(57)【要約】【課題】  光源の波長を波長変換素子の変換効率が最大又はその近傍となるように変更することができるレーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタを提供する。【解決手段】  レーザ光源１２と、レーザ光源１２から出射された光をそのレーザ光源１２に向けて反射するミラーであってレーザ光源１２と共にレーザ共振器の構成要素をなす外部共振器ミラー１４と、レーザ光源１２又はレーザ共振器から出射された光を波長変換する波長変換素子１５と、レーザ共振器の発振波長を可変する波長可変手段（圧電素子１３など）とを有することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された光を該レーザ光源に向けて反射するミラーであって該レーザ光源と共にレーザ共振器の構成要素をなす外部共振器ミラーと、
前記レーザ光源又はレーザ共振器から出射された光を波長変換する波長変換素子と、
前記レーザ共振器の発振波長を可変する波長可変手段とを有することを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、同一基板上において１本又は複数本の列をなすように複数配置されてレーザアレイを構成しており、
前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、複数の前記レーザ光源から出射された光が共通に入射する単一構造体であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記レーザ光源は、同一基板上において複数本の列をなすように複数配置されてレーザアレイを構成しており、
前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、前記列をなす複数の前記レーザ光源から出射された光が共通に入射する単一構造体であり、
前記単一構造体は、前記列ごとに配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記波長変換手段は、前記波長変換素子の波長変換効率が最大値又は最大値の近傍になるように、前記レーザ共振器の発振波長を可変する制御手段を有してなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記波長可変手段は、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間隔を可変するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記波長可変手段は、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間に配置された圧電素子を有してなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記波長可変手段は、屈折率が可変な透明材料であって、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間に配置されたものを有してなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、
前記光量センサの出力に基づいて前記波長可変手段の可変動作を制御する波長制御手段とを有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記波長制御手段は、前記波長可変手段の波長可変量を順次に異なる可変に変更する波長順次変更部と、該順次に可変されたときそれぞれでの前記光量センサの出力における最大値を特定する比較部と、前記最大値を記憶する記憶部とを有することを特徴とする請求項８に記載のレーザ光源装置。
【請求項１０】
前記波長制御手段は、所定時間経過後ごとに定期的に前記光量センサの出力を検出し、前記光量センサの出力に基づいて前記波長可変手段の可変動作を定期的に制御するものであることを特徴とする請求項８又は９に記載のレーザ光源装置。
【請求項１１】
前記波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、
前記光量センサの出力に基づいて前記レーザ光源の発光量を制御する光源制御手段とを有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項１２】
前記光源制御手段は、所定時間経過後ごとに定期的に前記光量センサの出力を検出し、前記光量センサの出力に基づいて前記レーザ光源の発光量を定期的に制御するものであることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ光源装置。
【請求項１３】
前記レーザ光源は、面発光レーザの一部又は全部をなすものであり、
前記波長可変手段は、前記レーザ光源ごと、又は前記列ごとに、独立に制御可能に配置されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のレーザ光源装置を具備してなることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの小型化の要求が益々高まるなか、半導体レーザの高出力化、青色半導体レーザの登場に伴い、レーザ光源を使ったプロジェクタ或いはディスプレイが検討されている。これらは、光源の波長域が狭いため非常に色再現範囲を広くすることが可能であり、小型化及び構成要素の削減が可能であることから、次世代の表示素子として大きな可能性を秘めている。
【０００３】
表示素子の光源としては、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色のレーザ光源が必要である。Ｒ及びＢについては半導体レーザで原振が存在するが、Ｇについては原振が存在せず、赤外レーザを非線形光学素子（波長変換素子：ＳＨＧ）に入射させて発生した第２次高調波を利用することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、広範囲に亘って発振波長を安定に可変可能な波長可変型面発光レーザ装置も考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６７６７０号公報
【特許文献２】特開平１１−１７２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、面発光レーザ上に波長変換素子（ＳＨＧ）を設ける例が開示されている。この例では、光源がアレイでない為、１個で発光させる場合大きな発光強度を必要とし、アレイ化する場合には、非常に大きな光源となってしまう問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載の波長可変型面発光レーザ装置においても、１個の面発光レーザの波長を可変するものであり、発光強度の不足、アレイ化する場合には非常に大きな光源となってしまう問題がある。また、特許文献２に記載の波長可変型面発光レーザ装置はレーザ共振器が半導体基板の構造内に形成されている。この構成では、レーザ本体とミラーと間の間隔を精密に調整することは困難と考えられ、その製造も容易ではないと考えられる。さらに、特許文献２に記載の技術は、波長変換素子を用いた構成については何ら考慮していない。したがって、特許文献１，２に記載の技術では、波長変換素子の変換効率が最大となるように光源（アレイ光源）の波長を変更することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光源の波長を波長変換素子の変換効率が最大又はその近傍となるように変更することができるレーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタの提供を目的とする。
また、本発明は、アレイをなす複数のレーザ光源と波長変換素子とを有する光源装置などにおいて、各レーザ光源の波長を波長変換素子の変換効率が最大となるように変更することができるレーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のレーザ光源装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射された光を該レーザ光源に向けて反射するミラーであって該レーザ光源と共にレーザ共振器の構成要素をなす外部共振器ミラーと、前記レーザ光源又はレーザ共振器から出射された光を波長変換する波長変換素子と、前記レーザ共振器の発振波長を可変する波長可変手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、波長可変手段によりレーザ共振器の発振波長を変更することができ、波長変換素子に入射する光の波長を変更することができる。そこで、レーザ共振器の出力光の波長を波長変換素子の変換効率が最大となるように変更することができる。したがって、本発明によれば、波長変換素子の変換効率を高く維持することが可能となり、製造バラツキによる光源の波長変動にたいしても初期調整などで解消することができる。また、光源の構造が経時変化及び温度変化などした場合でも波長変換素子の変換効率を高く維持することができる。
本発明において、波長変換素子は、レーザ光源と外部共振器ミラー間の外側に配置してもよく、レーザ光源と外部共振器ミラー間の内側に配置してもよい。
また、前記波長可変手段は、前記レーザ共振器の光路長を可変するものであることとしてもよい。
【０００９】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記レーザ光源が、同一基板上において１本又は複数本の列をなすように複数配置されてレーザアレイを構成しており、前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、複数の前記レーザ光源から出射された光が共通に入射する単一構造体であることが好ましい。
本発明によれば、レーザアレイの構成を用いることにより光源装置の小型化及び低コスト化を図りながら、波長変換素子の変換効率を高く維持することができる。
【００１０】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記レーザ光源が同一基板上において複数本の列をなすように複数配置されてレーザアレイを構成しており、前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、前記列をなす複数の前記レーザ光源から出射された光が共通に入射する単一構造体であり、前記単一構造体（波長変換素子）は、前記列ごとに配置されていることが好ましい。
本発明によれば、レーザアレイの構成を用いることにより光源装置の小型化及び低コスト化を図りながら、波長変換素子の変換効率を高く維持することができる。また、レーザ光源の列ごとに単一構造体（波長変換素子）を配置した構成であるので、１つの波長変換素子の形状を無理に厚くする必要がない。ここで、導波路型の波長変換素子は、一般に板形状をしており、その板形状の厚みを大きくすることは製造技術上困難である。したがって、波長変換素子の変換効率が常に高く、コンパクトで安価なレーザ光源装置を提供することができる。
【００１１】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長変換手段が、前記波長変換素子の波長変換効率が最大値又は最大値の近傍になるように、前記レーザ共振器の発振波長を可変する制御手段を有してなることが好ましい。
本発明によれば、波長変換素子の変換効率が最大となるように、レーザ光源の波長を自動的に変更することができる。
【００１２】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長可変手段が、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間隔を可変するものであることが好ましい。
本発明によれば、波長可変手段がレーザ光源（原振）の外側に配置された構成であるので、レーザ光源として一般的な面発光レーザなどを適用できる。したがって、製造コストの増大及び製造の困難化を回避しながら、波長変換素子の変換効率を高く維持できるレーザ光源装置を提供することができる。
【００１３】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長可変手段が、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間に配置された圧電素子を有してなることが好ましい。
本発明によれば、圧電素子に印加する電圧を制御することにより、その圧電素子の厚みを制御でき、レーザ光源と外部共振器ミラーとの間隔を制御することができる。したがって、製造コストの増大及び製造の困難化を回避しながら、波長変換素子の変換効率を高く維持できるレーザ光源装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長可変手段が、屈折率が可変な透明材料であって、前記レーザ光源と外部共振器ミラーとの間に配置されたものを有してなることが好ましい。
前記屈折率が可変な透明材料は、比較的に大きく屈折率が変化する電気光学材料が好ましく、例えば強誘電体セラミックスが挙げられる。ここで、強誘電体セラミックスとしては、例えばＰＬＺＴ（ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛）が挙げられる。
【００１５】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、前記光量センサの出力に基づいて前記波長可変手段の可変動作を制御する波長制御手段とを有することが好ましい。
本発明によれば、例えば、光量センサの出力に基づいて波長可変手段をフィードバック制御することができる。したがって、光量センサの出力が所望値（最大値）になるように波長可変手段を制御することができる。
【００１６】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長制御手段が、前記波長可変手段の波長可変量を順次に異なる可変に変更する波長順次変更部と、該順次に可変されたときそれぞれでの前記光量センサの出力における最大値を特定する比較部と、前記最大値を記憶する記憶部とを有することが好ましい。
本発明によれば、例えば、波長順次変更部により波長変換素子の入射光の波長を徐々に変えていき、そのときの光量センサの出力を観察することにより、波長変換素子の変換効率が最大となるときの波長制御手段の状態（例えば印加電圧）を特定することができる。したがって、例えば、レーザ光源装置の電源投入時に前記印加電圧を波長制御手段に印加する構成とすることにより、電源投入直後から、波長変換素子の変換効率が最大となる状態にすることができる。
【００１７】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長制御手段が、所定時間経過後ごとに定期的に前記光量センサの出力を検出し、前記光量センサの出力に基づいて前記波長可変手段の可変動作を定期的に制御するものであることが好ましい。
本発明によれば、波長変換素子の変換効率が最大となるように、レーザ共振器の出力光の波長を、定期的に変更することができる。したがって、例えば経時変化又は温度変化などにより原振のレーザ光源の波長が変動しても、波長変換素子の入射光の波長を常に所望値にでき、波長変換効率の高い状態を維持することができる。
【００１８】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、前記光量センサの出力に基づいて前記レーザ光源の発光量を制御する光源制御手段とを有することが好ましい。
本発明によれば、原振であるレーザ光源の発光状態についてもフィードバック制御することができる。したがって、波長変換効率の高い状態を維持しながら、レーザ光源装置からの発光量を一定にすることができる。
【００１９】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記光源制御手段が、所定時間経過後ごとに定期的に前記光量センサの出力を検出し、前記光量センサの出力に基づいて前記レーザ光源の発光量を定期的に制御するものであることが好ましい。
本発明によれば、例えば経時変化又は温度変化などにより原振のレーザ光源の発光特性が変動しても、レーザ光源装置からの発光量を一定にすることができる。したがって、長期間に渡って安定に且つ高い効率で動作するレーザ光源装置を提供することができる。
前記波長制御手段は、前記光源制御手段による発光量の可変動作が停止しているときに、前記波長可変手段により前記レーザ共振器の発振波長を可変させるものであり、前記光源制御手段は、前記波長可変手段による前記レーザ共振器の発振波長の可変動作が停止しているときに、前記レーザ光源の発光量を可変させるものであることとしてもよい。
【００２０】
また、本発明のレーザ光源装置は、前記レーザ光源が面発光レーザの一部又は全部をなすものであり、前記波長可変手段は、前記レーザ光源ごと、又は前記列ごとに、独立に制御可能に配置されていることが好ましい。
本発明によれば、面発光レーザで前記レーザアレイを構成することにより、レーザ光源装置をよりコンパクト化することができる。また、レーザ光源ごと又はレーザ光源の列ごとにその波長を可変制御できるので、例えば、波長変換素子の変換特性（最適な波長）がその波長変換素子の部位ごと又は波長変換素子ごとに異なるものであっても、全てのレーザ光について波長変換効率を高くすることができる。
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、前記レーザ光源装置を具備してなることを特徴とする。
本発明によれば、高画質、高品位な表示を長期間に渡って行うことができ、さらに小型化及び低消費電力化などを図ることができる表示装置を低コストで提供することができる。
【００２２】
また、本発明の表示装置は、赤色光源と、緑色光源と、青色光源と、各色光源からの光を合成する光合成部と、合成された光を走査して映像を表示する走査部とを備える走査型の表示装置であって、前記光源の少なくとも一色の光源が前記レーザ光源装置からなることが好ましい。
本発明によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が長期間に渡り可能であり、さらに小型化及び低消費電力化などを図ることができる表示装置を低コストで提供することができる。
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、前記レーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が長期間に渡り可能であり、さらに小型化及び低消費電力化などを図ることができるプロジェクタを低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の縮尺を適宜変更して表示している。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。本実施形態のレーザ光源装置１は、例えば表示装置、光通信装置、オーディオ装置、情報処理装置など各種装置の光源をなす装置である。レーザ光源装置１は、基板１１と、レーザ光源１２と、圧電素子１３と、外部共振器ミラー１４と、波長変換素子１５とを有して構成されている。
【００２６】
基板１１は、例えば半導体からなる基板である。レーザ光源１２は、基板１１上に列をなすように配設されたレーザである。ここで、レーザ光源１２は、基板１１上に複数列をなすようにアレイ状に配設されたレーザアレイ（２次元レーザアレイ）を構成しているものとしてもよい。レーザ光源１２としては、例えば面発光レーザを適用する。面発光レーザは、半導体基板（基板１１）の表面からレーザ光を放射するもので、レーザ放射角が等方向で且つ小さいという特徴を有している。レーザ光源１２は、例えば赤外のレーザ光を射出可能な面発光レーザとすることができる。
【００２７】
外部共振器ミラー１４は、レーザ光源１２の出射光をそのレーザ光源１２に向けて高効率で反射するミラーであり、レーザ光源１２と共にレーザ共振器の構成要素をなしている。すなわち、レーザ光源１２と外部共振器ミラー１４とでレーザ共振器を構成している。外部共振器ミラー１４の反射率は、例えば９９パーセント位とする。外部共振器ミラー１４は、図１に示すように、複数のレーザ光源１２の出射光をそれぞれ反射する１つの単一構造体としてもよく、レーザ光源１２毎に配置された複数の構造体としてもよい。
【００２８】
波長変換素子１５は、入射光の波長を変換する非線形光学素子である。また、波長変換素子１５は、レーザ光源１２の出射光であって外部共振器ミラー１４を透過した光を入射して、波長変換して出射する。換言すれば、波長変換素子１５は、レーザ光源１２と外部共振器ミラー１４とからなるレーザ共振器から出射された光を波長変換する。つまり、波長変換素子１５は、レーザ光源１２から出射された赤外レーザ光の波長を約半分に変換させて緑色のレーザ光を創出している。ここでは、波長変換素子１５として、板形状の導波路型のものを用いている。このような導波路型の波長変換素子１５を採用した場合、その波長変換素子１５の厚みが薄いので、周期分極反転構造が作成し易く、波長変換効率を高め易く、製造コストを低減することができる。
【００２９】
また、波長変換素子１５は、複数のレーザ光源１２がなす１次元レーザアレイに対して共通に用いられる１つの単一構造体で構成されている。そして、波長変換素子１５には１次元レーザアレイをなす複数のレーザ光源１２から出射された光が共通に入射するように配置されている。すなわち、波長変換素子１５の板形状の端面（底面）が１次元レーザアレイの１列をなす複数のレーザ光源１２の光出射口に対向するように配置されている。
【００３０】
また、波長変換素子１５は、複数のレーザ光源１２がなす２次元レーザアレイにおける列ごとに１つずつ配置された単一構造体で構成されているものとしてもよい（図６参照）。この場合、各波長変換素子１５には２次元レーザアレイにおける１つの列をなす複数のレーザ光源１２から出射された光が共通に入射するように配置されていることが好ましい。すなわち、波長変換素子１５の板形状の端面（底面）が２次元レーザアレイの１列をなす複数のレーザ光源１２の光出射口に対向するように配置されていることが好ましい。そして、各波長変換素子１５は、相互に一定の間隔を空けて、平行に配置されており、短冊形状をなすように配置されていることが好ましい。
【００３１】
圧電素子１３は、電圧が印加されることにより、機械的ひずみを生ずる素子である。本実施形態の圧電素子１３は、レーザ光源１２と外部共振器ミラー１４との間に配置されている。圧電素子１３は、レーザ光源１２の出射光を遮らない位置に配置されている。そして、圧電素子１３は電圧印加により伸縮し、その伸縮によりレーザ光源１２と外部共振器ミラー１４との間隔が可変される。すなわち、圧電素子１３の伸縮により、基板１１に対して外部共振器ミラー１４がレーザ光源１２の光軸に沿って移動する。レーザ光源１２と外部共振器ミラー１４との間隔が変わると、レーザ光源１２と外部共振器ミラー１４とからなるレーザ共振器の発振波長が変わることとなる。したがって、圧電素子１３は、波長変換素子１５の入射光の波長を変更する波長可変手段として機能する。
【００３２】
これらにより、本実施形態のレーザ光源装置１は、圧電素子１３に印加する電圧を制御することにより、レーザ共振器の発振波長を可変でき、波長変換素子１５の入射光の波長を可変制御することができる。したがって、波長変換素子１５の波長変換効率が最大値又は最大値の近傍になるように、レーザ共振器の発振波長を可変することができる。
【００３３】
上記及び図１に示すように、レーザ光源装置１では面発光レーザからなるレーザ光源１２を用いているが、レーザ光源１２として端面発光型レーザを用いてレーザ光源装置１を構成してもよい。すなわち、端面発光型レーザのレーザアレイと導波路型の波長変換素子１５とを組み合わせて、レーザ光源装置１を構成してもよい。
【００３４】
例えば、レーザ光源装置１を次の構成としてもよい。基板（サブ基板）の１つの端辺に複数の端面発光型レーザが配置されて１次元レーザアレイを構成している。そして、サブ基板は、１次元レーザアレイの発光方向がメイン基板（基板１１に相当）の平面に直交するように、そのメイン基板の平面上に取り付けられている。このサブ基板は、メイン基板上に等間隔で複数配置されていることとしてもよい。サブ基板の１次元レーザアレイは、レーザ用マウンタとヒートシンクを兼ねた部材（メイン基板と一体構造でも別構造でもよい）に実装されていることとしてもよい。この１次元レーザアレイが図１に示す複数のレーザ光源１２に相当することとなる。その他の構成は、図１に示すレーザ光源装置１の構成と同じにすることができる。
【００３５】
また、波長変換素子１５は、導波路型の波長変換素子でもよく、バルク型の波長変換素子でもよい。また、レーザ光源１２の発光部と波長変換素子１５の端面との間に、レンズ等の光学部品（カップリングレンズ、集光手段等）を配置した構成としてもよい。
【００３６】
（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態に係るレーザ光源装置２の一例を示す模式斜視図である。図２において、図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態のレーザ光源装置２における第１実施形態のレーザ光源装置１との相違点は、電気光学材料１６を有している点である。
【００３７】
電気光学材料１６は、屈折率が可変な透明材料（又は膜）であって、レーザ光源１２と外部共振器ミラー１４との間に配置されており、本発明の波長可変手段をなすものである。電気光学材料１６は、レーザ光源１２の出射光が透過するように配置されている。そして、電気光学材料１６は、比較的に大きく屈折率が変化する電気光学材料が好ましく、例えばＰＬＺＴ等の強誘電体セラミックスが挙げられる。
【００３８】
このような構成により、電気光学材料（ＰＬＺＴ）１６に電圧を印加することにより屈折率が変化し、レーザ光源１２と外部共振器ミラー１４がなすレーザ共振器の光路長が変化する。したがって、そのレーザ共振器の発振波長が変化する。したがって、本実施形態のレーザ光源装置２は、第１実施形態のレーザ光源装置１と同様に、波長変換素子１５にとって最適な変換効率となる波長にレーザ共振器の発振波長を調整することができる。
【００３９】
（第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態に係るレーザ光源装置３の一例を示す模式斜視図である。図３において、図２の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。図４は、レーザ光源装置３の構成要素である波長制御手段を示すブロック図である。本実施形態のレーザ光源装置３における第２実施形態のレーザ光源装置２との相違点は、ハーフミラー１７、光量センサ２１及び波長制御手段を有している点である。波長制御手段は、光量センサ２１の出力に基づいて電気光学材料（波長可変手段）１６を制御するものである。
【００４０】
ハーフミラー１７は、波長変換素子１５の出射光の一部を光量センサ２１に向けて反射し、その他の光は透過させる。これにより、光量センサ２１は、レーザ光源装置３の出射光の量を検出することができる。次に、図４に示す波長制御手段の動作を説明する。
【００４１】
波長制御手段の動作の概要を述べる。波長制御手段は、レーザ光源装置３の初期調整時（例えば出荷時又は電源投入時など）において、波長変換素子１５の出射光の光量が最も大きくなる電気光学材料１６の印加電圧値を求め、その値を不揮発性メモリ２９に記憶する。そして、次の電源投入時には、不揮発性メモリ２９に記憶されている値の印加電圧を電気光学材料１６に印加する。次に、波長制御手段の動作例の詳細を述べる。
【００４２】
先ず、初期調整時において、制御部２６は、スイッチ２７を制御して、電圧発生部２８の出力信号を圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０に出力させる。ここで、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０の出力信号は、電圧発生部２８の出力信号が示す電圧を基準として、段階的に徐々に上げる（又は下げる）信号を出力することができる。圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０は、入力した信号について所定の処理又は変換を行い出力する。換言すれが、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０は、波長可変手段の波長可変量を順次に異なる可変に変更する波長順次変更部として機能する。電圧印加部３１は、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０から出力された信号に応じた電圧を圧電素子（ＰＬＺＴ）３２に印加する。ここで、圧電素子（ＰＬＺＴ）３２は、図２の電気光学材料１６（又は図１の圧電素子１３）に相当する。これらにより、電気光学材料１６の屈折率が段階的に徐々に変化し、レーザ共振器の光路長も段階的に徐々に変化し、レーザ光源１２の発振波長も段階的に徐々に変化する。したがって、波長変換素子１５における波長変換効率も段階的に徐々に変化するので、光量センサ２１の受光量の段階的に徐々に変化することとなる。
【００４３】
光量センサ２１の検出信号は、増幅器信号処理部２２で増幅されると共に信号処理されて、所望形式のデジタルデータに逐次変換される。このデジタルデータは、光量値記憶部２３に逐次記憶されると共に、比較回路２４に出力される。比較回路２４は、ある時点（現時点）の光量値と、光量値記憶部２３に記憶されている現時点の１つ前の時点の光量値とを比較する。すなわち、比較回路２４は、圧電素子（ＰＬＺＴ）３２すなわち電気光学材料１６により僅かに波長が変化されたときに、その変化の前後の光量を比較している。
【００４４】
現時点の光量値の方が１つ前の光量値よりも大きい場合、比較回路２４はその現時点の光量値を最大値検出部２５に出力する。最大値検出部２５は、比較回路２４から出力された光量値を圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０に出力する。圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０は、電圧発生部２８から入力した電圧値について一定値だけ増加して新しい電圧値として不揮発性メモリ２９に記憶させる。圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０は、その新しい電圧値を電圧印加部３１に出力する。
【００４５】
上記処理が繰り返される。すなわち、段階的な波長変化と、その変化ごとの光量値検出と、比較回路２４での比較などとが繰り返される。この繰り返しにおいて、比較回路２４での比較で、現時点の光量値の方が１つ前の光量値よりも小さくなった場合、すなわち、上記繰り返しのごとに光量値が増大していった後に、初めて光量値が減少した時、その１つ前の光量値が最大値であると、最大値検出部２５は判断する。この最大値のときの光が波長変換素子１５の波長変換効率が最大となる波長の光である。したがって、比較回路２４及び最大値検出部２５は、順次に波長が可変されたときそれぞれでの光量センサ２１の出力における最大値を特定する比較部として機能する。この最大値のときの圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０が生成した電圧値は、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０を介して不揮発性メモリ２９に記憶される。
【００４６】
最大値が決まると、制御部２６はスイッチ２７を不揮発性メモリ２９の側に倒す。すると、次の電源投入時からは、不揮発性メモリ２９に記憶されている電圧値が圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０に入力される。そして、この電圧値に応じた電圧が電圧印加部３１を介して圧電素子（ＰＬＺＴ）３２に印加され、波長変換素子１５の波長変換効率が最大となる波長をレーザ光源１２が出射することとなる。
【００４７】
これらにより、本実施形態のレーザ光源装置３によれば、光量センサ２１の出力が所望値（最大値）になるように、電気光学材料１６をフィードバック制御することができる。したがって、電気光学材料１６の波長変換効率が最大値となるように、自動制御することができる。
【００４８】
また、レーザ光源装置３の波長制御手段が行う上記の初期設定時の処理は、所定時間（例えば１０分）の経過ごとに定期的に行ってもよい。これにより、波長変換素子１５での波長変換効率が最大値になるように、定期的に、電気光学材料１６への印加電圧が「再調整」される。したがって、例えば、経時変化又は温度変化などにより原振のレーザ光源１２の波長が変動しても、波長変換素子１５の入射光の波長を常に所望値にでき、波長変換効率の高い状態を維持することができる。
【００４９】
また、レーザ光源装置３が映像表示装置の光源として用いられる場合は、映像表示に影響の無い間（例えばフレーム間）を使って、上記「再調整」を行うことが好ましい。このようにすると、映像表示をしながら波長変換効率についての再調整をすることができる。
【００５０】
また、光量センサ２１にてレーザ光源装置３の出射光の量を検出する時以外の場合には、ハーフミラー１７はレーザ光源光源装置３の出射光を遮らない位置に移動するような構成としても良い。
【００５１】
（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態に係るレーザ光源装置における光源制御手段の一例を示すブロック図である。本実施形態のレーザ光源装置における第３実施形態のレーザ光源装置３との相違点は、圧電手段１３又は電気光学材料１６の印加電圧をフィードバック制御する波長制御手段に加えて、レーザ光源１２の発光量をフィードバック制御する光源制御手段を有する点である。すなわち、本レーザ光源装置は、波長変換素子で波長変換された光の光量を検出する光量センサと、光量センサの出力に基づいてレーザ光源１２の発光量を制御する光源制御手段とを有する。次に、本レーザ光源装置について、図５を参照して具体的に説明する。
【００５２】
光量センサ４１は、図３及び図４の光量センサ２１に相当するものである。また、増幅器信号処理部４２、光量値記憶部４４、比較回路５０、最大値検出部５７、制御部５２、スイッチ５３、電圧発生部５４、不揮発性メモリ５５、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部５６、電圧印加部５８、圧電素子（ＰＬＺＴ）５９は、それぞれ、図４の増幅器信号処理部２２、光量値記憶部２３、比較回路２４、最大値検出部２５、制御部２６、スイッチ２７、電圧発生部２８、不揮発性メモリ２９、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０、電圧印加部３１、圧電素子（ＰＬＺＴ）３２に相当するものである。
【００５３】
スイッチ４３、スイッチング回路４５、目標値４６、比較回路４７及びレーザ駆動回路４８は、光量センサ４１の出力に基づいてレーザ（レーザ光源１２に相当）４９の発光量を制御する光源制御手段を構成している。制御部５１は、通常光量制御と波長制御とを切り替えることについて制御するものである。次に、本レーザ光源装置の動作について説明する。
【００５４】
通常は、光量センサ４１が検出した光量に基づいて、波長変換素子の出射光の光量が一定になるように、レーザ４９に供給する電流量をフィードバック制御する。この制御を通常光量制御という。この状態では、制御部５１により、レーザ４９に対する光量制御ループが選択される。すなわち、制御部５１は、スイッチ４３を制御して、スイッチング回路４５の出力が比較回路４７に入力される状態とする。比較回路４７は、スイッチング回路４５の出力と目標値４６とを比較する。この比較結果に基づいて比較回路４７がレーザ駆動回路４８を制御し、レーザ４９への供給電流量が制御される。これらにより、通常は、レーザ４９への供給電流量を制御することで、波長変換素子からの出射光の光量を制御する。
【００５５】
一方、通常の上記制御以外に次に制御を行う。例えば、一定時間経過毎に、レーザ４９への電流供給量についてのフィードバック制御をホールドし、その電流供給量を一定に保つ。その間に、第３実施形態で示した波長可変手段（圧電手段１３又は電気光学材料１６など）への印加電圧のフィードバック制御をする。
【００５６】
具体的には、制御部５１がスイッチ４３を切り替えて、圧電素子（ＰＬＺＴ）５９についてのフィードバック制御ループが選択され、波長変換素子での変換効率の維持が行われる。これにより、光量センサ４１の出力信号は、増幅器信号処置部４２及びスイッチ４３を介して光量値記憶部４４と比較回路５０に伝達される。その後は、図４に示す第３実施形態のレーザ光源装置３における波長制御手段の動作を行い、波長変換素子の波長変換効率が高く維持される。
【００５７】
これらにより、本実施形態のレーザ光源装置によれば、波長制御手段のフィードバック制御に加えて、原振であるレーザ４９の発光状態についてもフィードバック制御することができる。したがって、波長変換効率の高い状態を維持しながら、レーザ光源装置からの発光量を一定にすることができる。
【００５８】
また、本実施形態のレーザ光源装置は、所定時間経過後ごとに定期的に、レーザ４９の発光状態についてフィードバック制御することにより、経時変化又は温度変化などにより原振のレーザ４９の発光特性が変動しても、レーザ光源装置からの発光量を一定にすることができる。したがって、長期間に渡って極めて安定に且つ高い効率で発光するレーザ光源装置を提供することができる。
【００５９】
（第５実施形態）
図６は本発明の第５実施形態に係るレーザ光源装置４の一例を示す模式斜視図である。図６において、図３の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。図７はレーザ光源装置４の構成要素である波長制御手段を示すブロック図である。本実施形態のレーザ光源装置４における第３実施形態のレーザ光源装置３との相違点は、波長可変手段である電気光学材料１６ａ，１６ｂがレーザ光源の列（１２ａ，１２ｂ）ごとに、独立に制御可能に配置されている点である。
【００６０】
レーザ光源列１２ａは、レーザ光源１２が一列に配置されたものである。レーザ光源列１２ｂは、レーザ光源１２が一列に配置されたものであって、レーザ光源列１２ａに平行に配置されたものである。電気光学材料１６ａは、レーザ光源装置２の電気光学材料１６に相当するものであり、レーザ光源列１２ａの光が透過するように配置されている。電気光学材料１６ｂは、レーザ光源装置２の電気光学材料１６に相当するものであり、レーザ光源列１２ｂの光が透過するように配置されている。電気光学材料１６ａと電気光学材料１６ｂとは、それぞれ別個独立に屈折率を可変制御されるものとする。また、電気光学材料１６ａ，１６ｂそれぞれの代わりに、別個独立に制御される２つの圧電素子を配置してもよい。外部共振器ミラー１４Ａ、波長変換素子１５ａ，１５ｂ、光量センサ８１ａ，８１ｂは、それぞれ図３の外部共振器ミラー１４、波長変換素子１５、光量センサ２１に相当するものである。次に、本レーザ光源装置４の動作について説明する。
【００６１】
レーザ光源列１２ａから出射された光は電気光学材料１６ａを透過し、外部共振器ミラー１４Ａで大部分が反射され、レーザ発振状態となる。そして、レーザ光源列１２ａから出射された光のうち外部共振器ミラー１４Ａを透過した光は波長変換素子１５ａにより可視光に波長変換される。この波長変換された光の一部は、ハーフミラー１７で反射され光量センサ８１ａに入射する。
【００６２】
レーザ光源列１２ｂから出射された光は電気光学材料１６ｂを透過し、外部共振器ミラー１４Ａで大部分が反射され、レーザ発振状態となる。そして、レーザ光源列１２ｂから出射された光のうち外部共振器ミラー１４Ａを透過した光は波長変換素子１５ａにより可視光に波長変換される。この波長変換された光の一部は、ハーフミラー１７で反射され光量センサ８１ｂに入射する。
【００６３】
そして、光量センサ８１ａの受光量の基づいて、電気光学材料１６ａ（すなわちＰＬＺＴ（１）９２ａ）の屈折率が図７（ａ）の波長制御手段で制御される。すなわち、図７（ａ）の波長制御手段をなす光量センサ８１ａ、増幅器信号処理部８２ａ、光量値記憶部８３ａ、比較回路８４ａ、最大値検出部８５ａ、制御部８６ａ、スイッチ８７ａ、電圧発生部８８ａ、不揮発性メモリ８９ａ、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部９０ａ、電圧印加部９１ａ、ＰＬＺＴ９２ａは、それぞれ、図４の光量センサ２１、増幅器信号処理部２２、光量値記憶部２３、比較回路２４、最大値検出部２５、制御部２６、スイッチ２７、電圧発生部２８、不揮発性メモリ２９、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０、電圧印加部３１、圧電素子（ＰＬＺＴ）３２に相当するものである。
【００６４】
また、光量センサ８１ｂの受光量の基づいて、電気光学材料１６ｂ（すなわちＰＬＺＴ（１）９２ｂ）の屈折率が図７（ｂ）の波長制御手段で制御される。すなわち、図７（ｂ）の波長制御手段をなす光量センサ８１ｂ、増幅器信号処理部８２ｂ、光量値記憶部８３ｂ、比較回路８４ｂ、最大値検出部８５ｂ、制御部８６ｂ、スイッチ８７ｂ、電圧発生部８８ｂ、不揮発性メモリ８９ｂ、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部９０ｂ、電圧印加部９１ｂ、ＰＬＺＴ９２ｂは、それぞれ、図４の光量センサ２１、増幅器信号処理部２２、光量値記憶部２３、比較回路２４、最大値検出部２５、制御部２６、スイッチ２７、電圧発生部２８、不揮発性メモリ２９、圧電素子（ＰＬＺＴ）電圧制御部３０、電圧印加部３１、圧電素子（ＰＬＺＴ）３２に相当するものである。
【００６５】
これらにより、本実施形態のレーザ光源装置４は、レーザ光源列１２ａ，１２ｂ毎に、すなわち波長変換素子１５ａ，１５ｂ毎に、入射光の波長を電気光学材料１６ａ，１６ｂで別個独立に調整できる。そこで、波長変換素子１５ａと波長変換素子１５ｂとの最適変換波長が異なる場合でも、各波長変換素子１５ａ，１５ｂの波長変換効率をそれぞれ高い状態に維持することができる。また、波長変換素子１５ａと波長変換素子１５ｂとの代わりに、１つの波長変換素子を用いた場合であって、波長変換素子の各部位により最適変換波長が異なる場合でも、その各部位において、波長変換効率をそれぞれ高い状態に維持することができる。
【００６６】
また、本実施形態のレーザ光源装置４は、レーザ光源列１２ａとレーザ光源列１２ｂとの発光波長が異なる場合でも、各レーザ光源列１２ａ，１２ｂの光ごとに電気光学材料１６ａ，１６ｂで別個独立に調整できる。したがって、この場合でも各波長変換素子１５ａ，１５ｂの波長変換効率をそれぞれ高い状態に維持することができる。なお、レーザ光源列１２ａ，１２ｂは３列以上でもよく、１つの電気光学材料１６ａ，１６ｂに複数のレーザ光源列１２ａ，１２ｂの光が入射することとしてもよい。また、電気光学材料１６ａ，１６ｂの代わりに、別個独立に駆動制御される２以上の圧電素子を用いてもよい。
【００６７】
（表示装置）
次に、上記実施形態のレーザ光源装置のいずれかを用いた表示装置の一実施形態について説明する。
図８は、本実施形態の表示装置であるフルカラーの走査型表示装置１００について、その概略構成を示す図である。走査型表示装置１００は、赤色光源１０２、緑色光源１１０、及び青色光源１０３からなる光源と、赤色光を反射する反射板１０３と、青色光を反射する反射板１０４と、緑色光を透過し且つ赤色光を反射するダイクロイックミラー１０５と、緑色光を透過し且つ青色光を反射するダイクロイックミラー１０６と、光源光を走査する走査ミラー１０７と、走査ミラー１０７からの光を映像として映し出す表示板１０８とを備えている。
【００６８】
赤色光源１０２、緑色光源１１０及び青色光源１０３は、それぞれ、図１〜図７に示したレーザ光源装置のいずれかからなるものである。
【００６９】
赤色光源１０２から射出された赤色光は、反射板１０３及びダイクロイックミラー１０５に反射され、さらにダイクロイックミラー１０６を透過して走査ミラー１０７に誘導される。また、青色光源１０１から射出された青色光は、反射板１０４及びダイクロイックミラー１０６に反射されて走査ミラー１０７に誘導される。さらに、緑色光源１１０から射出された緑色光は、ダイクロイックミラー１０５及びダイクロイックミラー１０６を透過して走査ミラー１０７に誘導される。走査ミラー１０７では、表示板１０８に映し出す映像に応じて走査が行われる。
【００７０】
本実施形態の走査型表示装置１００によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が長期間に渡って可能であり、さらに小型化、低消費電力化及び低コスト化などを図ることができる。
【００７１】
なお、上述の走査型表示装置の実施形態では、光合成部としてダイクロイックミラー、走査部として走査ミラー１０７を用いた例を示したが、光合成部を有さずに、各色毎に走査ミラーを備える構成としても良い。
【００７２】
（プロジェクタ）
次に、上記実施形態のレーザ光源装置のいずれかを用いたプロジェクタの一実施形態について説明する。
図９は、本実施形態のプロジェクタ７０について、その概略構成を示す図であり、３板方式の例である。プロジェクタ７０においては、赤色（Ｒ）の色光を発光する半導体レーザを２次元的にアレイ状に構成したアレイ光源１０ｒ、緑色（Ｇ）の色光を発光するアレイ光源１０ｇ、青色（Ｂ）の色光を発光する半導体レーザを２次元的にアレイ状に構成したアレイ光源１０ｂの３個を光源として用いている。
【００７３】
アレイ光源１０ｒ、アレイ光源１０ｇ及びアレイ光源１０ｂは、それぞれ、図１〜図７に示したレーザ光源装置のいずれかからなるものである。
【００７４】
各アレイ光源１０ｒ，１０ｇ，１０ｂから射出された光は液晶ライトバルブ７５に照射される。つまり、各アレイ光源１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの出射側には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を変調する液晶ライトバルブ７５がそれぞれ設けられている。そして、各液晶ライトバルブ７５によって変調された３つの色光が、クロスダイクロイックプリズム（色合成手段）７７に入射するように構成されている。このプリズム７７は４つの直角プリズムが貼り合わされたものであり、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形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが合成されてカラー画像を表す光が形成される。色合成された光は投射レンズ７６（投射装置）によりスクリーン７９上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００７５】
本実施形態のプロジェクタ７０によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が長期間に渡って可能であり、さらに小型化、低消費電力化及び低コスト化などを図ることができる。
【００７６】
なお、上述のプロジェクタでは、光変調装置として３つの液晶ライトバルブと、色合成手段としてクロスダイクロイックプリズムを有する例を示したが、色合成手段を有さずにアレイ光源に各色光を発光する半導体レーザを配列し、各色光を時間順次的に発光させ、１枚の液晶ライトバルブで各色光を時間順次的に変調しても良い。また、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブを用いた例を示したが、反射型液晶ライトバルブ、ＤＭＤ、あるいは、回折格子型ライトバルブ等を用いても良い。
【００７７】
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、本発明のレーザ光源装置は、圧電素子の代わりに電気光学材料を適用でき、電気光学材料の代わりに圧電素子を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。
【図４】同上のレーザ光源装置における波長制御手段を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るレーザ光源装置の光源制御手段のブロック図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。
【図７】同上のレーザ光源装置における波長制御手段を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態に係る走査型表示装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の実施形態に係るプロジェクタの一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７９】
１，２，３，４…レーザ光源装置、１１…基板、１２…レーザ光源、１２ａ，１２ｂ…レーザ光源列、１３…圧電素子、１４，１４Ａ…外部共振器ミラー、１５，１５ａ，１５ｂ…波長変換素子、１６，１６ａ，１６ｂ…電気光学材料、１７…ハーフミラー、２１，８１ａ，８１ｂ…光量センサ
【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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