JP5024088B2 - レーザ光源装置、照明装置、画像表示装置及びモニタ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ光源装置、照明装置、画像表示装置及びモニタ装置に関する。
近年、光通信、光応用測定、光表示などのオプトエレクトロニクス分野において、レーザ光源装置が広く使用されている。こうしたレーザ光源装置としては、基本波レーザの波長をそのまま利用するものと、基本波レーザの波長を変換して利用するものとがある。後者のレーザ光源装置において、基本波レーザの波長の変換を行う素子として、波長変換素子が知られている。この波長変換素子は、第二次高調波光発生（SHG: Second Harmonic Generation)素子とも呼ばれる。
一般に、ＳＨＧの変換効率は３０〜４０％程度であるため、ＳＨＧ素子によって変換された光のパワーは、基本波レーザ光源の出力光のパワーに比べてかなり小さくなってしまう。そこで、出力光のパワー低下を抑える構成として、特許文献１のようなレーザ光源装置が提案されている。このレーザ光源装置では、内部共振タイプのレーザ光源から射出され、ＳＨＧ素子を通過した光を、波長が変換された第一のＳＨＧ光と、残余基本波光とに分離する。そして、残余基本波光を、再度ＳＨＧ素子に通すことによって、波長が変換された第二のＳＨＧ光を取り出す。第二のＳＨＧ光は、第一のＳＨＧ光と偏光方向が９０°異なる偏光に変換された状態で、第一のＳＨＧ光と合成される。特許文献１のレーザ光源装置では、このようにして、第一のＳＨＧ光と第二のＳＨＧ光の合成光を出力光として利用することにより、出力光のパワー低下を抑えている。
特開昭５９−１２８５２５号公報
上記特許文献１に記載のレーザ光源装置では、残余基本波光を、再度ＳＨＧ素子に通すことによって波長が変換された第二のＳＨＧ光を利用することはできるものの、再度ＳＨＧ素子を通過しても波長が変換されなかった残余基本波光を利用することができない。よって、光の利用効率が劇的に向上することは無い。また、このような残余基本波光を、そのまま基本波レーザ光源へ戻すと、基本波レーザ光源のパワーが低下したり、不安定になってしまったりする恐れがあるため、残余基本波光を光源へ戻さないようにする構成が必須となる。よって、光学系が大型化してしまう可能性がある。また、光路の長さが大きくなったり、光学要素を通過する回数が増えてしまったりするため、光の損失が発生してしまう可能性もある。
さらに、上記レーザ光源装置と液晶デバイスとを組み合わせる場合には、レーザ光源装置の光を拡散させるための拡散光学部材が必要となる。また、大型の拡散光学部材を介して液晶デバイスに射出された光は、その結像性が低下することから、前記拡散光学部材を小型にすることが望まれている。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光利用効率が高く、後段に配置される光学部材の小型化が可能なレーザ光源装置、照明装置、画像表示装置及びモニタ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のレーザ光源装置は、基本波長の光を射出する光源と、該光源から射出される基本波長の光が入射され、少なくとも前記基本波長の光の一部を所定の変換波長の光に変換する波長変換素子と、該波長変換素子において、前記所定の変換波長に変換された第１の光を透過させ、前記所定の変換波長に変換されなかった光を前記波長変換素子に向かって反射させる共振素子と、該共振素子において反射された光のうち、前記波長変換素子を通過することによって前記所定の変換波長に変換された第２の光の光路を前記共振素子を透過した前記第１の光と略同一方向に射出させるとともに、前記所定の変換波長に変換されなかった光を前記光源に向かう方向へ射出させる光路変換素子と、一端面側に前記波長変換素子、前記共振素子、前記光路変換素子を支持する支持部材とを備え、前記共振素子は、当該共振素子の前記第２の光側の一端面が前記波長変換素子の前記第２の光側の一端面より前記支持部材側に位置するように配置されていることを特徴とする。
本発明に係るレーザ光源装置では、光源から射出された光は、波長変換素子に入射し、少なくとも一部の光は、所定の変換波長に変換される。波長変換素子において所定の変換波長に変換された第１の光は、共振素子を透過する。
一方、波長変換素子において所定の変換波長の光に変換されなかった光は、共振素子で反射され、再び波長変換素子を通過する。そして、波長変換素子を通過することにより所定の変換波長に変換されなかった光は、光路変換素子により光源に導かれる。そして、光源から射出された光は、光源と共振素子との間で共振し増幅される。また、再び波長変換素子を通過することにより所定の変換波長に変換された第２の光の光路は、光路変換素子により、共振素子を透過した第１の光と略同一方向に変換される。
ここで、共振素子は、当該共振素子の第２の光側の一端面が波長変換素子の第２の光側の一端面より支持部材側に位置するように配置されている。これにより、光路変換素子において光路が変換された第２の光が進行方向に向かって拡がるが、光源から離れて配置された共振素子に第２の光が照射されてしてしまうのを抑えつつ、第１の光と第２の光とを近づけることができる。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、レーザ光源装置の後段に配置されている光学素子の小型化を図ることが可能となる。
また、本発明のレーザ光源装置は、前記光路変換素子が、前記光源と前記波長変換素子との間の光路上に配置されるとともに、前記共振素子において反射された光のうち、前記第２の光を前記光源とは異なる方向に射出させ、残りの前記所定の変換波長に変換されなかった光を前記光源に射出させる分離部と、該分離部から射出された前記第２の光を前記共振素子を透過した前記第１の光と略同一方向に反射させる反射部とを有することが好ましい。
本発明に係るレーザ光源装置では、分離部及び反射部により、共振素子により反射され波長変換素子を通過することによって所定の変換波長に変換された第２の光を所望の方向に射出させることが可能となる。これにより、第２の光を第１の光と略同一方向に射出させ易くなる。
また、反射部を調整することにより、第２の光を第１の光に近づけることができる。これにより、レーザ光源装置の後段に配置されている光学素子の大きさに応じて反射部を調整することで、波長変換素子において所定の変換波長に変換された光を光学素子に効率良く入射させることができる。
また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長変換素子は、当該波長変換素子の前記一端面が前記分離部の最も前記光源に近い側の端部より前記支持部材側に位置するように配置されていることが好ましい。
本発明に係るレーザ光源装置では、波長変換素子の一端面が、分離部の最も前記光源に近い側の端部より支持部材側に位置されている。すなわち、分離部の端部、波長変換素子の一端面、共振素子の一端面の順に支持部材側に位置している。これにより、光路変換素子により光路が変換された第２の光が進行方向に向かって拡がるが、共振素子だけでなく波長変換素子にも、第２の光が照射されてしまうのを抑えることができる。したがって、より確実に光の利用効率を向上させることが可能となり、レーザ光源装置の後段に配置されている光学素子の小型化を図ることが可能となる。
また、本発明のレーザ光源装置は、前記光路変換素子、前記波長変換素子、前記共振素子の各入射端面に入射する前記光源から射出された光のそれぞれの入射領域は、前記光路変換素子、前記波長変換素子、前記共振素子の順に小さくなることが好ましい。
本発明に係るレーザ光源装置では、光路変換素子、波長変換素子、共振素子の順に各入射端面に入射する光の入射領域が小さくなる。これにより、各光路変換素子、波長変換素子、共振素子を小型にすることができるため、低コスト化を図ることが可能となる。
また、本発明のレーザ光源装置は、前記光路変換素子と前記波長変換素子との間の光路上に配置され、前記光路変換素子から射出された光のうち所定の選択波長の光を透過させる波長選択素子を備え、前記波長選択素子は、当該波長選択素子の一端面が前記分離部の最も前記光源に近い側の端部より前記支持部材側に位置するように配置されていることが好ましい。
本発明に係るレーザ光源装置では、光源から射出された光は、波長選択素子を通過することにより所定の選択波長の光が透過される。これにより、光源と共振素子との間を往復する光の発振波長のスペクトルが制限されるため、所望の波長の光を安定して射出させることが可能となる。
また、波長選択素子は、当該波長選択素子の一端面が分離部の最も光源に近い側の端部より支持部材側に位置するように配置されているため、光路変換素子により光路が変換された第２の光が進行方向に向かって拡がるが、波長選択素子に第２の光が照射されてしまうのを抑えることができる。したがって、波長選択素子を用いた場合でも、より確実に光の利用効率を向上させることが可能となり、レーザ光源装置の後段に配置されている光学素子の小型化を図ることが可能となる。
本発明の照明装置は、上記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の進行方向に配設された拡散光学部材とを備えることを特徴とする。
本発明の照明装置では、上述したようなレーザ光源装置を備えているので、拡散光学部材の小型化が図られるとともに、入射されたレーザ光の結像性の高い高性能なものとなる。
本発明の画像表示装置は、上記のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置からの光を利用して、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置とを備えることを特徴とする。
本発明に係る画像表示装置では、レーザ光源装置より射出されたレーザ光は画像形成装置に入射される。そして、画像形成装置により形成された画像が表示面に表示される。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。
本発明のモニタ装置は、上記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。
本発明に係るモニタ装置では、レーザ光源装置より射出されたレーザ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、本発明に係るレーザ光源装置、照明装置、画像表示装置及びモニタ装置の実施形態について説明する。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］
本実施形態に係るレーザ光源装置１は、レーザ光源１１より射出された光を所定の変換波長のレーザ光に変換し、例えば、ロッドインテグレータ（光学素子）２０に入射される。具体的には、レーザ光源装置１は、図１に示すように、レーザ光を射出するエミッタ２１を有するレーザ光源（光源）１１と、ダイクロイックミラー（分離部、光路変換素子）１２と、波長変換素子１３と、外部共振ミラー（共振素子）１４と、反射ミラー（反射部、光路変換素子）１７とを備えている。また、ダイクロイックミラー１２、波長変換素子１３、外部共振ミラー１４は、支持基板（支持部材）２の上面（一端面）２ａ側に載置されている。
レーザ光源１１は、射出端面１１ａから、例えば、１０６５ｎｍの波長の赤外レーザ光（基本波長の光）を射出する面発光型レーザダイオードである。また、エミッタ２１は、図１の拡大図に示すように、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）層２１ａ上に、活性層２１ｂが積層された構成になっている。
波長変換素子１３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素子として機能する。
そして、図１に示すように、レーザ光源１１から射出された光Ｗ１のうち一部の光は、波長変換素子１３を通過することによって、ほぼ半分の（５３０ｎｍ）の緑色のレーザ光（所定の変換波長の光）に変換される。
波長変換素子１３は、支持基板２上に載置された温度調節基板２６上に載置されている。この温度調節基板２６には、波長変換素子１３の温度を調節するサーミスタ（図示略）と、ヒータ（図示略）とが設けられている。波長変換素子１３は、温度の変化に伴い内部の屈折率が変化するため、サーミスタにより波長変換素子１３の温度を検出し、検出された波長変換素子１３の温度に基づいてヒータにより、波長変換素子１３を加熱する。このように、温度調節基板２６により、波長変換素子１３を適温に調整することで、レーザ光源１１から射出されたレーザ光を所定の変換波長の高調波レーザ光に効率良く変換することが可能となる。
外部共振ミラー１４は、波長変換素子１３から射出された光のうち、所定の変換波長の光に変換されなかったレーザ光（図１に示す一点鎖線）Ｗ２を選択してレーザ光源１１に向かって反射させることによってレーザ光源１１の共振器ミラーとして機能するとともに、所定の変換波長の光に変換された光（第１の光、図１に示す二点鎖線）Ｗ３を透過させるものである。
ダイクロイックミラー１２は、レーザ光源１１と波長変換素子１３との間の光路上に配置され、所定の変換波長に変換されたレーザ光を反射させてレーザ光源１１とは異なる方向へ反射させ、所定の変換波長に変換されなかったレーザ光をレーザ光源１１へ透過させるものである。ダイクロイックミラー１２の反射面は、外部共振ミラー１４で反射されたレーザ光が４５°の角度で入射するように配置されている。したがって、所定の変換波長に変換されたレーザ光は、ダイクロイックミラー１２によって９０°折り曲げられる。また、ダイクロイックミラー１２は、Ｐ偏光光の透過率をＳ偏光光より高めており、Ｐ偏光光での共振を可能にしている。
反射ミラー１７は、ダイクロイックミラー１２によって反射された所定の変換波長のレーザ光をロッドインテグレータ２０に向けて反射させるものである。この反射ミラー１７の反射面は、ダイクロイックミラー１２によって反射されたレーザ光が、４５°の角度で入射するように配置されている。このように、ダイクロイックミラー１２と反射ミラー１７とを９０°の角度をなして配置させることにより、外部共振ミラー１４において反射されたレーザ光Ｗ２の光路は１８０°変換され、反射ミラー１７において反射されたレーザ光（第２の光）Ｗ４と、外部共振ミラー１４から射出されたレーザ光Ｗ３とは略平行となる。
さらに、反射ミラー１７は、当該反射ミラー１７において反射されたレーザ光Ｗ４を外部共振ミラー１４を透過したレーザ光Ｗ３に近づけるように、ダイクロイックミラー１２に近接して配置されている。
なお、レーザ光Ｗ４をレーザ光Ｗ３に近づけるために、ダイクロイックミラー１２とのなす角度を９０°より小さい角度となるように反射ミラー１７を配置しても良い。このように、レーザ光Ｗ３とレーザ光Ｗ４とを近づけることにより、後段に配置されたロッドインテグレータ２０を小型にすることが可能となる。
ダイクロイックミラー１２及び反射ミラー１７は、図示しない固定部材により支持基板２に固定されている。
また、図２に示すように、レーザ光源１１におけるサーマルレンズ効果により、レーザ光源１１から射出されたレーザ光は集光され、一般的にはガウシアンビームとして表される。そして、ビームウエストの位置に外部共振ミラー１４が配置されている。これにより、外部共振ミラー１４における反射効率が最大となり、レーザ光源１１から射出されたレーザ光の利用効率を向上させることができる。
また、外部共振ミラー１４としては、ＶＨＧ（Volume Holographic Grating）を用いており、図２に示すように、当該外部共振ミラー１４のレーザ光Ｗ４側の上面（一端面）１４ａが波長変換素子１３のレーザ光Ｗ４側の上面（一端面）１３ａより支持基板２側に位置するように配置されている。また、外部共振ミラー１４は、波長変換素子１３から射出されたレーザ光が上面１４ａ側を通過するように配置されている。また、波長変換素子１３は、当該波長変換素子１３の上面１３ａがダイクロイックミラー１２の最もレーザ光源１１に近い側の端部１２ａより支持基板２側に位置するように配置されている。
すなわち、ダイクロイックミラー１２の端部１２ａからレーザ光の進行方向に延長された破線Ａと、波長変換素子１３の上面１３ａからレーザ光の進行方向に延長された破線Ｂと、外部共振ミラー１４の上面１４ａからレーザ光の進行方向に延長された破線Ｃと、支持基板２の上面２ａとのそれぞれの距離Ａ１，Ｂ１，Ｃ１とを比較すると、距離Ａ１が最も長く、距離Ｂ１，Ｃ１の順に短くなっている。
また、図２に示すように、外部共振ミラー１４において反射された光は、レーザ光源１１に向かって拡がるため、ダイクロイックミラー１２及び反射ミラー１７で反射されたレーザ光も拡がっている。
これにより、反射ミラー１７において反射されたレーザ光は、ロッドインテグレータ２０に向かって拡がっているため、レーザ光Ｗ４の最外部は、支持基板２に向かって傾斜している。さらに、反射ミラー１７において反射されたレーザ光Ｗ４は、外部共振ミラー１４から射出されたレーザ光Ｗ３と近接している。このとき、レーザ光Ｗ４が拡がる方向に距離Ａ１、距離Ｂ１、距離Ｃ１の順に短くなっているため、反射ミラー１７において反射されたレーザ光Ｗ４は、波長変換素子１３及び外部共振ミラー１４に照射されず、ロッドインテグレータ２０に入射する。
以上より、本実施形態に係るレーザ光源装置１では、ダイクロイックミラー１２及び反射ミラー１７において光路が変換されたレーザ光Ｗ４が進行方向に向かって拡がるが、レーザ光源１１から最も離れて配置された外部共振ミラー１４に、レーザ光Ｗ４が照射されてしてしまうのを抑えつつ、レーザ光Ｗ３とレーザ光Ｗ４とを近づけることができる。したがって、レーザ光源装置１の後段に配置されているロッドインテグレータ２０の小型化を図ることが可能となる。
また、本実施形態では、レーザ光Ｗ４が拡がる方向に距離Ａ１、距離Ｂ１、距離Ｃ１の順に短くなっているため、反射ミラー１７において反射されたレーザ光Ｗ４が、波長変換素子１３及び外部共振ミラー１４に照射されてしまうのを確実に抑えることができる。したがって、より確実にレーザ光の利用効率を向上させることが可能となる。
さらに、光路変換素子としてダイクロイックミラー１２及び反射ミラー１７を用いているため、外部共振ミラー１４により反射され波長変換素子１３を通過することによって所定の変換波長に変換されたレーザ光Ｗ４を所望の方向に射出させることが可能となる。これにより、レーザ光Ｗ４とレーザ光Ｗ３とを略同一方向に射出させ易くなる。
また、反射ミラー１７を調整し、ダイクロイックミラー１２とのなす角を調整することにより、レーザ光Ｗ４をレーザ光Ｗ３に近づけることができる。すなわち、レーザ光源装置１の後段に配置されているロッドインテグレータ２０の大きさに応じて反射ミラー１７に入射するレーザ光の入射角度を調整することで、波長変換素子１３において所定の変換波長に変換されたレーザ光Ｗ４をロッドインテグレータ２０に効率良く入射させることができる。
なお、光路変換素子として、ダイクロイックミラー１２と、反射ミラー１７とを備えた構成にしたがこれに限るものではない。
また、反射ミラー１７において反射されたレーザ光の拡がり具合によっては、波長変換素子１３は、必ずしも当該波長変換素子１３の上面１３ａがダイクロイックミラー１２の最もレーザ光源１１に近い側の端部１２ａより支持基板２側に位置するように配置されていなくても良い。
［第１実施形態の変形例］
本変形例のレーザ光源装置２５では、ダイクロイックミラー１２、波長変換素子１３、外部共振ミラー１４のそれぞれの入射端面の大きさの関係において第１実施形態と異なる。このような変形例について、図３を参照して説明する。なお、図３では、波長変換素子１３及び外部共振ミラー１４は、図示しない固定部材により支持基板２に固定されている。
ダイクロイックミラー１２の最も波長変換素子１３に近い側の端部１２ｃからレーザ光の進行方向に延長された破線Ａａと破線Ａとの間がレーザ光の入射する入射領域Ｌ１である。また、波長変換素子１３の入射端面１３ｂに入射するレーザ光の入射領域（有効領域）をＬ２とし、外部共振ミラー１４の入射端面１４ｂに入射するレーザ光の入射領域（有効領域）をＬ３とすると、ダイクロイックミラー１２の入射領域Ｌ１、波長変換素子１３の入射領域Ｌ２、外部共振ミラー１４の入射領域Ｌ３の順に小さくなっている。
具体的には、波長変換素子１３の入射領域Ｌ２の大きさは、ダイクロイックミラー１２の入射領域Ｌ１より小さいが、集光されたレーザ光が入射される大きさとなっている。同様に、外部共振ミラー１４の入射領域Ｌ３の大きさは、波長変換素子１３の入射領域Ｌ２より小さいが、集光されたレーザ光が入射される大きさとなっている。
ここで、レーザ光源１１のサーマルレンズ効果により、レーザ光源１１から射出されたレーザ光は集光され、ビームウエストの位置に外部共振ミラー１４が配置されている。これにより、入射領域Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の順に小さくしても、レーザ光源１１から射出されたレーザ光を入射領域Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に順々に入射させることができる。したがって、レーザ光の損失を抑えつつ、各ダイクロイックミラー１２、波長変換素子１３、外部共振ミラー１４を小型にすることができるため、低コスト化を図ることが可能となる。
［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４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光源装置３０では、ＢＰＦ３１を備える点において第１実施形態と異な。その他の構成においては第１実施形態と同様である。
レーザ光源装置３０には、図４に示すように、ダイクロイックミラー１２と波長変換素子１３との間の光路上に、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ、波長選択素子）３１が配置されている。ＢＰＦ３１は、レーザ光源１１から射出され、ダイクロイックミラー１２を透過したレーザ光Ｗ１のうち所定の選択波長のレーザ光を透過させる。これにより、レーザ光源１１と外部共振ミラー１４との間を往復するレーザ光の発振波長のスペクトルが制限される。なお、ＢＰＦ３１は、図示しない固定部材により支持基板２に固定されている。
また、ＢＰＦ３１は、当該ＢＰＦ３１の上面３１ａがダイクロイックミラー１２の最もレーザ光源１１に近い側の端部１２ａより支持基板２側に位置するように配置されている。また、ＢＰＦ３１は、当該ＢＰＦ３１の上面３１ａが波長変換素子１３の上面１３ａより支持基板２から離間する側に位置するように配置されている。
すなわち、ＢＰＦ３１の上面３１ａからレーザ光の進行方向に延長された破線Ｄと、支持基板２の上面２ａとの距離をＤ１とすると、距離Ａ１が最も長く、距離Ｄ１，Ｂ１，Ｃ１の順に短くなっている。
以上より、本実施形態に係るレーザ光源装置３０では、反射ミラー１７において反射されたレーザ光Ｗ４が進行方向に向かって拡がるが、レーザ光Ｗ４がＢＰＦ３１、波長変換素子１３、外部共振ミラー１４に照射されるのを防止することができる。したがって、ＢＰＦ３１を用いてもレーザ光の利用効率を向上させることが可能となり、レーザ光源装置３０の後段に配置されているロッドインテグレータ２０の小型化を図ることが可能となる。
［第３実施形態］
次に、本発明に係る照明装置の一実施形態として、例えば上記レーザ光源装置１を応用した照明装置５０の構成例について説明する。図５は、照明装置５０の概略を示す模式図である。なお、図５中においては図示を簡略化し、ダイクロイックミラー１２の図示を省略している。
図５に示すように、照明装置５０は、上述したレーザ光源装置１と、該レーザ光源装置１から発したレーザ光を拡散するとともに、レーザ光の照度分布を均一化する拡散光学部材５１とを備えている。この拡散光学部材５１としては、ホログラム素子から構成されている。具体的には、ホログラム原板に計算機で計算して人工的に作成した干渉縞が形成された計算機ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）を用いることがきできる。計算機ホログラムは、回折格子の分割領域の自由な設定が可能であり、収差の問題が生じないので好適である。
一般に、計算機ホログラムから構成される拡散光学部材５１には、例えば製造誤差等の要因によりムラが生じ、鮮明な光が得られなくなることがある。このような現象は、特に拡散光学部材５１が大型化した際に顕著となる。また、小型な拡散光学部材５１は光の結像性が高く、被照射物に鮮明かつ均一な照度分布を有した光照射を行うことが可能である。すなわち、拡散光学部材５１を小型化することが望まれている。
本実施形態に係る照明装置５０によれば、上述したようなレーザ光源装置１を備えているので、前記拡散光学部材５１の小型化が図られており、光の結像性が高いものとなる。よって、被照射物に鮮明かつ均一な照度分布を有した光照射を行うことのできる高性能なものとなる。
なお、レーザ光源装置１を用いた例を挙げて説明したが、第１実施形態の変形例のレーザ光源装置２５，第２実施形態のレーザ光源装置３０を用いた照明装置であっても良い。
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態では、上記第１，第２実施形態のレーザ光源装置（変形例を含む）を備えるプロジェクタについて説明する。図６は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
なお、本実施形態では、第１実施形態のレーザ光源装置１を用いたプロジェクタについて説明するが、第１実施形態の変形例のレーザ光源装置２５，第２実施形態のレーザ光源装置３０を用いても良い。
本実施形態のプロジェクタ（画像表示装置）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光源装置１Ｒ，緑色レーザ光源装置１Ｇ、青色レーザ光源装置１Ｂを備えており、これら光源装置が上記第１実施形態の光源装置１である。
プロジェクタ１００は、レーザ光源装置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、画像形成装置）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１００は、レーザ光源装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから射出されたレーザ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１００においては、赤色レーザ光源装置１Ｒ，緑色レーザ光源装置１Ｇ，青色レーザ光源装置１Ｂとして上記第１実施形態のレーザ光源装置１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、本発明の第５実施形態について図７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７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７に示すように、上記第１実施形態のレーザ光源装置１と、レーザ光源装置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、画像形成装置）２０２と、レーザ光源装置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、例えばレーザダイオードを構成する複数のエミッタを、赤、緑、青のピーク波長を持つエミッタの組み合わせによって構成すれば良い。
なお、本実施形態では、第１実施形態のレーザ光源装置１を用いた画像表示装置２００について説明したが、第１実施形態の変形例のレーザ光源装置２５，第２実施形態のレーザ光源装置３０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光源装置１を応用したモニタ装置３００の構成例について図８を用いて説明する。
図８は、本実施形態のモニタ装置の概略構成図である。
本実施形態のモニタ装置３００は、図８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。レーザ光源装置１から射出されたレーザ光は、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、レーザ光源装置１から射出されたレーザ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装置３００によれば、上記第１実施形態のレーザ光源装置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装置を実現することができる。
なお、本実施形態では、第１実施形態のレーザ光源装置１を用いたモニタ装置３００について説明したが、第１実施形態の変形例のレーザ光源装置２５，第２実施形態のレーザ光源装置３０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、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。
また、分離部において、所定の変換波長の光を反射させて、所定の変換波長以外の光を透過させたが分離の構成はこれに限るものではない。
本発明の第１実施形態に係るレーザ光源装置を示す平面図である。 図１のレーザ光源装置の拡大図を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るレーザ光源装置の変形例を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ光源装置を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る照明装置を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。 本発明の第５実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。 本発明の第６実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。
符号の説明
１，２５，３０…レーザ光源装置、２…支持基板（支持部材）、２ａ…支持基板の上面（一端面）、１１…レーザ光源（光源）、１２…ダイクロイックミラー（分離部、光路変換素子）、１３…波長変換素子、１４…外部共振ミラー（共振素子）、１７…反射ミラー（反射部、光路変換素子）、３１…ＢＰＦ（Ｂａｎｄ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ、波長選択素子）、５１…拡散光学部材、５０…照明装置、１００…プロジェクタ（画像表示装置）、２００…画像表示装置、３００…モニタ装置

Claims (8)

  1. 基本波長の光を射出する光源と、
    前記光源から射出される前記基本波長の光が入射され、少なくとも前記基本波長の光の一部を所定の変換波長の光に変換する波長変換素子と、
    前記波長変換素子において、前記所定の変換波長に変換された第１の光を透過させ、前記所定の変換波長に変換されなかった光を前記波長変換素子に向かって反射させる共振素子と、
    前記共振素子において反射された光のうち、前記波長変換素子を通過することによって前記所定の変換波長に変換された第２の光の光路を前記共振素子を透過した前記第１の光と略同一方向に射出させるとともに、前記所定の変換波長に変換されなかった光を前記光源に向かう方向へ射出させる光路変換素子と、
    一端面側に前記波長変換素子、前記共振素子、前記光路変換素子を支持する支持部材と
    を備え、
    前記共振素子は、前記共振素子の前記一端面側と反対側の第１の面が前記波長変換素子の前記一端面側と反対側の第２の面より前記支持部材側に位置し、かつ、前記基本波長の光のビームウェストの位置に配置されていることを特徴とするレーザ光源装置。
  2. 前記光路変換素子が、
    前記光源と前記波長変換素子との間の光路上に配置されるとともに、前記共振素子において反射された光のうち、前記第２の光を前記光源とは異なる方向に射出させ、残りの前記所定の変換波長に変換されなかった光を前記光源に射出させる分離部と、
    前記分離部から射出された前記第２の光を前記共振素子を透過した前記第１の光と略同一方向に反射させる反射部とを有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
  3. 前記波長変換素子は、前記波長変換素子の第２の面が前記分離部の最も前記光源に近い側の端部より前記支持部材側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ光源装置。
  4. 前記光路変換素子、前記波長変換素子、前記共振素子の各入射端面に入射する前記光源から射出された光のそれぞれの入射領域は、前記光路変換素子、前記波長変換素子、前記共振素子の順に小さくな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項に記載のレーザ光源装置。
  5. 前記光路変換素子と前記波長変換素子との間の光路上に配置され、前記光路変換素子から射出された光のうち所定の選択波長の光を透過させる波長選択素子を備え、
    前記波長選択素子は、前記波長選択素子の前記一端面側と反対側の第３の面が前記分離部の最も前記光源に近い側の端部より前記支持部材側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ光源装置。
  6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
    前記レーザ光源装置から射出されたレーザ光の進行方向に配設された拡散光学部材とを備えることを特徴とする照明装置。
  7. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
    前記レーザ光源装置からの光を利用して、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置とを備えることを特徴とする画像表示装置。
  8. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
    前記レーザ光源装置から射出されたレーザ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装置。
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