前記調整部は、前記複数の光の進行方向を前記特定方向に近くなるように揃えて前記波長変換部に透過させることを特徴とする光源装置。
An array light source comprising a plurality of light emitting units for emitting light;
A wavelength conversion unit that is formed along a plane substantially orthogonal to a specific direction and has a polarization reversal layer that reverses polarization, and is parallel to the specific direction, and converts the wavelength of light from the array light source;
An adjustment unit that adjusts a traveling direction of a plurality of lights emitted from the plurality of light emitting units,
The adjusting unit aligns the traveling directions of the plurality of lights so as to be close to the specific direction and transmits the light to the wavelength conversion unit.
前記アレイ光源からの複数の光が並列する方向をアレイ方向とすると、
前記調整部は、前記複数の光の進行方向を前記アレイ方向について調整することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
When the direction in which a plurality of lights from the array light source are aligned is the array direction,
The light source device according to claim 1, wherein the adjustment unit adjusts a traveling direction of the plurality of lights in the array direction.
前記調整部は、屈折により前記アレイ光源からの複数の光を平行化させる屈折部からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源装置。   3. The light source device according to claim 1, wherein the adjustment unit includes a refraction unit that parallelizes a plurality of lights from the array light source by refraction. 前記屈折部は、前記波長変換部のうち前記アレイ光源側の面に設けられることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。   The light source device according to claim 3, wherein the refraction unit is provided on a surface of the wavelength conversion unit on the array light source side. 前記アレイ光源及び前記波長変換部の間の光路中に設けられた光学素子を有し、
前記屈折部は、前記光学素子に設けられることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。
An optical element provided in an optical path between the array light source and the wavelength converter;
The light source device according to claim 3, wherein the refracting unit is provided in the optical element.
前記アレイ光源を収納する光源用筐体を有し、
前記光学素子は、前記アレイ光源からの光を前記光源用筐体の外部へ射出させる射出部であることを特徴とする請求項5に記載の光源装置。
A light source housing for housing the array light source;
The light source device according to claim 5, wherein the optical element is an emission unit that emits light from the array light source to the outside of the light source casing.
前記光学素子は、前記アレイ光源からの光の光路を折り曲げるプリズムであることを特徴とする請求項5に記載の光源装置。   The light source device according to claim 5, wherein the optical element is a prism that bends an optical path of light from the array light source. 前記屈折部は、凹形状の凹面を備えることを特徴とする請求項3〜7のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 3, wherein the refracting portion includes a concave concave surface. 前記屈折部は、凸形状の凸面を備えることを特徴とする請求項3〜7のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 3, wherein the refracting portion includes a convex surface having a convex shape. 前記屈折部は、前記アレイ光源からの光を回折させるホログラム素子を備えることを特徴とする請求項3〜7のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 3, wherein the refraction unit includes a hologram element that diffracts light from the array light source. 前記調整部は、複数の前記屈折部からなることを特徴とする請求項3〜10のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source apparatus according to claim 3, wherein the adjustment unit includes a plurality of the refraction units. 前記屈折部は、前記アレイ光源からの光のビーム径を縮小させることを特徴とする請求項3〜11のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 3, wherein the refracting unit reduces a beam diameter of light from the array light source. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする照明装置。   An illumination device comprising the light source device according to any one of claims 1 to 12 and illuminating an object to be irradiated using light from the light source device. 請求項13に記載の照明装置と、
前記照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とするモニタ装置。
A lighting device according to claim 13;
An image pickup unit for picking up an image of a subject illuminated by the illumination device.
請求項1〜12のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする画像表示装置。   An image display device comprising the light source device according to claim 1 and displaying an image using light from the light source device.
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