WO2020080220A1 - レーザ光源装置 - Google Patents

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WO2020080220A1
WO2020080220A1 PCT/JP2019/039824 JP2019039824W WO2020080220A1 WO 2020080220 A1 WO2020080220 A1 WO 2020080220A1 JP 2019039824 W JP2019039824 W JP 2019039824W WO 2020080220 A1 WO2020080220 A1 WO 2020080220A1
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WO
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polarization
laser
laser light
elements
polarization rotation
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Application number
PCT/JP2019/039824
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English (en)
French (fr)
Inventor
博 木田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings

Definitions

  • the present invention relates to a laser light source device.
  • the semiconductor laser element emits laser light with low power consumption and excellent monochromaticity and high directivity.
  • a semiconductor laser device having such features is expected as a replacement light source for currently popular lamps.
  • a semiconductor laser device has been attracting attention as a light source of a projection type display device such as a projector.
  • the semiconductor laser element When the semiconductor laser element is mounted as a light source in a projection type display device, the semiconductor laser element has a small light emitting area, and therefore, in the optical design thereof, it is possible to miniaturize the optical element necessary for spatial composition of laser beams.
  • miniaturization of optical elements enables miniaturization of display devices such as digital mirror devices (DMD (Digital Mirror Device)) and liquid crystal displays (LCD (Liquid Crystal Display)), resulting in lower system cost. To do.
  • DMD Digital Mirror Device
  • LCD Liquid Crystal Display
  • the light source of the projection display device is composed of a plurality of semiconductor laser elements.
  • the laser light emitted from the semiconductor laser device is composed of waves with the same phase. This feature produces the monochromaticity and high directivity of the semiconductor laser.
  • a striped pattern or speckles are generated due to the coherence of the waves. Speckle is a particle-like pattern due to the coherence of random waves appearing by the laser light irradiated on the screen.
  • Such an interference pattern has been one of the causes of deterioration of image quality when a laser is used as a light source of a projection display device.
  • a means for mixing semiconductor laser light of multiple wavelengths or a means for disturbing the polarization uniformity of the semiconductor laser light is effective.
  • a laser light source device that rotates the polarization of laser light emitted from one or a plurality of light emitting points of a laser light source by 90 ° by a polarization rotation unit arranged on the optical axis thereof.
  • the laser light source device is an array type laser light source in which a plurality of laser beams oscillates from one semiconductor laser chip.
  • Patent Document 1 can reduce interference fringes and speckles, since it is an array type laser light source, the gain is reduced due to the temperature rise due to heat generated from an adjacent laser, and a sufficient output is obtained. Can't get
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser light source device capable of reducing the occurrence of interference fringes and speckles and reducing the temperature rise due to laser oscillation. To do.
  • the laser light source device includes a base, a plurality of semiconductor laser elements each of which is individually held on the upper surface of the base and emits a plurality of laser lights whose polarization directions are aligned in one direction.
  • a polarization conversion unit that rotates the polarization direction of at least a part of the laser light to disturb the polarization directions of the plurality of laser lights so that they are not aligned in one direction.
  • the polarization conversion unit includes a plurality of polarization rotation elements that convert the polarization of the plurality of laser lights into circularly polarized light.
  • the plurality of polarization rotation elements are selectively arranged in correspondence with the semiconductor laser element that emits a part of the laser light among the plurality of semiconductor laser elements, and convert the polarization of a part of the laser light into left-handed circularly polarized light.
  • the first polarization rotation element and the other semiconductor laser element which emits another part of the laser light among the plurality of semiconductor laser elements are selectively arranged to correspond to the polarization of another part of the laser light.
  • a second polarization rotation element that converts the light into right-handed circularly polarized light.
  • the present invention it is possible to provide a laser light source device that reduces the occurrence of interference fringes and speckles, and reduces the temperature rise due to laser oscillation.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a laser light source device and laser light emitted from the laser light source device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the laser light source device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a polarization rotation element in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a polarization rotation element in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a detailed configuration of the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a base and a semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ shown in FIG. 6.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the polarization rotation element according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the polarization rotation element according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the polarization rotation element according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the polarization rotation element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a spacer and a lens in the first embodiment.
  • FIG. 13 is a sectional view taken along line B-B ′ shown in FIG. 12.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a spacer and a polarization rotation element of a laser light source device according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a spacer and a polarization rotation element of a laser light source device according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 9 is a diagram showing a
  • FIG. 8 is a diagram showing a polarization element substrate including a polarization rotation element according to the first modification of the first embodiment. It is a figure which shows the structure of the spacer and polarization rotation element of the laser light source device in the modification 2 of embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a polarization element substrate including a polarization rotation element according to a modified example 2 of the first embodiment. 6 is a perspective view showing a configuration of a laser light source device and laser light emitted from the laser light source device according to Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 7 is an exploded perspective view showing a configuration of a laser light source device according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a spacer and a polarization rotation element according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ shown in FIG. 20.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a spacer and a polarization rotation element of a laser light source device according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a laser light source device according to a third embodiment and laser light emitted from the laser light source device.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a spacer and a polarization rotation element according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a laser light source device and laser light emitted from the laser light source device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is an exploded perspective view showing the configuration of the laser light source device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of the laser light source device 1 according to the first embodiment and laser beams 71 to 74 emitted from the laser light source device 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the laser light source device 1.
  • the laser light source device 1 is composed of a base 30, semiconductor laser elements 101 to 104, lenses 41 to 44, a spacer 20, and polarization rotation elements 51 to 54.
  • the base 30 supports the semiconductor laser elements 101 to 104 on the upper surface 30A.
  • the base 30 has a flat surface on the upper surface 30A, and the semiconductor laser elements 101 to 104 are fixed to the flat surface.
  • the base 30 is, for example, a flat plate.
  • the base 30 is provided with slots 31 to 34.
  • the slots 31 to 34 are here through holes.
  • the long holes 31 to 34 are holes into which the two lead pins 14 of each of the semiconductor laser devices 101 to 104 are inserted.
  • a current is supplied to each semiconductor laser element via the lead pin 14.
  • the x-, y-, and z-axes shown in each figure form a rectangular coordinate system.
  • the x-axis and the y-axis are parallel to the upper surface 30A of the base 30, and the z-axis points above the base 30.
  • Each of the semiconductor laser elements 101 to 104 is an element on which a semiconductor laser chip that oscillates one laser beam is mounted.
  • Each of the semiconductor laser devices 101 to 104 is individually held on the upper surface 30A of the base 30.
  • each semiconductor laser element is fixed to a plane formed on the upper surface 30A of the base 30.
  • Each semiconductor laser element emits laser light upward with respect to the base 30.
  • the semiconductor laser chip may be configured by dividing the oscillator into two or three parts in order to improve efficiency.
  • the semiconductor laser devices 101 to 104 emit laser beams 71 to 74 whose polarization directions are aligned in one direction.
  • the polarization of the laser beams 71 to 74 emitted from the semiconductor laser devices 101 to 104 is parallel to the y-axis direction (not shown).
  • the semiconductor laser elements 101 to 104 emit laser beams 71 to 74 having a cross-sectional shape with a wide width in the x-axis direction in parallel with the z-axis direction.
  • the spacer 20 is provided to cover the semiconductor laser elements 101 to 104 from above.
  • the spacer 20 holds the lenses 41 to 44, which will be described later, and has a function of keeping the distance between each lens and each semiconductor laser element constant.
  • the spacer 20 has spacer windows 21 to 24 on the upper surface.
  • the outer shape of the spacer windows 21 to 24 has a square shape.
  • the spacer 20 has spacer step portions 25 to 28 provided on the outer peripheries of the spacer window portions 21 to 24, respectively.
  • a polarization rotation element can be installed at each spacer step. Laser beams 71 to 74 emitted from the semiconductor laser devices 101 to 104 respectively pass through the spacer windows 21 to 24. That is, the spacer 20 includes a frame structure including the spacer windows 21 to 24 and the spacer step portions 25 to 28 at the positions where the plurality of laser beams 71 to 74 pass. Each frame structure holds each of the plurality of polarization rotation elements 51 to 54.
  • the spacer 20 may be fastened and fixed to the upper surface 30A of the base 30 with a screw, or may be fixed with an adhesive. Alternatively, the spacer 20 may be fixed by both.
  • the spacer 20 is manufactured by die casting of zinc, aluminum, or the like in consideration of formability. However, since the spacer 20 is not required to have a thermal effect, the spacer 20 may be made of a resin material.
  • the polarization rotation elements 51 to 54 form a polarization conversion unit.
  • the polarization converter rotates the polarization direction of at least a part of the laser lights 71 to 74, and disturbs the polarization directions of the laser lights 71 to 74 so that they are not aligned in one direction.
  • the polarization rotation elements 51 and 53 convert the polarization direction of a part of the laser light 71 to 73 out of the laser light 71 to 74 into left-handed circularly polarized light 91 and 93.
  • the polarization rotation elements 51 and 53 are selectively arranged corresponding to the semiconductor laser elements 101 and 103 that emit a part of the laser beams 71 and 73 among the semiconductor laser elements 101 to 104.
  • the polarization rotation elements 52 and 54 convert the polarization direction of another part of the laser light 72 to 74 out of the laser light 71 to 74 into circularly polarized light 92 and 94 of right rotation.
  • the polarization rotation elements 52 and 54 are selectively arranged corresponding to the other semiconductor laser elements 102 and 104 that emit the other part of the laser beams 72 and 74 of the semiconductor laser elements 101 to 104.
  • the rotation direction of circularly polarized light is defined according to the rule for right-handed threads.
  • the relationship between the direction of travel of light and rotation matches the operation of the right-hand screw, it is defined as right-handed circularly polarized light, and if it matches the operation of the left-hand screw, it is defined as left-handed circularly polarized light. ing.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the polarization rotation elements 51 and 53.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the polarization rotation elements 52 and 54.
  • the polarization rotation elements 51 to 54 have a fast axis (F axis) 50A in a direction having a low refractive index and a slow axis (S axis) 50B in a direction having a high refractive index.
  • the polarization rotation elements 51 to 54 are plate-shaped elements having a plane parallel to the FS plane in which the fast axis (F axis) 50A and the slow axis (S axis) 50B are orthogonal to each other.
  • the polarization rotation elements 51 to 54 are quarter-wave plates. The quarter-wave plate delays those components in the slow axis direction by a quarter wavelength with respect to the components of the laser beams 71 to 74 in the fast axis direction.
  • the polarization rotation elements 51 and 53 are arranged such that the fast axis 50A forms an angle of 45 ° and the slow axis 50B forms an angle of ⁇ 45 ° with respect to the polarization directions of the laser beams 71 and 73 emitted from the semiconductor laser elements 101 and 103.
  • the polarization of the laser beams 71 and 73 emitted from the semiconductor laser elements 101 and 103 is linearly polarized light parallel to the y-axis. Therefore, the fast axis 50A forms an angle of 45 ° with the y-axis, and the slow axis 50B forms an angle of ⁇ 45 ° with respect to the y-axis (see FIGS. 2 and 3).
  • the polarization rotation elements 52 and 54 make an angle of ⁇ 45 ° with respect to the fast axis 50A and 45 ° with respect to the slow axis 50B with respect to the polarization directions of the laser beams 72 and 74 emitted from the semiconductor laser elements 102 and 104.
  • the fast axis 50A forms an angle of ⁇ 45 ° with the y axis
  • the slow axis 50B forms an angle of 45 ° with the y axis (see FIGS. 2 and 4).
  • the outer shapes of the polarization rotation elements 51 to 54 have square shapes similar to the outer shapes of the spacer step portions 25 to 28, as shown in FIG.
  • the square consists of sides parallel to the x-axis or the y-axis.
  • the fast axis 50A and the slow axis 50B of the polarization rotation elements 51 to 54 coincide with the diagonal direction of the square.
  • the polarization rotation elements 51 to 54 are held by the spacer step portions 25 to 28, respectively.
  • the polarization rotators 51 and 53 are selectively arranged corresponding to the semiconductor laser devices 101 and 103 by being housed in the spacer step portions 25 and 27.
  • the polarization rotation elements 52 and 54 are selectively arranged corresponding to the other semiconductor laser elements 102 and 104 by being housed in the spacer step portions 26 and 28.
  • the polarization rotation elements 51 to 54 are arranged on the upper surface side of the spacer 20 in the first embodiment, the polarization rotation elements 51 to 54 may be arranged on the bottom surface side of the spacer 20. In that case, the polarization rotation element is fixed to, for example, a spacer step portion provided on the back surface of the spacer 20 with an adhesive or a holding member.
  • the shape of the polarization rotation element may be a rectangle other than a square, a circle, an ellipse, or the like, as long as it covers the laser beams 71 to 74 of the semiconductor laser elements 101 to 104.
  • the lenses 41 to 44 focus the laser beams 71 to 74.
  • the laser beams 71 to 74 transmitted through the lenses 41 to 44 respectively travel in a direction parallel to the z axis.
  • the lenses 41 to 44 are held by the spacer 20.
  • the lenses 41 to 44 are arranged so as to cover the spacer window portions 21 to 24, respectively.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a detailed configuration of the semiconductor laser device 101.
  • the semiconductor laser device 101 has a structure in which a semiconductor laser chip is included in a TO-Can type package.
  • the TO-Can type semiconductor laser device 101 mainly includes a cap 11, a glass window 12, a stem 13, a lead pin 14, and a semiconductor laser chip (not shown).
  • the cap 11 is provided above the stem 13.
  • the glass window 12 is provided on the upper surface of the cap 11.
  • the lead pin 14 is provided below the stem 13.
  • the semiconductor laser chip is arranged inside the cap 11.
  • the semiconductor laser chip has a main optical axis in a direction perpendicular to the stem 13. That is, the semiconductor laser chip emits laser light 71 in the z-axis direction. Generally, when moisture or dust in the air adheres to the end surface of the semiconductor laser chip, the semiconductor laser chip is easily destroyed. However, in the TO-Can type package, the semiconductor laser chip is sealed by the cap 11. Therefore, the airtightness inside the cap 11 is maintained, and the conditions required for the driving environment of the semiconductor laser chip are relaxed. Further, the TO-Can type package element is small. Therefore, it is easy to adjust the number of pieces used, that is, to scale the optical output according to the required specifications.
  • a high-power edge-emitting laser chip is used as the light source of the projection display device.
  • the main material of the semiconductor laser chip is a compound semiconductor such as GaAs or GaN.
  • the active layer of the semiconductor laser chip is formed by epitaxial growth.
  • the epitaxial growth direction corresponds to the x-axis direction
  • the horizontal direction of the active layer corresponds to the y-axis direction.
  • the laser light 71 is emitted from the chip end face located in the direction (z-axis direction) orthogonal to the epitaxial growth direction (x-axis direction).
  • the laser light 71 is emitted from an emission bright point of about 1 ⁇ m in the vertical direction (x-axis direction) of the active layer and several tens to several hundreds of ⁇ m in the horizontal direction (y-axis direction) of the active layer on the end face of the chip. Since the emission port in the vertical direction (x-axis direction) of the active layer is very small, the laser light 71 spreads in the x-axis direction due to the diffraction effect. The spread of the laser beam in the x-axis direction is about 60 ° in all angles. The spread of laser light in the vertical direction (x-axis direction) of the active layer is about 10 times larger than the spread of laser light in the horizontal direction (y-axis direction) of the active layer. Therefore, the cross section of the laser light 71, that is, the far-field pattern has an elliptical shape, as shown in FIG.
  • the arrangement direction of the two lead pins 14 is the same as the horizontal direction (y-axis direction) of the active layer of the semiconductor laser chip. Therefore, the laser light 71 has a small spread in the arrangement direction of the lead pins 14 and a large spread in the x-axis direction orthogonal thereto.
  • the polarization of the laser light 71 emitted from the semiconductor laser device 101 having the above configuration is parallel to the direction horizontal to the active layer (y-axis direction). That is, the semiconductor laser device 101 emits linearly polarized light whose electric field oscillates in the horizontal direction (y-axis direction) of the active layer. However, the laser light may be polarized in the vertical direction (x-axis direction) of the active layer depending on the atomic arrangement of the active layer.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configurations of the base 30 and the semiconductor laser devices 101 to 104.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ shown in FIG.
  • the base 30 is composed of a member having high thermal conductivity.
  • the base 30 includes a metal material such as Cu and Al.
  • the base 30 includes a ceramic having a high thermal conductivity such as SiC or AlN.
  • a fin for improving the heat capacity and the heat radiation area of the stem 13 or a cooling member connected to a heat pipe in which a coolant such as water is sealed may be added to the stem 13.
  • each semiconductor laser element 101 to 104 are fixed in close contact with the flat surface formed on the upper surface 30A of the base 30 via a highly heat-conductive grease or sheet-shaped heat dissipation material.
  • each semiconductor laser element is preferably soldered to the base 30 with a solder material.
  • the solder material contains, for example, SnAgCu, AuSn as a main component.
  • the semiconductor laser elements 101 to 104 of the TO-Can package including the stem 13 and the base 30 are shown as separate members, the semiconductor laser chip is mounted on the member in which the stem 13 and the base 30 are integrated. It may be configured to be. In that case, the heat dissipation of the laser light source device 1 is improved. Further, the semiconductor laser chips can be arranged closer to each other at an arbitrary interval without being restricted by the stem diameter, and the laser light source device 1 can be miniaturized.
  • the base 30 is a flat plate, but the base 30 is not limited thereto, and the surface that contacts the stem 13 may be a flat surface.
  • the base 30 may be provided with a spot facing matching the shape of the stem 13.
  • the elongated holes 31 to 34 have a hole shape so that the lead pin 14 and the base 30 do not come into contact with each other, and are arranged so that the lead pin 14 and the base 30 do not come into contact with each other.
  • the base 30 may have a round hole that can avoid contact between the lead pin 14 and the base 30, instead of the elongated holes 31 to 34.
  • the base 30 has, instead of the elongated holes 31 to 34, a groove structure capable of avoiding the contact between the lead pin 14 and the base 30 and ensuring a wiring path for supplying a current to the semiconductor laser elements 101 to 104. May be.
  • the polarization rotation elements 51 to 54 are made of, for example, an inorganic material or a resin material having birefringence.
  • the inorganic material having birefringence is, for example, crystal.
  • the birefringent resin material is, for example, a resin containing polycarbonate as a base material and is stretched in one direction.
  • the polarization rotation elements 51 and 53 are quarter wave plates. As shown in FIG. 8, when the counterclockwise angle is in the positive direction, the fast axis (F axis) forms an angle of 45 ° with the y axis, and the slow axis (S axis) ⁇ with respect to the y axis. Make an angle of 45 °.
  • the propagation of the light beam in the slow axis (S-axis) direction is different from the propagation of the light beam in the fast axis (F-axis) direction. Be late.
  • the propagation delay in the slow axis direction relative to the fast axis direction is designed to be 1/4 wavelength.
  • the electric field in the slow axis direction propagates with a delay of 1 ⁇ 4 wavelength, so that the polarization of the laser light transmitted through the polarization rotation elements 51 and 53 changes with the passage of time, as shown in FIG.
  • the polarization directions (electric field vibration directions) at times t0, t1, t2, and t3 are + F, ⁇ S, ⁇ F, and + S directions, respectively.
  • the laser light that has passed through the polarization rotation elements 51 and 53 progresses so that its polarization direction draws a spiral in a left rotation according to the operation of the left screw. That is, the polarization rotation elements 51 and 53 convert the polarization direction of the laser light from the linearly polarized light 81 in the y-axis direction to the left-handed circularly polarized light 91 and 93.
  • the polarization rotation elements 52 and 54 are also quarter wave plates. As shown in FIG. 10, the fast axis (F axis) forms an angle of ⁇ 45 ° with the y axis, and the slow axis (S axis) forms an angle of 45 ° with the y axis.
  • F axis fast axis
  • S axis slow axis
  • the polarization directions (vibration directions of the electric field) at times t0, t1, t2, and t3 are + S, ⁇ F, ⁇ S, and + F directions, respectively.
  • the laser light that has passed through the polarization rotation elements 52 and 54 progresses so that the polarization direction draws a spiral in a clockwise rotation according to the operation of the right screw. That is, the polarization rotation elements 52 and 54 convert the polarization direction of the laser light from the linearly polarized light 81 in the y-axis direction into the circularly polarized light 92 and 94 that is rotated clockwise.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the spacer 20 and the lenses 41 to 44.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ shown in FIG.
  • the laser beams 71 to 74 emitted from the laser light source device 1 are focused on the opening of the optical system of the projection type display device (not shown). Since the distance from the laser light source device 1 to the optical system opening of the projection type display device is not limited, it is preferable that the laser lights 71 to 74 emitted from the laser light source device 1 are parallel lights.
  • each semiconductor laser element emits a spread laser beam.
  • each of the lenses 41 to 44 has a flat surface on the incident surface (a surface in the ⁇ z direction) and an axially symmetric spherical or aspherical convex surface on the output surface (a surface in the + z direction). That is, the lenses 41 to 44 are convex lenses.
  • the incident surfaces of the lenses 41 to 44 do not necessarily have to be flat.
  • Each lens may have a concave surface or a convex surface on the entrance surface or the exit surface as long as it has a function as a convex lens.
  • the surface that may come into contact with the upper surface of the spacer 20 is preferably a flat surface.
  • each lens does not need to be axisymmetric curved surfaces.
  • each lens may be a cylindrical lens having a cylindrical surface on the exit surface or the entrance surface.
  • the cylindrical lens converts the laser light emitted from the semiconductor laser element into parallel light only in the direction having a large divergence angle, that is, in the vertical direction (x-axis direction) with respect to the active layer.
  • the central axes 141 and 144 of the lenses 41 and 44 are arranged so as to coincide with the central axes of the light rays of the semiconductor laser elements 101 and 104, respectively.
  • the lenses 41 and 44 are preferably fixed to the upper surface of the spacer 20 with an adhesive. Note that the lenses 41 and 44 may be fixed to the upper surface of the spacer 20, and the lenses 41 and 44 may be fixed from above by a member that holds each lens down. Although not shown in FIG. 13, the lenses 42 and 43 are also fixed to the upper surface of the spacer 20, like the lenses 41 and 44.
  • the outer shapes of the spacer step portions 25 and 28 are similar to the outer shapes of the polarization rotation elements 51 and 54.
  • the outer shapes of the spacer step portions 25 and 28 are larger than the outer shapes of the polarization rotation elements 51 and 54.
  • the height of the spacer step portions 25 and 28 is larger than the thickness of the polarization rotation elements 51 and 54. Therefore, the polarization rotation elements 51 and 54 are arranged so as to be housed in the space formed by the spacer step portions 25 and 28 and the bottom surfaces of the lenses 41 and 44 without protruding upward from the upper surface of the spacer 20.
  • the outer shapes of the spacer step portions 26 and 27 are similar to the outer shapes of the spacer step portions 25 and 28.
  • the heat generated by driving the semiconductor laser elements 101 to 104 is radiated to the base 30. Since each semiconductor laser element is separated, heat generated in each semiconductor laser element is difficult to be transferred to the semiconductor laser element adjacent thereto. In this way, the laser light source device 1 suppresses the temperature rise of the semiconductor laser element.
  • the polarization directions of the laser beams 71 and 73 emitted from the semiconductor laser elements 101 and 103 are converted into left-handed circularly polarized light 91 and 93 by the polarization rotation elements 51 and 53.
  • the polarization directions of the laser beams 72 and 74 emitted from the semiconductor laser elements 102 and 104 are converted into right-handed circularly polarized light 92 and 94 by the polarization rotation elements 52 and 54.
  • the laser light source device 1 emits left-handed circularly polarized light 91, 93 of laser light 71, 73 and right-handed circularly polarized light of laser light 72, 74.
  • the polarization directions of the laser beams 71 to 74 change temporally.
  • the circularly polarized light 91, 93 has a different rotation direction of polarized light from the circularly polarized light 92, 94.
  • the laser beams 71 to 74 have the same cross-sectional shape (beam profile), but their polarization directions are not aligned in one direction.
  • the laser light source device 1 emits two types of laser light having different polarization directions by rotating the polarization directions of the plurality of laser lights by the polarization rotation elements 51 to 54. Such laser light reduces the generation of interference fringes and speckles.
  • the laser light source device 1 includes a base 30 and a plurality of laser light sources, each of which is individually held on the upper surface 30A of the base 30 and emits a plurality of laser lights whose polarization directions are aligned in one direction.
  • the polarization conversion unit includes a plurality of polarization rotation elements 51 to 54 that convert the polarization of a plurality of laser lights into circularly polarized light.
  • the plurality of polarization rotation elements 51 to 54 are selectively arranged in correspondence with the semiconductor laser elements 101 and 103 that emit a part of the laser light among the plurality of semiconductor laser elements 101 to 104, respectively, and A first polarization rotator (polarization rotator 51, 54) that converts polarized light into left-handed circularly polarized light, and another one that emits a part of the laser light 72, 74 of the plurality of semiconductor laser elements 101 to 104.
  • a second polarization rotation element (polarization rotation element 52, 54) which is selectively arranged corresponding to the semiconductor laser elements 102, 104 and converts the polarization of another part of the laser light 72, 74 into right-handed circularly polarized light. And, including.
  • the above laser light source device 1 is composed of a plurality of semiconductor laser elements 101 to 104 provided individually on the base 30 having good thermal conductivity. Therefore, the temperature rise due to laser oscillation is reduced, and the gain reduction is suppressed.
  • the laser light source device 1 is unlikely to receive heat generated by the lasers in the central portion from the lasers on both sides, and the gain is unlikely to be greatly reduced. Therefore, a sufficient output can be obtained.
  • the laser light source device 1 also emits two types of circularly polarized laser light whose polarization directions change with time. Since these two types of circularly polarized light are composed of left-handed circularly polarized light 91 and 93 and right-handed circularly polarized light 92 and 94 which proceed while rotating leftward, the two types of polarization directions are continuously matched. There is no such thing.
  • the laser light source device 1 reduces the generation of interference fringes and speckles due to the synthesis of laser light.
  • the projection type display device equipped with the laser light source device 1 does not require a light diffusing element having a high degree of scattering.
  • the laser light source device 1 is mounted on a projection type display device, the generation of interference fringes and speckles is suppressed, so that the image quality is improved and the light output efficiency of the projection type display device itself is also improved.
  • the laser light source device 1 includes a plurality of lenses 41 to 44 which are provided corresponding to the plurality of semiconductor laser elements 101 to 104 respectively, and which convert each of the plurality of laser lights into parallel light.
  • the spacer 20 is fixed to the base 30 and holds the plurality of lenses 41 to 44.
  • the laser light source device 1 can emit laser beams 71 to 74 with high output and high parallelism.
  • the laser light source device according to the first modification of the first embodiment is different from the laser light source device 1 according to the first embodiment described above in the configuration of the spacer and the polarization rotation element.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of the spacer 120 and the polarization rotation elements 151 to 154 of the laser light source device according to the first modification of the first embodiment.
  • the outer shape of the polarization rotation elements 151 to 154 has a parallelogram shape.
  • the outer shape of the spacer step portions 125 to 128 of the spacer 120 has a parallelogram, which is a similar shape slightly larger than the outer shapes of the polarization rotation elements 151 to 154.
  • the outer shapes of the spacer step portions 126 and 128 have a parallelogram shape in which the outer shapes of the spacer step portions 125 and 127 are rotated by 90 ° in the xy plane.
  • FIG. 15 is a diagram showing a polarization element substrate including polarization rotation elements 151 to 154.
  • the fast axis 50A forms an angle of 45 ° with the y axis
  • the slow axis 50B forms an angle of ⁇ 45 ° with the y axis.
  • the polarization rotation elements 151 to 154 are cut out at a slight angle ⁇ with respect to the x-axis direction.
  • the outer shape of the polarization rotation elements 151 to 154 has a parallelogram shape having one side parallel to the y-axis and the other side having an angle ⁇ with the x-axis. That is, the fast axis 50A of the polarization rotation elements 151 to 154 forms an angle of 45 ° with one side and an angle of 45 ° - ⁇ with respect to the other side intersecting the one side when cut out from the polarization element substrate. .
  • the polarization rotation elements 151 and 153 are arranged on the spacer step portions 125 and 127 while maintaining the directions of the fast axis 50A and the slow axis 50B.
  • the polarization rotation elements 152 and 154 cut out from the polarization element substrate are rotated by 90 ° in the xy plane and arranged on the spacer step portions 126 and 128. Therefore, the fast axis 50A of the polarization rotators 152 and 154 makes an angle of 90 ° with the fast axis 50A of the polarization rotators 151 and 153.
  • the polarization rotation elements 151 and 153 function as left rotation polarization rotation elements
  • the polarization rotation elements 152 and 154 function as right rotation polarization rotation elements.
  • the outer shapes of the spacer step portions 125 to 128 have parallelograms that are similar shapes and are slightly larger than the outer shapes of the polarization rotation elements 151 to 154. Therefore, the polarization rotation elements 151 to 154 are arranged in the spacer step portions 125 to 128 corresponding to the respective shapes, that is, at predetermined positions. The polarization rotation element whose front and back are reversed does not fit into the spacer step portions 125 to 128. Such a spacer 120 limits the arrangement direction of the polarization rotation elements 151 to 154 in the assembly process of the laser light source device and the like.
  • the outer shapes of the polarization rotation elements 152 and 154 are parallelograms with an angle ⁇
  • the outer shapes of the polarization rotation elements 151 and 154 are parallelograms with an angle ⁇ , and the like.
  • the shape may be distinct from that for right-hand rotation.
  • the directions of the fast axis 50A and the slow axis 50B and the shapes of the spacer step portions 126 and 128 are appropriately set according to the rotation direction of the polarized light.
  • the laser light source device having such a configuration has the same effect as that of the first embodiment. Further, since the shapes of the polarization rotation elements 151 to 154 and the shapes of the spacer step portions 125 to 128 correspond to each other, the arrangement direction of the polarization rotation elements is limited. As a result, in the assembling process of the laser light source device, the assembling direction of the polarization rotation element is designated, and the assembling workability is improved.
  • the laser light source device according to the second modification of the first embodiment is different from those of the laser light source device 1 according to the first embodiment described above in the configurations of the spacer and the polarization rotation element.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of the spacer 220 and the polarization rotation elements 251 to 254 of the laser light source device according to the second modification of the first embodiment.
  • the outer shape of the polarization rotation elements 251 to 254 has a parallelogram shape.
  • the outer shape of the spacer step portions 225 to 228 of the spacer 220 has a parallelogram which is a slightly larger shape than the outer shapes of the polarization rotation elements 251 to 254.
  • the outer shapes of the spacer step portions 226 and 228 have a parallelogram shape in which the outer shapes of the spacer step portions 225 and 227 are inverted with respect to the y axis.
  • FIG. 17 is a diagram showing a polarization element substrate including polarization rotation elements 251 to 254.
  • the fast axis 50A forms an angle of 45 ° with the y axis
  • the slow axis 50B forms an angle of ⁇ 45 ° with the y axis.
  • the polarization rotation elements 251 to 254 are cut out at a slight angle ⁇ with respect to the x-axis direction.
  • the polarization rotating elements 251 to 254 have a parallelogram shape having one side parallel to the y-axis and the other side having an angle ⁇ with the x-axis.
  • the fast axis 50A of the polarization rotation elements 251 to 254 forms an angle of 45 ° with one side and an angle of 45 ° - ⁇ with respect to the other side intersecting the one side when cut out from the polarization element substrate. .
  • the polarization rotation elements 251, 253 are arranged in the spacer step portions 225, 227 while maintaining the directions of the fast axis 50A and the slow axis 50B.
  • the polarization rotation elements 252 and 254 cut out from the polarization element substrate are arranged on the spacer step portions 226 and 228 with their front and back inverted with respect to the x axis or the y axis. Therefore, the fast axes 50A of the polarization rotators 252 and 254 make an angle of 90 ° with the fast axes 50A of the polarization rotators 251 and 253.
  • the polarization rotators 251, 253 function as polarization rotators that convert to left-handed circularly polarized light
  • the polarization rotators 252 and 254 function as right-handed circularly polarized lights.
  • the outer shapes of the spacer step portions 225 to 228 have parallelograms, which are similar shapes and are slightly larger than the outer shapes of the polarization rotation elements 251 to 254. Therefore, the polarization rotation elements 251 to 254 are arranged at the spacer step portions 225 to 228 corresponding to the respective shapes, that is, at predetermined positions.
  • Such a spacer 220 is provided in the assembly process of the laser light source device, etc., where the polarization rotators 251 and 253 for converting it to left-handed circularly polarized light and the polarization rotators 252 and 254 for right-handed circularly polarized light are arranged. Places are limited.
  • the laser light source device having such a configuration has the same effect as that of the first embodiment. Further, since the shapes of the polarization rotation elements 251 to 254 and the shapes of the spacer step portions 225 to 228 correspond to each other, the location where the polarization rotation elements are arranged is limited. As a result, in the assembly process of the laser light source device, the polarization rotation elements 251, 253 for converting the left-handed circularly polarized light and the polarization rotation elements 252, 254 for converting the right-handed circularly polarized light are mistaken at designated positions. It can be installed without the need for assembly workability.
  • the outer shapes of the polarization rotation elements 251 to 254 are determined according to the cross-sectional shapes (beam profiles) of the laser beams 71 to 74.
  • the outer shapes of the polarization rotation elements 251 to 254 have a parallelogram shape that is long in one direction.
  • Each polarization rotation element is arranged so that the length of the parallelogram matches the x-axis direction in which the divergence angle of each laser beam is large. That is, each polarization rotation element is selectively arranged according to the cross-sectional shape of each laser beam.
  • the number of polarization rotation elements that can be cut out from the polarization element substrate increases. As a result, cost reduction of the polarization rotation element and the laser light source device is realized.
  • the laser light source device further includes a spacer 120 (or 220) provided above the plurality of semiconductor laser elements 101 to 104.
  • the spacer 120 (or 220) includes a frame structure at a position where each of the plurality of laser beams passes.
  • Each of the plurality of polarization rotation elements 151 to 154 (or 251 to 254) is held in a frame structure.
  • the outer shape of each of the plurality of polarization rotation elements 151 to 154 (or 251 to 254) has a parallelogram shape.
  • the outer shape of the frame structure of the spacer 120 (or 220) has a similar shape larger than the outer shape of each of the plurality of polarization rotation elements 151 to 154 (or 251 to 254).
  • the polarization rotation elements 151 and 153 (or 251 and 253) that convert to left-handed circularly polarized light and the polarization rotation elements 152 and 154 (or 252 and 254) that convert to right-handed circularly polarized light.
  • the placement direction or location is limited. As a result, the workability of assembling the laser light source device is improved.
  • the first polarization rotating element (polarization rotating elements 251, 253) or the second polarization rotating element (polarization rotating elements 252, 254) emits a plurality of laser beams. It is selectively arranged according to each cross-sectional shape.
  • the yield of the polarization rotation element that can be taken from the polarization element substrate is increased, and the cost reduction of the polarization rotation element and the laser light source device can be realized.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a configuration of the laser light source device 100 and laser beams 171 to 174 emitted from the laser light source device 100 according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is an exploded perspective view showing the configuration of the laser light source device 100.
  • FIG. 20 is a perspective view showing the structures of the spacer 320 and the polarization rotation elements 51 to 54.
  • 21 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ shown in FIG.
  • the same reference numerals as those in the drawings shown in the first embodiment indicate the same or corresponding portions.
  • the laser light source device 100 has a configuration in which a base 30, semiconductor laser elements 101 to 104, spacers 320, lenses 41 to 44, and polarization rotation elements 51 to 54 are arranged in order from the bottom.
  • the structure of the spacer 320 for fixing the lenses 41 to 44 and the polarization rotation elements 51 to 54 is different from the structure of the spacer 20 of the first embodiment.
  • the spacer 320 includes spacer window portions 321 to 324, lens holding step portions 361 to 364, and polarization rotation element holding step portions 325 to 328.
  • the spacer windows 321 to 324 include openings through which the plurality of laser beams 171 to 174 pass.
  • the outer shape of the opening is circular like the lenses 41 to 44.
  • the diameter of the opening is slightly larger than the diameter of the lenses 41 to 44.
  • the lens holding step portions 361 to 364 include a step formed by providing an opening smaller than the opening inside the openings of the spacer window portions 321 to 324.
  • the lens holding step portions 361 to 364 are steps provided on the inner circumferences of the spacer window portions 321 to 324.
  • the outer shape of the small opening forming the lens holding step portions 361 to 364 is the same circular shape as the lenses 41 to 44.
  • the diameter of the small opening is smaller than the diameter of the lenses 41 to 44.
  • the polarization rotator holding step portions 325 to 328 are steps provided above the lens holding step portions 361 to 364, and include steps having openings larger than the openings of the spacer window portions 321 to 324.
  • the polarization rotation element holding step portions 325 to 328 are steps provided on the outer periphery of the spacer window portions 321 to 324.
  • the outer shapes of the polarization rotator holding step portions 325 to 328 are similar shapes, which are slightly larger than the outer shapes of the polarization rotator elements 51 to 54.
  • the outer shapes of the polarization rotation elements 51 to 54 are larger than the diameters of the openings of the spacer window portions 321 to 324. Therefore, the polarization rotation elements 51 to 54 are held by the polarization rotation element holding step portions 325 to 328 without falling into the openings of the spacer windows 321 to 324, and the arrangement of the polarization rotation elements 51 to 54 is restricted. .
  • the positions in the height direction of the polarization rotation element holding step portions 325 to 328 with respect to the lens holding step portions 361 to 364 are higher than the tops of the lenses 41 to 44 fixed to the lens holding step portions 361 to 364.
  • the polarization rotator elements 51 to 54 are held above the lenses 41 to 44 by the polarization rotator holding step portions 325 to 328.
  • the lenses 41 to 44 fixed to the lens holding step portions 361 to 364 and the polarization rotator elements 51 to 54 held by the polarization rotator holding step portions 325 to 328 do not interfere with each other. Can be placed.
  • the position in the height direction of the polarization rotator holding step portions 325 to 328 with respect to the upper surface of the spacer 320 is not limited to the thickness of the polarization rotators 51 to 54 as long as the positions of the polarization rotators 51 to 54 can be regulated. However, it is preferable that the polarization rotator holding step portions 325 to 328 be located at a position lower than the thickness of the polarization rotators 51 to 54 from the upper surface of the spacer 320. In this case, since the polarization rotator elements 51 to 54 held by the polarization rotator holding step portions 325 to 328 do not project above the upper surface of the spacer 320, damage to the polarization rotator elements 51 to 54 can be suppressed.
  • the polarization rotation elements 51 to 54 form a polarization conversion unit as in the first embodiment.
  • the polarization conversion unit rotates the polarization direction of at least a part of the laser beams 171 to 174 collimated by the semiconductor laser elements 101 to 104 and the lenses 41 to 44, and the polarization directions of the laser beams 171 to 174 are changed. Disturb not to align in one direction.
  • the polarization rotation elements 51 and 53 in the second embodiment convert the polarization direction of a part of the laser beams 171 to 173 of the laser beams 171 to 174 into left-handed circularly polarized light.
  • the polarization rotation elements 52 and 54 convert the polarization directions of the laser beams 172 and 174 into right-handed circularly polarized light.
  • the polarization rotation elements 51 to 54 are selectively arranged corresponding to the semiconductor laser elements 101 to 104 that emit the laser beams 171 to 174.
  • the laser beams 171 to 174 emitted from the semiconductor laser devices 101 to 104 are converted by the lenses 41 to 44 into laser beams 171 to 174 parallel to the z-axis direction. Then, the collimated laser beams 171 to 174 uniformly enter the entire regions of the polarization rotation elements 51 to 54.
  • the rotation of the polarized light is determined by the optical path length when passing through the polarization rotating elements 51 to 54. If the optical path length is not appropriate, a component with insufficient rotation of polarized light will be generated.
  • the optical path length of the laser light passing through the polarization rotator becomes long, so that the component whose polarization rotation is insufficient may occur. Occur.
  • the laser beams 171 to 174 are collimated before entering the polarization rotation elements 51 to 54, the polarization is uniformly rotated in the entire area.
  • the linearly polarized light in the y-axis direction of the laser light 171 and 173 emitted from the semiconductor laser devices 101 and 103 is converted into left-handed circularly polarized light 191 and 193 by the polarization rotation elements 51 and 53.
  • the linearly polarized light in the y-axis direction of the laser light 172, 174 emitted from the semiconductor laser elements 102, 104 is converted into right-handed circularly polarized light 192, 194 by the polarization rotation elements 52, 54.
  • the laser light source device 100 emits circularly polarized light beams 171 and 173 of left-handed circularly polarized light 191 and 193 and laser light beams 172 and 174 of right-handed circularly polarized light 192 and 194, respectively. That is, the polarization directions of the laser beams 171 to 174 change with time.
  • the circularly polarized light 191 and 193 have different polarization rotation directions from the circularly polarized light 192 and 194.
  • the laser beams 171 to 174 are emitted as laser beams having the same cross-sectional shape (beam profile), but the polarization directions are not aligned in one direction.
  • the laser light source device 100 rotates the polarization directions of some of the laser beams 171 to 174 out of the plurality of laser beams 171 to 174 by the polarization rotation elements 52 to 54, and thus two types of polarization directions different from each other are obtained.
  • Laser beams 171 to 174 are emitted. Such laser beams 171 to 174 reduce the generation of interference fringes and speckles.
  • the outer shapes of the spacer windows 321 to 324 may be other shapes such as a rectangle as long as the arrangement of the lenses 41 to 44 can be regulated.
  • the diameter of the openings of the spacer windows 321 to 324 may be sufficiently larger than the diameter of the lenses 41 to 44. In the case of such a configuration, as shown in FIG. 21, the emission center (not shown) of the semiconductor laser device and the lenses 41 and 44 are aligned with the central axes 141 and 144 of the spacer windows 321 and 324. Can be adjusted.
  • the outer shapes of the openings forming the lens holding step portions 361 to 364 may be rectangular or elliptical according to the sectional shape of the laser beams 171 to 174.
  • the outer shapes of the polarization rotation elements 51 to 54 are the same as the openings of the lens holding step portions 361 to 364 as long as the polarization rotation elements 51 to 54 do not fall from the spacer windows 321 to 324.
  • the outer shape may also be a rectangle or an ellipse according to the cross-sectional shape of the laser beams 72 and 74. Such a structure makes it possible to minimize the size of the polarization rotation elements 51 to 54 and realizes cost reduction.
  • the laser light source device 100 includes a plurality of lenses 41 to 44.
  • the plurality of lenses 41 to 44 are provided corresponding to the plurality of semiconductor laser elements 101 to 104, respectively, and convert the plurality of laser beams 171 to 174 into parallel light.
  • laser light source device 100 in the second embodiment includes spacer 320 instead of spacer 20 in the first embodiment.
  • the spacer 320 is provided so as to cover the semiconductor laser elements 101 to 104 from above.
  • the spacer 320 includes spacer window portions 321 to 324, lens holding step portions 361 to 364, and polarization rotation element holding step portions 325 to 328.
  • the spacer window portions 321 to 324 include openings through which the plurality of laser beams 171 to 174 pass.
  • the lens holding step portions 361 to 364 include a step formed by providing an opening smaller than the opening inside the openings of the spacer window portions 321 to 324.
  • the lens holding step portions 361 to 364 hold the lenses 41 to 44 on the step.
  • the polarization rotator holding step portions 325 to 328 are steps provided above the lens holding step portions 361 to 364 and include a step having an opening larger than the openings of the spacer window portions 321 to 324.
  • the upper side corresponds to the direction in which the plurality of laser beams 171 to 174 travel.
  • the polarization rotator holding step portions 325 to 328 hold the polarization rotators 51 to 54 above the lenses 41 to 44 corresponding to the polarization rotators 51 to 54 among the plurality of lenses 41 to 44.
  • the collimated laser beams 171 to 174 are uniformly incident on the entire area of the polarization rotation elements 51 to 54. Since the laser beams 171 to 174 are collimated before entering the polarization rotation elements 51 to 54, the polarization is uniformly rotated in the entire region.
  • the laser light source device according to the modification of the second embodiment is different from the laser light source device 100 according to the second embodiment in the configuration of the spacer and the polarization rotation element.
  • FIG. 22 is a diagram showing a configuration of the spacer 420 and the polarization rotation elements 151 to 154 of the laser light source device according to the modification of the second embodiment.
  • the outer shape of the polarization rotation elements 151 to 154 has a parallelogram shape.
  • the outer shape of the polarization rotator holding step portions 425 to 428 of the spacer 420 has a parallelogram which is a slightly similar shape to the outer shapes of the polarization rotators 151 to 154.
  • the polarization rotator elements 151 to 154 do not fit into the polarization rotator element holding step portions 425 to 428. Therefore, the installation directions of the polarization rotation elements 151 to 154 are limited.
  • the method of manufacturing the polarization rotation elements 151 to 154 is the same as the description of FIG. 15 of the modified example of the first embodiment, and thus the detailed description thereof will be omitted.
  • a laser light source device in which two semiconductor laser elements are arranged in the x-axis direction and two (2 ⁇ 2) in the y-axis direction is shown as an example.
  • the laser light source device may include a plurality of semiconductor laser elements whose mounting numbers are increased in the x-axis direction and the y-axis direction. With such a configuration, a high-power laser light source device can be realized.
  • the array of semiconductor laser elements may be a two-dimensional array such as 2 ⁇ 4 or 4 ⁇ 4 or a one-dimensional array such as 1 ⁇ 4.
  • the laser light source device can further reduce the occurrence of interference and speckle.
  • the semiconductor laser elements 101 and 102 oscillate a red laser with a wavelength of 638 nm
  • the semiconductor laser elements 103 and 104 oscillate a red laser with a wavelength of 642 nm
  • the laser light source device is Not only this, it is possible to emit four types of laser light having different characteristics with respect to wavelength.
  • FIG. 23 is a perspective view showing the configuration of the laser light source device 500 of the third embodiment and the laser beams 571 to 576 emitted from the laser light source device 500.
  • FIG. 24 is a diagram showing configurations of the spacer 520 and the polarization rotation elements 551 to 556 in the third embodiment.
  • Laser beams 571 to 576 are emitted from the respective semiconductor laser elements via the lenses 541 to 546 and the polarization rotation elements 551 to 556 held by the spacer 520.
  • a plurality of semiconductor laser elements are configured to selectively emit laser light of different colors.
  • the laser beams 571 and 572 are blue lasers of 445 to 475 nm
  • the laser beams 573 and 574 are green lasers of 520 to 550 nm
  • the laser beams 575 and 576 are red lasers of 630 to 660 nm.
  • the horizontal direction of the active layer of the semiconductor laser chip is arranged in the y-axis direction, and the laser light has linearly polarized light vibrating in the y-axis direction.
  • the blue laser light 571 emitted from the semiconductor laser element is converted into parallel light by the lens 541. Further, the parallel light passes through the polarization rotation element 551, and the blue laser light 571 having the left-handed circularly polarized light 591 is emitted in the z-axis direction.
  • the blue laser light 572 is converted into parallel light by the lens 542. Further, the parallel light passes through the polarization rotation element 552, and the blue laser light 572 having the right-handed circularly polarized light 592 is emitted in the z-axis direction.
  • a green laser light 573 having left-handed circularly polarized light 593 and a green laser light 574 having right-handed circularly polarized light 594 are emitted in the z-axis direction.
  • red laser light 575 having left-handed circularly polarized light 595 and red laser light 576 having right-handed circularly polarized light 596 are emitted in the z-axis direction.
  • the semiconductor laser may emit linearly polarized light in the x-axis direction depending on the atomic arrangement of the active layer, and the arrangement is not limited to the example of the third embodiment, and the arrangement of the left-handed polarization rotation element and the right-handed polarization rotation element is arranged. The location is appropriately selected.
  • the polarization rotation element is a retardation plate
  • the retardation ⁇ , the thickness d of the retardation plate, the wavelength ⁇ , and the refractive index difference ⁇ n between the fast axis 50A and the slow axis 50B satisfy the following expression (1).
  • the polarization rotation elements 551 to 556 differ depending on the color of the laser light.
  • the polarization rotation elements 551 and 552 are blue polarization rotation elements
  • the polarization rotation elements 553 and 554 are green polarization rotation elements
  • the polarization rotation elements 555 and 556 are red polarization polarization elements. It is a rotating element.
  • the polarization rotators 551 to 556 have different parallelogram angles.
  • the angles of the polarization rotation elements 551 and 552 are ⁇ 1, the angles of the polarization rotation elements 553 and 554 are ⁇ 2, and the angles of the polarization rotation elements 554 and 555 are ⁇ 3.
  • a left rotation circular polarization element is required as the polarization rotation element 551
  • a right rotation circular polarization element is required as the polarization rotation element 552.
  • the circularly polarizing element can be selectively used as two circularly polarizing elements of left rotation and right rotation.
  • the outer shapes of the polarization rotator holding step portions 561 and 562 formed on the spacer 520 are similar to the outer shapes of the parallelogram-shaped polarization rotator elements 551 and 552 having an angle ⁇ 1.
  • the polarization rotator holding step portions 561 and 562 are formed in a relationship of being rotated by 90 °. Therefore, the polarization rotator elements 551 and 552 are fitted and held in the polarization rotator holding step portions 561 and 562, respectively.
  • the relationship between the outer shapes of the polarization rotation elements 553 and 554 forming the parallelogram at the angle ⁇ 2 and the outer shapes of the polarization rotation element holding step portions 563 and 564 is similar.
  • the relationship between the outer shapes of the polarization rotation elements 555 and 556 forming the angle ⁇ 3 and the outer shapes of the polarization rotation element holding step portions 565 and 566 is similar.
  • the parallelogram-shaped polarization rotator elements 551 and 552 forming the angle ⁇ 1 include parallelogram-shaped polarization rotator holding step portions 563 and 564 forming the angle ⁇ 2, and the parallelogram-shaped polarization rotator holding step portions 565 forming the angle ⁇ 3. 566 cannot fit. Further, the polarization rotator 551 cannot fit into the polarization rotator holding step 562 because the outer shape of the polarization rotator 552 is rotated by 90 °. In other words, the polarization rotation element 551 for blue is arranged only in the polarization rotation element holding step portion 561, and the polarization rotation element 552 is arranged only in the polarization rotation element holding step portion 562.
  • the parallelogram-shaped polarization rotation element 553 for green having an angle of ⁇ 2 is limited to the polarization rotation element holding step portion 563, and the polarization rotation element 554 is limited to the polarization rotation element holding step portion 564.
  • the parallelogram-shaped red polarization rotator 555 forming the angle ⁇ 3 is arranged only in the polarization rotator holding step 565, and the polarization rotator 556 is arranged only in the polarization rotator holding step 566.
  • the left-handed polarization rotator 551 can also be used as the right-handed polarization rotator 552 by reversing the front and back sides thereof.
  • the shape of the rotary element holding step portions 561 and 562 may be formed.
  • the laser light source device 500 configured as described above provides a light source suitable for color images by using laser light of three colors of blue, green, and red. Since the polarization rotation element is optimally designed according to the color of the laser, the laser light source device 500 generates laser light with low loss and containing no unnecessary polarization component. A plurality of laser lights having different polarization rotation directions reduce generation of interference fringes and speckles.
  • the semiconductor laser element is not limited to visible light, but an ultraviolet laser or an infrared laser may be applied depending on the application.
  • the laser light source device 500 in which the lens and the polarization rotation elements 551 to 556 are arranged in this order from the semiconductor laser element side is shown as an example.
  • the laser light source device in which the polarization rotation element and the lens are arranged in this order Even if there is, the same effect as described above can be obtained.
  • FIG. 25 is a perspective view showing the configuration of laser light source device 600 in Embodiment 4 and the laser beams 671 to 674 emitted from laser light source device 600.
  • FIG. 26 is an exploded perspective view showing the configuration of laser light source device 600 in the fourth embodiment.
  • the laser light source device 600 includes semiconductor laser elements (not shown) arranged in a 4 ⁇ 4 matrix, one lens array 660, and four polarization rotation elements 651 to 654.
  • the 4 ⁇ 4 semiconductor laser device is arranged on the base 630.
  • the horizontal direction of the active layer of each semiconductor laser chip is arranged in the y-axis direction, and linearly polarized laser light in the y-axis direction is emitted.
  • the lens array 660 is a lens in which 4 ⁇ 4 arrayed single lenses are integrated.
  • the 16 single lenses are arranged corresponding to the 16 semiconductor laser elements, respectively.
  • 16 semiconductor laser elements and one lens array 660 emit 16 parallelized laser beams in the z-axis direction. Note that, in FIG. 25, a part of the 16 laser lights is not shown.
  • the polarization rotation elements 651 to 654 have a long parallelogram shape and convert four laser beams emitted from four semiconductor laser elements arranged in a line in the x direction into circularly polarized light.
  • the polarization rotation elements 651 and 653 convert the laser beams 671 and 673 into left-handed circularly polarized light 691 and 693.
  • the polarization rotation elements 652 and 654 convert the laser beams 672 and 674 into right-handed circularly polarized light 692 and 694.
  • the left-handed polarization rotation element 651 is arranged in one row.
  • the polarization rotation element 651 converts the laser light 671 into left-handed circularly polarized light 691.
  • a polarization rotation element 652 for right rotation is provided in a row adjacent to the row in which the polarization rotation element 651 is provided.
  • the polarization rotation element 652 converts the laser light 672 into right-handed circularly polarized light 692.
  • a polarization rotation element 653 for left rotation is arranged in a row adjacent to the row in which the polarization rotation element 652 is provided.
  • the polarization rotation element 653 converts the laser light 673 into left-handed circularly polarized light 693. Further, in the row adjacent to the row in which the polarization rotation element 653 is provided, the polarization rotation element 654 for right rotation is arranged. The polarization rotation element 654 converts the laser light 674 into right-handed circularly polarized light 694. As described above, the laser light in the row including the laser lights 681 and 683 and the laser light in the row including the laser lights 672 and 674 have different polarization rotation directions. That is, laser light of two types of polarization is emitted from the laser light source device 600.
  • the spacer 620 includes polarization rotating element holding step portions 661A and 661B.
  • the polarization rotator 651 has a parallelogram shape with an angle ⁇ , and the polarization rotator holding step portions 661A and 661B have a wedge shape with an angle ⁇ .
  • the polarization rotator 651 is fitted and held by the polarization rotator holding step portions 661A and 661B formed on the spacer 620.
  • the spacer 620 includes polarization rotation element holding step portions 662A and 662B.
  • the polarization rotator 652 has a parallelogram shape with an angle ⁇ , and the polarization rotator holding step portions 662A and 662B have a wedge shape with an angle ⁇ .
  • the polarization rotator 652 is fitted and held in the polarization rotator holding step portions 662A and 662B formed on the spacer 620.
  • the polarization rotation element 653 having the same shape as the polarization rotation element 651 is fitted and held by the polarization rotation element holding step portions 663A and 663B formed in the spacer 620 and having a wedge shape with an angle ⁇ .
  • the polarization rotator 654 having the same shape as the polarization rotator 652 is fitted and held by the polarization rotator holding step portions 664A and 664B formed on the spacer 620 and forming an angle ⁇ . With such a configuration, the polarization rotation elements 651 to 654 are mounted at the defined places.
  • the laser light source device 600 according to the fourth embodiment enables emission of a beam with high output and high parallelism. Two types of circularly polarized laser light having different polarization rotation directions reduce the generation of interference fringes and speckles. Further, when the arrangement of a plurality of semiconductor laser elements is integrated at a high density and the intervals of adjacent laser beams are close to each other, the arrangement of single lenses for collimating the laser beams interfere with each other. However, the laser light source device 600 according to the fourth embodiment uses the lens array 660 in which a plurality of single lenses are integrated. Therefore, such interference does not occur, and the laser light source device 600 can be downsized.
  • each of the polarization rotation elements 651 to 654 collectively converts the polarizations of the four laser lights into circularly polarized light. Therefore, the structure for holding the polarization rotating element is simplified, and the laser light source device 600 can be downsized.
  • the polarization rotator 651 can be used even if it is turned upside down, it can be used as the right rotation polarization rotator 652 by inverting the left rotation polarization rotator 651. In that case, the wedge shapes of the polarization rotator holding step portions formed on the spacer 620 are all formed at the angle ⁇ . As a result, the polarization rotator is shared, which leads to cost reduction.
  • the polarization rotation elements 651 to 654 may be long in the y direction (column direction). It suffices that the laser light can be transmitted in accordance with the cross-sectional shape of the laser light 671 to 674, and the polarization rotation elements 651 to 654 having a shape long in the x direction (row direction) can further shorten the short side direction and the polarization rotation. This leads to a reduction in device cost.
  • the laser light source device in the above embodiments converts all the laser light emitted from the semiconductor laser element into circularly polarized light, but is not limited to such a configuration.
  • the polarization rotator for some laser beams may be omitted to maintain the linearly polarized light as it is, or the polarization rotator for some laser beams may be replaced with a 1/2 wavelength plate to rotate the linearly polarized light.
  • different polarized light may be added to circularly polarized light.
  • the respective embodiments can be freely combined, or the respective embodiments can be appropriately modified or omitted within the scope of the invention.
  • 1 laser light source device 100 laser light source device, 500 laser light source device, 600 laser light source device, 101-104 semiconductor laser element, 20 spacer, 120 spacer, 220 spacer, 320 spacer, 420 spacer, 520 spacer, 620 spacer, 25- 28 spacer step section, 125-128 spacer step section, 225-228 spacer step section, 361-364 lens holding step section, 325-328 polarization rotator holding step section, 561-565 polarization rotator holding step section, 661A-664A Polarization rotator holding step, 661B to 664B Polarization rot holding step, 30 base, 30A upper surface, 41 to 44 lens, 541 to 546 lens, 660 array lens, 50A fast axis, 50B slow axis 51-54 polarization rotator, 551-556 polarization rotator, 651-654 polarization rotator, 151-154 polarization rotator, 251-254 polarization rotator, 71-74 laser light, 171-174 laser

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Abstract

干渉縞およびスペックルの発生を低減し、レーザ発振による温度上昇を低減するレーザ光源装置の提供を目的とする。レーザ光源装置は、ベースと、各々が個別にベースに保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、複数のレーザ光の偏光方向が一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、を含む。偏光変換部は、一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子と、別の一部のレーザ光を出射する別の半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、別の一部のレーザ光の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子と、を含む。

Description

レーザ光源装置
　本発明は、レーザ光源装置に関する。
　半導体レーザ素子は、消費電力が小さく、また、単色性および高指向性に優れたレーザ光を出射する。このような特長を有する半導体レーザ素子は、現在普及しているランプの置き換え光源として期待されている。例えば、近年、半導体レーザ素子は、プロジェクタ等の投射型表示装置の光源として注目されている。半導体レーザ素子が投射型表示装置に光源として搭載される場合、半導体レーザ素子は発光面積が小さいことから、その光学設計において、レーザ光の空間合成に必要な光学素子の小型化を可能とする。さらに、光学素子の小型化は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ（Digital Mirror Device））、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））などの表示デバイス自体の小型化を可能とし、その結果、システムコストが低下する。
　現状の半導体レーザ素子では、１つの素子で投射型表示装置に求められる出力を達成することは困難である。そのため、一般的には、投射型表示装置の光源は、複数の半導体レーザ素子によって構成される。
　半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、位相が揃った波により構成されている。この特徴により、半導体レーザの単色性、高指向性が生み出される。一方で、複数の波が重なり合った場合、互いの波の干渉性により縞模様あるいはスペックルが発生する。スペックルとは、スクリーン上に照射されたレーザ光によって現れるランダムな波の干渉性による粒子状のパターンのことである。このような干渉パターンは、投射型表示装置の光源としてレーザを使用する際に、映像の品位が低下する一因となっていた。
　干渉縞やスペックルの軽減手段として、複数の波長の半導体レーザ光を混合する手段、あるいは、半導体レーザ光の偏光の均一性を乱す手段が有効である。
　例えば、特許文献１には、レーザ光源が有する１個もしくは複数個の発光点から出射されるレーザ光の偏光を、その光軸上に配置された偏光回転部によって、９０°回転させるレーザ光源装置が提案されている。そのレーザ光源装置は、１つの半導体レーザチップから複数のレーザ光が発振するアレイ型レーザ光源である。
特開２０１１－２４２５７３号公報
　上記のように、レーザ光は、その可干渉性による干渉縞やスペックルが発生しやすい。特許文献１のレーザ光源装置は、干渉縞やスペックルを軽減することができるものの、アレイ型レーザ光源であるため、隣接するレーザから発生する熱による温度上昇によって、利得が低減し、十分な出力が得られない。
　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り、干渉縞およびスペックルの発生を低減し、かつ、レーザ発振による温度上昇を低減することができるレーザ光源装置の提供を目的とする。
　本発明に係るレーザ光源装置は、ベースと、各々が個別にベースの上面に保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、複数のレーザ光のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させることにより、複数のレーザ光の偏光方向が一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、を含む。偏光変換部は、複数のレーザ光の偏光を円偏光に変換する複数の偏光回転素子を含む。複数の偏光回転素子は、複数の半導体レーザ素子のうち一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子と、複数の半導体レーザ素子のうち別の一部のレーザ光を出射する別の半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、別の一部のレーザ光の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子と、を含む。
　本発明によれば、干渉縞およびスペックルの発生を低減し、かつ、レーザ発振による温度上昇を低減するレーザ光源装置の提供が可能である。
　本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。
実施の形態１におけるレーザ光源装置の構成およびレーザ光源装置から出射されるレーザ光を示す斜視図である。 実施の形態１におけるレーザ光源装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態１における偏光回転素子の構成を示す図である。 実施の形態１における偏光回転素子の構成を示す図である。 実施の形態１における半導体レーザ素子の詳細な構成を示す斜視図である。 実施の形態１におけるベースおよび半導体レーザ素子の構成を示す斜視図である。 図６に示されたＡ－Ａ’における断面図である。 実施の形態１における偏光回転素子の動作を説明する図である。 実施の形態１における偏光回転素子の動作を説明する図である。 実施の形態１における偏光回転素子の動作を説明する図である。 実施の形態１における偏光回転素子の動作を説明する図である。 実施の形態１におけるスペーサおよびレンズの構成を示す斜視図である。 図１２に示されたＢ－Ｂ’における断面図である。 実施の形態１の変形例１におけるレーザ光源装置のスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す図である。 実施の形態１の変形例１における偏光回転素子を含む偏光素子基板を示す図である。 実施の形態の変形例２におけるレーザ光源装置のスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す図である。 実施の形態１の変形例２における偏光回転素子を含む偏光素子基板を示す図である。 実施の形態２におけるレーザ光源装置の構成およびレーザ光源装置から出射されるレーザ光を示す斜視図である。 実施の形態２におけるレーザ光源装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態２におけるスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す斜視図である。 図２０に示されたＣ－Ｃ’における断面図である。 実施の形態２の変形例におけるレーザ光源装置のスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す図である。 実施の形態３のレーザ光源装置の構成およびレーザ光源装置から出射されるレーザ光を示す斜視図である。 実施の形態３におけるスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す図である。 実施の形態４におけるレーザ光源装置の構成およびレーザ光源装置から出射されるレーザ光を示す斜視図である。 実施の形態４におけるレーザ光源装置の構成を示す分解斜視図である。
　＜実施の形態１＞
　実施の形態１におけるレーザ光源装置を説明する。図１は、実施の形態１におけるレーザ光源装置１の構成およびレーザ光源装置１から出射されるレーザ光７１から７４を示す斜視図である。図２は、レーザ光源装置１の構成を示す分解斜視図である。
　レーザ光源装置１は、ベース３０、半導体レーザ素子１０１から１０４、レンズ４１から４４、スペーサ２０、偏光回転素子５１から５４により構成されている。
　ベース３０は、上面３０Ａにて半導体レーザ素子１０１から１０４を支持する。本実施の形態１において、ベース３０は、上面３０Ａに平面を有し、その平面に半導体レーザ素子１０１から１０４が固定されている。ベース３０は、例えば、平板である。
　ベース３０には、長穴３１から３４が設けられている。長穴３１から３４は、ここでは、貫通穴である。長穴３１から３４は、半導体レーザ素子１０１から１０４の各々が有する２本のリードピン１４が差し込まれる穴である。各半導体レーザ素子には、リードピン１４を介して電流が供給される。なお、各図に記載されたｘ、ｙ、ｚ軸は直交座標系を構成している。ｘ軸とｙ軸とはベース３０の上面３０Ａと平行であり、ｚ軸はベース３０の上方を指している。
　半導体レーザ素子１０１から１０４は、各々が１つのレーザ光を発振する半導体レーザチップが搭載された素子である。半導体レーザ素子１０１から１０４の各々は、個別に、ベース３０の上面３０Ａに保持される。ここでは、各半導体レーザ素子は、ベース３０の上面３０Ａに形成された平面に固定されている。各半導体レーザ素子は、ベース３０に対し、上方にレーザ光を出射する。なお、半導体レーザチップは、効率を改善するため、発振部を２から３分割して構成される場合がある。
　半導体レーザ素子１０１から１０４は、各々の偏光方向が一方向に揃ったレーザ光７１から７４を出射する。本実施の形態１において、半導体レーザ素子１０１から１０４から出射されるレーザ光７１から７４の偏光は、ｙ軸方向に平行である（図示せず）。また、半導体レーザ素子１０１から１０４は、ｘ軸方向に幅の広い断面形状を有するレーザ光７１から７４を、ｚ軸方向と平行に出射する。
　スペーサ２０は、半導体レーザ素子１０１から１０４の上方を覆って設けられる。スペーサ２０は、後述するレンズ４１から４４を保持し、各レンズと各半導体レーザ素子との間隔を一定に保つ機能を有する。
　スペーサ２０は、上面に、スペーサ窓部２１から２４を有する。本実施の形態１において、スペーサ窓部２１から２４の外形は、正方形を有する。また、スペーサ２０は、スペーサ窓部２１から２４のそれぞれの外周に設けられたスペーサ段差部２５から２８を有する。各スペーサ段差部には、偏光回転素子が設置可能である。半導体レーザ素子１０１から１０４から出射されるレーザ光７１から７４は、それぞれスペーサ窓部２１から２４を通過する。すなわち、スペーサ２０は、複数のレーザ光７１から７４が通過する位置に、スペーサ窓部２１から２４、および、スペーサ段差部２５から２８からなる枠構造を含む。各枠構造は、複数の偏光回転素子５１から５４の各々を保持する。
　スペーサ２０は、ベース３０の上面３０Ａに、ねじによって締結固定されてもよいし、接着剤によって固定されてもよい。あるいは、スペーサ２０は、その両方によって固定されていてもよい。スペーサ２０は、例えば、成形性を考慮して亜鉛やアルミ等のダイキャストで製造される。ただし、スペーサ２０に熱的な効果は求められないため、スペーサ２０は、樹脂材料で製造されてもよい。
　偏光回転素子５１から５４は、偏光変換部を構成する。偏光変換部は、レーザ光７１から７４のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させ、レーザ光７１から７４の偏光方向が一方向に揃わないように乱す。
　偏光回転素子５１、５３は、レーザ光７１から７４のうち一部のレーザ光７１、７３の偏光方向を左回転の円偏光９１、９３に変換する。偏光回転素子５１、５３は、半導体レーザ素子１０１から１０４のうち、その一部のレーザ光７１、７３を出射する半導体レーザ素子１０１、１０３に対応して選択的に配置される。
　また、偏光回転素子５２、５４は、レーザ光７１から７４のうち別の一部のレーザ光７２、７４の偏光方向を右回転の円偏光９２、９４に変換する。偏光回転素子５２、５４は、半導体レーザ素子１０１から１０４のうち、その別の一部のレーザ光７２、７４を出射する別の半導体レーザ素子１０２、１０４に対応して選択的に配置される。
　ここで、円偏光の回転方向は、右ネジのルールに従って定義している。つまり、光の進行方向と回転との関係が、右ネジの動作に一致していれば右回転の円偏光と定義し、左ネジの動作に一致していれば左回転の円偏光と定義している。
　図３は、偏光回転素子５１、５３の構成を示す図である。図４は、偏光回転素子５２、５４の構成を示す図である。偏光回転素子５１から５４は、屈折率が低い方位に速軸（Ｆ軸）５０Ａを、屈折率が高い方位に遅軸（Ｓ軸）５０Ｂを有する。偏光回転素子５１から５４は、速軸（Ｆ軸）５０Ａと遅軸（Ｓ軸）５０Ｂとが直交したＦＳ面に対し平行な平面を有する板状の素子である。ここでは、偏光回転素子５１から５４は、１／４波長板である。１／４波長板は、速軸方向におけるレーザ光７１から７４の成分に対して、遅軸方向におけるそれらの成分を、１／４波長分遅延させる。
　偏光回転素子５１、５３は、半導体レーザ素子１０１、１０３から出射されるレーザ光７１、７３の偏光方向に対し、速軸５０Ａが４５°、遅軸５０Ｂが－４５°の角度をなすように配置される。半導体レーザ素子１０１、１０３から出射されるレーザ光７１、７３の偏光は、ｙ軸に平行な直線偏光である。そのため、速軸５０Ａはｙ軸に対し４５°の角度をなし、遅軸５０Ｂはｙ軸に対し－４５°の角度をなす（図２および図３参照）。
　一方で、偏光回転素子５２、５４は、半導体レーザ素子１０２、１０４から出射されるレーザ光７２、７４の偏光方向に対し、速軸５０Ａが－４５°、遅軸５０Ｂが４５°の角度をなすように配置される。そのため、速軸５０Ａはｙ軸に対し－４５°の角度をなし、遅軸５０Ｂはｙ軸に対し４５°の角度をなす（図２および図４参照）。
　偏光回転素子５１から５４の外形は、図２に示されるように、スペーサ段差部２５から２８の外形と相似関係にある正方形を有する。その正方形は、ｘ軸またはｙ軸に平行な辺からなる。偏光回転素子５１から５４の速軸５０Ａおよび遅軸５０Ｂは、その正方形の対角方向に一致する。偏光回転素子５１から５４は、それぞれスペーサ段差部２５から２８に保持される。偏光回転素子５１、５３は、スペーサ段差部２５、２７に収納されることにより、半導体レーザ素子１０１、１０３に対応して選択的に配置される。また、偏光回転素子５２、５４は、スペーサ段差部２６、２８に収納されることにより、別の半導体レーザ素子１０２、１０４に対応して選択的に配置される。
　なお、本実施の形態１において、偏光回転素子５１から５４は、スペーサ２０の上面側に配置されているが、偏光回転素子５１から５４は、スペーサ２０の底面側に配置されてもよい。その場合、偏光回転素子は、例えば、スペーサ２０の裏面に設けられたスペーサ段差部に、接着剤もしくは保持部材によって固定される。
　また、偏光回転素子の形状は、正方形以外の矩形、円形、楕円形などであってもよく、半導体レーザ素子１０１から１０４のレーザ光７１から７４を覆う形状であればよい。
　レンズ４１から４４は、レーザ光７１から７４を集光する。レンズ４１から４４を透過したレーザ光７１から７４は、それぞれｚ軸に対して平行な方向に進行する。レンズ４１から４４は、スペーサ２０に保持されている。また、レンズ４１から４４は、それぞれスペーサ窓部２１から２４を覆うように配置される。
　次に本実施の形態１における半導体レーザ素子の詳細な構成について説明する。
　図５は半導体レーザ素子１０１の詳細な構成を示す斜視図である。半導体レーザ素子１０１は、ＴＯ－Ｃａｎタイプのパッケージに半導体レーザチップが内包された構成を有する。ＴＯ－Ｃａｎタイプの半導体レーザ素子１０１は、主にキャップ１１、ガラス窓１２、ステム１３、リードピン１４、および半導体レーザチップ（図示せず）によって構成されている。
　キャップ１１は、ステム１３の上部に設けられている。ガラス窓１２は、キャップ１１の上面に設けられている。リードピン１４は、ステム１３の下部に設けられている。半導体レーザチップは、キャップ１１の内部に配置されている。
　半導体レーザチップは、主光軸をステム１３に対して垂直な方向に有する。すなわち半導体レーザチップは、ｚ軸方向にレーザ光７１を出射する。一般的に、空気中の水分または粉塵が半導体レーザチップの端面に付着した場合、半導体レーザチップは容易に破壊に至る。しかし、ＴＯ－Ｃａｎタイプのパッケージは、キャップ１１によって半導体レーザチップを封止している。そのため、キャップ１１の内部の気密性が保たれ、半導体レーザチップの駆動環境に求められる条件が緩和される。また、ＴＯ－Ｃａｎタイプのパッケージ素子は小型である。そのため、使用個数の調整、すなわち要求仕様に応じた光出力のスケーリングが容易である。
　投射型表示装置の光源には、高出力の端面発光型のレーザチップが使用される。半導体レーザチップの主材料は、ＧａＡｓまたはＧａＮ等の化合物半導体である。半導体レーザチップの活性層は、エピタキシャル成長により形成される。本実施の形態１において、エピタキシャル成長の方向はｘ軸方向に、活性層の水平方向はｙ軸方向にそれぞれ対応する。レーザ光７１は、エピタキシャル成長の方向（ｘ軸方向）と直交する方向（ｚ軸方向）に位置するチップ端面から出射する。レーザ光７１は、そのチップ端面において、活性層の鉛直方向（ｘ軸方向）に約１μｍ、活性層の水平方向（ｙ軸方向）に数十から数百μｍの発光輝点から出射される。活性層の鉛直方向（ｘ軸方向）の出射口が非常に小さいため、レーザ光７１は、回折効果によってｘ軸方向に拡がる。そのｘ軸方向のレーザ光の拡がりは、全角で約６０°である。活性層の鉛直方向（ｘ軸方向）のレーザ光の拡がりは、活性層の水平方向（ｙ軸方向）のレーザ光の拡がりに対して約１０倍大きい。したがって、レーザ光７１の断面すなわち遠視野像は、図５に示されるように、楕円形状を有する。
　また、一般的にＴＯ－Ｃａｎパッケージの半導体レーザ素子において、２本のリードピン１４の配列方向は、半導体レーザチップの活性層の水平方向（ｙ軸方向）と同方向である。そのため、レーザ光７１は、リードピン１４の配列方向に拡がりが小さく、それと直交するｘ軸方向の拡がりが大きい。
　上記の構成を有する半導体レーザ素子１０１から出射されるレーザ光７１の偏光は、活性層に水平な方向（ｙ軸方向）と平行である。すなわち、半導体レーザ素子１０１は、活性層の水平方向（ｙ軸方向）に電場が振動する直線偏光を出射する。ただし、活性層を構成する原子配列によっては、レーザ光は、活性層の鉛直方向（ｘ軸方向）に偏光する場合もある。
　図６は、ベース３０および半導体レーザ素子１０１から１０４の構成を示す斜視図である。図７は、図６に示されたＡ－Ａ’における断面図である。
　半導体レーザ素子１０１から１０４の各々は、電流が供給されることによって駆動し、その駆動により熱が発生する。ステム１３の熱容量だけでは、十分な放熱が行われないため、半導体レーザチップが高温となり、急激な光出力低下が起こり得る。また、そのような熱負荷の増大は、半導体レーザチップの短寿命化、もしくは半導体レーザ素子を構成する部品の熱的破壊を引き起こす。そのため、ステム１３からベース３０への放熱が必要である。本実施の形態１において、ベース３０は、熱伝導性の高い部材で構成される。ベース３０は、例えば、Ｃｕ、Ａｌなどの金属材料を含む。または、例えば、ベース３０は、ＳｉＣ、ＡｌＮ等の高い熱伝導率を有するセラミックを含む。または、ステム１３における熱容量および放熱面積を向上させるようなフィン、あるいは、水などの冷媒が封入されたヒートパイプに接続された冷却部材がステム１３に付加されてもよい。
　半導体レーザ素子１０１から１０４は、熱伝導性の高いグリスもしくはシート状の放熱材を介して、ベース３０の上面３０Ａに形成された平面に密着して固定されている。さらに放熱性を高めるために、各半導体レーザ素子は、はんだ材によって、ベース３０にはんだ接合されることが好ましい。はんだ材は、例えば、ＳｎＡｇＣｕ、ＡｕＳｎ等を主成分に含む。
　なお、ステム１３を含むＴＯ－Ｃａｎパッケージの半導体レーザ素子１０１から１０４とベース３０とが別部材の構成を示したが、ステム１３とベース３０とが一体化した部材に半導体レーザチップが搭載されている構成であってもよい。その場合、レーザ光源装置１の放熱性が向上する。さらに、ステム径に制約されずに、半導体レーザチップをより近接した任意の間隔で配置することが可能となり、レーザ光源装置１の小型化が可能となる。
　次に本実施の形態１におけるベース３０の詳細について説明する。
　上述したように、ベース３０は平板であるが、それに限定されるものではなく、ステム１３と接触する面が平面であればよい。例えば、ベース３０には、ステム１３の形状に合わせたざぐりが設けられていてもよい。
　ベース３０が導電性材料である場合、半導体レーザ素子のリードピン１４とベース３０との間で確実な絶縁を確保する必要がある。長穴３１から３４は、リードピン１４とベース３０とが接触しないような穴形状を有し、また、リードピン１４とベース３０とが接触しないように配置されている。ベース３０は、長穴３１から３４に代えて、リードピン１４とベース３０との接触を回避可能な丸穴を有していてもよい。または、ベース３０は、長穴３１から３４に代えて、リードピン１４とベース３０との接触を回避し、かつ、半導体レーザ素子１０１から１０４に電流を供給する配線経路を確保できる溝構造を有していてもよい。
　次に本実施の形態１における偏光回転素子５１から５４の詳細を説明する。
　偏光回転素子５１から５４は、例えば、複屈折性を有する無機材料または樹脂材料によって構成される。複屈折性を有する無機材料とは、例えば、水晶である。また、複屈折性を有する樹脂材料とは、例えば、ポリカーボネートなどを母材として含む樹脂であって、一方向に延伸されたものである。
　図８および図９は、偏光回転素子５１、５３の動作を説明する図である。図１０および図１１は、偏光回転素子５２、５４の動作を説明する図である。空気よりも屈折率が高い媒質中を伝搬する光の速度は、空気中を伝搬する光の速度よりも遅い。すなわち、屈折率の高い媒質ほど、その媒質を伝搬する光の速度は遅い。そのため、偏光回転素子において、遅軸方向に電場が振動する光の伝搬速度は、速軸方向に電場が振動する光の伝搬速度よりも遅い。
　偏光回転素子５１、５３は、１／４波長板である。図８に示されるように、反時計回りの角度が正方向である場合、速軸（Ｆ軸）はｙ軸に対し４５°の角度をなし、遅軸（Ｓ軸）はｙ軸に対し－４５°の角度をなす。ｙ軸に平行な直線偏光８１のレーザ光が偏光回転素子５１、５３に入射した場合、速軸（Ｆ軸）方向の光線の伝搬に対して、遅軸（Ｓ軸）方向の光線の伝搬が遅れる。１／４波長板においては、速軸方向に対する遅軸方向の伝搬遅延が、１／４波長分に設計されている。遅軸方向の電場のみが１／４波長分遅れて伝搬することにより、偏光回転素子５１、５３を透過したレーザ光の偏光は、図９に示されるように、時間の経過とともに変化する。例えば、時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３における、偏光方向（電場の振動方向）は、それぞれ、＋Ｆ，－Ｓ，－Ｆ，＋Ｓ方向である。このように、偏光回転素子５１、５３を透過したレーザ光は、その偏光方向が左ネジの動作に従って、左回転に螺旋を描くように進行する。すなわち、偏光回転素子５１、５３は、レーザ光の偏光方向をｙ軸方向の直線偏光８１から左回転の円偏光９１，９３に変換する。
　偏光回転素子５２、５４も、１／４波長板である。図１０に示されるように、速軸（Ｆ軸）はｙ軸に対し－４５°の角度をなし、遅軸（Ｓ軸）はｙ軸に対し４５°の角度をなす。ｙ軸に平行な直線偏光８１のレーザ光が偏光回転素子５２、５４に入射した場合、遅軸方向の電場のみが１／４波長分遅れて伝搬する。偏光回転素子５２、５４を透過したレーザ光の偏光は、図１１に示されるように、時間の経過とともに変化する。例えば、時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３における、偏光方向（電場の振動方向）は、それぞれ、＋Ｓ，－Ｆ，－Ｓ，＋Ｆ方向である。このように、偏光回転素子５２、５４を透過したレーザ光は、その偏光方向が右ネジの動作に従って、右回転に螺旋を描くように進行する。すなわち、偏光回転素子５２、５４は、レーザ光の偏光方向をｙ軸方向の直線偏光８１から右回転の円偏光９２，９４に変換する。
　次に本実施の形態１におけるスペーサ２０およびレンズ４１から４４の詳細な構成について説明する。
　図１２は、スペーサ２０およびレンズ４１から４４の構成を示す斜視図である。図１３は、図１２に示されたＢ－Ｂ’における断面図である。
　レーザ光源装置１から出射されたレーザ光７１から７４は、投射型表示装置（図示せず）の光学系の開口に集光される。レーザ光源装置１から投射型表示装置の光学系開口までの間隔は限定されないため、レーザ光源装置１から出射されるレーザ光７１から７４は平行光であることが好ましい。
　前述したように各半導体レーザ素子からは、拡がったレーザ光が出射される。それらレーザ光を平行光に変換するためには、凸レンズにより集光する必要がある。図１３に示されるとおり、レンズ４１から４４は、入射面（－ｚ方向の面）に平面を、出射面（＋ｚ方向の面）に軸対称の球面あるいは非球面の凸面を有する。すなわち、レンズ４１から４４は、凸レンズである。半導体レーザ素子１０１から１０４のレーザ発光端面が、レンズ４１から４４の焦点位置近傍に配置されることにより、レンズ４１から４４を透過したレーザ光７１から７４は平行光に変換される。
　なお、レンズ４１から４４は、必ずしもその入射面が平面である必要はない。各レンズは、凸レンズとしての機能を有する限り、凹面もしくは凸面を入射面または出射面に有していてもよい。ただし、スペーサ２０の上面と接する可能性のある面は、平面であることが好ましい。
　また、各レンズの出射面および入射面は、軸対称の曲面である必要はない。例えば、各レンズは、出射面あるいは入射面に、シリンドリカル面を有するシリンドリカルレンズであってもよい。シリンドリカルレンズは、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を、その拡がり角が大きい方向、つまり活性層に対して鉛直方向（ｘ軸方向）のみ、平行光に変換する。
　レンズ４１、４４の中心軸１４１、１４４は、それぞれ半導体レーザ素子１０１、１０４の光線の中心軸と一致するように配置される。レンズ４１、４４は、接着剤によって、スペーサ２０の上面に固定されることが好ましい。なお、レンズ４１、４４がスペーサ２０の上面に固定可能であればよく、レンズ４１、４４は、上部から各レンズを抑える部材によって固定されてもよい。また、図１３には示されていないが、レンズ４２、４３も、レンズ４１、４４と同様に、スペーサ２０の上面に固定される。
　スペーサ段差部２５、２８の外形は、偏光回転素子５１、５４の外形と相似関係にある。スペーサ段差部２５、２８の外形は、偏光回転素子５１、５４の外形より大きい。また、スペーサ段差部２５、２８の高さは、偏光回転素子５１、５４の厚みより大きい。そのため、偏光回転素子５１、５４は、スペーサ２０の上面から上方にはみ出ることなく、スペーサ段差部２５、２８とレンズ４１、４４の底面とによって構成される空間に収納されるように配置される。なお、スペーサ段差部２６、２７の外形形状も、スペーサ段差部２５、２８の外形形状と同様である。
　次に、レーザ光源装置１の動作を説明する。半導体レーザ素子１０１から１０４の駆動により発生する熱は、ベース３０へ放熱される。各半導体レーザ素子は、分離しているため、各半導体レーザ素子で発生した熱は、その隣の半導体レーザ素子に伝達しにくい。このように、レーザ光源装置１は、半導体レーザ素子の温度上昇を抑える。
　また、図１に示されるように、半導体レーザ素子１０１、１０３から出射されたレーザ光７１、７３の偏光方向は、偏光回転素子５１、５３によって、左回転の円偏光９１、９３に変換される。一方で、半導体レーザ素子１０２、１０４から出射されたレーザ光７２、７４の偏光方向は、偏光回転素子５２、５４によって、右回転の円偏光９２、９４に変換される。その結果、レーザ光源装置１からは、左回転の円偏光９１、９３のレーザ光７１、７３と、右回転の円偏光９２、９４のレーザ光７２、７４とが出射される。つまり、レーザ光７１から７４は、時間的に偏光方向が変わる。また、円偏光９１、９３は、円偏光９２、９４に対して偏光の回転方向が異なる。レーザ光７１から７４は、同じ断面形状（ビームプロファイル）を有しながらも、偏光方向が一方向に揃わない。
　このように、レーザ光源装置１は、偏光回転素子５１から５４により、複数のレーザ光の偏光方向を回転させることにより、偏光方向が異なる２種類のレーザ光を出射する。このようなレーザ光は、干渉縞やスペックルの発生を低減する。
　以上をまとめると、本実施の形態１におけるレーザ光源装置１は、ベース３０と、各々が個別にベース３０の上面３０Ａに保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子１０１から１０４と、複数のレーザ光のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させることにより、複数のレーザ光の偏光方向が一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、を含む。偏光変換部は、複数のレーザ光の偏光を円偏光に変換する複数の偏光回転素子５１から５４を含む。複数の偏光回転素子５１から５４は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のうち一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子１０１、１０３に対応して選択的に配置され、一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子（偏光回転素子５１、５４）と、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のうち別の一部のレーザ光７２、７４を出射する別の半導体レーザ素子１０２、１０４に対応して選択的に配置され、別の一部のレーザ光７２、７４の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子（偏光回転素子５２、５４）と、を含む。
　以上のレーザ光源装置１は、熱伝導性が良好なベース３０に、個別に設けられた複数の半導体レーザ素子１０１から１０４により構成される。そのため、レーザ発振による温度上昇が低減し、利得低下が抑制される。
　また、レーザ光源装置１は、例えば、従来のアレイ型レーザ光源とは異なり、中央部のレーザが両隣のレーザから発生する熱を受けにくく、大きく利得が低減する可能性も少ない。そのため、十分な出力が得られる。
　また、レーザ光源装置１は、時間的に偏光方向が変わる２種類の円偏光のレーザ光を出射する。それら２種類の円偏光は、左回転しながら進行する左回転の円偏光９１、９３と、右回転の円偏光９２、９４とにより構成されるため、連続的に２種類の偏光方向が一致することはない。レーザ光源装置１は、レーザ光の合成による干渉縞およびスペックルの発生を低減する。
　従来、投射型表示装置にレーザ光源が搭載された場合、レーザ光の干渉縞およびスペックルによる映像品位の低下防止のため、散乱度の強い光拡散素子が必要とされる。しかし、散乱度の強い光拡散素子は、投射型表示装置の光出力の効率を低下させる。一方で、本実施の形態１に示されたレーザ光源装置１においては、上述したように、干渉縞およびスペックルが低減する。そのため、レーザ光源装置１を搭載する投射型表示装置には、散乱度の強い光拡散素子が必要ではない。レーザ光源装置１が投射型表示装置に搭載された場合、干渉縞およびスペックルの発生が抑制されることによって映像品位が向上し、かつ、投射型表示装置自体の光出力の効率も向上する。
　また、本実施の形態１におけるレーザ光源装置１は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のそれぞれに対応して設けられ、複数のレーザ光のそれぞれを平行光に変換する複数のレンズ４１から４４を、さらに含む。スペーサ２０は、ベース３０に固定され、かつ、複数のレンズ４１から４４を保持する。
　以上の構成により、レーザ光源装置１は、高出力かつ平行度の高いレーザ光７１から７４を出射することを可能にする。
　（実施の形態１の変形例１）
　実施の形態１の変形例１におけるレーザ光源装置は、スペーサおよび偏光回転素子の構成が、上記の実施の形態１におけるレーザ光源装置１のそれらとは異なる。
　図１４は、実施の形態１の変形例１におけるレーザ光源装置のスペーサ１２０および偏光回転素子１５１から１５４の構成を示す図である。偏光回転素子１５１から１５４の外形は、平行四辺形を有する。スペーサ１２０のスペーサ段差部１２５から１２８の外形は、偏光回転素子１５１から１５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。スペーサ段差部１２６、１２８の外形は、スペーサ段差部１２５、１２７の外形がｘ－ｙ面内で９０°回転した平行四辺形を有する。
　通常、偏光回転素子は、それよりも大きな板材である偏光素子基板から矩形状に切り出される。その矩形を形成する角度が９０°であるため、偏光素子基板から無駄なく偏光回転素子が切り出される。一方で、本変形例１における偏光回転素子１５１から１５４は、一方向に対し角度をなして切り出される。図１５は、偏光回転素子１５１から１５４を含む偏光素子基板を示す図である。偏光素子基板における速軸５０Ａはｙ軸に対し４５°の角度をなし、遅軸５０Ｂはｙ軸に対し－４５°の角度をなしている。偏光回転素子１５１から１５４は、ｘ軸方向に対し、わずかな角度αをなして切り出される。偏光回転素子１５１から１５４の外形は、ｙ軸に平行な一辺とｘ軸に対し角度αを有する他辺とからなる平行四辺形を有する。つまり、偏光回転素子１５１から１５４の速軸５０Ａは、偏光素子基板から切り出された段階において、一辺に対し４５°の角度をなし、その一辺と交わる他辺に対し４５°－αの角度をなす。
　図１４に示されるように、偏光回転素子１５１、１５３は、速軸５０Ａおよび遅軸５０Ｂの方向を維持した状態で、スペーサ段差部１２５、１２７に配置される。一方で、偏光素子基板から切り出された偏光回転素子１５２、１５４は、ｘ－ｙ面内で９０°回転して、スペーサ段差部１２６、１２８に配置される。そのため、偏光回転素子１５２、１５４の速軸５０Ａは、偏光回転素子１５１、１５３の速軸５０Ａに対し、９０°の角度をなす。その結果、偏光回転素子１５１、１５３は、左回転の偏光回転素子として機能し、偏光回転素子１５２、１５４は、右回転の偏光回転素子として機能する。
　上述したとおり、スペーサ段差部１２５から１２８の外形は、偏光回転素子１５１から１５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。そのため、偏光回転素子１５１から１５４は、それぞれの形状に対応するスペーサ段差部１２５から１２８に、すなわち予め定められた箇所に配置される。表裏が逆転した偏光回転素子は、スペーサ段差部１２５から１２８に嵌合しない。このようなスペーサ１２０は、レーザ光源装置の組立工程等において、偏光回転素子１５１から１５４の配置方向を限定する。
　上記、偏光回転素子１５２、１５４の外形は角度βの平行四辺形として、偏光回転素子１５１、１５４の外形は角度αを有する平行四辺形の外形とするなど、それぞれの外形は、左回転用と右回転用との違いが明確となる形状であってもよい。速軸５０Ａと遅軸５０Ｂの方向およびスペーサ段差部１２６、１２８の形状は、偏光の回転方向に応じて適宜設定される。
　このような構成を有するレーザ光源装置は、上記の実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに、偏光回転素子１５１から１５４の形状とスペーサ段差部１２５から１２８の形状とが対応するため、偏光回転素子の配置方向が限定される。その結果、レーザ光源装置の組立工程において、偏光回転素子の組み込み方向が指定され、組立作業性が向上する。
　（実施の形態１の変形例２）
　実施の形態１の変形例２におけるレーザ光源装置は、スペーサおよび偏光回転素子の構成が、上記の実施の形態１におけるレーザ光源装置１のそれらとは異なる。
　図１６は、実施の形態１の変形例２におけるレーザ光源装置のスペーサ２２０および偏光回転素子２５１から２５４の構成を示す図である。偏光回転素子２５１から２５４の外形は、平行四辺形を有する。スペーサ２２０のスペーサ段差部２２５から２２８の外形は、偏光回転素子２５１から２５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。スペーサ段差部２２６、２２８の外形は、スペーサ段差部２２５、２２７の外形がｙ軸に対し反転した平行四辺形を有する。
　図１７は、偏光回転素子２５１から２５４を含む偏光素子基板を示す図である。偏光素子基板における速軸５０Ａはｙ軸に対し４５°の角度をなし、遅軸５０Ｂはｙ軸に対し－４５°の角度をなしている。偏光回転素子２５１から２５４は、ｘ軸方向に対し、わずかな角度αをなして切り出される。偏光回転素子２５１から２５４の外形は、ｙ軸に平行な一辺とｘ軸に対し角度αを有する他辺とからなる平行四辺形を有する。つまり、偏光回転素子２５１から２５４の速軸５０Ａは、偏光素子基板から切り出された段階において、一辺に対し４５°の角度をなし、その一辺と交わる他辺に対し４５°－αの角度をなす。
　図１６に示されるように、偏光回転素子２５１、２５３は、速軸５０Ａおよび遅軸５０Ｂの方向を維持した状態で、スペーサ段差部２２５、２２７に配置される。一方で、偏光素子基板から切り出された偏光回転素子２５２、２５４は、ｘ軸またはｙ軸に対して表裏反転して、スペーサ段差部２２６、２２８に配置される。そのため、偏光回転素子２５２、２５４の速軸５０Ａは、偏光回転素子２５１、２５３の速軸５０Ａに対し、９０°の角度をなす。その結果、偏光回転素子２５１、２５３は、左回転の円偏光に変換する偏光回転素子として機能し、偏光回転素子２５２、２５４は、右回転の円偏光に変換する偏光回転素子として機能する。
　上述したとおり、スペーサ段差部２２５から２２８の外形は、偏光回転素子２５１から２５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。そのため、偏光回転素子２５１から２５４は、それぞれの形状に対応するスペーサ段差部２２５から２２８に、すなわち予め定められた箇所に配置される。このようなスペーサ２２０は、レーザ光源装置の組立工程等において、左回転の円偏光に変換する偏光回転素子２５１、２５３の配置箇所、および、右回転の円偏光に変換する偏光回転素子２５２、２５４の配置箇所を限定する。
　このような構成を有するレーザ光源装置は、上記の実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに、偏光回転素子２５１から２５４の形状とスペーサ段差部２２５から２２８の形状とが対応するため、偏光回転素子の配置箇所が限定される。その結果、レーザ光源装置の組立工程において、左回転の円偏光に変換する偏光回転素子２５１、２５３と、右回転の円偏光に変換する偏光回転素子２５２、２５４とを指定された箇所に誤ることなく配置可能となり、組立作業性が向上する。
　さらに、図１６に示されるように、偏光回転素子２５１から２５４は、レーザ光７１から７４の断面形状（ビームプロファイル）に応じて、その外形が決定される。偏光回転素子２５１から２５４の外形は、一方向に長い平行四辺形を有する。各偏光回転素子は、その平行四辺形の長手が各レーザ光の拡がり角が大きいｘ軸方向と一致するように配置される。すなわち、各偏光回転素子は、各レーザ光の断面形状に応じて選択的に配置される。
　このように、レーザ光の断面形状に合わせて偏光回転素子を偏光素子基板から切り出すことによって、偏光素子基板から切り出すことができる偏光回転素子の枚数が増加する。その結果、偏光回転素子およびレーザ光源装置の低コスト化が実現する。
　以上をまとめると、実施の形態１の変形例１および２におけるレーザ光源装置は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４の上方を覆って設けられるスペーサ１２０（または２２０）を、さらに含む。スペーサ１２０（または２２０）は、複数のレーザ光の各々が通過する位置に枠構造を含む。複数の偏光回転素子１５１から１５４（または２５１から２５４）の各々は、枠構造に保持される。複数の偏光回転素子１５１から１５４（または２５１から２５４）の各々の外形は、平行四辺形を有する。スペーサ１２０（または２２０）の枠構造の外形は、複数の偏光回転素子１５１から１５４（または２５１から２５４）の各々の外形よりも大きい相似形状を有する。
　このような構成により、左回転の円偏光に変換する偏光回転素子１５１、１５３（または２５１、２５３）、および、右回転の円偏光に変換する偏光回転素子１５２、１５４（または２５２、２５４）の配置方向または配置箇所が限定される。その結果、レーザ光源装置の組立作業性が向上する。
　また、実施の形態１の変形例２におけるレーザ光源装置は、第１偏光回転素子（偏光回転素子２５１、２５３）あるいは第２偏光回転素子（偏光回転素子２５２、２５４）は、複数のレーザ光の各々の断面形状に応じて選択的に配置される。
　このような構成により、偏光素子基板から取れる偏光回転素子の収量が増加し、偏光回転素子およびレーザ光源装置の低コスト化が実現できる。
　＜実施の形態２＞
　実施の形態２におけるレーザ光源装置を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。
　図１８は、実施の形態２におけるレーザ光源装置１００の構成およびレーザ光源装置１００から出射されるレーザ光１７１から１７４を示す斜視図である。図１９は、レーザ光源装置１００の構成を示す分解斜視図である。図２０は、スペーサ３２０および偏光回転素子５１から５４の構成を示す斜視図である。図２１は、図２０に示されたＣ－Ｃ’における断面図である。実施の形態２における各図において、実施の形態１に示された図面と同一符号は、同一または相当する部分を示す。
　レーザ光源装置１００は、ベース３０と、半導体レーザ素子１０１から１０４と、スペーサ３２０と、レンズ４１から４４と、偏光回転素子５１から５４とが、下方から順に配置された構成を有する。レーザ光源装置１００においては、レンズ４１から４４および偏光回転素子５１から５４を固定するスペーサ３２０の構造が実施の形態１のスペーサ２０の構造とは異なる。
　スペーサ３２０は、スペーサ窓部３２１から３２４と、レンズ保持段差部３６１から３６４と、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８とを含む。
　スペーサ窓部３２１から３２４は、複数のレーザ光１７１から１７４の各々が通過する開口を含む。ここでは、その開口の外形は、レンズ４１から４４と同様の円形である。また、その開口の直径は、レンズ４１から４４の直径よりも少し大きい。
　レンズ保持段差部３６１から３６４は、スペーサ窓部３２１から３２４の開口の内側に、その開口よりも小さな開口が設けられることによって形成される段差を含む。言い換えると、レンズ保持段差部３６１から３６４は、スペーサ窓部３２１から３２４の内周に設けられた段差である。ここでは、レンズ保持段差部３６１から３６４を構成するその小さな開口の外形は、レンズ４１から４４と同様の円形である。また、その小さな開口の直径は、レンズ４１から４４の直径よりも小さい。スペーサ窓部３２１から３２４とレンズ保持段差部３６１から３６４とが、このような構成を有することにより、スペーサ窓部３２１から３２４に挿入されたレンズ４１から４４は、レンズ保持段差部３６１から３６４に固定される。
　偏光回転素子保持段差部３２５から３２８は、レンズ保持段差部３６１から３６４の上方に設けられる段差であって、スペーサ窓部３２１から３２４の開口よりも大きい開口からなる段差を含む。言い換えると、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８は、スペーサ窓部３２１から３２４の外周に設けられた段差である。ここでは、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８の外形は、偏光回転素子５１から５４の外形より少し大きい相似形状である。また、その偏光回転素子５１から５４の外形は、スペーサ窓部３２１から３２４の開口の直径よりも大きい。そのため、偏光回転素子５１から５４は、スペーサ窓部３２１から３２４の開口に落下することなく偏光回転素子保持段差部３２５から３２８に保持されるとともに、偏光回転素子５１から５４の配置が規制される。
　レンズ保持段差部３６１から３６４に対する偏光回転素子保持段差部３２５から３２８の高さ方向の位置は、レンズ保持段差部３６１から３６４に固定されたレンズ４１から４４の頂部よりも高い位置にある。言い換えると、偏光回転素子５１から５４は、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８によって、レンズ４１から４４の上部に保持される。このような構成により、レンズ保持段差部３６１から３６４に固定されるレンズ４１から４４と、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８に保持される偏光回転素子５１から５４とを、互いに干渉しないように配置できる。
　スペーサ３２０の上面に対する偏光回転素子保持段差部３２５から３２８の高さ方向の位置は、偏光回転素子５１から５４の位置が規制できれば、偏光回転素子５１から５４の厚みとの関係に制限はない。ただし、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８が、スペーサ３２０の上面から偏光回転素子５１から５４の厚みよりも低い位置にあることが好ましい。この場合、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８に保持された偏光回転素子５１から５４が、スペーサ３２０の上面よりも上方に突出しないため、偏光回転素子５１から５４の破損を抑制できる。
　偏光回転素子５１から５４は、実施の形態１と同様に、偏光変換部を構成する。偏光変換部は、半導体レーザ素子１０１から１０４とレンズ４１から４４により平行化されたレーザ光１７１から１７４のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させ、レーザ光１７１から１７４の偏光方向が一方向に揃わないように乱す。実施の形態２における偏光回転素子５１、５３は、レーザ光１７１から１７４のうち一部のレーザ光１７１、１７３の偏光方向を左回転の円偏光に変換させる。また偏光回転素子５２、５４は、レーザ光１７２、１７４の偏光方向を右回転の円偏光に変換させる。言い換えると、偏光回転素子５１から５４は、レーザ光１７１から１７４を出射する半導体レーザ素子１０１から１０４に対応して選択的に配置される。
　半導体レーザ素子１０１から１０４を出射したレーザ光１７１から１７４は、レンズ４１から４４によりｚ軸方向に平行なレーザ光１７１から１７４に変換される。そして、平行化されたレーザ光１７１から１７４が、偏光回転素子５１から５４の全領域に均一に入射する。偏光の回転は、偏光回転素子５１から５４を透過する際の光路長により決定される。光路長が適正でない場合、偏光の回転が不十分な成分が発生する。例えば、偏光回転素子の面に対して斜めに傾いた光線が、偏光回転素子に入射した場合、偏光回転素子を透過するレーザ光の光路長が長くなるため、偏光の回転が不十分な成分が発生する。実施の形態２によれば、偏光回転素子５１から５４の入射前にレーザ光１７１から１７４が平行化されているので、全領域均一に偏光が回転する。
　半導体レーザ素子１０１、１０３から出射されたレーザ光１７１、１７３のｙ軸方向の直線偏光は、偏光回転素子５１、５３によって、左回転の円偏光１９１、１９３に変換される。一方で、半導体レーザ素子１０２、１０４から出射されたレーザ光１７２、１７４のｙ軸方向の直線偏光は、偏光回転素子５２、５４によって、右回転の円偏光１９２、１９４に変換される。その結果、レーザ光源装置１００からは、左回転の円偏光１９１、１９３のレーザ光１７１、１７３と、右回転の円偏光１９２、１９４のレーザ光１７２、１７４とが出射される。つまり、レーザ光１７１から１７４は、時間的に偏光方向が変わる。また、円偏光１９１、１９３は、円偏光１９２、１９４に対して偏光の回転方向が異なる。レーザ光１７１から１７４は、同じ断面形状（ビームプロファイル）を有しながらも、偏光方向が一方向に揃わないレーザ光が出射される。
　このように、レーザ光源装置１００は、偏光回転素子５２から５４により、複数のレーザ光１７１から１７４のうち一部のレーザ光１７１から１７４の偏光方向を回転させることにより、偏光方向が異なる２種類のレーザ光１７１から１７４を出射する。このようなレーザ光１７１から１７４は、干渉縞やスペックルの発生を低減する。
　スペーサ窓部３２１から３２４の外形は、レンズ４１から４４の配置を規制できれば、矩形などの他の形状であってもよい。また、スペーサ窓部３２１から３２４の開口の直径は、レンズ４１から４４の直径よりも十分に大きくてもよい。そのような構成の場合、図２１に示されるように、半導体レーザ素子の発光中心（図示せず）とレンズ４１、４４とを、スペーサ窓部３２１、３２４の中心軸１４１、１４４に一致するよう調整できる。
　また、レンズ保持段差部３６１から３６４を構成する開口の外形は、レーザ光１７１から１７４の断面形状に合わせた矩形や楕円形状であってもよい。
　偏光回転素子５１から５４の外形は、偏光回転素子５１から５４がスペーサ窓部３２１から３２４に落ちない形状であれば、レンズ保持段差部３６１から３６４の開口と同様に、偏光回転素子５１から５４の外形も、レーザ光７２、７４の断面形状に合わせた矩形や楕円であってもよい。このような構造は、偏光回転素子５１から５４の大きさを最小限にすることを可能とし、コストの低減を実現する。
　以上をまとめると、実施の形態２におけるレーザ光源装置１００は、複数のレンズ４１から４４を含む。複数のレンズ４１から４４は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のそれぞれに対応して設けられ、複数のレーザ光１７１から１７４を平行光に変換する。また、実施の形態２におけるレーザ光源装置１００は、実施の形態１におけるスペーサ２０に代えて、スペーサ３２０を含む。スペーサ３２０は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４の上方を覆うように設けられる。スペーサ３２０は、スペーサ窓部３２１から３２４と、レンズ保持段差部３６１から３６４と、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８と、を含む。スペーサ窓部３２１から３２４は、複数のレーザ光１７１から１７４の各々が通過する開口を含む。レンズ保持段差部３６１から３６４は、スペーサ窓部３２１から３２４の開口の内側に、その開口よりも小さな開口が設けられることによって形成される段差を含む。レンズ保持段差部３６１から３６４は、その段差にレンズ４１から４４を保持する。また、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８は、レンズ保持段差部３６１から３６４の上方に設けられる段差であって、スペーサ窓部３２１から３２４の開口よりも大きい開口からなる段差を含む。上方とは、複数のレーザ光１７１から１７４が進行する方向に対応する。偏光回転素子保持段差部３２５から３２８は、偏光回転素子５１から５４を、複数のレンズ４１から４４のうち偏光回転素子５１から５４に対応するレンズ４１から４４の上部に保持する。
　このようなレーザ光源装置１００においては、平行化されたレーザ光１７１から１７４が、偏光回転素子５１から５４の全領域に均一に入射する。偏光回転素子５１から５４の入射前にレーザ光１７１から１７４が平行化されているので、全領域均一に偏光が回転する。
　（実施の形態２の変形例）
　実施の形態２の変形例におけるレーザ光源装置は、スペーサおよび偏光回転素子の構成が、実施の形態２におけるレーザ光源装置１００のそれらとは異なる。
　図２２は、実施の形態２の変形例におけるレーザ光源装置のスペーサ４２０および偏光回転素子１５１から１５４の構成を示す図である。偏光回転素子１５１から１５４の外形は、平行四辺形を有する。スペーサ４２０の偏光回転素子保持段差部４２５から４２８の外形は、偏光回転素子１５１から１５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。
　偏光回転素子１５１から１５４の表裏が反転した場合、偏光回転素子１５１から１５４は、偏光回転素子保持段差部４２５から４２８に嵌合しない。そのため、偏光回転素子１５１から１５４の設置方向が限定される。
　なお、偏光回転素子１５１から１５４の作製方法は、実施の形態１の変形例の図１５の説明と同様であり、ここでは詳述を省略する。
　このような構成を有するレーザ光源装置であっても、実施の形態２と同様の効果が得られる。さらに、偏光回転素子１５１から１５４の設置方向および設置位置が限定されるため、レーザ光源装置の組立工程における作業性が向上する。
　以上の実施の形態１あるいは２および各変形例においては、ｘ軸方向に２個およびｙ軸方向に２個（２×２）の半導体レーザ素子が配列されたレーザ光源装置を一例として示した。しかし、レーザ光源装置が含む半導体レーザ素子の搭載個数は、それに限定されるものではない。レーザ光源装置は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に搭載個数を増加させた複数の半導体レーザ素子を含んでもよい。そのような構成により、高出力のレーザ光源装置が実現できる。また、半導体レーザ素子の配列は、２×４、４×４のような２次元アレイであってもよいし、１×４のような１次元アレイであってもよい。
　また、隣り合う行もしくは列の半導体レーザ素子の配列ピッチが、互いに半ピッチずれた関係にある場合、最密の配列が可能となる。このような構成は、集光レンズの有効径を縮小化させ、投射型表示装置の小型化、低コスト化に寄与する。
　また、半導体レーザ素子の各々が異なる波長のレーザを発振する場合、レーザ光源装置は、さらに干渉およびスペックルの発生を低減することができる。例えば、半導体レーザ素子１０１、１０２が、波長６３８ｎｍの赤色のレーザを発振し、半導体レーザ素子１０３、１０４が波長６４２ｎｍの赤色のレーザを発振する場合、レーザ光源装置は、上記の偏光の回転方向に関してだけでなく、波長に関しても特性が異なる４種類のレーザ光を出射することが可能となる。
　＜実施の形態３＞
　実施の形態３におけるレーザ光源装置を説明する。図２３は、実施の形態３のレーザ光源装置５００の構成およびレーザ光源装置５００から出射されるレーザ光５７１から５７６を示す斜視図である。図２４は実施の形態３におけるスペーサ５２０および偏光回転素子５５１から５５６の構成を示す図である。
　ベース５３０には６個の半導体レーザ素子が配置されている（図示せず）。それぞれの半導体レーザ素子からは、スペーサ５２０に保持されたレンズ５４１から５４６と偏光回転素子５５１から５５６とを介して、レーザ光５７１から５７６が出射される。
　複数の半導体レーザ素子は、選択的に異なる色のレーザ光を出射するように構成されている。レーザ光５７１、５７２は４４５～４７５ｎｍの青色レーザであり、レーザ光５７３、５７４は５２０～５５０ｎｍの緑色レーザであり、レーザ光５７５、５７６は６３０～６６０ｎｍの赤色レーザである。
　いずれの半導体レーザにおいても、半導体レーザチップの活性層の水平方向がｙ軸方向に配置されており、レーザ光はｙ軸方向に振動する直線偏光を有する。
　半導体レーザ素子から出射された青色のレーザ光５７１は、レンズ５４１により平行光に変換される。さらにその平行光は偏光回転素子５５１を透過して、左回転の円偏光５９１を有する青色のレーザ光５７１がｚ軸方向に出射する。青色のレーザ光５７２は、レンズ５４２により平行光に変換される。さらにその平行光は偏光回転素子５５２を透過して、右回転の円偏光５９２を有する青色のレーザ光５７２がｚ軸方向に出射する。同様に左回転の円偏光５９３を有する緑色のレーザ光５７３と、右回転の円偏光５９４を有する緑色のレーザ光５７４とがｚ軸方向に出射する。また同様に左回転の円偏光５９５を有する赤色のレーザ光５７５と、右回転の円偏光５９６を有する赤色のレーザ光５７６とがｚ軸方向に出射する。
　なお半導体レーザは活性層を構成する原子配列により、ｘ軸方向の直線偏光を出射する場合があり、実施の形態３の例に限らず左回転の偏光回転素子と右回転の偏光回転素子の配置箇所は適宜選択される。
　偏光回転素子が、位相差板である場合、位相差ΔΦ、位相差板の厚みｄ、波長λ、速軸５０Ａおよび遅軸５０Ｂの屈折率差Δｎは、以下の式（１）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　レーザ光の波長λに応じて、位相差板の厚みｄ、あるいは、屈折率差Δｎが異なる仕様の位相差板が必要となる。また、位相差板の光損失を低減するために無反射コート膜の仕様も、波長λに応じて最適値が異なる。よって、レーザ光の色によって、偏光回転素子５５１から５５６の仕様は異なる。実施の形態３においては、偏光回転素子５５１、５５２は青色用の偏光回転素子であり、偏光回転素子５５３、５５４は緑色用の偏光回転素子であり、偏光回転素子５５５、５５６は赤色用の偏光回転素子である。
　偏光回転素子５５１から５５６は平行四辺形をなす外形の角度がそれぞれ異なる。偏光回転素子５５１、５５２の角度はα１、偏光回転素子５５３、５５４の角度はα２、偏光回転素子５５４、５５５の角度はα３である。実施の形態３においては、偏光回転素子５５１として左回転の円偏光素子が、偏光回転素子５５２として右回転の円偏光素子がそれぞれ必要である。ここでは、１種類の円偏光素子を９０°回転することにより、その円偏光素子を左回転および右回転の２つの円偏光素子として使い分けることが可能である。スペーサ５２０に形成された偏光回転素子保持段差部５６１、５６２の外形は、角度α１の平行四辺形をなす偏光回転素子５５１、５５２の外形より大きい相似の形状である。また偏光回転素子保持段差部５６１、５６２は９０°回転した関係に形成されている。そのため、偏光回転素子５５１および５５２は、それぞれ偏光回転素子保持段差部５６１および５６２に嵌合して保持される。角度α２の平行四辺形をなす偏光回転素子５５３、５５４の外形と、偏光回転素子保持段差部５６３、５６４の外形との関係も同様である。さらに、角度α３をなす偏光回転素子５５５、５５６の外形と、偏光回転素子保持段差部５６５、５６６の外形との関係も同様である。
　角度α１をなす平行四辺形の偏光回転素子５５１、５５２は、角度α２をなす平行四辺形の偏光回転素子保持段差部５６３、５６４や、角度α３をなす平行四辺形の偏光回転素子保持段差部５６５、５６６に嵌合できない。また、偏光回転素子５５１は、偏光回転素子５５２の外形が９０°回転した形状を有するため、偏光回転素子保持段差部５６２には嵌合できない。言い換えると、青色用の偏光回転素子５５１は、偏光回転素子保持段差部５６１に限定して配置され、偏光回転素子５５２は偏光回転素子保持段差部５６２に限定して配置される。同様に角度α２をなす平行四辺形の緑色用の偏光回転素子５５３は、偏光回転素子保持段差部５６３に、偏光回転素子５５４は偏光回転素子保持段差部５６４に限定して配置される。また、角度α３をなす平行四辺形の赤色用の偏光回転素子５５５は、偏光回転素子保持段差部５６５に、偏光回転素子５５６は偏光回転素子保持段差部５６６に限定して配置される。
　このように、レーザの色に応じて仕様が異なる偏光回転素子の平行四辺形の角度αを変えることにより、レーザの色光と偏光回転素子の組合せを間違えることなく構成できる。
　また、左回転用の偏光回転素子５５１は、その表裏を反転することにより、右回転用の偏光回転素子５５２として使用することも可能であり、そのような偏光回転素子の構成に応じて、偏光回転素子保持段差部５６１、５６２の形状を形成すればよい。
　以上のように構成されるレーザ光源装置５００は、青、緑、赤の３色のレーザ光によりカラー映像に適した光源を提供する。偏光回転素子がレーザの色に応じて最適設計されているため、レーザ光源装置５００は、低損失で、かつ、不要な偏光成分を含まないレーザ光を生成する。偏光の回転方向がそれぞれ異なる複数のレーザ光は、干渉縞やスペックルの発生を低減する。
　半導体レーザ素子は、可視光に限らず、用途に応じて、紫外レーザや赤外レーザを適用してもよい。
　実施の形態３においては、半導体レーザ素子側からレンズ、偏光回転素子５５１から５５６の順に構成されたレーザ光源装置５００を一例として示したが、偏光回転素子、レンズの順に構成されるレーザ光源装置であっても上記と同様の効果を奏する。
　＜実施の形態４＞
　実施の形態４におけるレーザ光源装置を説明する。図２５は実施の形態４におけるレーザ光源装置６００の構成およびレーザ光源装置６００から出射されるレーザ光６７１から６７４を示す斜視図である。図２６は実施の形態４におけるレーザ光源装置６００の構成を示す分解斜視図である。
　レーザ光源装置６００は、４×４のマトリクス状に配列された半導体レーザ素子（図示せず）、１枚のレンズアレイ６６０、４枚の偏光回転素子６５１から６５４を含む。４×４の半導体レーザ素子はベース６３０上に配置されている。それぞれの半導体レーザチップの活性層の水平方向はｙ軸方向に配置され、ｙ軸方向の直線偏光のレーザ光が出射される。
　レンズアレイ６６０は、４×４に配列された単レンズが一体化されたレンズである。１６個の単レンズは、それぞれ、１６個の半導体レーザ素子に対応して配置されている。１６個の半導体レーザ素子および１枚のレンズアレイ６６０により、１６本の平行化されたレーザ光がｚ軸方向に出射される。なお、図２５において、１６本のレーザ光うち、一部のレーザ光の図示は省略している。
　偏光回転素子６５１から６５４は、長尺の平行四辺形を有し、ｘ方向に一列状に配置された４つの半導体レーザ素子から出射される４つのレーザ光を円偏光に変換する。ここでは、偏光回転素子６５１、６５３は、レーザ光６７１、６７３を左回転の円偏光６９１、６９３に変換する。偏光回転素子６５２、６５４は、レーザ光６７２、６７４を右回転の円偏光６９２、６９４に変換する。
　ｘ方向を行方向、ｙ方向を列方向と定義すると、一の行には、左回転用の偏光回転素子６５１が配置されている。偏光回転素子６５１は、レーザ光６７１を左回転の円偏光６９１に変換する。その偏光回転素子６５１が設けられている行と隣接する行には、右回転用の偏光回転素子６５２が設けられている。偏光回転素子６５２は、レーザ光６７２を右回転の円偏光６９２に変換する。その偏光回転素子６５２が設けられている行と隣接する行には、左回転用の偏光回転素子６５３が配置されている。偏光回転素子６５３は、レーザ光６７３を左回転の円偏光６９３に変換する。さらに、その偏光回転素子６５３が設けられている行と隣接する行には、右回転用の偏光回転素子６５４が配置されている。偏光回転素子６５４は、レーザ光６７４を右回転の円偏光６９４に変換する。このように、レーザ光６８１および６８３を含む行のレーザ光と、レーザ光６７２および６７４を含む行のレーザ光は、偏光の回転方向が異なる。つまり、レーザ光源装置６００からは、２種類の偏光のレーザ光が出射される。
　スペーサ６２０は、偏光回転素子保持段差部６６１Ａ、６６１Ｂを含む。偏光回転素子６５１の形状は、角度αをなす平行四辺形であり、偏光回転素子保持段差部６６１Ａ、６６１Ｂの形状は、角度αをなす楔形状である。偏光回転素子６５１は、スペーサ６２０に形成された偏光回転素子保持段差部６６１Ａ、６６１Ｂに嵌合して保持される。スペーサ６２０は、偏光回転素子保持段差部６６２Ａ、６６２Ｂを含む。偏光回転素子６５２の形状は、角度βをなす平行四辺形であり、偏光回転素子保持段差部６６２Ａ、６６２Ｂの形状は、角度βをなす楔形状である。偏光回転素子６５２は、スペーサ６２０に形成された偏光回転素子保持段差部６６２Ａ、６６２Ｂに嵌合して保持される。同様に偏光回転素子６５１と同形状の偏光回転素子６５３は、スペーサ６２０に形成された角度αの楔形状をなす偏光回転素子保持段差部６６３Ａ、６６３Ｂに嵌合して保持される。偏光回転素子６５２と同形状の偏光回転素子６５４は、スペーサ６２０に形成された角度βをなす偏光回転素子保持段差部６６４Ａ、６６４Ｂに嵌合して保持される。このような構成により、偏光回転素子６５１から６５４は、規定された箇所へ実装される。
　実施の形態４のレーザ光源装置６００は、高出力で平行度の高いビームの出射を可能にする。偏光の回転方向が異なる２種類の円偏光のレーザ光は、干渉縞やスペックルの発生を低減する。また、複数の半導体レーザ素子の配置が高密度に集積化され、隣接するレーザ光の間隔が近接している場合、それらレーザ光を平行化するための単レンズの配置が互いに干渉する。しかし、実施の形態４におけるレーザ光源装置６００には複数の単レンズが一体化されたレンズアレイ６６０が適用されている。そのため、そのような干渉が生じず、レーザ光源装置６００の小型化が可能である。同様に、隣接するレーザ光の間隔が近接している場合には、実施の形態１から３に示されるような個別の偏光回転素子をそれぞれ保持する構造が必要となる。しかし、実施の形態４におけるレーザ光源装置６００は、偏光回転素子６５１から６５４の各々が、４つのレーザ光の偏光をまとめて円偏光に変換する。そのため、偏光回転素子の保持構造が簡素化され、レーザ光源装置６００の小型化が可能である。
　また、偏光回転素子６５１が表裏反転しても使用可能な場合、左回転用の偏光回転素子６５１を表裏反転することにより、右回転用の偏光回転素子６５２として使用できる。その場合、スペーサ６２０に形成された偏光回転素子保持段差部の楔形状は、全て角度αで形成される。これにより、偏光回転素子が共通化されコスト低減につながる。
　偏光回転素子６５１から６５４は、ｙ方向（列方向）に長い形状であってもよい。レーザ光６７１から６７４の断面形状に合わせてレーザ光が透過できればよく、ｘ方向（行方向）に長い形状の偏光回転素子６５１から６５４は、短辺方向をさらに短くすることが可能となり、偏光回転素子のコストの低減につながる。
　以上の実施の形態におけるレーザ光源装置は、半導体レーザ素子から出射する全てのレーザ光を円偏光に変換しているが、そのような構成に限定されるものではない。一部のレーザ光に対する偏光回転素子の配置を省略して直線偏光をそのまま維持する、あるいは一部のレーザ光に対する偏光回転素子に１／２波長板を配置することで偏光が回転した直線偏光を加えるなど、円偏光に異なる偏光を加えてもよい。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　１　レーザ光源装置、１００　レーザ光源装置、５００　レーザ光源装置、６００　レーザ光源装置、１０１～１０４　半導体レーザ素子、２０　スペーサ、１２０　スペーサ、２２０　スペーサ、３２０　スペーサ、４２０　スペーサ、５２０　スペーサ、６２０　スペーサ、２５～２８　スペーサ段差部、１２５～１２８　スペーサ段差部、２２５～２２８　スペーサ段差部、３６１～３６４　レンズ保持段差部、３２５～３２８　偏光回転素子保持段差部、５６１～５６５　偏光回転素子保持段差部、６６１Ａ～６６４Ａ　偏光回転素子保持段差部、６６１Ｂ～６６４Ｂ　偏光回転素子保持段差部、３０　ベース、３０Ａ　上面、４１～４４　レンズ、５４１～５４６　レンズ、６６０　アレイレンズ、５０Ａ　速軸、５０Ｂ　遅軸、５１～５４　偏光回転素子、５５１～５５６　偏光回転素子、６５１～６５４　偏光回転素子、１５１～１５４　偏光回転素子、２５１～２５４　偏光回転素子、７１～７４　レーザ光、１７１～１７４　レーザ光、５７１～５７６　レーザ光、６７１～６７４　レーザ光、８１　直線偏光、９１～９４　円偏光、１９１～１９４　円偏光、５９１～５９６　円偏光、６９１～６９４　円偏光。

Claims (9)

  1. 　ベースと、
    　各々が個別に前記ベースの上面に保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、
    　前記複数のレーザ光のうち少なくとも一部のレーザ光の前記偏光方向を回転させることにより、前記複数のレーザ光の前記偏光方向が前記一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、を備え、
    　前記偏光変換部は、
    　前記複数のレーザ光の偏光を円偏光に変換する複数の偏光回転素子を含み、
    　前記複数の偏光回転素子は、
    　前記複数の半導体レーザ素子のうち一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、前記一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子と、
    　前記複数の半導体レーザ素子のうち別の一部のレーザ光を出射する別の半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、前記別の一部のレーザ光の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子と、を含む、レーザ光源装置。
  2. 　前記複数の半導体レーザ素子の上方を覆って設けられるスペーサを、さらに備え、
    　前記スペーサは、前記複数のレーザ光の各々が通過する位置に枠構造を含み、
    　前記複数の偏光回転素子の各々は、前記枠構造に保持され、
    　前記複数の偏光回転素子の各々の外形は、平行四辺形を有し、
    　前記スペーサの前記枠構造の外形は、前記複数の偏光回転素子の各々の前記外形よりも大きい相似形状を有する、請求項１に記載のレーザ光源装置。
  3. 　前記第１偏光回転素子あるいは前記第２偏光回転素子は、前記複数のレーザ光の各々の断面形状に応じて選択的に配置される、請求項２に記載のレーザ光源装置。
  4. 　前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のレーザ光のそれぞれを平行光に変換する複数のレンズを、さらに備え、
    　前記スペーサは、前記ベースに固定され、かつ、前記複数のレンズを保持する、請求項２または請求項３に記載のレーザ光源装置。
  5. 　前記複数の半導体レーザ素子の上方を覆って設けられるスペーサを、さらに備え、
    　前記スペーサは、
    　前記複数のレーザ光の各々が通過するスペーサ窓部と、
    　前記スペーサ窓部の内周に設けられたレンズ保持段差部と、
    　前記スペーサ窓部の外周に設けられた偏光回転素子保持段差部と、を含み、
    　前記複数の偏光回転素子の各々は、前記偏光回転素子保持段差部に保持される、請求項１に記載のレーザ光源装置。
  6. 　前記複数の偏光回転素子の各々の外形は、平行四辺形を有し、
    　前記偏光回転素子保持段差部の外形は、前記複数の偏光回転素子の各々の前記外形よりも大きい相似形状を有する、請求項５に記載のレーザ光源装置。
  7. 　前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のレーザ光のそれぞれを平行光に変換する複数のレンズを、さらに備え、
    　前記スペーサは、前記ベースに固定され、
    　前記複数のレンズの各々は、前記レンズ保持段差部において保持され、
    　前記偏光回転素子保持段差部は、前記複数の偏光回転素子の各々を、前記複数のレンズの各々の上部に保持する、請求項５または請求項６に記載のレーザ光源装置。
  8. 　前記複数の半導体レーザ素子は、選択的に異なる色の前記複数のレーザ光を出射するように構成されている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
  9. 　前記偏光変換部は、
    　前記複数の半導体レーザ素子のうち隣接する２以上の半導体レーザ素子から出射される２以上のレーザ光の偏光方向を、１つの偏光回転素子により回転させる、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003037326A (ja) * 2001-05-17 2003-02-07 Nippon Electric Glass Co Ltd 半導体レーザー用キャップ
JP2008060433A (ja) * 2006-09-01 2008-03-13 Rohm Co Ltd レーザアレイ
WO2012014798A1 (ja) * 2010-07-30 2012-02-02 ソニー株式会社 光源ユニット、照明装置および表示装置
JP2012078807A (ja) * 2010-09-08 2012-04-19 Asahi Glass Co Ltd 投射型表示装置
JP2013069371A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザー装置
JP2013251295A (ja) * 2012-05-30 2013-12-12 Nichia Chem Ind Ltd 光源装置
JP2014053179A (ja) * 2012-09-07 2014-03-20 Casio Comput Co Ltd 発光素子組立体、投影装置、発光素子のホルダー及び発光素子組立体の製造方法
US20150270682A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Osram Gmbh Light source arrangement
WO2015162767A1 (ja) * 2014-04-24 2015-10-29 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 レーザー光源、レーザー光源を備えたプロジェクタ、レーザー光源製造方法
JP2016051902A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 日亜化学工業株式会社 半導体発光装置用の保持部材、光源装置及びその製造方法
WO2018100758A1 (ja) * 2016-11-30 2018-06-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光学系、及び光源装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003037326A (ja) * 2001-05-17 2003-02-07 Nippon Electric Glass Co Ltd 半導体レーザー用キャップ
JP2008060433A (ja) * 2006-09-01 2008-03-13 Rohm Co Ltd レーザアレイ
WO2012014798A1 (ja) * 2010-07-30 2012-02-02 ソニー株式会社 光源ユニット、照明装置および表示装置
JP2012078807A (ja) * 2010-09-08 2012-04-19 Asahi Glass Co Ltd 投射型表示装置
JP2013069371A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザー装置
JP2013251295A (ja) * 2012-05-30 2013-12-12 Nichia Chem Ind Ltd 光源装置
JP2014053179A (ja) * 2012-09-07 2014-03-20 Casio Comput Co Ltd 発光素子組立体、投影装置、発光素子のホルダー及び発光素子組立体の製造方法
US20150270682A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Osram Gmbh Light source arrangement
WO2015162767A1 (ja) * 2014-04-24 2015-10-29 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 レーザー光源、レーザー光源を備えたプロジェクタ、レーザー光源製造方法
JP2016051902A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 日亜化学工業株式会社 半導体発光装置用の保持部材、光源装置及びその製造方法
WO2018100758A1 (ja) * 2016-11-30 2018-06-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光学系、及び光源装置

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