(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極反転領域がその深さ方向に次第に狭くなる楔形状を成し該領域が周期的に形成されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、
この波長変換素子を保持する保持体と、
この保持体を支持する支持部を備えた基台と、を有し、
前記保持体は、前記支持部に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ任意の方向に傾動可能に設けられ、
さらに、前記保持体および前記支持部の一方に、球面状の凸部が設けられ、他方に、前記凸部が嵌合する凹部が前記分極反転領域の深さ方向に延在するように溝状に設けられ、
前記凸部および前記凹部の中心にそれぞれ、レーザ光が通過する光路孔が形成されたことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記保持体を前記支持部に当接した状態に保持するばねを有することを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レーザから出力される励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力するレーザ媒体と、を備え、
前記波長変換素子は、前記レーザ媒体から出力される赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力するものであり、
前記半導体レーザと、前記レーザ媒体と、前記波長変換素子とが、前記基台に一体的に支持されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを用いたレーザ光源装置に関し、特に画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、ならびに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。
【０００３】
このような画像表示装置に用いられるレーザ光源装置においては、緑色レーザ光を直接出力する半導体レーザに高出力のものがないため、半導体レーザから励起用レーザ光を出力させ、この励起用レーザ光でレーザ媒体を励起させて赤外レーザ光を出力させ、この赤外レーザ光の波長を波長変換素子で変換して緑色レーザ光を出力するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような構成の緑色レーザ光源装置においては、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置および角度に応じてレーザ光の出力が変化するため、出力が最大となる位置および角度に波長変換素子を配置することが望ましい。しかしながら、波長変換素子の製作精度および組み付け精度を高めるには限界があり、製品により出力にばらつきが生じる。そこで、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置および角度を調整することができる構成が望まれる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置および角度を調整してレーザ光の出力を高めることができるように構成されたレーザ光源装置を提供することにある。
【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、分極反転領域がその深さ方向に次第に狭くなる楔形状を成し該領域が周期的に形成されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、この波長変換素子を保持する保持体と、この保持体を支持する支持部を備えた基台と、を有し、前記保持体は、前記支持部に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ任意の方向に傾動可能に設けられ、さらに、前記保持体および前記支持部の一方に、球面状の凸部が設けられ、他方に、前記凸部が嵌合する凹部が前記分極反転領域の深さ方向に延在するように溝状に設けられ、前記凸部および前記凹部の中心にそれぞれ、レーザ光が通過する光路孔が形成された構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易な構成で、支持部に対する保持体の移動および傾動を可能にし、凸部と凹部とが光軸上で接するため、保持体の傾動に応じて波長変換素子の光軸方向の位置を大きく変化させずに、波長変換素子の分極反転領域の深さ方向の位置と光軸方向に対する傾斜角度とを最適化することができ、これによりレーザ光の出力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による画像表示装置１の概略構成図
【図２】緑色レーザ光源装置２におけるレーザ光の状況を示す模式図
【図３】緑色レーザ光源装置２の斜視図
【図４】波長変換素子３５の斜視図
【図５】波長変換素子ホルダ５７の分解斜視図
【図６】波長変換素子ホルダ５７と基台３８のホルダ支持部５９とを示す斜視図
【図７】波長変換素子ホルダ５７の凸部９１とホルダ支持部５９の凹部９２とを模式的に拡大して示す側面図
【図８】光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θに応じた波長変換効率ηの変化状況を示す図
【図９】波長変換素子ホルダ５７の位置角度調整作業の要領を示す図
【図１０】レーザ光の光軸に対する波長変換素子３５の位置および角度の調整状況を示す斜視図
【図１１】本画像表示装置１をノート型の情報処理装置１１１に内蔵した例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、分極反転領域がその深さ方向に次第に狭くなる楔形状を成し該領域が周期的に形成されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、この波長変換素子を保持する保持体と、この保持体を支持する支持部を備えた基台と、を有し、前記保持体は、前記支持部に対して、前記分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ任意の方向に傾動可能に設けられ、さらに、前記保持体および前記支持部の一方に、球面状の凸部が設けられ、他方に、前記凸部が嵌合する凹部が前記分極反転領域の深さ方向に延在するように溝状に設けられ、前記凸部および前記凹部の中心にそれぞれ、レーザ光が通過する光路孔が形成された構成とする。
【００１１】
これによると、簡易な構成で、支持部に対する保持体の移動および傾動を可能にし、凸部と凹部とが光軸上で接するため、保持体の傾動に応じて波長変換素子の光軸方向の位置を大きく変化させずに、波長変換素子の分極反転領域の深さ方向の位置と光軸方向に対する傾斜角度とを最適化することができ、これによりレーザ光の出力を高めることができる。
【００１２】
なお、波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に幅が次第に狭くなる楔形状の分極反転領域を備え、波長変換素子を分極反転領域の深さ方向に移動させることで、レーザ光の光路上での分極反転領域の割合が変化し、これに応じて波長変換効率が変化し、この波長変換効率が最高となるように波長変換素子の位置が調整される。
【００１３】
また、波長変換素子を光軸に対して傾斜させることで、波長変換素子の入射面および出射面でのレーザ光の屈折によりレーザ光の進路をずらして、レーザ光の干渉による出力の低下を避けることができ、レーザ光の出力が最大となるように光軸方向に対する波長変換素子の傾斜角度が調整される。
【００１８】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記保持体を前記支持部に当接した状態に保持するばねを有する構成とする。
【００１９】
これによると、位置および角度の調整作業時に保持体が支持部から脱落することを防ぐことができるため、調整作業が容易になる。なお、ばねは、調整作業時の仮固定の用途で用い、調整作業後に保持体と支持部とを接着剤で固定するようにするとよい。
【００２０】
また、第３の発明は、前記第１または第２の発明において、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レーザから出力される励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力するレーザ媒体と、を備え、前記波長変換素子は、前記レーザ媒体から出力される赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力するものであり、前記半導体レーザと、前記レーザ媒体と、前記波長変換素子とが、前記基台に一体的に支持された構成とする。
【００２１】
これによると、高出力の緑色レーザ光を出力することができる。この場合、基台に半導体レーザを固定した後、レーザチップから出力されるレーザ光の光軸に対して、集光レンズ、レーザ媒体および波長変換素子の位置調整が行われる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本発明による画像表示装置１の概略構成図である。この画像表示装置１は、所要の画像をスクリーンに投影表示するものであり、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置２と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置３と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置４と、映像信号に応じて各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の空間光変調器５と、各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光を反射させて空間光変調器５に照射させるとともに空間光変調器５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ６と、各レーザ光源装置２〜４から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ６に導くリレー光学系７と、偏光ビームスプリッタ６を透過した変調レーザ光をスクリーンに投射する投射光学系８と、を備えている。
【００２４】
この画像表示装置１は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置２〜４から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が残像によってカラー画像として認識される。
【００２５】
リレー光学系７は、各レーザ光源装置２〜４から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ１１〜１３と、コリメータレンズ１１〜１３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１および第２のダイクロイックミラー１４，１５と、ダイクロイックミラー１４，１５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板１６と、拡散板１６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ１７と、を備えている。
【００２６】
投射光学系８からスクリーンＳに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置４から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置２および赤色レーザ光源装置３から緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー１４，１５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー１４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー１５で同一の光路に導かれる。
【００２７】
第１および第２のダイクロイックミラー１４，１５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー１４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー１５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。
【００２８】
これらの各光学部材は、筐体２１に支持されている。この筐体２１は、各レーザ光源装置２〜４で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。
【００２９】
緑色レーザ光源装置２は、側方に向けて突出した状態で筐体２１に形成された取付部２２に取り付けられている。この取付部２２は、リレー光学系７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部２３と側壁部２４とが交わる角部から側壁部２４に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置３は、ホルダ２５に保持された状態で側壁部２４の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置４は、ホルダ２６に保持された状態で前壁部２３の外面側に取り付けられている。
【００３０】
赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４は、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４は、ホルダ２５，２６に開設された取付孔２７，２８に圧入するなどしてホルダ２５，２６に対して固定される。青色レーザ光源装置４および赤色レーザ光源装置３のレーザチップの発熱は、ホルダ２５，２６を介して筐体２１に伝達されて放熱され、各ホルダ２５，２６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
【００３１】
緑色レーザ光源装置２は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるＦＡＣ（Fast-Axis Collimator）レンズ３２およびロッドレンズ３３と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力するレーザ媒体３４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子３５と、レーザ媒体３４とともに共振器を構成する凹面ミラー３６と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー３７と、各部を支持する基台３８と、各部を覆うカバー体３９と、を備えている。
【００３２】
この緑色レーザ光源装置２は、基台３８を筐体２１の取付部２２に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置２と筐体２１の側壁部２４との間に所要の幅（例えば０．５ｍｍ以下）の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置２の熱が赤色レーザ光源装置３に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置３の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置３を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置３の所要の光軸調整代（例えば０．３ｍｍ程度）を確保するため、緑色レーザ光源装置２と赤色レーザ光源装置３との間に所要の幅（例えば０．３ｍｍ以上）の間隙が設けられている。
【００３３】
図２は、緑色レーザ光源装置２におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ３１のレーザチップ４１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。ＦＡＣレンズ３２は、レーザ光のファースト軸（光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向）の拡がりを低減する。ロッドレンズ３３は、レーザ光のスロー軸（図の紙面に対して直交する方向）の拡がりを低減する。
【００３４】
レーザ媒体３４は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ３３を通過した波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）を出力する。このレーザ媒体３４は、Ｙ（イットリウム）ＶＯ４（バナデート）からなる無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるＹＶＯ４のＹに蛍光を発する元素であるＮｄ＋３に置換してドーピングしたものである。
【００３５】
レーザ媒体３４におけるロッドレンズ３３に対向する側には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４２が形成されている。レーザ媒体３４における波長変換素子３５に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４３が形成されている。
【００３６】
波長変換素子３５は、いわゆるＳＨＧ（Second Harmonics Generation）素子であり、レーザ媒体３４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の波長を変換して波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。
【００３７】
波長変換素子３５におけるレーザ媒体３４に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４４が形成されている。波長変換素子３５における凹面ミラー３６に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４５が形成されている。
【００３８】
凹面ミラー３６は、波長変換素子３５に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４６が形成されている。これにより、レーザ媒体３４の膜４２と凹面ミラー３６の膜４６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
【００３９】
波長変換素子３５では、レーザ媒体３４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子３５を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー３６で反射されて波長変換素子３５に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子３５の膜４４で反射されて波長変換素子３５から出射される。
【００４０】
ここで、レーザ媒体３４から波長変換素子３５に入射して波長変換素子３５で波長変換されて波長変換素子３５から出射されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー３６で一旦反射されて波長変換素子３５に入射して膜４４で反射されて波長変換素子３５から出射されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。
【００４１】
そこでここでは、波長変換素子３５を光軸方向に対して傾斜させて、入射面３５ａおよび出射面３５ｂでの屈折作用により、レーザ光のビームＢ１，Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００４２】
なお、図１に示したガラスカバー３７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光および波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。
【００４３】
図３は、緑色レーザ光源装置２の斜視図である。半導体レーザ３１、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３、レーザ媒体３４、波長変換素子３５、および凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に支持されている。基台３８の底面５１は光軸方向に対して平行となる。なおここでは、基台３８の底面５１に対して直交する方向を高さ方向とし、この高さ方向および光軸方向に対して直交する方向を幅方向とする。また、基台３８の底面５１に近接する側を下、底面５１と相反する側を上として説明するが、これは実際の装置の上下方向と必ずしも一致するものではない。
【００４４】
半導体レーザ３１は、レーザ光を出力するレーザチップ４１をマウント部材５２に実装したものである。レーザチップ４１は、光軸方向に長い帯板状をなし、光出射面をＦＡＣレンズ３２側に向けた状態で、板状をなすマウント部材５２の一面の幅方向の略中心位置に固着されている。この半導体レーザ３１は、基台３８に一体的に形成された支持部５３に支持される。
【００４５】
ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は、集光レンズホルダ５４に保持される。この集光レンズホルダ５４は、基台３８に一体的に形成された支持部５５に支持される。集光レンズホルダ５４は、光軸方向に移動可能に支持部５５に連結されており、これにより集光レンズホルダ５４、すなわちＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３の位置が、光軸方向に調整される。ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は位置調整作業の前に集光レンズホルダ５４に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、集光レンズホルダ５４と支持部５５とが接着剤で互いに固定される。
【００４６】
レーザ媒体３４は、基台３８に一体的に形成された保持部５６に保持される。レーザ媒体３４と保持部５６とは接着剤で互いに固定される。
【００４７】
波長変換素子３５は、波長変換素子ホルダ５７に保持される。この波長変換素子ホルダ５７は、波長変換素子３５の幅方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を調整することができるように、基台３８に一体的に形成されたホルダ支持部５９に対して、幅方向に移動可能に、且つ任意の方向に傾動可能に設けられている。この波長変換素子ホルダ５７については後に詳しく説明する。波長変換素子３５は位置調整作業の前に波長変換素子ホルダ５７に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、波長変換素子ホルダ５７とホルダ支持部５９とが接着剤で互いに固定される。
【００４８】
波長変換素子ホルダ５７は、ばね５８の付勢力によりホルダ支持部５９に圧接した状態に保持される。ばね５８は、基台３８に一体的に形成された凹面ミラー支持部６０と波長変換素子ホルダ５７との間に圧縮状態で設けられ、波長変換素子ホルダ５７をホルダ支持部５９に圧接させる向きに付勢する。ばね５８の付勢力は、位置角度調整時の仮止めに用いられ、位置角度調整作業後に接着剤で波長変換素子ホルダ５７とホルダ支持部５９とが固定される。なおここでは、ばね５８をコイルばねとしたが、板ばねなどの他の形態のばねを用いるようにしてもよい。
【００４９】
凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に形成された凹面ミラー支持部６０に支持される。ガラスカバー３７は、図１に示したカバー体３９に保持される。
【００５０】
なお、前記の各部材、例えば波長変換素子ホルダ５７とホルダ支持部５９との固定に用いる接着剤は、例えばＵＶ硬化型接着剤が好適である。
【００５１】
図４は、波長変換素子３５の斜視図である。波長変換素子３５は、強誘電体結晶に分極反転領域７１と非分極反転領域７２とが交互に形成された、周期的な分極反転構造を備えたものであり、分極反転周期方向（分極反転領域７１の配列方向）に基本波長レーザ光を入射させる。これにより、擬似位相整合による入射光の第２次高調波発生で２倍の周波数、すなわち１／２の波長のレーザ光を得ることができる。
【００５２】
周期電極７３と対向電極７４を用いて、単分極した強誘電体結晶に分極方向と逆方向の電界を印加すると、周期電極７３に対応する部分の分極方向が反転し、分極反転領域７１が周期電極７３から対向電極７４に向けて楔形状に形成される。
【００５３】
なお、実際には、強誘電体結晶の基板に分極反転構造を形成した上でこれを所要の寸法に切断して１つの波長変換素子３５が得られ、入射面３５ａおよび出射面３５ｂは、精密な光学研磨により分極反転領域７１の深さ方向に対して平行な平面に形成される。また、最終的に側面３５ｃ，３５ｄの周期電極７３および対向電極７４は研磨により削除される。強誘電体結晶には、例えばＬＮ（ニオブ酸リチウム）にＭｇＯを添加したものが用いられる。
【００５４】
分極反転領域７１は、深さ方向に沿って幅が次第に狭くなる楔形状をなし、入射するレーザ光に対して、分極反転領域７１の深さ方向に波長変換素子３５を移動させることで、レーザ光の光路上に位置する分極反転領域７１と非分極反転領域７２との割合が変化し、これに応じて波長変換効率が変化する。そこで、波長変換効率が最大となる、すなわちレーザ光の出力が最大となるように、レーザ光の光軸に対する波長変換素子３５の位置が調整される。この波長変換素子３５の位置調整については後に詳しく説明する。
【００５５】
図５は、波長変換素子ホルダ５７の分解斜視図である。図６は、波長変換素子ホルダ５７と基台３８のホルダ支持部５９とを示す斜視図である。図７は、波長変換素子ホルダ５７の凸部９１とホルダ支持部５９の凹部９２とを模式的に拡大して示す側面図である。
【００５６】
図５に示すように、波長変換素子ホルダ５７には、波長変換素子３５を収容する収容孔８１と、波長変換素子３５を波長変換素子ホルダ５７に固定するための接着剤が装填される接着剤装填孔８２と、収容孔３１内の波長変換素子３５にグランドプレート８３を接触させるための開口８４と、収容孔３１内の波長変換素子３５にレーザ光を導く光路孔８５と、が設けられている。
【００５７】
波長変換素子３５の入射面３５ａおよび出射面３５ｂは、精密な研磨により高い精度で平行度が確保されているが、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄと頂面３５ｅおよび底面３５ｆに関しては、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに対する直角度や、互いに相対するもの同士の平行度は確保されておらず、基板から切り出す際に発生する製造誤差がある。このため、精度が確保されている入射面３５ａを、光路孔８５が開口する基準面８７に当接させて、波長変換素子３５の位置決めが行われる。
【００５８】
グランドプレート８３は、略Ｕ字形状をなす板ばねで構成され、金属材料などの導電性材料からなる。このグランドプレート８３は、波長変換素子３５を挟み込むように波長変換素子ホルダ５７に組み付けられ、波長変換素子３５における分極反転領域７１の深さ方向に相対する２つの側面３５ｃ，３５ｄに弾性力で当接する接触部８６を備えている。これにより、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄ同士が電気的に接続され、側面３５ｃ，３５ｄを同一の電位に維持して、チャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
【００５９】
図６に示すように、波長変換素子ホルダ５７には球面状の凸部９１が設けられており、他方、ホルダ支持部５９には円柱面状の凹部９２が設けられている。波長変換素子ホルダ５７は、凸部９１をホルダ支持部５９の凹部９２に当接させて、波長変換素子ホルダ５７とホルダ支持部５９の対向面９３，９４同士が概ね平行となる状態に組み付けられる。ホルダ支持部５９の凹部９２は、波長変換素子ホルダ５７の組み付け状態で、波長変換素子３５の分極反転領域の深さ方向に延在するように溝状に設けられている。これにより、波長変換素子ホルダ５７が、ホルダ支持部５９に対して、波長変換素子３５における分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ任意の方向に傾動可能となっている。
【００６０】
図７に示すように、波長変換素子ホルダ５７の凸部９１は、ホルダ支持部５９の凹部９２の円柱面より大きな径を有する球面に形成されている。これにより、凹部９２の両端縁の２点Ｐ１，Ｐ２で凸部９１が接触するため、凸部９１と凹部９２との間に遊びが発生することを防止し、分極反転領域の深さ方向と異なる向きに波長変換素子ホルダ５７が移動しないように規制することができる。これに対して、凸部９１が、凹部９２の円柱面より小さな径を有する球面に形成されていると、凸部９１と凹部９２との間に遊びが発生し、また凸部９１が、凹部９２の円柱面と同一径の球面に形成されていると、凹部９２に対する凸部９１の回動が円滑でなくなるため、望ましくない。
【００６１】
図６に示したように、波長変換素子ホルダ５７に保持された波長変換素子３５にレーザ光を導く光路孔８５は、凸部９１の中心に形成されている。ホルダ支持部５９は、レーザ媒体３４の保持部５６と一体的に形成され、ホルダ支持部５９の凹部９２の中心には、レーザ媒体３４から出射されたレーザ光を導く光路孔９５が開口している。このように凸部９１および凹部９２の中心にそれぞれ、レーザ光が通過する光路孔８５，９５を形成し、凸部９１と凹部９２とが光軸上で接するようにすると、波長変換素子ホルダ５７の傾動に応じて波長変換素子３５の光軸方向の位置が大きく変化することを避けることができる。
【００６２】
また、図７に示したように、波長変換素子ホルダ５７側の光路孔８５は、ホルダ支持部５９側の光路孔９５より大きな径を有する円形に形成されている。これにより、位置角度調整時の波長変換素子ホルダ５７の移動および傾動に伴って、波長変換素子ホルダ５７側の光路孔８５とホルダ支持部５９側の光路孔９５との位置関係が多少ずれても、光路孔８５，９５が塞がれないようにすることができる。
【００６３】
なお、前記のように、波長変換素子ホルダ５７とホルダ支持部５９とは、位置角度調整作業後に接着剤で固定されるが、ホルダ支持部５９の凹部９２を利用して、あるいは別に溝を設けて、凸部９１の近傍に接着剤を付着させて固定するようにするとよく、これにより接着剤の硬化時の収縮で波長変換素子ホルダ５７の角度が変化することを抑えることができる。
【００６４】
図８は、光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θに応じた波長変換効率ηの変化状況を示す図である。波長変換素子３５の波長変換効率ηは、光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θに応じて変化し、光軸方向に対して傾斜していない状態（θ＝０）では波長変換効率ηが低く、光軸方向に対して傾斜させることで波長変換効率ηを高めることができる。
【００６５】
これは、傾斜角度θが０の場合、図２に示したように、レーザ光のビームＢ１，Ｂ２が互いに重なり合うことで、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こすことによるためであり、波長変換素子３５を光軸方向に対して傾斜させることで、入射面３５ａおよび出射面３５ｂでの屈折作用により、レーザ光のビームＢ１，Ｂ２がずれるため、干渉による出力低下を傾けることができる。
【００６６】
特にここでは、波長変換効率のピーク点（ここではθ＝±０．６度）を中心にした所要の範囲（例えば±０．４度）の高効率領域に入るように波長変換素子３５の傾斜角度θを調整し、この調整代に相当する角度範囲で波長変換素子ホルダ５７をホルダ支持部５９に対して傾動させることができるように各部の寸法が設定される。
【００６７】
図９は、波長変換素子ホルダ５７の位置角度調整作業の要領を示す図であり、図９（Ａ），（Ｂ）は上面図であり、図９（Ｃ）は側面図である。図１０は、レーザ光の光軸に対する波長変換素子３５の位置および角度の調整状況を示す斜視図である。
【００６８】
図９（Ａ）は、波長変換素子ホルダ５７を幅方向に移動させる状況を示す。ここでは、波長変換素子ホルダ５７における凸部９１に近い部分を、幅方向に相対する１対の治具１０１，１０２で押圧すると、波長変換素子ホルダ５７の凸部９１がホルダ支持部５９の凹部９２に沿って摺動し、波長変換素子ホルダ５７を幅方向に移動させることができる。これにより、図１０の矢印Ａで示すように、レーザ光の光軸に対して分極反転領域７１の深さ方向に波長変換素子３５を移動させることができる。
【００６９】
図９（Ｂ）は、波長変換素子ホルダ５７を幅方向に傾動させる状況を示す。ここでは、波長変換素子ホルダ５７における凸部９１から離れた部分を、幅方向に相対する１対の治具１０１，１０２で押圧すると、波長変換素子ホルダ５７の凸部９１を中心にして、波長変換素子ホルダ５７を幅方向に傾動させることができる。これにより、図１０の矢印Ｂで示すように、レーザ光の光軸に対して幅方向に波長変換素子３５を傾動させることができる。
【００７０】
図９（Ｃ）は、波長変換素子ホルダ５７を高さ方向に傾動させる状況を示す。ここでは、波長変換素子ホルダ５７における凸部９１から離れた部分を、高さ方向に相対する１対の治具１０３，１０４で押圧すると、波長変換素子ホルダ５７の凸部９１を中心にして、波長変換素子ホルダ５７を高さ方向に傾動させることができる。これにより、図１０の矢印Ｃで示すように、レーザ光の光軸に対して高さ方向に波長変換素子３５を傾動させることができる。
【００７１】
次に、波長変換素子３５の位置角度調整の手順について説明する。まず最初に、幅方向（分極反転領域の深さ方向）に関する波長変換素子３５の位置調整を行う。この位置調整は、パワーメータで出力を監視しながら行われ、図９（Ａ）に示したように、波長変換素子ホルダ５７を幅方向に移動させて出力が最大となるように調整する。
【００７２】
ついで、光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θが０度となるように波長変換素子ホルダ５７の角度を調整する（図８参照）。この角度調整は、レーザ光のビームの形状を監視しながら行われ、図９（Ｂ）およびに（Ｃ）に示したように、波長変換素子ホルダ５７を高さ方向および幅方向の両方向に傾動させて、レーザ光のビームが１本となるように調整する。これにより、波長変換素子３５の傾斜角度θが０度となる。
【００７３】
最後に、波長変換素子３５の傾斜角度θが所定の高効率領域に入るように波長変換素子ホルダ５７の角度を調整する（図８参照）。この角度調整は、パワーメータで出力を監視しながら行われ、図９（Ｂ）およびに（Ｃ）に示したように、波長変換素子ホルダ５７を高さ方向および幅方向のいずれかの方向に傾動させて、出力が最大となる角度に調整する。これにより、波長変換素子３５の傾斜角度θが所定の高効率領域に入り、図２に示したように、レーザ光の２本のビームＢ１，Ｂ２の重なり合いによる干渉を防ぐことができる。
【００７４】
図１１は、本画像表示装置１をノート型の情報処理装置１１１に内蔵した例を示す斜視図である。情報処理装置１１１の筐体１１２には、画像表示装置１が出没自在に格納される収容スペースが、キーボードの裏面側に形成されており、不使用時には画像表示装置１が筐体１１２内に収容され、使用時には画像表示装置１が筐体１１２から引き出されて、画像表示装置１を回動自在に支持するベース部１１３に対して画像表示装置１を所要の角度に回動させることで、画像表示装置１からのレーザ光をスクリーンに投射させることができる。
【００７５】
なお、前記の例では、図６に示したように、波長変換素子ホルダ５７に凸部９１を設け、ホルダ支持部５９に凹部９２を設けたが、これとは逆に、波長変換素子ホルダ５７に凹部を設け、ホルダ支持部５９に凸部を設けるようにしてもよい。
【００７６】
また、前記の例では、凸部９１を球面状に、凹部９２を円柱面状に形成したが、図７に示したように、凹部９２の両端縁の２点Ｐ１，Ｐ２で凸部９１が接触するように構成すればよく、必ずしも凹部９２を円柱面状に形成する必要はなく、例えば台形状あるいは方形状の断面形状に凹部９２を形成することも可能である。
【００７７】
また、前記の例では、緑色レーザ光源装置２のレーザチップ４１、レーザ媒体３４、および波長変換素子３５がそれぞれ、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）、および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。最終的に緑色レーザ光源装置２から出力されるレーザ光が緑色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が５００ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲となる波長領域のレーザ光を出力するようにするとよい。
【００７８】
また、前記の例では、図５に示したように、波長変換素子３５を位置決めする基準面８７を１つの平面として、これに波長変換素子３５の出射面３５ｂが全面に渡って当接する構成としたが、この基準面８７が設けられている位置に、同一の高さを有する３つの凸部を、光路孔８５を囲むように設けて、この凸部の頂面を、波長変換素子３５を位置決めする基準面としてもよい。この構成では、波長変換素子３５を３点で支持する状態となる。
【００７９】
図５に示した例のように、基準面８７を１つの平面とした場合、基準面８７の平面度の精度を上げるのに限界があるため、波長変換素子３５に僅かなガタツキが発生することが避けられず、この場合、波長変換素子３５の取付角度が１つに定まらない。この波長変換素子３５のガタツキによる角度変化は予測が難しく、波長変換素子３５の取付角度にバラツキが発生する。さらに、接着剤の硬化時の収縮にもバラツキがあり、これが波長変換素子３５の取付角度のバラツキを拡大させる。
【００８０】
これに対して、３つの凸部により波長変換素子３５を３点で支持する構成では、波長変換素子３５にガタツキが発生しなくなり、波長変換素子３５が安定して支持される。さらに、打痕や異物の噛み込み、部品変形といったバラツキ要因の影響を受けにくくなるため、波長変換素子３５の取付角度のバラツキが低減される。このため、波長変換素子３５の角度調整の範囲を狭く設定することができ、また歩留まりを向上させることができ、さらに波長変換素子３５の角度調整の作業を簡略化することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明にかかるレーザ光源装置は、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置および角度を調整してレーザ光の出力を高めることができる効果を有し、画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１  画像表示装置
２  緑色レーザ光源装置
３  赤色レーザ光源装置
４  青色レーザ光源装置
３１  半導体レーザ
３４  レーザ媒体
３５  波長変換素子
３８  基台
５７  波長変換素子ホルダ（保持体）
５８  ばね
５９  ホルダ支持部（支持部）
７１  分極反転領域
７２  非分極反転領域
８５  光路孔
９１  凸部
９２  凹部
９５  光路孔
１０１〜１０４  治具
【要約】
【課題】レーザ光の光軸に対する波長変換素子の位置および角度を調整してレーザ光の出力を高めることができるようにする。
【解決手段】波長変換素子３５を保持する波長変換素子ホルダ５７を、ホルダ支持部５９に対して、分極反転領域の深さ方向に移動可能に、且つ任意の方向に傾動可能に設ける。特に波長変換素子ホルダ５７に球面状の凸部９１を設け、ホルダ支持部５９に円柱面状の凹部９２を分極反転領域の深さ方向に延在するように溝状に設ける。
【選択図】図６【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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