JP4144642B2 - レーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、共振器内にレーザ媒質及び波長変換素子を有する内部共振器型構成とされるレーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置に関する。

プロジェクターやレーザプリンタなどのレーザ光源を利用する各種の光学装置において、小型で消費電力の小さく安定なレーザ光源装置が要求されている。特に、非線形光学結晶等の波長変換素子を用いた共振器構造をもち、基本波を高調波に変換する機能を併せもつレーザ光源装置では、所定の共振器長を確保しつつ小型化を実現するために、共振器の途中に折り返しミラーを設ける構成が提案されている（例えば特許文献１参照。）。

特開２００６−６６８１８号公報

ところで、波長変換素子において発生する高調波は、波長変換素子に入射させる基本波の光路に沿って２方向に出射される。このうち一方の高調波をレーザ光源装置の出射方向に出射させると共に、他方の高調波も、共振器外に設ける折り返し反射ミラーによって反射させ、２本の高調波を重ね合わせて装置の出射方向に取り出すことによって、効率よく高調波を取り出すことができる。効率を高めることによって、高出力化が可能となり、また装置の小型化を図ることも可能となる。
この場合、折り返し反射ミラーによって反射されて戻る高調波と、元の出射方向に発生する高調波との干渉によって、高調波の出力が安定しないという問題が生じる。

波長変換素子と折り返しミラーとの間隔を時間コヒーレンス長（時間干渉距離）より長くすることによってある程度干渉を低減できるが、時間コヒーレンス長を十分に長くとると、波長変換素子と折り返しミラーとの間隔が長くなってしまう。このため、高い出力安定性を十分に満足させることは難しい。
また、波長変換効率を高めるためには、波長変換素子においてビームを絞ることが望ましいので、このように距離をおいて反射ミラーを設ける場合は、大型のミラーが必要となってしまう。
上記特許文献１に記載されているような線状光を出力する横マルチモードのレーザ光源装置に適用する場合は、特にビームの長軸方向において大きなサイズの折り返し反射ミラーが必要になってしまい、装置の小型化が困難となるという問題がある。

以上の問題に鑑みて、本発明は、波長変換による高調波光を出力するにあたり、高調波の干渉を抑えて、出力及びビームプロファイルの安定化を図ったレーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明によるレーザ光源装置は、励起光源と、一対の共振器ミラーとを有し、これら共振器ミラーにより構成される共振器内に少なくともレーザ媒質と波長変換素子とが設けられる。そして、波長変換素子において発生する２本の高調波のうち一方の高調波が、共振器の外部に取り出されて折り返し反射部により波長変換素子に戻される構成とされる。この折り返し反射部により戻された高調波は、波長変換素子で発生する他方の高調波と空間的にずらして重ね合わされて、外部に出力される構成とする。

このように、高調波のうち一方を折り返し反射部により反射して波長変換素子に戻すにあたり、空間的にずらして他方の高調波に重ね合わせる構成とするものであり、いわば空間的可干渉性を考慮して折り返し反射部を設けるものである。このように、空間的な可干渉性を低減することによって、後述するように、比較的少ないずらし量で、確実に干渉を低減することができる。したがって、比較的小型の装置構成で、安定した高い出力、安定したビームプロファイルをもって高調波を出力することが可能となる。

また、本発明は、上述のレーザ光源装置において、共振器外部に設置する高調波の折り返し反射部に、高調波の時間干渉距離の１／２以上の曲率半径の凹面鏡を用いる構成とする。
このように、高調波の時間干渉距離の１／２以上の曲率半径の凹面鏡を折り返し反射部として設ける構成とすることによって、波長変換素子から凹面鏡までの光路長を時間干渉距離以上とすることができ、また、凹面鏡を回転又は並進移動することによって、比較的少ない移動量により、所望の空間的ずらし量をもって高調波を波長変換素子に戻す機構を実現できる。

更に、本発明の画像生成装置は、レーザ光源装置と、このレーザ光源装置から出射される光を情報に対応して変調する光変調部と、投射光学部とを備え、レーザ光源装置として、上述の本発明構成のレーザ光源装置を用いるものである。
本発明の画像生成装置によれば、本発明のレーザ光源装置を用いることにより、安定した高い出力の高調波光を利用した画像生成が可能となる。

本発明のレーザ光源装置によれば、高調波の空間的干渉を抑えて、出力及びビームプロファイルの安定化を図ることができる。
本発明の画像生成装置によれば、空間的干渉が低減されて安定した出力の高調波を利用した画像の生成が可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１は、本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の一例の概略平面構成図である。この例においては、図１に示すように、励起光源１と、その出射光路上に、共振器３０を構成する一方の共振器ミラー５、レーザ媒質６、凹面ミラー等より成る反射部７が配置され、更にこの反射部７による反射光路上に、非線形光学素子等より成る波長変換素子９、共振器３０を構成する他方の共振器ミラーが配置される。そして本発明のレーザ光源装置２０においては、この共振器ミラー１０の波長変換素子９とは反対側、すなわち共振器３０の外部に、波長変換素子９で発生する高調波のうち一方の高調波を反射する折り返し反射部１１を設ける構成とする。

励起光源１としては、半導体レーザや放電灯等が用いられるが、小型化や寿命等を考慮した場合に半導体レーザの使用が好ましい。半導体レーザを用いる場合は全固体レーザ化が可能である。また例えば半導体レーザを1次元状に配列した1次元レーザアレイ等のレーザ光源を用いることができる。この場合、楕円状の横マルチモードのレーザ光が出力され、横マルチモードパターンでレーザ媒質６を励起することになり、線状の基本波ビームが得られる。

レーザ媒質６としては、希土類添加の固体レーザ材料が用いられ、例えば、Ｎｄイオンをイットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）にドープしたＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４、Ｎｄ：ＧｄＶＯ_４、Ｙｂ：ＹＡＧ等が挙げられる。

波長変換用素子９を構成する非線形光学結晶又は非線形光学素子は、例えば、ＳＨＧ（第２高調波発生）、ＴＨＧ（第３高調波発生）等の波長変換に用いられ、或いは、和周波発生や光パラメトリック発振等に用いられる。使用材料には、ＫＴｉＯＰＯ_４（ＫＴＰ）、β−ＢａＢ_２Ｏ_４（ＢＢＯ）、ＬｉＢ_３Ｏ_５（ＬＢＯ）、ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３や、ＰＰ−ＫＴｉＯＰＯ_４、ＰＰ−ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３、ＰＰ−ＭｇＯ：ＬｉＴａＯ_３、ＰＰ−ＭｇＯ：Ｓ−ＬｉＮｂＯ_３、ＰＰ−Ｓ−ＬｉＴａＯ_３等の非線形光学材料が挙げられる。なお、ここで「ＰＰ」は「Periodical Poling（周期分極反転構造）」、「Ｓ」は「stoichiometric（化学量論組成）」を意味する。非線形光学結晶に対し電圧印加等による周期分極制御により周期分極反転構造をもつ非線形光学素子が得られる。

このような非線形光学結晶又は非線形光学素子を用いた波長変換用素子９を共振器３０中に配置することによって、共振器３０の内部に閉じ込められる発振光のパワー密度が高く、高効率での波長変換が可能である。また、非線形光学結晶又は非線形光学素子を共振器３０の外部に置くとパルス発振が必要となるが、共振器３０の内部に配置する場合には、連続発振が可能である。

上述の１次元レーザアレイ等の励起光源１を用いる場合、楕円状の横モードパターンでレーザ媒質６が励起され、これによって得られる線状ビームが反射部７を介して基本波として波長変換素子９に照射される。このとき、波長変換素子９を励起する近隣のミラー、例えば反射部７又は共振器ミラー１０を凹面鏡とすることで、波長変換素子９において基本波が集光し、高調波が励起される。この集光励起により基本波から高調波への変換効率を向上させることができる。

波長変換素子９において波長変換された線状の高調波ビームは、波長変換素子９を挟む共振光路にほぼ沿う方向に２本発生する。発生した２本のビームのうち１本のビームは凹面鏡等より成る折り返し反射部１１で折り返される。凹面鏡より構成する場合、折り返すビームの発散角とビーム幅及び時間コヒーレンス長を考慮して曲率半径を選定することが望ましい。例えば線状の横マルチビームを反射させる場合、上記の条件を考慮し、かつ装置の小型化を図るには、曲率半径１００ｍｍ以下程度とすることができる。

一例として、レーザ媒質６にＮｄ：ＹＶＯ_４を用い、波長変換素子９として周期分極反転構造を有するＬｉＴａＯ_３より成る非線形光学結晶を配置し、高調波の時間コヒーレンス長やビーム径などの条件から曲率半径を３０ｍｍとした凹面鏡を使用する場合について、折り返し高調波の空間的位置ずれに対する高調波出力光のノイズを検討した。この例では、線状の高調波横マルチビームの励起光源１を用いて楕円型の線状基本波ビームをレーザ媒質６から発生して波長変換素子９に入射し、楕円型の線状高調波光を発生する。そして、波長変換素子９において発生する２本の高調波のうち折り返し反射部１１に反射される高調波を、その楕円型ビームの長軸方向及び短軸方向に関してそれぞれ空間的にずらして反射させ、他方の方向に発生する高調波と重ね合わせる。図２及び図３にそれぞれ長軸方向、短軸方向に折り返しビームをずらした様子を示す。図２に示すように、矢印Ａ_Ｌで示す長軸方向において、ビームＢ_Ｌ１の全幅ｗ１に対して例えば破線Ｂ_Ｌ２で示すように１０％以上、図３に示すように、矢印Ａ_Ｓで示す短軸方向において、ビームＢ_Ｓ１の全幅ｗ２に対して破線Ｂ_Ｓ２で示すように３５％以上の割合のずれ量をそれぞれ単独で動かすことで、波長変換素子９で重ね合わされる２本の高調波の空間的干渉を十分低減し、レーザの全光量ノイズが減少し、折り返し高調波を空間的にずらさない場合と比較して出力及びビームプロファイルが安定化されることを確認した。
なお、図２及び図３において、ビームＢ_Ｌ１及びＢ_Ｓ１は折り返し反射部１１の反射面における高調波の長軸方向の断面、短軸方向の断面の強度分布をそれぞれ示す。ビームの全幅はビーム断面における強度分布が光軸強度の１／ｅ^２（ｅは自然対数の底）となる位置の幅とする。また、破線Ｂ_Ｌ３及びＢ_Ｓ３はビーム全幅に対して略１００％位置をずらした場合の強度分布を示す。

このように、横マルチモードの基本波を用いて高調波を得る場合、高調波の長軸方向にビームをずらすことによって、モードが異なる光は干渉性が低いことから、より少ないずらし量をもって効果的に干渉を低減することが可能である。したがって、比較的少ない空間的なずらし量をもって、所望のビジビリティに低減できるという利点を有する。

また、共振器ミラーや、図１中の反射部７として凹面鏡を用いて波長変換素子９に基本波を集光させる構成とする場合は、ビームウエスト位置で干渉作用が強くなる。したがって、上述したように空間的にずらして折り返し高調波を重ね合わせることによって、干渉を確実に低減できるという効果がある。

なお、一般的に高調波の干渉が十分低減し、安定した出力を得るために必要な空間的ずらし量は、レーザ光の縦横モード数をはじめレーザのもつ特性、また高調波の用途、すなわち適用する光学装置の種類によって異なってくる。一般的には、２つの高調波ビームの光軸を合わせて干渉させた状態に対し、光軸を互いにずらして重ね合わせて発生する干渉縞のビジビリティ（干渉縞コントラスト）が１／ｅ^２に低減したときのビームずらし量以上、すなわち空間干渉距離（空間コヒーレンス長）以上であればよいといえる。

図１において、共振器３０を構成する共振器ミラー５及び１０が載置された基体の表面と垂直な方向をｙ軸とし、折り返し反射部１１に入射する光の光軸に沿う方向をｚ軸とし、これらｙ軸及びｚ軸と直交する方向をｘ軸とする。例えばｘ軸方向について、高調波の干渉強度が干渉ビジビリティの１／ｅ^２となる位置ずれ量のビーム全幅に対する割合がＰ％であるとき、ｘ軸方向の位置ずれ量としてはＰ％から１００％の間において、用途に応じて適宜選定することができる。１００％を超える場合はビームが分離するため好ましくない。
同様に、ｙ軸方向について、高調波の干渉強度がビジビリティの１／ｅ^２となる位置ずれ量のビーム全幅に対する割合がＲ％であるとき、ｙ軸方向の位置ずれ量としてはＲ％から１００％の間において、用途に応じて適宜選定することができる。

なおビジビリティとは、図４に示すように、干渉した光の時間的又は空間的強度分布の最高強度Ｉmaxと最低強度Ｉminの差を、最高強度と最低強度との和で除した値（Ｉmax−Ｉmin）／（Ｉmax＋Ｉmin）であり、干渉の程度を示す尺度である。２つのレーザ光の干渉効果によるこのような光強度の揺らぎは、利用する光学装置、例えば画像生成装置における照明プロファイルすなわち画質の揺らぎに影響してしまう。したがって、なるべく干渉効果の低減された揺らぎの少ない光源が必要とされる。

図５は、折り返し反射部１１の移動方向を説明する概略構成図である。図５において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図示しない波長変換素子から発生する高調波が矢印Ｌ_Ｈ１で示すように折り返し反射部１１に入射され、空間的にずらして反射される。実線Ｂ１は折り返し反射部１１により反射された高調波、破線Ｂ２は折り返し反射部１１に入射射出する高調波とは反対側に波長変換素子から出射される高調波のビーム形状をそれぞれ示す。図５において矢印ｍｘ及びｍｙで示すように、凹面鏡等より成る折り返し反射部１１は、ｘ軸方向、ｙ軸方向を中心軸とする回転移動、共振光路にほぼ沿うｚ軸方向には矢印ｍｚで示すように並進移動が可能なように駆動部を構成する。駆動部としては、マニピュレーター（操作機構）や支持体に駆動機構が付加されている構造でもよい。これにより、ｘ軸方向及びｙ軸方向のあおり調整、ｚ軸方向の並進調整という３軸調整が可能となる。また、図示しないがｘ軸方向及び／又はｙ軸方向に関して並進移動可能として、ｘ軸及び／又はｙ軸の並進調整可能としてもよい。

折り返し反射部１１を凹面鏡とする場合は、高調波の時間干渉距離の１／２以上の曲率半径とすることが望ましい。これにより、波長変換素子に対し高調波の時間干渉距離の１／２以上の間隔をもって配置し、すなわち往復の光路長を時間干渉距離以上とすることができるので、空間的干渉に加えて時間的干渉も低減することができるので、干渉縞の発生をより確実に低減することができる。

このように折り返し反射部１１として凹面鏡を用いる場合、ｚ軸方向にこの凹面鏡をずらすと、重ね合わせる高調波ビームＢ１及びＢ２の大きさをずらすこととなる。この様子を図６Ａ及びＢに示す。図６Ａは、ｚ軸方向の位置に対するビジビリティの大きさを示し、図６Ｂはそれぞれの位置においてビームＢ１及びＢ２を重ね合わせた状態を示す。位置０のときビジビリティは最大で、ビームＢ１及びＢ２は大きさが略同じであり、±方向にずらすにつれてビジビリティが低下する。ｚ軸方向＋側にずらした場合は、折り返しビームＢ１がビームＢ２より大きく、ｚ軸方向−側にずらした場合は折り返しビームＢ１がビームＢ２より小さくなる。

このｚ軸方向の並進調整を含め、上述したｘ軸及びｙ軸方向の回転及び並進の５方向の調整軸のうち、２軸以上の軸を合わせて調整することで、それぞれ単独の軸方向に調整する場合と比較して、ずらし量を少なくすることができる。
図７に示すように、ビームＢ１に対し、ｘ及びｙ軸方向の回転又は並進異動と、ｚ軸方向の並進移動を行う場合は、図８Ａ〜Ｇに示すように７通りの空間的なずらしを実現できる。図８において、図５と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図８Ａ〜Ｃにおいては、ｘ軸方向の回転又は並進移動、ｙ軸方向の回転又は並進移動、ｚ軸方向の並進移動をそれぞれ単独で行う場合のビームＢ１及びＢ２を重ね合わせた様子を示す。図８Ｄ〜Ｆにおいては、ｘ軸及びｙ軸方向の回転又は並進移動の組み合わせ、ｘ軸方向の回転又は並進移動とｚ軸方向の並進移動との組み合わせ、ｙ軸方向の回転又は並進移動とｚ軸方向の並進移動との組み合わせによる２方向の移動を行う場合を示す。そして図８Ｇにおいては、ｘ及びｙ軸方向の回転又は並進移動とｚ軸方向の並進移動との組み合わせによる３方向の移動を行う場合を示す。

一例として、ｘ軸方向及びｚ軸方向の２軸方向に位置をずらす場合に、ビジビリティ抑制に必要なずらし量を低減できることについて図９を参照して説明する。図９においては、ｘ方向ずらし量に対するビジビリティの変化を示し、ｚ軸方向のずらし量をＺとすると、実線ＶはＺ＝０、実線ＶｃはＺ＝±ｃ、実線ＶｄはＺ＝±ｄ（ｄ＞ｃ）とした場合を示す。
例えばｚ軸方向にずらさない場合（実線Ｖ）、ｘ軸方向のずらし量をｂとすると、ビジビリティがｖ０からｖ１に低下するとする。
逆にｘ軸方向にずらさずに、ｚ軸方向だけのずらし量Ｚを±ｄとすることで、同様にビジビリティがｖ０からｖ１に低下する。

これに対し、ｚ軸方向にずらし量±ｃとしてずらし、ｘ軸方向にもずらし量ａ（＜ｂ）だけずらすことで、ビジビリティを同様にｖ０からｖ１に低減することができる。ｘ軸方向及びｚ軸方向に加え、ｙ軸方向にもずらすことによって、より各軸方向のずらし量を低減化することが可能となる。
つまり、前述の図２及び図３においては、それぞれの方向（横マルチモードのビームを用いる場合、長軸方向と短軸方向のどちらか）にずらした場合について説明したが、このように、２軸以上の方向にずらす場合においては、空間コヒーレンス長未満のずらし量であっても、総合的にビジビリティを光軸位置に対して１／ｅ^２以下に低減できるといえる。
この場合、ｘ軸方向のずらし量がａ＜ｂと少なくなることにより、ビームが変形しにくくなるという利点がある。また、ｚ軸方向のずらし量も少なくなるため、折り返し反射部の移動距離を抑え、移動空間を小さくでき、小型化に有利となる。

また、折り返し反射部として凹面鏡を用いる場合は、このようにｘ軸方向の回転又は並進移動、ｙ軸方向の回転又は並進移動、ｚ軸方向の並進移動の５つの軸方向の調整機構を有する調整装置を用いることによって、ビームが凹面鏡の端部で蹴られることなく有効径を最大限に利用し、適切なビーム位置まで効果的に調整できるので、凹面鏡の径および曲率半径を可能な限り小さくすることができるという利点を有する。

更に、図１０に示すように、１軸調整が可能な折り返し反射部１１と比べて、２軸以上調整が可能な折り返し反射部１２を設ける場合は、波長変換素子から時間コヒーレンス長以下の距離をもって折り返し反射部を配置することも可能となる。このため、ビーム形状にもよるが、折り返し反射部１２と波長変換素子９との間の間隔をｄ１からｄ２（ｄ２＜ｄ１）へと短くすることが可能となり、また折り返し反射部１２の小径化も可能となる。したがって、よりレーザ光源装置の小型化を図ることができる。図１０において、図１及び図５と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

本発明のレーザ光源装置に用いる折り返し反射部の形状としては、図１１Ａ〜Ｄにその一例の概略斜視図を示すように、平面鏡２１、凹面鏡２２、２枚の平面鏡２３ａ及び２３ｂの組み合わせ、プリズム２４等を用いることができる。また、それぞれの素子の備える反射機能に関しては、高調波Ｌ_Ｈ１を反射する機能の他に、基本波を反射する機能が付加されていてもよい。

図１２Ａ及びＢは、本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の他の例の要部の概略断面構成図である。図１２Ａに示す例においては、共振器ミラー１３がウェッジ付基板となっており、共振器内部側の共振器ミラー面１３Ａが波長変換素子９から出射される高調波Ｌ_Ｈ１を透過する機能を備え、外側のウェッジ面が折り返し反射部１１とされ、高調波Ｌ_Ｈ１を反射する機能をもつ多機能ミラー構成とする。また、図１２Ｂに示す例においては、共振器ミラー１４として曲面をもつプリズムを用いる場合で、共振器内部側の共振器ミラー面１４Ａが波長変換素子９から出射される高調波Ｌ_Ｈ１を透過する機能を備え、外側の曲面が折り返し反射部１１とされ、高調波Ｌ_Ｈ１を反射する機能をもつ多機能ミラー構成とする。このような構成とすることによって、共振器ミラー１３又は１４を配置するのみで、折り返し高調波を空間的にずらすことができ、部品の組み立て調整作業の簡易化、部品点数の削減、装置構成の小型化を図ることが可能となる。

なお、波長変換素子自体に折り返し反射機能を付加することも可能である。この場合は、高調波を反射する波長選択膜等を非線形光学素子等より成る波長変換素子の一入射端面に設けるとともに、この端面を波長変換素子内の共振光路に対して所定の角度を有する構成とし、基本波の入射角度もこの端面の傾斜角度に対応して適宜選定すればよい。

次に、このような折り返し反射部を設けるレーザ光源装置の各実施形態例の概略構成について、図１３〜図１９を参照して説明する。
〔１〕第１の実施形態例
本実施形態例に係るレーザ光源装置２０の一例の概略平面構成図及び概略側面光製図を図１３及び図１４に示す。この例においては、励起光源として半導体レーザアレイ等より成る横マルチモードのレーザ光を出射する固体レーザを用いてレーザ光源装置２０を構成する例を示す。図１３及び図１４において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図１３及び図１４に示すように、励起光源１の出射光路上には、２つのコリメータレンズ２及び３、集光レンズ４、共振器ミラー５、レーザ媒質６、凹面鏡等より成る反射部７が配置される。そして反射部７の反射光路上に、凹面鏡等より成り、基本波を高反射率で反射し、高調波を高透過率で透過するもう１つの反射部８を配置する。反射部８の反射光路上に、非線形光学結晶、非線形光学素子等より成る波長変換素子９、共振器ミラー１０及び折り返し反射部１１を配置する。このように、共振器ミラー５及び１０の間の光路で構成される共振器３０内に、反射部７及び８を設けて折り返し光路構成とすることで、レーザ装置２０全体の小型化を図ることができる。

このような構成において、励起光源１から出射された横マルチモードのレーザ光は、コリメータレンズ２及び３によって平行光線化される。これらのコリメータレンズ２及び３とは、半導体レーザのファスト軸及びスロー軸の各方向の発散をコリメートするシリンドリカルレンズを組み合わせて構成される。コリメータレンズ２としてファスト軸方向にコリメートする非球面シリンドリカルレンズ、コリメータレンズ３としてスロー軸方向にコリメートし、半導体レーザアレイのエミッタ配列ピッチ及び発散角に合わせた球面シリンドリカルレンズアレイより構成できる。図１３及び図１４において、共振器ミラー５及び１０を含む各光学素子を配置する基体（図示せず）の表面に直交する方向をｙ軸方向とし、波長変換素子９へレーザ光が入射する方向に沿う方向をｚ軸方向、ｙ軸及びｚ軸方向と直交する方向をｘ軸方向とする。この場合、コリメータレンズ２によってｙ−ｚ平面、コリメータレンズ３によってｘ−ｚ平面においてレーザ光束が平行化される。
半導体レーザを用いる場合、ｙ−ｚ平面内ではｘ−ｚ平面内に比べて大きな発散角をもつが、各面について別個のシリンドリカルレンズを用いるので、出射ビーム径をそれぞれ独立に制御して所望のビーム形状にすることができる。また、レーザダイオードの発光領域の大きさにより非点収差が問題となるときは、その補正用として上記のシリンドリカルレンズを用いることが好ましい。

これらのコリメータレンズ２及び３を透過した光は、後段の集光レンズ４によって収束され、線状ビームとして共振器ミラー５を介してレーザ媒質６の一端に照射される。この例においては、レーザ媒質６の入射端面に波長選択性を有する反射膜として共振器ミラー５を設ける例を示す。この共振器ミラー５は、励起光源１から出射される励起光を高い透過率で透過し、レーザ媒質６において励起される基本波を高い反射率で反射する構成とする。そして、レーザ媒質６において励起された基本波が、励起光を高い反射率で反射する反射部７及び８を介して非線形光学結晶又は非線形光学素子より成る波長変換素子９に入射される。波長変換素子９を介して共振器ミラー１０に到達した基本波は、ここにおいて反射され、共振器３０内を往復する。

波長変換素子９においては、例えば２次の高調波が図１３及び図１４中ｚ軸方向に沿う両方向に発生する。一方の高調波は、反射部８側に出射されて、高調波に対して高い透過率を有する反射部８を透過して外部に出力される。波長変換素子９から共振器ミラー１０側に出射された光は、高調波に対して高い透過率を有する共振器ミラー１０を透過して、高調波に対して高い反射率を有する折り返し反射部１１により反射され、共振器ミラー１０を介して波長変換素子９に戻され、反射部８側に向かって出射される他方の高調波に重ね合わされる。反射部８及び共振器ミラー１０を高調波に対して高透過率とすることによって、高調波の反射を最小に抑え、迷光の発生を低減する低減できる。

このような構成において、折り返し反射部１１の配置位置を調整し、折り返し高調波を空間的にずらして反射部８側に出射される高調波に重ね合わせることによって、干渉ビジビリティを低減し、出力及びビームプロファイルの安定化を図ることができる。
またこの例においては、上述したように横マルチモードのレーザ光を励起光源１からの励起光として利用する構成であり、横マルチモードとする長軸方向に折り返し高調波をずらすことによって、比較的少ないずらし量で干渉ビジビリティを低減することが可能である。
また、共振器３０内に設ける光路折り返し用の反射部７又は８として凹面鏡を用いる場合は、ビームウエスト位置での干渉が強められるが、折り返し反射部１１のずらし量を調整し、例えば２軸又は３軸方向に移動することによって、十分に干渉を低減することが可能である。

〔２〕第２の実施形態例
次に、図１５〜図１８を参照して、本発明の第２の実施形態例に係るレーザ光源装置２０の各例について説明する。これらの例においては、レーザ媒質の側面から励起光を照射するいわゆるサイドポンプ型構成とするものである。図１５〜図１８において、図１３及び図１４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
サイドポンプ型構成とする場合、構成の簡素化によって部品点数の削減やコスト低減に有効であり、光学的な調整箇所が少なく組み立て調整作業の簡易化を図るなどの利点が得られる。

図１５に示す例においては、図１３及び図１４において説明した第１の実施形態例と同様に、２つのコリメータレンズ２及び３を用いる場合を示す。また、図１６に示す例では、１つのコリメータレンズ２を用いる場合、図１７に示す例では、コリメータレンズを用いることなく、励起光源１から出射される励起光を直接レーザ媒質６の側面６Ａに照射して入射させる場合を示す。

なおこれらの各例においては、レーザ媒質６の出力軸が励起光源１の横マルチモードの光の長軸方向に設定されており、この長軸方向をｚ軸方向とすると、ｚ軸方向と直交し、各光学素子を配置する基体（図示せず）の表面に沿う方向であるｘ軸方向に沿って、このx軸方向と直交するレーザ媒質６の側面に対して励起光が照射される。コリメータレンズ２及び３を用いる図１５に示す例においては、コリメータレンズ２によって図１５のｘ−ｙ平面において集光され、コリメータレンズ３のマイクロレンズによって図１５のｘ−ｚ平面内において集光される。そして、コリメートされた平行光線がレーザ媒質６の側面６ａに垂直入射される。
また、図１６に示す例においては、コリメータレンズ３を使わないため、ｘ−ｙ平面内においてのみコリメーションが行われる。
そして、レーザ媒質６から出射される基本波の光路上に反射部７が配置され、反射部７の反射光路上に例えば凹面ミラーより成る反射部８、反射部８の反射光路上に波長変換素子９、共振器ミラー１０、更に折り返し反射部１１が配置される。共振器ミラー５及び１０、反射部７及び８が基本波に対して高反射率とされる。

レーザ媒質６としては、上述の図１において説明した例と同様の各種材料、例えばＮｄ：ＹＡＧを用いることができる。その形状については板状のものや、長軸方向における端面が長軸に直交する平面に対して傾斜されて、ブリュースター角での入射条件が得られるように加工された形状等が用いられる。
波長変換素子９としては、上述の図１において説明した例と同様に各種材料より成る非線形光学素子又は非線形光学結晶を用いることができる。

このような構成において、励起光源１から出射された励起光は、レーザ媒質に照射されてレーザ媒質６の長軸方向（ｚ軸方向）における両端面からそれぞれレーザ発振による基本波が出射される。そのうちの一方は共振器ミラー５に到達して反対方向に反射され、他方のレーザ光（基本波）は反射部７に向けて出力される。なお、サイドポンプ方式では、レーザ媒質６の横幅（ｚ軸方向の幅）がアパーチャーとなって、ビーム横幅が決まる。また、縦方向（ｙ軸方向）の幅については、例えば反射部７及び８の曲率半径を選定することにより、そのサイズを決めることができる。
ｚ軸方向に沿って反射部７に到達したレーザ光は反射部７で反射され、反射部８に向かい、更に反射部８によって反射されて波長変換素子９に入射される。波長変換素子９を透過した基本波は共振器ミラー１０により反射され、共振器ミラー５との間の光路を往復する。

基本波が入射された波長変換素子９において、例えばＳＨＧによる高調波が光軸に沿う２方向に発生し、一方の高調波が反射部８を透過して外部に出力される。他方の高調波は、共振器ミラー１０を透過して高調波に対して高反射率の折り返し反射部１１において反射される。
図１において説明した例と同様に、折り返し反射部１１の配置位置、反射角度を調整することによって、折り返し反射部１１により反射される高調波を波長変換素子９において他方に出射される高調波と空間的にずらして重ね合わせることができる。これにより、高調波の重ねあわせによる干渉効果を低減し、出力及びビームプロファイルの安定化を図ることができる。
またこの例においても、上述したように横マルチモードのレーザ光を励起光源１からの励起光として利用する構成であり、横マルチモードとする長軸方向に折り返し高調波をずらすことによって、比較的少ないずらし量で干渉ビジビリティを低減することが可能である。
また、共振器３０内に設ける光路折り返し用の反射部７又は８又は１０として凹面鏡を用いる場合は、ビームウエスト位置での干渉が強められるが、折り返し反射部１１のずらし量を調整し、例えば２軸又は３軸方向に移動することによって、十分に干渉を低減することが可能である。

図１６及び図１７に示す例においては、それぞれコリメータレンズ３、コリメータレンズ２及び３を省略した構成となっており、部品点数の削減を図ることができる。特に図１７に示す例においては、コリメータレンズを一切用いず、レーザ媒質６に励起光源１から出射される光を直接照射して励起するため、部品点数を削減できるとともに、その光学アライメントが不要となり、製造工程の簡易化、工程数の削減に有効である。

なお、図１７に示す例において、励起光源１から出射される励起用レーザ光がｘ−ｙ平面内で比較的大きな発散角をもってレーザ媒質６に入射される場合は、この光がレーザ媒質６を透過して外部に漏れてしまうと効率低下の原因となる。そこで、レーザ媒質６に対して光閉じ込め手段を設けることが好ましく、例えば、レーザ媒質６の形状が全反射条件を利用して傾斜角を持つ形状としてもよい。すなわち、レーザ媒質６への入射光が、その内部で全反射されるように角度設定や研磨等を行う。この場合、反射部材等の付加的な手段が不要である。また、その他例えばレーザ媒質６の側面に反射膜を形成してもよく、別体の反射部材を付設する形態とすることも可能である。このような構成とすることにより、効率よく励起光をレーザ媒質６内に閉じ込めることができる。

以上説明したように、第２の実施形態例によれば、サイドポンプ型のレーザ光源装置２０とすることによって、比較的簡易な構成となり、高出力化に適する。そして、励起光を分散できるため、図１に示すエンドポンプ型構成とする場合と比較すると、レーザ媒質の放熱対策を目的とする排熱がより容易となり、安定性の向上や長寿命化等に有利である。更に、１次元横マルチモード発振の場合、励起法の工夫によってエンドポンプ型構成と同程度の効率を得ることが可能である。
図１５に示す例においては、コリメータレンズ２及び３によるコリメートを行うため、平行光での励起により、高効率のサイドポンプを実現することが可能である。発振モードサイズと励起光のサイズを一致させれば、１次元横マルチモード発振においてエンドポンプ型構成とするレーザ光源装置と同様の高効率発振が可能となる。
また、図１６に示す例では、コリメータレンズ２を用いてｘ−ｙ平面内でのコリメーションを行い、レーザ媒質６の縦方向（ｚ軸方向）において発振モードサイズと励起光のサイズを一致させることができる。
更に、図１７に示す例では、コリメータレンズを用いない構成とするので、部品点数やコストの削減、製造工程の簡易化に有利となる。

図１７に示すレーザ光源装置２０において、共振器ミラー５をレーザ媒質６の後方端面に一体化した場合の概略斜視構成図を図１８に示す。図１８において、図１７と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。すなわちこの場合、レーザ媒質６の側面６Ａに励起光源１から出射される励起光を直接照射してレーザ媒質６を励起するとともに、発振した基本波の進行方向（ｚ軸方向）に関して後方の端面６Ｂを、レーザ媒質６内で発振した基本波に対し高反射率とすることによって、共振器ミラー５を不要とした場合を示す。このようにすることによって、更に部品点数、コストの低減化を図ることが可能である。
この例においても、折り返し反射部１１によって、波長変換素子９に戻す高調波を反射部８に向かって出射され高調波に対し空間的にずらして重ね合わせることができるので、干渉効果を低減することが可能となる。

また、図１９に示す実施形態例においては、前述の図１６に示す例と同様にコリメータレンズ２のみを用いる場合で、コリメータレンズ２によりコリメートされた光を反射部１５により反射してレーザ媒質６の側面に照射するサイドポンプ型構成とする例である。図１９において、図１６と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この場合、共振器３０は、平面鏡等より成る共振器ミラー５、凹面鏡等より成る反射部７、平面鏡等より成る反射部１０を用いて構成され、反射部７と共振器ミラー１０との間の光路上に、波長変換素子９が配置される。
そして反射部１０の波長変換素子９と対向する側とは反対側に、波長変換素子９から出射される高調波を反射する折り返し反射部１１が配置される。
この場合においても、この折り返し反射部１１の配置位置、反射角度を調整することによって、上述の各実施形態例と同様に、波長変換素子９内で高調波を空間的にずらして重ね合わせることができる。これにより、干渉効果を低減し、出力及びビームプロファイルの安定化を図ることができる。
またこの例においても、上述したように横マルチモードのレーザ光を励起光源１からの励起光として利用する構成であり、横マルチモードとする長軸方向に折り返し高調波をずらすことによって、比較的少ないずらし量で干渉ビジビリティを低減することが可能である。
また、共振器３０内に設ける光路折り返し用の反射部７として凹面鏡を用いるため、ビームウエスト位置での干渉が強められるが、折り返し反射部１１のずらし量を調整し、例えば２軸又は３軸方向に移動することによって、十分に干渉を低減することが可能である。

上述の各レーザ光源装置において、波長変換素子９としては、例えば、周期分極反転構造を有する光学デバイスの使用が好ましい。従来の非線形光学結晶に比べて非線形光学定数が大きく、高い変換効率が得られるとともに、ウエハープロセス技術による大量生産が可能であるため、低コスト化に有利である。周期分極反転構造を有する非線形光学デバイス（ＳＨＧ素子等）への適用において、周期分極反転材料として、気相平衡法処理（ＶＴＥ：Vapor Transport Equilibration）された化学量論組成周期分極反転タンタル酸リチウム（ＰＰＳＬＴ）を用いる場合には、光損傷に強く、長期信頼性に優れており、変換効率が高いデバイスが得られるので、数ワット以上の高出力光（ＳＨＧ光等）を安定に得ることができる。また、その横マルチモード方向と、スラブレーザの横マルチモード方向を一致させることで、横方向にパワースケーリングが可能である。

以上説明したように、本発明のレーザ光源装置によれば、少なくとも空間的干渉効果を低減し、安定した出力、安定したビームプロファイルのレーザ光源装置を実現することができる。
時間干渉のみでなく空間干渉効果をも合わせて低減することにより、時間干渉のみを低減する場合と比べて折り返しに必要なスペースを最小限とすることができ、レーザ光源装置の小型化を図ることができる。
また、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向のうち２軸以上の方向について空間的にずらして重ね合わせる構成とすることにより、単独のずらし量を少なくしても十分に干渉効果を低減することが可能である。またずらし量を小さくできる場合は、ビームのプロファイル形状の変形を抑制し、波長変換素子の有効径を小さくすることができ、振動等の外乱の影響をより受けにくくすることができる。
なお、このように２軸以上の方向についてずらして重ね合わせる場合は、波長変換素子から時間コヒーレンス長以下の距離をもって折り返し反射部を配置することも可能となる。このため、ビーム形状にもよるが、折り返し反射部と波長変換素子との間隔を小さくすることで、折り返し反射部の小径化も可能である。

また、横マルチモードのレーザ光を励起光源１からの励起光として利用する場合は、横マルチモードとする長軸方向に折り返し高調波をずらすことによって、比較的少ないずらし量で干渉ビジビリティを低減することが可能である。
また、共振器内に設ける反射部として凹面鏡を用いる場合は、ビームウエスト位置での干渉が強められるが、折り返し反射部のずらし量を調整し、例えば２軸又は３軸方向に移動することによって、十分に干渉を低減することが可能である。

また本発明のレーザ光源装置において、２軸以上の方向についてずらす場合はずらし量を低減化できるので、高調波発生軸とほぼ同軸上で折り返す構成とすることができる。この場合は光軸を合わせるための他の光学部品が不要となり、構成の簡易化を図るとともに部品点数を最小化できて、安価な装置構成を実現可能である。
更に、部品点数を少なくすることで、光学ロスの少ない高効率なレーザ光源装置を提供することが可能である。

次に、このような画像信号の構成方法を利用した本発明の画像生成装置の一実施形態例について図２０を参照して説明する。この例は、本発明により出力及びビームプロファイルが安定化されたレーザ光源装置を、光学変調素子を用いた照明装置及び画像生成装置に用いる場合を示す。
図２０に示すように、この画像生成装置１００は本発明構成によるレーザ光源装置２０と、照明光学系５０、例えば回折格子型の１次元光変調装置５１及び光選択部５２を含む光変調部５５、投射光学部５３、走査素子５４を有する走査光学部５６から構成される。レーザ光源装置２０としては、前述の実施形態例と同様に例えば横マルチモードの１次元状の高調波を出力する構成とし得る。そしてこのレーザ光源装置２０から出射されて照明光学系５０において例えば光束形状を整えられたレーザ光Ｌｏは、例えば回折格子型構成の１次元光変調装置５１に例えば１次元状（線状）の光ビームとして照射される。
回折格子型の光変調装置５１は外部演算部１５０において生成された画像信号をもとに、図示しない駆動回路からの信号Ｓｐを受けて動作する。光変調装置５１を回折格子型構成とする場合、その回折光が光選択部５２に入射される。なお、例えば三原色の光を用いる場合は、各色の光源からそれぞれ１次元照明装置、各色用光変調装置を経てＬ字型プリズム等の色合成部により光束を重ね合わせて光選択部に出射される構成としてもよい。
光選択部５２はオフナーリレー光学系等より成り、シュリーレンフィルター等の空間フィルター（図示せず）を有し、ここにおいて例えば＋１次光が選択されて１次元画像光Ｌｍとして出射される。更に投射光学部５３によって拡大等を行い、走査光学部５６における走査素子５４の矢印ｒで示す回転によりＬ１、Ｌ２、・・・Ｌｎ−１、Ｌｎで示すように走査され、スクリーン等の画像生成面１００上に２次元像５７が生成される。画像生成面６０上において走査位置は矢印ｓで示すように走査される。走査素子５４としては、例えばガルバノミラー、ポリゴンミラーの他、例えば電磁石等によって共振して走査を行ういわゆるレゾナントスキャナを用いることも可能である。

光学変調素子には、例えば、1次元光学変調素子である米国シリコン・ライト・マシン（ＳＬＭ）社が開発したＧＬＶ（Grating Light Valve：反射型回折格子）型の光変調素子を用いることができる。このＧＬＶ素子には横マルチモードの線状光、ビーム整形された線状光、もしくは並列化光源を照射する。
高調波光の折り返しにビームを重ね合わせると干渉効果が比較的大きい場合、これを画像生成装置１００のレーザ光源装置として得られる画質は、時間的な変化を伴った不安定なものになる。これは、干渉効果によって時間変動する光源の出力変動そのものを反映するからである。この不安定性は、高調波折り返し用の折り返し反射部を時間干渉距離以上に波長変換素子から離間させて配置する場合にも起こり得る。
これに対し、上述した本発明構成のレーザ光源装置を用いる場合は、出力及びビームプロファイルを安定化できるので、時間変動の少ない画質を達成できる。

なお、折り返し反射部を置いて高調波を重ね合わせた状態で、画像生成面上で干渉効果による不安定性が確認できる場合は、これらレーザの全光量ノイズ及び照明画質を確認しながら折り返し反射部の配置位置、角度等を調整してから固定することも可能である。上述したように２軸以上の軸方向についてずらす構成として干渉効果の小さいレーザを実現することで、照明画質も向上し、目視で照明画質中の時間変動ノイズがおおよそ確認できないレベルとし、良好な画像の生成が可能となる。

なお、本発明の画像生成装置は上述の例に限定されるものではなく、レーザ光源装置として本発明構成とする他は、光変調部、投射光学部、走査光学部等において種々の変形、変更が可能である。また投射型表示に限定されることなく、描画により文字情報や画像などを生成するレーザプリンタ等にも適用可能である。

また、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、例えばレーザ光源装置内の共振器内の折り返し反射部や光束成形用のレンズ等における光学素子の部品点数、材料構成等、本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。波長変換素子において生じる高調波は２次高調波に限定されるものではなく、３次以上の高調波でもよく、また和周波混合による高調波発生を行う場合にも適用可能である。

また、本発明の画像生成装置は、上述した１次元状の光変調装置を用いる場合に限定されるものではなく、その他ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）や共振型走査ミラー等の２次元型の光変調装置を用いる場合においても適用可能であり、その他光源のレーザ装置以外の照明光学系、光学系、投射光学系等の材料構成において、本発明構成を逸脱しない範囲で種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
更にまた、画像生成装置以外においても、共振器内部に波長変換素子を有するレーザ装置を１以上用いる光学装置であれば、その少なくとも１つのレーザ光源装置に本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の一例の概略平面構成図である。 ビーム長軸方向のずらし量の範囲の一例の説明図である。 ビーム短軸方向のずらし量の範囲の一例の説明図である。 干渉ビジビリティの定義の説明図である。 折り返し反射部の移動方向の説明図である。 Ａはｚ軸方向のずらし量に対するビジビリティの変化を示す図である。Ｂはｚ軸方向のずらし量を変えたときのビームの重なる様子を示す図である。 折り返しビームの移動方向の説明図である。 Ａ〜Ｇは、ｘ、ｙ及びｚ軸方向の回転又は並進移動を行った場合の高調波ビームの重なる様子を示す図である。 ｘ軸方向及びｚ軸方向のずらし量に対するビジビリティの変化を示す図である。 折り返し反射部の配置位置の説明図である。 Ａ〜Ｄは本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の折り返し反射部の一例の概略斜視構成図である。 Ａ及びＢは本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の折り返し反射部の一例の概略側面構成図である。 本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の一例の概略斜視構成図である。 本発明の実施形態例に係るレーザ光源装置の一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態例に係る画像生成装置の一例の概略平面構成図である。

符号の説明

１．励起光源、２．シリンドリカルレンズアレイ、３．シリンドリカルレンズアレイ、４．集光レンズ、５．共振器ミラー、６．レーザ媒質、７．反射部、８．反射部、９．波長変換素子、１０．共振器ミラー、１１．折り返し反射部、２０．レーザ光源装置、３０．共振器、５０．照明光学系、５１．１次元光変調装置、５２.光選択部、５３．投射光学部、５４．走査素子、５５．光変調部、５６．走査光学部、５７．２次元像、６０．画像生成面、１００．画像生成装置

Claims (8)

1. 励起光源と、一対の共振器ミラーとを有し、前記共振器ミラーにより構成される共振器内に少なくともレーザ媒質と波長変換素子とが設けられるレーザ光源装置であって、
   前記波長変換素子において発生する２本の高調波のうち一方の高調波が、前記共振器の外部に取り出されて折り返し反射部により前記波長変換素子に戻される構成とされ、
   前記折り返し反射部により戻された高調波は、前記波長変換素子で発生する他方の高調波と空間的にずらして重ね合わされて、外部に出力される
   ことを特徴とするレーザ光源装置。
2. 前記共振器外部に設置する前記高調波の折り返し反射部に、凹面鏡が用いられることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
3. 前記波長変換素子で発生する２本の高調波のうちの一方の高調波が、前記共振器の外部に取り出された後前記折り返し反射部によって反射されて再び前記波長変換素子に戻される際に、前記波長変換素子においてもう一方向に出射した高調波とビームの大きさをずらして、前記波長変換素子で発生する他方の高調波に重ね合わされることを特徴とする請求項２記載のレーザ光源装置。
4. 前記共振器を構成する共振器ミラーの載置された基体の表面と垂直な方向をｙ軸とし、前記折り返し反射部に入射する光の光軸に沿う方向をｚ軸とし、前記ｙ軸及びｚ軸と直交する方向をｘ軸とすると、
   前記波長変換素子で発生する２本の高調波のうちの一方の高調波が、前記共振器の外部に取り出された後前記折り返し反射部によって反射されて再び前記波長変換素子に戻される際に、前記ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向のうち、少なくとも１以上の方向にビームをずらして、前記波長変換素子で発生する他方の高調波に重ね合わされることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
5. 前記共振器を構成する共振器ミラーの載置された基体の表面と垂直な方向をｙ軸とし、前記折り返し反射部に入射する光の光軸に沿う方向をｚ軸とし、前記ｙ軸及びｚ軸と直交する方向をｘ軸とすると、
   前記ｘ軸を中心軸とする回転移動、前記ｘ軸方向の並進移動、前記ｙ軸を中心軸とする回転移動、前記ｙ軸方向の並進移動、前記ｚ軸を中心軸とする回転移動、前記ｚ軸方向の並進移動のうち、少なくとも１以上の方向に、前記折り返し反射部を移動可能とする駆動部が設けられて成ることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
6. 前記共振器の外部に設けられる折り返し反射部が、前記波長変換素子の前記折り返し反射部側の端面を基準として、前記高調波の時間干渉距離以上離れた位置に設置されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
7. 前記励起光源から横マルチモードパターンで前記レーザ媒質を励起して得られる線状ビームを波長変換素子に照射することにより、線状の高調波光を出力することを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
8. レーザ光源装置と、該レーザ光源装置から出射される光を情報に対応して変調する光変調部と、投射光学部とを備える画像生成装置において、
   前記レーザ光源装置は、励起光源と、一対の共振器ミラーとを有し、前記共振器ミラーにより構成される共振器内に少なくともレーザ媒質と波長変換素子とを備え、
   前記波長変換素子において発生する２本の高調波のうち一方の高調波が、前記共振器の外部に取り出されて折り返し反射部により前記波長変換素子に戻される構成とされ、
   前記折り返し反射部により戻された高調波は、前記波長変換素子で発生される他方の高調波と空間的にずらして重ね合わされて、外部に出力される
   ことを特徴とする画像生成装置。

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