(57)【要約】【課題】高出力化を実現し得るレーザー光源装置を安価に安定して提供する。【解決手段】本発明のレーザー光源装置１０は、発光部（エミッター１８，１９）を有する第１、第２発光素子（第１レーザーダイオード１２、第２レーザダイオード１３）と、入射光を異なる波長の光に変換する波長変換素子１６と、所定の波長に変換されたレーザー光、発光素子から射出された基本波長のレーザー光のいずれか一方を透過させ、他方を反射させる波長選択素子（波長選択ミラー１４，１５）と、を備え、第１発光素子および第２発光素子は、互いに一方の発光素子の発光部から射出された光が他方の発光素子の発光部に入射するように配置され、第１発光素子、第２発光素子の少なくとも一方の発光素子は複数の発光部を有し、その複数の発光部の面積は同一でない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波長のレーザー光を射出する発光部をそれぞれ有する第１発光素子および第２発光素子を備え、
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、互いに一方の発光素子の発光部から射出された光が他方の発光素子の発光部に入射するように配置され、
前記第１発光素子、前記第２発光素子の少なくとも一方の発光素子は複数の前記発光部を有し、前記複数の発光部の面積が同一でないことを特徴とするレーザー光源装置。
【請求項２】
前記第１発光素子、前記第２発光素子の少なくとも一方の発光素子の複数の発光部のうち、素子端部寄りの発光部の面積が素子中央部寄りの発光部の面積よりも大きい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】
前記第１発光素子、前記第２発光素子の少なくとも一方の発光素子の複数の発光部の面積が、素子一端側から他端側に向けて順次大きくなっている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４】
前記第１発光素子の発光部の面積と、前記第２発光素子の前記第１発光素子の発光部から射出された光が入射する発光部の面積と、が異な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発光素子および前記第２発光素子から射出される光がそれぞれ入射され、入射された光を基本波長とは異なる変換波長の光に変換して射出する波長変換素子と、
前記第１発光素子および前記第２発光素子の各々と前記波長変換素子との間の光路上にそれぞれ設けられ、前記変換波長のレーザー光と前記基本波長のレーザー光とのいずれか一方を選択的に透過させ、他方を選択的に反射させる分離素子と、をさらに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】
前記第１発光素子と前記第２発光素子とが同一の基板上に実装され、前記第１発光素子、前記第２発光素子のいずれか一方の発光素子から射出された基本波長のレーザー光が一方の前記分離素子によって反射されて前記波長変換素子に入射し、前記波長変換素子から射出されたレーザー光が他方の前記分離素子によって反射されて他方の発光素子に入射することを特徴とする請求項５に記載のレーザー光源装置。
【請求項７】
前記第１発光素子、前記第２発光素子のいずれか一方の発光素子から射出された後、前記他方の分離素子を透過したレーザー光の光路を、他方の発光素子から射出され、前記一方の分離素子を透過したレーザー光の光路と略同一の方向に折り曲げる光路変更手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載のレーザー光源装置。
【請求項８】
請求項１ないし７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を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により形成された画像を投射する投射装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項９】
請求項１ないし７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光により被写体を撮像する撮像手段と、を備えることを特徴とするモニター装置。
【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、プロジェクター、モニター装置に関し、特に高出力化に好適なレーザー光源装置の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクター等の光学装置用の照明光源として高圧水銀ランプが多用されてきたが、色再現性に制約がある、瞬時点灯が不可、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、高出力が得られるものである。それでも、波長によって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ことがある。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。
【０００３】
レーザー発振器内ではレーザー光を何度も往復させ、誘導放出を連続的に起こしてレーザー光を増幅させることが必要であるが、光軸がわずかでもずれていると十分な往復ができず、レーザー発振ができない状態となってしまう。そこで、レーザー励起媒体の熱レンズ効果によるアライメント精度の低下を抑制する方法として、外部共振ミラーの反射面を凹面とする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この文献には、レーザー励起媒体の熱レンズ効果により出力レーザー光が広がったり、偏ったりしても、レーザー光が外部共振ミラーの凹状反射面で反射することで光軸寄りに戻るため、十分な出力が得られる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６３４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような外部共振器構造のレーザー発振器において十分なレーザー発振を生じさせるためには、レーザーダイオードと外部共振ミラーとの間で極めて高いアライメント精度が必要になる場合がある。したがって、上記特許文献１の方法では十分なアライメント精度が確保できない恐れがある。そして、高いアライメント精度が必要なことは安価なレーザー光源装置を安定して製作する際の障害となる。
【０００６】
また、外部共振器構造のレーザー発振器を用いてレーザー励起媒体と外部共振ミラーのアライメント精度を確保したとしても、レーザーの高出力化には自ずと限界がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、十分なレーザー発振が起こり、高出力化を実現し得るレーザー光源装置を提供することを目的とする。また、そのようなレーザー光源装置を安価に安定して提供することを目的とする。さらに、このレーザー光源装置を備えたプロジェクターおよび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、基本波長のレーザー光を射出する発光部をそれぞれ有する第１発光素子および第２発光素子を備え、前記第１発光素子および前記第２発光素子は、互いに一方の発光素子の発光部から射出された光が他方の発光素子の発光部に入射するように配置され、前記第１発光素子、前記第２発光素子の少なくとも一方の発光素子は複数の前記発光部を有し、前記複数の発光部の面積が同一でないことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、共振器の両端にレーザーダイオードが配置され、２個の発光素子間でレーザー光を往復させることにより誘導放出を連続的に起こし、レーザー光を増幅させる。この構成によれば、外部共振器を備える必要がないため、コンパクトな装置が実現できる。また、外部共振器を用いた場合と比べてレーザー光の増幅が大きくなることが考えられ、高出力化に好適なレーザー光源装置を実現することができる。
【００１０】
さらに、この構成によれば、第１発光素子、第２発光素子の少なくとも一方の発光素子は複数の発光部を有し、前記複数の発光部の面積が同一でない。発光素子が複数の発光部を有する場合、発光素子のアライメントを行う際には、複数の発光部が配列された平面内において、初めに、ある一つの発光部でアライメントを行い、このアライメントが完了した後、その発光部を基準として他の発光部のアライメントを行うという手順が最も合理的である。この手順を採用する場合、基準となる発光部の面積よりも他の発光部の面積を大きくしておいた方がアライメント作業が容易になる。
これにより、必要とされるアライメント精度が緩やかになり、十分なレーザー発振が起こり、高出力化を実現し得るレーザー光源装置を安価に安定して製作することができる。また、必要とされるアライメント精度が低くて済むようになる点、簡便なアライメント装置で調整が可能となるためにアライメントが容易に可能となり、早く、歩留り良く調整が行える点等に起因して、安価なレーザー光源装置を提供することができる。
【００１１】
本発明のレーザー光源装置において、前記第１発光素子、前記第２発光素子の少なくとも一方の発光素子の複数の発光部のうち、素子端部寄りの発光部の面積が素子中央部寄りの発光部の面積よりも大きいことが望ましい。
【００１２】
各発光素子が複数の発光部を有する場合、発光素子のアライメントを行う際には、複数の発光部が配列された平面内において最初に素子中央部の発光部でアライメントを行い、このアライメントが完了した後、中央部の発光部を中心として発光素子を前記平面内で回転させ、素子端部の発光部のアライメントを行うという手順が最も合理的である。この手順を採用する場合、素子中央部の発光部よりも素子端部の発光部の方が回転時の移動距離が大きくなる。そのため、素子端部寄りの発光部の面積を素子中央部寄りの発光部の面積よりも大きくしておいた方がアライメント作業が容易になる。
【００１３】
あるいは、本発明のレーザー光源装置において、前記第１発光素子、前記第２発光素子の少なくとも一方の発光素子の複数の発光部の面積が素子一端側から他端側に向けて順次大きくなっていることが望ましい。
【００１４】
各発光素子が複数の発光部を有する場合、発光素子のアライメントを行う際には、複数の発光部が配列された平面内において最初に素子の一端側の発光部でアライメントを行い、このアライメントが完了した後、一端側の発光部を中心として発光素子を前記平面内で回転させ、素子の他端側の発光部のアライメントを行うという手順を採用しても良い。この手順を採用する場合、素子一端側の発光部から他端側の発光部に向けて回転時の移動距離が順次大きくなる。そのため、素子一端側の発光部から他端側の発光部に向けて発光部面積を順次大きくしておいた方がアライメント作業が容易に行える。
【００１５】
本発明のレーザー光源装置において、前記第１発光素子の発光部の面積と、前記第２発光素子の前記第１発光素子の発光部から射出された光が入射する発光部の面積と、が異なることが望ましい。
【００１６】
前記第１発光素子の発光部の面積と、前記第２発光素子の前記第１発光素子の発光部から射出された光が入射する発光部の面積と、が異なるため、面積が小さい発光部から見ると面積が大きい発光部の周縁部はアライメントマージンとして機能する。したがって、このアライメントマージンの範囲内で面積が大きい発光部に対する面積が小さい発光部のアライメントがずれたとしても、双方の発光部は完全に重なった状態となる。これにより、アライメント作業が容易になる。
【００１７】
本発明のレーザー光源装置において、前記第１発光素子および前記第２発光素子から射出される光がそれぞれ入射され、入射された光を基本波長とは異なる変換波長の光に変換して射出する波長変換素子と、前記第１発光素子および前記第２発光素子の各々と前記波長変換素子との間の光路上にそれぞれ設けられ、前記変換波長のレーザー光と前記基本波長のレーザー光とのいずれか一方を選択的に透過させ、他方を選択的に反射させる分離素子と、をさらに備えることが望ましい。
【００１８】
この構成によれば、所望の基本波長のレーザー光の光量が十分に得られない場合であっても、第１発光素子および第２発光素子から他の基本波長のレーザー光を得た後、波長変換素子の作用により、所望の波長を持つ光を、基本波長とは異なる変換波長の光として得ることができる。そして、分離素子の作用により、変換波長のレーザー光と基本波長のレーザー光を分離して取り出すことができる。
【００１９】
本発明のレーザー光源装置において、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが同一の基板上に実装され、前記第１発光素子、前記第２発光素子のいずれか一方の発光素子から射出された基本波長のレーザー光が一方の前記分離素子によって反射されて前記波長変換素子に入射し、前記波長変換素子から射出されたレーザー光が他方の前記分離素子によって反射されて他方の発光素子に入射する構成とすることができる。
【００２０】
一般的に、レーザー光を射出する発光素子はレーザー発振時に温度が上昇するため、冷却が必要である。例えば面発光型の発光素子の場合、発光部同士を対峙させる構成を実現しようとすると、共振器構造の両端にそれぞれ基板を配置し、各基板上に発光素子を実装する構成が考えられる。しかしながら、この構成では２枚の基板が必要であり、さらに各基板をそれぞれ冷却しなければならず、冷却機構の構成が複雑になったり、大型化するという問題がある。その点、上記の構成によれば、第１発光素子と第２発光素子とが同一の基板上に実装され、各発光素子から射出されたレーザー光が分離素子で反射して波長変換素子に入射するため、冷却機構の構成が簡単になり、装置が大型化することもない。
【００２１】
本発明のレーザー光源装置において、前記第１発光素子、前記第２発光素子のいずれか一方の発光素子から射出された後、前記他方の分離素子を透過したレーザー光の光路を、他方の発光素子から射出され、前記一方の分離素子を透過したレーザー光の光路と略同一の方向に折り曲げる光路変更手段を備えることが望ましい。
【００２２】
第１発光素子と第２発光素子を同一の基板上に実装した場合、最終的に利用する波長変換後のレーザー光は各波長変換素子を透過して異なる方向に向けて射出されることになる。その点、上記の構成によれば、他方の分離素子を透過したレーザー光の光路を一方の分離素子を透過したレーザー光の光路と略同一の方向に折り曲げる光路変更手段を備えているため、高出力化されたレーザー光が同一方向に射出され、後段の任意の光学系で使い易いものとなる。
【００２３】
本発明のプロジェクターは、前記本発明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を画像信号に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により形成された画像を投射する投射装置と、を備えることを特徴とする。
本発明のプロジェクターは、前記本発明のレーザー光源装置を備えているので、明るい画像表示が可能なプロジェクターを安価に提供することができる。
【００２４】
本発明のモニター装置は、前記本発明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光により被写体を撮像する撮像手段と、を備えることを特徴とする。
本発明のモニター装置は、前記本発明のレーザー光源装置を備えているので、鮮明な撮像が可能なモニター装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザー光源装置の概略構成図である。
【図２】各レーザーダイオードのエミッター形状の一例を示す平面図である。
【図３】同、エミッター形状の他の例を示す平面図である。
【図４】同、エミッター形状の他の例を示す平面図である。
【図５】同、エミッター形状の他の例を示す平面図である。
【図６】同、エミッター形状の他の例を示す平面図である。
【図７】同、エミッター形状の他の例を示す平面図である。
【図８】同、エミッター形状の他の例を示す平面図である。
【図９】本発明の第２実施形態のレーザー光源装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第３実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の画像表示装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の第５実施形態のモニター装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図８を参照して説明する。
本実施形態は、面発光型のレーザーダイオードを２個備えたレーザー光源装置の例を示す。
図１は本実施形態のレーザー光源装置の概略構成図である。図２〜図８は各レーザーダイオードのエミッター形状の種々の例を示す平面図である。なお、各図面においては、各構成要素を見やすくするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせている。
【００２７】
本実施形態のレーザー光源装置１０は、図１に示すように、基板１１と、第１レーザーダイオード１２（第１発光素子），第２レーザーダイオード１３（第２発光素子）と、第１波長選択ミラー１４，第２波長選択ミラー１５（分離素子）と、波長変換素子１６と、光路変更プリズム１７（光路変更手段）とを備えている。第１レーザーダイオード１２と第２レーザーダイオード１３はともに、チップ上面から赤外レーザー光（基本波長のレーザー光）を射出する形態の面発光型レーザーダイオードであり、上部に平面視円形のエミッター１８，１９（発光部）がそれぞれ形成されている。第１レーザーダイオード１２と第２レーザーダイオード１３は、１枚の基板１１上に光射出面を上方に向けて実装されている。各レーザーダイオード１２，１３のエミッター１８，１９の光射出側と反対側には反射ミラー（図示せず）が設けられている。この反射ミラーが光共振器の一端の反射器として機能する。
【００２８】
波長変換素子１６が、基板１１の上方の第１レーザーダイオード１２と第２レーザーダイオード１３との間に相当する位置に、光の透過方向が基板１１の上面と略平行となるように設置されている。本実施形態の波長変換素子１６は、第２高調波発生素子（ＳＨＧ：Second Harmonic Generator）であり、入射光を略半分の波長の光（変換波長の光）に変換する非線形光学素子である。波長変換素子１６は、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬＴ：ＬｉＴａＯ3）等の無機非線形光学結晶内に、隣り同士で分極方向が反転した領域を所定のピッチで交互に繰り返した分極反転周期構造を有している。
【００２９】
第１波長選択ミラー１４と第２波長選択ミラー１５が、第１レーザーダイオード１２の上方と第２レーザーダイオード１３の上方にそれぞれ設置されている。第１波長選択ミラー１４は、その光入射面が第１レーザーダイオード１２から上方に向けて射出されるレーザー光の光軸Ｌ１に対して略４５°の角度をなすように設置されている。同様に、第２波長選択ミラー１５は、その光入射面が第２レーザーダイオード１３から上方に向けて射出されるレーザー光の光軸Ｌ２に対して略４５°の角度をなすように設置されている。
【００３０】
波長変換素子１６は第１波長選択ミラー１４と第２波長選択ミラー１５との間に配置されており、波長変換素子１６を透過する光の光軸Ｌ３に対して第１波長選択ミラー１４の光入射面と第２波長選択ミラー１５の光入射面がともに略４５°の角度をなすように設置されている。この配置により、第１レーザーダイオード１２から上方に向けて射出されたレーザー光は、第１波長選択ミラー１４により反射して波長変換素子１６に入射し、波長変換素子１６から射出された後、第２波長選択ミラー１５により反射して第２レーザーダイオード１３に入射する。一方、第２レーザーダイオード１３から上方に向けて射出されたレーザー光は、第２波長選択ミラー１５により反射して波長変換素子１６に入射し、波長変換素子１６から射出された後、第１波長選択ミラー１４により反射して第１レーザーダイオード１２に入射する。
【００３１】
したがって、本実施形態のレーザー光源装置１０においては、第１レーザーダイオード１２−第１波長選択ミラー１４−波長変換素子１６−第２波長選択ミラー１５−第２レーザーダイオード１３の間を光が何度も往復する際に誘導放出が連続的に起こり、レーザー発振が生じる。一方、第１レーザーダイオード１２と第２レーザーダイオード１３との間を光が往復する際、波長変換素子１６によって赤外レーザー光の一部が波長変換されて可視光となる。第１波長選択ミラー１４および第２波長選択ミラー１５は、第１レーザーダイオード１２、第２レーザーダイオード１３から射出される基本波長の赤外光を反射し、波長変換素子１６により変換された可視光を透過する特性を有している。この特性により、波長変換素子１６により変換された可視光は第１波長選択ミラー１４もしくは第２波長選択ミラー１５を透過し、側方に射出される。
すなわち、本実施形態の場合、共振器の両端にレーザーダイオードが配置され、２個の発光素子間でレーザー光を往復させることにより誘導放出を連続的に起こし、レーザー光を増幅させる。この構成によれば、外部共振器を備える必要がないため、コンパクトな装置が実現できる。また、外部共振器を用いた場合と比べてレーザー光の増幅が大きくなることが考えられ、高出力化に好適なレーザー光源装置を実現することができる。
【００３２】
本実施形態の場合、第２波長選択ミラー１５から図１中の右側に向けて射出された光の光路を折り曲げる光路変更プリズム１７が設けられている。この光は光路変更プリズム１７の内部で２回反射した後、その光路Ｌ５が第１波長選択ミラー１４から図１中の左側に向けて射出された光の光路Ｌ４と略平行になるように射出される。なお、光路変更手段はプリズムに限ることなく、複数のミラーを組み合わせて用いるなどしても良い。あるいは、必ずしもレーザー光源装置１０自体に光路変更手段を備えなくても良く、このレーザー光源装置１０を用いる光学機器の任意の光学系を用いて光路を変更しても良い。
【００３３】
ところで、第１レーザーダイオード１２、第２レーザーダイオード１３のエミッター１８，１９の直径は例えば数百μｍオーダーであり、レーザー発振を生じさせるためには、エミッター同士は数μｍオーダーのアライメント精度で設置されることが必要とされている。また、第１波長選択ミラー１４および第２波長選択ミラー１５の図１の紙面に垂直な軸を中心とする回転角度については、数ｍｒａｄの精度が必要である。
【００３４】
そこで、本発明においては、第１レーザーダイオード１２のエミッター１８の面積と第２レーザーダイオード１３のエミッター１９の面積とが異なっている。本実施形態の場合、図２に示すように、第２レーザーダイオード１３のエミッター１９の面積が第１レーザーダイオード１２のエミッター１８の面積よりも大きい。ただし、これとは逆に、第１レーザーダイオード１２のエミッター１８の面積が第２レーザーダイオード１３のエミッター１９の面積よりも大きくても全く問題ない。あるいは、図３に示すように、第１レーザーダイオード１２ａおよび第２レーザーダイオード１３ａがそれぞれ複数のエミッター１８ａ〜１８ｃ，１９ａ〜１９ｃを有している場合、第２レーザーダイオード１３ａの複数のエミッター１９ａ〜１９ｃの面積が、それぞれ対応する第１レーザーダイオード１２ａの複数のエミッター１８ａ〜１８ｃの面積よりも大きくなっていれば良い。１個のレーザーダイオード１２ａ，１３ａの中での複数のエミッター相互の大きさは同一でも良いし、異なっていても良い。
【００３５】
あるいは、図２、図３に示したように、第１レーザーダイオード１２，１２ａのエミッター１８，１８ａ〜１８ｃの形状と第２レーザーダイオード１３，１３ａのエミッター１９，１９ａ〜１９ｃの形状が相似形（ともに円形）であっても良いし、図４に示すように非相似形であっても良い。図４に示した例では、面積の小さい第１レーザーダイオード１２ｂのエミッター１８ｄ〜１８ｆの形状が円形、面積の大きい第２レーザーダイオード１３ｂのエミッター１９ｄ〜１９ｆの形状が楕円形である。図２、図３の場合には、第２レーザーダイオード１３，１３ａのエミッター形状である円形の周縁部がアライメントマージンとなる。図４の場合には、第２レーザーダイオード１３ｂのエミッター形状である楕円形の長軸方向にアライメントマージンが生じることになる。
【００３６】
上記構成のうち、例えば図３に示すエミッター配置を有するレーザー光源装置１０において、第１レーザーダイオード１２ａのエミッター１８ａ〜１８ｃと第２レーザーダイオード１３ａのエミッター１９ａ〜１９ｃのアライメントを行う際には、最初に、第１レーザーダイオード１２ａ、第２レーザーダイオード１３ａのうち、いずれか一方のレーザーダイオード、例えば第１レーザーダイオード１２ａを基板１１上に固定する。
【００３７】
次に、他方のレーザーダイオード、例えば第２レーザーダイオード１３ａを基板１１上に仮固定し、例えば図３のエミッター配置例で言えば、３個のエミッター１９ａ〜１９ｃのうちの中央のエミッター１９ｂとエミッター１８ｂとでレーザー発振させ、最も高い出力値が得られるように第２レーザーダイオード１３ａの基板面上での位置（図３のＸ方向およびＹ方向）を微調整する。
【００３８】
次に、中央のエミッター１８ｂ，１９ｂ同士で最も高い出力値が得られる第２レーザーダイオード１３ａの位置が決まったら、第２レーザーダイオード１３ａの中心を回転軸として基板面内で回転させ（図３のθ方向）、３個のエミッター１９ａ〜１９ｃのうちの端のエミッター１８ａ，１９ａ、１８ｃ，１９ｃ同士でも最も高い出力値が得られるように回転角度を微調整する。
【００３９】
なお、ここでは高出力を得るためのアライメントとして、第１レーザーダイオード１２ａに対する第２レーザーダイオード１３ａの相対位置を調整する方法を例示したが、逆に第２レーザーダイオード１３ａに対する第１レーザーダイオード１２ａの相対位置を調整しても良い。その他の方法として、第１レーザーダイオード１２ａと第２レーザーダイオード１３ａの位置を固定した後、第１レーザーダイオード１２ａと第２レーザーダイオード１３ａとの間の光路上にミラー、プリズム等の光学素子を挿入し、この光学素子の位置、角度等を微調整することで光路を調整しても良い。
【００４０】
上記のように、レーザーダイオードの中心位置を決めた後、基板面内で回転させるアライメント方法を採る場合、レーザーダイオードを所定の角度だけ回転させると、回転中心からの距離が相対的に遠いエミッターは、回転中心からの距離が相対的に近いエミッターに比べて移動距離が大きくなる。したがって、回転中心からの距離が遠いエミッターは、回転中心からの距離が近いエミッターに比べてアライメントマージンが大きい方が望ましい。このような場合、図５に示すように、第２レーザーダイオード１３ｃの３個のエミッター１９ｇ〜１９ｉのうち、両端のエミッター１９ｇ，１９ｉの円の面積（径）が中央のエミッター１９ｈの円の面積（径）よりも大きい構成が望ましい。あるいは、図６に示すように、両端のエミッター１９ｊ，１９ｌの楕円の面積（径）が中央のエミッター１９ｋの楕円の面積（径）よりも大きい構成が望ましい。
【００４１】
また、上記のアライメント方法を採る場合、レーザーダイオードを回転させた際の複数のエミッター（光の照射位置）の移動の軌跡が同心円状になる。したがって、図７に示すように、第２レーザーダイオード１３ｅの複数のエミッター１９ｍ〜１９ｒの形状自体を円弧状にすれば、エミッターの円弧の両端がアライメントマージンとなってアライメントがより行いやすくなる。
【００４２】
あるいは、図８に示したように、第１レーザーダイオード１２ｆの３個のエミッター１８ｓ〜１８ｕの形状が円形で大きさが等しく、第２レーザーダイオード１３ｆの３個のエミッター１９ｓ〜１９ｕはエミッター１９ｕが円形、エミッター１９ｓ，１９ｔが楕円形であり、第１レーザーダイオード１２ｆの３個のエミッター１８ｓ〜１８ｕよりも面積が大きい。第２レーザーダイオード１３ｆの３個のエミッター１９ｓ〜１９ｕに着目すると、その面積が一端側のエミッター１９ｕから他端側のエミッター１９ｓに向けて順次大きくなっている。
【００４３】
この場合、第１レーザーダイオード１２ｆと第２レーザーダイオード１３ｆとのアライメントを行う際には、複数のエミッターが配列された平面内において最初にエミッター１８ｕとエミッター１９ｕとの間でアライメントを行い、このアライメントが完了した後、これらエミッター１８ｕ，１９ｕの位置を回転中心として第１レーザーダイオード１２ｆ、第２レーザーダイオード１３ｆのいずれかを前記平面内で回転させ、エミッター１８ｓ，１９ｓ，１８ｔ，１９ｔのアライメントを行うという手順を採用する。この手順を採用すると、エミッター１８ｕ，１９ｕ側からエミッター１８ｓ，１９ｓ側に向けて回転時のエミッターの移動距離が順次大きくなる。そのため、第２レーザーダイオード１３ｆにおいて一端側のエミッター１９ｕから他端側のエミッター１９ｓに向けて面積を順次大きくしておいた方がアライメント作業が容易に行える。
【００４４】
本実施形態のレーザー光源装置１０の場合、第２レーザーダイオード１３のエミッター１９の面積が第１レーザーダイオード１２のエミッター１８の面積よりも大きいため、第２レーザーダイオード１３の各エミッター１９の周縁部はアライメントマージンとして機能する。したがって、このアライメントマージンの範囲内でアライメントがずれたとしても、双方のレーザーダイオード１２，１３のエミッター１８，１９は完全に重なった状態となる。このようにして、必要とされるアライメント精度が緩やかになり、十分なレーザー発振が起こり、高出力化を実現し得るレーザー光源装置を安価に安定して製作することができる。
【００４５】
このようにして、第１レーザーダイオードのエミッターの面積と第２レーザーダイオードのエミッターの面積とが同一の場合に、例えば５μｍ以下といったアライメント精度が要求されているのに対し、本実施形態の装置によれば、例えば２０μｍ以下といったレベルのアライメント精度で済むことになる。また、簡便なアライメント装置で調整が可能となるため、アライメントが容易に可能となり、早く、歩留り良く調整が行える。これらの理由により、レーザー光源装置を安価に提供することができる。
【００４６】
また、本実施形態のレーザー光源装置１０の場合、第２レーザーダイオード１３が複数のエミッター１９を有する場合、複数のエミッター１９の面積が同一でない。複数のエミッターを有する発光素子のアライメントを行う際には、複数の発光部が配列された平面内において、初めに、面積が小さい発光部でアライメントを行い、このアライメントが完了した後、その発光部を基準として他の発光部のアライメントを行うという手順がとられる。その場合、面積が大きいエミッターの周縁部はアライメントマージンとして機能する。したがって、このアライメントマージンの範囲内でアライメントがずれたとしても、双方のレーザーダイオード１２，１３のエミッター１８，１９は完全に重なった状態となる。このようにして、必要とされるアライメント精度が緩やかになり、十分なレーザー発振が起こり、高出力化を実現し得るレーザー光源装置を安価に安定して製作することができる。
【００４７】
このようにして、第１レーザーダイオードのエミッターの面積と第２レーザーダイオードのエミッターの面積とが同一の場合に、例えば５μｍ以下といったアライメント精度が要求されているのに対し、本実施形態の装置によれば、例えば２０μｍ以下といったレベルのアライメント精度で済むことになる。また、簡便なアライメント装置で調整が可能となるため、アライメントが容易に可能となり、早く、歩留り良く調整が行える。これらの理由により、レーザー光源装置を安価に提供することができる。
【００４８】
また、第１レーザーダイオード１２と第２レーザーダイオード１３とが同一の基板１１上に実装され、各レーザーダイオード１２，１３から射出されたレーザー光が各波長選択ミラー１４，１５で反射して波長変換素子１６に入射する構成のため、レーザーダイオード１２，１３の冷却機構の構成が簡単になり、装置が大型化することもない。
【００４９】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図９を参照して説明する。
図９は、本実施形態のレーザー光源装置の概略構成図である。
本実施形態のレーザー光源装置の基本構成は第１実施形態と略同様であるため、図９において図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５０】
第１実施形態では１枚の平坦な基板１１上に２個のレーザーダイオード１２，１３が実装されていたのに対し、本実施形態のレーザー光源装置２０は、図９に示すように、基板１１上に２つの支持部材２１，２２が固定され、各支持部材２１，２２上に第１レーザーダイオード１２、第２レーザーダイオード１３が実装されている。各レーザーダイオード１２，１３のエミッター１８，１９同士が対峙しており、各レーザーダイオード１２，１３から射出されるレーザー光の光軸上に第１波長選択ミラー２３、波長変換素子２６、第２波長選択ミラー２４が順に配置されている。
【００５１】
第１波長選択ミラー２３および第２波長選択ミラー２４は、第１実施形態の波長選択ミラーと特性が逆であり、第１レーザーダイオード１２、第２レーザーダイオード１３から射出される基本波長の赤外光を透過し、波長変換素子１６により変換された可視光を反射する特性を有している。したがって、第１レーザーダイオード１２と第２レーザーダイオード１３との間を光が直線的に往復しつつ、レーザー発振が生じる一方、波長変換素子１６により変換された可視光は第１波長選択ミラー２３もしくは第２波長選択ミラー２４で反射し、上方に向けて射出される。
【００５２】
また本実施形態においても、第１レーザーダイオード１２のエミッター１８の面積と第２レーザーダイオード１３のエミッター１９の面積とが異なっている。各エミッターの形状や面積の違いのバリエーションについては、第１実施形態と同様、図２〜図８等で示した種々のものを採用できる。
【００５３】
本実施形態のレーザー光源装置２０においても、必要とされるアライメント精度が緩やかになり、十分なレーザー発振が起こり、高出力化を実現し得るレーザー光源装置を安価に安定して製作できる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態について図１０を参照して説明する。
本実施形態では、上記第１、第２実施形態の光源装置を備えるプロジェクターについて説明する。図１０は本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【００５５】
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レーザー光源装置１０Ｒ，緑色レーザー光源装置１０Ｇ、青色レーザー光源装置１０Ｂを備えており、これら光源装置が上記第１、第２実施形態の光源装置である。
プロジェクター１００は、レーザー光源装置１０（１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）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）１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂと、液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂから射出された光を合成して投射レンズ１０７に導くクロスダイクロイックプリズム（色合成手段）１０６と、液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン１１０に投射する投射レンズ（投射手段）１０７と、を備えている。
【００５６】
さらに、プロジェクター１００は、レーザー光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ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。
【００５７】
各液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム１０６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投射光学系である投射レンズ１０７によりスクリーン１１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００５８】
本実施形態のプロジェクター１００においては、赤色レーザー光源装置１０Ｒ，緑色レーザー光源装置１０Ｇ，青色レーザー光源装置１０Ｂとして上記第１、第２実施形態の光源装置が用いられているので、小型、安価で明るい画像表示が可能なプロジェクターを実現することができる。
【００５９】
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。
【００６０】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態について図１１を参照して説明する。
本実施形態では、走査型の画像表示装置について説明する。図１１は本実施形態の画像表示装置の概略構成図である。
【００６１】
本実施形態の画像表示装置２００は、図１１に示すように、上記第１、第２実施形態のレーザー光源装置１０と、レーザー光源装置１０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）２０２と、レーザー光源装置１０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１０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。
【００６２】
［第５の実施の形態］
以下、上記実施形態のレーザーを応用したモニター装置３００の構成例について図１２を用いて説明する。
図１２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１２に示すように、装置本体３１０と、光伝送部３２０と、を備える。装置本体３１０は、上述の第１、第２実施形態のレーザー光源装置１０を備えている。
【００６３】
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１０が設置され、その出射側には拡散板３２３が設置されている。レーザー光源装置１０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。
【００６４】
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１０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。
【００６５】
本実施形態のモニター装置３００によれば、上記第１、第２実施形態のレーザー光源装置１０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。
【００６６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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。例えば第１実施形態では、図１に示すように、同一基板上に２個のレーザーダイオードを実装し、各レーザーダイオードから光を上方に射出した後、波長選択ミラーにより基本波長の光を反射させて基板面と略平行に曲げる構成であった。また、第２実施形態では、支持部材を用いてレーザーダイオードのエミッター同士を直接対峙させる構成であった。これら実施形態を組み合わせ、一方のレーザーダイオードは基板上に実装し、他方のレーザーダイオードは支持部材上に実装し、レーザー光が往復する光路をＬ字状に折り曲げる構成としても良い。また、第１、第２実施形態のレーザー光源装置におけるレーザーダイオード、波長選択ミラー、波長変換素子の具体的な構成については上記の例に限ることなく、適宜変更が可能である。
【００６７】
前記実施形態および各変形例から把握できる請求項に記載されている内容以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【００６８】
基本波長のレーザー光を射出する発光部をそれぞれ有する第１発光素子および第２発光素子を備え、前記第１発光素子および前記第２発光素子は、互いに一方の発光素子の発光部から射出された光が他方の発光素子の発光部に入射するように配置され、前記第１発光素子の前記発光部の面積と前記第２発光素子の前記発光部の面積とが異なることを特徴とするレーザー光源装置。
【００６９】
この構成によれば、光学的に互いに対峙する第１発光素子の発光部の面積と第２発光素子の発光部の面積とが異なるため、面積が小さい発光部から見ると面積が大きい発光部の周縁部はアライメントマージンとして機能する。したがって、このアライメントマージンの範囲内で面積が大きい発光部に対する面積が小さい発光部のアライメントがずれたとしても、双方の発光部は完全に重なった状態となる。
これにより、必要とされるアライメント精度が緩やかになり、十分なレーザー発振が起こり、高出力化を実現し得るレーザー光源装置を安価に安定して製作することができる。また、必要とされるアライメント精度が低くて済むようになる点、簡便なアライメント装置で調整が可能となるためにアライメントが容易に可能となり、早く、歩留り良く調整が行える点等に起因して、安価なレーザー光源装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０，２０…レーザー光源装置、１２，１２ａ〜１２ｆ…第１レーザーダイオード（第１発光素子）、１３，１３ａ〜１３ｆ…第２レーザーダイオード（第２発光素子）、１４…第１波長選択ミラー（分離素子）、１５…第２波長選択ミラー（分離素子）、１６…波長変換素子、１７…光路変更プリズム（光路変更手段）、１８，１８ａ〜１８ｕ，１９，１９ａ〜１９ｕ…エミッター（発光部）、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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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