(57)【要約】【課題】波長変換素子を備える外部共振型レーザ光源装置において、波長変換後の光を効率的に利用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，第２のミラーと、レーザ媒質と、レーザ媒質と第２のミラーとの間に配置され、基本波光について波長変換を行って、第１の変換光と無変換光とを射出する波長変換素子と、レーザ媒質と波長変換素子との間に配置され、無変換光が第２のミラーで反射して再び波長変換素子に入射して波長変換された第２の変換光を、所定の方向に反射させる第３のミラーと、を有するレーザ光射出セットを複数備え、複数のレーザ光射出セットは、第１の変換光が同じ方向に射出されると共に反射変換光が互いに近づくように配置され、外部共振型レーザ光源装置は、さらに、各レーザ光射出セットから射出された反射変換光を、第１の変換光の射出方向と同じ方向に偏向して射出する偏向部を備える。【選択図】図１
2008160015.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、前記基本波光を射出するレーザ媒質と、
前記レーザ媒質と前記第２のミラーとの間に配置され、入射する前記基本波光について波長変換を行って、波長変換された後の第１の変換光と、波長変換されなかった無変換光と、を射出する波長変換素子と、
前記レーザ媒質と前記波長変換素子との間に配置され、前記無変換光が前記第２のミラーにおいて反射して再び前記波長変換素子に入射して波長変換された第２の変換光を、所定の方向に反射させて反射変換光を射出する第３のミラーと、
を有するレーザ光射出セットを複数備え、
前記複数のレーザ光射出セットは、各レーザ光射出セットから射出される前記第１の変換光が同じ方向に射出されると共に、各レーザ光射出セットから射出される前記反射変換光が互いに近づくように配置されており、
前記外部共振型レーザ光源装置は、さらに、各レーザ光射出セットから射出された前記反射変換光を、それぞれ前記第１の変換光の射出方向と同じ方向に偏向して射出する偏向部を備え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、
前記偏向部は、前記複数のレーザ光射出セットとは別に構成され、
前記偏向部は、複数の偏向面を有し、前記複数のレーザ光射出セットから射出される前記反射変換光を、それぞれ異なる前記偏向面によって、前記第１の変換光の射出方向と同じ方向に偏向する、
外部共振型レーザ光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の外部共振型レーザ光源装置において、
各レーザ光射出セットにおいて、前記第３のミラーが前記偏向部として働く、
外部共振型レーザ光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の外部共振型レーザ光源装置において、
前記複数のレーザ光射出セットのうち、少なくとも１つのレーザ光射出セットにおいて、前記偏向部として働く前記第３のミラーによって前記第１の変換光の射出方向と同じ方向に偏向された前記反射変換光は、前記波長変換素子を透過しない光路を通る、
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において用いられる前記レーザ光射出セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子を備える外部共振型レーザ光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタやモニタ装置等の照明用光源として、高効率なレーザ光源装置が用いられることがある。このレーザ光源装置として、非線形光学結晶等から成る波長変換素子を備え、この波長変換素子において赤外線を可視光（例えば、緑色光や青色光等）に波長変換して射出するものがある（下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１００７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような波長変換素子を備えたレーザ光源装置として、レーザ光源（例えば、半導体レーザアレイや固体レーザ装置等）から射出された光を、レーザ光源の外部に配置された共振器で共振して増幅し、より強度の高いレーザ光を射出するものがある。このような外部共振型レーザ光源装置では、レーザ光源から射出された光の一部は、波長変換素子において波長変換されて外部に射出される。一方、波長変換素子において波長変換されなかった光（無変換光）は、外部共振器を構成するミラーで反射し、再びレーザ媒質に入射して増幅に用いられる。しかしながら、この外部共振の復路において無変換光が再び波長変換素子に入射すると、入射した光の一部は波長変換されるが、この波長変換後の光は、レーザ媒質に入射しても増幅に用いられずに吸収されてしまう。それゆえ、波長変換後の光を、効率的に照明用光源として用いることは困難であった。
【０００５】
本発明は、波長変換素子を備える外部共振型レーザ光源装置において、波長変換後の光を効率的に利用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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の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、前記基本波光を射出するレーザ媒質と、前記レーザ媒質と前記第２のミラーとの間に配置され、入射する前記基本波光について波長変換を行って、波長変換された後の第１の変換光と、波長変換されなかった無変換光と、を射出する波長変換素子と、前記レーザ媒質と前記波長変換素子との間に配置され、前記無変換光が前記第２のミラーにおいて反射して再び前記波長変換素子に入射して波長変換された第２の変換光を、所定の方向に反射させて反射変換光を射出する第３のミラーと、を有するレーザ光射出セットを複数備え、前記複数のレーザ光射出セットは、各レーザ光射出セットから射出される前記第１の変換光が同じ方向に射出されると共に、各レーザ光射出セットから射出される前記反射変換光が互いに近づくように配置されており、前記外部共振型レーザ光源装置は、さらに、各レーザ光射出セットから射出された前記反射変換光を、それぞれ前記第１の変換光の射出方向と同じ方向に偏向して射出する偏向部を備えることを要旨とする。
【０００７】
本発明の外部共振型レーザ光源装置では、第２の変換光は、第３のミラーによって反射変換光として射出され、さらに、第１の変換光の射出方向と同じ方向に偏向して射出されるので、第２の変換光をレーザ媒質において吸収させずに利用することができ、波長変換後の光を効率的に利用することができる。また、各レーザ光射出セットから射出される反射変換光が互いに近づくように構成されているので、偏向部において偏向した反射変換光のビーム間隔を比較的狭くすることができ、レーザ光射出セットの下流側の光学系の大きさを比較的小さくすることができる。
【０００８】
上記外部共振型レーザ光源装置において、前記偏向部は、前記複数のレーザ光射出セットとは別に構成され、前記偏向部は、複数の偏向面を有し、前記複数のレーザ光射出セットから射出される前記反射変換光を、それぞれ異なる前記偏向面によって、前記第１の変換光の射出方向と同じ方向に偏向するようにしてもよい。
【０００９】
このような構成とすることで、各レーザ光射出セットから射出される反射変換光を第１の変換光と同じ方向に偏向することができ、波長変換後の光を効率的に利用することができる。
【００１０】
上記外部共振型レーザ光源装置において、各レーザ光射出セットにおいて、前記第３のミラーが前記偏向部として働くようにしてもよい。
【００１１】
このような構成とすることで、反射変換光を第１の変換光の射出方向と同じ方向に偏向して射出するために、レーザ光射出セットとは別の装置として偏向部を構成しなくともよい。従って、レーザ光射出セットとは別の装置として偏向部を構成する場合に比べて、部品点数を減らすことができ、外部共振型レーザ光源装置を小型化することができる。また２つのレーザ光射出セットの間の距離を比較的短くすることができるので、偏向した反射変換光のビーム間隔を比較的狭くすることができ、レーザ光射出セットの下流側の光学系の大きさを比較的小さくすることができる。
【００１２】
上記外部共振型レーザ光源装置において、前記複数のレーザ光射出セットのうち、少なくとも１つのレーザ光射出セットにおいて、前記偏向部として働く前記第３のミラーによって前記第１の変換光の射出方向と同じ方向に偏向された前記反射変換光は、前記波長変換素子を透過しない光路を通るようにしてもよい。
【００１３】
このような構成とすることで、少なくとも１つのレーザ光射出セットにおいて、第３のミラーを用いて偏向した反射変換光が波長得変換素子において吸収されることを抑制することができ、反射変換光の利用効率の低下を抑制することができる。また、かかるレーザ光射出セットにおいて、波長変換素子は、第３のミラーを用いて偏向された反射変換光を入射しないので、反射変換光の熱等に起因する波長変換素子の劣化を抑制することができる。また、反射変換光が波長変換素子を透過しない光路を通るようにするために波長変換素子の厚みを小さくすることで、レーザ光射出セットを小型化することができ、外部共振型レーザ光源装置全体も小型化することができる。
【００１４】
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に用いられるレーザ光射出セット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】
【００１５】
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．変形例：
【００１６】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての外部共振型レーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。この外部共振型レーザ光源装置１０００は、レーザ光射出セット１００ａと、レーザ光射出セット１００ｂと、これら２つのレーザ光射出セット１００ａ，１００ｂの間に配置された偏向用のプリズム２００と、を備えている。２つのレーザ光射出セット１００ａ，１００ｂは、互いにプリズム２００を挟んで対称となる構成を有している。プリズム２００は、表面に反射膜が形成された複数の偏向面を有しており、偏向面に入射する光（可視光）を全反射する。
【００１７】
レーザ光射出セット１００ａは、半導体レーザアレイ１１０ａと、偏向ミラー１２０ａと、波長変換素子１３０ａと、出力ミラー１４０ａと、射出窓１５０ａと、射出窓１６０ａと、ペルチェ素子１７０ａと、を備えている。射出窓１５０ａ及び射出窓１６０ａは、研磨された光学ガラスから成る。ペルチェ素子１７０ａは、波長変換素子１３０ａの側面のうち、射出窓１６０ａとは逆側の側面に接着されている。半導体レーザアレイ１１０ａは、複数のレーザ素子１１１ａがＹ軸方向に一列に並ぶ一次元のアレイ構造を有する。
【００１８】
図２は、図１に示すレーザ素子１１１ａの内部構造の概略を示す説明図である。このレーザ素子１１１ａは、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）素子であり、共振用ミラー２１と、内部共振用ミラー２２と、クラッド層及び活性層等からなるレーザ媒質２３と、を備えている。レーザ素子１１１ａは、共振用ミラー２１と内部共振用ミラー２２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。）をＺ軸方向に射出する。内部共振用ミラー２２は、内部共振した光の一部を透過して、レーザ素子１１１ａにおける基本レーザ光の出力窓の役割を果たす。共振用ミラー２１は、全反射ミラーであり、内部共振用ミラー２２との間における内部共振に用いられるのと共に、出力ミラー１４０ａ（図１）と対をなして外部共振器を構成する。
【００１９】
波長変換素子１３０ａ（図１）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１３０ａとして、ＰＰＬＮ（Periodically Poled LiNb3）を用いることができる。波長変換素子１３０ａは、波長変換の対象となる光の波長について温度依存性が認められる。そこで、レーザ光射出セット１００ａでは、ペルチェ素子１７０ａを用いて波長変換素子１３０ａを冷却することで、波長変換素子１３０ａの温度を一定に保つようにして、所定の波長の光について波長変換を行うようにしている。ペルチェ素子１７０ａの駆動制御は、図示せざる温度制御部によって、ペルチェ素子１７０ａに流れる電流を制御することで実行する。なお、波長変換素子１３０ａの波長変換効率は、ペルチェ素子１７０ａを用いて一定に保たれる温度において２０％であるものとする。なお、ペルチェ素子１７０ａに代えて、または、ペルチェ素子１７０ａと共に、ヒータを用いて波長変換素子１３０ａの温度を一定に保つようにすることもできる。
【００２０】
ここで、外部共振型レーザ光源装置１０００における「外部共振型」とは、半導体レーザアレイ１１０ａから射出される光を、半導体レーザアレイ１１０ａ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、レーザ光射出セット１００ａは、レーザ素子１１１ａから射出される基本レーザ光を、出力ミラー１４０ａと共振用ミラー２１（図２）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、レーザ素子１１１ａから射出した基本レーザ光Ｗ１ａ（波長：１０６４ｎｍ）は、偏向ミラー１２０ａを透過して波長変換素子１３０ａに入射して、光Ｗ２ａとして波長変換素子１３０ａから射出される。波長変換素子１３０ａの変換効率は２０％であるので、光Ｗ１ａの２０％は波長が５３２ｎｍの光に変換される。また、光Ｗ１ａの残りの一部（１％程度）は波長変換素子１３０ａに吸収される。そして、光Ｗ１ａのうち、波長変換素子１３０ａにおいて、波長変換及び吸収がなされなかった残りの光（光１ａの約７９％）は、透過することとなる。従って、光Ｗ２ａには、波長変換後の光（波長：５３２ｎｍ）と波長変換されなかった光（波長：１０６４ｎｍ）とが含まれている。
【００２１】
図３（Ａ）は、図１に示す出力ミラー１４０ａの反射特性を模式的に示す説明図である。出力ミラー１４０ａは、ガラス基板に誘電体薄膜層（ＴｉＯ2層やＳｉＯ2層など）が形成されたものである。そして、この出力ミラー１４０ａは、１０６４ｎｍを中心波長とする所定の幅の波長域において、局域的に高い反射率を示し、その他の波長域では低い反射率を示す。したがって、光Ｗ２ａ（図１）に含まれる光のうち、波長が１０６４ｎｍの光（赤外線）は１００％反射し、波長が５３２ｎｍの光（緑色光）は、ほぼ透過してレーザ光射出セット１００ａの外部へと射出される。
【００２２】
出力ミラー１４０ａにおいて反射された光Ｒ１ａ，Ｒ３ａ（波長：１０６４ｎｍ）は、再び波長変換素子１３０ａに入射する。なお、光Ｒ１ａと光Ｒ３ａとは、同じ光であるが、説明の便宜上分けて記載している。光Ｒ１ａは、波長変換素子１３０ａにおいて波長変換され、波長が５３２ｎｍの光Ｒ２ａとなって偏向ミラー１２０ａに入射する。一方、光Ｒ３ａは、波長変換素子１３０ａにおいて波長変換されずにそのまま透過して、偏向ミラー１２０ａに入射する。
【００２３】
図３（Ｂ）は、図１に示す偏向ミラー１２０ａの反射特性を模式的に示す説明図である。偏向ミラー１２０ａは、５３２ｎｍを中心波長とする所定の幅の波長域において、局域的に高い反射率を示し、その他の波長域では低い反射率を示す。したがって、光Ｒ２ａ（図１）は、波長が５３２ｎｍであるので、偏向ミラー１２０ａにおいて反射される。ここで、偏向ミラー１２０ａは、光Ｒ２ａの光軸に対して所定の角度（４５°）を成しており、光Ｒ２ａは、偏向ミラー１２０ａにおいて光軸を９０°曲げられて、射出窓１６０ａからレーザ光射出セット１００ａの外部へと射出される。一方、光Ｒ３ａは、波長が１０６４ｎｍであるので、偏向ミラー１２０ａを透過してレーザ素子１１１ａに入射する。そして、レーザ素子１１１ａに入射した光Ｒ３ａは、レーザ素子１１１ａ内部で増幅に供されることとなる。
【００２４】
射出窓１６０ａから射出された光Ｒ５ａは、プリズム２００において反射されて、光Ｗ４ａとして光Ｗ２ａと同じ方向に進み、外部共振型レーザ光源装置１０００の外部へと射出される。以上の説明は、レーザ光射出セット１００ａについてであったが、レーザ光射出セット１００ｂについても同様である。
【００２５】
なお、上述した共振用ミラー２１（図２）が請求項における第１のミラーに相当する。また、出力ミラー１４０ａ（１４０ｂ）が請求項における第２のミラーに、偏向ミラー１２０ａ（１２０ｂ）が請求項における第３のミラーに、プリズム２００が請求項における偏向部に、光Ｗ２ａ（Ｗ２ｂ）のうち、波長が５３２ｎｍの光が請求項における第１の変換光に、光Ｗ２ａ（Ｗ２ｂ）のうち、波長が１０６４ｎｍの光が請求項における無変換光に、光Ｒ２ａ（Ｒ２ｂ）が請求項における第２の変換光に、光Ｒ５ａ（Ｒ５ｂ）が、請求項における反射変換光に、それぞれ相当する。
【００２６】
このように、外部共振型レーザ光源装置１０００では、外部共振の復路（出力ミラー１４０ａ，１４０ｂ→共振用ミラー２１）で波長変換された後の光Ｒ２ａ（Ｒ２ｂ）を、レーザ素子１１１ａ（１１１ｂ）内部で吸収することなく、外部共振型レーザ光源装置１０００の外部への射出に利用する。それゆえ、外部共振型レーザ光源装置１０００において、波長変換後の光を効率的に利用することができる。また、光Ｒ５ａ，Ｒ５ｂを、光Ｗ２ａ，Ｗ２ｂと同じ方向に偏向するためのプリズム２００を、レーザ光射出セット１００ａとレーザ光射出セット１００ｂとで共用している。したがって、レーザ光射出セット１００ａ，１００ｂのそれぞれにプリズムを用意する構成に比べて、部品点数を減らすことができる。また、レーザ光射出セット１００ａ，１００ｂのそれぞれにプリズムを用意する構成に比べて、光Ｗ４ａ，Ｗ４ｂのビーム間隔を比較的狭くすることができる。それゆえ、光Ｗ４ａ，Ｗ４ｂの下流側における光学系（図示省略）を小型化することができ、外部共振型レーザ光源装置１０００全体のサイズも小型化することができる。また、ペルチェ素子１７０ａ（１７０ｂ）は、波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）の側面のうち、射出窓１６０ａ（１６０ｂ）とは逆側の側面に接着されている。したがって、ペルチェ素子１７０ａ（１７０ｂ）を、射出窓１６０ａ（１６０ｂ）と同じ側の側面に接着させた場合に比べて、偏向ミラー１２０ａ（１２０ｂ）と射出窓１６０ａ（１６０ｂ）との間の距離を短くすることができ、外部共振型レーザ光源装置１０００を小型化することができる。
【００２７】
Ｂ．第２の実施例：
図４は、第２の実施例における外部共振型レーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。この外部共振型レーザ光源装置１０００ａは、レーザ光射出セットの数が４つである点において、外部共振型レーザ光源装置１０００（図１）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。
【００２８】
この外部共振型レーザ光源装置１０００ａは、４つのレーザ光射出セット１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄを備えている。レーザ光射出セット１００ａ，１００ｂは、図１に示すレーザ光射出セット１００ａ，１００ｂと同じである。また、レーザ光射出セット１００ｃの構成は、レーザ光射出セット１００ａと同じであり、レーザ光射出セット１００ｄの構成は、レーザ光射出セット１００ｂと同じである。なお、図４は、光の射出方向（Ｚ軸方向）から見た図であり、レーザ光射出セット１００ａから光Ｗ３ａが射出されている。同様にして、レーザ光射出セット１００ｂからＷ３ｂが、レーザ光射出セット１００ｃからＷ３ｃが、レーザ光射出セット１００ｄからＷ３ｄが、それぞれ射出されている。また、光Ｒ５ａがプリズム２００において反射され、光Ｗ４ａとして射出されている。同様にして、光Ｒ５ｂがプリズム２００で反射されて光Ｗ４ｂとして射出され、光Ｒ５ｃがプリズム２００で反射されて光Ｗ４ｃとして射出され、光Ｒ５ｄがプリズム２００で反射されて光Ｗ４ｄとして射出されている。
【００２９】
このような構成とすることで、２つのレーザ光射出セット１００ａ，１００ｂで射出する構成に比べてより多くの光量を得ることができる。また、このような構成において、光Ｗ４ａ〜Ｗ４ｄのビーム間隔を第１の実施例と同程度に抑えることができるので、光Ｗ４ａ〜Ｗ４ｄの下流における光学系（図示省略）のサイズを、第１の実施例と同程度とすることができる。
【００３０】
Ｃ．第３の実施例：
図５は、第３の実施例における外部共振型レーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。この外部共振型レーザ光源装置１０００ｂは、プリズム２００を備えていない点、及びレーザ光射出セット１００ｂにおける偏向ミラー１２０ｂの位置がずれている点において、外部共振型レーザ光源装置１０００（図１）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の実施例では、光Ｒ５ａ（Ｒ５ｂ）を、光Ｗ３ａ（Ｗ３ｂ）と同じ方向に偏向するのにプリズム２００を用いていたが、外部共振型レーザ光源装置１０００ｂでは、プリズム２００に代えて、対向する外部共振型レーザ光源装置が備える偏向ミラー１２０ｂ（１２０ａ）を利用する。すなわち、対向する外部共振型レーザ光源装置の偏向ミラーが第１の実施例におけるプリズム２００と同じ働きをする。なお、図５では、図示の便宜上、光Ｒ３ａ（Ｒ３ｂ），光Ｒ４ａ（Ｒ４ｂ）は省略している。
【００３１】
具体的には、レーザ光射出セット１００ａにおいて、外部共振の復路で波長変換された後の光Ｒ２ａは、偏向ミラー１２０ａで反射されて、光Ｒ５ａとして射出窓１６０ａから射出する。外部共振型レーザ光源装置１０００ｄは、第１の実施例と異なりプリズム２００を備えていないので、光Ｒ５ａは、射出窓１６０ｂを通ってレーザ光射出セット１００ｂに入射することとなる。レーザ光射出セット１００ｂに入射した光Ｒ５ａは、偏向ミラー１２０ｂで反射され、光Ｗ５ｂとして波長変換素子１３０ｂに入射する。光Ｗ５ｂは、波長が５３２ｎｍであるので、波長変換素子１３０ｂにおいて波長変換されずに透過する。この透過光Ｗ６ｂは、出力ミラー１４０ａを透過して、光７ｂとして外部に射出する。
【００３２】
レーザ光射出セット１００ｂにおいても同様にして、光Ｒ５ｂは、射出窓１６０ｂから射出された後、射出窓１６０ａを通ってレーザ光射出セット１００ａに入射する。そして、光Ｒ５ｂは、偏向ミラー１２０ａで偏向され、波長変換素子１３０ａ及び出力ミラー１４０ａを透過して、光Ｗ７ａとして外部に射出する。なお、偏向ミラー１２０ｂは、偏向ミラー１２０ａに比べて−Ｚ方向にずれている。従って、例えば、レーザ光射出セット１００ａでは、偏向ミラー１２０ａにおいて、光Ｒ２ａが偏向される位置と、光Ｒ５ｂが偏向される位置と、は異なることとなる。同様にして、レーザ光射出セット１００ｂでは、偏向ミラー１２０ｂにおいて、光Ｒ２ｂが偏向される位置と、光Ｒ５ａが偏向される位置と、は異なることとなる。
【００３３】
以上のような構成とすることで、プリズム２００を備えた構成に比べて、レーザ光射出セット１００ａとレーザ光射出セット１００ｂとの間の距離を短くすることができる。従って、外部共振型レーザ光源装置１０００から射出する光Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ７ａ，Ｗ７ｂのビーム間隔を比較的狭くすることができ、光Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ７ａ，Ｗ７ｂの下流における光学系（図示省略）を比較的小型化することができる。また、プリズム２００を備えた構成に比べて、部品点数を減らすことができ、外部共振型レーザ光源装置１０００ｂ全体のサイズを小型化することができる。
【００３４】
Ｄ．第４の実施例：
図６は、第４の実施例における外部共振型レーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。この外部共振型レーザ光源装置１０００ｃは、波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）及びペルチェ素子１７０ａ（１７０ｂ）の設置位置が異なる点において、外部共振型レーザ光源装置１０００ｂ（図５）と異なり、他の構成については、第３の実施例と同じである。なお、図６では、図示の便宜上、光Ｒ３ａ（Ｒ３ｂ），光Ｒ４ａ（Ｒ４ｂ）は省略している。第３の実施例では、対向するレーザ光射出セット１００ｂ（１００ａ）から入射した光Ｒ５ｂ（Ｒ５ａ）は、偏向ミラー１２０ａ（１２０ｂ）において偏向され、波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）に入射する。上述したように、波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）では入射する光の一部が吸収されるので、光Ｗ５ａ（Ｗ５ｂ）は波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）において一部が吸収されてしまい、光の利用効率が低減する。これに対して、第４の実施例では、光Ｗ５ａ（Ｗ５ｂ）が波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）において吸収されないように構成されている。
【００３５】
具体的には、波長変換素子１３０ａ（図６）のＸ軸方向の厚みは、第１の実施例における波長変換素子１３０ａ（図１）の厚みに比べて小さい。そして、波長変換素子１３０ａには、光Ｗ２ａ，Ｒ１ａ，Ｒ３ａ（図示省略）のみが透過し、光Ｗ５ａは波長変換素子１３０ａを透過しない光路を通るように構成されている。同様にして、レーザ光射出セット１００ｂにおいても、波長変換素子１３０ｂのＸ軸方向の厚みは、第１の実施例における波長変換素子１３０ｂ（図１）の厚みに比べて小さい。そして、波長変換素子１３０ｂを透過する光は、光Ｗ２ｂ，Ｒ１ｂ，Ｒ３ｂ（図示省略）のみであり、光Ｗ５ｂは、波長変換素子１３０ｂを透過しない光路を通るように構成されている。なお、レーザ光射出セット１００ｂでは、光Ｗ５ｂの光路上にペルチェ素子１７０ｂが位置しないように、ペルチェ素子１７０ｂが射出窓１６０ｂと同じ側の波長変換素子１３０ｂの側面に配置されている。
【００３６】
このような構成とすることで、光Ｗ５ａ（Ｗ５ｂ）は、波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）に入射しない光路を通るので、波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）で吸収されない。従って、光Ｗ５ａ（Ｗ５ｂ）の利用効率の低減を抑制することができる。また、波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）は、光Ｗ５ａ（Ｗ５ｂ）を入射しないので、かかる光の熱による波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）の劣化を抑制することができる。さらに、波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）の厚みを小さくすることができるので、レーザ光射出セット１００ａ（１００ｂ）を小型化することができる。
【００３７】
Ｅ．第５の実施例：
図７は、第５の実施例における外部共振型レーザ光源装置の概略構成を示す説明図である。この外部共振型レーザ光源装置１０００ｄは、レーザ光射出セット１００ａ（図１）に相当するレーザ光射出部１９０ａと、レーザ光射出セット１００ｂ（図１）に相当するレーザ光射出部１９０ｂとが、１つの筐体３００に格納されている点において、外部共振型レーザ光源装置１０００（図１）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。なお、この構成において、レーザ光射出部１９０ａ，１９０ｂは、請求項におけるレーザ光射出セットに相当する。
【００３８】
このような構成においても、外部共振の復路で波長変換された後の光Ｒ２ａ（Ｒ２ｂ）を、レーザ素子１１１ａ（１１１ｂ）内部で吸収することなく、外部共振型レーザ光源装置１０００外部への射出（照明）に利用することができる。また、レーザ光射出部１９０ａとレーザ光射出部１９０ｂとを１つの筐体内に格納することで、レーザ光射出部１９０ａとレーザ光射出部１９０ｂとの間の距離を比較的短くすることができる。従って、外部共振型レーザ光源装置１０００ｄから射出される光のビーム間隔を、外部共振型レーザ光源装置１０００（図１）に比べて狭くすることができる。それゆえ、外部共振型レーザ光源装置１０００ｄから射出される光の下流側の光学系（図示省略）を小型化することができる。
【００３９】
Ｆ．第６の実施例：
図８は、本発明の外部共振型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の実施例における外部共振型レーザ光源装置１０００（図１）を備えている。また、装置本体４１０は、集光レンズ３５０と、カメラ４１１と、を備えている。
【００４０】
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の入射側には外部共振型レーザ光源装置１０００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。
【００４１】
外部共振型レーザ光源装置１０００から射出されたレーザ光は、集光レンズ３５０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、外部共振型レーザ光源装置１０００に代えて、上述した外部共振型レーザ光源装置１０００ａ〜１０００ｄのいずれかを備えるようにしてもよい。
【００４２】
Ｇ．第７の実施例：
図９は、本発明の外部共振型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、赤色光を射出するレーザ光源装置１０００Ｒと、緑色光を射出するレーザ光源装置１０００Ｇと、青色光を射出するレーザ光源装置１０００Ｂと、を備えている。レーザ光源装置１０００Ｒは、レーザ素子の射出する基本レーザ光の中心波長が１２７０ｎｍである点において外部共振型レーザ光源装置１０００（図１）と異なる。さらに、レーザ光源装置１０００Ｒは、波長変換素子において波長が６３５ｎｍの赤色光に波長変換される点、出力ミラーにおいて局域的に高い反射率を示す中心波長が１２７０ｎｍである点、及び偏向ミラーにおいて局域的に高い反射率を示す中心波長が５３２ｎｍである点において、外部共振型レーザ光源装置１０００と異なる。レーザ光源装置１０００Ｇは、外部共振型レーザ光源装置１０００（図１）と同じ構成である。レーザ光源装置１０００Ｂは、レーザ素子の射出する基本レーザ光の中心波長が９００ｎｍである点において外部共振型レーザ光源装置１０００（図１）と異なる。さらに、レーザ光源装置１０００Ｂは、波長変換素子において波長が４５０ｎｍの青色光に波長変換される点、出力ミラーにおいて局域的に高い反射率を示す中心波長が９００ｎｍである点、及び偏向ミラーにおいて局域的に高い反射率を示す中心波長が４５０ｎｍである点において、外部共振型レーザ光源装置１０００と異なる。
【００４３】
また、プロジェクタ５００は、各外部共振型レーザ光源装置１０００Ｒ，１０００Ｇ，１０００Ｂ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。
【００４４】
さらに、プロジェクタ５００は、各外部共振型レーザ光源装置１０００Ｒ，１０００Ｇ，１０００Ｂ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、各外部共振型レーザ光源装置１０００Ｒ，１０００Ｇ，１０００Ｂ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。
【００４５】
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。このクロスダイクロイックプリズム５０６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。
【００４６】
各外部共振型レーザ光源装置１０００Ｒ，１０００Ｇ，１０００Ｂでは、外部共振の復路で波長変換された後の光を、各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂの照射に利用する。従って、プロジェクタ５００全体として波長変換後の光を効率的に利用することができる。なお、モニタ装置４００において、外部共振型レーザ光源装置１０００Ｒ，１０００Ｇ，１０００Ｂに代えて、上述した外部共振型レーザ光源装置１０００ａ〜１０００ｄのいずれかを適用するようにしてもよい。
【００４７】
Ｈ．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。
【００４８】
Ｈ１．変形例１：
上述した第１の実施例では、外部共振型レーザ光源装置の備えるレーザ光射出セットの数は２つであり、第２の実施例では、４つであった。しかしながら、外部共振型レーザ光源装置の備えるレーザ光射出セットの数は２又は４に限るものではなく、２以上の任意の数としてもよい。例えば、互いに対向する２つレーザ光射出セットを４組備え、合計８つのレーザ光射出セットを備える構成とすることもできる。なお、複数のレーザ光射出セットのうち、一部のレーザ光射出セットについては、対向するレーザ光射出セットが存在しない構成としてもよい。例えば、外部共振型レーザ光源装置が４つのレーザ光射出セットを備える構成において、４つのうち２つのレーザ光射出セットは互いに対向するように配置され、残りの２つはいずれも他のレーザ光射出セットとも対向しないように配置するようにしてもよい。このように、少なくとも２つのレーザ光射出セットが対向する構成であれば、全てのレーザ光射出セットが他のレーザ光射出セットと対向しない構成に比べて、外部に射出するレーザ光のビーム間隔を小さくすることができる。また、光Ｗ５ａ（Ｗ５ｂ）を偏向するためのプリズムを対向する２つのレーザ光射出セットで共有することができ、外部共振型レーザ光源装置全体を小型化することができる。
【００４９】
Ｈ２．変形例２：
上述した各実施例では、外部共振の復路で波長変換された光Ｒ２ａ（Ｒ２ｂ）は、偏向ミラー１２０ａ（１２０ｂ）において光軸を９０°曲げられていたが、９０°に限らず任意の角度に曲げるようにしてもよい。この場合、例えば、第１の実施例については、射出窓１６０ａ（１６０ｂ）の位置を、偏向ミラー１２０ａ（１２０ｂ）において曲げられた光軸が通るようにずらせばよい。また、射出窓１６０ａから射出された光Ｒ５ａ（Ｒ５ｂ）が、プリズム表面において、光Ｗ３ａ（Ｗ３ｂ）と同じ方向に偏向するような適切な角度の側面を持つプリズムを、プリズム２００に代えて備えるようにすればよい。また、波長変換された光Ｒ２ａと光Ｒ２ｂとを、それぞれ異なる角度で曲げるようにしてもよい。以上の説明から理解できるように、波長変換された光Ｒ２ａと光Ｒ２ｂとが互いに近づくように、偏向ミラー１２０ａ，１２０ｂにおいて光軸を曲げることで、レーザ光射出セット１００ａ，１００ｂから射出される光（Ｗ４ａ，Ｗ４ｂ，Ｗ７ａ，Ｗ７ｂ）のビーム間隔を比較的狭くすることができる。したがって、レーザ光射出セット１００ａ，１００ｂの下流側の光学系を小型化することができる。
【００５０】
Ｈ３．変形例３：
上述した第１の実施例では、反射光Ｒ５ａ（Ｒ５ｂ）を、光Ｗ３ａ（Ｗ３ｂ）と同じ方向に偏向するのにプリズム２００を用いていたが、プリズム２００に限らず任意の偏向装置を用いることができる。例えば、平面板状のガラス基板の表面に反射膜を形成した反射板を、各レーザ光射出セット１００ａ，１００ｂごとに用意して、かかる反射板を偏向装置として用いるようにしてもよい。
【００５１】
Ｈ４．変形例４：
上述した各実施例では、外部共振型レーザ光源装置１０００，１０００ａ〜１０００ｄが備えるレーザ素子１１１ａ，１１１ｂは、面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）であるものとしたが、ＶＣＳＥＬ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、外部共振の復路で波長変換された光を外部射出（照明）に利用することができ、波長変換後の光を効率的に利用することができる。
【００５２】
Ｈ５．変形例５：
上述した各実施例では、レーザ光射出セット１００ａ（１００ｂ）では、複数のレーザ素子１１１ａ（１１１ｂ）が、アレイ化されていたが、１つのレーザ素子を備える構成であってもよい。かかる構成であってもレーザ光射出セットを多数備える構成とすることで、ビーム間隔が比較的狭く、外部共振型レーザ光源装置全体として高い出力のレーザ光を射出することができる。
【００５３】
Ｈ６．変形例６：
上述した第４の実施例では、レーザ光射出セット１００ａ及びレーザ光射出セット１００ｂのいずれにおいても、偏向ミラー１２０ａ（１２０ｂ）において偏向された光Ｗ５ａ（Ｗ５ｂ）は、波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）を透過しない光路を通っていたが、いずれか一方のレーザ光射出セット１００ａ，１００ｂにおいてのみ、光Ｗ５ａ（Ｗ５ｂ）が波長変換素子１３０ａ（１３０ｂ）を透過しない光路を通る構成としてもよい。すなわち、外部共振型レーザ光源装置が複数のレーザ光射出セットを備える構成においては、これらの複数のレーザ光射出セットのうち少なくとも１つのセットにおいて、対向するレーザ光射出セット１００から入射した光が波長変換素子１３０を透過しない光路を通るようにすることで、光の利用効率の低減を抑制することができる。
【００５４】
Ｈ７．変形例７：
上述した第７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：米国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５の実施例におけるレーザ光源装置１０００，１０００ａ〜１０００ｄは、モニタ装置（第６の実施例）及びプロジェクタ（第７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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例としての外部共振型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に示すレーザ素子１１１ａの内部構造の概略を示す説明図。
【図３】出力ミラー１４０ａの反射特性と、偏向ミラー１２０ａの反射特性と、を模式的に示す説明図。
【図４】第２の実施例における外部共振型レーザ光源装置の概略構成を示す説明図。
【図５】第３の実施例における外部共振型レーザ光源装置の概略構成を示す説明図。
【図６】第４の実施例における外部共振型レーザ光源装置の概略構成を示す説明図。
【図７】第５の実施例における外部共振型レーザ光源装置の概略構成を示す説明図。
【図８】本発明の外部共振型レーザ光源装置を適用したモニタ装置の概略構成図。
【図９】本発明の外部共振型レーザ光源装置を適用したプロジェクタの概略構成図。
【符号の説明】
【００５６】
２０…半導体レーザアレイ
２１…共振用ミラー
２２…内部共振用ミラー
２３…レーザ媒質
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ…レーザ光射出セット
１１０ａ，１１０ｂ…半導体レーザアレイ
１１１ａ，１１１ｂ…レーザ素子
１２０ａ，１２０ｂ…偏向ミラー
１３０ａ，１３０ｂ…波長変換素子
１４０ａ，１４０ｂ…出力ミラー
１５０ａ，１５０ｂ…射出窓
１６０ａ，１６０ｂ…射出窓
１７０ａ，１７０ｂ…ペルチェ素子
１９０ａ，１９０ｂ…レーザ射出部
２００…プリズム
３００…筐体
３５０…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，５０２Ｇ，５０２Ｂ…均一化光学系
５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ…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
１０００，１０００ａ〜１０００ｄ，１０００Ｒ，１０００Ｇ，１０００Ｂ…外部共振型レーザ光源装置
【図１】
2008160015.tif 000003
【図２】
2008160015.tif 000004
【図３】
2008160015.tif 000005
【図４】
2008160015.tif 000006
【図５】
2008160015.tif 000007
【図６】
2008160015.tif 000008
【図７】
2008160015.tif 000009
【図８】
2008160015.tif 000010
【図９】
2008160015.tif 000011