JP2010010607A

JP2010010607A - レーザ光源装置、プロジェクタ、モニタ装置

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Publication number: JP2010010607A
Application number: JP2008171158A
Authority: JP
Inventors: Akira Egawa; 明江川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】低コストかつ高効率なレーザ光源装置を提供する。
【解決手段】本発明のレーザ光源装置１００は、レーザ光を射出する複数の発光部１１０と、複数の発光部１１０から射出された複数のレーザ光Ｌが入射し、複数のレーザ光Ｌを屈折させることによりその間隔を入射側よりも射出側において狭くするビーム間隔変換光学系１３０と、複数の発光部１１０とビーム間隔変換光学系１３０との間の光路に配置され、基本波長のレーザ光の少なくとも一部を変換波長のレーザ光に変換する波長変換素子１２０と、を備えている。ビーム間隔変換光学系１３０が、基本波長のレーザ光を反射させ、かつ変換波長のレーザ光を屈折させる波長選択部材１３１を含んでおり、波長選択部材１３１において基本波長のレーザ光を反射させる面１３１Ａが、基本波長のレーザ光を反射させる部分ごとに基本波長のレーザ光の反射前の光軸と非垂直になっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光源装置、プロジェクタ、モニタ装置に関する。

従来からプロジェクタ等の光学装置の分野において、照明光源として高圧水銀ランプが多用されている。高圧水銀ランプには、高出力な光が得られるという利点があるが、色再現性に制約があること、瞬時点灯が難しいこと、寿命が短いこと等の課題もある。このような事情により、高圧水銀ランプに代わる高出力な光源としてレーザ光源装置が期待されている。

このようなレーザ光源装置として、共振器と波長変換素子とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１のレーザ発振器（レーザ光源装置）は、励起用の半導体レーザ素子、発光部（エミッタ）、ウィンドウ、及び発光部とウィンドウとの間の光路に配置された波長変換素子を備えている。励起用の半導体レーザ素子からエネルギーを供給された発光部は、基本波長のレーザ光を射出する。波長変換素子は、入射した基本波長のレーザ光の一部を２次高調波等の変換波長のレーザ光に変換し、ウィンドウは、基本波長のレーザ光を反射させるとともに変換波長のレーザ光を透過させる。このような構成により、発光部とウィンドウとの間が共振器として機能し、共振した基本波長のレーザ光が変換波長のレーザ光に変換されてウィンドウから射出される。
特開平７−１０４３３２号公報

特許文献１のレーザ発振器によれば、高出力な所望波長のレーザ光が得られると考えられるが、さらなる高出力化を図る観点から改善すべき点がある。高出力化を図る手法としては、複数の発光部を並べて配置し複数のレーザ光を束ねて射出する手法が考えられる。特許文献１のレーザ発振器を並べて配置すると、複数のレーザ光の全体として光束が大口径になってしまう。このような複数のレーザ光を光源に用いると、レンズ等の光学部品の光軸から離れた位置に光束が分布してしまう。したがって、光学部品における光の利用効率が低くなり、高出力化の効果が薄れてしまう。

また、複数のレーザ光からなる光束を縮径しようとすれば、複数のレーザ光の間隔を狭くする光学系を新たに設ける必要があり、装置を構成する部品数が多くなってしまう。これにより、装置が高コスト化することや、光路に配置される部品数が増えることにより光の利用効率が低下してしまうこと等の不都合がある。
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、高出力化が可能であるとともに、低コストかつ高効率なレーザ光源装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザ光源装置は、レーザ光を射出する複数の発光部と、前記複数の発光部から射出された複数のレーザ光が入射し、該複数のレーザ光を屈折させることによりその間隔を入射側よりも射出側において狭くするビーム間隔変換光学系と、前記複数の発光部と前記ビーム間隔変換光学系との間の光路に配置され、基本波長のレーザ光の少なくとも一部を変換波長のレーザ光に変換する波長変換素子と、を備え、前記ビーム間隔変換光学系が、前記基本波長のレーザ光を反射させ、かつ前記変換波長のレーザ光を屈折させる波長選択部材を含んでおり、前記波長選択部材において前記基本波長のレーザ光を反射させる面が、該基本波長のレーザ光を反射させる部分ごとに該基本波長のレーザ光の反射前の光軸と非垂直になっていることを特徴とする。

複数の発光部から射出されたレーザ光は、波長変換素子に入射して基本波長のレーザ光の少なくとも一部が変換波長のレーザ光に変換される。複数の発光部の各々に対応する変換波長のレーザ光がビーム間隔変換光学系に入射することにより、ビーム間隔変換光学系には複数の変換波長のレーザ光が入射する。複数の変換波長のレーザ光の各々は、波長選択部材に入射して屈折し、複数の変換波長のレーザ光は、波長選択部材での屈折を含んだビーム間隔変換光学系での屈折により、入射前よりも射出後においてもその間隔が狭くなる。これにより、ビーム間隔変換光学系から射出された複数の変換波長のレーザ光全体の光束が縮径され、高出力な所望の波長のレーザ光として取り出される。レンズ等の光学部品において入射するレーザ光の光束が縮径されていれば、光学部品の光軸付近にレーザ光の光束のほとんどを分布させることができ、光学部品における光の利用効率が高くなる。したがって、本発明のレーザ光源装置をデバイスの一部に用いれば、高効率なデバイスを構成することができる。

また、波長変換素子により変換されなかった基本波長のレーザ光は、ビーム間隔変換光学系の波長選択部材に入射し反射する。反射される面が入射前の光軸と非垂直になっていることにより反射後の光軸が変化する。これにより、ビーム間隔変換光学系から射出された基本波長のレーザ光が、複数の発光部とビーム間隔変換光学系との間の光路から除去されるので、レーザ光源装置の安定性が確保される。

以上のように、ビーム間隔変換光学系が取り出されるレーザ光の光束を縮径する機能と、所望の変換波長以外の基本波長のレーザ光が複数の発光部とビーム間隔変換光学系との間の光路を通ることを防止する機能とを兼ね備えているので、これら機能を独立した部品に分担させる場合よりも部品数を減らすことができる。したがって、レーザ光源装置を低コストにすることが可能になるとともに、レーザ光が通る光学部品の界面を減らすことができるので高効率にすることができる。

また、前記波長選択部材で反射した前記基本波長のレーザ光を吸収する吸収部材を備えていることが好ましい。
このようにすれば、波長選択部材で反射した基本波長のレーザ光が迷光となることが防止される。また、レーザ光源装置における吸収部材以外の部分に吸収される場合に比べて、基本波長のレーザ光の吸収による発熱が吸収部材に集まるようになるので、レーザ光源装置の温度管理が容易になる。

また、前記複数の発光部における前記波長変換素子と反対側に配置され、前記複数の発光部から入射した前記基本波長のレーザ光を反射させて折り返す第１共振ミラーと、前記波長変換素子から前記ビーム間隔変換光学系に向かう前記基本波長のレーザ光を反射させて折り返すとともに前記変換波長のレーザ光を透過させる第２共振ミラーと、を備えていることが好ましい。

このようにすれば、波長変換素子からビーム間隔変換光学系に向かうレーザ光のうちの基本波長のレーザ光が、第２共振ミラーで反射し波長変換素子に再度入射する。そして、その一部が波長変換素子によって変換波長のレーザ光に変換されるとともに、変換されなかった基本波長のレーザ光が発光部に向けて射出される。発光部に入射した基本波長のレーザ光は、発光部を通り第１共振ミラーで反射して再度発光部に入射した後、波長変換素子に向けて射出される。以上のように、基本波長のレーザ光が第１共振ミラーと第２共振ミラーとの間を往復し、第１共振ミラーと第２共振ミラーとの間で共振して増幅される。増幅された基本波長のレーザ光は、波長変換素子を通る度にその一部が変換波長のレーザ光に変換されて取り出されるので、高出力な所望波長のレーザ光が得られるようになる。

また、第２共振ミラーは波長選択性を有しているが、実際には第２共振ミラーに入射する基本波長のレーザ光のうちの一部が第２共振ミラーを透過することもあり得る。しかしながら、第２共振ミラーを透過した基本波長のレーザ光が波長選択部材で反射するので、レーザ光源装置の外部に漏れることやビーム間隔変換光学系と複数の発光部との間の光路に戻ることが防止される。

また、前記波長変換素子と前記複数の発光部との間の光路に、前記変換波長のレーザ光を反射させて折り返す反射部材を備えている構成としてもよい。
このようにすれば、波長変換素子から複数の発光部の各々に向かう変換波長のレーザ光が複数の発光部の各々に入射しなくなるので、複数の発光部から射出されるレーザ光の安定性が確保される。

本発明のプロジェクタは、前記の本発明のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出されたレーザ光を変調する光変調装置と、前記変調装置によって変調されたレーザ光を投射する投射装置と、を備えていることを特徴とする。
本発明のレーザ光源装置によれば高出力なレーザ光が得られるので、前記の構成によれば高出力なレーザ光が光変調装置によって変調された後に投射装置によって投射される。したがって、高輝度の投射画像を得ることができ、ダイナミックレンジが広く高品質な投射画像が得られるプロジェクタになる。また、本発明のレーザ光源装置は、高効率になっているので、低消費電力のプロジェクタになる。

本発明のモニタ装置は、前記の本発明のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置によって照明された被写体を撮像する撮像装置と、を備えていることを特徴とする。
本発明のレーザ光源装置によれば高出力なレーザ光が得られるので、高出力なレーザ光で被写体を照明することができる。したがって、被写体で反射する光の光量が確保され、これを撮像することにより鮮明な撮像画像が得られる良好なモニタ装置になる。また、本発明のレーザ光源装置は、高効率になっているので、低消費電力のモニタ装置になる。

以下、本発明の実施形態を説明する。まず、レーザ光源装置の第１〜３実施形態を説明した後、プロジェクタ、モニタ装置を順に説明する。本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。

［第１実施形態］
図１、図２は第１実施形態のレーザ光源装置１００を示す概略構成図であり、図１は側面図、図２は平面図である。図２に示すように、レーザ光源装置１００は、複数の発光部を有するレーザ結晶１１０、波長変換素子１２０、及びビーム間隔変換光学系１３０を備えている。レーザ結晶１１０及び波長変換素子１２０は、第１共振ミラー１４１と第２共振ミラー１４２とからなる共振器の内側に配置されている。レーザ結晶１１０から射出された光は、共振器内の光路を往復し、その一部が第２共振ミラー１４２、ビーム間隔変換光学系１３０を通ってレーザ光源装置１００の外部に取り出される。

第１共振ミラー１４１においてレーザ結晶１１０と反対側には、レーザ結晶１１０に向けて所定波長の複数のレーザ光Ｌ１１を射出する励起用レーザ１５０が配置されている。レーザ結晶１１０にレーザ光Ｌ１１が入射すると、入射した部分においてレーザ結晶１１０が励起され基本波長のレーザ光Ｌ１２を波長変換素子１２０に向けて射出する。すなわち、レーザ結晶１１０において、複数のレーザ光Ｌ１１が入射する部分の各々が発光部になっている。第１共振ミラー１４１は、所定波長のレーザ光Ｌ１１を透過させるとともに、基本波長のレーザ光を反射させるようになっている。例えば、励起用レーザは波長が８０８ｎｍのレーザ光を供給するものであり、レーザ結晶１１０はＹＶＯ_４やＮｄ：ＹＡＧ（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）からなるものである。このような構成により、レーザ光Ｌ１１が第１共振ミラー１４１を透過してレーザ結晶１１０に供給され、レーザ結晶１１０から基本波長のレーザ光として波長が１０６４ｎｍの赤外レーザ光Ｌ１２が射出される。

波長変換素子１２０は、例えば非線形光学結晶であるＰＰＬＮ（ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙｐｏｌｅｄｌｉｔｈｉｕｍｎｉｏｂａｔｅ）からなり、入射するレーザ光のうちの一部を略半分の波長に変換して２次高調波を発生させるものである。波長変換素子１２０に入射したレーザ光のうちの基本波長のレーザ光（ここでは赤外レーザ光Ｌ１２）は、その少なくとも一部が変換波長のレーザ光（ここでは波長が５３２ｎｍの緑色レーザ光Ｇ１３）に変換される。緑色レーザ光Ｇ１３と変換されなかった赤外レーザ光Ｌ１３とが、第２共振ミラー１４２に向けて射出される。

第２共振ミラー１４２に入射した赤外レーザ光Ｌ１３は、第２共振ミラー１４２で反射しその光軸が１８０°折り返されて、波長変換素子１２０に再度入射する。第２共振ミラー１４２側から波長変換素子１２０に入射した赤外レーザ光も、その一部が緑色レーザ光に変換されて、レーザ結晶１１０に向けて射出される。そして、第１共振ミラー１４１で反射しその光軸が１８０°折り返されて、波長変換素子１２０側に射出される。このように、赤外レーザ光は、第１共振ミラー１４１と第２共振ミラー１４２との間の光路を何度も往復して共振し増幅されるとともに、波長変換素子１２０を通る度にその一部が緑色レーザ光Ｇ１３に変換される。変換された緑色レーザ光Ｇ１３は、第２共振ミラー１４２を透過してビーム間隔変換光学系１３０に入射する。なお、第２共振ミラー１４２は、赤外レーザ光Ｌ１３を反射させ緑色レーザ光Ｇ１３を透過させて光を分離する特性に設計されているが、完全な分離能とすることは難しい。そのため、実際には赤外レーザ光Ｌ１３の一部が漏れ光（赤外レーザ光Ｌ１４）となり、緑色レーザ光Ｇ１３とともに第２共振ミラー１４２を通って射出される。

本実施形態のビーム間隔変換光学系１３０は、レンズ１３１、１３２からなっており、そのうちの第２共振ミラー１４２側に配置されたレンズ１３１が波長選択部材になっている。ここでは、レンズ１３１の表面１３１Ａがダイクロイックミラー膜で構成されている。レンズ１３１は、第２共振ミラー１４２側の表面１３１Ａで基本波長のレーザ光（ここでは赤外レーザ光Ｌ１４）を反射させるとともに、変換波長のレーザ光（ここでは緑色レーザ光Ｇ１３）を屈折させるようになっている。本実施形態では、表面１３１Ａが第２共振ミラー１４２側に向かって凸の湾曲面になっていることにより、赤外レーザ光Ｌ１４が入射する部分ごとに入射前の赤外レーザ光Ｌ１４の光軸と表面１３１Ａとが非垂直になっている。

ビーム間隔変換光学系１３０に入射した複数の緑色レーザ光Ｇ１３は、各々がレンズ１３１で屈折することにより、全体として集光されレンズ１３２で平行化されて射出される。これにより、射出後の複数の緑色レーザ光Ｇ１４の間隔が入射前に比べて狭くなる。
また、ビーム間隔変換光学系１３０に入射した複数の赤外レーザ光Ｌ１４の各々は、レンズ１３１で反射され入射前と光軸が変化して射出される。入射する面が入射前の赤外レーザ光Ｌ１４の光軸と非垂直になっているので、垂直になっている場合に比べて赤外レーザ光Ｌ１４の反射率が高くなる。したがって、所望の波長（変換波長）のレーザ光とことなる赤外レーザ光Ｌ１４が、レンズ１３１を通ってレーザ光源装置１００の外部に射出されることが確実に防止される。ここでは、赤外レーザ光Ｌ１４を吸収する吸収部材１６０が所定位置に配置されており、赤外レーザ光Ｌ１４が吸収部材１６０に向けて射出されるように表面１３１Ａの形状が調整されている。これにより、レーザ光源装置１００の内部において赤外レーザ光Ｌ１４が迷光になることも防止される。

以上のような第１実施形態のレーザ光源装置１００にあっては、基本波長のレーザ光（赤外レーザ光）を共振させて増幅するとともに変換波長のレーザ光（緑色レーザ光）に変換して射出するので、高出力な所望波長のレーザ光が得られる。
また、複数の発光部に対応して、第２共振ミラー１４２からビーム間隔変換光学系１３０側に複数の緑色レーザ光Ｇ１３が射出されるので、発光部が１つであるレーザ光源装置よりも高出力なレーザ光が得られる。

また、複数の緑色レーザ光Ｇ１３をビーム間隔変換光学系１３０によりその間隔を狭めて射出するので、レーザ光源装置１００から射出される複数の緑色レーザ光Ｇ１４は、全体として光軸付近に光束が集まるようになる。したがって、レーザ光源装置１００により得られた複数の緑色レーザ光Ｇ１４を用いると、レンズ等の光学部品を用いたデバイスにおいて光の利用効率が高くなる。

また、レンズ（波長選択部材）１３１が、複数の緑色レーザ光Ｇ１３の間隔を狭くするビーム間隔変換光学系１３０の一部として機能するとともに、赤外レーザ光Ｌ１４を除去するように機能するので、これらの機能を独立した部品に分担させるよりもレーザ光源装置１００の部品数が少なくなる。したがって、複数の緑色レーザ光Ｇ１３の光路上に配置される部品数が減ることにより光の損失が少なくなり、高効率なレーザ光源装置１００となる。また、部品数が減ることにより、低コストのレーザ光源装置１００となる。

なお、第１実施形態では、レンズ１３１の表面１３１Ａが湾曲面になっている例を示したが、波長選択部材の表面が入射前の赤外レーザ光Ｌ１４の光軸に対して非垂直な複数の平面からなっていてもよい。この場合には、複数の平面で入射位置ごとに光軸に対する傾きを異ならせることにより、複数の緑色レーザ光Ｇ１３を屈折させ集光することができる。また、ビーム間隔変換光学系を構成するレンズのいずれかが波長選択部材になっていればよく、２以上が波長選択部材であってもよい。また、波長選択部材において第２共振ミラーと反対側の内面で基本波長のレーザ光を反射させるようにしてもよい。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態のレーザ光源装置２００の概略構成を示す平面図である。図３に示すように、レーザ光源装置２００は、複数の発光部を有する半導体レーザ２１０、波長変換素子２２０、及びビーム間隔変換光学系２３０を備えている。半導体レーザ２１０から射出された光は、波長変換素子２２０及びビーム間隔変換光学系２３０を通ってレーザ光源装置２００の外部に取り出される。

半導体レーザ２１０は、直接発光型の複数の発光部を有しており、複数の発光部の各々は、電流注入により基本波長のレーザ光を波長変換素子２２０に向けて射出するようになっている。本実施形態では、基本波長のレーザ光として例えば波長が９２０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ２１を射出する発光部を採用している。半導体レーザ２１０と波長変換素子２２０との間には、半導体レーザ２１０側から順にコリメータレンズ２７１、フォーカスレンズ２７２が配置されている。複数の赤外レーザ光Ｌ２１の各々は、コリメータレンズ２７１により平行化される。そして、フォーカスレンズ２７２により波長変換素子２２０内の光路（導波路）における半導体レーザ２１０側とビーム間隔変換光学系２３０側との中央付近に集光される。

波長変換素子２２０は、入射したレーザ光のうちの一部を略半分の波長に変換して２次高調波を発生させるものであり、例えば導波路型のものである。波長変換素子２２０に入射したレーザ光のうちの基本波長のレーザ光（ここでは赤外レーザ光Ｌ２１）は、その少なくとも一部が変換波長のレーザ光（ここでは波長が４６０ｎｍの青色レーザ光Ｂ２２）に変換される。青色レーザ光Ｇ２２と変換されなかった赤外レーザ光Ｌ２２とが、ビーム間隔変換光学系２３０に向けて射出される。本実施形態では、波長変換素子２２０とビーム間隔変換光学系２３０との間に、コリメータレンズ２７３が配置されている。波長変換素子２２０から射出された赤外レーザ光Ｌ２２及び青色レーザ光Ｂ２２は、コリメータレンズ２７３により平行化されてビーム間隔変換光学系２３０に入射する。

ビーム間隔変換光学系２３０は、第１実施形態のビーム間隔変換光学系１３０と同様の構成になっているが、波長選択部材として機能するレンズ２３１の表面２３１Ａの特性が異なる。表面２３１Ａは、基本波長のレーザ光（ここでは赤外レーザ光Ｌ２２）を反射させるとともに変換波長のレーザ光（ここでは青色レーザ光Ｂ２２）を屈折させるようになっている。

ビーム間隔変換光学系２３０に入射した複数の青色レーザ光Ｂ２２は、全体としてレンズ２３１により集光されレンズ１３２で平行化されて射出される。これにより、ビーム間隔変換光学系２３０から射出される複数の青色レーザ光Ｂ２３は、その間隔が入射前よりも狭くなる。また、ビーム間隔変換光学系２３０に入射した複数の赤外レーザ光Ｌ２２の各々は、第１実施形態と同様に、レンズ２３１の表面２３１Ａで反射され吸収部材２６０に向けて射出される。そして、吸収部材２６０に吸収されることにより、赤外レーザ光Ｌ２２が迷光になることが防止される。

以上のような第２実施形態のレーザ光源装置２００にあっては、基本波長の複数のレーザ光（赤外レーザ光）を変換波長のレーザ光（青色レーザ光）に変換して射出するので、高出力な所望波長のレーザ光が得られる。
また、複数の青色レーザ光Ｂ２２をビーム間隔変換光学系２３０によりその間隔を狭めて射出するので、得られた複数の青色レーザ光Ｇ２３を用いると、レンズ等の光学部品を用いたデバイスにおいて光の利用効率が高くなる。また、レンズ（波長選択部材）２３１が、ビーム間隔変換光学系２３０の一部の機能と赤外レーザ光Ｌ２２を除去する機能とを兼ね備えているので、レーザ光源装置の部品数が少なくなり、低コストかつ高効率なレーザ光源装置となる。

［第３実施形態］
図４は、第３実施形態のレーザ光源装置３００の概略構成を示す平面図である。図４に示すように、レーザ光源装置３００は、複数の発光部を有する半導体レーザ３１０、波長変換素子３２０、及びビーム間隔変換光学系３３０を備えている。また、本実施形態では、波長変換素子３２０と半導体レーザ３１０との間の光路に反射部材３７０が配置されている。半導体レーザ３１０から射出された光は、波長変換素子３２０及びビーム間隔変換光学系３３０を通ってレーザ光源装置３００の外部に取り出される。

半導体レーザ３２０は面発光型の複数の発光部を有している。複数の発光部の各々は、その詳細な構造を図示しないが、第１共振ミラーとして機能するＤＢＲ層とＤＢＲ層上に設けられた活性層とを有している。活性層から発せられた光が発光部内で共振してレーザ発振を生じ、複数の発光部の各々が、基本波長のレーザ光（ここでは波長が１０６４ｎｍの赤外レーザ光Ｌ３１）を波長変換素子３２０に向けて射出するようになっている。

反射部材３７０は、ダイクロイックミラー膜等を用いて構成されており、波長選択性を備えている。反射部材３７０は、入射するレーザ光のうちの基本波長のレーザ光を透過させるとともに、変換波長のレーザ光（ここでは波長が５３２ｎｍの緑色レーザ光）を反射させるようになっている。半導体レーザ３２０から反射部材３７０に入射した赤外レーザ光Ｌ３１は、反射部材３７０を通って波長変換素子３２０に入射する。波長変換素子３２０は、第１実施形態の波長変換素子１２０と同様のものであり、入射した赤外レーザ光Ｌ３１のうちの少なくとも一部を緑色レーザ光Ｇ３２に変換する。

変換されなかった赤外レーザ光Ｌ３２は、緑色レーザ光Ｇ３２とともにビーム間隔変換光学系３３０に向けて射出される。波長変換素子３２０とビーム間隔変換光学系３３０との間には、第２共振ミラー３４２が配置されている。第２共振ミラー３４２は、第１実施形態と同様のものである。

波長変換素子３２０で変換されなかった赤外レーザ光Ｌ３２は、第２共振ミラー３４２で反射し波長変換素子３２０を経て発光部に入射する。発光部に入射した赤外レーザ光は、前記ＤＢＲ層で反射して波長変換素子３２０側に射出される。このように、赤外レーザ光は、ＤＢＲ層と第２共振ミラー３４２との間を往復し、共振して増幅されるとともに波長変換素子３２０を通る度にその一部が緑色レーザ光に変換される。第２共振ミラー３４２側から波長変換素子３２０に入射して変換された緑色レーザ光は、反射部材３７０で反射して折り返される。これにより、半導体レーザ３１０の発光部に緑色レーザ光が混入することが防止され、レーザ光源装置の安定性が確保される。変換された緑色レーザ光Ｇ３２と、第２共振ミラー３４２において漏れ光となった赤外レーザ光Ｌ３３とが、第２共振ミラー３４２を通ってビーム間隔変換光学系３３０に入射する。

本実施形態のビーム間隔変換光学系３３０は、第１実施形態と同様のものである。すなわち、ビーム間隔変換光学系２３０に入射した複数の緑色レーザ光Ｇ３３は、全体としてレンズ３３１により集光されレンズ３３２で平行化されて射出される。これにより、ビーム間隔変換光学系３３０から射出される複数の緑色レーザ光Ｇ３３は、その間隔が入射前よりも狭くなる。また、ビーム間隔変換光学系３３０に入射した複数の赤外レーザ光Ｌ３３の各々は、レンズ３３１の表面３３１Ａで反射され吸収部材３６０に向けて射出される。そして、吸収部材３６０に吸収されることにより、赤外レーザ光Ｌ３３が迷光になることが防止される。

以上のような第３実施形態のレーザ光源装置３００にあっては、基本波長の複数のレーザ光（赤外レーザ光）を共振させ増幅するとともに、変換波長のレーザ光（緑色レーザ光）に変換して射出するので、高出力な所望波長のレーザ光が得られる。また、複数の緑色レーザ光Ｇ３２をビーム間隔変換光学系３３０によりその間隔を狭めて射出するので、得られた複数の緑色レーザ光Ｇ３３を用いると、レンズ等の光学部品を用いたデバイスにおいて光の利用効率が高くなる。また、レンズ（波長選択部材）３３１が、ビーム間隔変換光学系３３０の一部の機能と赤外レーザ光Ｌ３３を除去する機能とを兼ね備えているので、レーザ光源装置の部品数が少なくなり、低コストかつ高効率なレーザ光源装置となる。

次に、本発明のプロジェクタの実施形態を説明する。図８は、本実施形態のプロジェクタ４００を示す概略構成図である。図８に示すように、プロジェクタ４００は、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂ、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム４４０と、投射装置４５０とを備えている。レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂは、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を射出し、射出された各色光は、それぞれ液晶ライトバルブ４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂに変調される。変調された各色光は、ダイクロイックプリズム４４０によって合成され、合成された光は投射装置４５０によって投射される。

また、本実施形態のプロジェクタ４００は、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂから射出されたレーザ光の照度分布を均一化する均一化光学系４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂを備えている。これにより、液晶ライトバルブ４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂが、均一な照度分布の光によって照明される。ここでは、均一化光学系４２０Ｒがホログラム４２１Ｒとフィールドレンズ４２２Ｒ等により構成されており、均一化光学系４２０Ｇ，４２０Ｂも同様の構成になっている。

液晶ライトバルブ４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂの各々により変調された色光は、クロスダイクロイックプリズム４４０に入射する。クロスダイクロイックプリズム４４０は４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。３つの色光は、これらの誘電体多層膜によって合成され、カラー画像を表す光になる。合成された光が投射装置４５０によりスクリーン４６０上に拡大投写されることにより、投射画像が表示されるようになっている。

本実施形態のプロジェクタ４００にあっては、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂが本発明のレーザ光源装置により構成されているので、ダイナミックレンジが広く高品質な投射画像が得られるプロジェクタになる。また、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂが高効率になっているので、低消費電力のプロジェクタになる。

なお、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、反射型のライトバルブを用いても良いし、液晶以外の光変調装置を用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型液晶ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更すればよい。また、色光合成手段として、クロスダイクロイックプリズムを用いることとしたが、これに限るものではない。色光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。

次に、本発明に係る別形態のプロジェクタについて説明する。本実施形態が前記実施形態と異なる点は、走査型プロジェクタである点である。図９は、本実施形態の走査型プロジェクタを示す概略構成図である。
本実施形態の走査型プロジェクタ５００は、レーザ光源装置５１０と、集光レンズ５２０と、ＭＥＭＳミラー（光変調装置、投射装置）５３０とを備えている。レーザ光源装置５１０から射出されたレーザ光は、集光レンズ５２０によってＭＥＭＳミラー５３０に集光される。集光されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー５３０によって変調されるとともに、ＭＥＭＳミラー５２０の駆動によってスクリーン５４０上において水平方向、垂直方向に走査される。これにより、スクリーン５４０に画像が描画されるようになっている。

次に、本発明に係るモニタ装置の一実施形態を説明する。図１０は、本実施形態のモニタ装置を示す概略構成図である。本実施形態のモニタ装置６００は、装置本体６１０と光伝送部６２０とを備えており、装置本体６１０には、カメラ（撮像装置）６１１と本発明のレーザ光源装置６１２とが設けられている。光伝送部６２０には、照明用のライトガイド６２１と受光用のライトガイド６２２が設けられている。ライトガイド６２１、６２２は、多数本の光ファイバを束ねたものであり、レーザ光を遠方に送ることができる。照明用のライトガイド６２１において、射出側になる一方の端（先端）に拡散板６２３が設けられており、他方の端はレーザ光源装置６１２と接続されている。レーザ光源装置６１２から射出されたレーザ光は、ライトガイド６２１を通じて拡散板６２３に送られ、拡散板６２３により拡散されて被写体を照射する。

光伝送部６２０の先端には結像レンズ６２４が設けられており、被写体の表面で反射した光は結像レンズ６２４に入射する。結像レンズ６２４に入射した光は、受光用のライトガイド６２２を通じて装置本体６１０内に設けられたカメラ６１１に送られる。このように、レーザ光源装置６１２から射出されたレーザ光が被写体を照射し、被写体表面で反射した光をカメラ６１１で撮像することが可能になっている。

本実施形態のモニタ装置６００にあっては、本発明のレーザ光源装置６１２を照明に用いているので、高出力なレーザ光で被写体を照明することができる。したがって、被写体表面で反射する光の光量が確保され、鮮明な撮像画像が得られる良好なモニタ装置になる。また、レーザ光源装置が高効率になっているので、低消費電力のモニタ装置になる。

第１実施形態の略構成を示す側面図である。第１実施形態の略構成を示す側面図である。第２実施形態の略構成を示す平面図である。第３実施形態の略構成を示す平面図である。プロジェクタを示す概略構成図である。走査型プロジェクタを示す概略構成図である。モニタ装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１００、２００、３００、４１０Ｒ，４１０Ｇ、４１０Ｂ、５１０、６１２・・・レーザ光源装置、１１０・・・レーザ結晶（複数の発光部）、２１０、３１０・・・半導体レーザ（複数の発光部）、１２０、２２０、３２０・・・波長変換素子１３０、２３０、３３０・・・ビーム間隔変換光学系、１３１、２３１、３３１・・・レンズ（波長選択部材）、１３１Ａ、２３１Ａ、３３１Ａ・・・表面（基本波長のレーザ光を反射させる面）、１４１・・・第１共振ミラー、１４２・・・第２共振ミラー、１６０、２６０、３６０・・・吸収部材、３７０・・・反射部材、４００・・・プロジェクタ、５００・・・走査型プロジェクタ（プロジェクタ）、６００・・・モニタ装置

Claims

レーザ光を射出する複数の発光部と、
前記複数の発光部から射出された複数のレーザ光が入射し、該複数のレーザ光を屈折させることによりその間隔を入射側よりも射出側において狭くするビーム間隔変換光学系と、
前記複数の発光部と前記ビーム間隔変換光学系との間の光路に配置され、基本波長のレーザ光の少なくとも一部を変換波長のレーザ光に変換する波長変換素子と、を備え、
前記ビーム間隔変換光学系が、前記基本波長のレーザ光を反射させ、かつ前記変換波長のレーザ光を屈折させる波長選択部材を含んでおり、
前記波長選択部材において前記基本波長のレーザ光を反射させる面が、該基本波長のレーザ光を反射させる部分ごとに該基本波長のレーザ光の反射前の光軸と非垂直になっていることを特徴とするレーザ光源装置。
前記波長選択部材で反射した前記基本波長のレーザ光を吸収する吸収部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
前記複数の発光部における前記波長変換素子と反対側に配置され、前記複数の発光部から入射した前記基本波長のレーザ光を反射させて折り返す第１共振ミラーと、前記波長変換素子から前記ビーム間隔変換光学系に向かう前記基本波長のレーザ光を反射させて折り返すとともに前記変換波長のレーザ光を透過させる第２共振ミラーと、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ光源装置。
前記波長変換素子と前記複数の発光部との間の光路に、前記変換波長のレーザ光を反射させて折り返す反射部材を備えていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ光源装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
該レーザ光源装置から射出されたレーザ光を変調する光変調装置と、
前記変調装置によって変調されたレーザ光を投射する投射装置と、を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
該レーザ光源装置によって照明された被写体を撮像する撮像装置と、を備えていることを特徴とするモニタ装置。