JP2011114185A - レーザー光源装置、レーザー光源装置の製造方法、プロジェクター及びモニター装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高出力化を実現することが可能なレーザー光源装置、レーザー光源装置の製造方法及びプロジェクターを提供する。
【解決手段】レーザー光を射出する第1発光部41R、42Rと第2発光部41G、42Gをそれぞれ有する第1、第2発光素子31、32と、それらそれぞれから射出されたレーザー光の光路上に配置され、入射するレーザー光の一部を第1、第2発光素子に向かう方向とは異なる方向に射出させ、残りのレーザー光を第1、第2発光素子に向かう方向に射出させる第1,第2分離部14,15とを備え、第1、第2発光素子それぞれの第1、第2発光部は、互いに一方の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光部に入射するように対応して形成されており、第1発光素子の第1発光部と第2発光素子の第1発光部との間隔を、第1発光素子の第2発光部と第2発光素子の第2発光部との間隔より長くする。
【選択図】図3
【解決手段】レーザー光を射出する第1発光部41R、42Rと第2発光部41G、42Gをそれぞれ有する第1、第2発光素子31、32と、それらそれぞれから射出されたレーザー光の光路上に配置され、入射するレーザー光の一部を第1、第2発光素子に向かう方向とは異なる方向に射出させ、残りのレーザー光を第1、第2発光素子に向かう方向に射出させる第1,第2分離部14,15とを備え、第1、第2発光素子それぞれの第1、第2発光部は、互いに一方の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光部に入射するように対応して形成されており、第1発光素子の第1発光部と第2発光素子の第1発光部との間隔を、第1発光素子の第2発光部と第2発光素子の第2発光部との間隔より長くする。
【選択図】図3
Description
本発明は、レーザー光源装置及びレーザー光源装置の製造方法、プロジェクター及びモニター装置に関する。
従来から、プロジェクター等の光学装置用の照明光源として高圧水銀ランプが多用されてきたが、色再現性、瞬時点灯が難しい、寿命が短い等の課題がある。そこで、この分野において、これらの課題を解決するためにレーザー光源装置の開発が進められている。特に外部共振器構造を持つレーザー光源装置は、外部共振器の使用により特定の波長の光が強められ、高出力が得られるものである。また、例えば赤外レーザー光などの基本波長の光を発振させた後、第2高調波発生素子(Second Harmonic Generator,以下、SHGと略記する)等の波長変換素子を用いて、赤外レーザー光を1/2の波長の可視光に変換する技術が用いられる。
レーザー発振器内ではレーザー光を何度も往復させ、誘導放出を連続的に起こしてレーザー光を増幅させることが必要であるが、光軸がわずかでもずれていると十分な往復ができず、レーザー発振ができない状態となってしまう。したがって、外部共振器型のレーザー光源装置において、エミッター(発光部)を含むレーザーダイオードと外部共振ミラーとのアライメント(位置合わせ)は極めて重要であり、アライメント精度が悪いと十分な出力が得られない。そこで、レーザー励起媒体の熱レンズ効果によるアライメント精度の低下を抑制する方法として、外部共振ミラーの反射面を凹面とする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この文献には、レーザー励起媒体の熱レンズ効果により出力レーザー光が広がったり、偏ったりしても、レーザー光が外部共振ミラーの凹状反射面で反射することで光軸寄りに戻るため、十分な出力が得られる、と記載されている。
ところが、上記特許文献1の方法を用いてレーザー励起媒体と外部共振ミラーのアライメント精度を確保したとしても、レーザーの高出力化には自ずと限界がある。そこで、更なる高出力化を進める手法として、2個のレーザーダイオードを光学的に対峙させた外部共振器構造が検討されている。すなわち、この外部共振器構造は、共振器の両端にレーザーダイオードが配置され、2個のレーザーダイオード間でレーザー光を往復させることにより誘導放出を連続的に起こし、レーザー光を増幅させる構成となっている。また、レーザーダイオードと外部共振ミラーとを用いた場合と比べてレーザー光の増幅が大きくなることが考えられ、高出力化に好適なレーザー光源装置を実現することができる。
しかしながら、この外部共振器構造において、十分なレーザー発振を生じさせるためには2個のレーザーダイオードのエミッター同士を精密にアライメントする必要がある。すなわち、わずかでもそれぞれのレーザーダイオードから射出されたレーザー光の中心軸がずれると、十分な往復ができず、レーザー発振が起こらない状態や、レーザー光が正確にレーザーダイオードに戻らず光量を損失することになってしまう。このように、2個のレーザーダイオードを光学的に対峙させた外部共振器構造を有する光源装置を作製するのは困難であり、正確に対峙されたレーザーダイオードにレーザー光が戻らないため低出力化を招いてしまう。
また、この外部共振器構造においては、2個のレーザーダイオードを光学的に対峙させるため、レーザー光源装置が大型になることが懸念される。
また、この外部共振器構造においては、2個のレーザーダイオードを光学的に対峙させるため、レーザー光源装置が大型になることが懸念される。
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであって、発光素子同士を互いに対峙させる形態の共振器構造を有するレーザー光源において、高出力化および小型化を実現することが可能なレーザー光源装置、レーザー光源装置の製造方法、プロジェクター及びモニター装置を提供することが可能である。
上記課題を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として手段を提供する。
本適用例のレーザー光源装置は、レーザー光を射出する第1発光部と第2発光部とを有する第1発光素子と、レーザー光を射出する第1発光部と第2発光部とを有する第2発光素子と、前記第1発光素子及び前記第2発光素子のそれぞれから射出されたレーザー光の光路上に配置され、入射するレーザー光の一部を前記第1発光素子及び前記第2発光素子に向かう方向とは異なる方向に射出させ、残りのレーザー光を前記第1発光素子及び前記第2発光素子に向かう方向に射出させる第1,第2分離部とを備え、前記第1発光素子の第1発光部及び前記第2発光素子の第1発光部は、互いに一方の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光部に入射するように対応して形成されており、前記第1発光素子の第2発光部及び前記第2発光素子の第2発光部は、互いに一方の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光部に入射するように対応して形成されており、前記第1発光素子の第1発光部と前記第2発光素子の第1発光部との間隔は、前記第1発光素子の第2発光部と前記第2発光素子の第2発光部との間隔より長いことを特徴とする。
本適用例のレーザー光源装置は、レーザー光を射出する第1発光部と第2発光部とを有する第1発光素子と、レーザー光を射出する第1発光部と第2発光部とを有する第2発光素子と、前記第1発光素子及び前記第2発光素子のそれぞれから射出されたレーザー光の光路上に配置され、入射するレーザー光の一部を前記第1発光素子及び前記第2発光素子に向かう方向とは異なる方向に射出させ、残りのレーザー光を前記第1発光素子及び前記第2発光素子に向かう方向に射出させる第1,第2分離部とを備え、前記第1発光素子の第1発光部及び前記第2発光素子の第1発光部は、互いに一方の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光部に入射するように対応して形成されており、前記第1発光素子の第2発光部及び前記第2発光素子の第2発光部は、互いに一方の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光部に入射するように対応して形成されており、前記第1発光素子の第1発光部と前記第2発光素子の第1発光部との間隔は、前記第1発光素子の第2発光部と前記第2発光素子の第2発光部との間隔より長いことを特徴とする。
本適用例に係るレーザー光源装置では、第1発光素子の発光部から射出されたレーザー光は、第2発光素子の発光部に入射し、第2発光素子の発光部から射出されたレーザー光は、第1発光素子の発光部に入射する。そして、第1発光素子の発光部と第2発光素子の発光部との間を往復したレーザー光のうち、一部のレーザー光は、第1,第2分離部により、第1,第2発光素子とは異なる方向に射出される。一方、残りのレーザー光は、第1,第2分離部により、第1,第2発光素子に射出される。これにより、光の利用効率を向上させることが可能となり、高出力化を実現することができる。
さらに、第1発光素子の第1発光部と第2発光素子の第1発光部との間隔は、第1発光素子の第2発光部と第2発光素子の第2発光部との間隔より長い。これにより、第1発光部と第2発光部との平面的な配置に自由度が生じ、レーザー光源装置を小型にすることが可能となる。
さらに、第1発光素子の第1発光部と第2発光素子の第1発光部との間隔は、第1発光素子の第2発光部と第2発光素子の第2発光部との間隔より長い。これにより、第1発光部と第2発光部との平面的な配置に自由度が生じ、レーザー光源装置を小型にすることが可能となる。
また、本適用例のレーザー光源装置は、前記第1分離部と第2分離部とは、前記光路上の、前記第1発光素子の第1発光部から前記第1分離部までの光路長が前記第1発光素子の第2発光部から前記第1分離部までの光路長より短く、前記第2発光素子の第1発光部から前記第2分離部までの光路長が前記第2発光素子の第2発光部から前記第2分離部までの光路長より短く、前記第1分離部から前記第2分離部までの、前記第1発光部から射出されたレーザー光の光路長が前記第1発光部から射出されたレーザー光の光路長より長い、位置に配置されることが好ましい。
本適用例に係るレーザー光源装置では、第1発光部どうしと第2発光部どうしの光路長の差を小さくまたは光路長を同一にすることができる。これにより、アライメントが容易に行なえると共に、光路条件の均一化による高出力化が可能となる。さらに、各部材の配置がコンパクトになり、レーザー光源装置を小型にすることが可能となる。
また、本適用例のレーザー光源装置は、前記第1発光素子の第1発光部及び前記第2発光素子の第1発光部が、それぞれ複数の発光部を備え、前記第1発光素子の第1発光部の複数の発光部の配列方向と、前記第2発光素子の第1発光部の複数の発光部の配列方向とが略平行であり、前記第1発光素子の第1発光部の隣接する発光部間の間隔と、前記第2発光素子の第1発光部の隣接する発光部間の間隔とが略同一であり、前記第1分離部に前記第1発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が入射し、前記第2分離部に前記第2発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が入射することが好ましい。
本適用例に係るレーザー光源装置では、第1発光素子の第1発光部の複数の発光部の配列方向と、第2発光素子の第1発光部の複数の発光部の配列方向とが略平行であり、第1発光素子の第1発光部の隣接する発光部間の間隔と、第2発光素子の第1発光部の隣接する発光部間の間隔とが略同一である。これにより、第1発光素子の第1発光部の複数の発光部及び第2発光素子の第1発光部の複数の発光部は、位置精度良く形成されているため、一方の発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光を他方のレーザー光に正確に入射させることが可能となる。
また、第1発光素子の第1発光部の複数の発光部から射出されたレーザー光が第1分離部に入射し、第2発光素子の第1発光部の複数の発光部から射出されたレーザー光が第2分離部に入射するため、複数のレーザー光をまとめて分離するので、第1,第2分離部の配置の位置合わせが簡易化される。
また、第1発光素子の第1発光部の複数の発光部から射出されたレーザー光が第1分離部に入射し、第2発光素子の第1発光部の複数の発光部から射出されたレーザー光が第2分離部に入射するため、複数のレーザー光をまとめて分離するので、第1,第2分離部の配置の位置合わせが簡易化される。
また、本適用例のレーザー光源装置は、第1発光部と第2発光部とは異なる色の光を射出する発光部であることが好ましい。
本適用例に係るレーザー光源装置では、異なる色の光を射出するレーザー光源装置をコンパクトに構成することができ、装置としての小型化が可能となる。
また、本適用例のレーザー光源装置は、前記第1発光素子と前記第2発光素子とは、それぞれ前記第1発光部と前記第2発光部と第3発光部とを有し、前記第3発光部は、前記第1発光部及び前記第2発光部とは異なる色の光を射出する発光部であり、前記第1発光素子と前記第2発光素子との間の、前記第1発光部どうしの間隔は前記第2発光部どうしの間隔より長く、前記第2発光部どうしの間隔は前記第3発光部どうしの間隔より長いことが好ましい。
本適用例に係るレーザー光源装置では、異なる色の光を射出するレーザー光源装置をコンパクトに構成することができ、装置としての小型化が可能となる。
また、異なる色の光を射出する発光部どうしの光路長を同一にすることができる。よって、各色のレーザー光線のビームウェストの位置を合わせることができるとともに、熱レンズの焦点位置を同じとして扱うことができる。
また、異なる色の光を射出する発光部どうしの光路長を同一にすることができる。よって、各色のレーザー光線のビームウェストの位置を合わせることができるとともに、熱レンズの焦点位置を同じとして扱うことができる。
また、本適用例のレーザー光源装置は、前記第1分離部と前記第2分離部との間の光路上に配置され、前記第1発光素子及び前記第2発光素子から射出される基本波長のレーザー光がそれぞれ入射され、少なくとも基本波長のレーザー光の一部を所定の変換波長のレーザー光に変換する波長変換素子を備え、前記第1,第2分離部は、前記所定の変換波長に変換されたレーザー光を前記第1,第2発光素子とは異なる方向へ射出させ、前記所定の変換波長に変換されなかった基本波長のレーザー光を前記第1,第2発光素子に射出させることが好ましい。
本適用例に係るレーザー光源装置では、第1,第2発光素子から射出された基本波長のレーザー光の少なくとも一部は、波長変換素子を通過することより、所定の変換波長のレーザー光に変換される。そして、所定の変換波長に変換されたレーザー光は、第1,第2発光素子とは異なる方向へ射出され、所定の変換波長に変換されなかった基本波長のレーザー光は、第1,第2発光素子へ射出される。このように、波長変換素子を用いることにより、例えば赤外のレーザー光を可視光のレーザー光に変換することができるため、所望の波長のレーザー光を得ることが可能となる。
また、本適用例のレーザー光源装置は、前記第1発光素子の発光部及び前記第2発光素子の発光部は、1つのレーザー基板上に形成されていることが好ましい。
本適用例に係るレーザー光源装置では、前記第1発光素子の発光部及び前記第2発光素子の発光部は、1つのレーザー基板上に形成されているため、対向する発光素子にレーザー光を精度良く入射させる構成となっている。これにより、第1,第2発光素子のそれぞれの発光部から射出されたレーザー光を損失させることなく、対向する発光素子に入射させることが可能となる。したがって、光の利用効率を向上させることが可能となり、高出力化を実現することができる。
さらに、複数の発光部を同一レーザー基板上に形成することにより、1つのレーザー基板あたりの発光部の取り個数を増やすことが可能となる。
さらに、複数の発光部を同一レーザー基板上に形成することにより、1つのレーザー基板あたりの発光部の取り個数を増やすことが可能となる。
本適用例のレーザー光源装置の製造方法は、上記のレーザー光源装置の製造方法であって、フォトリソグラフィーを用いて前記レーザー基板上に前記第1発光素子及び前記第2発光素子を形成することを特徴とする。
本適用例に係るレーザー光源装置の製造方法では、フォトリソグラフィーを用いて第1,第2発光素子を形成しているため、レーザー基板上に第1発光素子及び第2発光素子の位置精度を数十ナノレベルまで合わせることができる。したがって、レーザー基板上に第1発光素子及び第2発光素子を簡易な方法で、精度良く形成することが可能となる。
本適用例のプロジェクターは、上記のレーザー光源装置と、該レーザー光源装置から射出されたレーザー光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、該光変調装置により形成された画像を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
本適用例に係るレーザープロジェクターでは、レーザー光源装置より射出された光は光変調装置に入射される。そして、光変調装置により形成された画像が、投射装置によって投射される。このとき、光源装置より射出される光は、上述したように、高出力なレーザー光を射出するため、明るく鮮明な画像を表示することが可能となる。
本適用例のモニター装置は、上記のレーザー光源装置と、該レーザー光源装置から射出された光により被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。
本適用例に係るモニター装置では、レーザー光源装置より射出されたレーザー光は被写体を照射し、撮像手段により被写体を撮像する。このとき、上述したように、高出力なレーザー光を射出するため、明るい光により被写体が照射される。したがって、撮像手段により被写体を鮮明に撮像することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るレーザー光源装置、レーザー光源装置の製造方法、プロジェクター及びモニター装置について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
[第1実施形態]
レーザー光源装置1は、図1に示すように、基台11と、第1半導体レーザー素子(第1発光素子)12と、第2半導体レーザー素子(第2発光素子)13と、第1ダイクロイックミラー(第1分離部)14と、第2ダイクロイックミラー(第2分離部)15と、波長変換素子16と、光路変換プリズム19とを備えている。
ここで、第1,第2半導体レーザー素子12,13から射出されるレーザー光の射出方向をZ軸とし、後述するエミッター22,23の配列方向をX軸とし、射出方向及び配列方向に直交する軸をY軸とする。
第1,第2半導体レーザー素子12,13は、基台11上に設けられた1つのレーザー基板18上に射出端面12a,13aが紙面上方を向くように配置されている。すなわち、第1,第2半導体レーザー素子12,13から射出されたレーザー光はいずれもZ軸方向を向くように射出される。
レーザー光源装置1は、図1に示すように、基台11と、第1半導体レーザー素子(第1発光素子)12と、第2半導体レーザー素子(第2発光素子)13と、第1ダイクロイックミラー(第1分離部)14と、第2ダイクロイックミラー(第2分離部)15と、波長変換素子16と、光路変換プリズム19とを備えている。
ここで、第1,第2半導体レーザー素子12,13から射出されるレーザー光の射出方向をZ軸とし、後述するエミッター22,23の配列方向をX軸とし、射出方向及び配列方向に直交する軸をY軸とする。
第1,第2半導体レーザー素子12,13は、基台11上に設けられた1つのレーザー基板18上に射出端面12a,13aが紙面上方を向くように配置されている。すなわち、第1,第2半導体レーザー素子12,13から射出されたレーザー光はいずれもZ軸方向を向くように射出される。
また、第1半導体レーザー素子12側から順に第1ダイクロイックミラー14、波長変換素子16、第2ダイクロイックミラー15が、第1,第2半導体レーザー素子12,13から射出されたレーザー光の光路上に配置されている。
第1,第2半導体レーザー素子12,13は、図1に示すように、基台11上に設けられた1つのレーザー基板18上に形成されている。
第1,第2半導体レーザー素子12,13は、射出端面12a,13aから、例えば、1060nmの波長の赤外レーザー光(基本波長の光)を射出する面発光型レーザーダイオードであり、図2に示すように、平面視が矩形状のエミッター(発光部)22,23がそれぞれ複数形成されている。具体的には、第1,第2半導体レーザー素子12,13は、X軸方向に複数のエミッター22,23を有している。そして、第1半導体レーザー素子12の複数(図示例では6個)のエミッター22と、第2半導体レーザー素子13の複数(図示例では6個)のエミッター23とは、1対1対応している。
第1,第2半導体レーザー素子12,13は、射出端面12a,13aから、例えば、1060nmの波長の赤外レーザー光(基本波長の光)を射出する面発光型レーザーダイオードであり、図2に示すように、平面視が矩形状のエミッター(発光部)22,23がそれぞれ複数形成されている。具体的には、第1,第2半導体レーザー素子12,13は、X軸方向に複数のエミッター22,23を有している。そして、第1半導体レーザー素子12の複数(図示例では6個)のエミッター22と、第2半導体レーザー素子13の複数(図示例では6個)のエミッター23とは、1対1対応している。
第1,第2半導体レーザー素子12,13は、レーザー基板18上にフォトリソグラフィーを使った半導体プロセスを用いて形成されている。これにより、図2に示すように、複数のエミッター22の配列方向と、複数のエミッター23の配列方向とが平行、すなわち、Y軸方向の隣接するエミッター22と、複数のエミッター22のそれぞれに対応するY軸方向に隣接して配置されたエミッター23との間隔Lがすべて同じに形成されている。さらに、X軸方向の隣接するエミッター22間の間隔M1と、X軸方向の隣接するエミッター23間の間隔M2とが略同一に形成されている。
また、エミッター22は、図1の拡大図に示すように、DBR(Distributed Bragg Reflector)層22a上に、活性層22bが積層された構成になっている。なお、エミッター23においてもエミッター22と同様と同様に、DBR層23a上に、活性層23bが積層された構成である。
これにより、第1半導体レーザー素子12から射出されたレーザー光は、第2半導体レーザー素子13に入射し、第2半導体レーザー素子13から射出されたレーザー光は、第1半導体レーザー素子12に入射する。すなわち、第1半導体レーザー素子12と第2半導体レーザー素子13との間をレーザー光が往復しつつ、レーザー発振が生じる。すなわち、第1,第2半導体レーザー素子12,13でレーザー光源をなしている。
これにより、第1半導体レーザー素子12から射出されたレーザー光は、第2半導体レーザー素子13に入射し、第2半導体レーザー素子13から射出されたレーザー光は、第1半導体レーザー素子12に入射する。すなわち、第1半導体レーザー素子12と第2半導体レーザー素子13との間をレーザー光が往復しつつ、レーザー発振が生じる。すなわち、第1,第2半導体レーザー素子12,13でレーザー光源をなしている。
波長変換素子16は、図1に示すように、第1ダイクロイックミラー14と第2ダイクロイックミラー15との間に配置されている。また、波長変換素子16は、レーザー基板18上に載置された支持部材21上に設けられており、一端面16aから複数のエミッター22から射出されたレーザー光がすべて入射するように配置され、他端面16bから複数のエミッター23から射出されたレーザー光がすべて入射するように配置されている。
また、波長変換素子16は、非線形光学素子であるPPLN(Periodically Poled Lithium Niobate)が用いられ、入射光をほぼ半分の波長に変換し、2次高調波を発生させるSHGとして機能する。
そして、図1に示すように、第1半導体レーザー素子12から射出され、第2半導体レーザー素子13に向かう光のうち一部の光は、波長変換素子16を通過することによって、ほぼ半分の(530nm)の緑色のレーザー光(所定の変換波長の光)に変換される。同様に、第2半導体レーザー素子13から射出され、第1半導体レーザー素子12に向かう光のうち一部の光は緑色のレーザー光に変換される。
また、波長変換素子16は、非線形光学素子であるPPLN(Periodically Poled Lithium Niobate)が用いられ、入射光をほぼ半分の波長に変換し、2次高調波を発生させるSHGとして機能する。
そして、図1に示すように、第1半導体レーザー素子12から射出され、第2半導体レーザー素子13に向かう光のうち一部の光は、波長変換素子16を通過することによって、ほぼ半分の(530nm)の緑色のレーザー光(所定の変換波長の光)に変換される。同様に、第2半導体レーザー素子13から射出され、第1半導体レーザー素子12に向かう光のうち一部の光は緑色のレーザー光に変換される。
第1,第2ダイクロイックミラー14,15は、図2に示すように、複数のエミッター22,23から射出されたレーザー光が入射し、赤外レーザー光を反射させ第1,第2半導体レーザー素子12,13へ射出し、可視光を透過させ第1,第2半導体レーザー素子12,13とは異なる方向へ射出させるミラーである。
第1ダイクロイックミラー14は、第1半導体レーザー素子12から射出されたレーザー光が略45°の角度で入射するように配置されており、波長変換素子16に向かって反射される。
また、第2ダイクロイックミラー15は、第2半導体レーザー素子13から射出されたレーザー光が略45°の角度で入射するように配置されており、波長変換素子16に向かって反射される。
第1ダイクロイックミラー14は、第1半導体レーザー素子12から射出されたレーザー光が略45°の角度で入射するように配置されており、波長変換素子16に向かって反射される。
また、第2ダイクロイックミラー15は、第2半導体レーザー素子13から射出されたレーザー光が略45°の角度で入射するように配置されており、波長変換素子16に向かって反射される。
この構成により、第1半導体レーザー素子12から射出された赤外レーザー光のうち、第1ダイクロイックミラー14で反射し、波長変換素子16を通過し、緑色のレーザー光に変換されなかった赤外レーザー光は、第2ダイクロイックミラー15で反射され、第2半導体レーザー素子13に入射する。すなわち、第1半導体レーザー素子12から射出された赤外レーザー光W1は、第1半導体レーザー素子12のDBR層22aと第2半導体レーザー素子13のDBR層23aとの間で共振し増幅される。また、第2半導体レーザー素子13から射出された赤外レーザー光W1も同様である。
一方、各第1半導体レーザー素子12,13から射出され、波長変換素子16を通過することにより、少なくとも一部のレーザー光が緑色に変換される。緑色に変換されたレーザー光W2は、第1ダイクロイックミラー14を通過し−Y軸方向、あるいは、第2ダイクロイックミラー15を透過し+Y軸方向に射出される。
光路変換プリズム19は、図1に示すように、第2ダイクロイックミラー15を透過したレーザー光の光路上に配置されており、図示しない保持部材により、基台11に固定されている。この光路変換プリズム19は、第1ダイクロイックミラー14を透過した緑色のレーザー光と略同一方向の光路に、第2ダイクロイックミラー15を透過した緑色のレーザー光の光路を変換するものである。
具体的には、光路変換プリズム19は、直角三角プリズムであり、第2ダイクロイックミラー15を透過したレーザー光を第1面19aで反射させ、さらに、第1面19aと90°の角度をなす第2面19bで反射させる。このように、第2ダイクロイックミラー15を透過したレーザー光の光路を90°変換する。したがって、第2ダイクロイックミラー15を透過したレーザー光L1と、第1ダイクロイックミラー14を透過したレーザー光L2とを略平行にすることが可能となる。
具体的には、光路変換プリズム19は、直角三角プリズムであり、第2ダイクロイックミラー15を透過したレーザー光を第1面19aで反射させ、さらに、第1面19aと90°の角度をなす第2面19bで反射させる。このように、第2ダイクロイックミラー15を透過したレーザー光の光路を90°変換する。したがって、第2ダイクロイックミラー15を透過したレーザー光L1と、第1ダイクロイックミラー14を透過したレーザー光L2とを略平行にすることが可能となる。
また、第1ダイクロイックミラー14と波長変換素子16との間には、BPF(Band−pass filter)17が配置されている。このBPF17は、所定の変換波長の光のみを透過させ、発振波長のスペクトルを制限するものであり、BPF17により緑色のレーザー光が安定して出力されるようになっている。
以上より、本実施形態に係るレーザー光源装置1では、第1半導体レーザー素子12及び第2半導体レーザー素子13は、1つのレーザー基板18上に形成されているため、位置精度良く対向する発光素子にレーザー光を入射させることが可能となる。これにより、第1,第2半導体レーザー素子12,13のそれぞれのエミッター22,23から射出されたレーザー光を損失させることなく、対向する発光素子に入射させることが可能となる。したがって、光利用効率を向上させ、高出力化を実現することが可能となる。
また、第1,第2半導体レーザー素子12,13が複数のエミッター22,23を有していても、1つのレーザー基板18上に複数のエミッター22,23が形成されているため、複数のエミッター22,23を位置精度良く形成することが可能となる。
また、第1,第2半導体レーザー素子12,13が複数のエミッター22,23を有していても、1つのレーザー基板18上に複数のエミッター22,23が形成されているため、複数のエミッター22,23を位置精度良く形成することが可能となる。
また、フォトリソグラフィーを使った半導体プロセスを用いて、レーザー基板18上に第1,第2半導体レーザー素子12,13を形成しているため、第1,第2半導体レーザー素子12,13の位置精度を数十ナノレベルまで合わせることができる。したがって、レーザー基板18上に第1,第2半導体レーザー素子12,13を簡易な方法で、精度良く形成することが可能となる。
つまり、本実施形態のレーザー光源装置1及びレーザー光源装置1の製造方法は、高出力化を実現することが可能である。
つまり、本実施形態のレーザー光源装置1及びレーザー光源装置1の製造方法は、高出力化を実現することが可能である。
なお、波長変換素子16を必ずしも備えていなくても良い。すなわち、波長変換素子16を用いない場合は、第1半導体レーザー素子12と第2半導体レーザー素子との間隔Lを狭くすることができるため、1つのレーザー基板18からの第1、第2半導体レーザー素子12,13の取り個数を増やすことが可能となる。また、この場合、第1,第2分離部として第1,第2ダイクロイックミラー14,15に限らず、第1分離部として、所定の状態に変換されたレーザー光を第1半導体レーザー素子12とは異なる方向に射出させ、所定の状態に変換されなかったレーザー光を第1半導体レーザー素子12に射出させるものを用いれば良い。第2分離部についても同様である。
また、第1,第2半導体レーザー素子12,13が複数のエミッター22,23を有するレーザー基板18を用いたが、1つのエミッター22を有する第1半導体レーザー素子12と、1つのエミッター23を有する第2半導体レーザー素子13とを備えたレーザー基板であっても良い。
また、レーザー基板18上に第1,第2半導体レーザー素子12,13を形成する方法としては、フォトリソグラフィーに限らない。すなわち、一方のレーザー素子のエミッターから射出されたレーザー光が他方のレーザー素子のエミッターに入射するように対応して形成されていれば良い。
また、第1,第2半導体レーザー素子12,13が複数のエミッター22,23を有するレーザー基板18を用いたが、1つのエミッター22を有する第1半導体レーザー素子12と、1つのエミッター23を有する第2半導体レーザー素子13とを備えたレーザー基板であっても良い。
また、レーザー基板18上に第1,第2半導体レーザー素子12,13を形成する方法としては、フォトリソグラフィーに限らない。すなわち、一方のレーザー素子のエミッターから射出されたレーザー光が他方のレーザー素子のエミッターに入射するように対応して形成されていれば良い。
[第2実施形態]
次に、本発明に係る第2実施形態について、図3を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の図面において、上述した第1実施形態に係るレーザー光源装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係るレーザー光源装置30では、第1,第2半導体レーザー素子31,32が複数の色光を射出するエミッター41,42を備える点において第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。
次に、本発明に係る第2実施形態について、図3を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の図面において、上述した第1実施形態に係るレーザー光源装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係るレーザー光源装置30では、第1,第2半導体レーザー素子31,32が複数の色光を射出するエミッター41,42を備える点において第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。
第1半導体レーザー素子31は、図3に示すように、1240nmの波長の赤外レーザー光(基本波長の光)を射出する赤色用エミッター(第1発光部、赤色光用発光部)41Rと、1060nmの波長の赤外レーザー光(基本波長の光)を射出する緑色用エミッター(第2発光部、緑色光用発光部)41Gと、920nmの波長の赤外レーザー光(基本波長の光)を射出する青色用エミッター(第3発光部、青色光用発光部)41Bとを備えている。また、各エミッター41R,41G,41Bは、6個ずつ設けられている。
同様に、第2半導体レーザー素子32も、図3に示すように、赤色用エミッター(第1発光部、赤色光用発光部)42Rと、緑色用エミッター(第2発光部、緑色光用発光部)42Gと、青色用エミッター(第3発光部、青色光用発光部)42Bとを備えている。
同様に、第2半導体レーザー素子32も、図3に示すように、赤色用エミッター(第1発光部、赤色光用発光部)42Rと、緑色用エミッター(第2発光部、緑色光用発光部)42Gと、青色用エミッター(第3発光部、青色光用発光部)42Bとを備えている。
第1半導体レーザー素子31及び第2半導体レーザー素子32は、図4に示すように、第1実施形態と同様に、基台11上に設けられた1つのレーザー基板35上に設けられている。また、レーザー基板35の端部35aと反対の端部35b側に同色の発光部である赤色用エミッター41R,42Rが配置されている。そして、赤色用エミッター41R,42Rが配置された位置から中央部側に向かって緑色用エミッター41G,42Gが配置され、さらに、中央部側に青色用エミッター41B,42Bが配置されている。これにより、赤色用エミッター41Rと42Rとの間の間隔Lrは、緑色用エミッター41Gと42Gとの間隔Lgより長く、緑色用エミッター41Gと42Gとの間の間隔Lgは、青色用エミッター41Bと42Bとの間隔Lbより長くなっている。
第1半導体レーザー素子31のX軸方向の隣接する赤色用エミッター41R間の間隔R1と、第2半導体レーザー素子31のY軸方向の隣接する赤色用エミッター42R間の間隔R2とが略同一である。同様に、緑色用エミッター41G間の間隔G1と、緑色用エミッター42G間の間隔G2とが略同一であり、青色用エミッター41B間の間隔B1と、青色用エミッター42B間の間隔G2とが略同一である。
また、複数のエミッター41R,41G,41Bの配列方向と、複数の42R,42G,42Bの配列方向とが色ごとに平行である。すなわち、X軸方向の隣接する赤色用エミッター41Rどうしでは、対応する赤色用エミッター42Rとの間隔Lrがすべて同じに形成されている。緑色用エミッター、青色用エミッターについても同様である。
また、複数のエミッター41R,41G,41Bの配列方向と、複数の42R,42G,42Bの配列方向とが色ごとに平行である。すなわち、X軸方向の隣接する赤色用エミッター41Rどうしでは、対応する赤色用エミッター42Rとの間隔Lrがすべて同じに形成されている。緑色用エミッター、青色用エミッターについても同様である。
赤色光用波長変換素子16R,緑色光用波長変換素子16G,青色光用波長変換素子16Bが、色光ごとにこの順に支持部材21側から設けられている。すなわち、支持部材21上に赤色光用波長変換素子16Rが設けられ、緑色光用波長変換素子16Gが、赤色光用波長変換素子16Rに対して紙面上方(Z軸方向)に設けられ、青色光用波長変換素子16Bが、緑色光用波長変換素子16Gに対して紙面上方(Z軸方向)に設けられている。
第1,第2ダイクロイックミラー14,15は、赤色用エミッター41Rから射出されたレーザー光が赤色光用波長変換素子16Rを通過して赤色用エミッター42Rに入射するように、また緑色用エミッター41Gから射出されたレーザー光が緑色光用波長変換素子16Gを通過して緑色用エミッター42Gに入射するように、さらに青色用エミッター41Bから射出されたレーザー光が青色光用波長変換素子16Bを通過して青色用エミッター42Bに入射するように、配置されている。すなわち、レーザー基板35の最も端部35a,35b側に配置された赤色用エミッター41R,42Rから射出されたレーザー光が第1,第2ダイクロイックミラー14,15までの光路長が最も短く、緑色用エミッター41G,42Gから射出されたレーザー光の光路長、青色用エミッター41B,42Bから射出されたレーザー光の光路長の順に長くなる。そして、第1,第2ダイクロイックミラー14,15から波長変換素子16の一端面16a,他端面16bまでの光学的距離は、赤光用エミッター41R,42Rから射出されたレーザー光の光路長が最も長く、緑光用エミッター41G,42Gから射出されたレーザー光の光路長、青光用エミッター41B,42Bから射出されたレーザー光の光路長の順に短くなる。また、第1ダイクロイックミラー14から第2ダイクロイックミラー15までの光学的距離は、赤光用エミッター41R,42Rから射出されたレーザー光の光路長が最も長く、緑光用エミッター41G,42Gから射出されたレーザー光の光路長、青光用エミッター41B,42Bから射出されたレーザー光の光路長の順に短くなる。
したがって、各エミッター41R,41G,41B,42R,42G,42Bから射出され、波長変換素子16に入射するレーザー光の光路長はすべて略同一である。
したがって、各エミッター41R,41G,41B,42R,42G,42Bから射出され、波長変換素子16に入射するレーザー光の光路長はすべて略同一である。
以上より、本実施形態に係るレーザー光源装置30では、第1実施形態のレーザー光源装置1と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態のレーザー光源装置30では、レーザー光源装置をコンパクトに構成できるほか、高出力が実現できる。そして、ダイクロイックミラーや光路変換プリズムを異なるエミッターに対して共通して使用できるため、レーザー光源装置を安価に製造することも可能となる。
また、本実施形態のレーザー光源装置30では、3色のエミッター41R,41G,41B,42R,42G,42Bが同一のレーザー基板35に形成されているため、1つのレーザー基板35あたりのエミッターの取り個数を増やすことができる。
さらに、対応するエミッター間の間隔が異なる配置になるように形成されているため、エミッターが形成されていない領域の間隔Lbを第1実施形態の間隔Lに比べて狭くすることができるため、無駄になる領域を減らすことが可能となる。また、各エミッター41R,41G,41B,42R,42G,42Bから射出されたレーザー光の光路長を略同一とすることが可能となる。
よって、各色のレーザー光線のビームウェストの位置を合わせることができる。ビームウェストの位置に波長変換素子を配置すれば波長変換効率を高めることができるので、各色用の波長変換素子の位置を合わせることができる。また、熱レンズの焦点位置を同じとして扱うことができる。
さらに、対応するエミッター間の間隔が異なる配置になるように形成されているため、エミッターが形成されていない領域の間隔Lbを第1実施形態の間隔Lに比べて狭くすることができるため、無駄になる領域を減らすことが可能となる。また、各エミッター41R,41G,41B,42R,42G,42Bから射出されたレーザー光の光路長を略同一とすることが可能となる。
よって、各色のレーザー光線のビームウェストの位置を合わせることができる。ビームウェストの位置に波長変換素子を配置すれば波長変換効率を高めることができるので、各色用の波長変換素子の位置を合わせることができる。また、熱レンズの焦点位置を同じとして扱うことができる。
なお、本実施形態においては、各エミッター41R,41G,41B,42R,42G,42Bが1個のエミッターであっても良い。
この場合でも、対応するエミッター間の間隔が異なる配置になるように形成されているため、各色のエミッターをコンパクトに配置させることができる。また、出力された光を合成する際に合成系の光学部材を小さくすることができる。よって、高出力のレーザー光源装置を小型にすることが可能となる。
この場合でも、対応するエミッター間の間隔が異なる配置になるように形成されているため、各色のエミッターをコンパクトに配置させることができる。また、出力された光を合成する際に合成系の光学部材を小さくすることができる。よって、高出力のレーザー光源装置を小型にすることが可能となる。
本実施形態においては、第1半導体レーザー素子31及び第2半導体レーザー素子32は、1つのレーザー基板35上に設けられていなくてもよい。各エミッターが別のレーザー基板上に形成されていても良い。
この場合でも、対応するエミッター間の間隔が異なる配置になるように形成されているため、複数のエミッターをコンパクトに配置させることができ、高出力のレーザー光源装置を小型にすることが可能となる。
この場合でも、対応するエミッター間の間隔が異なる配置になるように形成されているため、複数のエミッターをコンパクトに配置させることができ、高出力のレーザー光源装置を小型にすることが可能となる。
本実施形態においては、レーザー光源装置30として、赤色光、緑色光、青色光を射出させたが、同一の色光を射出させても良い。この構成の場合、複数のエミッターから射出される赤外レーザー光の波長はすべて同じにすれば良い。
この場合でも、対応するエミッター間の間隔が異なる配置になるように形成されているため、各色のエミッターをコンパクトに配置させることができる。また、出力された光を合成する際に合成系の光学部材を小さくすることができる。よって、高出力のレーザー光源装置を小型にすることが可能となる。
この場合でも、対応するエミッター間の間隔が異なる配置になるように形成されているため、各色のエミッターをコンパクトに配置させることができる。また、出力された光を合成する際に合成系の光学部材を小さくすることができる。よって、高出力のレーザー光源装置を小型にすることが可能となる。
本実施形態においては、レーザー基板35の端部35a,35bから中央に向かって赤色用エミッター41R,42R、緑色用エミッター41G,42G、青色用エミッター41B,42Bの順に配置したが順番はこれに限らない。
この場合でも、異なる色の光を射出するレーザー光源装置をコンパクトに構成することができ、装置としての小型化が可能となる。
この場合でも、異なる色の光を射出するレーザー光源装置をコンパクトに構成することができ、装置としての小型化が可能となる。
[第3実施形態]
次に、本発明に係る第3実施形態について、図5から図8を参照して説明する。
本実施形態に係るレーザー光源装置50の製造方法は、図5に示すように、レーザー基板51の形状において第1実施形態と異なるレーザー光源装置50の製造方法である。
次に、本発明に係る第3実施形態について、図5から図8を参照して説明する。
本実施形態に係るレーザー光源装置50の製造方法は、図5に示すように、レーザー基板51の形状において第1実施形態と異なるレーザー光源装置50の製造方法である。
レーザー基板51は、図6に示すように、第1半導体レーザー素子52の複数の第1エミッター(第1発光部)62が形成された第1レーザー基板51aと、第2半導体レーザー素子53の第2エミッター(第2発光部)63が形成された第2レーザー基板51bとを備えている。なお、図6では、6個の第1,第2エミッター62,63が形成されている。
また、図6に示すように、第1,第2レーザー基板51a,51bに形成された第1エミッター62と、第1エミッター62のそれぞれに対応する第2エミッター63は、第1実施形態と同様に、間隔Lがすべて同じに形成されている。また、X軸方向の隣接する第1エミッター62間の間隔M1と、X軸方向の隣接する第2エミッター63間の間隔M2とが略同一に形成されている。
また、基台11の材料としては、具体的には、シリコン(Si)、石英(SiO2)、サファイア(Al2O3)等を用いることが可能である。
また、図6に示すように、第1,第2レーザー基板51a,51bに形成された第1エミッター62と、第1エミッター62のそれぞれに対応する第2エミッター63は、第1実施形態と同様に、間隔Lがすべて同じに形成されている。また、X軸方向の隣接する第1エミッター62間の間隔M1と、X軸方向の隣接する第2エミッター63間の間隔M2とが略同一に形成されている。
また、基台11の材料としては、具体的には、シリコン(Si)、石英(SiO2)、サファイア(Al2O3)等を用いることが可能である。
次に、以上の構成からなる本実施形態のレーザー光源装置50の製造方法について説明する。
まず、図7に示すように、基台11上に第1レーザー基板51a及び第2レーザー基板51bを配置し、第1,第2レーザー基板51a,51bを基台11に接着する。接着方法としては、プラズマ、ドライフィルム、スピンオン接着剤、あるいは、ワックス等を使用する方法が挙げられる。このとき、第1レーザー基板51aと第2レーザー基板51bとは平行に配置することが好ましいが、平行に置かれていなくても良い。
まず、図7に示すように、基台11上に第1レーザー基板51a及び第2レーザー基板51bを配置し、第1,第2レーザー基板51a,51bを基台11に接着する。接着方法としては、プラズマ、ドライフィルム、スピンオン接着剤、あるいは、ワックス等を使用する方法が挙げられる。このとき、第1レーザー基板51aと第2レーザー基板51bとは平行に配置することが好ましいが、平行に置かれていなくても良い。
次に、図8に示すように、第1レーザー基板51aに、フォトリソグラフィーを使った半導体プロセスにより、複数の第1エミッター62を形成し、第2レーザー基板51bに、フォトリソグラフィーを使った半導体プロセスにより、複数の第2エミッター63を複数の第1エミッター62に対応して形成する。
その後、第1,第2ダイクロイックミラー14,15、波長変換素子16を所定の位置に配置することにより、図5に示すようなレーザー光源装置50が製造される。
その後、第1,第2ダイクロイックミラー14,15、波長変換素子16を所定の位置に配置することにより、図5に示すようなレーザー光源装置50が製造される。
以上より、本実施形態に係るレーザー光源装置50では、基台11と第1,第2レーザー基板51a,51bとを接着する接着工程の後に、第1,第2エミッター62,63を形成している。これにより、例えば、2つのレーザー基板51a,51bを平行に接着できなかった場合でも、第1,第2レーザー基板51a,51b上に第1,第2エミッター62,63を精度良く形成することにより、第1半導体レーザー素子52から射出されたレーザー光が、第2半導体レーザー素子53に正確に入射し、第2半導体レーザー素子53から射出されたレーザー光が、第1半導体レーザー素子52に正確に入射する。
また、第1レーザー基板51a及び第2レーザー基板51bは、第1,第2エミッター62,63が形成される大きさで良いため、第1,第2レーザー基板51a,51bの大きさを必要最低限の大きさにすることにより、第1,第2レーザー基板51a,51bのコストを抑えることが可能となる。
また、第1レーザー基板51a及び第2レーザー基板51bは、第1,第2エミッター62,63が形成される大きさで良いため、第1,第2レーザー基板51a,51bの大きさを必要最低限の大きさにすることにより、第1,第2レーザー基板51a,51bのコストを抑えることが可能となる。
[第4実施形態]
以下、本発明に係る第4実施形態について図9を参照して説明する。
本実施形態では、上記第1〜第3実施形態の光源装置を備えるプロジェクターについて説明する。図1は本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
以下、本発明に係る第4実施形態について図9を参照して説明する。
本実施形態では、上記第1〜第3実施形態の光源装置を備えるプロジェクターについて説明する。図1は本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
本実施形態のプロジェクター100は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出する赤色レーザー光源装置1R,緑色レーザー光源装置1G、青色レーザー光源装置1Bを備えており、これら光源装置が上記第1〜第3実施形態の光源装置1,30,50である。
プロジェクター100は、レーザー光源装置1R,1G,1Bから射出された各色光をそれぞれ変調する透過型の液晶ライトバルブ(光変調装置)104R,104G,104Bと、液晶ライトバルブ104R,104G,104Bから射出された光を合成して投射レンズ107に導くクロスダイクロイックプリズム(色合成手段)106と、液晶ライトバルブ104R,104G,104Bによって形成された像を拡大してスクリーン110に投射する投射レンズ(投射手段)107と、を備えている。
プロジェクター100は、レーザー光源装置1R,1G,1Bから射出された各色光をそれぞれ変調する透過型の液晶ライトバルブ(光変調装置)104R,104G,104Bと、液晶ライトバルブ104R,104G,104Bから射出された光を合成して投射レンズ107に導くクロスダイクロイックプリズム(色合成手段)106と、液晶ライトバルブ104R,104G,104Bによって形成された像を拡大してスクリーン110に投射する投射レンズ(投射手段)107と、を備えている。
さらに、プロジェクター100は、レーザー光源装置1R,1G,1Bから射出されたレーザー光の照度分布を均一化させるための均一化光学系102R,102G,102Bを備えており、照度分布が均一化された光によって液晶ライトバルブ104R,104G,104Bを照明している。本実施形態では、均一化光学系102R,102G、102Bは、例えばホログラム102aとフィールドレンズ102bによって構成されている。
各液晶ライトバルブ104R,104G,104Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム106に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投射光学系である投射レンズ107によりスクリーン110上に投写され、拡大された画像が表示される。
本実施形態のプロジェクター100においては、赤色レーザー光源装置1R,緑色レーザー光源装置1G,青色レーザー光源装置1Bとして上記第1〜第3実施形態の光源装置1,30,50が用いられているので、小型、安価で明るい画像表示が可能なプロジェクターを実現することができる。
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マイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)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。
[第5実施形態]
以下、本発明に係る第5実施形態について図10を参照して説明する。
本実施形態では、走査型の画像表示装置について説明する。図10は本実施形態の画像表示装置の概略構成図である。
以下、本発明に係る第5実施形態について図10を参照して説明する。
本実施形態では、走査型の画像表示装置について説明する。図10は本実施形態の画像表示装置の概略構成図である。
本実施形態の画像表示装置200は、図10に示すように、上記第1実施形態のレーザー光源装置1と、レーザー光源装置1から射出された光をスクリーン210に向かって走査するMEMSミラー(走査手段)202と、レーザー光源装置1から射出された光をMEMSミラー202に集光させる集光レンズ203とを備えている。レーザー光源装置1から射出された光は、MEMSミラー202の駆動によってスクリーン210上を水平方向、垂直方向に走査される。カラー画像を表示する場合は、例えばレーザーダイオードを構成する複数のエミッターを、赤、緑、青のピーク波長を持つエミッターの組み合わせによって構成すれば良い。
なお、第2,第3実施形態のレーザー光源装置30,50を用いても良い。
なお、第2,第3実施形態のレーザー光源装置30,50を用いても良い。
[第6実施形態]
以下、上記実施形態のレーザー光源装置1を応用したモニター装置300の構成例について図11を用いて説明する。
図11は、本実施形態のモニター装置の概略構成図である。
本実施形態のモニター装置300は、図11に示すように、装置本体310と、光伝送部320と、を備える。装置本体310は、上述の第1実施形態のレーザー光源装置1を備えている。
以下、上記実施形態のレーザー光源装置1を応用したモニター装置300の構成例について図11を用いて説明する。
図11は、本実施形態のモニター装置の概略構成図である。
本実施形態のモニター装置300は、図11に示すように、装置本体310と、光伝送部320と、を備える。装置本体310は、上述の第1実施形態のレーザー光源装置1を備えている。
光伝送部320は、光を送る側と受ける側の2本のライトガイド321,322を備えている。各ライトガイド321,322は、多数本の光ファイバを束ねたものであり、レーザー光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド321の入射側には光源装置1が設置され、その出射側には拡散板323が設置されている。レーザー光源装置1から射出されたレーザー光は、ライトガイド321を通じて光伝送部320の先端に設けられた拡散板323に送られ、拡散板323により拡散されて被写体を照射する。
光伝送部320の先端には、結像レンズ324が設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ324で受けることができる。受けた反射光は、受け側のライトガイド322を通じて装置本体310内に設けられた撮像手段としてのカメラ311に送られる。この結果、レーザー光源装置1から射出されたレーザー光で被写体を照射して得られた反射光に基づく画像をカメラ311で撮像することができる。
本実施形態のモニター装置300によれば、上記第1、第2実施形態のレーザー光源装置1が用いられているので、小型、安価で鮮明な撮像が可能なモニター装置を実現することができる。
なお、第2,第3実施形態のレーザー光源装置30,50を用いても良い。
なお、第2,第3実施形態のレーザー光源装置30,50を用いても良い。
なお、本発明の技術範囲は上記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において種々の変更を加えることが可能である。例えば第1、第2実施形態のレーザー光源装置におけるレーザーダイオード、波長選択ミラー、波長変換素子の具体的な構成については上記の例に限ることなく、適宜変更が可能である。
前記実施形態および各変形例から把握できる請求項に記載されている内容以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
レーザー光を射出する発光部を有する第1発光素子と、レーザー光を射出する発光部を有する第2発光素子と、前記第1発光素子及び前記第2発光素子のそれぞれから射出されたレーザー光の光路上に配置され、入射するレーザー光の一部を前記第1発光素子及び前記第2発光素子に向かう方向とは異なる方向に射出させ、残りのレーザー光を前記第1発光素子及び前記第2発光素子に向かう方向に射出させる第1,第2分離部とを備え、前記第1発光素子及び前記第2発光素子は、1つのレーザー基板上に互いに一方の発光素子の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光素子の発光部に入射するように対応して形成されていることを特徴とするレーザー光源装置。
このような構成では、第1発光素子の発光部から射出されたレーザー光は、第2発光素子の発光部に入射し、第2発光素子の発光部から射出されたレーザー光は、第1発光素子の発光部に入射する。そして、第1発光素子の発光部と第2発光素子の発光部との間を往復したレーザー光のうち、一部のレーザー光は、第1,第2分離部により、第1,第2発光素子とは異なる方向に射出される。一方、残りのレーザー光は、第1,第2分離部により、第1,第2発光素子に射出される。
このとき、第1発光素子及び第2発光素子は、1つのレーザー基板上に互いに一方の発光素子の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光素子の発光部に入射するように対応して形成されているため、対向する発光素子にレーザー光を精度良く入射させる構成となっている。これにより、第1,第2発光素子のそれぞれの発光部から射出されたレーザー光を損失させることなく、対向する発光素子に入射させることが可能となる。したがって、光の利用効率を向上させることが可能となり、高出力化を実現することができる。
このとき、第1発光素子及び第2発光素子は、1つのレーザー基板上に互いに一方の発光素子の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光素子の発光部に入射するように対応して形成されているため、対向する発光素子にレーザー光を精度良く入射させる構成となっている。これにより、第1,第2発光素子のそれぞれの発光部から射出されたレーザー光を損失させることなく、対向する発光素子に入射させることが可能となる。したがって、光の利用効率を向上させることが可能となり、高出力化を実現することができる。
前記第1発光素子及び前記第2発光素子が、それぞれ複数の前記発光部を備え、前記第1発光素子の複数の発光部の配列方向と、前記第2発光素子の複数の発光部の配列方向とが略平行であり、前記第1発光素子の隣接する発光部間の間隔と、前記第2発光素子の隣接する発光部間の間隔とが略同一であり、前記第1分離部に前記第1発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が入射し、前記第2分離部に前記第2発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が入射することを特徴とするレーザー光源装置。
このような構成では、第1発光素子の複数の発光部の配列方向と、第2発光素子の複数の発光部の配列方向とが略平行であり、第1発光素子の隣接する発光部間の間隔と、第2発光素子の隣接する発光部間の間隔とが略同一である。これにより、第1発光素子の複数の発光部及び第2発光素子の複数の発光部は、位置精度良く形成されているため、一方の発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光を他方のレーザー光に正確に入射させることが可能となる。
また、第1発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が第1分離部に入射し、第2発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が第2分離部に入射するため、複数のレーザー光をまとめて分離するので、第1,第2分離部の配置の位置合わせが簡易化される。
また、第1発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が第1分離部に入射し、第2発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が第2分離部に入射するため、複数のレーザー光をまとめて分離するので、第1,第2分離部の配置の位置合わせが簡易化される。
前記第1,第2発光素子の複数の発光部は、それぞれ赤色光用、緑色光用、青色光用の赤色光用発光部、緑色光用発光部、青色光用発光部を有し、前記レーザー基板の端部側から中央部に向かって同色用の前記赤色光用発光部、緑色光用発光部、青色光用発光部が配置されていることを特徴とするレーザー光源装置。
このような構成では、赤色光用発光部、緑色光用発光部、青色光用発光部を同一レーザー基板上に形成することにより、1つのレーザー基板あたりの発光部の取り個数を増やすことが可能となる。
また、レーザー基板の端部側から中央部に向かって同色用の発光部が配置されているため、第1,第2分離部の配置により、各発光部から射出されたレーザー光の光路長を略同一にすることが可能となる。
また、レーザー基板の端部側から中央部に向かって同色用の発光部が配置されているため、第1,第2分離部の配置により、各発光部から射出されたレーザー光の光路長を略同一にすることが可能となる。
支持基板上に、第1レーザー基板及び第2レーザー基板を配置し、前記支持基板と前記第1レーザー基板及び前記第2レーザー基板を接着する接着工程と、前記接着工程の後に、前記第1,第2レーザー基板上のそれぞれにレーザー光を射出する第1,第2発光部を形成する工程と、前記第1,第2発光素子から射出されたレーザー光のそれぞれの光路上に、入射したレーザー光を当該レーザー光の状態に応じて分離する第1,第2分離部を配置する工程とを備えることを特徴とするレーザー光源装置の製造方法。
このような製造方法では、支持基板上に、第1レーザー基板及び第2レーザー基板を配置し、支持基板に第1レーザー基板及び第2レーザー基板を接着する。その後、第1レーザー基板上にレーザー光を射出する第1発光部を形成し、また、第2レーザー基板上にレーザー光を射出する第2発光部を形成する。これにより、支持基板上に第1レーザー基板及び第2レーザー基板を接着した際、例えば、2つのレーザー基板を平行に接着できなかった場合でも、第1,第2レーザー基板上に第1,第2発光部を精度良く形成することが可能となる。したがって、互いに一方の発光素子の発光部から射出されたレーザー光を他方の発光素子の発光部に正確に入射させることが可能となる。
また、第1レーザー基板及び第2レーザー基板は、第1,第2発光部が形成される大きさで良いため、第1,第2レーザー基板の大きさを必要最低限の大きさにすることにより、レーザー基板のコストを抑えることが可能となる。
また、第1レーザー基板及び第2レーザー基板は、第1,第2発光部が形成される大きさで良いため、第1,第2レーザー基板の大きさを必要最低限の大きさにすることにより、レーザー基板のコストを抑えることが可能となる。
1,30,50…レーザー光源装置、12,52…第1半導体レーザー素子(第1発光素子)、13,53…第2半導体レーザー素子(第2発光素子)、18…レーザー基板、22…エミッター(発光部)、23…エミッター(発光部)、41R,42R…赤色用エミッター(赤色光用発光部)、41G,42G…緑色用エミッター(緑色光用発光部)、41B,42B…青色用エミッター(青色光用発光部)、51a…第1レーザー基板(レーザー基板)、51b…第2レーザー基板(レーザー基板)、62…エミッター(第1発光部)、63…エミッター(第2発光部)。
Claims (10)
- レーザー光を射出する第1発光部と第2発光部とを有する第1発光素子と、
レーザー光を射出する第1発光部と第2発光部とを有する第2発光素子と、
前記第1発光素子及び前記第2発光素子のそれぞれから射出されたレーザー光の光路上に配置され、入射するレーザー光の一部を前記第1発光素子及び前記第2発光素子に向かう方向とは異なる方向に射出させ、残りのレーザー光を前記第1発光素子及び前記第2発光素子に向かう方向に射出させる第1,第2分離部とを備え、
前記第1発光素子の第1発光部及び前記第2発光素子の第1発光部は、互いに一方の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光部に入射するように対応して形成されており、
前記第1発光素子の第2発光部及び前記第2発光素子の第2発光部は、互いに一方の発光部から射出されたレーザー光が他方の発光部に入射するように対応して形成されており、
前記第1発光素子の第1発光部と前記第2発光素子の第1発光部との間隔は、前記第1発光素子の第2発光部と前記第2発光素子の第2発光部との間隔より長いことを特徴とするレーザー光源装置。 - 前記第1分離部と第2分離部とは、前記光路上の、
前記第1発光素子の第1発光部から前記第1分離部までの光路長が前記第1発光素子の第2発光部から前記第1分離部までの光路長より短く、
前記第2発光素子の第1発光部から前記第2分離部までの光路長が前記第2発光素子の第2発光部から前記第2分離部までの光路長より短く、
前記第1分離部から前記第2分離部までの、前記第1発光部から射出されたレーザー光の光路長が前記第1発光部から射出されたレーザー光の光路長より長い、
位置に配置されることを特徴とする請求項1に記載のレーザー光源装置。 - 前記第1発光素子の第1発光部及び前記第2発光素子の第1発光部が、それぞれ複数の発光部を備え、
前記第1発光素子の第1発光部の複数の発光部の配列方向と、前記第2発光素子の第1発光部の複数の発光部の配列方向とが略平行であり、
前記第1発光素子の第1発光部の隣接する発光部間の間隔と、前記第2発光素子の第1発光部の隣接する発光部間の間隔とが略同一であり、
前記第1分離部に前記第1発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が入射し、前記第2分離部に前記第2発光素子の複数の発光部から射出されたレーザー光が入射することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のレーザー光源装置。 - 前記第1発光部と前記第2発光部とは異なる色の光を射出する発光部であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のレーザー光源装置。
- 前記第1発光素子と前記第2発光素子とは、それぞれ前記第1発光部と前記第2発光部と第3発光部とを有し、
前記第3発光部は、前記第1発光部及び前記第2発光部とは異なる色の光を射出する発光部であり、
前記第1発光素子と前記第2発光素子との間の、前記第1発光部どうしの間隔は前記第2発光部どうしの間隔より長く、前記第2発光部どうしの間隔は前記第3発光部どうしの間隔より長いことを特徴とする請求項4に記載のレーザー光源装置。 - 前記第1分離部と前記第2分離部との間の光路上に配置され、前記第1発光素子及び前記第2発光素子から射出される基本波長のレーザー光がそれぞれ入射され、少なくとも基本波長のレーザー光の一部を所定の変換波長のレーザー光に変換する波長変換素子を備え、
前記第1,第2分離部は、前記所定の変換波長に変換されたレーザー光を前記第1,第2発光素子とは異なる方向へ射出させ、前記所定の変換波長に変換されなかった基本波長のレーザー光を前記第1,第2発光素子に射出させることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のレーザー光源装置。 - 前記第1発光素子の発光部及び前記第2発光素子の発光部は、1つのレーザー基板上に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のレーザー光源装置。
- 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のレーザー光源装置の製造方法であって、
フォトリソグラフィーを用いて前記レーザー基板上に前記第1発光素子及び前記第2発光素子を形成することを特徴とするレーザー光源装置の製造方法。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のレーザー光源装置と、
該レーザー光源装置から射出されたレーザー光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
該光変調装置により形成された画像を投射する投射装置とを備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のレーザー光源装置と、
該レーザー光源装置から射出された光により被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とするモニター装置。
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