(57)【要約】【課題】波長変換素子を備えた光源装置において、高効率、低消費電力で低コストの光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、レーザ光を射出する発光素子と、分極方向が交互に反転した複数の分極領域８ａ，８ｂからなる分極反転周期構造を有し、発光素子から入射されたレーザ光の基本波をその高調波に変換して射出する波長変換素子３と、を備え、波長変換素子３の内部を基本波が導波する際の基本波の任意の波面における波長変換素子３の断面が分極反転周期構造をなしており、分極反転周期構造が、変換後の高調波に対して位相が０およびπの回折格子として機能し、回折された高調波の＋１次光、−１次光のうち、いずれか一方に対して基本波が位相整合するように分極反転周期構造のピッチが設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する発光素子と、
分極方向が交互に反転した複数の分極領域からなる分極反転周期構造を有し、前記発光素子から入射されたレーザ光の基本波をその高調波に変換して射出する波長変換素子と、を備え、
前記波長変換素子の内部を前記基本波が導波する際の前記基本波の任意の波面における前記波長変換素子の断面には、互いに反対方向に分極した第１の分極領域と第２の分極領域とが交互に存在しており、
前記分極反転周期構造のピッチは、前記断面が変換後の前記高調波に対して回折格子として機能し、かつ回折された高調波の＋１次光、−１次光のうち、いずれか一方に対して前記基本波が位相整合するように設定されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記分極反転周期構造を構成するストライプ状の分極領域パターンの延在方向が、前記基本波の進行方向に対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記発光素子から射出されたレーザ光の基本波が前記波長変換素子の光入射端面に対して垂直に入射する構成とされ、
前記分極領域パターンの延在方向が前記光入射端面に対して斜めになるように、前記分極反転周期構造が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記回折格子のピッチをＰ１、位相整合ピッチをＰ２、前記分極反転周期構造のピッチをＰ、分極角をθ、回折角をφ、前記波長変換素子を構成する結晶の屈折率をｎ、変換後の前記高調波の波長をλとしたとき、
sinθ＝sqrt[Ｐ２2・cos2φ/((Ｐ１・Ｐ２・sinφ)2+Ｐ２2・cos2φ)]、
Ｐ＝Ｐ１・sinθ、
sinφ＝λ/(ｎ・Ｐ１)、
以上の関係式を満足することを特徴とする請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記波長変換素子の光射出側に共振器ミラーが設けられたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出されたレーザ光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により形成された画像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。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光を被照射面上で走査する走査手段と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、プロジェクタ、画像表示装置に関し、特に入射した基本波を高調波に変換して射出する波長変換素子を備えた光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非線形光学効果を利用した波長変換素子は、入射光の波長を変換することでレーザ光源の使用波長の拡大が図れるため、多くの分野で利用されている。例えば、緑色光は直接発光可能なレーザ光源が現在実現されていないため、波長変換が必須となっている。代表的なものに、波長１０６６ｎｍの赤外レーザ光をＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）結晶からなる波長変換素子内に導波させることにより、上記赤外レーザ光の第２高調波（１／２波長）である５３３ｎｍの緑色光を得る技術がある。この種の波長変換素子は、結晶内に隣り同士で分極方向が反転した領域を所定の周期（ピッチ）で交互に繰り返した構造（本明細書では以下、この構造を「分極反転周期構造」と呼ぶ）を有している（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１９６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の波長変換素子においては、結晶中の波長分散による基本波と高調波との位相ずれを補償するために、分極反転周期構造によって疑似位相整合を行っている。しかしながら、使用中に波長変換素子の温度が変化すると、結晶の屈折率や分極反転周期構造のピッチが変動する結果、位相整合ができなくなり、出力が低下する虞がある。元来、この種の波長変換素子は位相整合条件のマージンが少なく、位相整合条件から外れると波長変換効率が急激に低下する、という問題を抱えていた。そのため、通常はヒータ等の温度制御手段を用いて波長変換素子の温度を一定に保ち、屈折率やピッチの変動を抑制している。
【０００４】
ところで、波長変換素子は、光を導波させる距離が長いほど波長変換効率が高くなり好ましいが、その場合は長い距離にわたって基本波と高調波を位相整合させる必要がある。その場合、温度制御をさらに高精度で行うことが要求されるため、装置のコストが高騰する、消費電力が増大する、等の問題が生じる。逆に温度制御を高精度で行えないのであれば、波長変換素子の光路長をいくら長くしたところで波長変換効率を高くすることはできない。
【０００５】
さらに特許文献１の構成においては、波長変換素子内を混在した状態で導波する基本波と高調波を最終的に分離し、高調波のみを取り出さなければならない。そのため、基本波と高調波を分離するための分離素子（特許文献１では波長選択ミラー）が必要である。したがって、この構成では、分離素子における光の損失が避けられず、光の利用効率が低下する、という問題もある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、波長変換素子を備えた光源装置において、高効率、低消費電力で低コストの光源装置を提供することを目的とする。また、このような利点を有する光源装置を備えたプロジェクタ、画像表示装置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】
上記の目的を達成するために、本発明の光源装置は、レーザ光を射出する発光素子と、分極方向が交互に反転した複数の分極領域からなる分極反転周期構造を有し、前記発光素子から入射されたレーザ光の基本波をその高調波に変換して射出する波長変換素子と、を備え、前記波長変換素子の内部を前記基本波が導波する際の前記基本波の任意の波面における前記波長変換素子の断面には、互いに反対方向に分極した第１の分極領域と第２の分極領域とが交互に存在しており、前記分極反転周期構造のピッチは、前記断面が変換後の前記高調波に対して回折格子として機能し、かつ回折された高調波の＋１次光、−１次光のうち、いずれか一方に対して前記基本波が位相整合するように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の光源装置の構成を具体的に実現するには、例えば、分極反転周期構造を構成するストライプ状の分極領域パターンの延在方向を、前記基本波の進行方向に対して斜めに配置すればよい。
【０００９】
分極反転周期構造を有する波長変換素子を使用する場合、図１０に示すように、光源から波長変換素子１００に光を入射させ、分極反転周期構造を構成する分極領域パターンの延在方向Ａに対して垂直な方向（分極反転の方向に対して平行な方向）に基本波を導波させるのが一般的である。この方向Ｋに基本波を導波させた場合、基本波の任意の波面における波長変換素子１００の断面は分極反転周期構造をなしておらず、ある時点における波面のどこをとっても分極方向は一定であり、波面が進むにつれて異なる分極方向の領域が時間的に現れることになる。また、基本波と高調波は混在して同じ方向に導波する。
【００１０】
これに対して、例えば分極領域パターンの延在方向に対して斜めに交差する方向に基本波を導波させると、ある時点での波面が異なる分極方向を持つ複数の分極領域を横切ることになる。言い換えると、この波面における波長変換素子の断面には、互いに反対方向に分極した第１の分極領域と第２の分極領域とが交互に現れる。このとき、本発明者は、分極領域毎に基本波の位相が交互に１８０°反転することで上記の分極反転周期構造が回折格子として機能することに着目し、本発明に至った。
【００１１】
すなわち、本発明では、波長変換素子内での基本波の任意の波面における波長変換素子の断面に、互いに反対方向に分極した第１の分極領域と第２の分極領域とが交互に存在しており、この構成が変換後の高調波に対して回折格子として機能する。したがって、波長変換素子内の各点で発生した高調波が回折されて＋１次光、−１次光（回折光）が発生し、基本波と異なる方向に導波する。ここで、分極反転周期構造のピッチが、回折した＋１次光、−１次光のうち、いずれか一方に対して基本波が位相整合するように設定されているため、高調波（＋１次光、−１次光のうちのいずれか一方）は、基本波が波長変換された光として波長変換素子外に射出される。
【００１２】
このように、本発明の光源装置によれば、波長変換素子において高調波が基本波から分かれる方向に射出されるため、波長変換素子内の位相整合距離が短くて済み、温度制御の精度を緩和することができる。あるいは、装置設計を工夫することで、温度制御が不要な光源装置を実現できる可能性もある。その場合、温度制御に投入する電力を節減することができる。また、基本波と高調波を分離するための波長選択ミラー、波長フィルター等の分離素子等が不要になるため、分離素子での光の損失をなくすことができる。これらの作用により、高効率、低消費電力で低コストの光源装置を提供することができる。
【００１３】
本発明の基本的構成を実現するには、上述したように、分極反転周期構造の分極領域パターンの延在方向を基本波の進行方向に対して斜めに配置すればよいが、図１０に示したような従来一般の波長変換素子（分極領域パターンの延在方向Ａが素子の光入射端面１００ａと平行なもの）に対して、素子を回転させるなどして基本波を斜めに入射させたとしても効果が薄い。
【００１４】
そこで、本発明においては、発光素子から射出されたレーザ光の基本波が波長変換素子の光入射端面に対して垂直に入射する構成とし、分極反転周期構造の分極領域パターンの延在方向が前記光入射端面に対して斜めになるように分極反転周期構造を形成した構成とすることが望ましい。
この構成によれば、波長変換素子の入射端面での反射による光の損失が最小限に抑えられるとともに、波長変換素子を回転させずに済むため、光源装置の小型化が図れる。
【００１５】
また、前記回折格子のピッチをＰ１、位相整合ピッチをＰ２、前記分極反転周期構造のピッチをＰ、分極角をθ、回折角をφ、前記波長変換素子を構成する結晶の屈折率をｎ、変換後の前記高調波の波長をλとしたとき、
sinθ＝sqrt[Ｐ２2・cos2φ/((Ｐ１・Ｐ２・sinφ)2+Ｐ２2・cos2φ)]、
Ｐ＝Ｐ１・sinθ、
sinφ＝λ/(ｎ・Ｐ１)、
以上の関係式を満足することが望ましい。
【００１６】
上記の式を満足するように各パラメータの値を設定すれば、回折格子としてのピッチと疑似位相整合が可能なピッチの双方を両立する分極反転周期構造を設計することができる。式の導出については後述する。
【００１７】
また、前記波長変換素子の光射出側に共振器ミラーを設けた構成としてもよい。
この構成によれば、外部共振構造とすることで光出力を増幅できる上、本発明では基本波と高調波を分離する分離素子が不要となるため、外部共振器ミラーが分離機能（波長選択機能）を持つ必要がなく、光の損失が低減できるとともにコストを低減できる。
【００１８】
本発明のプロジェクタは、上記本発明の光源装置と、前記光源装置から射出されたレーザ光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により形成された画像を投射する投射装置と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、上記本発明の光源装置を備えたことにより、高効率、低消費電力で低コストのプロジェクタを実現することができる。
【００１９】
本発明の画像表示装置は、上記本発明の光源装置と、前記光源装置から射出された光を被照射面上で走査する走査手段と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、上記本発明の光源装置を備えたことにより、高効率、低消費電力で低コストの画像表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［光源装置］
以下、本発明の一実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態では、半導体レーザから射出された赤外光を波長変換素子により波長変換し、緑色光として射出する光源装置の例を挙げて説明する。
図１は、本実施形態の光源装置の構成を示す平面図である。図２は、同、光源装置における波長変換素子の作用を説明するための図である。図３は、同、波長変換素子の回折格子としての作用を説明するための図である。図４は、同、波長変換素子の各パラメータを説明するための図である。図５は、同、波長変換素子の効果を説明するための図である。図６は、同、波長変換素子の温度特性を示す図である。
なお、以下の各図面においては、各構成部材を見やすくするため、各構成部材毎に縮尺を異ならせている。
【００２１】
本実施形態の光源装置１は、図１に示すように、半導体レーザ２（発光素子）と、波長変換素子３と、共振器ミラー４と、ミラー５，６とを備えている。半導体レーザ２は、チップ上に１個もしくは複数個のエミッタ（図示略）を有し、エミッタから赤外レーザ光が射出される。本実施形態の波長変換素子３は、第２高調波発生素子（ＳＨＧ：Second Harmonic Generator）であり、入射光を略半分の波長の光に変換する非線形光学素子である。波長変換素子３の詳細な構成については後述する。
【００２２】
共振器ミラー４は、波長変換素子３から射出された基本波を反射するものであり、半導体レーザ２のエミッタの背面に設けられた反射層との間で外部共振構造を構成する。ミラー５，６は波長変換素子３から射出された高調波（ＳＨＧ光と表記することもある）を所定の方向に反射するものである。すなわち、半導体レーザ２と共振器ミラー４との間を基本波が往復する際、往路と復路で高調波が異なる方向へ射出するが、これをミラー５，６でそれぞれ反射させることで略同じ方向に射出するようにする。
【００２３】
波長変換素子３は、図２に示すように、無機非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ３）結晶内に、隣り同士で分極方向が反転した分極領域８ａ，８ｂを所定のピッチＰで交互に繰り返した分極反転周期構造を有している。本実施形態の場合、分極反転周期構造のストライプ状の分極領域パターンの延在方向Ａが波長変換素子３の光入射端面３ａに対して斜めになるように分極反転周期構造が形成されている。そして、半導体レーザ２から射出されたレーザ光の基本波が波長変換素子３の光入射端面３ａに対して垂直に入射するため、基本波は分極反転周期構造内を分極領域パターンの延在方向Ａに対して斜め方向に導波する。また、以下では分極領域パターンの延在方向Ａに対して垂直な方向を「分極反転の方向Ｂ」と呼ぶ。
【００２４】
なお、結晶材料としては、上述のニオブ酸リチウムの他、タンタル酸リチウム（ＬＴ：ＬｉＴａＯ３）等を用いることもできる。本明細書においては、分極反転の方向Ｂにおける１つの分極領域８ａ（８ｂ）の寸法を「分極ピッチＰ」とする。本実施形態では、互いに分極方向が逆向きの、隣接する２つの分極領域８ａ，８ｂにおけるピッチは等しい。すなわち、分極反転のデューティーは５０％である。波長変換素子３の分極反転周期構造は、例えば、ＬＮ、ＬＴ等の無機非線形光学結晶に電極形成領域と電極非形成領域とを交互にストライプ状に設け、電極にパルス状電圧を印加して電極形成領域の分極方向を電極非形成領域に対して反転させることで形成できる。
【００２５】
ここで、本実施形態の波長変換素子３の回折格子としての作用について説明する。
従来の波長変換素子は、図１０に示したように、分極反転の方向Ｂと基本波の進行方向Ｋとが一致しているため、基本波の任意の波面における波長変換素子１００の断面はどこをとっても分極方向が一定である。このため、波長変換された高調波の波面も同一の位相となり、波面内で異なる位相変調を受けることはない。
【００２６】
一方、図２に示すように、分極反転の方向Ｂと基本波の進行方向Ｋとが異なる場合、すなわち、基本波の進行方向Ｋに対して斜め方向に分極反転されている場合を考える。このとき、ある時点での波面が異なる分極方向を持つ複数の分極領域８ａ，８ｂを横切ることになる。言い換えると、基本波の波面における波長変換素子３の断面が分極反転周期構造をなしている。このとき、図３に示すように、波長変換された高調波は任意の波面上で場所によって（分極方向に応じて）位相０と位相πの２つの位相に周期的に位相変調を受けることになる。これは、すなわち回折格子としての作用を受けていることと等価である。したがって、一般的には、高調波は基本波と同じ方向に進行する０次光、位相変調ピッチと高調波の波長とによって回折方向が決まる±１次光、±２次光、±３次光、…に分離して進行する。
【００２７】
ところが、本実施形態の場合、分極反転のデューティーが５０％であるから、±１次光のみが残り、その他の成分（±２次光以上の高次光）は存在することができない。これは簡単なフーリエ変換の数値計算でも確認することができる。また、＋１次光と−１次光とは基本波に対して互いに反対側に回折され、分極反転の方向Ｂに対して＋１次光の進行方向のなす角度と−１次光の進行方向のなす角度とが異なるため、＋１次光の進行方向に対する分極反転のピッチと−１次光の進行方向に対する分極反転のピッチとが異なる。この２つのピッチのうち、本実施形態では、＋１次光の進行方向に対する分極反転のピッチが基本波と疑似位相整合するピッチに一致するように設計されている。そのため、＋１次光を波長変換素子から取り出すことができる。一方、−１次光は疑似位相整合できないため、途中で消えてしまう。
【００２８】
従来の波長変換素子１００においては、図５（ａ）に示すように、基本波の進行方向と高調波の進行方向が一致しているため、光入射端面１００ａから光射出端面１００ｂに至る長い位相整合距離（位相整合を必要とする距離）が必要であった。これに対して、本実施形態の波長変換素子３においては、図５（ｂ）に示すように、基本波の進行方向と高調波の進行方向が異なるため、最大の場合でも基本波のビーム径Ｄを横切る距離分だけ位相整合させればよく、基本波のビーム径を横切る距離から離れた領域では位相整合の必要がなくなる。すなわち、従来に比べて位相整合距離を短くすることができる。
【００２９】
このように、本実施形態の光源装置１によれば、波長変換素子３の長さ（基本波の進行方向の寸法）に係わらず、従来より十分短い距離だけ位相整合させれば済むため、温度コントロールの精度を緩和することができる。そのため、高調波を安定して取り出すことができる。あるいは、装置設計を工夫することで温度制御が不要な光源装置を実現できる可能性もあり、温度コントロールのための投入電力を節減することができる。
【００３０】
図９は従来の光源装置１０１の構成を示す図であり、符号１０２は半導体レーザ、符号１００は波長変換素子、符号１０４は共振器ミラー、符号１０５，１０６はミラー、である。従来の光源装置１０１においては、共振器ミラー１０４とミラー１０５の位置では基本波と高調波を分離する必要があるため、これら共振器ミラー１０４とミラー１０５には波長選択フィルターを備える必要があった。
【００３１】
これに対して、本実施形態の光源装置１では、図１に示すように、波長変換素子３から射出する段階で既に基本波と高調波とが分離されており、波長選択フィルター等の分離素子等が不要であるため、分離素子での光の損失をなくすことができる。以上の作用によって、本実施形態によれば、高効率、低消費電力で低コストの光源装置を提供することができる。
【００３２】
ここで、回折格子としてのピッチと疑似位相整合が可能なピッチの双方を両立する分極反転周期構造を設計する手法について説明する。
図４に示すように、分極反転の方向Ｂにおける１つの分極領域８ａ（８ｂ）の寸法を「分極ピッチ：Ｐ」、基本波の進行方向Ｋに垂直な方向における１つの分極領域８ａ（８ｂ）の寸法を「回折格子ピッチ：Ｐ１」、＋１次光の進行方向Ｋ１において位相整合に必要な１つの分極領域８ａ（８ｂ）の寸法を「位相整合ピッチ：Ｐ２」、基本波の進行方向Ｋに垂直な方向と分極領域パターンの延在方向Ａとのなす角度を「分極角：θ」、基本波の進行方向Ｋと＋１次光（回折波）の進行方向Ｋ１とのなす角度を「回折角：φ」、ＬＮ結晶の屈折率を「ｎ」、変換後の波長を「λ」とすると、以下の式が成り立つ。
【００３３】
Ｐ＝Ｐ１・sinθ            ……（１）
Ｐ＝Ｐ２・cos（θ−φ）    ……（２）
Ｐ１・sinφ＝λ/ｎ         ……（３）
（１）式、（２）式をＰとθについて解くと、
sinθ＝sqrt[Ｐ２2・cos2φ/((Ｐ１・Ｐ２・sinφ)2+Ｐ２2・cos2φ)]  ……（４）
Ｐ＝Ｐ１・sinθ            ……（５）
ここで、（３）式より、
sinφ＝λ/(ｎ・Ｐ１)       ……（６）
【００３４】
したがって、パラメータとして、回折格子ピッチ：Ｐ１、位相整合ピッチ：Ｐ２、屈折率：ｎ、波長：λが与えられれば、分極ピッチ：Ｐと分極角：θを求めることができ、波長変換素子３を設計、製造することができる。
【００３５】
（実施例１）
例えば、Ｐ１＝８μｍ、Ｐ２＝７μｍ、ｎ＝２．１、λ＝５３３ｎｍ（基本波は１０６６ｎｍ）とすると、（４）、（５）、（６）式より、Ｐ＝５．３５μｍ、θ＝４２．０度とすれば、位相整合させることが可能となる。このときの回折角φは０．０３１７ｒａｄ（１．８度）であり、基本波のビームの有効径を７５μｍとすると、位相整合距離が約２．４ｍｍとなり、波長変換素子３の長さが数ｍｍ以上の場合には効果が現れる。波長変換素子３の長さを長くするほど変換効率が向上するが、通常は温度コントロール精度が厳しくなり、ある程度以上は長くすることができない。これに対して、本発明では波長変換素子３の長さをいくら長くしても位相整合距離は２．４ｍｍで変わらないため、温度コントロール精度を気にせずに波長変換素子３の長さを長くし、変換効率を上げることができる。
【００３６】
波長変換素子３の長さを６ｍｍとしたときの、従来の使用方法での温度変化に対する出力変化を図６に示す。このときの出力の半値幅は約５．５℃である。これを本実施例１のように使用すると、出力の半値幅は１３．８℃まで広がる。さらに、変換効率を上げるために波長変換素子３の長さを長くしても、温度調整幅に変化はない。
【００３７】
（実施例２）
例えば、Ｐ１＝４μｍ、Ｐ２＝７μｍ、ｎ＝２．１、λ＝５３３ｎｍとすると、Ｐ＝３．６μｍ、θ＝６３度となる、このときの回折角はφ＝３．６度であり、基本波のビームの有効径を７５ｕｍとすると、位相整合距離は１．２ｍｍとなり、実施例１よりもさらに効果が大きくなる。この場合の温度変化による出力の半値幅は２７．６℃となり、使い方によっては波長変換素子の温度コントロールが不要となる。
【００３８】
［プロジェクタ］
以下、本発明のプロジェクタについて図７を参照して説明する。
本実施形態では、上記実施形態の光源装置を備えるプロジェクタについて説明する。図７は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【００３９】
本実施形態のプロジェクタ５０は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出する赤色レーザ光源装置１３Ｒ，緑色レーザ光源装置１３Ｇ、青色レーザ光源装置１３Ｂを備えており、これら光源装置が上記実施形態の光源装置である。
プロジェクタ５０は、上記のレーザ光源装置１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂから射出された各色光をそれぞれ変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂと、液晶ライトバルブ５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ５７に導くクロスダイクロイックプリズム５６と、液晶ライトバルブ５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン６０に投射する投射レンズ（投射装置）５７と、を備えている。
【００４０】
さらに、プロジェクタ５０は、レーザ光源装置１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ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の均一化光学系５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂを備えており、照度分布が均一化された光によって液晶ライトバルブ５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを照明している。本実施形態では、均一化光学系５２Ｒ，５２Ｇ、５２Ｂは、例えばホログラム５２ａとフィールドレンズ５２ｂによって構成されている。
【００４１】
各液晶ライトバルブ５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ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５６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。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投射レンズ５７によりスクリーン６０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００４２】
本実施形態のプロジェクタ５０においては、赤色レーザ光源装置１３Ｒ，緑色レーザ光源装置１３Ｇ，青色レーザ光源装置１３Ｂとして上記実施形態の光源装置が用いられているので、高効率、低消費電力で低コストのプロジェクタを実現することができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、反射型のライトバルブを用いても良いし、液晶以外の光変調装置を用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型液晶ライトバルブやデジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更すればよい。
【００４４】
［画像表示装置］
以下、本発明の画像表示装置について図８を参照して説明する。
本実施形態では、走査型の画像表示装置について説明する。図８は本実施形態の画像表示装置の概略構成図である。
【００４５】
本実施形態の画像表示装置２００は、図８に示すように、上記実施形態の光源装置１３と、光源装置１３から射出された光をスクリーン２１０に向かって走査するＭＥＭＳミラー（走査手段）２０２と、光源装置１３から射出された光をＭＥＭＳミラー２０２に集光させる集光レンズ２０３とを備えている。光源装置１３から射出された光は、ＭＥＭＳミラー２０２の駆動によってスクリーン２１０上を水平方向、垂直方向に走査される。カラー画像を表示する場合は、例えば半導体レーザ１４を構成する複数のエミッタを、赤、緑、青のピーク波長を持つエミッタの組み合わせによって構成すれば良い。
【００４６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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。例えば上記実施形態では＋１次光側で位相整合させ、波長変換素子から＋１次光を取り出す例を挙げたが、−１次光側で位相整合させ、波長変換素子から−１次光を取り出す構成としてもよい。光源装置の構成として、２枚のミラーを備え、２方向に射出する高調波を同じ方向に射出させる構成としたが、用途によってはミラーを用いずに高調波を２方向に射出させる構成であってもよい。また、必ずしも外部共振構造を採用しなくてもよい。また、発光素子は、半導体レーザに限らず、ＬＥＤ等の発光素子を用いてもよい。その他、波長変換素子の各部の寸法、形状、材料等に関する具体的な記載は適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態の光源装置の構成を示す平面図である。
【図２】同、光源装置における波長変換素子の作用を説明するための図である。
【図３】同、波長変換素子の回折格子としての作用を説明するための図である。
【図４】同、波長変換素子の各パラメータを説明するための図である。
【図５】同、波長変換素子の効果を説明するための図である。
【図６】同、波長変換素子の温度特性を示す図である。
【図７】本発明のプロジェクタの一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の画像表示装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】従来の光源装置の一例を示す概略構成図である。
【図１０】従来の波長変換素子の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，１３，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ…光源装置、２…半導体レーザ（発光素子）、３…波長変換素子、４…共振器ミラー、８ａ，８ｂ…分極領域、５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ…液晶ライトバルブ（光変調装置）、５７…投射レンズ（投射装置）、２０２…ＭＥＭＳミラー（走査手段）。
【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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