(57)【要約】【課題】高出力のレーザ光を射出できる光源装置、およびプロジェクタを提供すること。【解決手段】光源装置３１は、赤色の波長領域、緑色の波長領域、および青色の波長領域のうちいずれかの波長領域内の波長を有するレーザ光を射出する光源装置である。この光源装置３１は、レーザ光を発振出力する２つのレーザ光源３１１と、各レーザ光源３１１の光射出面に対向配置され、各レーザ光源３１１から射出されたレーザ光の発振波長を変換して射出する２つの非線形光学素子３１２と、各レーザ光源３１１および各非線形光学素子３１２を支持固定する固定部材３１４とを備えている。【選択図】図３
2007173491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色の波長領域、緑色の波長領域、および青色の波長領域のうちいずれかの波長領域内の波長を有するレーザ光を射出する光源装置であって、
レーザ光を発振出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源の光射出面に対向配置され、前記レーザ光源から射出されたレーザ光の発振波長を変換して射出する非線形光学素子と、
前記レーザ光源および前記非線形光学素子を支持固定する固定部材とを備え、
前記非線形光学素子は、複数設けられている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記レーザ光源は、前記複数の非線形光学素子に対応して複数設けられている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置において、
前記レーザ光源は、半導体基板上に形成されるミラー層、および前記ミラー層上に積層形成されるレーザ媒体を有し、前記ミラー層および前記レーザ媒体の積層方向にレーザ光を発振出力するレーザ素子を備え、
前記レーザ素子は、同一の前記半導体基板上に、前記複数の非線形光学素子に対応して複数実装されている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置において、
前記固定部材は、前記複数の非線形光学素子を一括して支持する支持部を備えている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置において、
前記支持部には、前記非線形光学素子の温度調整を実施する温度調整手段が設けられ、
前記温度調整手段は、前記複数の非線形光学素子を一括して温度調整する
ことを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置において、
前記固定部材は、前記複数の非線形光学素子をそれぞれ支持する複数の支持部を備えている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置において、
前記複数の支持部には、前記非線形光学素子の温度調整を実施する温度調整手段がそれぞれ設けられ、
前記複数の温度調整手段は、前記複数の非線形光学素子をそれぞれ独立に温度調整する
ことを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光源装置において、
前記複数の温度調整手段は、前記複数の非線形光学素子を互いに異なる設定温度となるように温度調整し、前記複数の非線形光学素子にて互いに異なる変換波長のレーザ光に変換させる
ことを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の光源装置において、
前記非線形光学素子は、周期的な分極反転構造を有するバルク型非線形光学素子であり、
前記複数の非線形光学素子は、分極反転の周期ピッチが互いに異なるように構成されている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９のいずれかに記載の光源装置において、
前記レーザ光源は、前記複数の非線形光学素子に対応して複数設けられ、
前記複数のレーザ光源は、発振出力するレーザ光の発振波長が互いに異なるように構成されている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
光源装置と、前記光源装置から射出されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、前記変調されたレーザ光を射出する投射光学系とを備えたプロジェクタであって、
前記光源装置は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の光源装置である
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、光源装置およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の波長のレーザ光を発振する半導体レーザ（レーザ光源）を用いて、緑色や青色のレーザ光を射出する光源装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
この非特許文献１に記載の光源装置では、レーザ光源として、面発光型の半導体レーザチップを用いている。また、この光源装置では、レーザ光源の光射出側に非線形光学素子および外部ミラーを所定の間隔を空けて配置している。これらのうち、非線形光学素子は、半導体レーザチップから発振されたレーザ光を波長変換し第２次高調波光を生成する。また、外部ミラーは、非線形光学素子にて波長変換された第２次高調波光に対して高透過率でかつ、半導体レーザチップから発振された発振波長のレーザ光に対して低透過率の透過率特性を有する。そして、半導体レーザチップから発振されたレーザ光を外部ミラー、および半導体レーザチップ内に設けられたミラー構造にて反射させてレーザ光のエネルギーを増幅させつつ、外部ミラーを介して非線形光学素子にて波長変換したレーザ光を射出している。
【０００３】
【非特許文献１】A.V.Shchegrov et al.,“Development of compact blue-green lasers for projection display based on Novalux extended-cavity surface emitting laser technology,”Proceedings of SPIE,vol.5737,P.113−119(2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に記載の光源装置では、レーザ光源および非線形光学素子が１組のみ用いられている構造である。このため、光源装置から射出されるレーザ光の出力値は、単体のレーザ光源から発振出力されるレーザ光の出力値に依存し、光源装置から高出力のレーザ光を射出させることが難しい、という問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、高出力のレーザ光を射出できる光源装置、およびプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光源装置は、赤色の波長領域、緑色の波長領域、および青色の波長領域のうちいずれかの波長領域内の波長を有するレーザ光を射出する光源装置であって、レーザ光を発振出力するレーザ光源と、前記レーザ光源の光射出面に対向配置され、前記レーザ光源から射出されたレーザ光の発振波長を変換して射出する非線形光学素子と、前記レーザ光源および前記非線形光学素子を支持固定する固定部材とを備え、前記非線形光学素子は、複数設けられていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、レーザ光源としては、複数の非線形光学素子に対応して複数設ける構成や、半導体基板上に形成されるミラー層、および前記ミラー層上に積層形成されるレーザ媒体を有し、ミラー層およびレーザ媒体の積層方向にレーザ光を発振出力するレーザ素子を備えた、いわゆる面発光型半導体レーザで構成し、レーザ素子を、同一の半導体基板上に複数の非線形光学素子に対応して複数実装した構成を採用できる。
また、レーザ光源を複数設ける構成とした場合には、レーザ光源としては種々の構成が採用でき、例えば、面発光型半導体レーザや、クラッド層間に挟層されるレーザ媒体の端面でレーザ光を反射させてレーザ光の出力を増幅させて射出する、いわゆる端面発光型半導体レーザ等を採用できる。また、上記の場合、各レーザ光源から発振出力されるレーザ光の発振波長は、同一の発振波長でなくても構わない。すなわち、各レーザ光源から発振出力され各非線形光学素子にて変換されたレーザ光の各変換波長（光源装置から射出されるレーザ光の波長）が、赤色の波長領域、緑色の波長領域、および青色の波長領域のうちいずれかの波長領域内であればよい。
【０００８】
本発明によれば、光源装置には、複数の非線形光学素子が設けられているので、レーザ光源を上述した構成とした場合に、各レーザ光源から発振出力されたレーザ光や、各レーザ素子から発振出力されたレーザ光を、各非線形光学素子にてそれぞれ波長変換させ、赤色の波長領域、緑色の波長領域、および青色の波長領域のうちいずれかの波長領域内の波長（以下、非線形光学素子にて波長変換された波長を変換波長と記載する）を有するレーザ光を出力させることができる。このため、従来の構成のようにレーザ光源および非線形光学素子を１組用いる構成と比較して、光源装置から高出力のレーザ光を射出させることができる。
【０００９】
本発明の光源装置では、前記レーザ光源は、前記複数の非線形光学素子に対応して複数設けられていることが好ましい。
本発明によれば、レーザ光源が複数の非線形光学素子に対応して複数設けられているので、光源装置から射出されるレーザ光の高出力化を好適に図れる。
また、複数のレーザ光源としては、面発光型半導体レーザや、端面発光型半導体レーザ等の種々の構成を採用できるため、光源装置の設計の自由度を向上できる。
【００１０】
本発明の光源装置では、前記レーザ光源は、半導体基板上に形成されるミラー層、および前記ミラー層上に積層形成されるレーザ媒体を有し、前記ミラー層および前記レーザ媒体の積層方向にレーザ光を発振出力するレーザ素子を備え、前記レーザ素子は、同一の前記半導体基板上に、前記複数の非線形光学素子に対応して複数実装されていることが好ましい。
本発明によれば、レーザ光源は、面発光型半導体レーザで構成され、同一の半導体基板上に複数のレーザ素子が実装されているので、光源装置から射出されるレーザ光の高出力化を好適に図れる。
また、例えば、複数のレーザ素子を近接して形成することによって、各レーザ素子の数だけ光源装置から射出されるレーザ光の出力を増やしながらも、非常にコンパクトな構成とすることが可能となる。
さらに、レーザ光源が面発光型半導体レーザで構成されているので、各レーザ素子から発振出力されるレーザ光は、半導体基板面に略垂直な平行光として射出される。このため、各レーザ素子と各非線形光学素子との間に各非線形光学素子側に向うレーザ光を平行光とする平行レンズ等を配置する必要がなく、光源装置の構造の簡素化が図れ容易に製造できる。
【００１１】
本発明の光源装置では、前記固定部材は、前記複数の非線形光学素子を一括して支持する支持部を備えていることが好ましい。
本発明によれば、固定部材は、複数の非線形光学素子を一括して支持する支持部を備えているので、例えば、複数の非線形光学素子をそれぞれ支持させる複数の支持部を設ける構成と比較して、固定部材の構造の簡素化が図れ、ひいては、光源装置の構造の簡素化が図れ容易に製造できる。
【００１２】
本発明の光源装置では、前記支持部には、前記非線形光学素子の温度調整を実施する温度調整手段が設けられ、前記温度調整手段は、前記複数の非線形光学素子を一括して温度調整することが好ましい。
ここで、温度調整手段としては、非線形光学素子を温度調整する部材であればいずれの部材でもよく、例えば、発熱するヒータ等の発熱素子や、ペルチェ効果を利用したペルチェ素子等を採用できる。
ところで、非線形光学素子は、温度状態により、発振波長のレーザ光を変換波長のレーザ光に変換する際の変換効率が大きく異なる。このため、非線形光学素子にて最大変換効率で波長変換させ、光源装置からのレーザ光の高出力化を図るためには、非線形光学素子の温度調整が必要となる。
本発明によれば、支持部には温度調整手段が設けられているので、温度調整手段を駆動することで各非線形光学素子にて例えば最大変換効率を得ることができる所定の設定温度に各非線形光学素子を温度調整できる。このため、各非線形光学素子の変換効率を向上させ、光源装置からより高出力のレーザ光を射出させることができる。
また、温度調整手段は、複数の非線形光学素子を一括して温度調整するので、温度調整手段を各非線形光学素子に対応して複数設ける必要がなく、温度調整手段を単体で構成でき、光源装置の小型化および低コスト化が図れるとともに、温度調整手段の駆動制御、すなわち、温度制御構造を簡素化できる。
【００１３】
本発明の光源装置では、前記固定部材は、前記複数の非線形光学素子をそれぞれ支持する複数の支持部を備えていることが好ましい。
本発明によれば、固定部材は、複数の非線形光学素子をそれぞれ支持する複数の支持部を備えているので、例えば、光源装置に対して外力が加わった場合であっても各非線形光学素子を安定して支持できる。
【００１４】
本発明の光源装置では、前記複数の支持部には、前記非線形光学素子の温度調整を実施する温度調整手段がそれぞれ設けられ、前記複数の温度調整手段は、前記複数の非線形光学素子をそれぞれ独立に温度調整することが好ましい。
ここで、温度調整手段としては、非線形光学素子を温度調整する部材であればいずれの部材でもよく、例えば、発熱するヒータ等の発熱素子や、ペルチェ効果を利用したペルチェ素子等を採用できる。
ところで、非線形光学素子は、温度状態により、発振波長のレーザ光を変換波長のレーザ光に変換する際の変換効率が大きく異なるものである。このため、非線形光学素子にて最大変換効率で波長変換させ、光源装置からのレーザ光の高出力化を図るためには、非線形光学素子の温度調整が必要となる。
本発明によれば、各支持部には温度調整手段がそれぞれ設けられているので、各温度調整手段を駆動することで各非線形光学素子にて例えば最大変換効率を得ることができる所定の設定温度に各非線形光学素子を温度調整できる。このため、各非線形光学素子の変換効率を向上させ、光源装置からより高出力のレーザ光を射出させることができる。
また、温度調整手段は、各非線形光学素子に対応して複数設けられているので、各非線形光学素子の温度調整をそれぞれ適切に実施でき、すなわち、各非線形光学素子の変換効率をより高精度に調整できる。
【００１５】
本発明の光源装置では、前記複数の温度調整手段は、前記複数の非線形光学素子を互いに異なる設定温度となるように温度調整し、前記複数の非線形光学素子にて互いに異なる変換波長のレーザ光に変換させることが好ましい。
ところで、複数の非線形光学素子から同一の変換波長のレーザ光が出力される場合には、光源装置からのレーザ光が照射される被照明領域上には明るさの明点、暗点がランダムに分布するいわゆるスペックルパターンが生じやすい。
また、非線形光学素子は、温度状態により、波長変換して生成するレーザ光の変換波長が異なるものである。そして、本発明では、複数の温度調整手段は、複数の非線形光学素子を互いに異なる設定温度となるように温度調整し、複数の非線形光学素子にて互いに異なる変換波長のレーザ光に変換させる。このことにより、各非線形光学素子から出力されるレーザ光を互いに異なる波長に設定でき、すなわち、各非線形光学素子から出力されるレーザ光が互いに干渉することを抑制し、被照明領域上にスペックルパターンが生じることを抑制できる。
【００１６】
本発明の光源装置では、前記非線形光学素子は、周期的な分極反転構造を有するバルク型非線形光学素子であり、前記複数の非線形光学素子は、分極反転の周期ピッチが互いに異なるように構成されていることが好ましい。
ところで、複数の非線形光学素子から同一の変換波長のレーザ光が出力される場合には、光源装置からのレーザ光が照射される被照明領域上には明るさの明点、暗点がランダムに分布するいわゆるスペックルパターンが生じやすい。
また、非線形光学素子として、周期的な分極反転構造を有するバルク型非線形光学素子を採用した場合には、分極反転の周期ピッチを適宜、設定することで、該周期ピッチに応じて非線形光学素子において波長変換して生成するレーザ光の変換波長が異なるものである。そして、本発明では、複数の非線形光学素子は、分極反転の周期ピッチが互いに異なるように構成されている。このことにより、各非線形光学素子から出力されるレーザ光を互いに異なる波長に設定でき、すなわち、各非線形光学素子から出力されるレーザ光が互いに干渉することを抑制し、被照明領域上にスペックルパターンが生じることを抑制できる。
【００１７】
本発明の光源装置では、前記レーザ光源は、前記複数の非線形光学素子に対応して複数設けられ、前記複数のレーザ光源は、発振出力するレーザ光の発振波長が互いに異なるように構成されていることが好ましい。
本発明によれば、例えば、上述したスペックルパターンを抑制することを目的として各非線形光学素子にて出力されるレーザ光の互いに異なる各変換波長に対応させて、各レーザ光源から互いに異なる各発振波長を発振出力するように各レーザ光源を構成すれば、各非線形光学素子の変換効率を向上させ、各非線形光学素子にて出力されるレーザ光の高出力化、すなわち、光源装置からのレーザ光の高出力化を図りつつ、スペックルパターンを抑制できる。
【００１８】
本発明のプロジェクタは、光源装置と、前記光源装置から射出されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、前記変調されたレーザ光を射出する投射光学系とを備えたプロジェクタであって、前記光源装置は、上述した光源装置であることを特徴とする。
本発明によれば、プロジェクタは、上述した光源装置を備えているので、上述した光源装置と同様の作用および効果を享受できる。また、レーザ光を射出する光源装置を設けることで、簡単な構成でかつ、小型化が可能なプロジェクタを提供することができる。さらに、高出力のレーザ光を射出できる光源装置を設けることで、高出力のレーザ光を射出させるために光源装置におけるレーザ光源に大電流を印加する必要がなく、レーザ光源を駆動するための電力を低減することが可能となり、低消費電力化を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔リアプロジェクタの主な構成〕
図１は、第１実施形態におけるリアプロジェクタの側断面図である。
図１において、１は、リアプロジェクタであり、このリアプロジェクタ１は、キャビネット２と、プロジェクタユニット３と、制御ユニット４と、反射ミラー５と、透過型スクリーン６とにより大略構成されている。
【００２０】
キャビネット２は、図１に示すように、背面側（図１中、右側）が傾斜した箱形に構成され、内部にプロジェクタユニット３、制御ユニット４、および反射ミラー５を収納配置する。なお、具体的な図示は省略するが、キャビネット２内部には、プロジェクタユニット３、制御ユニット４、および反射ミラー５の他、リアプロジェクタ１の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、および、リアプロジェクタ１内部を冷却する冷却ユニット、音声を出力する音声出力部等が配設される。
【００２１】
また、このキャビネット２の前面側（図１中、左側）には、平面視矩形状の開口部２１が形成され、開口部２１周縁に透過型スクリーン６が支持固定される。
【００２２】
プロジェクタユニット３は、キャビネット２内の底面に配設され、制御ユニット４から出力された画像信号に基づいて画像光Ｌを形成して反射ミラー５に向けて拡大投射する。このプロジェクタユニット３の具体的な構成は後述する。
【００２３】
制御ユニット４は、具体的な図示は省略するが、例えば、チューナ、ＩＦ回路、音声検波回路、映像検波回路、増幅回路、およびＣＰＵ等を備えて構成され、プロジェクタユニット３を統括的に制御する。また、制御ユニット４は、例えば、リモートコントローラ（図示略）の操作によって選択されたチャンネルに対応する周波数の放送信号を抽出して、画像信号をプロジェクタユニット３に出力するとともに音声信号を音声出力部（図示略）に出力する。
【００２４】
反射ミラー５は、キャビネット２内の上部の背面側に配設され、プロジェクタユニット３によって投射された画像光Ｌを透過型スクリーン６の背面側に反射する。
【００２５】
透過型スクリーン６は、矩形形状を有し、キャビネット２の開口部２１周縁に支持固定される。この透過型スクリーン６は、背面側に配設されるフレネルレンズシート６１と、前面側に配設されるレンチキュラーレンズシート６２とにより構成されている。そして、透過型スクリーン６は、反射ミラー５を介して入射した画像光Ｌをフレネルレンズシート６１にて平行光に変換し、前記平行光をレンチキュラーレンズシート６２にて拡大（拡散）光に変換して、画像光Ｌを背面側から前面側に投影して投影画像を表示する。
【００２６】
〔プロジェクタユニットの構成〕
図２は、プロジェクタユニット３の内部に構成される光学系の概略構成を示す模式図である。
プロジェクタユニット３は、光源装置３１と、液晶パネル３２と、偏光板３３と、クロスダイクロイックプリズム３４と、投射光学系としての投射レンズ３５等を備えている。
【００２７】
光源装置３１は、前述した制御ユニット４から入力される制御信号に基づいて点灯し、液晶パネル３２に向けてレーザ光を射出する。これらの光源装置３１は、赤色の波長領域（例えば、580nm〜750nm程度）を有する赤色レーザ光を射出する赤色光用光源装置３１Ｒと、緑色の波長領域（例えば、500nm〜580nm程度）を有する緑色レーザ光を射出する緑色光用光源装置３１Ｇと、青色の波長領域（例えば、400nm〜500nm程度）を有する青色レーザ光を射出する青色光用光源装置３１Ｂとを備えている。これらの光源装置３１は、図２に示すように、それぞれクロスダイクロイックプリズム３４の側面三方にそれぞれ対向するように配設される。この時、クロスダイクロイックプリズム３４を挟んで、赤色用光源装置３１Ｒおよび青色光用光源装置３１Ｂが互いに対向し、投射レンズ３５および緑色光用光源装置３１Ｇが互いに対向するように、各光源装置３１が配設される。なお、これらの光源装置３１の詳細な説明は後述する。
【００２８】
液晶パネル３２は、例えば、ポリシリコンＴＦＴ(Thin Film Transistor)をスイッチング素子として用いたものであり、光源装置３１から射出された各色光は、これら３枚の液晶パネル３２とこれらの光束入射側および射出側にある偏光板３３によって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
【００２９】
偏光板３３は、液晶パネル３２の光路前段側および光路後段側に配置される入射側偏光板３３１および射出側偏光板３３２を備える。入射側偏光板３３１は、光源装置３１から射出された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、水晶またはサファイア等からなる基板に偏光膜が貼付されたものである。射出側偏光板３３２も、入射側偏光板３３１と略同様に構成され、液晶パネル３２から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。また、基板を用いずに、偏光膜をクロスダイクロイックプリズム３４に貼り付けてもよいし、基板をクロスダイクロイックプリズム３４に貼り付けてもよい。これらの入射側偏光板３３１および射出側偏光板３３２は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。
【００３０】
クロスダイクロイックプリズム３４は、各液晶パネル３２から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム３４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、互いに対向する各液晶パネル３２から射出された各色光を反射し、投射レンズ３５に対向する液晶パネル３２から射出された色光を透過する。このようにして、各液晶パネル３２にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。
【００３１】
投射レンズ３５は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。そして、この投射レンズ３５は、クロスダイクロイックプリズム３４にて形成されたカラー画像に基づいた画像光Ｌを形成して反射ミラー５に向けて拡大投射する。
【００３２】
〔光源装置の構成〕
図３は、光源装置３１の概略構成を模式的に示す図である。なお、赤色光用光源装置３１Ｒ、緑色光用光源装置３１Ｇ、および青色光用光源装置３１Ｂは、略同様の構成であるため、以下では、緑色光用光源装置３１Ｇの構成のみを説明する。
緑色光用光源装置３１Ｇは、図３に示すように、２つのレーザ光源３１１と、２つの非線形光学素子３１２と、光源駆動部３１３と、固定部材３１４と、カバー部材３１５と、カバーガラス３１６とを備える。
【００３３】
図４は、レーザ光源３１１の概略構成を示す図である。なお、２つのレーザ光源３１１は、同様の構成であり、以下では、１つのレーザ光源３１１のみを説明する。
レーザ光源３１１は、図４に示すように、半導体基板３１１１上にレーザ素子３１１２が形成された構成を有し、半導体基板３１１１の板面に略直交して平行にレーザ光を射出する、いわゆる面発光型半導体レーザで構成されている。
半導体基板３１１１としては、種々の材料を採用できるが、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板を採用できる。
【００３４】
レーザ素子３１１２は、図４に示すように、半導体基板３１１１の上面に形成されたミラー層３１１２Ａと、ミラー層３１１２Ａの上面に形成された量子井戸構造のレーザ媒体としての活性層３１１２Ｂと、活性層３１１２Ｂの上面に形成されたｐ型半導体層３１１２Ｃとを備える。
【００３５】
活性層３１１２Ｂは、光源駆動部３１３にボンディングワイヤＢＷ（図３）で接続された電極（図示略）を介して光源駆動部３１３から所定の電流が印加されることで、波長が１０６０ｎｍ（以下、発振されたレーザ光の波長を発振波長と記載する）のレーザ光を発振する。そして、活性層３１１２Ｂにて発振されたレーザ光は、ミラー層３１１２Ａにより活性層３１１２Ｂの面外方向に射出される。
【００３６】
ミラー層３１１２Ａは、ＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector)ミラーとして構成される。このミラー層３１１２Ａは、レーザ光源に３１１に必須となる一対のミラーのうち一方を構成している。なお、他方のミラーは、非線形光学素子３１２に形成された後述する波長選択光学素子が用いられている。そして、このミラー層３１１２Ａは、上述したように活性層３１１２Ｂで生じた発振波長のレーザ光を活性層３１１２Ｂの面外方向に射出する。
【００３７】
そして、２つのレーザ光源３１１は、図３に示すように、所定の間隔を空けて、各半導体基板３１１１の裏面が固定部材３１４を構成する後述する放熱部に半田等により接続されそれぞれ支持固定される。
【００３８】
２つの非線形光学素子３１２は、同様の構成であり、以下では、１つの非線形光学素子３１２のみを説明する。
非線形光学素子３１２は、レーザ光源３１１のレーザ素子３１１２に対向配置され、レーザ素子３１１２から発振されるレーザ光の光路上に配置されている。この非線形光学素子３１２は、周期的な分極反転構造を有するバルク型非線形光学素子にて構成されている。すなわち、非線形光学素子３１２は、例えば、ＬＮ(LiNbO3)やＬＴ(LiTaO3)等の無機非線形光学材料の単結晶基板を用い、フォトリソグラフィにより周期的にストライプ状絶縁層を形成した後、電界を印加することにより周期的分極反転構造が形成された基板を、適当なサイズに切り出し、レーザ光の入出射する表面を研磨して形成したものを用いている。ここで、非線形光学素子３１２における分極反転の周期ピッチＰは、入射するレーザ光の発振波長が短くなるほど、周期ピッチＰも短くなり、レーザ光源３１１にて発振されるレーザ光の発振波長１０６０ｎｍに応じた周期ピッチＰＧとなるように設定されている。そして、非線形光学素子３１２は、レーザ素子３１１２から射出されたレーザ光の発振波長を２分の１波長のレーザ光に変換する（以下、非線形光学素子３１２にて変換された波長を変換波長と記載する）。すなわち、非線形光学素子３１２は、レーザ素子３１１２から発振される発振波長１０６０ｎｍの赤外レーザ光から、変換波長５３０ｎｍの緑色レーザ光を生成する。
また、非線形光学素子３１２の光射出面（レーザ素子３１１２に対向する端面と反対側の端面）には、図３に示すように、波長選択光学素子３１２１が形成されている。
【００３９】
波長選択光学素子３１２１は、蒸着等の方法により、非線形光学素子３１２の光射出面に直接、屈折率の異なる薄膜である高屈折率層および低屈折率層が交互に積層された誘電体多層膜で構成される。前記高屈折率層の材料としては、例えば、五酸化タンタル(Ta2O5)を採用できる。また、前記低屈折率層の材料としては、例えば、二酸化珪素(SiO2)を採用できる。そして、波長選択光学素子３１２１の透過率特性としては、例えば、前記高屈折率層および前記低屈折率層の数や、厚み、あるいは、各層の屈折率を適宜、選択することで、種々の透過率特性を持たせることが可能である。そして、本実施形態では、発振波長１０６０ｎｍのレーザ光に対して５％以下の透過率でかつ、変換波長５３０ｎｍのレーザ光に対して９５％以上の透過率の透過率特性を有する。また、波長選択光学素子３１２１は、発振波長１０６０ｎｍのレーザ光に対して１％以下の透過率でかつ、変換波長５３０ｎｍのレーザ光に対して９９％以上の透過率の透過率特性を有することがより好ましい。
【００４０】
そして、２つの非線形光学素子３１２は、図３に示すように、各レーザ光源３１１にて発振出力されるレーザ光を入射する位置に最大変換効率が得られる姿勢で固定部材３１４を構成する後述する支持部に接着剤等により接続されそれぞれ支持固定される。なお、前記接着剤としては、熱伝導性を有する接着剤が好ましく、例えば、エポキシ系の紫外線硬化型または熱硬化型の接着剤を採用できる。
【００４１】
光源駆動部３１３は、駆動用ＩＣが実装されたプリント配線基板で構成され、制御ユニット４により制御の下、ボンディングワイヤＢＷを介して所定の電流を活性層３１１２Ｂに印加する。そして、光源駆動部３１３は、レーザ光源３１１と同様に、プリント配線基板の裏面が固定部材３１４を構成する後述する放熱部に半田等により接続され支持固定される。
【００４２】
固定部材３１４は、レーザ光源３１１、非線形光学素子３１２、および光源駆動部３１３が固定され支持する部材である。この固定部材３１４は、図３に示すように、放熱部３１４１と、支持部３１４２とを備える。
放熱部３１４１は、図３に示すように、断面略矩形状の板体で構成され、その上面にてレーザ光源３１１、光源駆動部３１３、および支持部３１４２を支持固定する。この放熱部３１４１は、熱伝導性を有する材料から構成され、レーザ光源３１１、光源駆動部３１３、および支持部３１４２と熱伝達可能に接続する。すなわち、放熱部３１４１は、レーザ光源３１１、光源駆動部３１３、および支持部３１４２の熱が伝達され、外部に放熱する、いわゆるヒートシンクとして機能する。
【００４３】
支持部３１４２は、図３に示すように、側面視略矩形状の棒状部材で構成され、放熱部３１４１の上面において、各レーザ光源３１１の各固定位置の略中央部分に立設される。そして、支持部３１４２は、図３に示すように、対向する側面にて各非線形光学素子３１２を支持固定する。この支持部３１４２は、放熱部３１４１と同様に、熱伝導性を有する材料から構成されている。なお、本実施形態では、放熱部３１４１と支持部３１４２とが別体となる構成としているが、放熱部３１４１と支持部３１４２とを一体的に形成した構成としても構わない。
この支持部３１４２において、各非線形光学素子３１２が固定される側面以外の側面には、図３に示すように、温度調整手段３１４３が取り付けられている。
【００４４】
ところで、非線形光学素子３１２は、温度状態により、発振波長のレーザ光を変換波長のレーザ光に変換する際の変換効率が大きく異なるものである。このため、非線形光学素子３１２にて最大変換効率で波長変換させ、光源装置からのレーザ光の高出力化を図るためには、非線形光学素子３１２を所定の設定温度の状態に温度調整する必要がある。
【００４５】
温度調整手段３１４３は、駆動することで、支持部３１４２を介して各非線形光学素子３１２に熱を伝達したり、支持部３１４２を介して各非線形光学素子３１２の熱を吸熱したりして、各非線形光学素子３１２を所定の設定温度の状態に温度調整する部材である。この温度調整手段３１４３としては、発熱あるいは吸熱可能な部材であればいずれの部材でもよく、例えば、発熱するヒータ等の発熱素子や、ペルチェ効果を利用したペルチェ素子等を採用できる。本実施形態では、温度調整手段３１４３として、ペルチェ素子を採用している。すなわち、ペルチェ素子は、直流電流を流すことで、熱を発生する部分（発熱部分）と、熱を吸収する部分（吸熱部分）とが生じるから、このうちの吸熱部分を支持部３１４２に接続することで、支持部３１４２から熱を吸熱する。なお、温度調整手段３１４３として、前記発熱素子を採用した場合には、上述した配置に限らず、支持部３１４２に凹部を形成し、前記凹部内に配置する構成としても構わない。
そして、温度調整手段３１４３は、制御ユニット４と電気的に接続され、制御ユニット４による制御の下、駆動し、支持部３１４２を介して各非線形光学素子３１２の双方を各非線形光学素子３１２にて最大変換効率を得ることができる同一の設定温度ＴＧの状態に温度調整する。
【００４６】
カバー部材３１５は、図３に示すように、断面略コ字形状を有する容器状に形成され、開口部分を放熱部３１４１側に接続することで、放熱部３１４１と該カバー部材３１５とで各部材３１１〜３１３，３１４２，３１４３を覆う。
そして、カバー部材３１５において、容器状の底部分には、図３に示すように、開口部３１５１が形成され、該開口部３１５１がカバーガラス３１６にて閉塞される。すなわち、各非線形光学素子３１２からの変換波長のレーザ光は、開口部３１５１およびカバーガラス３１６を介して、光源装置３１外部に射出される。
【００４７】
なお、上記では、緑色光用光源装置３１Ｇの構成について説明したが、緑色光用光源装置３１Ｇに対して赤色光用光源装置３１Ｒおよび青色光用光源装置３１Ｂの異なる点は、例えば、以下の通りである。
すなわち、赤色光用光源装置３１Ｒでは、各レーザ光源３１１を構成する各活性層３１１２Ｂは、発振波長が１２４０ｎｍのレーザ光を発振する。また、各非線形光学素子３１２は、分極反転の周期ピッチＰが各レーザ素子３１１２から発振される発振波長１２４０ｎｍに応じた周期ピッチＰＲとなるように設定され、各レーザ素子３１１２から発振される発振波長１２４０ｎｍのレーザ光から、変換波長６２０ｎｍの赤色レーザ光を生成する。さらに、各非線形光学素子３１２に形成された各波長選択光学素子３１２１は、発振波長１２４０ｎｍのレーザ光に対して５％あるいは１％以下の透過率でかつ、変換波長６２０ｎｍのレーザ光に対して９５％あるいは９９％以上の透過率の透過率特性を有する。さらにまた、温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、支持部３１４２を介して各非線形光学素子３１２の双方を各非線形光学素子３１２にて最大変換効率を得ることができる同一の設定温度ＴＲの状態に温度調整する。
【００４８】
また、青色光用光源装置３１Ｂでは、各レーザ光源３１１を構成する各活性層３１１２Ｂは、発振波長が９２０ｎｍのレーザ光を発振する。また、各非線形光学素子３１２は、分極反転の周期ピッチＰが各レーザ素子３１１２から発振される発振波長９２０ｎｍに応じた周期ピッチＰＢとなるように設定され、各レーザ素子３１１２から発振される発振波長９２０ｎｍのレーザ光から、変換波長４６０ｎｍの青色レーザ光を生成する。さらに、各非線形光学素子３１２に形成された各波長選択光学素子３１２１は、発振波長９２０ｎｍのレーザ光に対して５％あるいは１％以下の透過率でかつ、変換波長４６０ｎｍのレーザ光に対して９５％あるいは９９％以上の透過率の透過率特性を有する。さらにまた、温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、支持部３１４２を介して各非線形光学素子３１２の双方を各非線形光学素子３１２にて最大変換効率を得ることができる同一の設定温度ＴＲの状態に温度調整する。
【００４９】
〔光源装置の動作〕
次に、上述した光源装置３１の動作について説明する。なお、以下では、各光源装置３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの動作が略同様であるため、緑色光用光源装置３１Ｇの動作を主に説明し、他の赤色光用光源装置３１Ｒ，青色光用光源装置３１Ｂの動作については説明を省略する。
緑色光用光源装置３１Ｇは、制御ユニット４により温度調整手段３１４３が駆動制御され、各非線形光学素子３１２が同一の設定温度ＴＧとなるように温度制御される。
また、緑色光用光源装置３１Ｇは、制御ユニット４の制御により、各レーザ素子３１１２の各活性層３１１２Ｂに電流が印加されると、発振波長１０６０ｎｍの赤外レーザ光を発振する。ここで、発振された赤外レーザ光のうち、各半導体基板３１１１から離間する側に進行する赤外レーザ光は、各レーザ素子３１１２の各非線形光学素子３１２側端面から射出される。また、各半導体基板３１１１側に進行するレーザ光も、各ミラー層３１１２Ａにて反射され、再び各活性層３１１２Ｂを通って、各非線形光学素子３１２側に射出される。
【００５０】
そして、各非線形光学素子３１２では、入射した発振波長１０６０ｎｍの赤外レーザ光を、変換波長５３０ｎｍの緑色レーザ光に波長変換する。
各非線形光学素子３１２にて波長変換された緑色レーザ光は、各波長選択光学素子３１２１を透過し、開口部３１５１およびカバーガラス３１６を介して緑色光用光源装置３１Ｇから射出される。そして、緑色光用光源装置３１Ｇから射出された緑色レーザ光は、液晶パネル３２、偏光板３３、クロスダイクロイックプリズム３４に入射し、他のレーザ光（赤色光用光源装置３１Ｒおよび青色光用光源装置３１Ｂから射出され各部材３２〜３４に入射した赤色レーザ光および青色レーザ光）と合成されて投射レンズ３５から画像光Ｌとして投射される。
【００５１】
一方、各非線形光学素子３１２にて波長変換されなかった発振波長１０６０ｎｍの赤外レーザ光は、各波長選択光学素子３１２１にて反射され、各非線形光学素子３１２を介して各レーザ素子３１１２に入射する。そして、各ミラー層３１１２Ａおよび各波長選択光学素子３１２１間で反射を繰り返し、各活性層３１１２Ｂにて新たに発振された赤外レーザ光と共振して増幅され、再び、各非線形光学素子３１２に向って射出する。そして、上記同様に、各非線形光学素子３１２にて波長変換された緑色レーザ光のみが各波長選択光学素子３１２１を透過して、開口部３１５１およびカバーガラス３１６を介して緑色光用光源装置３１Ｇから射出される。
【００５２】
上述した第１実施形態においては、以下の効果がある。
本実施形態では、光源装置３１は、２つのレーザ光源３１１、および２つの非線形光学素子３１２を備えているので、各レーザ光源３１１から発振出力されたレーザ光を、各非線形光学素子３１２にてそれぞれ波長変換させ、赤色の波長領域、緑色の波長領域、あるいは、青色の波長領域内の変換波長のレーザ光を出力させることができる。このため、従来の構成のようにレーザ光源および非線形光学素子を１組用いる構成と比較して、光源装置３１から高出力のレーザ光を射出させることができる。
また、リアプロジェクタ１にレーザ光を射出する光源装置３１を設けることで、簡単な構成でかつ、小型化したリアプロジェクタ１を提供することができる。また、高出力のレーザ光を射出できる光源装置３１を設けることで、高出力のレーザ光を射出させるために光源装置３１におけるレーザ光源３１１を構成する活性層３１１２Ｂに大電流を印加する必要がなく、レーザ光源３１１を駆動するための電力を低減することが可能となり、低消費電力化を可能とする。
【００５３】
また、各レーザ光源３１１が面発光型半導体レーザで構成されているので、各レーザ素子３１１２から発振出力されるレーザ光は、各半導体基板３１１１面に略垂直な平行光として射出される。このため、各レーザ光源３１１と各非線形光学素子３１２との間に各非線形光学素子３１２側に向うレーザ光を平行光とする平行レンズ等を配置する必要がなく、光源装置３１の構造の簡素化が図れ容易に製造できる。
【００５４】
ここで、光源装置３１を構成する固定部材３１４は、各非線形光学素子３１２を一括して支持する支持部３１４２を備えているので、例えば、各非線形光学素子３１２をそれぞれ支持させる２つの支持部を設ける構成と比較して、固定部材３１４の構造の簡素化が図れ、ひいては、光源装置３１の構造の簡素化が図れ容易に製造できる。
また、支持部３１４２には温度調整手段３１４３が設けられているので、温度調整手段３１４３を駆動することで各非線形光学素子３１２にて最大変換効率を得ることができる設定温度ＴＲ，ＴＧ，ＴＢに各非線形光学素子３１２を温度調整できる。このため、各非線形光学素子３１２の変換効率を向上させ、光源装置３１からより高出力のレーザ光を射出させることができる。
さらに、温度調整手段３１４３は、各非線形光学素子３１２を一括して温度調整するので、温度調整手段を各非線形光学素子３１２に対応して複数設ける必要がなく、温度調整手段３１４３を単体で構成でき、光源装置３１の小型化および低コスト化が図れるとともに、制御ユニット４における温度調整手段３１４３の制御構造を簡素化できる。
【００５５】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図５は、第２実施形態における光源装置３１Ａの概略構成を模式的に示す図である。
本実施形態では、光源装置３１Ａは、図５に示すように、前記第１実施形態で説明した光源装置３１に対して、レーザ光源が１つのレーザ光源３１１Ａで構成され、支持部が支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂの２つで構成されている点が主に異なるのみである。その他の構成は、前記第１実施形態と同様のものである。
【００５６】
レーザ光源３１１Ａは、図５に示すように、同一の半導体基板３１１１上に、各非線形光学素子３１２に対応して２つのレーザ素子３１１２が実装された構成を有している。すなわち、レーザ光源３１１Ａは、前記第１実施形態で説明した２つのレーザ光源３１１と略同様に、各レーザ素子３１１２から発振波長（赤色光用光源装置３１Ｒの場合には発振波長１２４０ｎｍ、緑色光用光源装置３１Ｇの場合には発振波長１０６０ｎｍ、青色光用光源装置３１Ｂの場合には発振波長９２０ｎｍ）のレーザ光をそれぞれ発振出力する。
【００５７】
２つの支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂは、前記第１実施形態で説明した支持部３１４２と同様の材料にて構成され、放熱部３１４１に対する固定位置、および形状が異なる。すなわち、各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂは、図５に示すように、側面視略Ｌ字形状を有し、放熱部３１４１の上面において、各Ｌ字一端側が互いに対向するように、各Ｌ字一端側がレーザ光源３１１Ａの固定位置の外側に接続される。そして、各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂは、図５に示すように、対向する各Ｌ字一端側にて各非線形光学素子３１２を支持固定する。なお、本実施形態では、放熱部３１４１と各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂとが別体となる構成としているが、放熱部３１４１と各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂとを一体的に形成した構成としても構わない。
そして、各支持部３１４２には、図３に示すように、温度調整手段３１４３がそれぞれ取り付けられている。
各温度調整手段３１４３は、前記第１実施形態と同様に、制御ユニット４と電気的に接続され、制御ユニット４による制御の下、それぞれ駆動し、各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂを介して各非線形光学素子３１２の双方を各非線形光学素子３１２にて最大変換効率を得ることができる同一の設定温度（赤色光用光源装置３１Ｒの場合には設定温度ＴＲ、緑色光用光源装置３１Ｇの場合には設定温度ＴＧ、青色光用光源装置３１Ｂの場合には設定温度ＴＢ）の状態に独立に温度調整する。
【００５８】
なお、本実施形態は、上述したように前記第１実施形態に対してレーザ光源が１つのレーザ光源３１１Ａで構成され、支持部が支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂの２つで構成されている点が主に異なるのみであり、光源装置３１Ａの動作は、前記第１実施形態と略同様のものである。
【００５９】
上述した第２実施形態においては、レーザ光源３１１Ａを面発光型半導体レーザで構成し同一の半導体基板３１１１上に各非線形光学素子３１２に対応して２つのレーザ素子３１１２が実装された構成としても前記第１実施形態と同様の効果を享受できる。また、以下の効果がある。
例えば、同一の半導体基板３１１１上に各レーザ素子３１１２を近接して形成することによって、光源装置３１Ａから射出されるレーザ光の出力を増やしながらも、非常にコンパクトな構成とすることができる。
また、固定部材３１４は、各非線形光学素子３１２をそれぞれ支持する各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂを備えているので、例えば、光源装置３１Ａに対して外力が加わった場合であっても各非線形光学素子３１２を安定して支持できる。
【００６０】
さらに、各非線形光学素子３１２に対応して２つの温度調整手段３１４３が設けられ、各温度調整手段３１４３が制御ユニット４によりそれぞれ独立に駆動制御されているので、各非線形光学素子３１２の温度調整をそれぞれ適切に実施でき、すなわち、各非線形光学素子３１２の変換効率をより高精度に調整できる。
【００６１】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第２実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図６は、第３実施形態における光源装置３１Ｃの概略構成を模式的に示す図である。
本実施形態では、光源装置３１Ｃは、図６に示すように、前記第２実施形態で説明した光源装置３１Ａに対して、レーザ光源が異なる２つのレーザ光源３１１Ｃ１，３１１Ｃ２で構成され、各非線形光学素子が異なる２つの非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２で構成されている点が主に異なるのみである。その他の構成は、前記第２実施形態と同様のものである。
【００６２】
２つのレーザ光源３１１Ｃ１，３１１Ｃ２は、前記第１実施形態で説明した各レーザ光源３１１と同様の構成を有しているが、それぞれ発振出力するレーザ光の発振波長が異なるように構成されている。
例えば、緑色光用光源装置３１Ｇの場合には、レーザ光源３１１Ｃ１は発振波長１０６０ｎｍのレーザ光を発振出力し、レーザ光源３１１Ｃ２は発振波長１０８０ｎｍのレーザ光を発振出力するように構成されている。
また、赤色光用光源装置３１Ｒの場合には、レーザ光源３１１Ｃ１は発振波長１２４０ｎｍのレーザ光を発振出力し、レーザ光源３１１Ｃ２は発振波長１２６０ｎｍのレーザ光を発振出力するように構成されている。
さらに、青色光用光源装置３１Ｂの場合には、レーザ光源３１１Ｃ１は発振波長９２０ｎｍのレーザ光を発振出力し、レーザ光源３１１Ｃ２は発振波長９４０ｎｍのレーザ光を発振出力するように構成されている。
【００６３】
２つの非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２は、前記第１実施形態で説明した各非線形光学素子３１２と同様の構成を有しているが、分極反転の周期ピッチＰが異なるように構成されている。
例えば、緑色光用光源装置３１Ｇの場合には、非線形光学素子３１２Ｃ１は、レーザ光源３１１Ｃ１にて発振されるレーザ光の発振波長１０６０ｎｍに応じた周期ピッチＰＧ１となるように設定され、レーザ光源３１１Ｃ１から発振される発振波長１０６０ｎｍのレーザ光から、変換波長５３０ｎｍの緑色レーザ光を生成する。一方、非線形光学素子３１２Ｃ２は、レーザ光源３１１Ｃ２にて発振されるレーザ光の発振波長１０８０ｎｍに応じた周期ピッチＰＧ２（周期ピッチＰＧ２は、周期ピッチＰＧ１よりも長い）となるように設定され、レーザ光源３１１Ｃ２から発振される発振波長１０８０ｎｍのレーザ光から、変換波長５４０ｎｍの緑色レーザ光を生成する。
また、赤色光用光源装置３１Ｒの場合には、非線形光学素子３１２Ｃ１は、レーザ光源３１１Ｃ１にて発振されるレーザ光の発振波長１２４０ｎｍに応じた周期ピッチＰＲ１となるように設定され、レーザ光源３１１Ｃ１から発振される発振波長１２４０ｎｍのレーザ光から、変換波長６２０ｎｍの赤色レーザ光を生成する。一方、非線形光学素子３１２Ｃ２は、レーザ光源３１１Ｃ２にて発振されるレーザ光の発振波長１２６０ｎｍに応じた周期ピッチＰＲ２（周期ピッチＰＲ２は、周期ピッチＰＲ１よりも長い）となるように設定され、レーザ光源３１１Ｃ２から発振される発振波長１２６０ｎｍのレーザ光から、変換波長６３０ｎｍの赤色レーザ光を生成する。
さらに、青色光用光源装置３１Ｂの場合には、非線形光学素子３１２Ｃ１は、レーザ光源３１１Ｃ１にて発振されるレーザ光の発振波長９２０ｎｍに応じた周期ピッチＰＢ１となるように設定され、レーザ光源３１１Ｃ１から発振される発振波長９２０ｎｍのレーザ光から、変換波長４６０ｎｍの青色レーザ光を生成する。一方、非線形光学素子３１２Ｃ２は、レーザ光源３１１Ｃ２にて発振されるレーザ光の発振波長９４０ｎｍに応じた周期ピッチＰＢ２（周期ピッチＰＢ２は、周期ピッチＰＢ１よりも長い）となるように設定され、レーザ光源３１１Ｃ２にて発振されるレーザ光の発振波長９４０ｎｍのレーザ光から、変換波長４８０ｎｍの青色レーザ光を生成する。
【００６４】
以上のように、本実施形態では、各レーザ光源３１１Ｃ１，３１１Ｃ２から発振出力され各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２にて変換されるレーザ光の各変換波長の差は、１０ｎｍとなるように設定されている。なお、各変換波長の差は、６０ｎｍ以下となるように設定されていれば、各レーザ光源３１１Ｃ１，３１１Ｃ２の発振波長、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２の変換波長は、上述した値に限らない。
【００６５】
そして、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２の光射出面には、図６に示すように、波長選択光学素子３１２１Ｃ１，３１２１Ｃ２がそれぞれ形成されている。
波長選択光学素子３１２１Ｃ１，３１２１Ｃ２は、前記第１実施形態で説明した波長選択光学素子３１２１と略同様の構成を有し、各レーザ光源３１１Ｃ１，３１１Ｃ２の各発振波長、および各非線形光学素子３１２１Ｃ１，３１２１Ｃ２の非変換波長に応じた透過率特性を有する。例えば、上述した例では、波長選択光学素子３１２１Ｃ１，３１２１Ｃ２は、以下の透過率特性を有する。
緑色光用光源装置３１Ｇの場合には、波長選択光学素子３１２１Ｃ１は、発振波長１０６０ｎｍのレーザ光に対して５％あるいは１％以下の透過率でかつ、変換波長５３０ｎｍのレーザ光に対して９５％あるいは９９％以上の透過率の透過率特性を有する。一方、波長選択光学素子３１２１Ｃ２は、発振波長１０８０ｎｍのレーザ光に対して５％あるいは１％以下の透過率でかつ、変換波長５４０ｎｍのレーザ光に対して９５％あるいは９９％以上の透過率の透過率特性を有する。
また、赤色光用光源装置３１Ｒの場合には、波長選択光学素子３１２１Ｃ１は、発振波長１２４０ｎｍのレーザ光に対して５％あるいは１％以下の透過率でかつ、変換波長６２０ｎｍのレーザ光に対して９５％あるいは９９％以上の透過率の透過率特性を有する。一方、波長選択光学素子３１２１Ｃ２は、発振波長１２６０ｎｍのレーザ光に対して５％あるいは１％以下の透過率でかつ、変換波長６３０ｎｍのレーザ光に対して９５％あるいは９９％以上の透過率の透過率特性を有する。
さらに、青色光用光源装置３１Ｂの場合には、波長選択光学素子３１２１Ｃ１は、発振波長９２０ｎｍのレーザ光に対して５％あるいは１％以下の透過率でかつ、変換波長４６０ｎｍのレーザ光に対して９５％あるいは９９％以上の透過率の透過率特性を有する。一方、波長選択光学素子３１２１Ｃ２は、発振波長９４０ｎｍのレーザ光に対して５％あるいは１％以下の透過率でかつ、変換波長４７０ｎｍのレーザ光に対して９５％あるいは９９％以上の透過率の透過率特性を有する。
【００６６】
本実施形態では、上述したように各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２が異なる構成であるので、各温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂを介して各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２を異なる設定温度の状態に温度調整する。
例えば、緑色光用光源装置３１Ｇの場合には、各温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２を、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２にて最大変換効率を得ることができる各設定温度ＴＧ１，ＴＧ２の状態にそれぞれ温度調整する。
また、赤色光用光源装置３１Ｒの場合には、各温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２を、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２にて最大変換効率を得ることができる各設定温度ＴＲ１，ＴＲ２の状態にそれぞれ温度調整する。
さらに、青色光用光源装置３１Ｂの場合には、各温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２を、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２にて最大変換効率を得ることができる各設定温度ＴＲ１，ＴＲ２の状態にそれぞれ温度調整する。
【００６７】
なお、本実施形態は、上述したように前記第２実施形態に対してレーザ光源が２つのレーザ光源３１１Ｃ１，３１１Ｃ２で構成され、各非線形光学素子が異なる２つの非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２で構成されている点が異なるのみであり、光源装置３１Ｃの動作は、前記第２実施形態と略同様のものである。
【００６８】
上述した第３実施形態においては、前記第１実施形態および前記第２実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
ところで、前記第１実施形態および前記第２実施形態のように、各非線形光学素子３１２から同一の変換波長のレーザ光が出力される場合には、光源装置３１から射出されたレーザ光に基づいて透過型スクリーン６上に形成される投影画像に明るさの明点、暗点がランダムに分布するいわゆるスペックルパターンが生じやすい。
本実施形態では、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２とで分極反転の周期ピッチＰが互いに異なるように構成されている。このため、各レーザ光源３１１Ｃ１，３１１Ｃ２から発振出力され、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２にて波長変換され出力されるレーザ光の各変換波長を互いに異なる波長に設定でき、すなわち、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２から出力されるレーザ光が互いに干渉することを抑制し、透過型スクリーン６上にスペックルパターンが生じることを抑制できる。
【００６９】
また、各レーザ光源３１１Ｃ１，３１１Ｃ２にて発振出力されるレーザ光の発振波長と、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２の分極反転の各周期ピッチＰとを対応するように構成しているので、例えば、各レーザ光源を前記第１実施形態や前記第２実施形態で説明した各レーザ光源３１１やレーザ光源３１１Ａとし各レーザ光源３１１や各レーザ素子３１１２から同一の発振波長のレーザ光を発振出力させる構成と比較して、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２の変換効率を向上させ、各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２にて出力されるレーザ光の高出力化、すなわち、光源装置３１Ｃからのレーザ光の高出力化を図りつつ、透過型スクリーン６上にスペックルパターンが生じることを抑制できる。
【００７０】
[第４実施形態]
次に、本発明の第４実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第３実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図７は、第４実施形態における光源装置３１Ｄの概略構成を模式的に示す図である。
本実施形態では、光源装置３１Ｄは、図７に示すように、前記第３実施形態で説明した光源装置３１Ｃに対して、各非線形光学素子が同一の非線形光学素子３１２で構成され、各温度調整手段３１４３により各非線形光学素子３１２を異なる設定温度の状態とすることで異なる各変換波長のレーザ光を生成させる点が主に異なるのみである。その他の構成は、前記第３実施形態と同様のものである。
【００７１】
各非線形光学素子３１２は、前記第１実施形態で説明した非線形光学素子３１２に対して、各光射出面に形成された波長選択光学素子が異なるのみである。すなわち、各非線形光学素子３１２の各光射出面には、図７に示すように、前記第３実施形態で説明した波長選択光学素子３１２１Ｃ１，３１２１Ｃ２がそれぞれ形成されている。
ところで、非線形光学素子３１２は、温度状態により、波長変換して生成するレーザ光の変換波長が異なるものである。このため、本実施形態では、各温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂを介して各非線形光学素子３１２を異なる設定温度の状態に温度調整することで、各非線形光学素子３１２から異なる変換波長のレーザ光を出力させる。
例えば、緑色光用光源装置３１Ｇの場合には、各温度調整手段３１４３のうち一方の温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、レーザ光源３１１Ｃ１から発振出力される発振波長１０６０ｎｍのレーザ光を入射する非線形光学素子３１２を、該非線形光学素子３１２にて最大変換効率で変換波長５３０ｎｍのレーザ光に波長変換できる設定温度ＴＧ１の状態に温度調整する。一方、各温度調整手段３１４３のうち他方の温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、レーザ光源３１１Ｃ２から発振出力される発振波長１０８０ｎｍのレーザ光を入射する非線形光学素子３１２を、該非線形光学素子３１２にて最大変換効率で変換波長５４０ｎｍのレーザ光に波長変換できる設定温度ＴＧ３の状態に温度調整する。
【００７２】
また、赤色光用光源装置３１Ｒの場合には、各温度調整手段３１４３のうち一方の温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、レーザ光源３１１Ｃ１から発振出力される発振波長１２４０ｎｍのレーザ光を入射する非線形光学素子３１２を、該非線形光学素子３１２にて最大変換効率で変換波長６２０ｎｍのレーザ光に波長変換できる設定温度ＴＲ１の状態に温度調整する。一方、各温度調整手段３１４３のうち他方の温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、レーザ光源３１１Ｃ２から発振出力される発振波長１２６０ｎｍのレーザ光を入射する非線形光学素子３１２を、該非線形光学素子３１２にて最大変換効率で変換波長６３０ｎｍのレーザ光に波長変換できる設定温度ＴＲ３の状態に温度調整する。
【００７３】
さらに、青色光用光源装置３１Ｂの場合には、各温度調整手段３１４３のうち一方の温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、レーザ光源３１１Ｃ１から発振出力される発振波長９２０ｎｍのレーザ光を入射する非線形光学素子３１２を、該非線形光学素子３１２にて最大変換効率で変換波長４６０ｎｍのレーザ光に波長変換できる設定温度ＴＢ１の状態に温度調整する。一方、各温度調整手段３１４３のうち他方の温度調整手段３１４３は、制御ユニット４による制御の下、レーザ光源３１１Ｃ２から発振出力される発振波長９４０ｎｍのレーザ光を入射する非線形光学素子３１２を、該非線形光学素子３１２にて最大変換効率で変換波長４７０ｎｍのレーザ光に波長変換できる設定温度ＴＢ３の状態に温度調整する。
【００７４】
なお、本実施形態は、上述したように前記第３実施形態に対して、各非線形光学素子が同一の非線形光学素子３１２で構成され、各温度調整手段３１４３により各非線形光学素子３１２を異なる設定温度の状態とすることで異なる各変換波長のレーザ光を生成させる点が異なるのみであり、光源装置３１Ｄの動作は、前記第３実施形態と略同様のものである。
【００７５】
上述した第４実施形態においては、各温度調整手段３１４３により各非線形光学素子３１２を互いに異なる設定温度となるように温度調整し、各非線形光学素子３１２にて互いに異なる変換波長のレーザ光に変換させる構成としても前記第３実施形態と同様の効果を享受できる。また、以下の効果がある。
本実施形態では、各温度調整手段３１４３により各非線形光学素子３１２を互いに異なる設定温度となるように温度制御するだけで各非線形光学素子３１２にて互いに異なる変換波長のレーザ光に変換させることができるので、前記第３実施形態のように分極反転の周期ピッチＰが互いに異なる各非線形光学素子３１２Ｃ１，３１２Ｃ２を選択または製造する必要がなく、光源装置３１Ｄを容易に製造できる。
【００７６】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
前記各実施形態では、光源装置３１，３１Ａ，３１Ｃ，３１Ｄとして単体の光源装置を説明したが、これに限らず、これら光源装置３１，３１Ａ，３１Ｃ，３１Ｄを並列に複数配置した構成としても構わない。
【００７７】
前記各実施形態において、レーザ光源３１１，３１１Ａ，３１１Ｃ１，３１１Ｃ２の数および構成や、非線形光学素子３１２，３１２Ｃ１，３１２Ｃ２の数や、支持部３１４２，３１４２Ａ，３１４２Ｂの形状、配置位置、および数は、前記各実施形態で説明した形状、配置位置、および数に限らない。
図８ないし図１０は、前記各実施形態の変形例を示す図である。
例えば、前記第３実施形態では、各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂは、各Ｌ字一端側が互いに対向するように配置されていたが、これに限らず、図８に示すように、各支持部３１４２Ａ，３１４２Ｂを各Ｌ字一端側が互いに離間するように配置する構成としても構わない。前記第４実施形態も同様である。
また、例えば、前記第１実施形態では、レーザ光源３１１を２つ、非線形光学素子３１２を２つ、支持部３１４２を１つ設けた構成としていたが、図９に示すように、レーザ光源３１１を３つ、非線形光学素子３１２を３つ、支持部３１４２を３つ設けた構成を採用しても構わない。その他の実施形態も同様である。
【００７８】
さらに、例えば、前記第１実施形態、前記第３実施形態、および前記第４実施形態では、レーザ光源３１１，３１１Ｃ１，３１１Ｃ２として面発光型半導体レーザを用いていたが、これに限らず、図１０に示すように、レーザ光源３１１Ｅを端面発光型半導体レーザで構成しても構わない。
すなわち、レーザ光源３１１Ｅは、クラッド層３１１Ｅ１間に挟層されるレーザ媒体３１１Ｅ２の端面でレーザ光を反射させてレーザ光の出力を増幅させて射出させる。このようなレーザ光源３１１Ｅを採用した場合には、レーザ光源３１１Ｅから射出されるレーザ光は、所定の拡がりをもって非線形光学素子３１２，３１２Ｃ１，３１２Ｃ２側に射出されるため、非線形光学素子３１２，３１２Ｃ１，３１２Ｃ２にレーザ光を平行光として入射させるために、レーザ光源３１１Ｅと非線形光学素子３１２，３１２Ｃ１，３１２Ｃ２との間に、平行レンズ等の光平行光学素子３１７を配置する。
【００７９】
前記各実施形態では、レーザ光源３１１，３１１Ｃ１，３１１Ｃ２は、レーザ光をミラー層３１１２Ａおよび波長選択光学素子３１２１，３１２１Ｃ１，３１２１Ｃ２の間で反射を繰り返させ、共振させて増幅していたが、従来の構成のようにレーザ光源に２つのミラー層を設けた構成とした場合には、波長選択光学素子３１２１，３１２１Ｃ１，３１２１Ｃ２を省略した構成としてもよい。
また、前記各実施形態および図８ないし図１０に示す変形例において、非線形光学素子３１２，３１２Ｃ１，３１２Ｃ２の光入射面（レーザ光源と対向する端面）に、レーザ光源からの発振波長のレーザ光の反射を抑制する誘電体多層膜等で構成される反射抑制光学素子を形成しても構わない。前記反射抑制光学素子の透過率特性としては、レーザ光源からの発振波長のレーザ光に対して９５％あるいは９９％以上の透過率でかつ、非線形光学素子３１２，３１２Ｃ１，３１２Ｃ２にて波長変換された変換波長のレーザ光に対して５％あるいは１％以下の透過率の透過率特性が好ましい。
【００８０】
前記各実施形態では、非線形光学素子３１２，３１２Ｃ１，３１２Ｃ２を構成する非線形光学材料として、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）や、ＬＴ（ＬｉＴａＯ３）を例示したが、これ以外にもＫＮｂＯ３，ＢＮＮ（Ｂａ２ＮａＮｂ５Ｏ１５），ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４），ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡｓＯ４），ＢＢＯ（β―ＢａＢ２Ｏ４），ＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ７）などの無機非線形光学材料を利用してもよい。また、メタニトロアニリン，２−メチル−４−ニトロアニリン，カルコン，ジシアノビニルアニソール，３，５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラゾール，Ｎ−メトキシメチル−４−ニトロアニリンなどの低分子有機材料や、ポールドポリマなどの有機非線形光学材料を用いてもよい。
【００８１】
前記各実施形態では、光変調素子として透過型の液晶パネル３２を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを採用してもよく、あるいは、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメント社の商標）を採用してもよい。
【００８２】
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射行うリアプロジェクタ１に光源装置３１，３１Ａ，３１Ｃ，３１Ｄを搭載したが、これに限らず、その他の光学機器に搭載しても構わない。
図１１および図１２は、前記各実施形態の変形例を示す図である。
例えば、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタに光源装置３１，３１Ａ，３１Ｃ，３１Ｄを搭載しても構わない。
【００８３】
また、例えば、図１１に示すように、走査型のプロジェクタ（スキャンプロジェクタ）に光源装置３１，３１Ａ，３１Ｃ，３１Ｄを搭載しても構わない。
スキャンプロジェクタ２００においては、図１１に示すように、各色のレーザ光を射出する各光源装置３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂからの各レーザ光を合成するとともに、ミラー２１０の反射角度を制御してレーザ光の反射方向を変更する。これにより、スクリーンＳｃ上で光を走査させて画像を表示させる。
【００８４】
さらに、例えば、図１２に示すように、液晶ディスプレイ３００において、各色のレーザ光を射出する各光源装置３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを用いて白色レーザ光を生成し、この白色レーザ光をバックライトとするように構成しても構わない。すなわち、液晶ディスプレイ３００では、図１２に示すように、各光源装置３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを複数配設して、白色を合成している。そして、導光板３１０から射出される光を液晶パネル３２０によって画素毎に変調して画像を表示する。
【００８５】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の光源装置は、高出力のレーザ光を射出できるため、プレゼンテーションやホームシアタで用いられるプロジェクタの光源装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１実施形態におけるリアプロジェクタの側端面図。
【図２】前記実施形態におけるプロジェクタユニットの内部に構成される光学系の概略構成を示す模式図。
【図３】前記実施形態における光源装置の概略構成を模式的に示す図。
【図４】前記実施形態におけるレーザ光源の概略構成を示す図。
【図５】第２実施形態における光源装置の概略構成を模式的に示す図。
【図６】第３実施形態における光源装置の概略構成を模式的に示す図。
【図７】第４実施形態における光源装置３１Ｄの概略構成を模式的に示す図。
【図８】前記各実施形態の変形例を示す図。
【図９】前記各実施形態の変形例を示す図。
【図１０】前記各実施形態の変形例を示す図。
【図１１】前記各実施形態の変形例を示す図。
【図１２】前記各実施形態の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００８８】
１・・・リアプロジェクタ、３１，３１Ａ，３１Ｃ，３１Ｄ・・・光源装置、３２・・・液晶パネル（光変調素子）、３５・・・投射レンズ（投射光学系）、３１１，３１１Ａ，３１１Ｃ１，３１１Ｃ２，３１１Ｅ・・・レーザ光源、３１２，３１２Ｃ１，３１２Ｃ２・・・非線形光学素子、３１４・・・固定部材、３１１１・・・半導体基板、３１１２・・・レーザ素子、３１１２Ａ・・・ミラー層、３１１２Ｂ・・・活性層（レーザ媒体）、３１４２，３１４２Ａ，３１４２Ｂ・・・支持部、３１４３・・・温度調整手段。
【図１】
2007173491.tif 000003
【図２】
2007173491.tif 000004
【図３】
2007173491.tif 000005
【図４】
2007173491.tif 000006
【図５】
2007173491.tif 000007
【図６】
2007173491.tif 000008
【図７】
2007173491.tif 000009
【図８】
2007173491.tif 000010
【図９】
2007173491.tif 000011
【図１０】
2007173491.tif 000012
【図１１】
2007173491.tif 000013
【図１２】
2007173491.tif 000014