(57)【要約】【課題】高効率なレーザ光源装置を提供する。【解決手段】本発明のレーザ光源装置２００は、レーザ光を射出する発光部２１１と、発光部２１１から射出されたレーザ光Ｌ１の一部を発光部２１１と異なる方向に向けて反射させる第１ミラー２２０と、第１ミラー２２０で反射したレーザ光が入射し、入射したレーザ光のうちの基本波長のレーザ光を反射させて折り返す第２ミラー２３０と、第１ミラー２２０と第２ミラー２３０との間の光路に配置され、入射した基本波長のレーザ光のうちの第１ミラー２２０に対するＳ偏光の少なくとも一部を変換波長のレーザ光に変換する波長変換素子２４０と、を備えている。第１ミラー２２０は、基本波長のレーザ光の第１ミラーに対するＳ偏光を選択的に反射させかつ変換波長のレーザ光を透過させる表面２２０Ａを有しているとともに表面２２０Ａを発光部２１１に向けて配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する活性層と該活性層における光の射出面と反対側に設けられた反射層とを有しレーザ光を射出する発光部と、
前記発光部から射出されたレーザ光の一部を該発光部と異なる方向に向けて反射させる第１ミラーと、
前記第１ミラーで反射したレーザ光が入射し、入射したレーザ光のうちの基本波長のレーザ光を反射させて折り返す第２ミラーと、
前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間の光路に配置され、入射した基本波長のレーザ光のうちの前記第１ミラーに対するＳ偏光の少なくとも一部を変換波長のレーザ光に変換する波長変換素子と、を備え、
前記第１ミラーは、前記基本波長のレーザ光の該第１ミラーに対するＳ偏光を選択的に反射させかつ前記変換波長のレーザ光を透過させる表面を有していることを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
複数の前記発光部が配列されているとともに、前記第１ミラーと前記第２ミラーと前記波長変換素子とが該複数の発光部で共通して設けられており、
前記複数の発光部の各々から射出されるレーザ光の光軸の配列方向が前記表面と平行になっていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記波長変換素子は、分極反転軸を有し該分極反転軸と直交する周期方向において周期的な分極反転構造を有する複数の波長変換素子片が前記分極反転軸に沿う方向に貼り合わされて形成されているとともに、前記分極反転軸が前記Ｓ偏光の振動方向と平行になるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記波長変換素子は、前記複数の波長変換素子片がスペーサを介して貼り合わされて形成されていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記波長変換素子は、前記複数の波長変換素子片と前記スペーサとで線膨張係数が略均一になっているとともに、前記スペーサの熱伝導率が前記複数の波長変換素子片の熱伝導率以上であることを特徴とする請求項４に記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記スペーサが、前記複数の波長変換素子片と同じ形成材料からなっていることを特徴とする請求項４又は５に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記波長変換素子には、前記分極反転軸方向において最も外側に配置された前記波長変換素子片の外側に補強部材が設けられており、前記複数の波長変換素子片における前記周期方向と直交する面と、前記補強部材における前記周期方向と直交する面とが一括して研磨処理されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
分極反転軸を有し該分極反転軸と直交する周期方向において周期的な分極反転構造を有する複数の波長変換素子片が、前記分極反転軸に沿う方向に貼り合わされて形成されていることを特徴とする波長変換素子。
【請求項９】
厚み方向と平行な分極反転軸を有し該分極反転軸と直交する周期方向において周期的な分極反転構造を有する母材を用意する工程と、
前記母材を、前記周期方向的に沿って前記厚み方向に切断することにより、複数の波長変換素子片を形成する工程と、
前記複数の波長変換素子片を前記分極反転軸に沿う方向に貼り合せる工程と、を有し、
前記複数の波長変換素子片が貼り合わされてなる波長変換素子を製造することを特徴とする波長変換素子の製造方法。
【請求項１０】
厚み方向と平行な分極反転軸を有し該分極反転軸と直交する周期方向において周期的な分極反転構造を有する複数の母材を用意する工程と、
前記周期方向を前記複数の母材で揃えるとともに前記複数の母材を前記分極反転軸に沿う方向に貼り合せる工程と、
貼り合わされた前記複数の母材を、前記周期方向に沿って前記厚み方向に切断する工程と、を有し、前記複数の母材が切断されることにより、複数の波長変換素子片が貼り合わされてなる波長変換素子を製造することを特徴とする波長変換素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
該レーザ光源装置から射出されたレーザ光を変調する光変調装置と、
前記変調装置によって変調されたレーザ光を投射する投射装置と、を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
該レーザ光源装置によって照明された被写体を撮像する撮像装置と、を備えていることを特徴とするモニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源装置、波長変換素子、波長変換素子の製造方法、プロジェクタ、モニタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からプロジェクタ等の光学装置の分野において、照明光源として高圧水銀ランプが多用されている。高圧水銀ランプには、高出力な光が得られるという利点があるが、色再現性に制約があること、瞬時点灯が難しいこと、寿命が短いこと等の課題もある。このような事情により、高圧水銀ランプに代わる高出力な光源としてレーザ光源装置が期待されている。
【０００３】
高出力なレーザ光源装置として、共振器と波長変換素子とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１のレーザ（レーザ光源装置）には、入力ミラーと出力カプラとの間に、レーザ材（活性層）、波長変換素子等が設けられている。励起用のダイオードレーザ源からレーザ材にエネルギーが供給されると基本波長のレーザ光が発生し、基本波長のレーザ光が入力ミラーと出力カプラとの間を往復する。入力ミラーと出力カプラとの間が共振器になっており、ここで増幅された基本波長のレーザ光は波長変換素子によって変換波長のレーザ光に変換される。変換波長のレーザ光が出力カプラを通って取り出されることにより、高出力な所望波長のレーザ光が得られる。
また、特許文献１のレーザには、共振器内に偏光手段（ブリュスター板）も設けられている。共振器内のレーザ光の偏光状態が偏光手段により制御され、基本波長のレーザ光が良好に共振するようになる。また、波長変換素子は偏光依存性を有しており、レーザ光の偏光状態を制御することにより波長変換素子が良好に機能するようになる。
【特許文献１】特開平５−７５１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のレーザによれば高出力な所望波長のレーザ光が得られると考えられるが、高効率化や高出力化を図る観点から改善すべき点がある。
特許文献１のレーザは共振器内に偏光手段が設けられており、レーザ光は共振器内を往復する度に偏光手段に入射する。すると、入射したレーザ光の一部が偏光手段表面の凹凸等により不測の方向に反射することや偏光手段に吸収されることにより、レーザ光の利用効率が低下してしまう。
【０００５】
高出力化を図る手法としては、複数の発光部を設けるとともに射出される複数のレーザ光を束ねて射出することが考えられる。しかしながら、複数の発光部の各々に対応させて波長変換素子や偏光手段等の構成要素を配置すると、位置合わせの手間が飛躍的に増加するため、高コスト化してしまう。また、複数の発光部で前記の構成要素を共通にすると、波長変換素子の偏光依存性を考慮して構成要素を配置する必要が生じる。これにより、構成要素の配置自由度が格段に低くなり、レーザを構成すること自体が難しくなる。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、高出力化や高効率化が可能なレーザ光源装置を提供することを目的の１つとする。また、配置自由度が格段に高い波長変換素子、及びその製造方法を提供することを目的の１つとする。また、高出力なレーザ光を用いることにより高品質な投射画像が得られるプロジェクタや、鮮明な撮像画像が得られるモニタ装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のレーザ光源装置は、光を射出する活性層と該活性層における光の射出面と反対側に設けられた反射層とを有しレーザ光を射出する発光部と、前記発光部から射出されたレーザ光の一部を該発光部と異なる方向に向けて反射させる第１ミラーと、前記第１ミラーで反射したレーザ光が入射し、入射したレーザ光のうちの基本波長のレーザ光を反射させて折り返す第２ミラーと、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間の光路に配置され、入射した基本波長のレーザ光のうちの前記第１ミラーに対するＳ偏光の少なくとも一部を変換波長のレーザ光に変換する波長変換素子と、を備え、前記第１ミラーは、前記基本波長のレーザ光の該第１ミラーに対するＳ偏光を選択的に反射させかつ前記変換波長のレーザ光を透過させる表面を有していることを特徴とする。
【０００８】
このようにすれば、発光部から射出されたレーザ光のうちの基本波長のＳ偏光が、第１ミラーの表面で反射して波長変換素子に入射する。波長変換素子に入射した基本波長のＳ偏光の一部が変換波長のレーザ光に変換され、変換されなかった基本波長のＳ偏光が第２ミラーで反射し折り返される。第２ミラーで反射した基本波長のＳ偏光の一部が波長変換素子により変換波長のレーザ光に変換され、変換されなかった基本波長のＳ偏光が第１ミラーで反射して発光部に入射する。発光部に入射した基本波長のＳ偏光は、反射層で反射して発光部から射出される。
【０００９】
すなわち、発光部と第２ミラーとの間が共振器になり、発光部から射出されたレーザ光が共振して増幅されるとともに、増幅された基本波長のレーザ光の一部が波長変換素子を通る度に変換波長のレーザ光に変換される。変換波長のレーザ光は、第１ミラーを透過して取り出されるとともに、第２ミラーの特性を第１ミラーと同様にすることにより第２ミラーを透過して取り出される。このように、本発明によれば高出力な所望波長のレーザ光が得られるようになる。
【００１０】
また、波長変換素子が第１ミラーに対するＳ偏光の少なくとも一部の波長を変換するとともに、第１ミラーに対するＳ偏光が選択的に第１ミラーの表面で反射し波長変換素子に入射するので、波長変換素子に入射する偏光が波長変換素子の偏光依存性に合致する。したがって、ブリュスター板等の偏光手段を通すことにより波長変換素子に入射するレーザ光の偏光状態を制御する必要がなくなり、ブリュスター板等の偏光手段を省くことにより共振器内においてレーザ光が通る部品の数を減らすことができる。よって、共振器内を往復するレーザ光がこのような部品の界面で不測の方向に反射することや部品に吸収されることによるレーザ光の損失がなくなり、高効率のレーザ光源装置になる。
【００１１】
ところで、第１ミラーのような光分離手段において、入射光のうちの光分離手段に対するＰ偏光が選択的に反射するように光分離手段を設計することは困難である。反射光としてＰ偏光を取り出すことは困難であるから、Ｐ偏光を共振させようとすれば光分離手段を透過したＰ偏光を用いることになる。すると、前記Ｐ偏光が共振器内を往復する度に光分離手段を透過し、往路又は復路において光分離手段の界面を２回通ることになる。そのため、界面でＰ偏光が不測の反射を生じる機会や光分離手段に前記Ｐ偏光が吸収される機会が増えることにより、光の利用効率が低下してしまう。
一方、本発明では第１ミラーに対するＳ偏光を共振させるので、共振器内を往復する基本波長の前記Ｓ偏光は、往路又は帰路で第１ミラーの表面（界面）で１回反射するのみになる。したがって、Ｐ偏光を用いる場合よりも格段に光の利用効率が高くなり、高効率のレーザ光源装置になる。
【００１２】
また、複数の前記発光部が配列されているとともに、前記第１ミラーと前記第２ミラーと前記波長変換素子とが該複数の発光部で共通して設けられており、前記複数の発光部の各々から射出されるレーザ光の光軸の配列方向が前記表面と平行になっていることが好ましい。
複数の発光部が配列されていれば、レーザ光源装置から取り出されるレーザ光の総出力が高くなる。また、複数の発光部の各々から射出されるレーザ光の光軸の配列方向が表面と平行になっていれば、詳しくは後述するが、第１ミラーと複数の発光部とを近づけることや、第１ミラーと波長変換素子とを近づけることが可能になる。すなわち、複数の発光部の配列方向と第１ミラーとが非平行である場合に比べて、複数の発光部と波長変換素子との間の光路長を、第１ミラーを小型化した分だけ短くすることができる。これにより、共振器内の光路長に占める波長変換素子内の光路長の割合が高くなり、基本波長のレーザ光を変換波長のレーザ光に効率よく変換することが可能になる。
【００１３】
また、前記波長変換素子は、分極反転軸を有し該分極反転軸と直交する周期方向において周期的な分極反転構造を有する複数の波長変換素子片が前記分極反転軸に沿う方向に貼り合わされて形成されているとともに、前記分極反転軸が前記Ｓ偏光の振動方向と平行になるように配置されていることが好ましい。
【００１４】
一般に波長変換素子は、その分極反転軸に平行な方向に振動し、かつ分極部と反転部とが交互に並ぶ前記所定方向に進行する偏光について波長を変換する。前記の構成によれば、波長変換素子片を貼り合わせる数を調整することにより、波長変換素子の分極反転軸方向の長さを容易に調整することができる。これにより、分極反転軸と平行な方向に配置する発光部の数を増やすことが容易になる。
【００１５】
また、前記波長変換素子は、前記複数の波長変換素子片がスペーサを介して貼り合わされ形成されていてもよい。この場合には、前記波長変換素子は、前記複数の波長変換素子片と前記スペーサとで線膨張係数が略均一になっているとともに、前記スペーサの熱伝導率が前記複数の波長変換素子片の熱伝導率以上であることが好ましい。また、前記スペーサは、前記複数の波長変換素子片と同じ形成材料からなっていてもよい。
【００１６】
このように、レーザ光が入射する部分の間にスペーサが配置された波長変換素子は、スペーサが配置されていないものと同様に機能する。スペーサには波長変換機能が不要であるから、スペーサを配置することにより分極反転軸方向において波長変換素子を長くすることが容易になる。
【００１７】
複数の波長変換素子片とスペーサとで線膨張係数が略均一になっていれば、波長変換素子片とスペーサとで熱による収縮が略均一になるので、波長変換素子の熱による歪や波長変換素子片とスペーサとの熱による剥離が防止される。また、スペーサの熱伝導率が複数の波長変換素子片の熱伝導率以上であれば、スペーサが設けられていない場合に比べて複数の波長変換素子片で温度が均一になり、複数の波長変換素子片で波長を変換する特性が均一になる。
【００１８】
スペーサが複数の波長変換素子片と同じ形成材料からなっていれば、波長変換素子片とスペーサとで線膨張係数や熱伝導率等の機械特性が均一になる。また、前記のようにスペーサには分極部や反転部が不要であるから、分極部や反転部が形成されていないことにより波長変換素子片と異なっている結晶構造のスペーサとすることができる。これにより、波長変換素子を、その機械特性を均一にするとともに分極反転軸方向において長くすることが容易になる。
【００１９】
また、波長変換素子には、前記分極反転軸方向において最も外側に配置された前記波長変換素子片の外側に補強部材が設けられており、該波長変換素子において前記複数の波長変換素子片の前記所定方向と直交する面と前記補強部材の前記所定方向と直交する面とが一括して研磨処理されていてもよい。
複数の波長変換素子片において所定方向と直交する面が研磨処理されていれば、この面の表面精度が高くなるので、ここを通る光が不測の方向へ反射あるいは屈折することによる光利用効率の低下が防止される。一般に、研磨処理において被処理面の端側は過剰に研磨されやすい。前記のように分極反転軸方向において最も外側に配置された波長変換素子片の外側に補強部材が設けられていれば、最も外側に配置された波長変換素子片が過剰に研磨されることが防止される。
【００２０】
本発明の波長変換素子は、分極反転軸を有し該分極反転軸と直交する周期方向において周期的な分極反転構造を有する複数の波長変換素子片が、前記分極反転軸に沿う方向に貼り合わされて形成されていることを特徴とする。
【００２１】
一般に、波長変換素子は、その分極反転軸に平行な方向に振動しかつ前記周期方向に進行する偏光について波長を変換する。本発明の波長変換素子にあっては、波長変換素子片を貼り合わせる数を調整することにより、波長変換素子の分極反転軸方向の長さを容易に調整することができる。これにより、波長変換素子に向けて光を射出する側と波長変換素子との配置自由度が高くなり、多様な配置の光学系に適用可能な波長変換素子になる。
【００２２】
本発明の波長変換素子の製造方法は、厚み方向と平行な分極反転軸を有し該分極反転軸と直交する周期方向において周期的な分極反転構造を有する母材を用意する工程と、前記母材を、前記周期方向的に沿って前記厚み方向に切断することにより、複数の波長変換素子片を形成する工程と、前記複数の波長変換素子片を前記分極反転軸に沿う方向に貼り合せる工程と、を有し、前記複数の波長変換素子片が貼り合わされてなる波長変換素子を製造することを特徴とする。
【００２３】
このようにすれば、波長変換素子の分極反転軸方向の長さは、貼り合わせる波長変換素子片の数に応じた長さになる。したがって、貼り合わせる波長変換素子片の数を調整することにより、分極反転方向において所望の長さとされた波長変換素子を製造することができる。
【００２４】
本発明の波長変換素子の製造方法は、厚み方向と平行な分極反転軸を有し該分極反転軸と直交する周期方向において周期的な分極反転構造を有する複数の母材を用意する工程と、前記周期方向を前記複数の母材で揃えるとともに前記複数の母材を前記分極反転軸に沿う方向に貼り合せる工程と、貼り合わされた前記複数の母材を、前記周期方向に沿って前記厚み方向に切断する工程と、を有し、前記複数の母材が切断されることにより、複数の波長変換素子片が貼り合わされてなる波長変換素子を製造することを特徴とする。
【００２５】
このようにすれば、複数の母材が貼り合わされてなる構造体は、分極反転軸方向の長さが貼り合わせた母材の数に応じた長さになる。この構造体を母材の厚み方向に沿って切断すると、分極反転軸方向の長さが貼り合わせた母材の数に応じた長さとされた波長変換素子が得られる。したがって、貼り合わせる母材の数を調整することにより、分極反転方向において所望の長さとされた波長変換素子を製造することができる。
【００２６】
本発明のプロジェクタは、前記の本発明のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出されたレーザ光を変調する光変調装置と、前記変調装置によって変調されたレーザ光を投射する投射装置と、を備えていることを特徴とする。
本発明のレーザ光源装置によれば高出力なレーザ光が得られるので、前記の構成によれば高出力なレーザ光が光変調装置によって変調された後に投射装置によって投射される。したがって、高輝度の投射画像を得ることができ、ダイナミックレンジが広く高品質な投射画像が得られるプロジェクタになる。また、本発明のレーザ光源装置は、高効率になっているので、低消費電力のプロジェクタになる。
【００２７】
本発明のモニタ装置は、前記の本発明のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置によって照明された被写体を撮像する撮像装置と、を備えていることを特徴とする。
本発明のレーザ光源装置によれば高出力なレーザ光が得られるので、高出力なレーザ光で被写体を照明することができる。したがって、被写体で反射する光の光量が確保され、これを撮像することにより鮮明な撮像画像が得られる良好なモニタ装置になる。また、本発明のレーザ光源装置は、高効率になっているので、低消費電力のモニタ装置になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を説明する。まず、レーザ光源装置（第１、第２実施形態）を説明した後、波長変換素子（第３実施形態）、波長変換素子の製造方法（第４実施形態、第５実施形態）、プロジェクタ、モニタ装置を順に説明する。本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。
【００２９】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、レーザ光源装置１００は、複数のエミッタ（発光部）１１１が配列されたレーザ素子１１０、第１ミラー１２０、第２ミラー１３０、波長変換素子１４０を備えている。エミッタ１１１から射出された光の一部は、第１ミラー１２０で反射した後、波長変換素子１４０を経て第２ミラー１３０に入射する。第２ミラー１３０に入射した光の一部が第２ミラー１３０で反射し、波長変換素子１４０を経て第１ミラー１２０に入射する。第１ミラー１２０に入射した光は、その一部が第１ミラー１２０で反射してエミッタ１１１に入射し、反射しなかった光が第１ミラー１２０を通り光軸変換プリズム１５０に入射して光軸を折り曲げられ射出される。
【００３０】
以下、図１に示したＸＹＺ直交座標系に基づいて部材の位置関係を説明する。このＸＹＺ直交座標系において、第１ミラー１２０と波長変換素子１４０と第２ミラー１３０とが並ぶ方向をＸ方向、エミッタ１１１から射出される光の光軸方向をＺ方向、Ｘ方向に直交しかつＺ方向に直交する方向をＹ方向としている。
【００３１】
レーザ素子１１０は、基板と基板に設けられた複数（図示は６つ）のエミッタ１１１とからなっており、本実施形態ではエミッタ１１１がＸ方向に沿って配列されている。エミッタ１１１は、その詳細な構造を図示しないが、基板に設けられたＤＢＲ層（反射層）とＤＢＲ層上（Ｚ方向側）に設けられた活性層とを有している。本実施形態のエミッタ１１１は、活性層から発せられた光がエミッタ１１１内で共振してレーザ発振を生じることにより、基本波長のレーザ光（ここでは波長が１０６４ｎｍの赤外レーザ光）を射出するようになっている。
【００３２】
第１ミラー１２０は、偏光分離特性と波長選択特性とを兼ね備えた表面１２０Ａを有しており、表面１２０Ａをレーザ素子１１０に向けて配置されている。表面１２０Ａの法線方向は、エミッタ１１１から射出された赤外レーザ光Ｌ１の光軸方向（Ｚ方向）と４５°の角度をなしており、エミッタ１１１の配列方向（Ｘ方向）と非平行になっている。ここでは、表面１２０Ａがダイクロイックミラー膜を用いて構成されており、変換波長のレーザ光（後述する）を透過させるとともに基本波長のレーザ光（ここでは赤外レーザ光）のうちの表面１２０Ａに対するＳ偏光を選択的に反射させる特性を有している。これにより、表面１２０Ａで反射した赤外レーザ光のうちのＳ偏光の光強度が、Ｐ偏光の光強度よりも高くなっている。一般に、Ｐ偏光はＳ偏光よりも反射率が低いため、反射した光のうちのＳ偏光の光強度をＰ偏光よりも高くすることは容易である。
なお、以下の説明では第１ミラーの表面に対するＳ偏光を単にＳ偏光と称する場合があり、第１ミラーの表面に対するＰ偏光を単にＰ偏光と称する場合がある。すなわち、本実施形態の構成では、レーザ素子１１０と第２ミラー１３０との間の光路においてＹ方向に振動する偏光成分がＳ偏光である。
【００３３】
波長変換素子１４０は、例えば非線形光学結晶であるＰＰＬＮ（ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  ｐｏｌｅｄ  ｌｉｔｈｉｕｍ  ｎｉｏｂａｔｅ）により構成されており、入射するレーザ光のうちの一部を略半分の波長に変換し、２次高調波を発生させるＳＨＧとして機能する。波長変換素子１４０の分極反転軸方向（結晶方向）は、Ｓ偏光の振動方向（Ｙ方向）と平行になっている。波長変換素子１４０は、分極部１４１と反転部１４２とが交互にかつ周期的に並んだ周期構造を有している。ここでは、分極部１４１と反転部１４２とが周期的に並ぶ周期方向が、Ｘ方向になっている。
なお、図１〜図７において、波長変換素子やその構成要素には、分極方向と反転方向を矢印で模式的に示している。
【００３４】
表面１２０Ａで反射したＳ偏光Ｌ２の進行方向が、周期方向と一致している。波長変換素子１４０に入射したＳ偏光Ｌ２は、その少なくとも一部が変換波長のレーザ光（ここでは波長が５３２ｎｍの緑色レーザ光Ｇ２１）に変換される。波長変換素子１４０で変換されなかった赤外レーザ光Ｌ２２と緑色レーザ光Ｇ２１とが、第２ミラー１３０に向けて射出される。
【００３５】
第２ミラー１３０は、波長選択性を備えており、入射光の成分を波長ごとに選択的に透過又は反射させるようになっている。ここでは、体積ホログラフィック回折格子（以下、ＶＨＧと称す）からなり、赤外レーザ光Ｌ２２を反射させるとともに緑色レーザ光Ｇ２１を透過させるようになっている。第２ミラー１３０をＶＨＧで構成する他にもダイクロイックミラー膜等を用いて構成してもよく、例えば第２ミラー１３０において波長変換素子１４０側の表面がダイクロイックミラー膜で構成されたものでもよい。
【００３６】
第２ミラー１３０を通った緑色レーザ光Ｇ２１は外部に取り出され、赤外レーザ光Ｌ２２は、第２ミラー１３０で反射して１８０°折り返され、波長変換素子１４０に再度入射する。第２ミラー１３０側から波長変換素子１４０に入射した赤外レーザ光も、その一部が緑色レーザ光Ｇ２２に変換されて第１ミラー１２０に向けて射出される。変換されなかった赤外レーザ光は、表面１２０Ａで反射しエミッタ１１１に入射する。エミッタ１１１に入射した赤外レーザ光は、前記ＤＢＲ層で反射してエミッタ１１１から第１ミラー１２０の表面１２０Ａに向けて射出される。
【００３７】
第１ミラー１２０を通った緑色レーザ光Ｇ２２は、光軸変換プリズム１５０に入射する。光軸変換プリズム１５０は、断面形状が略直角二等辺三角形の三角柱状のプリズムからなっている。光軸変換プリズム１５０の３つの側面１５１、１５２、１５３のうち、直角二等辺三角形の斜辺を含んだ面１５１は、第１ミラー１２０を通る緑色レーザ光Ｇ２２の光軸と直交している。面１５１を通った緑色レーザ光Ｇ２２は、残り２つの側面１５２、１５３における光軸変換プリズム１５０の内面側で順に反射する。そして、反射の度に進行方向が９０°変化して面１５１から射出され、外部に取り出される。
【００３８】
以上の構成により、エミッタ１１１の各々から射出された赤外レーザ光は、エミッタ１１１と第２ミラー１３０との間を何度も往復し、共振して増幅される。増幅された赤外レーザ光は、波長変換素子１４０を通る度にその一部が緑色レーザ光に変換される。変換された緑色レーザ光は、第１ミラー１２０、光軸変換プリズム１５０を経て、あるいは第２ミラー１３０を経て、外部に取り出される。このように、レーザ光源装置１００にあっては、共振により増幅された高出力のレーザ光が得られるようになっている。また、波長変換素子１４０により変換された変換波長のレーザ光を取り出すので所望波長のレーザ光が得られるようになっている。また、波長変換素子１４０に入射する基本波長のレーザ光は、その偏光状態（Ｓ偏光）が波長変換素子１４０の偏光依存性と合致しているので、効率よく変換波長のレーザ光に変換される。
【００３９】
また、第１ミラー１２０でＳ偏光を選択的に反射させるので、第１ミラー１２０と第２ミラー１３０との間を通る赤外レーザ光におけるＳ偏光の割合がＰ偏光の割合よりも高くなる。したがって、第１ミラー１２０と第２ミラー１３０との間を通る赤外レーザ光が干渉しやすくなり、増幅のゲインが格段に高くなる。よって、格段に高出力の緑色レーザ光が得られるようになる。
【００４０】
また、第１ミラー１２０でＳ偏光を選択的に反射させるので、第１ミラー１２０と第２ミラー１３０との間を通るレーザ光の偏光状態を制御するブリュスター板等の偏光手段が不要になる。したがって、ブリュスター板に入射するレーザ光の一部が、ブリュスター板表面の微小な凹凸により不測の方向へ反射することや、ブリュスター板に吸収されること等がなくなり、光の利用効率が高くなる。また、Ｓ偏光を共振させるのでＰ偏光を共振させる場合よりも反射光を用いることが容易になり、レーザ光源装置を構成することが容易になる。また、共振器内の光路に光学部品（例えば第１ミラー１２０）を配置し、その透過光（例えばＰ偏光）を共振させる場合には、共振器の光路において往路、復路の各々でレーザ光がこの光学部品を通ることになる。すなわち、透過光を共振させる場合に往路又は帰路においてレーザ光の光路にこの光学部品の界面が２つあるのに対して、反射光を共振させる場合には界面の数が１つになる。よって、レーザ光が界面で不測の方向に反射することによる光の利用効率の低下が格段に低減される。
【００４１】
なお、レーザ素子１１０と第２ミラー１３０との間の光路、例えばレーザ素子１１０と第１ミラー１２０との間の光路や、第１ミラー１２０と波長変換素子１４０との間の光路、波長変換素子１４０と第２ミラー１３０との間にバンドパスフィルタを設けてもよい。これにより、レーザ素子１１０と第２ミラー１３０との間を通るレーザ光を狭帯域化することができ、レーザ光が共振しやすくなる。
【００４２】
また、第１ミラーとしては、偏光ビームスプリッタ膜やワイヤーグリッド等の偏光分離手段を併用したものでもよく、これによりＰ偏光の反射率やＳ偏光の反射率を調整することができる。例えば、透明基板上に、透明基板側からダイクロイックミラー膜と偏光ビームスプリッタ膜とが積層された光分離膜で第１ミラーの表面を構成すれば、第１ミラーに対するＳ偏光のほとんどが表面で反射し、Ｐ偏光のほとんどが表面を透過するようになる。これにより、第１ミラーと第２ミラーとの間を通るレーザ光は、その偏光方向が揃うことにより干渉しやすくなるので、共振しやすくなる。
【００４３】
［第２実施形態］
図２は、第２実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、レーザ光源装置２００は第１実施形態と同様のレーザ素子２１０、第１ミラー２２０、第２ミラー２３０、波長変換素子２４０、光軸変換プリズム２５０を備えている。レーザ光源装置２００が第１実施形態と異なる点は、複数のエミッタ２１１から射出される赤外レーザ光Ｌ１の光軸の配列方向（Ｙ方向）が、第１ミラー２２０と平行になっている点である。複数の赤外レーザ光Ｌ１は、第１ミラー２２０の表面２２０Ａに対するＳ偏光Ｌ２が表面２２０Ａで反射し、複数のＳ偏光Ｌ２がＹ方向に並んで波長変換素子２４０に入射する。
【００４４】
波長変換素子２４０は、本発明の波長変換素子を適用したものであり、分極反転軸をＹ方向と平行にして配置されている。詳しくは後述するが、本発明の波長変換素子は分極反転軸方向（Ｙ方向）の長さが任意に設計可能になっている。一般に波長変換素子は、分極反転方向に振動する偏光について波長を変換するものである。本発明の波長変換素子は、分極反転軸方向の長さを任意に設計可能であるから、分極反転軸方向に並ぶ複数のレーザ光を波長変換素子に入射させる場合にレーザ光の本数を増やすことが容易になる。これにより、複数のエミッタ２１１の配置自由度が高くなり、赤外レーザ光Ｌ１の光軸の配列方向を第１ミラー２２０と平行にすることが容易になる。
【００４５】
第２実施形態のレーザ光源装置２００にあっては、複数のエミッタ２１１の各々から射出される赤外レーザ光Ｌ１の光軸の配列方向（Ｙ方向）が第１ミラー２２０と平行になっているので、複数のエミッタ２１１と波長変換素子２４０との間の光路長を短くすることができる。詳しくは、複数の赤外レーザ光Ｌ１の各々が第１ミラー２２０に入射する入射部分は、その光軸の配列方向（Ｙ方向）に沿って分布する。すなわち、複数の赤外レーザ光Ｌ１で、入射部分がＸ方向において重なるとともに、Ｚ方向においても重なるようになる。したがって、Ｘ方向及びＺ方向における第１ミラー２２０の寸法としては、１つのエミッタ２１１から射出されるレーザ光の光束を受けるだけの寸法があればよい。よって、第１ミラー２２０のＸ方向の寸法やＹ方向の寸法を最小限度にすることができ、第１ミラー２２０と複数のエミッタ２１１との間隔や第１ミラー２２０と波長変換素子２４０との間隔を狭くすることができる。これにより、複数のエミッタ２１１と第２ミラー２３０との間の光路長（共振器長）が短くなり、相対的に共振器長に占める波長変換素子２４０内の光路長の割合が大きくなる。一般に波長変換素子は、その光路長が長くなるほど波長変換効率が高くなるので、基本波長のレーザ光を変換波長のレーザ光に効率よく変換することができる。
【００４６】
なお、レーザ素子において複数のエミッタの各々と第１ミラーとの距離が、複数のエミッタで異なっていてもよい。例えば、段差を有する基板において上段面と下段面とにそれぞれエミッタが配置されていてもよく、複数のエミッタの各々から射出されるレーザ光の光軸が第１ミラーと平行であれば前記の効果を得ることができる。
また、複数のエミッタをＸ方向とＹ方向とに２次元的に配列してもよい。例えば、複数のエミッタを第２実施形態のようにＹ方向に配列するとともに、このような列をＸ方向に複数並べて行列状にエミッタを配列してもよい。
【００４７】
［第３実施形態］
図３は、本発明の波長変換素子の一実施形態を示す斜視図である。なお、本実施形態は、第２実施形態のレーザ光源装置２００の波長変換素子２４０に基づいて説明する。図３には、説明の便宜上、第２実施形態（図２）と対応したＸＹＺ直交座標系を図示している。このＸＹＺ直交座標系において、波長変換素子２４０により波長を変換する偏光の進行方向がＸ方向、変換する偏光の振動方向がＹ方向になっている。
【００４８】
図３に示すように、波長変換素子２４０はＹ方向に並ぶ複数（図示は６つ）の波長変換素子片２４３を有しており、複数の波長変換素子片２４３は互いに貼り合わされている。波長変換素子２４０は、波長変換素子片２４３ごとに１本又は２本以上のレーザ光について、波長を変換することが可能になっている。
波長変換素子片２４３は、Ｙ方向に平行な分極反転軸を有しており、分極部２４１と反転部２４２とが交互にかつ周期的に並んだ周期構造を有している。分極部２４１と反転部２４２とが周期的に並ぶ周期方向は、分極反転軸と直交する一方向（ここではＸ方向）になっている。
【００４９】
ところで、通常の波長変換素子は、強誘電体材料からなり結晶方向が揃った母材に、部分的（例えばストライプ状）に電界を印加することにより製造されている。電界が印加された部分は結晶構造が変化して反転部になり、電界が印加されなかった部分は結晶構造が変化せずに分極部になる。電界を印加する方向に母材を薄くすることにより、反転させる部分の位置精度を高めることができ、波長変換素子の特性を向上させることができる。一方で、電界を印加する方向が分極反転軸方向になるので、この方向に母材を薄くすると波長変換素子の分極反転軸方向の長さが短くなる。したがって、分極反転軸方向に複数のレーザ光を入射させるためには、レーザ光の間隔すなわちエミッタの間隔を狭くするしかなく、エミッタの数が制約されることやエミッタ配置の高精細化によりコストが高騰すること等の不都合がある。
【００５０】
本実施形態の波長変換素子にあっては、貼り合わせる波長変換素子片２４３の数を増やすことにより分極反転軸方向の寸法を任意の長さにすることができる。したがって、分極反転軸方向に所望の本数のレーザ光を入射させてその波長を変換することが可能になり、エミッタの間隔や数に対する制約が格段に緩やかになる。よって、エミッタの配置と波長変換素子２４０との配置自由度が高くなり、例えば第２実施形態のような良好なレーザ光源装置を構成することが可能になる。
【００５１】
なお、第３実施形態では、複数の波長変換素子片２４３で互いに周期構造の位相、すなわち互いの分極部２４１の位置が揃っているとともに反転部２４２の位置が揃っているものを図示しているが、周期構造の位相がずれていてもよい。波長変換素子２４０における光路長、すなわち周期方向（Ｘ方向）の寸法が、複数の波長変換素子片２４３で揃っていれば、複数の波長変換素子片２４３で特性が均一になる。
また、波長変換素子２４０は、複数の波長変換素子片２４３を主な要素としていたが、この他にスペーサや補強部材を用いた構成も可能であり、以下の変形例１、２で詳しく説明する。
【００５２】
［変形例］
図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、波長変換素子の変形例１、２を示す斜視図である。変形例１が第３実施形態と異なる点は、波長変換素子片がスペーサを介して貼り合わされている点であり、変形例２が変形例１と異なる点は、分極反転軸方向において最も外側に配置された波長変換素子片の外側に補強部材が設けられている点である。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、変形例１の波長変換素子２４０Ｂは、複数（図示は６つ）の波長変換素子片２４３がスペーサ２４４を介して貼り合わされており、波長変換素子片２４３の各々が波長を変換するレーザ光を入射させる部分になっている。変形例１のスペーサ２４４は、線膨張係数が波長変換素子片２４３と同等であり、熱伝導率が波長変換素子片２４３の値以上の材質のものである。ここでは、波長変換素子片２４３と同じ材質からなり、反転部２４２が形成されていないことにより波長変換素子片２４３と結晶構造が異なるものを用いている。このように同じ材質とすることによっても、波長変換素子片２４３とスペーサ２４４とで線膨張係数や熱伝導率が均一になる。
【００５４】
変形例１の波長変換素子２４０Ｂにあっては、波長変換素子片２４３の分極反転軸方向において、スペーサ２４４の長さの分だけ波長変換素子２４０Ｂを長くすることができ、第３実施形態と同様の理由により、エミッタの配置と波長変換素子２４０との配置自由度が高くなる。また、スペーサ２４４には、波長変換機能が不要であり、前記した分極部形成時の電界印加による寸法の制約等もない。したがって、波長変換素子２４０を分極反転軸方向に長くすることが容易になるとともに、スペーサ２４４を波長変換素子片２４３よりも低コストにすることが可能であるから、波長変換素子２４０Ｂを低コストにすることができる。
【００５５】
また、波長変換素子片２４３とスペーサ２４４とで線膨張係数が同等であるから、波長変換素子２４０Ｂで熱に対する変形量が均一になる。また、スペーサ２４４の熱伝導率が波長変換素子片２４３の熱伝導率の値以上であるから、スペーサ２４４を用いないものと比べて波長変換素子２４０Ｂにおける部分的な温度ばらつきが同等以下になる。
【００５６】
一般に波長変換素子は、その温度により特性が変化するため、温度管理しつつ使用される。前記のように波長変換素子２４０Ｂは、熱に対する変形量が均一であるから使用時の熱による不均一な変形が防止され、分極反転軸が歪むことによる波長変換素子２４０Ｂの特性変化や波長変換素子片２４３とスペーサ２４４との剥離が防止される。
また、波長変換素子片２４３とスペーサ２４４とで同じ材質とすることにより、波長変換素子２４０Ｂで線膨張係数や熱伝導率を均一にすることが容易になる。なお、反転部２４２のみならず分極部２４１も形成されていないことにより、波長変換素子片２４３と結晶構造が異なるスペーサを用いてもよい。
【００５７】
図４（ｂ）に示すように、変形例２の波長変換素子２４０Ｃは、複数（図示は６つ）の波長変換素子片２４３がスペーサ２４４を介して貼り合わされており、分極反転軸方向の最も外側に配置された波長変換素子片２４３の外側に、それぞれ補強部材２４５が設けられている。補強部材２４５は、線膨張係数が波長変換素子片２４３と同程度であり、ここではスペーサ２４４と同じものを用いている。波長変換素子２４０Ｃは、周期方向における両端面が、波長変換素子片２４３とスペーサ２４４と補強部材２４５で一括して研磨処理されており、面一になっている。
【００５８】
変形例２の波長変換素子２４０Ｃにあっては、周期方向における両端面が研磨され面一になっているので、この面を通るレーザ光が波長変換素子２４０Ｃの表面の凹凸により不測の方向に反射あるいは屈折することが低減される。また、研磨により、複数の波長変換素子片２４３のＸ方向の長さを揃えることができ、これにより複数の波長変換素子片２４３で光路長が均一になるので、複数の波長変換素子片２４３で波長を変換する特性が均一になる。一般に、研磨処理において被処理面の端側は過剰に研磨されやすいが、最も外側に配置された波長変換素子片２４３の外側に補強部材２４５が設けられているので、被処理面の両端側の波長変換素子片２４３が過剰に研磨されることが防止される。
【００５９】
［第４実施形態］
図５（ａ）〜（ｅ）、図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る波長変換素子の製造方法の実施形態を示す工程図である。ここでは、第３実施形態の波長変換素子２４０に基づいてその製造方法を説明する。
本実施形態では、まず、厚み方向と平行な分極反転軸を有し、この分極反転軸と直交する周期方向において周期的な分極反転構造を有する母材を用意する。このような母材としては、製品化されたものを購入して用いてもよいし、形成して用いてもよい。ここでは、母材を形成して波長変換素子の製造に用いる。母材の形成方法としては、例えば以下のような方法が挙げられる。
【００６０】
まず、図５（ａ）に示すように、例えば引き上げ法等で形成され結晶方向が揃ったウエハ３００を用意し、厚み方向に均一な電界を印加可能な厚みまでウエハ３００を薄厚化する。
そして、図５（ｂ）に示すように、ウエハ３００上に、ストライプ状のレジストパターンＲを形成する。レジストパターンＲに覆われた部分は後に分極部２４１になり、覆われていない部分は後に反転部２４２になる。
そして、図５（ｃ）に示すように、ウエハ３００とレジストパターンＲとを覆って電極膜３１０を形成するともに、ウエハ３００におけるレジストパターンＲ形成面の裏面を覆って電極膜３２０を形成する。
そして、図５（ｄ）に示すように、電極膜３１０、３２０の間に所定の電圧を印加する。これにより、レジストパターンＲに覆われていない部分のウエハ３００は、電界が印加され結晶構造が変化することによって反転部２４２になる。また、レジストパターンＲは誘電率が極めて低いので、レジストパターンＲに覆われていない部分のウエハ３００は、電界が印加されないことにより結晶構造が変化せずに分極部２４１になる。電極膜３１０、３２０の間に印加する電圧としては、結晶構造を変化させ得る値とする。このような電圧印加において、基板面方向に電界のクロストークを生じると反転部の形状や位置の精度が低くなってしまうが、前記のようにウエハ３００を薄厚化しているので良好な反転部２４２が得られる。
そして、図５（ｅ）に示すように、電極膜３１０、３２０やレジストパターンＲを除去し、適宜ウエハ３００を個片化することにより母材３３０が得られる。母材３３０において分極反転軸方向は、ウエハ３００に印加された電界の方向、すなわちウエハ３００の厚み方向になる。したがって、母材３３０の分極反転方向の寸法は、反転部２４２の形状や位置の精度を高くするほど、小さくなる。一方、母材３３０の面方向の寸法は、ウエハ３００の寸法や個片化の程度に応じて大きくすることが可能である。
【００６１】
次いで、図６（ａ）に示すように、前記周期方向に沿って、母材３３０を厚み方向に切断することにより、複数の波長変換素子片２４３を形成する。
そして、図６（ｂ）に示すように、例えば周期方向を回転軸として図６（ａ）に示した波長変換素子片２４３を９０°回転させ、複数の波長変換素子片２４３で分極反転軸方向が揃うように位置合わせした後、複数の波長変換素子片２４３を貼り合わせる。なお、スペーサを介して複数の波長変換素子片２４３を貼り合わせるようにしてもよいし、最も外側に配置された波長変換素子片の外側に補強部材を貼り付けてもよい。
そして、周期方向の両端面を適宜研磨することにより、両端面の各々を平坦化するとともに複数の波長変換素子片２４３で周期方向に沿う長さを均一化する。
以上のようにして、図６（ｃ）に示すような波長変換素子２４０が得られる。
【００６２】
本実施形態の製造方法によれば、複数の波長変換素子片２４３を分極反転軸方向に貼り合わせるので、分極反転軸方向において波長変換素子２４０を長くすることができる。また、波長変換素子２４０の周期方向の長さや、周期方向に直交しかつ分極反転方向と直交する方向の長さとしては、母材３３０の寸法や母材３３０を切断する間隔に応じて長くすることができる。このように、互いに直交する３方向のいずれにおいても波長変換素子２４０を所望の寸法にすることができるので、入射させるレーザ光の数や入射位置に対する制約が格段に緩やかになる。すなわち、配置自由度が高い良好な波長変換素子２４０を製造することが可能になる。
【００６３】
なお、スペーサや補強部材を有する波長変換素子を製造する場合には、分極部２４１、反転部２４２が形成されたウエハ３００を個片化する前に、あるいは母材３３０を切断する前に、後にスペーサになるスペーサ形成部材を貼り付けておいてもよい。
例えば、分極部２４１及び反転部２４２が形成されたウエハ３００において分極反転軸方向と直交する面に、スペーサ形成部材を貼り付ける。このウエハとしては、分極部２４１や反転部２４２を形成する前のウエハ３００（図５（ａ）参照）等でもよい。そして、スペーサ形成部材と、分極部２４１及び反転部２４２が形成されたウエハ３００とを一括して個片化することにより、スペーサになる集合体が貼り合わされた母材を形成する。そして、この母材を切断することにより、スペーサと波長変換素子片とが貼り合わされた複数の部材を形成する。そして、複数の部材を貼り合わせることにより、複数の波長変換素子片がスペーサを介して貼り合わされた波長変換素子が得られる。このようにすれば、スペーサを形成する工程と波長変換素子片を形成する工程とを一括して行えるので、製造効率が高くなる。また、スペーサ形成部材とウエハ３００とを一括して個片化した後に一括して切断するので、スペーサと波長変換素子片とで周期方向における寸法や、周期方向と分極反転軸方向とに直交する方向における寸法が自ずと一致する。したがって、スペーサと波長変換素子片とで寸法を調整する手間を省くことができ、製造効率が高くなる。
母材３３０を切断する前にスペーサになる集合体を貼り付けて後の工程を行った場合についても、同様の理由により製造効率が高くなる。
【００６４】
［第５実施形態］
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る波長変換素子の製造方法の実施形態を示す工程図である。ここでは、第３実施形態の波長変換素子２４０に基づいてその製造方法を説明する。本実施形態が第４実施形態と異なる点は、複数の母材を貼り合せて構造体とした後に、この構造体を切断することにより波長変換素子を製造する点である。
【００６５】
まず、図７（ａ）に示すように複数の母材３３０を用意し、複数の母材３３０で分極反転軸方向が一致しかつ周期方向が一致するように、複数の母材３３０を位置合わせするとともに貼り合わせる。母材３３０としては、製品化されたものを購入して用いてもよいし形成して用いてもよい。形成して用いる場合には、第４実施形態と同様の形成方法（図５（ａ）〜（ｅ）参照）を用いればよい。また、母材３３０としては、個片化前のウエハ、例えば分極部２４１、反転部２４２が形成されたウエハ３００であってもよい。これにより、複数の母材３３０からなる構造体３４０が得られる。なお、前記スペーサ形成部材を介して複数の母材３３０を貼り合わせてもよいし、最も外側に配置された母材３３０の外側に、後に補強部材となる部材を貼り合わせてもいてもよい。
次いで、図７（ｂ）に示すように、構造体３４０における母材３３０の前記周期方向に沿って、構造体３４０を厚み方向（分極反転軸方向）に切断する。これにより、図６（ｃ）に示した波長変換素子２４０が得られる。なお、図６（ｃ）に示した波長変換素子２４０は、図３に示した波長変換素子２４０を周期方向（Ｘ方向）を回転軸として９０°回転させた状態に相当する。
【００６６】
本実施形態の製造方法によれば、複数の母材３３０を分極反転軸方向に貼り合わせるので、第４実施形態と同様の理由により、互いに直交する３方向のいずれにおいても波長変換素子２４０を所望の寸法にすることができる。また、構造体３４０を切断する数に応じて複数の波長変換素子２４０を一括して製造することができるので、配置自由度が高い良好な波長変換素子２４０を効率よく製造することが可能になる。
複数の母材３３０を貼り合わせる際の位置誤差は、第４実施形態において波長変換素子片２４３を貼り合わせる際の位置誤差と同程度であると考えられる。母材３３０の寸法が波長変換素子片２４３の寸法よりも大きいことから、波長変換素子片２４３間の位置誤差としては、第４実施形態の方が小さくなる。
【００６７】
次に、本発明のプロジェクタの実施形態を説明する。図８は、本実施形態のプロジェクタ４００を示す概略構成図である。図８に示すように、プロジェクタ４００は、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂ、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム４４０と、投射装置４５０とを備えている。レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂは、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を射出し、射出された各色光は、それぞれ液晶ライトバルブ４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂに変調される。変調された各色光は、ダイクロイックプリズム４４０によって合成され、合成された光は投射装置４５０によって投射される。
【００６８】
また、本実施形態のプロジェクタ４００は、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂから射出されたレーザ光の照度分布を均一化する均一化光学系４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂを備えている。これにより、液晶ライトバルブ４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂが、均一な照度分布の光によって照明される。ここでは、均一化光学系４２０Ｒがホログラム４２１Ｒとフィールドレンズ４２２Ｒ等により構成されており、均一化光学系４２０Ｇ，４２０Ｂも同様の構成になっている。
【００６９】
液晶ライトバルブ４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂの各々により変調された色光は、クロスダイクロイックプリズム４４０に入射する。クロスダイクロイックプリズム４４０は４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。３つの色光は、これらの誘電体多層膜によって合成され、カラー画像を表す光になる。合成された光が投射装置４５０によりスクリーン４６０上に拡大投写されることにより、投射画像が表示されるようになっている。
【００７０】
本実施形態のプロジェクタ４００にあっては、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂが本発明のレーザ光源装置により構成されているので、ダイナミックレンジが広く高品質な投射画像が得られるプロジェクタになる。また、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂが高効率になっているので、低消費電力のプロジェクタになる。
【００７１】
なお、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、反射型のライトバルブを用いても良いし、液晶以外の光変調装置を用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型液晶ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更すればよい。また、色光合成手段として、クロスダイクロイックプリズムを用いることとしたが、これに限るものではない。色光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。
【００７２】
次に、本発明に係る別形態のプロジェクタについて説明する。本実施形態が前記実施形態と異なる点は、走査型プロジェクタである点である。図９は、本実施形態の走査型プロジェクタを示す概略構成図である。
本実施形態の走査型プロジェクタ５００は、レーザ光源装置５１０と、集光レンズ５２０と、ＭＥＭＳミラー（光変調装置、投射装置）５３０とを備えている。レーザ光源装置５１０から射出されたレーザ光は、集光レンズ５２０によってＭＥＭＳミラー５３０に集光される。集光されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー５３０によって変調されるとともに、ＭＥＭＳミラー５２０の駆動によってスクリーン５４０上において水平方向、垂直方向に走査される。これにより、スクリーン５４０に画像が描画されるようになっている。
【００７３】
次に、本発明に係るモニタ装置の一実施形態を説明する。図１０は、本実施形態のモニタ装置を示す概略構成図である。本実施形態のモニタ装置６００は、装置本体６１０と光伝送部６２０とを備えており、装置本体６１０には、カメラ（撮像装置）６１１と本発明のレーザ光源装置６１２とが設けられている。光伝送部６２０には、照明用のライトガイド６２１と受光用のライトガイド６２２が設けられている。ライトガイド６２１、６２２は、多数本の光ファイバを束ねたものであり、レーザ光を遠方に送ることができる。照明用のライトガイド６２１において、射出側になる一方の端（先端）に拡散板６２３が設けられており、他方の端はレーザ光源装置６１２と接続されている。レーザ光源装置６１２から射出されたレーザ光は、ライトガイド６２１を通じて拡散板６２３に送られ、拡散板６２３により拡散されて被写体を照射する。
【００７４】
光伝送部６２０の先端には結像レンズ６２４が設けられており、被写体の表面で反射した光は結像レンズ６２４に入射する。結像レンズ６２４に入射した光は、受光用のライトガイド６２２を通じて装置本体６１０内に設けられたカメラ６１１に送られる。このように、レーザ光源装置６１２から射出されたレーザ光が被写体を照射し、被写体表面で反射した光をカメラ６１１で撮像することが可能になっている。
【００７５】
本実施形態のモニタ装置６００にあっては、本発明のレーザ光源装置６１２を照明に用いているので、高出力なレーザ光で被写体を照明することができる。したがって、被写体表面で反射する光の光量が確保され、鮮明な撮像画像が得られる良好なモニタ装置になる。また、レーザ光源装置が高効率になっているので、低消費電力のモニタ装置になる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第２実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】第３実施形態の波長変換素子の概略構成を示す斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ変形例１、２の波長変換素子を示す斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、第４実施形態の製造方法を示す工程図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、図５（ｅ）から続く工程図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態の製造方法を示す工程図である。
【図８】プロジェクタを示す概略構成図である。
【図９】走査型プロジェクタを示す概略構成図である。
【図１０】モニタ装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１００、２００、４１０Ｒ，４１０Ｇ、４１０Ｂ、５１０、６１２・・・レーザ光源装置、１１１、２１１・・・エミッタ（発光部）、１２０、２２０・・・第１ミラー、１２０Ａ、２２０Ａ・・・表面、１３０、２３０・・・第２ミラー、１４０、２４０、２４０Ｂ、２４０Ｃ・・・・波長変換素子、２４１・・・分極部、２４２・・・反転部、２４３・・・波長変換素子片、２４４・・・スペーサ、２４５・・・補強部材、３３０・・・母材、４００・・・プロジェクタ、５００・・・走査型プロジェクタ（プロジェクタ）、６００・・・モニタ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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