JP2011142243A - レーザー光源装置、プロジェクター、モニター装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高出力なレーザー光が得られるレーザー光源装置を提供する。
【解決手段】本発明のレーザー光源装置は、光を射出する活性層と活性層における光の射出面と反対側に設けられた反射層とを各々が有しレーザー光を射出する一対の発光部11、12と、一対の発光部11、12の各々から射出されるレーザー光の光軸を折り曲げる光軸変換素子20Aと、を備えている。光軸変換素子20Aが、一対の発光部11、12の一方の発光部11から射出されるレーザー光を反射させる第1面231Aと、一対の発光部11、12の他方の発光部12から射出されるレーザー光を反射させる第2面232Aと、を有しており、第1面231Aで反射したレーザー光を第2面232Aを経て他方の発光部12に向けて射出させるとともに第2面232Aで反射したレーザー光を第1面231Aを経て一方の発光部11に向けて射出させる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明のレーザー光源装置は、光を射出する活性層と活性層における光の射出面と反対側に設けられた反射層とを各々が有しレーザー光を射出する一対の発光部11、12と、一対の発光部11、12の各々から射出されるレーザー光の光軸を折り曲げる光軸変換素子20Aと、を備えている。光軸変換素子20Aが、一対の発光部11、12の一方の発光部11から射出されるレーザー光を反射させる第1面231Aと、一対の発光部11、12の他方の発光部12から射出されるレーザー光を反射させる第2面232Aと、を有しており、第1面231Aで反射したレーザー光を第2面232Aを経て他方の発光部12に向けて射出させるとともに第2面232Aで反射したレーザー光を第1面231Aを経て一方の発光部11に向けて射出させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、レーザー光源装置、プロジェクター、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の分野では、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ー光源装置が期待されている。
このようなレーザー光源装置として、外部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のレーザー装置(レーザー光源装置)は、励起用半導体レーザー、発光部(エミッター)、出力ミラー、及び発光部と出力ミラーとの間に配置された波長変換素子を備えている。発光部は、励起用半導体レーザーからエネルギーを供給されて基本波長のレーザー光を発する発光層(活性層)と、励起用半導体レーザーと発光層との間に設けられ基本波長のレーザー光を反射させる誘電体多層膜ミラー(反射層)とを有している。波長変換素子は、入射した基本波長のレーザー光の一部を2次高調波等の変換波長のレーザー光に変換し、出力ミラーは、基本波長のレーザー光を反射させるとともに変換波長のレーザー光を透過させる。
このような構成により、発光部から射出された基本波長のレーザー光は、その一部が波長変換素子により変換波長のレーザー光に変換される。変換波長のレーザー光は、出力ミラーを透過して取り出される。出力ミラーと発光部とは高精度に位置合わせされており、波長変換素子で変換されなかった基本波長のレーザー光は、出力ミラーで反射した後に発光部に入射し誘電体多層膜ミラーで反射する。このように基本波長のレーザー光は、出力ミラーと誘電体多層膜ミラーとの間を往復し、往路と帰路とで光路が一致することにより共振する。共振により基本波長のレーザー光が増幅され、これが変換波長のレーザー光に変換されて取り出されることにより高出力な所望波長のレーザー光が得られる。
このようなレーザー装置にあっては、発光部と出力ミラーとを高精度に位置合わせすることが極めて重要である。発光部と出力ミラーとに位置ずれを生じていると、基本波長のレーザー光の光束が往路と帰路とで重ならなくなり共振が得られなくなることや、出力ミラーで反射した基本波長のレーザー光が発光部に入射しなくなり光の利用効率が低下してしまうこと等の不都合を生じるからである。
特許文献1のレーザー装置によれば、高出力かつ所望波長のレーザー光が得られると考えられる。しかしながら、さらなる高出力化を図るためには、改善すべき点がある。
特許文献1の技術を用いて高出力化を図る手法としては、複数のレーザー装置を設けるとともに射出される複数のレーザー光を束ねて射出することが考えられる。この手法によると、並列するレーザー装置の数に比例して部品数が増加し、装置の大型化や高コスト化を招いてしまう。そこで、複数のレーザー装置において一部の構成要素を共通に用いて低コスト化を図る手法も考えられる。例えば、複数の発光部を用いるとともに、外部共振器や波長変換素子を複数の発光部で共通にすることにより1つのレーザー装置を構成する手法である。
特許文献1の技術を用いて高出力化を図る手法としては、複数のレーザー装置を設けるとともに射出される複数のレーザー光を束ねて射出することが考えられる。この手法によると、並列するレーザー装置の数に比例して部品数が増加し、装置の大型化や高コスト化を招いてしまう。そこで、複数のレーザー装置において一部の構成要素を共通に用いて低コスト化を図る手法も考えられる。例えば、複数の発光部を用いるとともに、外部共振器や波長変換素子を複数の発光部で共通にすることにより1つのレーザー装置を構成する手法である。
しかしながら、前記のように1つの発光部を用いる場合でも構成要素の高精度な位置合わせが要求されており、複数の発光部を用いるとさらに高精度な位置合わせが必要になる。位置合わせの精度が不十分であると、構成要素が増えたことにより累積の位置ずれが大きくなり、結果的に所望出力のレーザー光が得られなくなるからである。このような観点で高精度な位置合わせを行うと、製造効率が低下してしまうことにより高出力化に対応することが現実的でなくなる。
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、高出力化に対応可能なレーザー光源装置を提供することを目的の1つとする。また、このようなレーザー光源装置を備えた良好なプロジェクター、モニター装置を提供することを目的の1つとする。
本発明のレーザー光源装置は、光を射出する活性層と該活性層における光の射出面と反対側に設けられた反射層とを各々が有しレーザー光を射出する一対の発光部と、前記一対の発光部の各々から射出されるレーザー光の光軸を折り曲げる光軸変換素子と、を備え、前記光軸変換素子が、前記一対の発光部の一方の発光部から射出されるレーザー光を反射させる第1面と、前記一対の発光部の他方の発光部から射出されるレーザー光を反射させる第2面と、を有しており、前記第1面で反射したレーザー光を前記第2面を経て前記他方の発光部に向けて射出させるとともに前記第2面で反射したレーザー光を前記第1面を経て前記一方の発光部に向けて射出させることを特徴とする。
このようにすれば、一方の発光部から光軸変換素子に入射したレーザー光が、他方の発光部に向けて射出されるとともに、他方の発光部から光軸変換素子に入射したレーザー光が、一方の発光部に向けて射出される。これにより、一方の発光部から射出されたレーザー光と他方の発光部から射出されたレーザー光とが、一対の発光部の間の光路で共振する。一対の発光部から射出されたレーザー光を互いに共振させると、1つの発光部から射出されたレーザー光を共振させる場合に比べて発光量が増えることに加えて、連続的な誘導放出を生じることによりレーザー光が増幅される。このようにしてゲインが格段に高くなり、高出力なレーザー光が得られるレーザー光源装置となる。
また、一対の発光部から射出されるレーザー光を1つの光軸変換素子によって、共振させかつ取り出すので、複数の独立した反射部材からなる光学系により共振させるよりも部品数が少なくなる。したがって、部品間の位置合わせの回数が少なくなり、位置合わせが容易になるとともに位置ずれを低減することができる。よって、一対の発光部の間の光路で良好にレーザー光を共振させることができ、格段に高出力なレーザー光が得られる光源装置となる。
また、前記一対の発光部は、共通の基板上に形成されており、該一対の発光部から互いに平行な光軸のレーザー光が射出されるように配置されていることが好ましい。
このようにすれば、一対の発光部と基板とが一体になるので、基板と光軸変換素子との位置合わせを行うことにより、一方の発光部と光軸変換素子と位置合わせ、及び他方の発光部と光軸変換素子との位置合わせを一括して行うことができ、容易にかつ高精度に位置合わせを行うことができる。また、独立した部品として設けられた2つの発光部に対して位置合わせを行うことによりこれらを一対にする場合には、位置精度が位置合わせ用治具の機械精度により定まるが、前記の構成によれば一対の発光部の位置精度が発光部の形成時の加工精度により定まる。形成時の加工精度は、位置合わせ用治具の機械精度よりも格段に高精度であるので、一対の発光部の位置精度が格段に高くなる。
このようにすれば、一対の発光部と基板とが一体になるので、基板と光軸変換素子との位置合わせを行うことにより、一方の発光部と光軸変換素子と位置合わせ、及び他方の発光部と光軸変換素子との位置合わせを一括して行うことができ、容易にかつ高精度に位置合わせを行うことができる。また、独立した部品として設けられた2つの発光部に対して位置合わせを行うことによりこれらを一対にする場合には、位置精度が位置合わせ用治具の機械精度により定まるが、前記の構成によれば一対の発光部の位置精度が発光部の形成時の加工精度により定まる。形成時の加工精度は、位置合わせ用治具の機械精度よりも格段に高精度であるので、一対の発光部の位置精度が格段に高くなる。
また、前記基板上に複数組の前記一対の発光部が形成されていることが好ましく、この場合には、前記複数組の一対の発光部を構成する各々の発光部が、1つの配列方向に沿って配列されてもよいし、また前記複数組の一対の発光部を構成する各々の一対の発光部が、前記一対の発光部における発光部の配列方向と交差する方向に配列されていてもよい。
基板上に複数組の一対の発光部が形成されていれば、1組の一対の発光部のみが形成されている場合よりも、レーザー光源装置から射出されるレーザー光の総出力が格段に高くなる。複数組の一対の発光部を構成する各々の発光部が1つの配列方向に沿って配列されていれば帯状のレーザー光が得られるレーザー光源装置となる。複数組の一対の発光部を構成する各々の一対の発光部が、一対の発光部における発光部の配列方向と交差する方向に配列されていれば、面状のレーザー光が得られるレーザー光源装置となる。このように、取り出されるレーザー光の全体としての断面形状が調整可能になるので、幅広い用途に対応可能なレーザー光源装置になる。
また、前記複数組の前記一対の発光部で共通して1つの前記光軸変換素子が設けられている構成としてもよい。
複数組の一対の発光部で共通して1つ光軸変換素子が設けられていれば、基板と光軸変換素子との位置合わせを行うことにより、複数組の各々と光軸変換素子との位置合わせを一括して行うことができ、格段に位置合わせが容易になる。
複数組の一対の発光部で共通して1つ光軸変換素子が設けられていれば、基板と光軸変換素子との位置合わせを行うことにより、複数組の各々と光軸変換素子との位置合わせを一括して行うことができ、格段に位置合わせが容易になる。
また、前記第1面が、前記第2面と直交していることが好ましい。
このようにすれば、一方の発光部から射出されたレーザー光が第1面、第2面でこの順に反射して他方の発光部に向けて射出される。また、他方の発光部から射出されたレーザー光が第2面、第1面でこの順に反射して一方の発光部に向けて射出される。このようにすれば、第1面と第2面とが直交している光軸変換素子、すなわち単純な形状の光軸変換素子によりレーザー光を共振させることができるので、複雑な形状の光軸変換素子を採用する場合よりもレーザー光源装置を構成することが容易になる。
このようにすれば、一方の発光部から射出されたレーザー光が第1面、第2面でこの順に反射して他方の発光部に向けて射出される。また、他方の発光部から射出されたレーザー光が第2面、第1面でこの順に反射して一方の発光部に向けて射出される。このようにすれば、第1面と第2面とが直交している光軸変換素子、すなわち単純な形状の光軸変換素子によりレーザー光を共振させることができるので、複雑な形状の光軸変換素子を採用する場合よりもレーザー光源装置を構成することが容易になる。
また、少なくとも前記一方の発光部と前記光軸変換素子との間の光路に配置され、入射する基本波長のレーザー光の少なくとも一部を前記基本波長と異なる変換波長のレーザー光に変換して射出する波長変換素子を有しており、前記第1面及び前記第2面の各々が、前記基本波長のレーザー光を反射させるとともに前記変換波長のレーザー光を透過させる光分離膜により構成されていてもよい。この場合には、前記波長変換素子が、前記一方の発光部と前記光軸変換素子との間の光路、及び前記他方の発光部と前記光軸変換素子との間の光路に設けられている構成としてもよい。また、前記光分離膜において、入射する偏光の反射率が前記偏光の偏光方向によって異なっている構成としてもよい。
基本波長のレーザー光を変換波長のレーザー光に変換する波長変換素子を有しており、第1面及び前記第2面の各々が変換波長のレーザー光を透過させる光分離膜により構成されていれば、変換波長に変換されたレーザー光が第1面及び第2面から取り出される。また、発光部から直接得られない波長のレーザー光を取り出すことが可能になり、高出力かつ所望波長のレーザー光が得られるレーザー光源装置となる。
また、波長変換素子が、一方の発光部と光軸変換素子との間の光路、及び他方の発光部と光軸変換素子との間の光路に設けられていれば、一対の発光部の各々から射出されたレーザー光を変換波長のレーザー光に効率よく変換することができる。すなわち、一方の発光部と光軸変換素子との間の光路に設けられた波長変換素子によって変換波長のレーザー光に変換されなかったレーザー光は、他方の発光部と光軸変換素子との間の光路に設けられた波長変換素子を通り、その一部が変換波長のレーザー光に変換される。このように一方の発光部から射出されるレーザー光は、他方の発光部に到達するまでに波長変換素子を2回通るので波長変換素子の内部を通る光路が長くなり、所定波長のレーザー光に効率よく変換される。
また、光分離膜において、入射する偏光の反射率が前記偏光の偏光方向によって異なっていれば、光分離膜において反射率が高い偏光方向の偏光が第1面及び第2面で反射しやすくなる。したがって、この偏光は一対の発光部の間の光路を往復する回数が多くなり、良好に共振するとともに波長変換素子によって所定波長のレーザー光に変換される。また、波長変換素子の偏光依存性に応じて、変換に適した偏光を波長変換素子に入射させることが可能になる。よって、第1面及び第2面から格段に高出力な所望波長のレーザー光を取り出すことが可能になる。
また、前記一方の発光部と前記他方の発光部との間を往復するレーザー光の光路間に所定波長帯域のレーザー光を透過させるバンドパスフィルターが設けられているが好ましい。
このようにすれば、一対の発光部の間を往復するレーザー光の波長帯域がバンドパスフィルターによって規定され、所定波長帯域のレーザー光を選択的に共振させることができる。また、レーザー光が波長変換素子を複数回数通ることにより、所望波長と異なる高次高調波を生じた場合でもこれをバンドパスフィルターにより除くことができるので、所望波長のレーザー光が得られるようになる。
このようにすれば、一対の発光部の間を往復するレーザー光の波長帯域がバンドパスフィルターによって規定され、所定波長帯域のレーザー光を選択的に共振させることができる。また、レーザー光が波長変換素子を複数回数通ることにより、所望波長と異なる高次高調波を生じた場合でもこれをバンドパスフィルターにより除くことができるので、所望波長のレーザー光が得られるようになる。
また、前記光軸変換素子において前記一対の発光部の各々から射出されたレーザー光が入射する面に反射防止膜が設けられていることが好ましい。
このようにすれば、一方の発光部から射出されたレーザー光が、前記の面で反射しなくなるので、反射による損失を生じることなく光軸変換素子に入射し、他方の発光部側に射出される。これにより、一対の発光部の間の光路でレーザー光を良好に共振させることができるとともに、共振したレーザー光を波長変換素子によって変換波長のレーザー光に効率よく変換することができる。また、波長変換素子によって変換された変換波長のレーザー光が、光軸変換素子の前記の面で反射しなくなるので、反射による損失を生じることなく光軸変換素子に入射し、第1面又は第2面から効率よく取り出される。
このようにすれば、一方の発光部から射出されたレーザー光が、前記の面で反射しなくなるので、反射による損失を生じることなく光軸変換素子に入射し、他方の発光部側に射出される。これにより、一対の発光部の間の光路でレーザー光を良好に共振させることができるとともに、共振したレーザー光を波長変換素子によって変換波長のレーザー光に効率よく変換することができる。また、波長変換素子によって変換された変換波長のレーザー光が、光軸変換素子の前記の面で反射しなくなるので、反射による損失を生じることなく光軸変換素子に入射し、第1面又は第2面から効率よく取り出される。
本発明のプロジェクターは、前記の本発明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ー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。
本発明のレーザー光源装置によれば高出力なレーザー光が得られるので、前記の構成によれば高出力なレーザー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ーとなる。
本発明のレーザー光源装置によれば高出力なレーザー光が得られるので、前記の構成によれば高出力なレーザー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ーとなる。
本発明のモニター装置は、前記の本発明のレーザー光源装置と、該レーザー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。
本発明のレーザー光源装置によれば高出力なレーザー光が得られるので、高出力なレーザー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ー装置となる。
本発明のレーザー光源装置によれば高出力なレーザー光が得られるので、高出力なレーザー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ー装置となる。
以下、本発明に係る第1〜第3実施形態を説明するが、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い。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。
図1(a)、(b)は、第1実施形態のレーザー光源装置100Aの概略構成図であり、図1(a)には一方の発光部から射出されるレーザー光を、図1(b)には他方の発光部からレーザー光を模式的に図示している。図1(a)に示すようにレーザー光源装置100Aは、エミッター(発光部)11及びエミッター12からなる一対のエミッターと、光軸変換素子20Aとを備えている。本実施形態のエミッター11及びエミッター12は、基板10に一括して形成されて1つの半導体レーザーを構成しており、基板10においてエミッター11及びエミッター12が配置された面(以下、エミッター形成面と称す)に対向して光軸変換素子20Aが配置されている。
以下、図1(a)に示したXYZ直交座標系を設定し、これに基づいて部材の位置関係を説明する。このXYZ直交座標系において、前記エミッター形成面に沿う方向のうちのエミッター11、12が並ぶ方向をX方向、X方向と直交する方向をZ方向、基板10の厚み方向をY方向としている。また、エミッター11からエミッター12に向かう方向をX正方向としており、基板10から光軸変換素子20Aに向かう方向をY正方向としている。
エミッター11は、DBR層(反射層)11aとDBR層11a上(Y正方向側)に設けられた活性層11bとを有している。エミッター12は、エミッター11と同様の構成になっており、DBR層12aと活性層12bとを有している。本実施形態のエミッター11は、活性層11b、12bから発せられた光がエミッター11内で共振することにより、レーザー発振を生じて基本波長のレーザー光を射出するようになっている。ここでは、基本波長のレーザー光として、波長が1064nmの赤外レーザー光が、エミッター11からY正方向側に射出される。エミッター12もエミッター11と同様になっており、エミッター11から射出される赤外レーザー光L1とエミッター12から射出される赤外レーザー光L2は、各々の光束の中心軸(光軸)が平行になるようになっている。すなわち、赤外レーザー光L1、L2はいずれもエミッター形成面の法線方向に、光軸変換素子20Aに向けて射出される。
本実施形態の光軸変換素子20Aは、断面形状が略直角二等辺三角形の三角柱状のプリズム21A、22A、23Aを組み合わせたものであり、その断面形状が略長方形になっている。プリズム21A、22Aは、同じ大きさのものであり、直角二等辺三角形の互いに直交する2辺のうちの片方と平行な面がX方向と平行になっている。また、プリズム21A、22Aは、各々のX方向と平行な面が連続するように、X方向に並んで配置されている。プリズム23Aは、直角二等辺三角形の互いに直交する2辺に対応する面が、それぞれプリズム21A、22Aに当接しており、直角二等辺三角形の斜辺と平行な面がX方向と平行になっている。プリズム23Aは、直角二等辺三角形の互いに直交する2辺に対応し互いに直交する第1面231A、第2面232Aと、直角二等辺三角形の斜辺に対応する第3面233Aとを有している。光軸変換素子20Aは、第3面233Aが赤外レーザー光L1、L2と直交するように配置されている。
第1面231A及び第2面232Aは、基板10のエミッター形成面の法線方向と45°の角度をなしており、入射した赤外レーザー光の一部を反射させるとともに残りを透過させるハーフミラーになっている。これにより、エミッター11から射出された赤外レーザー光L1は、その一部が第1面231Aで反射するとともにその残りが第1面231Aを通りプリズム21Aを介して射出される。射出される赤外レーザー光L12の光軸は、プリズム21Aを設けておりプリズム21A、23Aとの間で屈折率の違いがほとんどないので、エミッター11と光軸変換素子20Aとの間の光軸と同じ方向になる。
第1面231Aにおける赤外レーザー光L1の入射角が45°であるから、反射した赤外レーザー光L11は、進行方向が入射前の赤外レーザー光L1よりも第2面232A側に90°変化する。そして、第2面232Aに入射角45°で入射して反射し、その進行方向が再度90°変化することにより光軸変換素子20Aから基板10に向けて射出される。光軸変換素子20Aと基板10とは、エミッター形成面に沿う方向(X方向、Z方向)の相対位置が調整されており、これにより赤外レーザー光L13が光軸変換素子20Aを経てエミッター12に向けて入射する。エミッター12に入射した赤外レーザー光L13は、DBR層12aで反射し活性層12bから発せられた赤外レーザー光とともにエミッター12から射出される。
また、エミッター12から射出された赤外レーザー光L2も同様に、光軸変換素子20Aに入射した後に第2面232Aで反射しその進行方向が90°変化する。そして、第1面231Aで反射するとともに進行方向が再度90°変化して、光軸変換素子20Aを経てエミッター11に入射する。エミッター11に入射した赤外レーザー光L23は、DBR層11aで反射し活性層11bから発せられた赤外レーザー光L1ととともにエミッター11から射出される。
このようにエミッター11、12の各々から射出された赤外レーザー光L1、L2は、エミッター11、12の間の光路を往復するようになっている。
このようにエミッター11、12の各々から射出された赤外レーザー光L1、L2は、エミッター11、12の間の光路を往復するようになっている。
エミッター11、12の各々から射出された赤外レーザー光L1、L2は、エミッター11、12の間の光路が一致することにより共振する。エミッター11、12の間の光路長は、基板10と光軸変換素子20Aとの間の距離、すなわちY方向の相対位置を調整することにより、共振に適した長さになっている。共振した赤外レーザー光が第1面231Aに入射すると、その一部が反射するとともに残りが第1面231Aを通りプリズム21Aを介して射出される。このようにして、共振した赤外レーザー光がプリズム21Aから取り出されるとともに、同様にしてプリズム22Aからも取り出される。
レーザー光源装置100Aによれば、共振した赤外レーザー光が取り出されるので、高出力な赤外レーザー光を得ることができる。エミッター11から射出された赤外レーザー光L1とエミッター12から射出された赤外レーザー光L2とを共振させるので、1つのエミッターから射出される赤外レーザー光を共振させるよりも格段に高出力な赤外レーザー光が得られる。また、連続的な誘導放出を生じるようになるので、エミッターの個数に応じた倍率(ここでは2倍)よりも高出力なレーザー光が得られる。
また、光軸変換素子20Aが、第1面231A、第2面232Aを有する1つの素子であるので、互いに独立した複数の部品からなる光学系により外部共振器を構成するよりも、位置合わせの回数が少なくなる。
例えば、一対のハーフミラー、及び一対の発光部の4つの部品を用いてレーザー発振を得るためには、4つの部品間で位置合わせを行う必要がある。位置合わせとしては少なくとも、一対の発光部の各々から射出される赤外レーザー光の光束を互いに重ね合わせる位置合わせと、共振させるために一対の発光部間の光路長を調整するための位置合わせとが必要であると考えられる。したがって、部品数が増えると位置合わせ回数が飛躍的に増えてしまう。
一方、本実施形態のレーザー光源装置100Aにあっては、エミッター11、エミッター12、光軸変換素子20Aの合計3つの構成要素間で位置合わせを行えばよい。さらに、エミッター11、12が基板10と一体になっているので、基板10と光軸変換素子20Aとの位置合わせを行うことにより、エミッター11と光軸変換素子20との位置合わせとエミッター12と光軸変換素子20Aとの位置合わせとを一括して行うことができる。例えば、エミッター11とエミッター12との中心位置を光軸変換素子20Aの中心位置とを合わせることにより、赤外レーザー光L1、L2の光軸を重ね合わせることができる。また、このような状態で光軸変換素子20Aと基板10との間隔(Y方向の相対位置)を調整することにより、エミッター11、12の間の光路長を共振に適した長さに調整することができる。このようにレーザー光源装置の製造工程における工数を減らすことができ、また赤外レーザー光を良好に共振させることができるので高出力な赤外レーザー光が得られるようになる。すなわち、1回あたりの位置合わせ精度が同じであれば、位置合わせ回数が少ないほど累積の位置誤差が小さくなるので、共振させる赤外レーザー光の光束が重なり合う部分の面積が大きくなり、効率よく共振させることができる。
例えば、一対のハーフミラー、及び一対の発光部の4つの部品を用いてレーザー発振を得るためには、4つの部品間で位置合わせを行う必要がある。位置合わせとしては少なくとも、一対の発光部の各々から射出される赤外レーザー光の光束を互いに重ね合わせる位置合わせと、共振させるために一対の発光部間の光路長を調整するための位置合わせとが必要であると考えられる。したがって、部品数が増えると位置合わせ回数が飛躍的に増えてしまう。
一方、本実施形態のレーザー光源装置100Aにあっては、エミッター11、エミッター12、光軸変換素子20Aの合計3つの構成要素間で位置合わせを行えばよい。さらに、エミッター11、12が基板10と一体になっているので、基板10と光軸変換素子20Aとの位置合わせを行うことにより、エミッター11と光軸変換素子20との位置合わせとエミッター12と光軸変換素子20Aとの位置合わせとを一括して行うことができる。例えば、エミッター11とエミッター12との中心位置を光軸変換素子20Aの中心位置とを合わせることにより、赤外レーザー光L1、L2の光軸を重ね合わせることができる。また、このような状態で光軸変換素子20Aと基板10との間隔(Y方向の相対位置)を調整することにより、エミッター11、12の間の光路長を共振に適した長さに調整することができる。このようにレーザー光源装置の製造工程における工数を減らすことができ、また赤外レーザー光を良好に共振させることができるので高出力な赤外レーザー光が得られるようになる。すなわち、1回あたりの位置合わせ精度が同じであれば、位置合わせ回数が少ないほど累積の位置誤差が小さくなるので、共振させる赤外レーザー光の光束が重なり合う部分の面積が大きくなり、効率よく共振させることができる。
また、エミッター11、12は、基板10に一括して形成されているので、これらの相対位置の精度はエミッター11、12の形成工程における加工精度により定まる。したがって、これらが独立した部品であり位置合わせを行って配置する場合よりも、エミッター11、12の相対位置が格段に高精度となる。例えば、形成工程におけるフォトリソグラフィ法等による加工精度は数十nm程度であるのに対し、XYステージ等の位置合わせ用治具により一対とする場合にはその機械精度は数μm程度である。このように相対位置を格段に高精度にすることができるので、共振の効率を向上させることができる。
なお、第1面231Aや第2面232Aは、入射光を透過光と反射光とに分離するものであればよく、ハーフミラーの他にも偏光ビームスプリッター膜やワイヤーグリッド等の偏光分離手段を用いてもよい。
また、一対のエミッターを1つの基板に設ける場合において、Y方向における一方のエミッターの位置と、他方のエミッターの位置とが一致していなくてもよい。例えば、基板のエミッター形成面に段差が設けられており、一方のエミッターが上段面に形成されているとともに他方のエミッターが下段面に形成されていてもよい。この場合にも、基板と光軸変換素子との距離を調整することにより光路長を調整することができるので、位置合わせの容易性は前記実施形態と同様である。
また、エミッター11、12と同様の一対のエミッターをZ方向に複数組配置してもよく、これにより取り出されるレーザー光の総出力を高めることができる。
また、光軸変換素子としては、断面形状が直角二等辺三角形以外のものを用いることもでき、具体的には以下の変形例1〜3のようなものが挙げられる。
また、一対のエミッターを1つの基板に設ける場合において、Y方向における一方のエミッターの位置と、他方のエミッターの位置とが一致していなくてもよい。例えば、基板のエミッター形成面に段差が設けられており、一方のエミッターが上段面に形成されているとともに他方のエミッターが下段面に形成されていてもよい。この場合にも、基板と光軸変換素子との距離を調整することにより光路長を調整することができるので、位置合わせの容易性は前記実施形態と同様である。
また、エミッター11、12と同様の一対のエミッターをZ方向に複数組配置してもよく、これにより取り出されるレーザー光の総出力を高めることができる。
また、光軸変換素子としては、断面形状が直角二等辺三角形以外のものを用いることもでき、具体的には以下の変形例1〜3のようなものが挙げられる。
図2は、第1実施形態と光軸変換素子の形状が異なる変形例1のレーザー光源装置100Bの概略構成を示す模式図である。レーザー光源装置100Bの光軸変換素子20Bは、断面形状が直角三角形のプリズム21B、22B、23Bを組み合わせたものであり、エミッター11、12から射出される赤外レーザー光が、プリズム23Bに入射するようになっている。プリズム23Bは、直角三角形の斜辺を含んだ第3面233Bの法線方向がエミッター11、12から射出される赤外レーザー光の光軸に対して傾斜している。エミッター11から射出された赤外レーザー光は、第3面233Bで屈折してプリズム23Bに入射する。プリズム23に入射した赤外レーザー光は、第1面231B、第2面232Bで順に反射して光軸が変化し、第3面233Bで再度屈折してエミッター12に向けて射出される。このようなレーザー光源装置100Bにおいても、基本波長のレーザー光を共振させることができ、高出力なレーザー光が取り出される。なお、変形例1において、第3面233Bの反射防止膜を設けてもよいし、プリズム23Bとエミッター11、12との間に屈折や反射を防止するプリズムを配置してもよい。
図3は、変形例2のレーザー光源装置100Cの概略構成を示す模式図である。レーザー光源装置200Cの光軸変換素子20Cは、プリズム21C、22C、23C、24Cを組み合わせたものであり、プリズム21C、22C、23Cは変形例1のプリズム21B、22B、23Bと同様のものである。エミッター11、12から射出される赤外レーザー光は、プリズム24Cを経てプリズム23Cに入射するようになっている。プリズム24Cにおいてエミッター11、12に対向する面は、エミッター11、12から射出される赤外レーザー光の光軸と直交している。これにより、プリズム24Cの表面における反射が防止される。
図3(a)は、変形例3のレーザー光源装置100Dの概略構成を示す模式図であり、図3(b)はレーザー光源装置100Dにおける光軸が、光軸変換素子の各面となす角度を示す図である。光軸変換素子20Dは、断面形状が等脚台形になっており、台形の互いに平行な2辺のうちの一方の辺に平行な第3面233Dがエミッター形成面の法線方向と直交するように配置されている。第3面233Dと平行な第4面234Dは、赤外レーザー光L1、L2を全反射するミラー面になっている。また、第3面233Dと第4面234Dとの間の第1面231D、第2面232Dは、いずれも第3面233Dと(π/2−α)[°]の角度をなしており、第4面234Dと(π/2‐2α)[°]の角度をなしている。第1面231D、第2面232Dは、いずれも第1実施形態と同様にハーフミラーになっている。図2(b)には、α=30°の場合を図示しているが、0°<α<45°の範囲であれば同様の結果が得られる。また、α=45°の場合には第1実施形態と同様になる。以下、α=30°の場合について説明する。
エミッター11から射出された赤外レーザー光L1は、入射角30°で第1面231Dに入射しその一部が第1面231Dで反射する。反射した赤外レーザー光L11は、入射角30°で第4面234Dに入射し第4面234Dで反射した後、入射角30°で第2面232Dに入射しその一部が第2面232Dで反射する。第2面232Dで反射した赤外レーザー光L13は、エミッター12に向けて射出される。
エミッター12から射出された赤外レーザー光L2も同様に、光軸変換素子20Dに入射した後、エミッター11に向けて射出される。このようにして、赤外レーザー光L1、L2をエミッター11、12の間の光路で共振させることができる。
エミッター12から射出された赤外レーザー光L2も同様に、光軸変換素子20Dに入射した後、エミッター11に向けて射出される。このようにして、赤外レーザー光L1、L2をエミッター11、12の間の光路で共振させることができる。
一般に、光軸変換素子としては、正2n角形(nは2以上の整数)をその中心及び1つの頂点を通る線で切断した形状を断面形状とする柱状のものであれば適用可能である。例えば、第1実施形態はn=2に相当し、変形例1でα=30°としたものはn=3に相当する。nが小さいほど第1面のエミッター形成面への投影面積が大きくなるのでエミッターの配置自由度が高くなる。また、nが小さいほど光軸変換素子の形成が容易になる。すなわち、レーザー光源装置を容易に構成するという観点では、断面形状が直角二等辺三角形(n=2)であるものが有利である。
[第2実施形態]
図3は、第2実施形態のレーザー光源装置100Eの概略構成を示す模式図である。第2実施形態が前記第1実施形態と異なる点は、基板10と光軸変換素子20Eとの間に、波長変換素子30、及びバンドパスフィルター40が配置されている点と、光軸変換素子20Eの第1面231E、第2面232Eの特性が第1実施形態と異なっている点である。
図3は、第2実施形態のレーザー光源装置100Eの概略構成を示す模式図である。第2実施形態が前記第1実施形態と異なる点は、基板10と光軸変換素子20Eとの間に、波長変換素子30、及びバンドパスフィルター40が配置されている点と、光軸変換素子20Eの第1面231E、第2面232Eの特性が第1実施形態と異なっている点である。
本実施形態の光軸変換素子20Eは、第1実施形態と同様の形状、配置になっている。第1面231E、第2面232Eの各々は、入射するレーザー光のうちの基本波長(ここでは1064nm)の赤外レーザー光のS偏光を反射させるとともに、変換波長(ここでは532nm)の緑色レーザー光を透過させる光分離膜により構成されている。なお、以下の説明では、第1面231E、第2面232Eに対するP偏光を単にP偏光と称する場合があり、S偏光についても同様である。
波長変換素子30は、例えば非線形光学結晶であるPPLN(periodically poled lithium niobate)で構成されており、入射するレーザー光のうちの一部を略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。本実施形態の波長変換素子30は、光軸変換素子20Eの第1面231Eに対するS偏光のレーザー光の一部についてその波長を変換するようになっている。また、波長変換素子30において基板10と対向する面31は、ダイクロイックミラー等の波長選択膜により構成されており、赤外レーザー光を透過させるとともに緑色レーザー光を反射させるようになっている。
バンドパスフィルター40は、入射するレーザー光のうちの所定波長帯域のレーザー光を透過させるようになっている。ここでは、赤外レーザー光の波長を中心とする波長帯域と、緑色レーザー光の波長を中心とする波長帯域とを所定波長帯域としている。波長帯域の幅としては、狭帯域化させる程度に応じて適宜選択し得る。
以上のような構成により、エミッター11から射出された赤外レーザー光R1は、波長変換素子30に入射し、その一部が緑色レーザー光G1に変換される。緑色レーザー光G1は、バンドパスフィルター40を通って光軸変換素子20Eに入射し、第1面231E、プリズム21Eを通って射出される。また、波長変換素子30により変換されなかった赤外レーザー光R11は、バンドパスフィルター40を通って光軸変換素子20Eに入射する。この赤外レーザー光R11のうちのS偏光は、第1実施形態と同様に第1面231E、第2面232Eで順に反射して、光軸変換素子20Eから射出される。射出された赤外レーザー光R13は、バンドパスフィルター40を通った後に波長変換素子30に再度入射し、その一部が緑色レーザー光G2に変換される。緑色レーザー光G2は、波長変換素子30の面31で反射し、バンドパスフィルター40を通って光軸変換素子20Eに入射した後に、第2面232E、プリズム22Eを通って射出される。また、波長変換素子30により変換されなかった赤外レーザー光R14は、エミッター12に入射した後にDBR層12aで反射し活性層12bから発せられた赤外レーザー光とともにエミッター12から射出される。
エミッター12から射出された赤外レーザー光も同様に、波長変換素子30、バンドパスフィルター40、光軸変換素子20E、バンドパスフィルター40、波長変換素子30Eをこの順に通り、波長変換素子30を通る度にその一部が緑色レーザー光に変換される。緑色レーザー光は、第1面231E又は第2面232Eを通って射出され、変換されなかった赤外レーザー光はエミッター11に入射する。
このように、エミッター11、12の各々から射出された赤外レーザー光は、そのうちの波長変換素子30により変換されなかった赤外レーザー光が、エミッター11、12の間の光路を往復し共振する。共振した赤外レーザー光の一部は、波長変換素子30により緑色レーザー光に変換されて、第1面231E又は第2面232Eを通って射出される。
以上のようなレーザー光源装置100Eによれば、第1実施形態と同様に高出力なレーザー光が取り出されるとともに、波長変換素子30により変換された所望波長のレーザー光(ここでは緑色レーザー光)を取り出すことが可能になっている。
また、エミッター11、12の間の光路にバンドパスフィルター40が設けられているので、所定波長帯域以外のレーザー光がバンドパスフィルター40によりカットされる。これにより、赤外レーザー光を狭帯域で共振させることができ、共振した赤外レーザー光が緑色レーザー光に変換されることにより、高出力な緑色レーザー光が得られる。また、例えば緑色レーザー光が3次高調波に変換された場合に、これをバンドパスフィルター40によりカットさせることもできる。
また、エミッター11と光軸変換素子20Eとの間、及びエミッター12と光軸変換素子20Eとの間に、波長変換素子30が設けられているので、エミッター11、12との間の光路の往路又は復路において、赤色レーザー光が波長変換素子30を2回通るようになり、波長変換素子30を1回通る場合に比べて波長変換素子30内での光路長が2倍になる。波長変換素子における基本波から2次高調波への変換効率は光路長が長くなるほど高くなるので、赤外レーザー光を緑色レーザー光に効率よく変換することができる。また、所定の変換効率を得るために必要な波長変換素子の光路に沿う厚みとしては、赤外レーザー光が波長変換素子を1回通るものに比べて半分にすることができるので、レーザー光源装置を小型化することも可能になる。
なお、一方のエミッターと光軸変換素子との間の光路、又は他方のエミッターと光学変換素子との間の光路のうちの片方のみに波長変換素子を配置してもよい。例えば、一方のエミッタ側のみに波長変換素子を配置する場合には、第2面を入射光が略全反射するミラー面としてもよい。このようにすれば、第1面からのみレーザー光が取り出されるので、第1面及び第2面から取り出される場合に比べて、得られるレーザー光の強度が強くなる。また、単純なミラー面で第2面を構成することにより、レーザー光源装置を構成することが容易になる。
また、バンドパスフィルター40の配置等について適宜変更してもよく、具体的には以下の変形例4のようなものが挙げられる。
また、バンドパスフィルター40の配置等について適宜変更してもよく、具体的には以下の変形例4のようなものが挙げられる。
図4は、第2実施形態とバンドパスフィルターの配置が異なる変形例4のレーザー光源装置100Fの概略構成を示す模式図である。変形例4のバンドパスフィルター40は、波長変換素子30と基板10との間に設けられている。変形例4の光軸変換素子20Fは、第2実施形態の光軸変換素子20Eと同様のものであり、第3面233Eには、反射防止膜50が設けられており、波長変換素子30から光軸変換素子20E側に射出された赤外レーザー光、あるいは緑色レーザー光が第3面233Eで反射しないようになっている。これにより、反射による光利用効率の低下が防止され、高出力な緑色レーザー光が得られるようになる。
この他にも波長変換素子における射出面、あるいは波長変換素子から射出されたレーザー光が光軸変換素子に入射する面に、バンドパスフィルターと同様の特性を持つ膜が形成されている構成としてもよい。
この他にも波長変換素子における射出面、あるいは波長変換素子から射出されたレーザー光が光軸変換素子に入射する面に、バンドパスフィルターと同様の特性を持つ膜が形成されている構成としてもよい。
[第3実施形態]
図5(a)は、第3実施形態のレーザー光源装置100Eの概略構成を示す模式図である。本実施形態が第2実施形態と異なる点は、複数組の一対のエミッターを備えている点である。図3(a)に示すように、本実施形態では8つのエミッター11〜18が基板10に等間隔で並んでおり、そのうちの最も外側に配置された2つのエミッター11、12が一対になっており、その内側に配置された2つのエミッター13、14が一対になっている。一対のエミッターの中心位置は、複数組で一致している。例えば、エミッター11とエミッター12とのX方向における中心位置と、エミッター11とエミッター12とのX方向における中心位置とは、一致している。ここでは、複数組の一対のエミッターに共通して1つの光軸変換素子20Gが設けられている。光軸変換素子20Gは、第2実施形態の光軸変換素子20Eと同様のものであり、プリズム21G、22G、23Gからなっている。プリズム21G、22G、23Gは、いずれも複数の複数組の一対のエミッターに共通して設けられている。
図5(a)は、第3実施形態のレーザー光源装置100Eの概略構成を示す模式図である。本実施形態が第2実施形態と異なる点は、複数組の一対のエミッターを備えている点である。図3(a)に示すように、本実施形態では8つのエミッター11〜18が基板10に等間隔で並んでおり、そのうちの最も外側に配置された2つのエミッター11、12が一対になっており、その内側に配置された2つのエミッター13、14が一対になっている。一対のエミッターの中心位置は、複数組で一致している。例えば、エミッター11とエミッター12とのX方向における中心位置と、エミッター11とエミッター12とのX方向における中心位置とは、一致している。ここでは、複数組の一対のエミッターに共通して1つの光軸変換素子20Gが設けられている。光軸変換素子20Gは、第2実施形態の光軸変換素子20Eと同様のものであり、プリズム21G、22G、23Gからなっている。プリズム21G、22G、23Gは、いずれも複数の複数組の一対のエミッターに共通して設けられている。
レーザー光源装置100Gにあっては、第2実施形態と同様に複数組の各々から高出力な所望波長のレーザー光を取り出すことができる。また、複数組の一対のエミッターを備えていることにより、取り出されるレーザー光の総出力が第2実施形態に比べて格段に高くなる。また、複数組の一対のエミッターで共通して光軸変換素子20Gが設けられているので、基板10と波長変換素子30との位置合わせを行うことにより、一対のエミッターと波長変換素子30との位置合わせを複数組で一括して行うことができる。これにより、位置合わせの容易さが第2実施形態と同様でありながら、第2実施形態よりも格段に高出力なレーザー光が得られるレーザー光源装置100Gとなる。
なお、複数組の一対のエミッターを備えた構成を採用する場合に、複数組の各々の対応する部分においてバンドパスフィルターの特性を互いに異ならせることにより、複数組の各々から射出されるレーザー光の波長帯域を異ならせるようにしてもよい。これにより、レーザー光源装置から射出されるレーザー光全体でのコヒーレンスが低くなるので、スペックルを低減することができる。また、複数組の一対のエミッターを備えた構成とする場合についても、複数組の各々で光軸変換素子を独立させた構成としてもよく、具体的には以下の変形例5のようなものが挙げられる。
図5(b)は、第3実施形態と光軸変換素子の構成が異なる変形例5のレーザー光源装置100Hの概略構成を示す模式図である。図5(b)に示すように、変形例5においても8つのエミッター11〜18が基板10に等間隔で並んでいる。エミッター11〜18は、配列の端から2つごとに一対になっている。例えば、エミッター11、12が一対になっており、エミッター13、14が一対になっている。変形例5の光軸変換素子20Hは、プリズム21H、22H、23Hからなっている。プリズム23Hは、第1面231H、第2面232Hを有しており、一対のエミッターの間でレーザー光を往復させるようにエミッターから射出されたレーザー光の光軸を折り曲げる機能を有している。プリズム21H、22Hは、第1実施形態の光軸変換素子20Aにおけるプリズム21A、22Aと同様の機能を有しており、第1面231H、第2面232Hを通る光の屈折を防止し、取り出されるレーザー光の光軸を調整するものである。プリズム21Hは、最も外側に配置されたプリズム23Hに当接して設けられており、プリズム22Hはプリズム23Hの間を埋めて設けられている。
このような構成によれば、第3実施形態の光軸変換素子20Gよりも光軸変換素子20Hにおけるエミッター形成面に直交する方向(Y方向)の厚みを小さくすることができ、レーザー光源装置を小型化することが可能になる。また、光軸変換素子20H内の光路長が光軸変換素子20Gよりも短くなるので、一対のエミッターの間の光路長に占める波長変換素子30内の光路長の割合が大きくなる。したがって、光軸変換素子20H内の吸収等による損失が小さくなるとともに基本波長のレーザー光を変換波長のレーザー光に効率よく変換することが可能になる。
なお、第3実施形態と変形例5とを組み合わせた構成を採用してもよい。例えば、複数組(例えば2組)の一対のエミッターを1グループとし複数のグループを設けるとともに、グループごとに第1面と第2面とを有するプリズムを設けるようにしてもよい。
また、第3実施形態や変形例5では、複数組の一対のエミッターを構成する各々のエミッター11〜18が、1つの配列方向(X方向)に沿って配列されているが、複数組の一対のエミッターを構成する各々の一対のエミッターが、一対のエミッターにおけるエミッターの配列方向と交差する方向に配列されている構成としてもよい。例えば、第1実施形態のレーザー光源装置100Aにおいて一対になるエミッター11、12がX方向に並んでいるが、このような一対のエミッターをX方向と交差する方向、例えばZ方向に沿って配列してもよい。また、第3実施形態や変形例5のエミッター11〜18のようにX方向に並ぶエミッター群を、Z方向に沿って複数配置することにより、2次元的に複数のエミッターを配列してもよい。
なお、第3実施形態と変形例5とを組み合わせた構成を採用してもよい。例えば、複数組(例えば2組)の一対のエミッターを1グループとし複数のグループを設けるとともに、グループごとに第1面と第2面とを有するプリズムを設けるようにしてもよい。
また、第3実施形態や変形例5では、複数組の一対のエミッターを構成する各々のエミッター11〜18が、1つの配列方向(X方向)に沿って配列されているが、複数組の一対のエミッターを構成する各々の一対のエミッターが、一対のエミッターにおけるエミッターの配列方向と交差する方向に配列されている構成としてもよい。例えば、第1実施形態のレーザー光源装置100Aにおいて一対になるエミッター11、12がX方向に並んでいるが、このような一対のエミッターをX方向と交差する方向、例えばZ方向に沿って配列してもよい。また、第3実施形態や変形例5のエミッター11〜18のようにX方向に並ぶエミッター群を、Z方向に沿って複数配置することにより、2次元的に複数のエミッターを配列してもよい。
次に、本発明のプロジェクターの実施形態を説明する。図6は、本実施形態のプロジェクター400を示す概略構成図である。図6に示すように、プロジェクター400は、レーザー光源装置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。レーザー光源装置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により変調される。変調された各色光はクロスダイクロイックプリズム440により合成され、合成された光は投射装置450により投射される。
また、本実施形態のプロジェクター400は、レーザー光源装置410R、410G、410Bから射出されたレーザー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ー400にあっては、レーザー光源装置410R、410G、410Bが本発明のレーザー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ーになる。また、レーザー光源装置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ーになる。
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ーについて説明する。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ーである点である。図7は、本実施形態の走査型プロジェクター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ー500は、レーザー光源装置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。レーザー光源装置510から射出されたレーザー光は、集光レンズ520によってMEMSミラー530に集光される。集光されたレーザー光は、MEMSミラー530によって変調されるとともに、MEMSミラー530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。
本実施形態の走査型プロジェクター500は、レーザー光源装置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。レーザー光源装置510から射出されたレーザー光は、集光レンズ520によってMEMSミラー530に集光される。集光されたレーザー光は、MEMSミラー530によって変調されるとともに、MEMSミラー530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ー装置の一実施形態を説明する。図8は、本実施形態のモニター装置を示す概略構成図である。本実施形態のモニター装置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と本発明のレーザー光源装置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、レーザー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、射出側となる一方の端(先端)に拡散板623が設けられており、他方の端はレーザー光源装置612と接続されている。レーザー光源装置612から射出されたレーザー光は、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、レーザー光源装置612から射出されたレーザー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ー装置600によれば、本発明のレーザー光源装置612を照明に用いているので、高出力なレーザー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ー装置となる。
10・・・基板、11〜18・・・エミッター(発光部)、11a,12a・・・DBR層(反射層)、11b,12b・・・活性層、20A〜20H・・・光軸変換素子、231A〜231H・・・第1面、232A〜232H・・・第2面、30・・・波長変換素子、40・・・バンドパスフィルター、100A〜100H,410R,410G,410B,510,612・・・レーザー光源装置、400・・・プロジェクター、500・・・走査型プロジェクター(プロジェクター)、600・・・モニター装置。
Claims (14)
- 光を射出する活性層と該活性層における光の射出面と反対側に設けられた反射層とを各々が有しレーザー光を射出する一対の発光部と、
前記一対の発光部の各々から射出されるレーザー光の光軸を折り曲げる光軸変換素子と、を備え、
前記光軸変換素子が、前記一対の発光部の一方の発光部から射出されるレーザー光を反射させる第1面と、前記一対の発光部の他方の発光部から射出されるレーザー光を反射させる第2面と、を有しており、前記第1面で反射したレーザー光を前記第2面を経て前記他方の発光部に向けて射出させるとともに前記第2面で反射したレーザー光を前記第1面を経て前記一方の発光部に向けて射出させることを特徴とするレーザー光源装置。 - 前記一対の発光部は、共通の基板上に形成されており、該一対の発光部から互いに平行な光軸のレーザー光が射出されるように配置されてい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。
- 前記基板上に複数組の前記一対の発光部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のレーザー光源装置。
- 前記複数組の一対の発光部を構成する各々の発光部が、1つの配列方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項3に記載のレーザー光源装置。
- 前記複数組の一対の発光部を構成する各々の一対の発光部が、前記一対の発光部における発光部の配列方向と交差する方向に配列されていることを特徴とする請求項3に記載のレーザー光源装。
- 前記複数組の前記一対の発光部で共通して1つの前記光軸変換素子が設けられていることを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載のレーザー光源装置。
- 前記第1面が、前記第2面と直交していることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載のレーザー光源装置。
- 少なくとも前記一方の発光部と前記光軸変換素子との間の光路に配置され、入射する基本波長のレーザー光の少なくとも一部を前記基本波長と異なる変換波長のレーザー光に変換して射出する波長変換素子を有しており、前記第1面及び前記第2面の各々が、前記基本波長のレーザー光を反射させるとともに前記変換波長のレーザー光を透過させる光分離膜により構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のレーザー光源装置。
- 前記波長変換素子が、前記一方の発光部と前記光軸変換素子との間の光路、及び前記他方の発光部と前記光軸変換素子との間の光路に設けられていることを特徴とする請求項8に記載のレーザー光源装置。
- 前記光分離膜において、入射する偏光の反射率が前記偏光の偏光方向によって異なっていることを特徴とする請求項8又は9に記載のレーザー光源装置。
- 前記一方の発光部と前記他方の発光部との間を往復するレーザー光の光路間に所定波長帯域のレーザー光を透過させるバンドパスフィルターが設けられていることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載のレーザー光源装置。
- 前記光軸変換素子において前記一対の発光部の各々から射出されたレーザー光が入射する面に反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のレーザー光源装置。
- 請求項1〜12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ー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ー。 - 請求項1〜12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ー装置。
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JP2010002687A JP2011142243A (ja) | 2010-01-08 | 2010-01-08 | レーザー光源装置、プロジェクター、モニター装置 |
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- 2010-01-08 JP JP2010002687A patent/JP2011142243A/ja not_active Withdrawn
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