(57)【要約】【課題】外部共振型レーザ光源装置において低コヒーレンスの光を安定的に射出することが可能な技術を提供する。【解決手段】外部共振型レーザ光源装置は、共振用の第１のミラーと、外部共振の対象となる基本波光を共振させて得られるレーザ光の一部を透過すると共に、残りの光を第１のミラーに向けて反射する共振用の第２のミラーと、第１のミラーと前記第２のミラーとの間に配置されたレーザ媒質と、第１のミラーと第２のミラーとの間に配置され、それぞれ異なる光路を通る複数の基本波光を入射して、各基本波光に含まれる所定の波長の光を選択的に透過する波長選択素子と、を備え、前記波長選択素子は、前記基本波光の入射位置によって、選択する光の波長が異なる。【選択図】図１
2008153561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部共振型レーザ光源装置であって、
共振用の第１のミラーと、
外部共振の対象となる基本波光を共振させて得られるレーザ光の一部を透過すると共に、残りの光を前記第１のミラーに向けて反射する共振用の第２のミラーと、
前記第１のミラーと前記第２のミラーとの間に配置されたレーザ媒質と、
前記第１のミラーと前記第２のミラーとの間に配置され、それぞれ異なる光路を通る複数の前記基本波光を入射して、各基本波光に含まれる所定の波長の光を選択的に透過する波長選択素子と、
を備え、
前記波長選択素子は、前記基本波光の入射位置によって、選択する光の波長が異なることを特徴とする外部共振型レーザ光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の外部共振型レーザ光源装置において、
前記波長選択素子は、前記基本波光の入射角が同一であれば、同一の波長の光を選択的に透過する構成を有しており、前記複数の基本波光の入射位置のうち、少なくとも２つの入射位置において、前記基本波光の入射角が互いに異なる、
外部共振型レーザ光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の外部共振型レーザ光源装置において、
前記波長選択素子は、前記基本波光の入射面が曲がっている、
外部共振型レーザ光源装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の外部共振型レーザ光源装置であって、さらに、
前記基本波光を入射して、波長を変換する波長変換素子を備え、
前記波長変換素子は、前記基本波光の入射位置ごとに、その入射位置に対応する前記波長選択素子の入射位置において選択的に透過される光の波長に応じて、波長変換を行う、
外部共振型レーザ光源装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の外部共振型レーザ光源装置と、
前記外部共振型レーザ光源装置により照射された被写体を撮像する撮像部と、
を備えるモニタ装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の外部共振型レーザ光源装置と、
前記外部共振型レーザ光源装置から射出されたレーザ光を画像信号に応じて変調する光変調部と、
前記光変調部により形成された画像を投写する投写光学系と、
を備える画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部共振型レーザ光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタ等の画像表示装置の光源として、高効率なレーザ光源が用いられることがある。レーザ光は、放電ランプ等の光源に比べて、コヒーレンスが比較的高いために干渉し易い。それゆえ、レーザ光で画像を投写する画像表示装置においては、被投写面において、干渉縞がスペックルノイズとして現われて画像が劣化してしまう。そこで、かかるスペックルノイズを軽減する光源装置が提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−６９９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の光源装置は、所定の波長の光を選択的に透過する平面板状のバンドパスフィルタを回転させることで、バンドパスフィルタの光軸に対する傾きを連続して変化させる。このようにすることで、バンドパスフィルタを透過する光の波長が連続的に変化して、光源装置全体としてコヒーレンスを低減することができる。しかしながら、このような光源装置を外部共振型のレーザ光源装置として用いた場合には、バンドパスフィルタを回転させるための駆動部が必要となり、光源装置としての実装サイズが大きくなるという問題や、安定的な動作が見込めないという問題等が発生し得る。
【０００５】
なお、上述した問題点は、画像表示装置に用いる光源装置に限らず、照明装置など、光源装置を必要とする様々な装置において起こり得る。
【０００６】
本発明は、外部共振型レーザ光源装置において低コヒーレンスの光を安定的に射出することが可能な技術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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の外部共振型光源装置は、共振用の第１のミラーと、外部共振の対象となる基本波光を共振させて得られるレーザ光の一部を透過すると共に、残りの光を前記第１のミラーに向けて反射する共振用の第２のミラーと、前記第１のミラーと前記第２のミラーとの間に配置されたレーザ媒質と、前記第１のミラーと前記第２のミラーとの間に配置され、それぞれ異なる光路を通る複数の前記基本波光を入射して、各基本波光に含まれる所定の波長の光を選択的に透過する波長選択素子と、を備え、前記波長選択素子は、前記基本波光の入射位置によって、選択する光の波長が異なることを要旨とする。
【０００８】
本発明の外部共振型レーザ光源装置では、波長選択素子において、異なる複数の光路を通る複数の基本波光が入射すると、入射位置が異なるので、選択的に透過する光の波長が互いに異なることとなり、低コヒーレンスの光を射出することができる。また、この波長選択素子は入射位置によって選択する光の波長が異なるので、異なる波長の光を選択的に透過させるために波長選択素子自体を回転等駆動させなくてよく、したがって、低コヒーレンスの光を安定的に射出することができる。
【０００９】
上記外部共振型光源装置において、前記波長選択素子は、前記基本波光の入射角が同一であれば、同一の波長の光を選択的に透過する構成を有しており、前記複数の基本波光の入射位置のうち、少なくとも２つの入射位置において、前記基本波光の入射角が互いに異なるようにしてもよい。
【００１０】
このようにすることで、波長選択素子において、基本波光の少なくとも２つの入射位置における入射角が互いに異なることとなるので、これら２つの基本波光の中から選択的に透過される光の波長を互いに異なるものとすることができる。
【００１１】
上記外部共振型レーザ光源装置において、前記波長選択素子は、前記基本波光の入射面が曲がっているようにしてもよい。
【００１２】
このようにすることで、波長選択素子において、少なくとも２つの入射位置における入射角が互いに異なるようにすることができる。
【００１３】
上記外部共振型レーザ光源装置は、さらに、前記基本波光を入射して、波長を変換する波長変換素子を備え、前記波長変換素子は、前記基本波光の入射位置ごとに、その入射位置に対応する前記波長選択素子の入射位置において選択的に透過される光の波長に応じて、波長変換を行うようにしてもよい。
【００１４】
このようにすることで、波長選択素子によって、選択して透過される複数の光の波長を、互いに異なるものとした場合に、これら複数の透過光について、それぞれ波長変換素子において適切に波長変換させることができる。それゆえ、例えば、赤外線である基本波光を１／２の波長の光（緑色光等）に変換しつつ、波長変換後の光のコヒーレンスを低減することが可能となる。
【００１５】
なお、本発明は、上述した外部共振型レーザ光源装置としての構成の他、上記外部共振型レーザ光源装置を備えるモニタ装置や画像表示装置としても構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．第４の実施例：
Ｅ．第５の実施例：
Ｆ．第６の実施例：
Ｇ．第７の実施例：
Ｈ．第８の実施例：
Ｉ．第９の実施例：
Ｊ．第１０の実施例：
Ｋ．第１１の実施例：
Ｌ．第１２の実施例：
Ｍ．変形例：
【００１７】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としてのレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザ光源装置１００は、外部共振型のレーザ光源装置であって、半導体レーザアレイ２０と、バンドパスフィルタ３０と、出力ミラー５０と、を備えている。半導体レーザアレイ２０は、レーザ素子２１〜２４がＸ軸方向に一列に並ぶ一次元のアレイ構造を有する。各レーザ素子２１〜２４は、面発光型のレーザ素子であり、それぞれ、共振用ミラー２５と、内部共振用ミラー２６と、クラッド層及び活性層等からなるレーザ媒質２７と、を備えている。各レーザ素子２１〜２４は、共振用ミラー２５と内部共振用ミラー２６との間で共振（以下、「内部共振」と呼ぶ）して得られるレーザ光（以下、「基本レーザ光」と呼ぶ。ただし、完全な共振ではなく非常に弱い共振により得られた自然放出に近い光も含む）をＹ軸方向に射出する。なお、共振用ミラー２５は、全反射ミラーである。また、内部共振用ミラー２６は、内部共振した光の一部を透過して基本レーザ光の出力窓の役割を果たす。基本レーザ光は、中心波長が６３５ｎｍであって所定の帯域幅を有する赤色光である。なお、半導体レーザアレイ２０が備えるレーザ素子の数は４つに限らず、任意の数であってもよい。出力ミラー５０は、各レーザ素子２１〜２４の有する共振用ミラー２５と対をなして外部共振器を構成する。
【００１８】
ここで、外部共振型レーザ光源装置１００における「外部共振型」とは、半導体レーザアレイ２０から射出される光を、半導体レーザアレイ２０の外部に設けた共振器によって共振させて増幅する方式であることを示す。すなわち、レーザ光源装置１００は、各面発光レーザ素子２１〜２４から射出される基本レーザ光を、出力ミラー５０と共振用ミラー２５とで構成される外部共振器を用いて更に共振して増幅させ、より高い出力のレーザ光として射出する。具体的には、各レーザ素子２１〜２４から射出した基本レーザ光Ｗ１１〜Ｗ１４のうち、所定の波長の光Ｗ２１〜Ｗ４１が、バンドパスフィルタ３０において選択的に透過する。光Ｗ２１〜Ｗ２４は、出力ミラー５０においてその大部分が反射され、反射光Ｒ２１〜Ｒ２４となって、バンドパスフィルタ３０を介して再び各レーザ素子２１〜２４に入射する。レーザ素子２１〜２４に戻ってきたレーザ光は、共振用ミラー２５で反射して、光Ｒ１１〜Ｒ１４として基本レーザ光Ｗ１１〜Ｗ１４と共に半導体レーザアレイ２０から射出する。
【００１９】
バンドパスフィルタ３０は、ガラス基板に誘電体薄膜（ＴｉＯ２層やＳｉＯ２層など）を複数重ねた多層膜フィルタである。例えばエタロン板のように、一般に多層膜フィルタは平面板状であるが、このバンドパスフィルタ３０は、平面板がＹ軸方向に湾曲した形状を有している。かかる形状のバンドパスフィルタ３０は、例えば、予め湾曲させておいたガラス基板に、誘電体薄膜を蒸着することで生成することができる。バンドパスフィルタ３０では、入射する光Ｗ１１〜Ｗ１４（中心波長が６３５ｎｍの所定の帯域幅を有する赤色光）に含まれる光のうち、所定の波長の光を選択的に透過する。
【００２０】
図２（Ａ）は、図１に示すバンドパスフィルタ３０の透過特性を模式的に示す説明図である。バンドパスフィルタ３０は、一般的なバンドパスフィルタと同様に、入射する光の入射角度に応じて透過光の中心波長が異なる特性を有している。具体的には、入射角が０°の場合（入射面に垂直に入射した場合）、透過光の中心波長は６３５ｎｍであり、波長が６３５ｎｍの光を１００％透過する。そして、図２（Ａ）の例では、入射角がθ１，θ２，θ３，θ４と大きくなるに従って、透過光の中心波長は６３４．８ｎｍ，６３４ｎｍ，６３３．５ｎｍ，６３０ｎｍと短くなっている。
【００２１】
図２（Ｂ）は、図１に示す出力ミラー５０の反射特性を模式的に示す説明図である。出力ミラー５０は、波長が６３０ｎｍ〜６４０ｎｍの光は９８％以上の反射率で反射する。特に、波長が６３５ｎｍの光は９９％反射する。
【００２２】
なお、上述した基本レーザ光Ｗ１１〜Ｗ１４は、請求項における基本波光に相当する。また、各レーザ素子２１〜２４内部の共振用ミラー２５は、請求項における第１のミラーに、出力ミラー５０は、請求項における第２のミラーに、それぞれ相当する。
【００２３】
図３は、図１に示すレーザ光源装置１００を、バンドパスフィルタ３０における４つの光軸を含むラインＬ１で切断した断面図である。なお、反射光Ｒ１１〜Ｒ１４は、図示の便宜上省略している。レーザ素子２１から射出した基本レーザ光Ｗ１１は、バンドパスフィルタ３０に角度θ１で入射する。また、レーザ素子２２から射出した基本レーザ光Ｗ１２は角度θ２で、レーザ素子２３から射出した基本レーザ光Ｗ１３は角度θ３で、レーザ素子２４から射出した基本レーザ光Ｗ１４は角度θ４で、それぞれ、バンドパスフィルタ３０に入射する。なお、角度θ１〜θ４は、図２（Ａ）に示すθ１〜θ４と同じである。
【００２４】
基本レーザ光Ｗ１１は角度θ１でバンドパスフィルタ３０に入射するので、バンドパスフィルタ３０において選択的に透過される光Ｗ２１は、図２（Ａ）に示すように、ほとんどが波長６３４．８ｎｍの光となる。そして、かかる光Ｗ２１は、図２（Ｂ）に示すように、出力ミラー５０において、９８％以上反射されて（光Ｒ２１）、レーザ光の増幅に供される。一方、出力ミラー５０において、光Ｗ２１はその１％〜２％が透過してレーザ光源装置１００から射出される。このようにして、外部共振して増幅された光の一部がレーザ光Ｗ４１として、レーザ光源装置１００から射出される。従って、レーザ光Ｗ４１の波長（中心波長）は、６３４．８ｎｍである。
【００２５】
同様にして、基本レーザ光Ｗ１２については、角度θ２でバンドパスフィルタ３０に入射するので、光Ｗ２２は、ほとんどが波長６３４ｎｍ（図２（Ａ）参照）の光となる。そして、中心波長６３４ｎｍのレーザ光Ｗ４２がレーザ光源装置１００から射出される。基本レーザ光Ｗ１３については、角度θ３でバンドパスフィルタ３０に入射するので、光Ｗ２３は、ほとんどが波長６３３．５ｎｍ（図２（Ａ）参照）の光となる。そして、中心波長６３３．５ｎｍのレーザ光Ｗ４３がレーザ光源装置１００から射出される。基本レーザ光Ｗ１４については、角度θ４でバンドパスフィルタ３０に入射するので、光Ｗ２４は、ほとんどが波長６３０ｎｍ（図２（Ａ）参照）の光となる。そして、中心波長６３０ｎｍのレーザ光Ｗ４４がレーザ光源装置１００から射出される。
【００２６】
このようにして、レーザ光源装置１００では、各レーザ素子２１〜２４から射出された基本レーザ光Ｗ１１〜Ｗ１４が共振して増幅され、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４としてレーザ光源装置１００から射出される。このとき、各レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４の中心波長は、６３４．８ｎｍ，６３４ｎｍ，６３３．５ｎｍ，６３０ｎｍと、それぞれ異なることとなる。従って、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減することができ、かかるレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４を照射した場合において、スペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００２７】
Ｂ．第２の実施例：
図４は、第２の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザ光源装置１００ａは、バンドパスフィルタ３０ａの形状が異なる点において、図１に示すレーザ光源装置１００と異なり、他の構成については、第１の実施例と同じである。第１の実施例におけるバンドパスフィルタ３０（図１）は、平面板がＹ軸方向に湾曲した形状を有していたのに対して、バンドパスフィルタ３０ａは、平面板がねじれた形状を有している。
【００２８】
図５は、図４に示すレーザ光源装置１００ａを、バンドパスフィルタ３０ａにおける４つの光軸を含むラインＬ２で切断した断面図である。なお、反射光Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜２４は、図示の便宜上省略している。バンドパスフィルタ３０ａはねじれているために、基本レーザ光Ｗ１１〜Ｗ１４は、バンドパスフィルタ３０ａに対して垂直に入射しない。具体的には、基本レーザ光Ｗ１１は、入射角θ１１でバンドパスフィルタ３０ａに入射する。また、基本レーザ光Ｗ１２は入射角θ１２で、基本レーザ光Ｗ１３は入射角θ１３で、基本レーザ光Ｗ１４は入射角θ１４で、それぞれバンドパスフィルタ３０ａに入射する。ここで、バンドパスフィルタ３０ａのねじれがＸ軸方向について非対称であれば、θ１１〜θ１４は、それぞれ異なる角度となり得る。この場合、入射角がそれぞれ異なるので、バンドパスフィルタ３０ａを透過する光Ｗ２１〜Ｗ２４の波長は、互いに異なる波長λ１１〜λ１４となる。従って、出力ミラー５０を透過してレーザ光源装置１００ａから射出されるレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４は、互いに異なる中心波長（λ１１〜λ１４）の光となる。それゆえ、第１の実施例と同様に、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減することができ、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４を照射した場合において、スペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００２９】
また、バンドパスフィルタ３０ａは、バンドパスフィルタ３０（図１）のように、平面板の一端がＹ軸方向に持ち上がって湾曲した形状ではなく、平面板の２つの隅がＹ軸方向に持ち上がってねじれた形状である。従って、バンドパスフィルタ３０ａ全体としてのＹ軸方向の厚みは、バンドパスフィルタ３０全体としてのＹ軸方向の厚みに比べて薄くなり、レーザ光源装置全体としてのサイズを、第１の実施例に比べてより小さくすることができる。
【００３０】
Ｃ．第３の実施例：
図６は、第３の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザ光源装置１００ｂは、バンドパスフィルタ３０ｂの形状が異なる点において、図１に示すレーザ光源装置１００と異なり、他の構成については、第１の実施例と同じである。第１の実施例におけるバンドパスフィルタ３０（図１）は、平面板がＹ軸方向に湾曲した形状を有していたのに対して、バンドパスフィルタ３０ｂは、Ｙ軸方向に折れ曲がった形状を有している。なお、かかるバンドパスフィルタ３０ｂは、例えば、予め折り曲げておいた平面板状のガラス基板に誘電膜を蒸着することで生成することができる。
【００３１】
図７は、図６に示すレーザ光源装置１００ｂを、バンドパスフィルタ３０ｂにおける４つの光軸を含むラインＬ３で切断した断面図である。なお、反射光Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜２４は、図示の便宜上省略している。バンドパスフィルタ３０ｂは、折り曲がっているために、基本レーザ光Ｗ１１〜Ｗ１４の入射角は、それぞれ異なることとなる（θ２１〜θ２４）。入射角がそれぞれ異なるので、バンドパスフィルタ３０ａを透過する光Ｗ２１〜Ｗ２４の波長（中心波長）は、互いに異なる波長λ２１〜λ２４となる。従って、出力ミラー５０を透過してレーザ光源装置１００ｂから射出されるレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４は、互いに異なる中心波長（λ２１〜λ２４）の光となる。それゆえ、上述した各実施例と同様に、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減することができ、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４を照射した場合において、スペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００３２】
Ｄ．第４の実施例：
図８は、第４の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザ光源装置１００ｃは、バンドパスフィルタ３０ｃの形状が異なる点において、図１に示すレーザ光源装置１００と異なり、他の構成については、第１の実施例と同じである。第１の実施例におけるバンドパスフィルタ３０（図１）は、平面板がＹ軸方向に湾曲した形状を有していたのに対して、バンドパスフィルタ３０ｃは、階段状の形状を有している。具体的には、バンドパスフィルタ３０ｃは、ガラス基板３９ｂと、ガラス基板３９ｂ上に形成された誘電体薄膜層３９ａと、を備え、誘電体薄膜層３９ａの厚みの異なる４つの領域Ｓ１，Ｔ１，Ｕ１，Ｖ１を有している。各領域Ｓ１〜Ｖ１における誘電体薄膜層３９ａの厚みは、領域Ｓ１，Ｔ１，Ｕ１，Ｖ１の順番に大きくなっている。このようなバンドパスフィルタ３０ｃは、例えば、予め誘電体薄膜の厚みが異なるように生成しておいた４つのフィルタを、Ｘ軸方向に貼り合わせて生成することができる。若しくは、同一のガラス基板上において、各領域Ｓ１〜Ｖ１毎に、誘電体薄膜の厚みが異なるように蒸着を行って生成することができる。
【００３３】
レーザ光源装置１００ｃでは、基本レーザ光Ｗ１１は領域Ｓ１に入射し、また、基本レーザ光Ｗ１２は領域Ｔ１に、基本レーザ光Ｗ１３は領域Ｕ１に、基本レーザ光Ｗ１４は領域Ｖ１に、それぞれ入射する。一般にバンドパスフィルタでは、誘電体薄膜の厚みが大きいほど選択的に透過する光の波長は長くなり、膜の厚みが小さいほど選択的に透過する光の波長は短くなる。従って、レーザ光源装置１００ｃでは、各領域Ｓ１〜Ｖ１を透過した光Ｗ２１〜Ｗ２４の中心波長λ３１〜λ３４は、波長λ３１，λ３２，λ３３，λ３４の順番に長くなる。従って、出力ミラー５０を透過してレーザ光源装置１００ｃから射出されるレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４も、互いに異なる中心波長（λ３１〜λ３４）の光となる。それゆえ、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減することができ、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４を照射した場合において、スペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００３４】
Ｅ．第５の実施例：
図９は、第５の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザ光源装置１００ｄは、バンドパスフィルタ３０ｄの形状が異なる点において、図８に示すレーザ光源装置１００ｃと異なり、他の構成については、第４の実施例と同じである。第４の実施例におけるバンドパスフィルタ３０ｃ（図８）は、誘電体薄膜層３９ａの厚みが異なる４つの領域によって階段状の形状を有していた。これに対してバンドパスフィルタ３０ｄは、誘電体薄膜層３９ａの厚みが異なる４つの領域（Ｓ２，Ｔ２，Ｕ２，Ｖ２）を有している点は同じであるが、各領域Ｓ２〜Ｖ２において誘電体薄膜層３９ａの厚みがＸ方向に連続的に変化している点において、バンドパスフィルタ３０ｃと異なる。具体的には、領域Ｓ２，Ｔ２，Ｕ２，Ｖ２の順番に誘電体薄膜層３９ａの厚みが大きくなると共に、各領域Ｓ２〜Ｖ２内においても、＋Ｘ方向に徐々に誘電体薄膜層３９ａの厚みが大きくなっている。このようなバンドパスフィルタ３０ｄは、例えば、ガラス基板３９ｂに対して斜め方向から誘電体薄膜を蒸着させるようにして生成することができる。
【００３５】
レーザ光源装置１００ｄでは、基本レーザ光Ｗ１１は領域Ｓ２に入射し、また、基本レーザ光Ｗ１２は領域Ｔ２に、基本レーザ光Ｗ１３は領域Ｕ２に、基本レーザ光Ｗ１４は領域Ｖ２に、それぞれ入射する。誘電体薄膜層３９ａの厚みは、領域Ｓ２，Ｔ２，Ｕ２，Ｖ２の順番に大きくなっているので、各領域Ｓ２〜Ｖ２を透過した光Ｗ２１〜Ｗ２４の中心波長λ４１〜λ４４は、波長λ４１，λ４２，λ４３，λ４４の順番に長くなっている。このように、レーザ光源装置１００ｄにおいても第３の実施例と同様に、レーザ光源装置１００ｄを透過した光Ｗ４１〜Ｗ４４の中心波長は、互いに異なる波長となる。従って、出力ミラー５０を透過してレーザ光源装置１００ｄから射出されるレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４も、互いに異なる中心波長（λ４１〜λ４４）の光となる。それゆえ、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減することができ、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４を照射した場合において、スペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００３６】
Ｆ．第６の実施例：
図１０は、第６の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザ光源装置１００ｅは、波長変換素子４０と、ペルチェ素子６１と、温度センサ６２ａ〜６２ｄと、温度制御部６３と、を備えている点において、図１に示すレーザ光源装置１００と異なる。波長変換素子４０は、第２高調波発生（ＳＨＧ：Second Harmonic Generation）の現象、すなわち、２個の光子が２倍の振動数をもつ１つの光子に変換される（１／２の波長の光に変換される）２次の非線形光学現象を引き起こす素子であり、強誘電体材料に分極反転構造が形成されたものである。例えば、波長変換素子４０として、ＰＰＬＮ（Periodically Poled LiNb3）を用いることができる。なお、この分極反転構造における自発分極と反転分極との分極反転周期（ドメインピッチ）は、初期状態では波長変換素子４０内において均一であるものとする。波長変換素子４０は、バンドパスフィルタ３０ｅと、出力ミラー５０ａと、の間に配置されている。そして、波長変換素子４０は、バンドパスフィルタ３０ｅにおいて選択的に透過された光Ｗ２１〜Ｗ２４を入射して、それぞれ１／２の波長に変換して、光Ｗ３１〜Ｗ３４を射出する。
【００３７】
ペルチェ素子６１は、波長変換素子４０の１つの側面に接着されている。温度センサ６２ａは、波長変換素子４０上の光Ｗ３１の光軸付近に設置されている。同様にして、温度センサ６２ｂは波長変換素子４０上の光Ｗ３２の光軸付近に、温度センサ６２ｃは波長変換素子４０上の光Ｗ３３の光軸付近に、温度センサ６２ｄは波長変換素子４０上の光Ｗ３４の光軸付近に、それぞれ設置されている。
【００３８】
温度制御部６３は、ペルチェ素子６１に給電すると共に、ペルチェ素子６１に流れる電流を制御する。ペルチェ素子６１は、接着されている波長変換素子４０を冷却するので、温度制御部６３は、ペルチェ素子６１に流れる電流を制御することで、波長変換素子４０の温度を制御することができる。また、温度制御部６３は、温度センサ６２ａ〜６２ｄと接続されており、これらの温度センサ６２ａ〜６２ｄから通知される温度測定値に基づき、波長変換素子４０が一定の温度分布を維持するようにペルチェ素子６１を制御することができる。なお、ペルチェ素子６１に代えて、または、ぺルチェ素子６１と共に、ヒータを用いて波長変換素子４０が所定の温度分布となるように制御することもできる。
【００３９】
ここで、レーザ光源装置１００ｅにおいて、半導体レーザアレイ２０ａが備える各レーザ素子２１ａ〜２４ａの出力特性は、レーザ光源装置１００（図１）におけるレーザ素子２１〜２４の出力特性と異なる。また、レーザ光源装置１００ｅにおいて、バンドパスフィルタ３０ｅの透過特性は、バンドパスフィルタ３０（図１）の透過特性と異なる。また、レーザ光源装置１００ｅにおいて、出力ミラー５０ａの反射特性は、出力ミラー５０（図１）の反射特性と異なる。
【００４０】
具体的には、レーザ素子２１ａ〜２４ａは、レーザ素子２１〜２４（図１）と異なり、中心波長が１０６５ｎｍの所定の帯域幅を有する赤外光を射出する。したがって、レーザ光源装置１００ｅでは、レーザ素子２１ａ〜２４ａから射出した赤外光を波長変換素子４０において１／２の波長の光（５３２．５ｎｍ程度の緑色光）に変換して射出する。なお、レーザ素子２１ａ〜２４ａの詳細構成については、図１に示すレーザ素子２１〜２４の詳細構成と同様である。
【００４１】
図１１（Ａ）は、図１０に示すバンドパスフィルタ３０ｅの透過特性を模式的に示す説明図である。バンドパスフィルタ３０ｅは、バンドパスフィルタ３０（図１）と同様に、入射角に応じて透過光の中心波長が異なる特性を有している。例えば、入射角０°の場合には、透過光の中心波長は１０６５ｎｍであり、波長が１０６５ｎｍの光を１００％透過する。そして、図１１（Ａ）の例では、入射角がθ３１，θ３２，θ３３，θ３４と、大きくなるに従って、透過光の中心波長は１０６４ｎｍ，１０６３ｎｍ，１０６２ｎｍ，１０６１ｎｍと短くなっている。
【００４２】
図１１（Ｂ）は、図１０に示す出力ミラー５０ａの反射特性を模式的に示す説明図である。出力ミラー５０ａは、波長が１０６１ｎｍ〜１０６９ｎｍの光を１００％反射する。なお、波長が５３２．５ｎｍよりも短い光については、５％以下の反射率であり、９５％程度は透過する。
【００４３】
図１２は、図１０に示すレーザ光源装置１００ｅを、バンドパスフィルタ３０ｅにおける４つの光軸を含むラインＬ４で切断した断面図である。なお、反射光Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜２４は、図示の便宜上省略している。レーザ素子２１ａから射出した基本レーザ光Ｗ１１は、バンドパスフィルタ３０ｅに角度θ３１で入射する。また、レーザ素子２２ａから射出した基本レーザ光Ｗ１２は角度θ３２で、レーザ素子２３ａから射出した基本レーザ光Ｗ１３は角度θ３３で、レーザ素子２４ａから射出した基本レーザ光Ｗ１４は角度θ３４で、それぞれ、バンドパスフィルタ３０ｅに入射する。なお、角度θ３１〜θ３４は、図１１に示すθ３１〜θ３４と同じである。
【００４４】
基本レーザ光Ｗ１１は角度θ３１でバンドパスフィルタ３０ｅに入射するので、バンドパスフィルタ３０ｅにおいて選択的に透過される光Ｗ２１は、図１１（Ａ）に示すように、ほとんどが波長１０６４ｎｍの光となる。そして、光Ｗ２１（図１２）は、一部が波長変換素子４０において１／２の波長の光、すなわち波長が５３２ｎｍの光に変換される。なお、波長変換素子４０における変換効率は１００％ではないので、波長変換後の光（波長＝５３２ｎｍ）と共に、変換前の元の光（波長＝１０６４ｎｍ）も波長変換素子４０を透過して、光Ｗ３１として出力ミラー５０ａに入射する。
【００４５】
同様にして、基本レーザ光Ｗ１２については、角度θ３２でバンドパスフィルタ３０ｅに入射するので、バンドパスフィルタ３０ｅにおいて選択的に透過される光Ｗ２２は、ほとんどが波長１０６３ｎｍの光となる（図１１（Ａ）参照）。そして、光Ｗ２２は、一部が波長変換素子４０において波長が５３１．５ｎｍの光に変換される。また、基本レーザ光Ｗ１３（図１２）については、角度θ３３でバンドパスフィルタ３０ｅに入射するので、バンドパスフィルタ３０ｅにおいて選択的に透過される光Ｗ２３は、ほとんどが波長１０６２ｎｍの光となる（図１１（Ａ）参照）。そして、光Ｗ２３は、一部が波長変換素子４０において波長が５３１ｎｍの光に変換される。また、基本レーザ光Ｗ１４（図１２）については、角度θ３４でバンドパスフィルタ３０ｅに入射するので、バンドパスフィルタ３０ｅにおいて選択的に透過される光Ｗ２４は、ほとんどが波長１０６１ｎｍの光となる。そして、光Ｗ２４は、一部が波長変換素子４０において波長が５３０．５ｎｍの光に変換される（図１１（Ａ）参照）。
【００４６】
ここで、波長変換素子４０は、波長変換の対象となる光の波長に温度依存性が認められる。すなわち、或る温度においては、その温度で定まる所定の波長の光について、高効率で波長変換を行う。これは、波長変換素子４０（ＳＨＧ）の特性として、熱膨張によって屈折率が変化すると共に、自発分極と反転分極との分極反転周期（ドメインピッチ）が変化することで、高効率で波長変換を行う対象となる光の波長が異なることとなるからである。上述したように、波長変換素子４０に入射する光Ｗ２１〜Ｗ２４は、互いに少しずつ中心波長が異なっている。したがって、それぞれの光Ｗ２１〜Ｗ２４について適切に波長変換を行うために、温度制御部６３は、波長変換素子４０における温度分布を以下のごとくなるように、ペルチェ素子６１を制御する。
【００４７】
すなわち、図１２に示すように、光Ｗ２１が入射（光Ｗ３１が射出）する領域において、最も温度が高くなるようにする。そして、＋Ｘ方向に向かうに従って、温度が低くなるような温度勾配を付けて、光Ｗ２４が入射（光Ｗ３４が射出）する領域において、最も温度が低くなるようにする。このようにすることで、各光Ｗ２１〜Ｗ２４が入射する位置において、各光Ｗ２１〜Ｗ２４が高効率で波長変換されるようにすることができる。なお、波長変換素子４０における具体的な温度分布については、予め実験等により求めておき、温度制御部６３に設定しておく。
【００４８】
波長変換素子４０（図１２）から射出した光Ｗ３１のうち、波長が５３２ｎｍの光は、出力ミラー５０ａにおいてほとんど（９５％以上）が透過して（図１１（Ｂ）参照）、レーザ光Ｗ４１としてレーザ光源装置１００ｅの外部に射出することとなる。一方、光Ｗ３１に含まれる波長が１０６４ｎｍの光は、出力ミラー５０ａにおいて１００％反射されてレーザ光の増幅に供されることとなる。同様にして、光Ｗ３２のうち、波長が５３１．５ｎｍの光は、出力ミラー５０ａにおいてほとんどが透過して、レーザ光Ｗ４２としてレーザ光源装置１００ｅの外部に射出することとなる。一方、光Ｗ３２に含まれる波長が１０６３ｎｍの光は、出力ミラー５０ａにおいて１００％反射されてレーザ光の増幅に供されることとなる。また、光Ｗ３３のうち、波長が５３１ｎｍの光は、出力ミラー５０ａにおいてほとんどが透過して、レーザ光Ｗ４３としてレーザ光源装置１００ｅの外部に射出することとなる。一方、光Ｗ３３に含まれる波長が１０６２ｎｍの光は、出力ミラー５０ａにおいて１００％反射されてレーザ光の増幅に供されることとなる。また、光Ｗ３４のうち、波長が５３０．５ｎｍの光は、出力ミラー５０ａにおいてほとんどが透過して、レーザ光Ｗ４４としてレーザ光源装置１００ｅの外部に射出することとなる。一方、光Ｗ３４に含まれる波長が１０６１ｎｍの光は、出力ミラー５０ａにおいて１００％反射されてレーザ光の増幅に供されることとなる。
【００４９】
以上のように、レーザ光源装置１００ｅでは、各レーザ素子２１ａ〜２４ａから射出された赤外光である基本レーザ光が共振して増幅されると共に、波長変換素子４０において波長変換されて緑色のレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４として射出される。このとき、各レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４の波長は、５３２ｎｍ，５３１．５ｎｍ，５３１ｎｍ，５３０．５ｎｍと、それぞれ異なることとなる。従って、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減することができ、かかるレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４を照射した場合において、スペックルノイズの発生を抑制することができる。また、レーザ光源装置１００ｅでは、波長変換素子４０をペルチェ素子６１で冷却することで、波長変換素子４０の温度分布を一定に維持するように制御しているので、入射する各光Ｗ２１〜Ｗ２４の波長に応じて高効率で波長変換を行うことができる。
【００５０】
Ｇ．第７の実施例：
図１３は、第７の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザ光源装置１００ｆは、ペルチェ素子６１と温度センサ６２ａ〜６２ｄと温度制御部６３とを備えていない点、及び、波長変換素子４０ａの内部構造が異なる点において、図１０に示すレーザ光源装置１００ｅと異なり、他の構成については、第６の実施例と同じである。
【００５１】
上述した第６の実施例における波長変換素子４０の分極反転周期（ドメインピッチ）は、初期状態において均一であった。これに対して、波長変換素子４０ａのドメインピッチは、初期状態において不均一となっている。具体的には、波長変換素子４０ａは、ドメインピッチが異なる４つの領域Ｓ３，Ｔ３，Ｕ３，Ｖ３を有しており、各領域Ｓ３，Ｔ３，Ｕ３，Ｖ３のドメインピッチは、この順番で短くなっている。各領域Ｓ３〜Ｖ３におけるドメインピッチは、各領域Ｓ３〜Ｖ３に入射される光Ｗ２１〜Ｗ２４の波長に応じて定められている。すなわち、領域Ｓ３におけるドメインピッチは、波長１０６４ｎｍの光を対象として高効率で波長変換を行うように設定されている。同様にして、領域Ｔ３におけるドメインピッチは波長１０６３ｎｍの光を、領域Ｕ３におけるドメインピッチは波長１０６２ｎｍの光を、領域Ｖ３におけるドメインピッチは波長１０６１ｎｍの光を、それぞれ対象として高効率で波長変換を行うように設定されている。なお、各領域Ｓ３〜Ｖ３における具体的なドメインピッチは、実験により定められている。
【００５２】
このように、レーザ光源装置１００ｆでは、波長変換素子４０ａにおけるドメインピッチが、入射する光Ｗ２１〜Ｗ２４の波長に応じた長さとなるように形成されているので、互いに異なる波長の光Ｗ２１〜Ｗ２４が入射しても、それぞれの光を高効率で波長変換することができる。また、ドメインピッチを不均一とするために、ペルチェ素子等を用いることがないので、レーザ光源装置１００ｆのサイズをレーザ光源装置１００ｅに比べて小さくすることができる。
【００５３】
Ｈ．第８の実施例：
図１４は、第８の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザ光源装置１００ｇは、図１０に示すペルチェ素子６１と温度センサ６２ａ〜６２ｄと温度制御部６３とに代えて、電圧制御部７１と電極７２とを備えている点において、レーザ光源装置１００ｇと異なり、他の構成については第６の実施例におけるレーザ光源装置１００ｅと同じである。上述した第６の実施例では、ぺルチェ素子６１を用いて波長変換素子４０を冷却することで、波長変換素子４０の屈折率を変化させると共にドメインピッチを光Ｗ２１〜Ｗ２４の入射位置に応じて変化させていた。これに対して、本実施例では、波長変換素子４０に電圧を印加することで、波長変換素子４０の屈折率及びドメインピッチを変化させる。
【００５４】
波長変換素子４０は、Ｙ軸方向に自発分極と反転分極とが交互に積層されたドメイン構造を有している。電極７２は、波長変換素子４０の１つの側面において、反転分極部分に接着されている。なお、電極７２が接着された面の反対側の面にも対となる電極（図示省略）が接着されている。そして、これらの対となった電極によって波長変換素子４０を挟みこんで反転分極部分に印加することで、波長変換素子４０において熱膨張を生じさせる。この熱膨張によって波長変換素子４０の屈折率が変化すると共にドメインピッチが変化することとなる。
【００５５】
各電極７２は、電圧制御部７１に接続されており、電圧制御部７１は、各電極７２における印加電圧を制御する。このとき、電圧制御部７１は、印加する電圧を時間変化させる。そうすると、例えば、或る時刻においては、その時刻に波長変換素子４０に印加される電圧で定められる屈折率及びドメインピッチによって、光Ｗ２１（中心波長＝１０６４ｎｍ）が波長変換され、その他の光Ｗ２２〜Ｗ２４はほとんど波長変換されないこととなる。同様にして、他の時刻においては、光Ｗ２２〜Ｗ２４のうち、いずれかの光について波長変換が実行され、その他の光については、ほとんど波長変換されないこととなる。したがって、波長変換素子４０において、中心波長の異なる４つの光Ｗ２１〜Ｗ２４（波長：１０６４ｎｍ〜１０６１ｎｍ）を入射することとなっても、それぞれの光について、波長変換を行うことが可能となる。それゆえ、中心波長の異なる４つのレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４を出力ミラー５０ａから射出することができ、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減してスペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００５６】
Ｉ．第９の実施例：
図１５は、第９の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザ光源装置１００ｈは、電極７２ａ〜７２ｄの形状が異なる点及び電極７２ａ〜７２ｄへの電圧の印加方法が異なる点において、第８の実施例におけるレーザ光源装置１００ｇ（図１４）と異なり、他の構成については、第８の実施例と同じである。
【００５７】
具体的には、レーザ光源装置１００ｈでは、電極７２ａは、光Ｗ２１が入射する領域Ｓ４の反転分極部分において、隣接する電極７２ｂと間隔を空けて設置されている。同様にして、電極７２ｂは光Ｗ２２が入射する領域Ｔ４の反転分極部分において、電極７２ｃは光Ｗ２３が入射する領域Ｕ４の反転分極部分において、電極７２ｄは光Ｗ２４が入射する領域Ｖ４の反転分極部分において、それぞれ隣接する電極と間隔を空けて設置されている。そして、このような構成の下、電圧制御部７１は、各電極７２ａ〜７２ｄに対して、それぞれ異なる電圧を印加する。
【００５８】
具体的には、電圧制御部７１は、電極７２ａには、波長１０６４ｎｍの光を高効率で波長変換させるような屈折率及びドメインピッチを実現する電圧を印加する。同様にして、電極７２ｂには波長１０６３ｎｍの光を、電極７２ｃには波長１０６２ｎｍの光を、電極７２ｄには波長１０６１ｎｍの光を、それぞれ、高効率で波長変換させるような屈折率及びドメインピッチを実現する電圧を印加する。なお、これらの電圧については、予め実験により測定しておき、電圧制御部７１に設定しておく。以上のような構成とすることで、波長変換素子４０において、中心波長の異なる４つの光Ｗ２１〜Ｗ２４（波長：１０６４ｎｍ〜１０６１ｎｍ）を入射することとなっても、それぞれの光について、波長変換を行うことが可能となる。それゆえ、中心波長の異なる４つのレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４を出力ミラー５０ａから射出することができ、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減してスペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００５９】
Ｊ．第１０の実施例：
図１６は、第１０の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す断面図である。このレーザ光源装置１００ｉは、波長変換素子４０が半導体レーザアレイ２０ａとバンドパスフィルタ３０ｆとの間に配置されている点において、上述した第６の実施例におけるレーザ光源装置１００ｅ（図１０）と異なり、他の構成については、第６の実施例と同じである。ここで、バンドパスフィルタ３０ｆの透過特性は、第６の実施例におけるバンドパスフィルタ３０ｅ（図１０）の透過特性と異なる。また、反射光Ｒ１１〜Ｒ１４は、図示の便宜上省略している。
【００６０】
図１７は、バンドパスフィルタ３０ｆの透過特性を模式的に示す説明図である。バンドパスフィルタ３０ｆは、透過率が最小値から局域的に１００％まで上昇する波長域（以下、「局域透過波長域」と呼ぶ。）が存在する透過特性を有している。そして、この局域透過波長域の中心波長は、入射角に応じて異なる特性を有している。例えば、入射角０°の場合には、局域透過波長域の中心波長は１０６５ｎｍであるのに対して、角度θ４１（＞０°）の場合には、局域透過波長域の中心波長は１０６４ｎｍである。そして、図１７の例では、入射角が大きくなるに従って、局域透過波長域の中心波長は短くなり、角度θ４４（＞θ４１）の場合には、局域透過波長域の中心波長は１０６１ｎｍとなっている。なお、図示の便宜上、入射角が０°以外の場合については、局域透過波長域のみを破線で示しているが、局域透過波長域以外のグラフの形状は、入射角０°の場合と同様である。また、図示は省略しているが、入射角度がθ４２（θ４４＜θ４２＜θ４１）の場合に局域透過波長域の中心波長は１０６３ｎｍであり、θ４３（θ４４＜θ４３＜θ４２）の場合に局域透過波長域の中心波長は１０６２ｎｍであるものとする。そして、バンドパスフィルタ３０ｆは、１０６１ｎｍよりも十分に短い波長では、入射角に関わらず透過率はほぼ１００％となっている。図１７の例では、１０６１ｎｍの１／２の波長の５３２．５ｎｍでは、透過率はほぼ１００％となっている。
【００６１】
レーザ素子２１ａ（図１６）から射出された光Ｗ２１（中心波長＝１０６４ｎｍ）は、波長変換素子４０において、その一部を波長変換される。従って、光Ｗ２１には、波長変換後の光（波長＝５３２ｎｍ）と共に、変換前の元の光（波長＝１０６４ｎｍ）が含まれる。この光Ｗ２１は、バンドパスフィルタ３０ｆに入射角θ４１で入射する。それゆえ、図１７（Ａ）に示すように、光Ｗ２１に含まれる波長が１０６４ｎｍの光と波長が５３２ｎｍの光とは、いずれもバンドパスフィルタ３０ｆを透過して、光Ｗ２１として出力ミラー５０ａに向かう。出力ミラー５０ａの反射特性は、図１１（Ｂ）に示すように、波長が１０６４ｎｍの光については１００％の反射率であり、波長が５３２ｎｍの光については５％未満の反射率となっている。それゆえ、バンドパスフィルタ３０ｆから射出された光Ｗ２１のうち、波長が１０６４ｎｍの光は、出力ミラー５０ａで反射されて反射光Ｒ２１としてバンドパスフィルタ３０ｆに向かい、レーザ光の増幅に供される。一方、バンドパスフィルタ３０ｆから射出された光２１のうち、波長が５３２ｎｍの光は、出力ミラー５０ａを透過して、レーザ光Ｗ４１として、レーザ光源装置１００ｉの外部へと射出する。
【００６２】
同様にして、レーザ素子２２ａ〜２４ａから射出された光Ｗ１２〜Ｗ１４についても、波長変換素子４０において一部が波長変換され、光Ｗ２２〜Ｗ２４としてバンドパスフィルタ３０ｆに入射する。光Ｗ２２〜Ｗ２４のバンドパスフィルタ３０ｆへの入射角θ４２〜θ４４においては、それぞれの光Ｗ２２〜Ｗ２４に含まれる波長変換前の光と、波長変換後の光（１／２波長の光）とは、いずれもほとんどが透過して光Ｗ２２〜Ｗ２４として出力ミラー５０ａに入射する。そして、波長変換前の光はほとんどが出力ミラー５０ａにおいて反射されて（光Ｒ２２〜Ｒ２４）、レーザ光の増幅に利用される。一方、波長変換後の光は、出力ミラー５０ａを透過して、レーザ光Ｗ４２〜Ｗ４４としてレーザ光源装置１００ｉの外部へと射出する。
【００６３】
以上のように、波長変換素子４０が半導体レーザアレイ２０ａとバンドパスフィルタ３０ｆとの間に配置されている構成であっても、波長変換素子４０において波長変換された光（可視光）は、出力ミラー５０ａを透過してレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４としてレーザ光源装置１００ｉの外部に射出する。一方、波長変換前の光（赤外光）は、レーザ光の増幅に利用することができる。また、レーザ光源装置１００ｉから射出されるレーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４は、互いに波長が異なるので、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減することができる。それゆえ、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４を照射した場合において、スペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００６４】
なお、第７〜第９の実施例におけるレーザ光源装置１００ｆ，１００ｇ，１００ｈの構成において、波長変換素子４０の配置位置を、半導体レーザアレイ２０ａとバンドパスフィルタ３０ｆとの間に変更した構成においても、本実施例と同様にして、レーザ光Ｗ４１〜Ｗ４４のコヒーレンスを低減することができ、スペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００６５】
Ｋ．第１１の実施例：
図１８は、本発明のレーザ光源装置を適用したモニタ装置の概略構成図である。このモニタ装置４００は、装置本体４１０と、光伝送部４２０と、を備えている。装置本体４１０は、上述した第１の実施例におけるレーザ光源装置１００（図１）を備えている。また、装置本体４１０は、集光レンズ１５０と、カメラ４１１と、を備えている。
【００６６】
光伝送部４２０は、光を送る側のライトガイド４２１と、光を受ける側のライトガイド４２２と、を備えている。各ライドガイド４２１，４２２は、多数本の光ファイバを束ねたものであり、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド４２１の入射側にはレーザ光源装置１００が配置され、他方の射出側には拡散板４２３が配置されている。光を受ける側のライトガイド４２２の入射側には結像レンズ４２４が配置されている。
【００６７】
レーザ光源装置１００から射出されたレーザ光は、集光レンズ１５０で集められ、ライトガイド４２１を伝って拡散板４２３により拡散されて被写体を照射する。そして、被写体からの反射光は、結像レンズ４２４に入射して、ライトガイド４２２を伝ってカメラ４１１に送られる。このようにして、レーザ光源装置１００により射出したレーザ光によって被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像を、カメラ４１１で撮像することができる。なお、モニタ装置４００において、レーザ光源装置１００に代えて、上述したレーザ光源装置１００ａ〜１００ｉのいずれかを備えるようにしてもよい。
【００６８】
Ｌ．第１２の実施例：
図１９は、本発明のレーザ光源装置を適用したプロジェクタの概略構成図である。このプロジェクタ５００は、赤色光を射出する前述のレーザ光源装置１００（図１）と、緑色光を射出する前述のレーザ光源装置１００ｆ（図１３）と、青色光を射出するレーザ光源装置１００ｊと、を備えている。レーザ光源装置１００ｊは、レーザ光源装置１００ｆと構成がほぼ同じである。具体的には、レーザ光源装置１００ｊは、半導体レーザアレイ２０ｂと、バンドパスフィルタ３０ｇと、波長変換素子４０ａと、出力ミラー５０ｂと、を備えている。半導体レーザアレイ２０ｂは、中心波長が９００ｎｍ程度の近赤外線を射出するレーザ素子（図示省略）を備えている。バンドパスフィルタ３０ｇは、中心波長が９００ｎｍ程度の近赤外線を透過する。波長変換素子４０ａは、近赤外線を高効率で波長変換を行って中心波長が４５０ｎｍ程度の青色光を射出する。出力ミラー５０ｂは、波長変換後の青色光を透過し、波長変換前の光（中心波長が９００ｎｍ程度の赤外線）をほぼ反射させる反射特性を有する。そして、レーザ光源装置１００ｊから射出されるレーザ光は、レーザ光源装置１００ｆと同様に、互いに波長が異なり、低コヒーレンスとなっている。
【００６９】
また、プロジェクタ５００は、各色光を射出するレーザ光源装置１００，１００ｆ，１００ｊから射出された各色のレーザ光ＬＢｒ，ＬＢｇ，ＬＢｂをパソコン（図示省略）等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを備えている。また、プロジェクタ５００は、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂから射出された光を合成するクロスダイクロイックプリズム５０６と、投写レンズ５０７と、を備えている。
【００７０】
さらに、プロジェクタ５００は、各レーザ光源装置１００，１００ｆ，１００ｊから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源装置１００，１００ｆ，１００ｊよりも光路下流側に、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂが配置されている。プロジェクタ５００は、これらの均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂによって照度分布が均一化された光で液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを照射している。なお、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂは、例えば、ホログラムとフィールドレンズとの組み合わせによって構成することができる。
【００７１】
各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ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５０６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。そして、合成された光は投写レンズ５０７によってスクリーン５１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００７２】
上述したように、各レーザ光源装置１００，１００ｆ，１００ｊから射出されたレーザ光はコヒーレンスが低くなっている。従って、合成光が投写されるスクリーン５１０において、スペックルノイズを低減することができる。
【００７３】
Ｍ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７４】
Ｍ１．変形例１：
上述した各実施例では、レーザ光源装置１００〜１００ｊが備えるレーザ素子２１〜２４，２１ａ〜２４ａは、一次元のアレイ構造を有するものとしたが、二次元のアレイ構造を有するものであってもよい。また、これらレーザ素子２１〜２４，２１ａ〜２４ａは、面発光型のレーザ素子であるものとしたが、面発光型のレーザ素子に代えて、光の共振する方向が基板面に対して平行となる端面発光型のレーザ素子であってもよい。また、光源は、内部共振を行う半導体レーザ素子から成るものでなくとも、内部共振を行わない固体レーザやガスレーザ等を射出するレーザ装置から成るものであってもよい。例えば、光源がＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ装置で構成される場合、励起用光源（例えば半導体レーザ）からの光をＹＡＧ結晶のレーザロッドに照射して得られた光（請求項における基本波光に相当）を、外部共振器で共振して増幅させて射出することとなる。かかる構成においても、複数のＹＡＧレーザ装置から射出されるレーザ光の波長を互いに異なるものとして複数のレーザ光のコヒーレンスを低減することができ、スペックルノイズの発生を抑制することが可能となる。
【００７５】
Ｍ２．変形例２：
上述した各実施例では、複数のレーザ素子から成るレーザアレイによって、複数の光路を通る光を射出する構成であったが、レーザアレイを用いない構成としてもよい。例えば、１つのレーザ素子から射出したレーザ光をスプリッタ等により、複数の光路に分けて射出する構成としてもよい。かかる構成では、複数のレーザ光同士は、波長も位相もほぼ同じとなってコヒーレンスが高くなる。しかしながら、上述したように、各レーザ光源装置１００〜１００ｊでは、これらの複数のレーザ光を、それぞれ異なる中心波長のレーザ光として射出するので、コヒーレンスを低減してスペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００７６】
Ｍ３．変形例３：
上述した各実施例では、レーザ光源装置１００〜１００ｊは、いずれも外部共振型のレーザ光源装置であるものとしたが、外部共振を行わないレーザ光源装置であってもよい。例えば、第１の実施例におけるレーザ光源装置１００（図１）において、各レーザ素子２１〜２４の出力が、外部共振せずとも十分に大きい場合には、出力ミラー５０を備えない構成として、外部共振せずにレーザ光を外部に射出するようにしてもよい。この場合、バンドパスフィルタ３０を透過した光Ｗ２１〜Ｗ２４がレーザ光源装置１００から射出されることとなる。上述したように、光Ｗ２１〜Ｗ２４の中心波長は互いに異なることとなるので、以上のような構成においてもレーザ光源装置から射出するレーザ光のコヒーレンスを低減して、スペックルノイズの発生を抑制することができる。
【００７７】
Ｍ４．変形例４：
上述した第１２の実施例では、プロジェクタ５００における光変調手段としては、液晶ライトバルブを用いるものであったが、液晶ライトバルブに限らず、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Texas Instruments社の商標）など、他の任意の変調手段を用いる構成であってもよい。また、上述した第１〜第１０の実施例におけるレーザ光源装置１００〜１００ｆは、モニタ装置（第１１の実施例）及びプロジェクタ（第１２の実施例）以外にも、照明装置など、光源を必要とする任意の装置に用いることができる。
【００７８】
Ｍ５．変形例５：
上述した第１実施例では、バンドパスフィルタ３０〜３０ｆに入射する光Ｗ１１〜Ｗ１４は、全て入射角度が異なるものとしたが、これらの光Ｗ１１〜Ｗ１４のうち、少なくとも２つの光について入射角が異なるようにしてもよい。このようにしても、光Ｗ１１〜Ｗ１４の入射角が全て同一である場合に比べて、コヒーレンスを低減することが可能となる。なお、第１の実施例に限らず、第２〜第３の実施例、及び、第６〜第１２の実施例においても、少なくとも２つの光について入射角を異なるようにしてもよい。また、第４〜第５の実施例では、誘電体薄膜層３９ａの厚みを領域Ｓ１〜Ｖ１のうちの、少なくとも２つの領域において異なるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施例としてのレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１に示すバンドパスフィルタ３０の透過特性と、図１に示す出力ミラー５０の反射特性と、を模式的に示す説明図である。
【図３】図１に示すレーザ光源装置１００をバンドパスフィルタ３０における４つの光軸を含むラインＬ１で切断した断面図である。
【図４】第２の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図５】図４に示すレーザ光源装置１００ａをバンドパスフィルタ３０ａにおける４つの光軸を含むラインＬ２で切断した断面図である。
【図６】第３の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図７】図６に示すレーザ光源装置１００ｂをバンドパスフィルタ３０ｂにおける４つの光軸を含むラインＬ３で切断した断面図である。
【図８】第４の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図９】第５の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図１０】第６の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図１１】図１０に示すバンドパスフィルタ３０ｅの透過特性と、図１０に示す出力ミラー５０ａの反射特性と、を模式的に示す説明図である。
【図１２】図１０に示すレーザ光源装置１００ｅをバンドパスフィルタ３０ｅにおける４つの光軸を含むラインＬ４で切断した断面図である。
【図１３】第７の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図１４】第８の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図１５】第９の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図１６】第１０の実施例におけるレーザ光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図１７】バンドパスフィルタ３０ｆの透過特性を模式的に示す説明図である。
【図１８】本発明のレーザ光源装置を適用したモニタ装置の概略構成図である。
【図１９】本発明のレーザ光源装置を適用したプロジェクタの概略構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
２０，２０ａ，２０ｂ...半導体レーザアレイ
２１〜２４，２１ａ〜２４ａ...レーザ素子
２５...共振用ミラー
２６...内部共振用ミラー
３０，３０ａ〜３０ｇ...バンドパスフィルタ
３９ａ...誘電体薄膜層
３９ｂ...ガラス基板
４０，４０ａ...波長変換素子
５０，５０ａ，５０ｂ...出力ミラー
６１...ペルチェ素子
６２ａ〜６２ｄ...温度センサ
６３...温度制御部
７１...電圧制御部
７２，７２ａ〜７２ｄ...電極
１００，１００ａ〜１００ｊ...レーザ光源装置
１５０...集光レンズ
４００...モニタ装置
４１０...装置本体
４１１...カメラ
４２０...光伝送部
４２１，４２２...ライトガイド
４２３...拡散板
４２４...結像レンズ
５００...プロジェクタ
５０２Ｒ...均一化光学系
５０４Ｒ...液晶ライトバルブ
５０６...クロスダイクロイックプリズム
５０７...投写レンズ
５１０...スクリーン
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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