(57)【要約】  干渉縞およびスペックルの発生を低減し、レーザ発振による温度上昇を低減するレーザ光源装置の提供を目的とする。レーザ光源装置は、ベースと、各々が個別にベースに保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、複数のレーザ光の偏光方向が一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、を含む。偏光変換部は、一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子と、別の一部のレーザ光を出射する別の半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、別の一部のレーザ光の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子と、を含む。
2020080220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
各々が個別に前記ベースの上面に保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、
前記複数のレーザ光のうち少なくとも一部のレーザ光の前記偏光方向を回転させることにより、前記複数のレーザ光の前記偏光方向が前記一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、を備え、
前記偏光変換部は、
前記複数のレーザ光の偏光を円偏光に変換する複数の偏光回転素子を含み、
前記複数の偏光回転素子は、
前記複数の半導体レーザ素子のうち一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、前記一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子と、
前記複数の半導体レーザ素子のうち別の一部のレーザ光を出射する別の半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、前記別の一部のレーザ光の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子と、を含む、レーザ光源装置。
【請求項２】
前記複数の半導体レーザ素子の上方を覆って設けられるスペーサを、さらに備え、
前記スペーサは、前記複数のレーザ光の各々が通過する位置に枠構造を含み、
前記複数の偏光回転素子の各々は、前記枠構造に保持され、
前記複数の偏光回転素子の各々の外形は、平行四辺形を有し、
前記スペーサの前記枠構造の外形は、前記複数の偏光回転素子の各々の前記外形よりも大きい相似形状を有する、請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記第１偏光回転素子あるいは前記第２偏光回転素子は、前記複数のレーザ光の各々の断面形状に応じて選択的に配置される、請求項２に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のレーザ光のそれぞれを平行光に変換する複数のレンズを、さらに備え、
前記スペーサは、前記ベースに固定され、かつ、前記複数のレンズを保持する、請求項２または請求項３に記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記複数の半導体レーザ素子の上方を覆って設けられるスペーサを、さらに備え、
前記スペーサは、
前記複数のレーザ光の各々が通過するスペーサ窓部と、
前記スペーサ窓部の内周に設けられたレンズ保持段差部と、
前記スペーサ窓部の外周に設けられた偏光回転素子保持段差部と、を含み、
前記複数の偏光回転素子の各々は、前記偏光回転素子保持段差部に保持される、請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記複数の偏光回転素子の各々の外形は、平行四辺形を有し、
前記偏光回転素子保持段差部の外形は、前記複数の偏光回転素子の各々の前記外形よりも大きい相似形状を有する、請求項５に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のレーザ光のそれぞれを平行光に変換する複数のレンズを、さらに備え、
前記スペーサは、前記ベースに固定され、
前記複数のレンズの各々は、前記レンズ保持段差部において保持され、
前記偏光回転素子保持段差部は、前記複数の偏光回転素子の各々を、前記複数のレンズの各々の上部に保持する、請求項５または請求項６に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記複数の半導体レーザ素子は、選択的に異なる色の前記複数のレーザ光を出射するように構成されている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記偏光変換部は、
前記複数の半導体レーザ素子のうち隣接する２以上の半導体レーザ素子から出射される２以上のレーザ光の偏光方向を、１つの偏光回転素子により回転させる、請求項１から請求項８のいずれか一項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、レーザ光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子は、消費電力が小さく、また、単色性および高指向性に優れたレーザ光を出射する。このような特長を有する半導体レーザ素子は、現在普及しているランプの置き換え光源として期待されている。例えば、近年、半導体レーザ素子は、プロジェクタ等の投射型表示装置の光源として注目されている。半導体レーザ素子が投射型表示装置に光源として搭載される場合、半導体レーザ素子は発光面積が小さいことから、その光学設計において、レーザ光の空間合成に必要な光学素子の小型化を可能とする。さらに、光学素子の小型化は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ（Digital Mirror Device））、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））などの表示デバイス自体の小型化を可能とし、その結果、システムコストが低下する。【０００３】
現状の半導体レーザ素子では、１つの素子で投射型表示装置に求められる出力を達成することは困難である。そのため、一般的には、投射型表示装置の光源は、複数の半導体レーザ素子によって構成される。【０００４】
半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、位相が揃った波により構成されている。この特徴により、半導体レーザの単色性、高指向性が生み出される。一方で、複数の波が重なり合った場合、互いの波の干渉性により縞模様あるいはスペックルが発生する。スペックルとは、スクリーン上に照射されたレーザ光によって現れるランダムな波の干渉性による粒子状のパターンのことである。このような干渉パターンは、投射型表示装置の光源としてレーザを使用する際に、映像の品位が低下する一因となっていた。【０００５】
干渉縞やスペックルの軽減手段として、複数の波長の半導体レーザ光を混合する手段、あるいは、半導体レーザ光の偏光の均一性を乱す手段が有効である。【０００６】
例えば、特許文献１には、レーザ光源が有する１個もしくは複数個の発光点から出射されるレーザ光の偏光を、その光軸上に配置された偏光回転部によって、９０°回転させるレーザ光源装置が提案されている。そのレーザ光源装置は、１つの半導体レーザチップから複数のレーザ光が発振するアレイ型レーザ光源である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２４２５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、レーザ光は、その可干渉性による干渉縞やスペックルが発生しやすい。特許文献１のレーザ光源装置は、干渉縞やスペックルを軽減することができるものの、アレイ型レーザ光源であるため、隣接するレーザから発生する熱による温度上昇によって、利得が低減し、十分な出力が得られない。【０００９】
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り、干渉縞およびスペックルの発生を低減し、かつ、レーザ発振による温度上昇を低減することができるレーザ光源装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るレーザ光源装置は、ベースと、各々が個別にベースの上面に保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、複数のレーザ光のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させることにより、複数のレーザ光の偏光方向が一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、を含む。偏光変換部は、複数のレーザ光の偏光を円偏光に変換する複数の偏光回転素子を含む。複数の偏光回転素子は、複数の半導体レーザ素子のうち一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子と、複数の半導体レーザ素子のうち別の一部のレーザ光を出射する別の半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、別の一部のレーザ光の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、干渉縞およびスペックルの発生を低減し、かつ、レーザ発振による温度上昇を低減するレーザ光源装置の提供が可能である。【００１２】
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１におけるレーザ光源装置の構成およびレーザ光源装置から出射されるレーザ光を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１におけるレーザ光源装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】実施の形態１における偏光回転素子の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１における偏光回転素子の構成を示す図である。
【図５】実施の形態１における半導体レーザ素子の詳細な構成を示す斜視図である。
【図６】実施の形態１におけるベースおよび半導体レーザ素子の構成を示す斜視図である。
【図７】図６に示されたＡ−Ａ’における断面図である。
【図８】実施の形態１における偏光回転素子の動作を説明する図である。
【図９】実施の形態１における偏光回転素子の動作を説明する図である。
【図１０】実施の形態１における偏光回転素子の動作を説明する図である。
【図１１】実施の形態１における偏光回転素子の動作を説明する図である。
【図１２】実施の形態１におけるスペーサおよびレンズの構成を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示されたＢ−Ｂ’における断面図である。
【図１４】実施の形態１の変形例１におけるレーザ光源装置のスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す図である。
【図１５】実施の形態１の変形例１における偏光回転素子を含む偏光素子基板を示す図である。
【図１６】実施の形態の変形例２におけるレーザ光源装置のスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す図である。
【図１７】実施の形態１の変形例２における偏光回転素子を含む偏光素子基板を示す図である。
【図１８】実施の形態２におけるレーザ光源装置の構成およびレーザ光源装置から出射されるレーザ光を示す斜視図である。
【図１９】実施の形態２におけるレーザ光源装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２０】実施の形態２におけるスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す斜視図である。
【図２１】図２０に示されたＣ−Ｃ’における断面図である。
【図２２】実施の形態２の変形例におけるレーザ光源装置のスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す図である。
【図２３】実施の形態３のレーザ光源装置の構成およびレーザ光源装置から出射されるレーザ光を示す斜視図である。
【図２４】実施の形態３におけるスペーサおよび偏光回転素子の構成を示す図である。
【図２５】実施の形態４におけるレーザ光源装置の構成およびレーザ光源装置から出射されるレーザ光を示す斜視図である。
【図２６】実施の形態４におけるレーザ光源装置の構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
実施の形態１におけるレーザ光源装置を説明する。図１は、実施の形態１におけるレーザ光源装置１の構成およびレーザ光源装置１から出射されるレーザ光７１から７４を示す斜視図である。図２は、レーザ光源装置１の構成を示す分解斜視図である。
【００１５】
レーザ光源装置１は、ベース３０、半導体レーザ素子１０１から１０４、レンズ４１から４４、スペーサ２０、偏光回転素子５１から５４により構成されている。
【００１６】
ベース３０は、上面３０Ａにて半導体レーザ素子１０１から１０４を支持する。本実施の形態１において、ベース３０は、上面３０Ａに平面を有し、その平面に半導体レーザ素子１０１から１０４が固定されている。ベース３０は、例えば、平板である。
【００１７】
ベース３０には、長穴３１から３４が設けられている。長穴３１から３４は、ここでは、貫通穴である。長穴３１から３４は、半導体レーザ素子１０１から１０４の各々が有する２本のリードピン１４が差し込まれる穴である。各半導体レーザ素子には、リードピン１４を介して電流が供給される。なお、各図に記載されたｘ、ｙ、ｚ軸は直交座標系を構成している。ｘ軸とｙ軸とはベース３０の上面３０Ａと平行であり、ｚ軸はベース３０の上方を指している。
【００１８】
半導体レーザ素子１０１から１０４は、各々が１つのレーザ光を発振する半導体レーザチップが搭載された素子である。半導体レーザ素子１０１から１０４の各々は、個別に、ベース３０の上面３０Ａに保持される。ここでは、各半導体レーザ素子は、ベース３０の上面３０Ａに形成された平面に固定されている。各半導体レーザ素子は、ベース３０に対し、上方にレーザ光を出射する。なお、半導体レーザチップは、効率を改善するため、発振部を２から３分割して構成される場合がある。
【００１９】
半導体レーザ素子１０１から１０４は、各々の偏光方向が一方向に揃ったレーザ光７１から７４を出射する。本実施の形態１において、半導体レーザ素子１０１から１０４から出射されるレーザ光７１から７４の偏光は、ｙ軸方向に平行である（図示せず）。また、半導体レーザ素子１０１から１０４は、ｘ軸方向に幅の広い断面形状を有するレーザ光７１から７４を、ｚ軸方向と平行に出射する。
【００２０】
スペーサ２０は、半導体レーザ素子１０１から１０４の上方を覆って設けられる。スペーサ２０は、後述するレンズ４１から４４を保持し、各レンズと各半導体レーザ素子との間隔を一定に保つ機能を有する。
【００２１】
スペーサ２０は、上面に、スペーサ窓部２１から２４を有する。本実施の形態１において、スペーサ窓部２１から２４の外形は、正方形を有する。また、スペーサ２０は、スペーサ窓部２１から２４のそれぞれの外周に設けられたスペーサ段差部２５から２８を有する。各スペーサ段差部には、偏光回転素子が設置可能である。半導体レーザ素子１０１から１０４から出射されるレーザ光７１から７４は、それぞれスペーサ窓部２１から２４を通過する。すなわち、スペーサ２０は、複数のレーザ光７１から７４が通過する位置に、スペーサ窓部２１から２４、および、スペーサ段差部２５から２８からなる枠構造を含む。各枠構造は、複数の偏光回転素子５１から５４の各々を保持する。
【００２２】
スペーサ２０は、ベース３０の上面３０Ａに、ねじによって締結固定されてもよいし、接着剤によって固定されてもよい。あるいは、スペーサ２０は、その両方によって固定されていてもよい。スペーサ２０は、例えば、成形性を考慮して亜鉛やアルミ等のダイキャストで製造される。ただし、スペーサ２０に熱的な効果は求められないため、スペーサ２０は、樹脂材料で製造されてもよい。
【００２３】
偏光回転素子５１から５４は、偏光変換部を構成する。偏光変換部は、レーザ光７１から７４のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させ、レーザ光７１から７４の偏光方向が一方向に揃わないように乱す。
【００２４】
偏光回転素子５１、５３は、レーザ光７１から７４のうち一部のレーザ光７１、７３の偏光方向を左回転の円偏光９１、９３に変換する。偏光回転素子５１、５３は、半導体レーザ素子１０１から１０４のうち、その一部のレーザ光７１、７３を出射する半導体レーザ素子１０１、１０３に対応して選択的に配置される。
【００２５】
また、偏光回転素子５２、５４は、レーザ光７１から７４のうち別の一部のレーザ光７２、７４の偏光方向を右回転の円偏光９２、９４に変換する。偏光回転素子５２、５４は、半導体レーザ素子１０１から１０４のうち、その別の一部のレーザ光７２、７４を出射する別の半導体レーザ素子１０２、１０４に対応して選択的に配置される。
【００２６】
ここで、円偏光の回転方向は、右ネジのルールに従って定義している。つまり、光の進行方向と回転との関係が、右ネジの動作に一致していれば右回転の円偏光と定義し、左ネジの動作に一致していれば左回転の円偏光と定義している。
【００２７】
図３は、偏光回転素子５１、５３の構成を示す図である。図４は、偏光回転素子５２、５４の構成を示す図である。偏光回転素子５１から５４は、屈折率が低い方位に速軸（Ｆ軸）５０Ａを、屈折率が高い方位に遅軸（Ｓ軸）５０Ｂを有する。偏光回転素子５１から５４は、速軸（Ｆ軸）５０Ａと遅軸（Ｓ軸）５０Ｂとが直交したＦＳ面に対し平行な平面を有する板状の素子である。ここでは、偏光回転素子５１から５４は、１／４波長板である。１／４波長板は、速軸方向におけるレーザ光７１から７４の成分に対して、遅軸方向におけるそれらの成分を、１／４波長分遅延させる。
【００２８】
偏光回転素子５１、５３は、半導体レーザ素子１０１、１０３から出射されるレーザ光７１、７３の偏光方向に対し、速軸５０Ａが４５°、遅軸５０Ｂが−４５°の角度をなすように配置される。半導体レーザ素子１０１、１０３から出射されるレーザ光７１、７３の偏光は、ｙ軸に平行な直線偏光である。そのため、速軸５０Ａはｙ軸に対し４５°の角度をなし、遅軸５０Ｂはｙ軸に対し−４５°の角度をなす（図２および図３参照）。
【００２９】
一方で、偏光回転素子５２、５４は、半導体レーザ素子１０２、１０４から出射されるレーザ光７２、７４の偏光方向に対し、速軸５０Ａが−４５°、遅軸５０Ｂが４５°の角度をなすように配置される。そのため、速軸５０Ａはｙ軸に対し−４５°の角度をなし、遅軸５０Ｂはｙ軸に対し４５°の角度をなす（図２および図４参照）。
【００３０】
偏光回転素子５１から５４の外形は、図２に示されるように、スペーサ段差部２５から２８の外形と相似関係にある正方形を有する。その正方形は、ｘ軸またはｙ軸に平行な辺からなる。偏光回転素子５１から５４の速軸５０Ａおよび遅軸５０Ｂは、その正方形の対角方向に一致する。偏光回転素子５１から５４は、それぞれスペーサ段差部２５から２８に保持される。偏光回転素子５１、５３は、スペーサ段差部２５、２７に収納されることにより、半導体レーザ素子１０１、１０３に対応して選択的に配置される。また、偏光回転素子５２、５４は、スペーサ段差部２６、２８に収納されることにより、別の半導体レーザ素子１０２、１０４に対応して選択的に配置される。
【００３１】
なお、本実施の形態１において、偏光回転素子５１から５４は、スペーサ２０の上面側に配置されているが、偏光回転素子５１から５４は、スペーサ２０の底面側に配置されてもよい。その場合、偏光回転素子は、例えば、スペーサ２０の裏面に設けられたスペーサ段差部に、接着剤もしくは保持部材によって固定される。
【００３２】
また、偏光回転素子の形状は、正方形以外の矩形、円形、楕円形などであってもよく、半導体レーザ素子１０１から１０４のレーザ光７１から７４を覆う形状であればよい。
【００３３】
レンズ４１から４４は、レーザ光７１から７４を集光する。レンズ４１から４４を透過したレーザ光７１から７４は、それぞれｚ軸に対して平行な方向に進行する。レンズ４１から４４は、スペーサ２０に保持されている。また、レンズ４１から４４は、それぞれスペーサ窓部２１から２４を覆うように配置される。
【００３４】
次に本実施の形態１における半導体レーザ素子の詳細な構成について説明する。
【００３５】
図５は半導体レーザ素子１０１の詳細な構成を示す斜視図である。半導体レーザ素子１０１は、ＴＯ−Ｃａｎタイプのパッケージに半導体レーザチップが内包された構成を有する。ＴＯ−Ｃａｎタイプの半導体レーザ素子１０１は、主にキャップ１１、ガラス窓１２、ステム１３、リードピン１４、および半導体レーザチップ（図示せず）によって構成されている。
【００３６】
キャップ１１は、ステム１３の上部に設けられている。ガラス窓１２は、キャップ１１の上面に設けられている。リードピン１４は、ステム１３の下部に設けられている。半導体レーザチップは、キャップ１１の内部に配置されている。
【００３７】
半導体レーザチップは、主光軸をステム１３に対して垂直な方向に有する。すなわち半導体レーザチップは、ｚ軸方向にレーザ光７１を出射する。一般的に、空気中の水分または粉塵が半導体レーザチップの端面に付着した場合、半導体レーザチップは容易に破壊に至る。しかし、ＴＯ−Ｃａｎタイプのパッケージは、キャップ１１によって半導体レーザチップを封止している。そのため、キャップ１１の内部の気密性が保たれ、半導体レーザチップの駆動環境に求められる条件が緩和される。また、ＴＯ−Ｃａｎタイプのパッケージ素子は小型である。そのため、使用個数の調整、すなわち要求仕様に応じた光出力のスケーリングが容易である。
【００３８】
投射型表示装置の光源には、高出力の端面発光型のレーザチップが使用される。半導体レーザチップの主材料は、ＧａＡｓまたはＧａＮ等の化合物半導体である。半導体レーザチップの活性層は、エピタキシャル成長により形成される。本実施の形態１において、エピタキシャル成長の方向はｘ軸方向に、活性層の水平方向はｙ軸方向にそれぞれ対応する。レーザ光７１は、エピタキシャル成長の方向（ｘ軸方向）と直交する方向（ｚ軸方向）に位置するチップ端面から出射する。レーザ光７１は、そのチップ端面において、活性層の鉛直方向（ｘ軸方向）に約１μｍ、活性層の水平方向（ｙ軸方向）に数十から数百μｍの発光輝点から出射される。活性層の鉛直方向（ｘ軸方向）の出射口が非常に小さいため、レーザ光７１は、回折効果によってｘ軸方向に拡がる。そのｘ軸方向のレーザ光の拡がりは、全角で約６０°である。活性層の鉛直方向（ｘ軸方向）のレーザ光の拡がりは、活性層の水平方向（ｙ軸方向）のレーザ光の拡がりに対して約１０倍大きい。したがって、レーザ光７１の断面すなわち遠視野像は、図５に示されるように、楕円形状を有する。
【００３９】
また、一般的にＴＯ−Ｃａｎパッケージの半導体レーザ素子において、２本のリードピン１４の配列方向は、半導体レーザチップの活性層の水平方向（ｙ軸方向）と同方向である。そのため、レーザ光７１は、リードピン１４の配列方向に拡がりが小さく、それと直交するｘ軸方向の拡がりが大きい。
【００４０】
上記の構成を有する半導体レーザ素子１０１から出射されるレーザ光７１の偏光は、活性層に水平な方向（ｙ軸方向）と平行である。すなわち、半導体レーザ素子１０１は、活性層の水平方向（ｙ軸方向）に電場が振動する直線偏光を出射する。ただし、活性層を構成する原子配列によっては、レーザ光は、活性層の鉛直方向（ｘ軸方向）に偏光する場合もある。
【００４１】
図６は、ベース３０および半導体レーザ素子１０１から１０４の構成を示す斜視図である。図７は、図６に示されたＡ−Ａ’における断面図である。
【００４２】
半導体レーザ素子１０１から１０４の各々は、電流が供給されることによって駆動し、その駆動により熱が発生する。ステム１３の熱容量だけでは、十分な放熱が行われないため、半導体レーザチップが高温となり、急激な光出力低下が起こり得る。また、そのような熱負荷の増大は、半導体レーザチップの短寿命化、もしくは半導体レーザ素子を構成する部品の熱的破壊を引き起こす。そのため、ステム１３からベース３０への放熱が必要である。本実施の形態１において、ベース３０は、熱伝導性の高い部材で構成される。ベース３０は、例えば、Ｃｕ、Ａｌなどの金属材料を含む。または、例えば、ベース３０は、ＳｉＣ、ＡｌＮ等の高い熱伝導率を有するセラミックを含む。または、ステム１３における熱容量および放熱面積を向上させるようなフィン、あるいは、水などの冷媒が封入されたヒートパイプに接続された冷却部材がステム１３に付加されてもよい。
【００４３】
半導体レーザ素子１０１から１０４は、熱伝導性の高いグリスもしくはシート状の放熱材を介して、ベース３０の上面３０Ａに形成された平面に密着して固定されている。さらに放熱性を高めるために、各半導体レーザ素子は、はんだ材によって、ベース３０にはんだ接合されることが好ましい。はんだ材は、例えば、ＳｎＡｇＣｕ、ＡｕＳｎ等を主成分に含む。
【００４４】
なお、ステム１３を含むＴＯ−Ｃａｎパッケージの半導体レーザ素子１０１から１０４とベース３０とが別部材の構成を示したが、ステム１３とベース３０とが一体化した部材に半導体レーザチップが搭載されている構成であってもよい。その場合、レーザ光源装置１の放熱性が向上する。さらに、ステム径に制約されずに、半導体レーザチップをより近接した任意の間隔で配置することが可能となり、レーザ光源装置１の小型化が可能となる。
【００４５】
次に本実施の形態１におけるベース３０の詳細について説明する。
【００４６】
上述したように、ベース３０は平板であるが、それに限定されるものではなく、ステム１３と接触する面が平面であればよい。例えば、ベース３０には、ステム１３の形状に合わせたざぐりが設けられていてもよい。
【００４７】
ベース３０が導電性材料である場合、半導体レーザ素子のリードピン１４とベース３０との間で確実な絶縁を確保する必要がある。長穴３１から３４は、リードピン１４とベース３０とが接触しないような穴形状を有し、また、リードピン１４とベース３０とが接触しないように配置されている。ベース３０は、長穴３１から３４に代えて、リードピン１４とベース３０との接触を回避可能な丸穴を有していてもよい。または、ベース３０は、長穴３１から３４に代えて、リードピン１４とベース３０との接触を回避し、かつ、半導体レーザ素子１０１から１０４に電流を供給する配線経路を確保できる溝構造を有していてもよい。
【００４８】
次に本実施の形態１における偏光回転素子５１から５４の詳細を説明する。
【００４９】
偏光回転素子５１から５４は、例えば、複屈折性を有する無機材料または樹脂材料によって構成される。複屈折性を有する無機材料とは、例えば、水晶である。また、複屈折性を有する樹脂材料とは、例えば、ポリカーボネートなどを母材として含む樹脂であって、一方向に延伸されたものである。
【００５０】
図８および図９は、偏光回転素子５１、５３の動作を説明する図である。図１０および図１１は、偏光回転素子５２、５４の動作を説明する図である。空気よりも屈折率が高い媒質中を伝搬する光の速度は、空気中を伝搬する光の速度よりも遅い。すなわち、屈折率の高い媒質ほど、その媒質を伝搬する光の速度は遅い。そのため、偏光回転素子において、遅軸方向に電場が振動する光の伝搬速度は、速軸方向に電場が振動する光の伝搬速度よりも遅い。
【００５１】
偏光回転素子５１、５３は、１／４波長板である。図８に示されるように、反時計回りの角度が正方向である場合、速軸（Ｆ軸）はｙ軸に対し４５°の角度をなし、遅軸（Ｓ軸）はｙ軸に対し−４５°の角度をなす。ｙ軸に平行な直線偏光８１のレーザ光が偏光回転素子５１、５３に入射した場合、速軸（Ｆ軸）方向の光線の伝搬に対して、遅軸（Ｓ軸）方向の光線の伝搬が遅れる。１／４波長板においては、速軸方向に対する遅軸方向の伝搬遅延が、１／４波長分に設計されている。遅軸方向の電場のみが１／４波長分遅れて伝搬することにより、偏光回転素子５１、５３を透過したレーザ光の偏光は、図９に示されるように、時間の経過とともに変化する。例えば、時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３における、偏光方向（電場の振動方向）は、それぞれ、＋Ｆ，−Ｓ，−Ｆ，＋Ｓ方向である。このように、偏光回転素子５１、５３を透過したレーザ光は、その偏光方向が左ネジの動作に従って、左回転に螺旋を描くように進行する。すなわち、偏光回転素子５１、５３は、レーザ光の偏光方向をｙ軸方向の直線偏光８１から左回転の円偏光９１，９３に変換する。
【００５２】
偏光回転素子５２、５４も、１／４波長板である。図１０に示されるように、速軸（Ｆ軸）はｙ軸に対し−４５°の角度をなし、遅軸（Ｓ軸）はｙ軸に対し４５°の角度をなす。ｙ軸に平行な直線偏光８１のレーザ光が偏光回転素子５２、５４に入射した場合、遅軸方向の電場のみが１／４波長分遅れて伝搬する。偏光回転素子５２、５４を透過したレーザ光の偏光は、図１１に示されるように、時間の経過とともに変化する。例えば、時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３における、偏光方向（電場の振動方向）は、それぞれ、＋Ｓ，−Ｆ，−Ｓ，＋Ｆ方向である。このように、偏光回転素子５２、５４を透過したレーザ光は、その偏光方向が右ネジの動作に従って、右回転に螺旋を描くように進行する。すなわち、偏光回転素子５２、５４は、レーザ光の偏光方向をｙ軸方向の直線偏光８１から右回転の円偏光９２，９４に変換する。
【００５３】
次に本実施の形態１におけるスペーサ２０およびレンズ４１から４４の詳細な構成について説明する。
【００５４】
図１２は、スペーサ２０およびレンズ４１から４４の構成を示す斜視図である。図１３は、図１２に示されたＢ−Ｂ’における断面図である。
【００５５】
レーザ光源装置１から出射されたレーザ光７１から７４は、投射型表示装置（図示せず）の光学系の開口に集光される。レーザ光源装置１から投射型表示装置の光学系開口までの間隔は限定されないため、レーザ光源装置１から出射されるレーザ光７１から７４は平行光であることが好ましい。
【００５６】
前述したように各半導体レーザ素子からは、拡がったレーザ光が出射される。それらレーザ光を平行光に変換するためには、凸レンズにより集光する必要がある。図１３に示されるとおり、レンズ４１から４４は、入射面（−ｚ方向の面）に平面を、出射面（＋ｚ方向の面）に軸対称の球面あるいは非球面の凸面を有する。すなわち、レンズ４１から４４は、凸レンズである。半導体レーザ素子１０１から１０４のレーザ発光端面が、レンズ４１から４４の焦点位置近傍に配置されることにより、レンズ４１から４４を透過したレーザ光７１から７４は平行光に変換される。
【００５７】
なお、レンズ４１から４４は、必ずしもその入射面が平面である必要はない。各レンズは、凸レンズとしての機能を有する限り、凹面もしくは凸面を入射面または出射面に有していてもよい。ただし、スペーサ２０の上面と接する可能性のある面は、平面であることが好ましい。
【００５８】
また、各レンズの出射面および入射面は、軸対称の曲面である必要はない。例えば、各レンズは、出射面あるいは入射面に、シリンドリカル面を有するシリンドリカルレンズであってもよい。シリンドリカルレンズは、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を、その拡がり角が大きい方向、つまり活性層に対して鉛直方向（ｘ軸方向）のみ、平行光に変換する。
【００５９】
レンズ４１、４４の中心軸１４１、１４４は、それぞれ半導体レーザ素子１０１、１０４の光線の中心軸と一致するように配置される。レンズ４１、４４は、接着剤によって、スペーサ２０の上面に固定されることが好ましい。なお、レンズ４１、４４がスペーサ２０の上面に固定可能であればよく、レンズ４１、４４は、上部から各レンズを抑える部材によって固定されてもよい。また、図１３には示されていないが、レンズ４２、４３も、レンズ４１、４４と同様に、スペーサ２０の上面に固定される。
【００６０】
スペーサ段差部２５、２８の外形は、偏光回転素子５１、５４の外形と相似関係にある。スペーサ段差部２５、２８の外形は、偏光回転素子５１、５４の外形より大きい。また、スペーサ段差部２５、２８の高さは、偏光回転素子５１、５４の厚みより大きい。そのため、偏光回転素子５１、５４は、スペーサ２０の上面から上方にはみ出ることなく、スペーサ段差部２５、２８とレンズ４１、４４の底面とによって構成される空間に収納されるように配置される。なお、スペーサ段差部２６、２７の外形形状も、スペーサ段差部２５、２８の外形形状と同様である。
【００６１】
次に、レーザ光源装置１の動作を説明する。半導体レーザ素子１０１から１０４の駆動により発生する熱は、ベース３０へ放熱される。各半導体レーザ素子は、分離しているため、各半導体レーザ素子で発生した熱は、その隣の半導体レーザ素子に伝達しにくい。このように、レーザ光源装置１は、半導体レーザ素子の温度上昇を抑える。
【００６２】
また、図１に示されるように、半導体レーザ素子１０１、１０３から出射されたレーザ光７１、７３の偏光方向は、偏光回転素子５１、５３によって、左回転の円偏光９１、９３に変換される。一方で、半導体レーザ素子１０２、１０４から出射されたレーザ光７２、７４の偏光方向は、偏光回転素子５２、５４によって、右回転の円偏光９２、９４に変換される。その結果、レーザ光源装置１からは、左回転の円偏光９１、９３のレーザ光７１、７３と、右回転の円偏光９２、９４のレーザ光７２、７４とが出射される。つまり、レーザ光７１から７４は、時間的に偏光方向が変わる。また、円偏光９１、９３は、円偏光９２、９４に対して偏光の回転方向が異なる。レーザ光７１から７４は、同じ断面形状（ビームプロファイル）を有しながらも、偏光方向が一方向に揃わない。
【００６３】
このように、レーザ光源装置１は、偏光回転素子５１から５４により、複数のレーザ光の偏光方向を回転させることにより、偏光方向が異なる２種類のレーザ光を出射する。このようなレーザ光は、干渉縞やスペックルの発生を低減する。
【００６４】
以上をまとめると、本実施の形態１におけるレーザ光源装置１は、ベース３０と、各々が個別にベース３０の上面３０Ａに保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子１０１から１０４と、複数のレーザ光のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させることにより、複数のレーザ光の偏光方向が一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、を含む。偏光変換部は、複数のレーザ光の偏光を円偏光に変換する複数の偏光回転素子５１から５４を含む。複数の偏光回転素子５１から５４は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のうち一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子１０１、１０３に対応して選択的に配置され、一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子（偏光回転素子５１、５４）と、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のうち別の一部のレーザ光７２、７４を出射する別の半導体レーザ素子１０２、１０４に対応して選択的に配置され、別の一部のレーザ光７２、７４の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子（偏光回転素子５２、５４）と、を含む。
【００６５】
以上のレーザ光源装置１は、熱伝導性が良好なベース３０に、個別に設けられた複数の半導体レーザ素子１０１から１０４により構成される。そのため、レーザ発振による温度上昇が低減し、利得低下が抑制される。
【００６６】
また、レーザ光源装置１は、例えば、従来のアレイ型レーザ光源とは異なり、中央部のレーザが両隣のレーザから発生する熱を受けにくく、大きく利得が低減する可能性も少ない。そのため、十分な出力が得られる。
【００６７】
また、レーザ光源装置１は、時間的に偏光方向が変わる２種類の円偏光のレーザ光を出射する。それら２種類の円偏光は、左回転しながら進行する左回転の円偏光９１、９３と、右回転の円偏光９２、９４とにより構成されるため、連続的に２種類の偏光方向が一致することはない。レーザ光源装置１は、レーザ光の合成による干渉縞およびスペックルの発生を低減する。
【００６８】
従来、投射型表示装置にレーザ光源が搭載された場合、レーザ光の干渉縞およびスペックルによる映像品位の低下防止のため、散乱度の強い光拡散素子が必要とされる。しかし、散乱度の強い光拡散素子は、投射型表示装置の光出力の効率を低下させる。一方で、本実施の形態１に示されたレーザ光源装置１においては、上述したように、干渉縞およびスペックルが低減する。そのため、レーザ光源装置１を搭載する投射型表示装置には、散乱度の強い光拡散素子が必要ではない。レーザ光源装置１が投射型表示装置に搭載された場合、干渉縞およびスペックルの発生が抑制されることによって映像品位が向上し、かつ、投射型表示装置自体の光出力の効率も向上する。
【００６９】
また、本実施の形態１におけるレーザ光源装置１は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のそれぞれに対応して設けられ、複数のレーザ光のそれぞれを平行光に変換する複数のレンズ４１から４４を、さらに含む。スペーサ２０は、ベース３０に固定され、かつ、複数のレンズ４１から４４を保持する。
【００７０】
以上の構成により、レーザ光源装置１は、高出力かつ平行度の高いレーザ光７１から７４を出射することを可能にする。
【００７１】
（実施の形態１の変形例１）
実施の形態１の変形例１におけるレーザ光源装置は、スペーサおよび偏光回転素子の構成が、上記の実施の形態１におけるレーザ光源装置１のそれらとは異なる。
【００７２】
図１４は、実施の形態１の変形例１におけるレーザ光源装置のスペーサ１２０および偏光回転素子１５１から１５４の構成を示す図である。偏光回転素子１５１から１５４の外形は、平行四辺形を有する。スペーサ１２０のスペーサ段差部１２５から１２８の外形は、偏光回転素子１５１から１５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。スペーサ段差部１２６、１２８の外形は、スペーサ段差部１２５、１２７の外形がｘ−ｙ面内で９０°回転した平行四辺形を有する。
【００７３】
通常、偏光回転素子は、それよりも大きな板材である偏光素子基板から矩形状に切り出される。その矩形を形成する角度が９０°であるため、偏光素子基板から無駄なく偏光回転素子が切り出される。一方で、本変形例１における偏光回転素子１５１から１５４は、一方向に対し角度をなして切り出される。図１５は、偏光回転素子１５１から１５４を含む偏光素子基板を示す図である。偏光素子基板における速軸５０Ａはｙ軸に対し４５°の角度をなし、遅軸５０Ｂはｙ軸に対し−４５°の角度をなしている。偏光回転素子１５１から１５４は、ｘ軸方向に対し、わずかな角度αをなして切り出される。偏光回転素子１５１から１５４の外形は、ｙ軸に平行な一辺とｘ軸に対し角度αを有する他辺とからなる平行四辺形を有する。つまり、偏光回転素子１５１から１５４の速軸５０Ａは、偏光素子基板から切り出された段階において、一辺に対し４５°の角度をなし、その一辺と交わる他辺に対し４５°−αの角度をなす。
【００７４】
図１４に示されるように、偏光回転素子１５１、１５３は、速軸５０Ａおよび遅軸５０Ｂの方向を維持した状態で、スペーサ段差部１２５、１２７に配置される。一方で、偏光素子基板から切り出された偏光回転素子１５２、１５４は、ｘ−ｙ面内で９０°回転して、スペーサ段差部１２６、１２８に配置される。そのため、偏光回転素子１５２、１５４の速軸５０Ａは、偏光回転素子１５１、１５３の速軸５０Ａに対し、９０°の角度をなす。その結果、偏光回転素子１５１、１５３は、左回転の偏光回転素子として機能し、偏光回転素子１５２、１５４は、右回転の偏光回転素子として機能する。
【００７５】
上述したとおり、スペーサ段差部１２５から１２８の外形は、偏光回転素子１５１から１５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。そのため、偏光回転素子１５１から１５４は、それぞれの形状に対応するスペーサ段差部１２５から１２８に、すなわち予め定められた箇所に配置される。表裏が逆転した偏光回転素子は、スペーサ段差部１２５から１２８に嵌合しない。このようなスペーサ１２０は、レーザ光源装置の組立工程等において、偏光回転素子１５１から１５４の配置方向を限定する。
【００７６】
上記、偏光回転素子１５２、１５４の外形は角度βの平行四辺形として、偏光回転素子１５１、１５４の外形は角度αを有する平行四辺形の外形とするなど、それぞれの外形は、左回転用と右回転用との違いが明確となる形状であってもよい。速軸５０Ａと遅軸５０Ｂの方向およびスペーサ段差部１２６、１２８の形状は、偏光の回転方向に応じて適宜設定される。
【００７７】
このような構成を有するレーザ光源装置は、上記の実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに、偏光回転素子１５１から１５４の形状とスペーサ段差部１２５から１２８の形状とが対応するため、偏光回転素子の配置方向が限定される。その結果、レーザ光源装置の組立工程において、偏光回転素子の組み込み方向が指定され、組立作業性が向上する。
【００７８】
（実施の形態１の変形例２）
実施の形態１の変形例２におけるレーザ光源装置は、スペーサおよび偏光回転素子の構成が、上記の実施の形態１におけるレーザ光源装置１のそれらとは異なる。
【００７９】
図１６は、実施の形態１の変形例２におけるレーザ光源装置のスペーサ２２０および偏光回転素子２５１から２５４の構成を示す図である。偏光回転素子２５１から２５４の外形は、平行四辺形を有する。スペーサ２２０のスペーサ段差部２２５から２２８の外形は、偏光回転素子２５１から２５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。スペーサ段差部２２６、２２８の外形は、スペーサ段差部２２５、２２７の外形がｙ軸に対し反転した平行四辺形を有する。
【００８０】
図１７は、偏光回転素子２５１から２５４を含む偏光素子基板を示す図である。偏光素子基板における速軸５０Ａはｙ軸に対し４５°の角度をなし、遅軸５０Ｂはｙ軸に対し−４５°の角度をなしている。偏光回転素子２５１から２５４は、ｘ軸方向に対し、わずかな角度αをなして切り出される。偏光回転素子２５１から２５４の外形は、ｙ軸に平行な一辺とｘ軸に対し角度αを有する他辺とからなる平行四辺形を有する。つまり、偏光回転素子２５１から２５４の速軸５０Ａは、偏光素子基板から切り出された段階において、一辺に対し４５°の角度をなし、その一辺と交わる他辺に対し４５°−αの角度をなす。
【００８１】
図１６に示されるように、偏光回転素子２５１、２５３は、速軸５０Ａおよび遅軸５０Ｂの方向を維持した状態で、スペーサ段差部２２５、２２７に配置される。一方で、偏光素子基板から切り出された偏光回転素子２５２、２５４は、ｘ軸またはｙ軸に対して表裏反転して、スペーサ段差部２２６、２２８に配置される。そのため、偏光回転素子２５２、２５４の速軸５０Ａは、偏光回転素子２５１、２５３の速軸５０Ａに対し、９０°の角度をなす。その結果、偏光回転素子２５１、２５３は、左回転の円偏光に変換する偏光回転素子として機能し、偏光回転素子２５２、２５４は、右回転の円偏光に変換する偏光回転素子として機能する。
【００８２】
上述したとおり、スペーサ段差部２２５から２２８の外形は、偏光回転素子２５１から２５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。そのため、偏光回転素子２５１から２５４は、それぞれの形状に対応するスペーサ段差部２２５から２２８に、すなわち予め定められた箇所に配置される。このようなスペーサ２２０は、レーザ光源装置の組立工程等において、左回転の円偏光に変換する偏光回転素子２５１、２５３の配置箇所、および、右回転の円偏光に変換する偏光回転素子２５２、２５４の配置箇所を限定する。
【００８３】
このような構成を有するレーザ光源装置は、上記の実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに、偏光回転素子２５１から２５４の形状とスペーサ段差部２２５から２２８の形状とが対応するため、偏光回転素子の配置箇所が限定される。その結果、レーザ光源装置の組立工程において、左回転の円偏光に変換する偏光回転素子２５１、２５３と、右回転の円偏光に変換する偏光回転素子２５２、２５４とを指定された箇所に誤ることなく配置可能となり、組立作業性が向上する。
【００８４】
さらに、図１６に示されるように、偏光回転素子２５１から２５４は、レーザ光７１から７４の断面形状（ビームプロファイル）に応じて、その外形が決定される。偏光回転素子２５１から２５４の外形は、一方向に長い平行四辺形を有する。各偏光回転素子は、その平行四辺形の長手が各レーザ光の拡がり角が大きいｘ軸方向と一致するように配置される。すなわち、各偏光回転素子は、各レーザ光の断面形状に応じて選択的に配置される。
【００８５】
このように、レーザ光の断面形状に合わせて偏光回転素子を偏光素子基板から切り出すことによって、偏光素子基板から切り出すことができる偏光回転素子の枚数が増加する。その結果、偏光回転素子およびレーザ光源装置の低コスト化が実現する。
【００８６】
以上をまとめると、実施の形態１の変形例１および２におけるレーザ光源装置は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４の上方を覆って設けられるスペーサ１２０（または２２０）を、さらに含む。スペーサ１２０（または２２０）は、複数のレーザ光の各々が通過する位置に枠構造を含む。複数の偏光回転素子１５１から１５４（または２５１から２５４）の各々は、枠構造に保持される。複数の偏光回転素子１５１から１５４（または２５１から２５４）の各々の外形は、平行四辺形を有する。スペーサ１２０（または２２０）の枠構造の外形は、複数の偏光回転素子１５１から１５４（または２５１から２５４）の各々の外形よりも大きい相似形状を有する。
【００８７】
このような構成により、左回転の円偏光に変換する偏光回転素子１５１、１５３（または２５１、２５３）、および、右回転の円偏光に変換する偏光回転素子１５２、１５４（または２５２、２５４）の配置方向または配置箇所が限定される。その結果、レーザ光源装置の組立作業性が向上する。
【００８８】
また、実施の形態１の変形例２におけるレーザ光源装置は、第１偏光回転素子（偏光回転素子２５１、２５３）あるいは第２偏光回転素子（偏光回転素子２５２、２５４）は、複数のレーザ光の各々の断面形状に応じて選択的に配置される。
【００８９】
このような構成により、偏光素子基板から取れる偏光回転素子の収量が増加し、偏光回転素子およびレーザ光源装置の低コスト化が実現できる。
【００９０】
＜実施の形態２＞
実施の形態２におけるレーザ光源装置を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。
【００９１】
図１８は、実施の形態２におけるレーザ光源装置１００の構成およびレーザ光源装置１００から出射されるレーザ光１７１から１７４を示す斜視図である。図１９は、レーザ光源装置１００の構成を示す分解斜視図である。図２０は、スペーサ３２０および偏光回転素子５１から５４の構成を示す斜視図である。図２１は、図２０に示されたＣ−Ｃ’における断面図である。実施の形態２における各図において、実施の形態１に示された図面と同一符号は、同一または相当する部分を示す。
【００９２】
レーザ光源装置１００は、ベース３０と、半導体レーザ素子１０１から１０４と、スペーサ３２０と、レンズ４１から４４と、偏光回転素子５１から５４とが、下方から順に配置された構成を有する。レーザ光源装置１００においては、レンズ４１から４４および偏光回転素子５１から５４を固定するスペーサ３２０の構造が実施の形態１のスペーサ２０の構造とは異なる。
【００９３】
スペーサ３２０は、スペーサ窓部３２１から３２４と、レンズ保持段差部３６１から３６４と、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８とを含む。
【００９４】
スペーサ窓部３２１から３２４は、複数のレーザ光１７１から１７４の各々が通過する開口を含む。ここでは、その開口の外形は、レンズ４１から４４と同様の円形である。また、その開口の直径は、レンズ４１から４４の直径よりも少し大きい。
【００９５】
レンズ保持段差部３６１から３６４は、スペーサ窓部３２１から３２４の開口の内側に、その開口よりも小さな開口が設けられることによって形成される段差を含む。言い換えると、レンズ保持段差部３６１から３６４は、スペーサ窓部３２１から３２４の内周に設けられた段差である。ここでは、レンズ保持段差部３６１から３６４を構成するその小さな開口の外形は、レンズ４１から４４と同様の円形である。また、その小さな開口の直径は、レンズ４１から４４の直径よりも小さい。スペーサ窓部３２１から３２４とレンズ保持段差部３６１から３６４とが、このような構成を有することにより、スペーサ窓部３２１から３２４に挿入されたレンズ４１から４４は、レンズ保持段差部３６１から３６４に固定される。
【００９６】
偏光回転素子保持段差部３２５から３２８は、レンズ保持段差部３６１から３６４の上方に設けられる段差であって、スペーサ窓部３２１から３２４の開口よりも大きい開口からなる段差を含む。言い換えると、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８は、スペーサ窓部３２１から３２４の外周に設けられた段差である。ここでは、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８の外形は、偏光回転素子５１から５４の外形より少し大きい相似形状である。また、その偏光回転素子５１から５４の外形は、スペーサ窓部３２１から３２４の開口の直径よりも大きい。そのため、偏光回転素子５１から５４は、スペーサ窓部３２１から３２４の開口に落下することなく偏光回転素子保持段差部３２５から３２８に保持されるとともに、偏光回転素子５１から５４の配置が規制される。
【００９７】
レンズ保持段差部３６１から３６４に対する偏光回転素子保持段差部３２５から３２８の高さ方向の位置は、レンズ保持段差部３６１から３６４に固定されたレンズ４１から４４の頂部よりも高い位置にある。言い換えると、偏光回転素子５１から５４は、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８によって、レンズ４１から４４の上部に保持される。このような構成により、レンズ保持段差部３６１から３６４に固定されるレンズ４１から４４と、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８に保持される偏光回転素子５１から５４とを、互いに干渉しないように配置できる。
【００９８】
スペーサ３２０の上面に対する偏光回転素子保持段差部３２５から３２８の高さ方向の位置は、偏光回転素子５１から５４の位置が規制できれば、偏光回転素子５１から５４の厚みとの関係に制限はない。ただし、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８が、スペーサ３２０の上面から偏光回転素子５１から５４の厚みよりも低い位置にあることが好ましい。この場合、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８に保持された偏光回転素子５１から５４が、スペーサ３２０の上面よりも上方に突出しないため、偏光回転素子５１から５４の破損を抑制できる。
【００９９】
偏光回転素子５１から５４は、実施の形態１と同様に、偏光変換部を構成する。偏光変換部は、半導体レーザ素子１０１から１０４とレンズ４１から４４により平行化されたレーザ光１７１から１７４のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させ、レーザ光１７１から１７４の偏光方向が一方向に揃わないように乱す。実施の形態２における偏光回転素子５１、５３は、レーザ光１７１から１７４のうち一部のレーザ光１７１、１７３の偏光方向を左回転の円偏光に変換させる。また偏光回転素子５２、５４は、レーザ光１７２、１７４の偏光方向を右回転の円偏光に変換させる。言い換えると、偏光回転素子５１から５４は、レーザ光１７１から１７４を出射する半導体レーザ素子１０１から１０４に対応して選択的に配置される。
【０１００】
半導体レーザ素子１０１から１０４を出射したレーザ光１７１から１７４は、レンズ４１から４４によりｚ軸方向に平行なレーザ光１７１から１７４に変換される。そして、平行化されたレーザ光１７１から１７４が、偏光回転素子５１から５４の全領域に均一に入射する。偏光の回転は、偏光回転素子５１から５４を透過する際の光路長により決定される。光路長が適正でない場合、偏光の回転が不十分な成分が発生する。例えば、偏光回転素子の面に対して斜めに傾いた光線が、偏光回転素子に入射した場合、偏光回転素子を透過するレーザ光の光路長が長くなるため、偏光の回転が不十分な成分が発生する。実施の形態２によれば、偏光回転素子５１から５４の入射前にレーザ光１７１から１７４が平行化されているので、全領域均一に偏光が回転する。
【０１０１】
半導体レーザ素子１０１、１０３から出射されたレーザ光１７１、１７３のｙ軸方向の直線偏光は、偏光回転素子５１、５３によって、左回転の円偏光１９１、１９３に変換される。一方で、半導体レーザ素子１０２、１０４から出射されたレーザ光１７２、１７４のｙ軸方向の直線偏光は、偏光回転素子５２、５４によって、右回転の円偏光１９２、１９４に変換される。その結果、レーザ光源装置１００からは、左回転の円偏光１９１、１９３のレーザ光１７１、１７３と、右回転の円偏光１９２、１９４のレーザ光１７２、１７４とが出射される。つまり、レーザ光１７１から１７４は、時間的に偏光方向が変わる。また、円偏光１９１、１９３は、円偏光１９２、１９４に対して偏光の回転方向が異なる。レーザ光１７１から１７４は、同じ断面形状（ビームプロファイル）を有しながらも、偏光方向が一方向に揃わないレーザ光が出射される。
【０１０２】
このように、レーザ光源装置１００は、偏光回転素子５２から５４により、複数のレーザ光１７１から１７４のうち一部のレーザ光１７１から１７４の偏光方向を回転させることにより、偏光方向が異なる２種類のレーザ光１７１から１７４を出射する。このようなレーザ光１７１から１７４は、干渉縞やスペックルの発生を低減する。
【０１０３】
スペーサ窓部３２１から３２４の外形は、レンズ４１から４４の配置を規制できれば、矩形などの他の形状であってもよい。また、スペーサ窓部３２１から３２４の開口の直径は、レンズ４１から４４の直径よりも十分に大きくてもよい。そのような構成の場合、図２１に示されるように、半導体レーザ素子の発光中心（図示せず）とレンズ４１、４４とを、スペーサ窓部３２１、３２４の中心軸１４１、１４４に一致するよう調整できる。
【０１０４】
また、レンズ保持段差部３６１から３６４を構成する開口の外形は、レーザ光１７１から１７４の断面形状に合わせた矩形や楕円形状であってもよい。
【０１０５】
偏光回転素子５１から５４の外形は、偏光回転素子５１から５４がスペーサ窓部３２１から３２４に落ちない形状であれば、レンズ保持段差部３６１から３６４の開口と同様に、偏光回転素子５１から５４の外形も、レーザ光７２、７４の断面形状に合わせた矩形や楕円であってもよい。このような構造は、偏光回転素子５１から５４の大きさを最小限にすることを可能とし、コストの低減を実現する。
【０１０６】
以上をまとめると、実施の形態２におけるレーザ光源装置１００は、複数のレンズ４１から４４を含む。複数のレンズ４１から４４は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のそれぞれに対応して設けられ、複数のレーザ光１７１から１７４を平行光に変換する。また、実施の形態２におけるレーザ光源装置１００は、実施の形態１におけるスペーサ２０に代えて、スペーサ３２０を含む。スペーサ３２０は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４の上方を覆うように設けられる。スペーサ３２０は、スペーサ窓部３２１から３２４と、レンズ保持段差部３６１から３６４と、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８と、を含む。スペーサ窓部３２１から３２４は、複数のレーザ光１７１から１７４の各々が通過する開口を含む。レンズ保持段差部３６１から３６４は、スペーサ窓部３２１から３２４の開口の内側に、その開口よりも小さな開口が設けられることによって形成される段差を含む。レンズ保持段差部３６１から３６４は、その段差にレンズ４１から４４を保持する。また、偏光回転素子保持段差部３２５から３２８は、レンズ保持段差部３６１から３６４の上方に設けられる段差であって、スペーサ窓部３２１から３２４の開口よりも大きい開口からなる段差を含む。上方とは、複数のレーザ光１７１から１７４が進行する方向に対応する。偏光回転素子保持段差部３２５から３２８は、偏光回転素子５１から５４を、複数のレンズ４１から４４のうち偏光回転素子５１から５４に対応するレンズ４１から４４の上部に保持する。
【０１０７】
このようなレーザ光源装置１００においては、平行化されたレーザ光１７１から１７４が、偏光回転素子５１から５４の全領域に均一に入射する。偏光回転素子５１から５４の入射前にレーザ光１７１から１７４が平行化されているので、全領域均一に偏光が回転する。
【０１０８】
（実施の形態２の変形例）
実施の形態２の変形例におけるレーザ光源装置は、スペーサおよび偏光回転素子の構成が、実施の形態２におけるレーザ光源装置１００のそれらとは異なる。
【０１０９】
図２２は、実施の形態２の変形例におけるレーザ光源装置のスペーサ４２０および偏光回転素子１５１から１５４の構成を示す図である。偏光回転素子１５１から１５４の外形は、平行四辺形を有する。スペーサ４２０の偏光回転素子保持段差部４２５から４２８の外形は、偏光回転素子１５１から１５４の外形より少し大きい相似形状である平行四辺形を有する。
【０１１０】
偏光回転素子１５１から１５４の表裏が反転した場合、偏光回転素子１５１から１５４は、偏光回転素子保持段差部４２５から４２８に嵌合しない。そのため、偏光回転素子１５１から１５４の設置方向が限定される。
【０１１１】
なお、偏光回転素子１５１から１５４の作製方法は、実施の形態１の変形例の図１５の説明と同様であり、ここでは詳述を省略する。
【０１１２】
このような構成を有するレーザ光源装置であっても、実施の形態２と同様の効果が得られる。さらに、偏光回転素子１５１から１５４の設置方向および設置位置が限定されるため、レーザ光源装置の組立工程における作業性が向上する。
【０１１３】
以上の実施の形態１あるいは２および各変形例においては、ｘ軸方向に２個およびｙ軸方向に２個（２×２）の半導体レーザ素子が配列されたレーザ光源装置を一例として示した。しかし、レーザ光源装置が含む半導体レーザ素子の搭載個数は、それに限定されるものではない。レーザ光源装置は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に搭載個数を増加させた複数の半導体レーザ素子を含んでもよい。そのような構成により、高出力のレーザ光源装置が実現できる。また、半導体レーザ素子の配列は、２×４、４×４のような２次元アレイであってもよいし、１×４のような１次元アレイであってもよい。
【０１１４】
また、隣り合う行もしくは列の半導体レーザ素子の配列ピッチが、互いに半ピッチずれた関係にある場合、最密の配列が可能となる。このような構成は、集光レンズの有効径を縮小化させ、投射型表示装置の小型化、低コスト化に寄与する。
【０１１５】
また、半導体レーザ素子の各々が異なる波長のレーザを発振する場合、レーザ光源装置は、さらに干渉およびスペックルの発生を低減することができる。例えば、半導体レーザ素子１０１、１０２が、波長６３８ｎｍの赤色のレーザを発振し、半導体レーザ素子１０３、１０４が波長６４２ｎｍの赤色のレーザを発振する場合、レーザ光源装置は、上記の偏光の回転方向に関してだけでなく、波長に関しても特性が異なる４種類のレーザ光を出射することが可能となる。
【０１１６】
＜実施の形態３＞
実施の形態３におけるレーザ光源装置を説明する。図２３は、実施の形態３のレーザ光源装置５００の構成およびレーザ光源装置５００から出射されるレーザ光５７１から５７６を示す斜視図である。図２４は実施の形態３におけるスペーサ５２０および偏光回転素子５５１から５５６の構成を示す図である。
【０１１７】
ベース５３０には６個の半導体レーザ素子が配置されている（図示せず）。それぞれの半導体レーザ素子からは、スペーサ５２０に保持されたレンズ５４１から５４６と偏光回転素子５５１から５５６とを介して、レーザ光５７１から５７６が出射される。
【０１１８】
複数の半導体レーザ素子は、選択的に異なる色のレーザ光を出射するように構成されている。レーザ光５７１、５７２は４４５〜４７５ｎｍの青色レーザであり、レーザ光５７３、５７４は５２０〜５５０ｎｍの緑色レーザであり、レーザ光５７５、５７６は６３０〜６６０ｎｍの赤色レーザである。
【０１１９】
いずれの半導体レーザにおいても、半導体レーザチップの活性層の水平方向がｙ軸方向に配置されており、レーザ光はｙ軸方向に振動する直線偏光を有する。
【０１２０】
半導体レーザ素子から出射された青色のレーザ光５７１は、レンズ５４１により平行光に変換される。さらにその平行光は偏光回転素子５５１を透過して、左回転の円偏光５９１を有する青色のレーザ光５７１がｚ軸方向に出射する。青色のレーザ光５７２は、レンズ５４２により平行光に変換される。さらにその平行光は偏光回転素子５５２を透過して、右回転の円偏光５９２を有する青色のレーザ光５７２がｚ軸方向に出射する。同様に左回転の円偏光５９３を有する緑色のレーザ光５７３と、右回転の円偏光５９４を有する緑色のレーザ光５７４とがｚ軸方向に出射する。また同様に左回転の円偏光５９５を有する赤色のレーザ光５７５と、右回転の円偏光５９６を有する赤色のレーザ光５７６とがｚ軸方向に出射する。
【０１２１】
なお半導体レーザは活性層を構成する原子配列により、ｘ軸方向の直線偏光を出射する場合があり、実施の形態３の例に限らず左回転の偏光回転素子と右回転の偏光回転素子の配置箇所は適宜選択される。
【０１２２】
偏光回転素子が、位相差板である場合、位相差ΔΦ、位相差板の厚みｄ、波長λ、速軸５０Ａおよび遅軸５０Ｂの屈折率差Δｎは、以下の式（１）を満たす。
【０１２３】
【数１】
2020080220.tif 000003
【０１２４】
レーザ光の波長λに応じて、位相差板の厚みｄ、あるいは、屈折率差Δｎが異なる仕様の位相差板が必要となる。また、位相差板の光損失を低減するために無反射コート膜の仕様も、波長λに応じて最適値が異なる。よって、レーザ光の色によって、偏光回転素子５５１から５５６の仕様は異なる。実施の形態３においては、偏光回転素子５５１、５５２は青色用の偏光回転素子であり、偏光回転素子５５３、５５４は緑色用の偏光回転素子であり、偏光回転素子５５５、５５６は赤色用の偏光回転素子である。
【０１２５】
偏光回転素子５５１から５５６は平行四辺形をなす外形の角度がそれぞれ異なる。偏光回転素子５５１、５５２の角度はα１、偏光回転素子５５３、５５４の角度はα２、偏光回転素子５５４、５５５の角度はα３である。実施の形態３においては、偏光回転素子５５１として左回転の円偏光素子が、偏光回転素子５５２として右回転の円偏光素子がそれぞれ必要である。ここでは、１種類の円偏光素子を９０°回転することにより、その円偏光素子を左回転および右回転の２つの円偏光素子として使い分けることが可能である。スペーサ５２０に形成された偏光回転素子保持段差部５６１、５６２の外形は、角度α１の平行四辺形をなす偏光回転素子５５１、５５２の外形より大きい相似の形状である。また偏光回転素子保持段差部５６１、５６２は９０°回転した関係に形成されている。そのため、偏光回転素子５５１および５５２は、それぞれ偏光回転素子保持段差部５６１および５６２に嵌合して保持される。角度α２の平行四辺形をなす偏光回転素子５５３、５５４の外形と、偏光回転素子保持段差部５６３、５６４の外形との関係も同様である。さらに、角度α３をなす偏光回転素子５５５、５５６の外形と、偏光回転素子保持段差部５６５、５６６の外形との関係も同様である。
【０１２６】
角度α１をなす平行四辺形の偏光回転素子５５１、５５２は、角度α２をなす平行四辺形の偏光回転素子保持段差部５６３、５６４や、角度α３をなす平行四辺形の偏光回転素子保持段差部５６５、５６６に嵌合できない。また、偏光回転素子５５１は、偏光回転素子５５２の外形が９０°回転した形状を有するため、偏光回転素子保持段差部５６２には嵌合できない。言い換えると、青色用の偏光回転素子５５１は、偏光回転素子保持段差部５６１に限定して配置され、偏光回転素子５５２は偏光回転素子保持段差部５６２に限定して配置される。同様に角度α２をなす平行四辺形の緑色用の偏光回転素子５５３は、偏光回転素子保持段差部５６３に、偏光回転素子５５４は偏光回転素子保持段差部５６４に限定して配置される。また、角度α３をなす平行四辺形の赤色用の偏光回転素子５５５は、偏光回転素子保持段差部５６５に、偏光回転素子５５６は偏光回転素子保持段差部５６６に限定して配置される。
【０１２７】
このように、レーザの色に応じて仕様が異なる偏光回転素子の平行四辺形の角度αを変えることにより、レーザの色光と偏光回転素子の組合せを間違えることなく構成できる。
【０１２８】
また、左回転用の偏光回転素子５５１は、その表裏を反転することにより、右回転用の偏光回転素子５５２として使用することも可能であり、そのような偏光回転素子の構成に応じて、偏光回転素子保持段差部５６１、５６２の形状を形成すればよい。
【０１２９】
以上のように構成されるレーザ光源装置５００は、青、緑、赤の３色のレーザ光によりカラー映像に適した光源を提供する。偏光回転素子がレーザの色に応じて最適設計されているため、レーザ光源装置５００は、低損失で、かつ、不要な偏光成分を含まないレーザ光を生成する。偏光の回転方向がそれぞれ異なる複数のレーザ光は、干渉縞やスペックルの発生を低減する。
【０１３０】
半導体レーザ素子は、可視光に限らず、用途に応じて、紫外レーザや赤外レーザを適用してもよい。
【０１３１】
実施の形態３においては、半導体レーザ素子側からレンズ、偏光回転素子５５１から５５６の順に構成されたレーザ光源装置５００を一例として示したが、偏光回転素子、レンズの順に構成されるレーザ光源装置であっても上記と同様の効果を奏する。
【０１３２】
＜実施の形態４＞
実施の形態４におけるレーザ光源装置を説明する。図２５は実施の形態４におけるレーザ光源装置６００の構成およびレーザ光源装置６００から出射されるレーザ光６７１から６７４を示す斜視図である。図２６は実施の形態４におけるレーザ光源装置６００の構成を示す分解斜視図である。
【０１３３】
レーザ光源装置６００は、４×４のマトリクス状に配列された半導体レーザ素子（図示せず）、１枚のレンズアレイ６６０、４枚の偏光回転素子６５１から６５４を含む。４×４の半導体レーザ素子はベース６３０上に配置されている。それぞれの半導体レーザチップの活性層の水平方向はｙ軸方向に配置され、ｙ軸方向の直線偏光のレーザ光が出射される。
【０１３４】
レンズアレイ６６０は、４×４に配列された単レンズが一体化されたレンズである。１６個の単レンズは、それぞれ、１６個の半導体レーザ素子に対応して配置されている。１６個の半導体レーザ素子および１枚のレンズアレイ６６０により、１６本の平行化されたレーザ光がｚ軸方向に出射される。なお、図２５において、１６本のレーザ光うち、一部のレーザ光の図示は省略している。
【０１３５】
偏光回転素子６５１から６５４は、長尺の平行四辺形を有し、ｘ方向に一列状に配置された４つの半導体レーザ素子から出射される４つのレーザ光を円偏光に変換する。ここでは、偏光回転素子６５１、６５３は、レーザ光６７１、６７３を左回転の円偏光６９１、６９３に変換する。偏光回転素子６５２、６５４は、レーザ光６７２、６７４を右回転の円偏光６９２、６９４に変換する。
【０１３６】
ｘ方向を行方向、ｙ方向を列方向と定義すると、一の行には、左回転用の偏光回転素子６５１が配置されている。偏光回転素子６５１は、レーザ光６７１を左回転の円偏光６９１に変換する。その偏光回転素子６５１が設けられている行と隣接する行には、右回転用の偏光回転素子６５２が設けられている。偏光回転素子６５２は、レーザ光６７２を右回転の円偏光６９２に変換する。その偏光回転素子６５２が設けられている行と隣接する行には、左回転用の偏光回転素子６５３が配置されている。偏光回転素子６５３は、レーザ光６７３を左回転の円偏光６９３に変換する。さらに、その偏光回転素子６５３が設けられている行と隣接する行には、右回転用の偏光回転素子６５４が配置されている。偏光回転素子６５４は、レーザ光６７４を右回転の円偏光６９４に変換する。このように、レーザ光６８１および６８３を含む行のレーザ光と、レーザ光６７２および６７４を含む行のレーザ光は、偏光の回転方向が異なる。つまり、レーザ光源装置６００からは、２種類の偏光のレーザ光が出射される。
【０１３７】
スペーサ６２０は、偏光回転素子保持段差部６６１Ａ、６６１Ｂを含む。偏光回転素子６５１の形状は、角度αをなす平行四辺形であり、偏光回転素子保持段差部６６１Ａ、６６１Ｂの形状は、角度αをなす楔形状である。偏光回転素子６５１は、スペーサ６２０に形成された偏光回転素子保持段差部６６１Ａ、６６１Ｂに嵌合して保持される。スペーサ６２０は、偏光回転素子保持段差部６６２Ａ、６６２Ｂを含む。偏光回転素子６５２の形状は、角度βをなす平行四辺形であり、偏光回転素子保持段差部６６２Ａ、６６２Ｂの形状は、角度βをなす楔形状である。偏光回転素子６５２は、スペーサ６２０に形成された偏光回転素子保持段差部６６２Ａ、６６２Ｂに嵌合して保持される。同様に偏光回転素子６５１と同形状の偏光回転素子６５３は、スペーサ６２０に形成された角度αの楔形状をなす偏光回転素子保持段差部６６３Ａ、６６３Ｂに嵌合して保持される。偏光回転素子６５２と同形状の偏光回転素子６５４は、スペーサ６２０に形成された角度βをなす偏光回転素子保持段差部６６４Ａ、６６４Ｂに嵌合して保持される。このような構成により、偏光回転素子６５１から６５４は、規定された箇所へ実装される。
【０１３８】
実施の形態４のレーザ光源装置６００は、高出力で平行度の高いビームの出射を可能にする。偏光の回転方向が異なる２種類の円偏光のレーザ光は、干渉縞やスペックルの発生を低減する。また、複数の半導体レーザ素子の配置が高密度に集積化され、隣接するレーザ光の間隔が近接している場合、それらレーザ光を平行化するための単レンズの配置が互いに干渉する。しかし、実施の形態４におけるレーザ光源装置６００には複数の単レンズが一体化されたレンズアレイ６６０が適用されている。そのため、そのような干渉が生じず、レーザ光源装置６００の小型化が可能である。同様に、隣接するレーザ光の間隔が近接している場合には、実施の形態１から３に示されるような個別の偏光回転素子をそれぞれ保持する構造が必要となる。しかし、実施の形態４におけるレーザ光源装置６００は、偏光回転素子６５１から６５４の各々が、４つのレーザ光の偏光をまとめて円偏光に変換する。そのため、偏光回転素子の保持構造が簡素化され、レーザ光源装置６００の小型化が可能である。
【０１３９】
また、偏光回転素子６５１が表裏反転しても使用可能な場合、左回転用の偏光回転素子６５１を表裏反転することにより、右回転用の偏光回転素子６５２として使用できる。その場合、スペーサ６２０に形成された偏光回転素子保持段差部の楔形状は、全て角度αで形成される。これにより、偏光回転素子が共通化されコスト低減につながる。
【０１４０】
偏光回転素子６５１から６５４は、ｙ方向（列方向）に長い形状であってもよい。レーザ光６７１から６７４の断面形状に合わせてレーザ光が透過できればよく、ｘ方向（行方向）に長い形状の偏光回転素子６５１から６５４は、短辺方向をさらに短くすることが可能となり、偏光回転素子のコストの低減につながる。
【０１４１】
以上の実施の形態におけるレーザ光源装置は、半導体レーザ素子から出射する全てのレーザ光を円偏光に変換しているが、そのような構成に限定されるものではない。一部のレーザ光に対する偏光回転素子の配置を省略して直線偏光をそのまま維持する、あるいは一部のレーザ光に対する偏光回転素子に１／２波長板を配置することで偏光が回転した直線偏光を加えるなど、円偏光に異なる偏光を加えてもよい。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【０１４２】
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１４３】
１  レーザ光源装置、１００  レーザ光源装置、５００  レーザ光源装置、６００  レーザ光源装置、１０１〜１０４  半導体レーザ素子、２０  スペーサ、１２０  スペーサ、２２０  スペーサ、３２０  スペーサ、４２０  スペーサ、５２０  スペーサ、６２０  スペーサ、２５〜２８  スペーサ段差部、１２５〜１２８  スペーサ段差部、２２５〜２２８  スペーサ段差部、３６１〜３６４  レンズ保持段差部、３２５〜３２８  偏光回転素子保持段差部、５６１〜５６５  偏光回転素子保持段差部、６６１Ａ〜６６４Ａ  偏光回転素子保持段差部、６６１Ｂ〜６６４Ｂ  偏光回転素子保持段差部、３０  ベース、３０Ａ  上面、４１〜４４  レンズ、５４１〜５４６  レンズ、６６０  アレイレンズ、５０Ａ  速軸、５０Ｂ  遅軸、５１〜５４  偏光回転素子、５５１〜５５６  偏光回転素子、６５１〜６５４  偏光回転素子、１５１〜１５４  偏光回転素子、２５１〜２５４  偏光回転素子、７１〜７４  レーザ光、１７１〜１７４  レーザ光、５７１〜５７６  レーザ光、６７１〜６７４  レーザ光、８１  直線偏光、９１〜９４  円偏光、１９１〜１９４  円偏光、５９１〜５９６  円偏光、６９１〜６９４  円偏光。
【図１】
2020080220.tif 000004
【図２】
2020080220.tif 000005
【図３】
2020080220.tif 000006
【図４】
2020080220.tif 000007
【図５】
2020080220.tif 000008
【図６】
2020080220.tif 000009
【図７】
2020080220.tif 000010
【図８】
2020080220.tif 000011
【図９】
2020080220.tif 000012
【図１０】
2020080220.tif 000013
【図１１】
2020080220.tif 000014
【図１２】
2020080220.tif 000015
【図１３】
2020080220.tif 000016
【図１４】
2020080220.tif 000017
【図１５】
2020080220.tif 000018
【図１６】
2020080220.tif 000019
【図１７】
2020080220.tif 000020
【図１８】
2020080220.tif 000021
【図１９】
2020080220.tif 000022
【図２０】
2020080220.tif 000023
【図２１】
2020080220.tif 000024
【図２２】
2020080220.tif 000025
【図２３】
2020080220.tif 000026
【図２４】
2020080220.tif 000027
【図２５】
2020080220.tif 000028
【図２６】
2020080220.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月1日(2020.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
各々が個別に前記ベースの上面に保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、
前記複数のレーザ光のうち少なくとも一部のレーザ光の前記偏光方向を回転させることにより、前記複数のレーザ光の前記偏光方向が前記一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、
前記複数の半導体レーザ素子の上方を覆って設けられるスペーサと、を備え、
前記偏光変換部は、
前記複数のレーザ光の偏光を円偏光に変換する複数の偏光回転素子を含み、
前記複数の偏光回転素子は、
前記複数の半導体レーザ素子のうち一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、前記一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子と、
前記複数の半導体レーザ素子のうち別の一部のレーザ光を出射する別の半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、前記別の一部のレーザ光の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子と、を含み、
前記スペーサは、
前記複数のレーザ光の各々が通過する位置に設けられ、前記複数の偏光回転素子の各々を保持する枠構造を含み、
前記スペーサの前記枠構造の外形は、前記複数の偏光回転素子の各々の外形よりも大きい相似形状を有し、
前記枠構造は、
前記第１偏光回転素子を保持する第１スペーサ段差部と、
前記第２偏光回転素子を保持する第２スペーサ段差部と、を含み、
前記第１スペーサ段差部の外形は、前記第２スペーサ段差部の外形とは異なる、レーザ光源装置。
【請求項２】
前記複数の偏光回転素子の各々の前記外形は、平行四辺形を有する、請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記第１偏光回転素子あるいは前記第２偏光回転素子は、前記複数のレーザ光の各々の断面形状に応じて選択的に配置される、請求項２に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のレーザ光のそれぞれを平行光に変換する複数のレンズを、さらに備え、
前記スペーサは、前記ベースに固定され、かつ、前記複数のレンズを保持する、請求項２または請求項３に記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記スペーサは、
前記複数のレーザ光の各々が通過するスペーサ窓部と、
前記スペーサ窓部の内周に設けられたレンズ保持段差部と、
前記枠構造として前記スペーサ窓部の外周に設けられた偏光回転素子保持段差部と、を含み、
前記複数の偏光回転素子の各々は、前記偏光回転素子保持段差部に保持される、請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記複数の偏光回転素子の各々の前記外形は、平行四辺形を有する、請求項５に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のレーザ光のそれぞれを平行光に変換する複数のレンズを、さらに備え、
前記スペーサは、前記ベースに固定され、
前記複数のレンズの各々は、前記レンズ保持段差部において保持され、
前記偏光回転素子保持段差部は、前記複数の偏光回転素子の各々を、前記複数のレンズの各々の上部に保持する、請求項５または請求項６に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記複数の半導体レーザ素子は、選択的に異なる色の前記複数のレーザ光を出射するように構成されている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記偏光変換部は、
前記複数の半導体レーザ素子のうち隣接する２以上の半導体レーザ素子から出射される２以上のレーザ光の偏光方向を、１つの偏光回転素子により回転させる、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係るレーザ光源装置は、ベースと、各々が個別にベースの上面に保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、複数のレーザ光のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させることにより、複数のレーザ光の偏光方向が一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、複数の半導体レーザ素子の上方を覆って設けられるスペーサと、を含む。偏光変換部は、複数のレーザ光の偏光を円偏光に変換する複数の偏光回転素子を含む。複数の偏光回転素子は、複数の半導体レーザ素子のうち一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子と、複数の半導体レーザ素子のうち別の一部のレーザ光を出射する別の半導体レーザ素子に対応して選択的に配置され、別の一部のレーザ光の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子と、を含む。スペーサは、複数のレーザ光の各々が通過する位置に設けられる枠構造を含む。枠構造は、複数の偏光回転素子の各々を保持する。スペーサの枠構造の外形は、複数の偏光回転素子の各々の外形よりも大きい相似形状を有する。枠構造は、第１偏光回転素子を保持する第１スペーサ段差部と、第２偏光回転素子を保持する第２スペーサ段差部と、を含む。第１スペーサ段差部の外形は、第２スペーサ段差部の外形とは異なる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
以上をまとめると、本実施の形態１におけるレーザ光源装置１は、ベース３０と、各々が個別にベース３０の上面３０Ａに保持され、偏光方向が一方向に揃った複数のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子１０１から１０４と、複数のレーザ光のうち少なくとも一部のレーザ光の偏光方向を回転させることにより、複数のレーザ光の偏光方向が一方向に揃わないように乱す偏光変換部と、を含む。偏光変換部は、複数のレーザ光の偏光を円偏光に変換する複数の偏光回転素子５１から５４を含む。複数の偏光回転素子５１から５４は、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のうち一部のレーザ光を出射する半導体レーザ素子１０１、１０３に対応して選択的に配置され、一部のレーザ光の偏光を左回転の円偏光に変換する第１偏光回転素子（偏光回転素子５１、５３）と、複数の半導体レーザ素子１０１から１０４のうち別の一部のレーザ光７２、７４を出射する別の半導体レーザ素子１０２、１０４に対応して選択的に配置され、別の一部のレーザ光７２、７４の偏光を右回転の円偏光に変換する第２偏光回転素子（偏光回転素子５２、５４）と、を含む。
【国際調査報告】
2020080220.tif 000030
2020080220.tif 000031
2020080220.tif 000032
2020080220.tif 000033