(57)【要約】【課題】低コスト化、小型化を図ることが可能なレーザー光源装置を提供する。【解決手段】本発明のレーザー光源装置は、第１レーザー素子３と第２レーザー素子４とを含み、これらレーザー素子を、互いに一方のレーザー素子からの光が他方のレーザー素子に入射するように配置したレーザー光源部と、第１、第２レーザー素子３，４からの光の光路をそれぞれ曲げる第１、第２光路変更素子６，７と、基本波長の光を所定の変換波長の光に変換する波長変換素子５と、を備え、第１光路変更素子６、第２光路変更素子７が、基本波長の光を反射させ、変換波長のレーザー光を透過させる波長分離膜１７と、入射したレーザー光のうち所定の振動方向の偏光光を他の振動方向の偏光光よりも高い透過率で透過させる偏光分離膜１６と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出するエミッターを有する第１レーザー素子と、光を射出するエミッターを有する第２レーザー素子と、を含み、前記第１レーザー素子および前記第２レーザー素子を、互いに一方のレーザー素子のエミッターから射出された光が他方のレーザー素子のエミッターに入射するように配置してなるレーザー光源部と、
前記第１レーザー素子から射出された光の光路を曲げる第１光路変更素子と、
前記第２レーザー素子から射出された光の光路を曲げる第２光路変更素子と、
前記第１光路変更素子から射出された光および前記第２光路変更素子から射出された光の光路上に設けられ、入射された基本波長の光を所定の変換波長の光に変換する波長変換素子と、を備え、
前記第１光路変更素子および前記第２光路変更素子が、前記基本波長の光を反射させ、前記変換波長のレーザー光を透過させる波長分離膜と、前記波長分離膜において反射されたレーザー光が入射し、入射したレーザー光のうち所定の振動方向の偏光光を前記所定の振動方向と異なる他の振動方向の偏光光よりも高い透過率で透過させる偏光分離膜と、を備えたことを特徴とするレーザー光源装置。
【請求項２】
前記第１光路変更素子および前記第２光路変更素子が、基材と、前記レーザー光源部が配置された側の前記基材の一面に設けられた前記偏光分離膜と、前記基材の他面に設けられた前記波長分離膜と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザー光源装置。
【請求項３】
前記偏光分離膜および前記波長分離膜は、前記レーザー光源部から射出され前記偏光分離膜を透過したレーザー光が前記波長分離膜に入射し、前記波長分離膜において反射したレーザー光が再び前記偏光分離膜に入射するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のレーザー光源装置。
【請求項４】
前記第１レーザー素子および前記第２レーザー素子が、それぞれ複数の前記エミッターを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のレーザー光源装置。
【請求項５】
前記第１光路変更素子および前記第２光路変更素子のいずれか一方を透過した前記変換波長の光の光路を折り返し、前記第１光路変更素子を透過した前記変換波長の光と前記第２光路変更素子を透過した前記変換波長の光とを同じ方向に射出させる光路折り返し素子を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のレーザー光源装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のレーザー光源装置と、前記レーザー光源装置からの光を利用して、表示面に所望の画像を表示させる画像形成装置と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のレーザー光源装置と、前記レーザー光源装置から射出されたレーザー光により被写体を撮像する撮像手段と、を備えたことを特徴とするモニター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光源装置、画像表示装置、モニター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクター等の光学装置の照明用光源として高圧水銀ランプが多用されてきた。ところが、高圧水銀ランプは、色再現性に制約がある、瞬時に点灯するのが難しい、寿命が短い等の課題がある。そこで、この分野において、レーザー光源装置の開発が進められている。特に、外部共振器構造を持つレーザー光源装置は、外部共振器の使用により特定の波長の光が強められ、高い出力が得られるものである。それでも、波長によっては、単にレーザー発振させただけでは十分な光量が得られない場合がある。そのため、例えば赤外レーザー光などの基本波長の光を発振させた後、第２次高調波発生素子（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，以下、ＳＨＧと略記する）等の波長変換素子を用いて、赤外レーザー光を１／２の波長の可視光に変換する技術が用いられる（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のレーザー装置は、励起用半導体レーザーと、半導体レーザーにより励起される固体レーザー媒質である発光部と、波長変換素子と、出力ミラーとを備えている。発光部から射出されたレーザー光は、波長変換素子により波長が変換され、出力ミラーで反射される。すなわち、レーザー光が、発光部の励起側ミラーと出力ミラーとの間で往復を繰り返すことにより発振する。また、波長が変換されたレーザー光の強度を安定化するためには、発振スペクトルを単一モードにする必要がある。単一モード発振は、発光部から射出されたレーザー光の偏光状態を制御するブリュースター板等の偏光制御素子を共振器内に配置することで実現が可能である。
【０００４】
ところで、一般にＳＨＧの変換効率は３０〜４０％程度と低いため、ＳＨＧによって変換された光のパワーは、基本波長のレーザー出力光のパワーに比べてかなり小さくなってしまう。そこで、出力光のパワー低下を抑える構成として、特許文献２に記載の高変換効率波長変換装置を備えたレーザー光源装置が提案されている。このレーザー光源装置では、内部共振タイプのレーザー光源から射出され、ＳＨＧを通過した光を、波長が変換された第１のＳＨＧ光と、残余基本波光とに分離する。そして、残余基本波光を再度ＳＨＧに通すことによって、波長が変換された第２のＳＨＧ光を取り出す。第２のＳＨＧ光は、第１のＳＨＧ光と偏光方向が９０°異なる偏光に変換された状態で、第１のＳＨＧ光と合成される。このようにして、第１のＳＨＧ光と第２のＳＨＧ光との合成光を出力光として利用することにより、出力光のパワー低下を抑えている。この構成の場合も、レーザー光の発振スペクトルを単一モードにするために、ブリュースター板等の偏光制御素子を共振器内に配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９９３６０号公報
【特許文献２】特開昭５９−１２８５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、所定の波長に変換されたレーザー光の強度を安定化するために、レーザーの発振スペクトルを単一モードにする必要がある。この場合、発光部から射出されたレーザー光の偏光を制御するブリュースター板等の偏光制御素子を従来は用いていた。上記特許文献１及び特許文献２に記載のレーザー光源装置の場合は、光源と波長変換素子との間の光路上にブリュースター板を配置することにより、レーザー光を単一モードにすることが可能となる。しかしながら、ブリュースター板を用いる構成では、部品点数が増えることでコストが高くなる、装置が大型化する、等の問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであって、低コスト化、小型化を図ることが可能なレーザー光源装置と、このレーザー光源装置を用いた画像表示装置、モニター装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明のレーザー光源装置は、光を射出するエミッターを有する第１レーザー素子と、光を射出するエミッターを有する第２レーザー素子と、を含み、前記第１レーザー素子および前記第２レーザー素子を、互いに一方のレーザー素子のエミッターから射出された光が他方のレーザー素子のエミッターに入射するように配置してなるレーザー光源部と、前記第１レーザー素子から射出された光の光路を曲げる第１光路変更素子と、前記第２レーザー素子から射出された光の光路を曲げる第２光路変更素子と、前記第１光路変更素子から射出された光および前記第２光路変更素子から射出された光の光路上に設けられ、入射された基本波長の光を所定の変換波長の光に変換する波長変換素子と、を備え、前記第１光路変更素子および前記第２光路変更素子が、前記基本波長の光を反射させ、前記変換波長のレーザー光を透過させる波長分離膜と、前記波長分離膜において反射されたレーザー光が入射し、入射したレーザー光のうち所定の振動方向の偏光光を前記所定の振動方向と異なる他の振動方向の偏光光よりも高い透過率で透過させる偏光分離膜と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のレーザー光源装置の基本構成は、第１レーザー素子および第２レーザー素子を、互いに一方のレーザー素子のエミッターから射出された光が他方のレーザー素子のエミッターに入射するように配置したものである。この構成によれば、第１、第２光路変更素子により光路が曲げられたレーザー共振器の両端にそれぞれレーザー素子が配置されたことになり、２つのレーザー素子間でレーザー光が往復することで誘導放出が連続的に起こり、レーザー光が増幅される。換言すると、本発明のレーザー光源装置では、レーザー共振器の内部に２つのレーザー素子のエミッターが配置された形でレーザー光が共振するため、ゲインが高くなり、高出力のレーザー光を得ることができる。さらに、レーザー共振器の光路上に波長変換素子が備えられているため、第１、第２レーザー素子から射出された基本波長の光から波長変換された光を得ることができる。また、本構成では、外部共振ミラーが不要となるため、小型の装置を得ることができる。
【００１０】
しかしながら、上記の基本構成を以ってしても、レーザー光の強度を安定化するために単一モード発振を生じさせようとすると、結局のところ、ブリュースター板等の偏光制御素子が必要となり、小型の装置を実現するのが難しかった。そこで、本発明のレーザー光源装置は、第１、第２光路変更素子が波長分離膜と偏光分離膜とを備えているので、第１、第２光路変更素子が波長分離機能と偏光分離機能とを兼ね備えたことになる。すなわち、第１、第２光路変更素子の波長分離膜が基本波長の光を反射させてレーザー共振器内に導き、レーザー発振を生じさせる一方、変換波長のレーザー光を透過させてレーザー共振器の外部に取り出すことができる。また、偏光分離膜は、波長分離膜において反射されたレーザー光が入射すると、入射したレーザー光のうち所定の振動方向の偏光光をより高い透過率で透過させ、単一モード発振を実現する。したがって、本発明によれば、ブリュースター板等の偏光制御素子を別途備える必要がなく、低コスト、小型で所望の波長のレーザー光が出力可能なレーザー光源装置が実現できる。また、レーザー共振器内の偏光制御素子等の光学部材と空気との界面を減らすことができるため、この界面でのレーザー光の損失が抑えられ、レーザー光の利用効率を高めることができる。
【００１１】
上記に記載のレーザー光源装置において、前記第１光路変更素子および前記第２光路変更素子は、基材と、前記レーザー光源部が配置された側の前記基材の一面に設けられた前記偏光分離膜と、前記基材の他面に設けられた前記波長分離膜と、を備えることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、波長分離膜で反射されたレーザー光を偏光分離膜に確実に入射させる構成を実現できる。また、偏光分離膜と波長分離膜とが基材の別々の面に形成されているため、機能が異なる２つの偏光分離膜と波長分離膜とを干渉させることなく、基材に形成することができる。
【００１３】
上記に記載のレーザー光源装置において、前記偏光分離膜および前記波長分離膜は、前記レーザー光源部から射出され前記偏光分離膜を透過したレーザー光が前記波長分離膜に入射し、前記波長分離膜において反射したレーザー光が再び前記偏光分離膜に入射するように設けられていることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、第１レーザー素子から射出されたレーザー光は第２レーザー素子に向かう光路で偏光分離膜を２回通過し、第２レーザー素子から第１レーザー素子に向かう光路で偏光分離膜を２回通過するため、往復で偏光分離膜を４回通過する。そのため、所定の振動方向の偏光光で発振させ易くなり、レーザー出力が向上するとともに、波長変換素子での変換効率が向上する。
【００１５】
上記に記載のレーザー光源装置において、前記第１レーザー素子および前記第２レーザー素子は、それぞれ複数の前記エミッターを有することが望ましい。
【００１６】
この構成によれば、高出力のレーザー光が得られるレーザー光源装置が実現できる。
【００１７】
上記に記載のレーザー光源装置において、前記第１光路変更素子および前記第２光路変更素子のいずれか一方を透過した前記変換波長の光の光路を折り返し、前記第１光路変更素子を透過した前記変換波長の光と前記第２光路変更素子を透過した前記変換波長の光とを同じ方向に射出させる光路折り返し素子を備えた構成としても良い。
【００１８】
この構成によれば、光路折り返し素子を備えたことで第１光路変更素子、第２光路変更素子を射出した光が同じ方向に取り出せるので、後段の光学部材等が配置しやすくなり、光利用効率が高いレーザー機器を構成することができる。
【００１９】
本発明の画像表示装置は、上記に記載のレーザー光源装置と、前記レーザー光源装置からの光を利用して、表示面に所望の画像を表示させる画像形成装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、上記に記載のレーザー光源装置を備えているため、低コストで小型の画像表示装置を提供できる。
【００２１】
本発明のモニター装置は、上記に記載のレーザー光源装置と、前記レーザー光源装置から射出されたレーザー光により被写体を撮像する撮像手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、上記に記載のレーザー光源装置を備えているため、低コストで小型のモニター装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態のレーザー光源装置を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態のレーザー光源装置を示す平面図である。
【図３】第１、第２光路変更素子の構成を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
【図５】本発明の一実施形態の走査型画像表示装置を示す概略構成図である。
【図６】本発明の一実施形態のモニター装置を示す概略構成図である。
【図７】ブリュースター板を備えたレーザー光源装置の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３を用いて説明する。
本実施形態のレーザー光源装置は、赤外レーザー光を射出する半導体レーザー素子を備えており、波長変換素子によって赤外レーザー光を可視（緑色）レーザー光に変換し、これを出力するものである。
図１は、本実施形態のレーザー光源装置を示す側面図である。図２は同、平面図である。図３は、第１、第２光路変更素子の構成を示す側面図である。
以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素毎に寸法の縮尺や比率を変えることがある。
【００２５】
［レーザー光源装置］
本実施形態のレーザー光源装置１は、図１に示すように、基台２と、第１半導体レーザー素子３（第１レーザー素子）と、第２半導体レーザー素子４（第２レーザー素子）と、波長変換素子５と、第１光路変更素子６と、第２光路変更素子７と、バンドパスフィルター８（Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ，  以下、ＢＰＦとも記述する）と、可視光折り返しプリズム９（光路折り返し素子）と、を備えている。第１半導体レーザー素子３と第２半導体レーザー素子４とは、同一の基台２上に実装されている。第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４の放熱性を上げるため、基台２は銅やセラミック等の放熱性の良い材料で形成されている。第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４は、ボンディングワイヤー等により外部回路と接続され、外部回路から給電されるようになっている。本実施形態の場合、第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４のエミッター形成面３ａ，４ａがともに鉛直上方（基台２の上面の法線方向）を向いており、赤外レーザー光Ｌ１は第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４から鉛直上方に向けて射出される。
【００２６】
本実施形態では、第１半導体レーザー素子３と第２半導体レーザー素子４は、図２に示すように、ともに複数のエミッター１１が直線状に配列された面発光型半導体レーザーアレイである。第１半導体レーザー素子３と第２半導体レーザー素子４は同一の構成であり、例えば１０６０ｎｍの波長の赤外レーザー光を射出する。具体的な構成の一例を挙げると、第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４のエミッター１１の数は２４個、隣接するエミッター１１のピッチは約３００μｍ、第１半導体レーザー素子３と第２半導体レーザー素子４との間の光路長（レーザー共振器の光路長）は約１５ｍｍ、である。エミッター１１の詳細な構成は図示を省略するが、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）層上に活性層が積層された構成となっている。
【００２７】
図１に示すように、波長変換素子５は、第１半導体レーザー素子３と第２半導体レーザー素子４との間に設けられたヒートスプレッダー１３上に配置されている。波長変換素子５には、第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４の複数のエミッター１１から射出されたレーザー光が一方の端面から入射し、他方の端面から射出される。波長変換素子５の材料には、非線形光学結晶の一つであるＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｎｉｏｂａｔｅ）が用いられ、入射光を略半分の波長の光に変換し、第２次高調波を発生させるＳＨＧとして機能する。すなわち、第１半導体レーザー素子３から第２半導体レーザー素子４に向かう光のうちの一部は、波長変換素子５を透過することにより、波長１０６０ｎｍの略半分である波長５３０ｎｍの緑色のレーザー光に変換される。同様に、第２半導体レーザー素子４から第１半導体レーザー素子３に向かうレーザー光も、一部が緑色のレーザー光に変換される。レーザー共振器の発振波長と波長変換素子５の位相整合波長とが一致するように、波長変換素子５は、図示しない温度調整機構により温度が調整され、屈折率が所定の値になるように調整される。本実施形態では、温度の安定化のためにヒートスプレッダー１３が用いられている。
【００２８】
また、波長変換素子５は、非線形光学結晶の分極方向に略平行な方向の偏光成分を変換する特性を有している。すなわち、波長変換素子５の分極方向は結晶の厚さ方向であるため、波長変換素子５は、Ｐ偏光に対してのみ波長変換を行う。このため、Ｐ偏光を波長変換素子５に入射させる必要が生じ、レーザー光源装置をＰ偏光で発振させる必要が生じる。
【００２９】
第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４の上方、かつ波長変換素子５の側方に第１光路変更素子６、第２光路変更素子７がそれぞれ設置されている。第１光路変更素子６、第２光路変更素子７は、波長分離機能と偏光分離機能とを兼ね備えたものであり、図３に示すように、基材１５の表面（第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４と対向する側の面）に偏光分離膜１６が形成され、基材１５の裏面（第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４と対向しない側の面）に波長分離膜１７が形成されている。基材１５はその表面と裏面とが互いに平行な平板状の透明部材であるため、偏光分離膜１６と波長分離膜１７も互いに平行に配置されることになる。この構成により、レーザー共振器内を往復するレーザー光は、最初に偏光分離膜１６に入射した後、波長分離膜１７に入射する構成になっている。
【００３０】
第１光路変更素子６、第２光路変更素子７は、第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４からの赤外レーザー光Ｌ１の光路に対して基材１５の表面および裏面、すなわち偏光分離膜１６および波長分離膜１７が略４５°の角度をなすように固定されている。第１光路変更素子６、第２光路変更素子７の波長分離膜１７は、基本波長のレーザー光を反射させ、所定の変換波長のレーザー光を透過させるものである。具体的には、波長分離膜１７は、赤外レーザー光を反射させ、緑色レーザー光を透過させる分光特性を有している。これにより、第１半導体レーザー素子３と第２半導体レーザー素子４との間を往復するレーザー共振器内の赤外レーザー光Ｌ１の光路は、第１光路変更素子６、第２光路変更素子７の位置で折れ曲がる形となる。一方、波長変換素子５によって波長変換された緑色レーザー光Ｌ２は第１光路変更素子６、第２光路変更素子７を透過して側方に取り出される。
【００３１】
偏光分離膜１６は、Ｐ偏光（所定の振動方向の偏光）を透過させ、Ｐ偏光と直交する方向に振動するＳ偏光（他の振動方向の偏光）を反射させるものである。偏光分離膜１６は、例えばＰ偏光を略１００％透過し、Ｓ偏光を略９５％透過する偏光分離性を有する膜である。ただし、この透過率は一例に過ぎず、Ｓ偏光よりＰ偏光の透過率を高くすることにより、レーザー共振器内でＰ偏光に比べてＳ偏光のレーザー光の損失が大きくなり、Ｓ偏光を増幅させずにＰ偏光のみを増幅させることが可能となる。
【００３２】
偏光分離膜１６は、具体的には、高屈折率層としてＴａ2Ｏ5（ｎ＝２．１２）を用い、低屈折率層としてＳｉＯ2（ｎ＝１．４５）を用い、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層されている。ここで、高屈折率層をＨＲとし、低屈折率層をＬＲと表記すると、偏光分離膜１６は、例えばＨＲ：４５．７ｎｍ、ＬＲ：４８ｎｍ、ＨＲ：５０．２ｎｍ、ＬＲ：６２．３、ＨＲ：４７．８ｎｍ、ＬＲ：１２３．６ｎｍの膜厚を有する層が順に積層されている。そして、偏光分離膜１６の特性は、１０６６ｎｍの波長のレーザー光において、Ｐ偏光の透過率が９９．９％となり、Ｓ偏光の透過率が９４．５％となり、レーザー光が偏光分離膜を２回透過することにより、Ｐ偏光の透過率は、９９．８％となり、Ｓ偏光の透過率が、８９．３％となる。このように、Ｐ偏光の透過率とＳ偏光の透過率とに差が付くと、Ｓ偏光ではレーザー発振に必要なループゲインが不足して発振が行われず、Ｐ偏光の単一モードとなる。
【００３３】
第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４から射出されたレーザー光のうち、図３に示すように、偏光分離膜１６において、Ｐ偏光光が透過され、Ｓ偏光光のうち略５％が反射される。このとき、Ｓ偏光光は波長変換素子５に入射されない方向に反射されるように光路変更素子の位置を設定する。また、偏光分離膜１６を透過したレーザー光のうち、基本波長のレーザー光は、波長分離膜１７で反射され、再び偏光分離膜１６に入射する。偏光分離膜１６に入射したレーザー光のうち、Ｐ偏光光が透過され、Ｓ偏光光のうち略５％は反射され、基材１５内を進行し、波長変換素子５に入射されない方向に射出される。すなわち、Ｓ偏光光はレーザー共振器内では増幅せずに減衰する。一方、再び偏光分離膜１６に入射し、これを透過したＰ偏光光は、波長変換素子５を通過し、反対側の半導体レーザー素子との間を往復する。
【００３４】
図１に示すように、第１光路変更素子６と波長変換素子５との間には、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）８が配置されている。ＢＰＦ８は、波長変換素子５に入射するレーザー光のうち、所定の波長の光を透過させ、それ以外の波長の光を反射させる。これにより、ＢＰＦ８は、発振波長のスペクトルを制限する。このＢＰＦ８の作用により、発振中のレーザー光の波長帯域が絞られ、波長変換素子５から緑色レーザー光が安定して出力される。ＢＰＦ８の光入射面の法線方向は、赤外レーザー光Ｌ１の入射方向からずれた方向となっている。すなわち、ＢＰＦ８はレーザー共振器内の光路に対して傾けて設置されている。そのため、ＢＰＦ８の表面で反射した反射光は、赤外レーザー光Ｌ１の入射方向から外れた方向に進み、第１半導体レーザー素子３に再入射する赤外レーザー光Ｌ１が少なくなる。したがって、目的とする波長以外の不要な光がノイズ成分となって第１半導体レーザー素子３とＢＰＦ８との間でレーザー発振を起こす不具合がなくなる。
【００３５】
第２光路変更素子７の側方には可視光折り返しプリズム９が設置されている。可視光折り返しプリズム９は、断面が直角三角形状のプリズムであり、プリズム内でレーザー光を２回反射させることで光路を折り返すことができる。したがって、第２光路変更素子７から図１の右側に向けて取り出された緑色レーザー光Ｌ２は、可視光折り返しプリズム９によってその光路が折り返されて左側に進み、第１光路変更素子６から図１の左側に向けて取り出された緑色レーザー光Ｌ２と同じ方向に進む。
【００３６】
レーザー共振器内を往復するレーザー光の偏光方向を揃える場合、従来であれば、図７に示すように、光路変更素子２６，２７が単なるダイクロイックミラーであり、ブリュースターウィンドウ等の偏光制御素子２０をレーザー共振器内に設置する必要があった。この場合、偏光制御素子２０を設置するスペースが必要となり、レーザー光源装置のコストが上がる、レーザー光源装置が大型化する、といった問題があった。また、偏光制御素子２０の光入射面や光射出面が空気との界面となるため、ここでの光損失が生じ、光出力が低下するという問題もあった。  
【００３７】
これに対して、本実施形態のレーザー光源装置１によれば、第１光路変更素子６、第２光路変更素子７が波長分離膜１７と偏光分離膜１６とを備えているので、波長分離膜１７が基本波長の光を反射させてレーザー発振を生じさせる一方、変換波長のレーザー光を透過させてレーザー共振器の外部に取り出すことができる。また、偏光分離膜１６は、入射したレーザー光のうち所定の振動方向の偏光光をより高い透過率で透過させるため、単一モードで高効率のレーザー発振を可能とするとともに、波長変換素子５の偏光依存性と合致させることで波長変換素子５の変換効率を高めることができる。したがって、本実施形態によれば、ブリュースター板等の偏光制御素子を別途備える必要がなく、低コスト、小型で所望の変換波長のレーザー光が高出力で取り出せるレーザー光源装置が実現できる。また、レーザー共振器内の偏光制御素子等の光学部材と空気との界面を減らすことができるため、レーザー光の損失が抑えられ、光の利用効率を高めることができる。
【００３８】
また、第１光路変更素子６、第２光路変更素子７は、基材１５の両面に偏光分離膜１６と波長分離膜１７とを形成した構成であるため、波長分離膜１７で反射されたレーザー光を偏光分離膜１６に高効率で入射させる構成を実現できる。また、偏光分離膜１６と波長分離膜１７とが基材１５の別々の面に形成されているため、偏光分離膜１６と波長分離膜１７との双方の機能を損なうことなく、薄型の素子を構成することができる。さらにこの構成によれば、第１半導体レーザー素子３から射出されたレーザー光は第２半導体レーザー素子４に向かう光路で偏光分離膜１６を２回通過し、第２半導体レーザー素子４から第１半導体レーザー素子３に向かう光路で偏光分離膜１６を２回通過するため、往復で偏光分離膜１６を４回通過する。そのため、所定の振動方向の偏光光による単一モード発振が生じ易くなり、波長変換素子５での変換効率が向上する。
【００３９】
また、第１半導体レーザー素子３、第２半導体レーザー素子４がそれぞれ複数のエミッター１１を有していることによっても、高出力のレーザー光が得られるレーザー光源装置１が実現できる。また、可視光折り返しプリズム９を備えているので、第１光路変更素子６、第２光路変更素子７からレーザー共振器外に射出された光が同じ方向に取り出せるので、後段の光学部材等が配置しやすく、光利用効率が高いレーザー機器を構成することができる。
【００４０】
［プロジェクター］
以下、本発明の画像表示装置の一実施形態であるプロジェクターについて図４を参照して説明する。
本実施形態では、上記実施形態のレーザー光源装置を備えるプロジェクターについて説明する。図４は本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【００４１】
本実施形態のプロジェクター１００は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出する赤色のレーザー光源装置１０１Ｒ，緑色のレーザー光源装置１０１Ｇ、青色のレーザー光源装置１０１Ｂを備えており、これら光源装置が上記実施形態のレーザー光源装置１である。
プロジェクター１００は、レーザー光源装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出された各色光をそれぞれ変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置、画像形成装置）１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂと、液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂから射出された光を合成して投射レンズ１０７に導くクロスダイクロイックプリズム（色合成手段）１０６と、クロスダイクロイックプリズム１０６によって合成された像を拡大してスクリーン１１０に投射する投射レンズ（投射手段）１０７と、を備えている。
【００４２】
さらに、プロジェクター１００は、レーザー光源装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出されたレーザー光の照度分布を均一化させるための均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを備えており、照度分布が均一化された光によって液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂを照明している。本実施形態では、均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ、１０２Ｂは、例えばホログラム１０２ａとフィールドレンズ１０２ｂによって構成されている。
【００４３】
各液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム１０６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が重畳され、カラー画像を表す光が合成される。そして、合成された光は投射光学系である投射レンズ１０７によりスクリーン１１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００４４】
本実施形態のプロジェクター１００においては、赤色のレーザー光源装置１０１Ｒ，緑色のレーザー光源装置１０１Ｇ，青色のレーザー光源装置１０１Ｂとして上記実施形態のレーザー光源装置１が用いられているので、低コスト、小型で明るい画像表示が可能なプロジェクターを実現することができる。
【００４５】
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（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更すればよい。
【００４６】
［走査型画像表示装置］
以下、本発明の画像表示装置の他の実施形態について図５を参照して説明する。
本実施形態では、走査型画像表示装置について説明する。図５は本実施形態の画像表示装置の概略構成図である。
【００４７】
本実施形態の画像表示装置２００は、図５に示すように、上記実施形態のレーザー光源装置１と、レーザー光源装置１から射出された光をスクリーン２１０に向かって走査するＭＥＭＳミラー（走査手段、画像形成装置）２０２と、レーザー光源装置１から射出された光をＭＥＭＳミラー２０２に集光させる集光レンズ２０３とを備えている。レーザー光源装置１から射出された光は、ＭＥＭＳミラー２０２の駆動によってスクリーン２１０上を水平方向、垂直方向に走査される。カラー画像を表示する場合は、例えばレーザーダイオードを構成する複数のエミッターを、赤、緑、青のピーク波長を持つエミッターの組み合わせによって構成すれば良い。
【００４８】
［モニター装置］
以下、上記実施形態のレーザー光源装置１を備えるモニター装置３００の構成例について図６を用いて説明する。
図６は、本実施形態のモニター装置の概略構成図である。
本実施形態のモニター装置３００は、図６に示すように、装置本体３１０と、光伝送部３２０と、を備える。装置本体３１０は、上記実施形態のレーザー光源装置１を備えている。
【００４９】
光伝送部３２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド３２１，３２２を備えている。各ライトガイド３２１，３２２は、多数本の光ファイバーを束ねたものであり、レーザー光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド３２１の入射側にはレーザー光源装置１が設置され、その射出側には拡散板３２３が設置されている。レーザー光源装置１から射出されたレーザー光は、ライトガイド３２１を通じて光伝送部３２０の先端に設けられた拡散板３２３に送られ、拡散板３２３により拡散されて被写体を照射する。
【００５０】
光伝送部３２０の先端には、結像レンズ３２４が設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ３２４で受けることができる。受けた反射光は、受け側のライトガイド３２２を通じて装置本体３１０内に設けられた撮像手段としてのカメラ３１１に送られる。この結果、レーザー光源装置１から射出されたレーザー光で被写体を照射して得られた反射光に基づく画像をカメラ３１１で撮像することができる。
【００５１】
本実施形態のモニター装置３００によれば、上記実施形態のレーザー光源装置１が用いられているので、小型、安価で鮮明な撮像が可能なモニター装置を実現することができる。
【００５２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、第１、第２光路変更素子として、基材の両面に偏光分離膜と波長分離膜をそれぞれ形成したものを用いたが、この構成に代えて、基材の片面に偏光分離膜が半導体レーザー素子側に位置するように偏光分離膜と波長分離膜とを積層したものを用いても良い。その他、上記実施形態で例示した各種構成部材の材料、数、寸法等に関する具体的な構成は適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…レーザー光源装置、３…第１半導体レーザー素子（第１レーザー素子）、４…第２半導体レーザー素子（第２レーザー素子）、５…波長変換素子、６…第１光路変更素子、７…第２光路変更素子、９…可視光折り返しプリズム（光路折り返し素子）、１１…エミッター、１５…基材、１６…偏光分離膜、１７…波長分離膜、１００…プロジェクター、２００…画像表示装置、３００…モニター装置。
【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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