JP4341685B2 - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

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Description

本発明は、光源装置及びプロジェクタ、特に、レーザ光を供給する光源装置の技術に関する。
近年、プロジェクタの光源装置として、レーザ光を供給するレーザ光源を用いる技術が提案されている。プロジェクタの光源装置として従来用いられているＵＨＰランプと比較すると、レーザ光源を用いる光源装置は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命である等の利点がある。従来、プロジェクタは、高輝度化が求められている。レーザ光源を高出力化させるためには、レーザ光を出射させる複数の発光部を並列させる構成とすることができる（例えば、非特許文献１、Fig.3参照）。
アラム・ムーラディアン（Aram Mooradian）、他１３名、「ハイ・パワー・エクステンディッド・バーティカル・キャビティ・サーフィス・エミッティング・ダイオード・レーザーズ・アンド・アレイズ・アンド・ゼア・アプリケーションズ（HIGH POWER EXTENDED VERTICAL CAVITY SURFACE EMITTING DIODE LASERS AND ARRAYS AND THEIR APPLICATIONS）」、マイクロ・オプティクス・コンファレンス（Micro−Optics Conference）、[online]、ノバラックス（Novalux, Inc.）、[平成１９年１月３０日検索]、インターネット＜URL: http://www.novalux.com/assets/downloads/NECSEL_Arrays_Apps.pdf＞
レーザ光源による発振波長の最適値は、温度に応じて変化することが知られている。複数の発光部を並列させた部分では、中心部から離れるほど容易に放熱可能となる。複数の発光部を並列させた部分の両端ほど高い放熱性を示すこととなると、中心部に配置された発光部と両端部に配置された発光部との温度差により、発振波長にも差が生じる場合がある。この場合、特定波長に対応する波長変換素子や外部共振器を用いることとすると、レーザ光の出射効率が低下することとなる。この場合、発振波長が均一化されたレーザ光を供給可能であることが望ましい。この他、コヒーレント光であるレーザ光を拡散面に照射させると、明点及び暗点がランダムに分布するスペックルパターンと呼ばれる干渉模様が現れることがある。かかるスペックルノイズを低減させるために、発光部ごと僅かに波長を異ならせることが有用である。この場合、互いに異なる波長のレーザ光を供給可能であることが望ましい。このように複数の発光部を備えるレーザ光源は、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給できることが求められている。本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給可能とする光源装置、及びその光源装置を用いるプロジェクタを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、間隔を設けて並列された複数の発光部を有し、発光部は、複数の発光部を並列させた部分の両端部付近における間隔を、複数の発光部を並列させた部分の中心部付近における間隔より小さくさせて配置されることを特徴とする光源装置を提供することができる。
中心部付近における間隔より両端部付近における間隔を小さくさせて発光部を並列させることで、各発光部の温度を均一化させることが可能となる。各発光部の温度を均一化させることで、波長が均一化された光を供給することができる。波長を均一化させることで、高い効率で光を出射させることが可能となる。各発光部同士の間隔を調整するだけの簡易な方法により、波長が調整された光を供給することができる。これにより、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給可能とする光源装置を得られる。
また、本発明の好ましい態様としては、発光部からの光を共振させる外部共振器と、発光部及び外部共振器の間の光路中に設けられ、発光部からの光の波長を変換させる波長変換素子と、を有し、波長変換素子は、中心部付近の発光部に対応する位置にて、両端部付近の発光部に対応する位置にて波長変換させる光の波長と略同じ波長の光を波長変換させることが望ましい。波長が均一化された光に対して、略同じ波長の光を波長変換させる波長変換素子を組み合わせることにより、各発光部からの光について効率的な波長変換が可能となる。これにより、波長変換された光を効率良く出射させることができる。
さらに、本発明によれば、間隔を設けて並列された複数の発光部を有し、発光部は、複数の発光部を並列させた部分の中心部付近における間隔を、複数の発光部を並列させた部分の両端部付近における間隔より小さくさせて配置されることを特徴とする光源装置を提供することができる。
両端部付近における間隔より中心部付近における間隔を小さくさせて発光部を並列させることで、発光部間の温度差を大きくすることが可能となる。発光部は、高温であるほど長い波長の光を出射させる。発光部間の温度差を大きくすることで、異なる波長の光を供給可能とし、スペックルノイズを低減させることが可能となる。各発光部同士の間隔を調整するだけの簡易な方法により、波長が調整された光を供給することができる。これにより、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給可能とする光源装置を得られる。
また、本発明の好ましい態様としては、発光部からの光を共振させる外部共振器と、発光部及び外部共振器の間の光路中に設けられ、発光部からの光の波長を変換させる波長変換素子と、を有し、波長変換素子は、中心部付近の発光部に対応する位置にて、両端部付近の発光部に対応する位置にて波長変換させる光の波長より長い波長の光を波長変換させることが望ましい。高温となる中心部に対応する位置において長い波長の光を波長変換可能とすることで、各発光部からの光について効率的な波長変換が可能となる。これにより、波長変換された光を効率良く出射させることができる。
また、本発明の好ましい態様としては、波長変換素子及び外部共振器の間に設けられた波長選択素子を有し、波長選択素子は、中心部付近の発光部に対応する位置にて、両端部付近の発光部に対応する位置にて透過させる光の波長より長い波長の光を透過させることが望ましい。波長選択素子にて各発光部からの光を選択的に透過させることで、外部共振器を用いて光を共振させることができる。これにより、簡易な構成により、互いに異なる波長の光を共振させることができる。
さらに、本発明によれば、間隔を設けて並列された複数の発光部を有し、発光部は、複数の発光部を並列させた部分の第１端部付近における間隔を、複数の発光部を並列させた部分の第２端部付近における間隔より小さくさせて配置されることを特徴とする光源装置を提供することができる。
第２端部付近における間隔より第１端部付近における間隔を小さくさせて発光部を並列させることで、各発光部の温度差を大きくすることが可能となる。各発光部の温度差を大きくすることで、異なる波長の光を供給可能とし、スペックルノイズを低減させることが可能となる。各発光部同士の間隔を調整するだけの簡易な方法により、波長が調整された光を供給することができる。これにより、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給可能とする光源装置を得られる。
また、本発明の好ましい態様としては、発光部からの光を共振させる外部共振器と、発光部及び外部共振器の間の光路中に設けられ、発光部からの光の波長を変換させる波長変換素子と、を有し、波長変換素子は、第１端部付近の発光部に対応する位置にて、第２端部付近の発光部に対応する位置にて波長変換させる光の波長より長い波長の光を波長変換させることが望ましい。発光部は、高い温度であるほど長い波長の光を出射させる。高温となる第１端部に対応する位置において長い波長の光を波長変換可能とすることで、各発光部からの光について効率的な波長変換が可能となる。これにより、波長変換された光を効率良く出射させることができる。
また、本発明の好ましい態様としては、波長変換素子及び外部共振器の間に設けられた波長選択素子を有し、波長選択素子は、第１端部付近の発光部に対応する位置にて、第２端部付近の発光部に対応する位置にて透過させる光の波長より長い波長の光を透過させることが望ましい。波長選択素子にて各発光部からの光を選択的に透過させることで、外部共振器を用いて光を共振させることができる。これにより、簡易な構成により、互いに異なる波長の光を共振させることができる。
また、本発明の好ましい態様としては、発光部は、レーザ光を出射させることが望ましい。これにより、目的に応じて波長が調整されたレーザ光を供給することができる。
さらに、本発明によれば、上記の光源装置と、光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。上記の光源装置を用いることで、目的に応じて波長が調整された光を容易に供給することができる。これにより、簡易な手法により、明るく高品質な画像を表示可能とするプロジェクタを得られる。
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る光源装置１０の上面構成を示す。光源装置１０は、半導体レーザ１１を有する。半導体レーザ１１は、コヒーレント光であるレーザ光を供給する光源部であって、面発光型の半導体レーザである。半導体レーザ１１は、互いに間隔を設けて並列された複数の発光部１２を備える。なお、発光部１２の数は図示する通りである場合に限られず、複数であれば良い。
各発光部１２は、複数の発光部１２を並列させた部分の中心部Ｃから左端部ＥＬへ向かうに従って、また中心部Ｃから右端部ＥＲへ向かうに従って、発光部１２同士の間隔が漸次小さくなるように配置されている。左端部ＥＬに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ１は、中心部Ｃに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ０より小さい（ｄ１＜ｄ０）。右端部ＥＲに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ２は、中心部Ｃに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ０より小さい（ｄ２＜ｄ０）。このように、発光部１２は、両端部ＥＬ、ＥＲ付近における間隔ｄ１、ｄ２を、中心部Ｃ付近における間隔ｄ０より小さくさせて配置されている。
図２は、発光部１２の位置、及び発光部１２の温度の関係を表すものである。複数の発光部１２を備える従来の光源装置は、通常、略一定の間隔で発光部１２を並列させる。複数の発光部１２を並列させた部分では、中心部から離れるほど容易に放熱可能となる。この場合、図中破線で示すように、中心部Ｃで最も高温となり両端部ＥＬ、ＥＲへ向かうほど低温となるような温度分布が生じることになる。中心部Ｃに配置された発光部１２と両端部ＥＬ、ＥＲに配置された発光部１２との温度差により、発振波長にも差が生じる場合がある。
これに対して、本発明の光源装置１０は、中心部Ｃ付近における間隔より両端部ＥＬ、ＥＲ付近における間隔を小さくさせて発光部１２を並列させることで、図中実線で示すように、各発光部１２の温度を均一化させることが可能となる。各発光部１２の温度を均一化させることで、波長が均一化されたレーザ光を供給することができる。波長を均一化させることで、高い効率でレーザ光を出射させることが可能となる。各発光部１２同士の間隔を調整するだけの簡易な方法により、波長が調整されたレーザ光を供給することができる。これにより、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給できるという効果を奏する。
図３は、上記の半導体レーザ１１に、波長変換素子１４及び外部共振器１５を組み合わせた光源装置１３の概略構成を示す。外部共振器１５は、半導体レーザ１１に設けられた各発光部１２（図１参照）からのレーザ光を共振させる。波長変換素子１４は、複数の発光部１２及び外部共振器１５の間の光路中に設けられている。波長変換素子１４は、各発光部１２からのレーザ光の波長を変換させる。
波長変換素子１４としては、例えば第二高調波発生（Second−Harmonic Generation；ＳＨＧ）素子を用いることができる。ＳＨＧ素子は、半導体レーザ１１からのレーザ光を、２分の１の波長のレーザ光に変換して出射させる。ＳＨＧ素子としては、例えば、非線形光学結晶を用いることができる。非線形光学結晶としては、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）の分極反転結晶（Periodically Poled Lithium Niobate；ＰＰＬＮ）を用いることができる。波長変換素子１４は、発光部１２からのレーザ光の波長に対応するピッチの分極反転構造を有する。
外部共振器１５は、波長変換素子１４で波長変換されずに透過したレーザ光を選択的に反射させる。外部共振器１５から半導体レーザ１１の方向へ進行したレーザ光は、半導体レーザ１１のミラー層（不図示）で反射する。ミラー層及び外部共振器１５により反射されたレーザ光は、発光部１２から新たに出射されるレーザ光と共振して増幅される。波長変換素子１４で波長変換されたレーザ光は、外部共振器１５を透過し、光源装置１３から出射する。なお、外部共振器１５は、図１に示す光源装置１０に適用することとしても良い。
波長変換素子１４は、中心部Ｃ付近の発光部１２に対応する位置にて、両端部ＥＬ、ＥＲ付近の発光部１２に対応する位置にて波長変換させるレーザ光の波長と略同じ波長のレーザ光を波長変換させる。発振波長が均一化されたレーザ光を供給可能な半導体レーザ１１に対して、略同じ波長のレーザ光を波長変換させる波長変換素子１４を組み合わせることで、各発光部１２からのレーザ光について効率的な波長変換が可能となる。これにより、波長変換された光を効率良く出射させることができる。
光源装置１０、１３は、発光部１２同士の間隔が中心部Ｃから両端部ＥＬ、ＥＲへ向かうに従い漸次小さくなる構成に限られない。各発光部１２の温度を均一化させることが可能であれば、複数の発光部１２のうち一部の発光部１２同士について同一の間隔で配置することとしても良い。例えば、図４に示す半導体レーザ１６は、中心部Ｃを中心とする一定領域ＡＲ内において等間隔ｄ０で発光部１２を配置する。長い範囲において発光部１２を並列させる構成では、一定領域ＡＲにおいて等間隔ｄ０とし、両端部ＥＬ、ＥＲ近くで小さい間隔ｄ１、ｄ２としても、各発光部１２の温度を均一化させることが可能である。この他、半導体レーザの放熱度合いに応じて発光部１２同士の間隔を適宜決定しても良い。
光源装置１０、１３は、発光部１２同士の間隔を狭めた部分を設けることで、略一定の間隔で発光部１２を並列させる場合と比較して多くの発光部１２を並列させることが可能となる。また、一定の領域において多くの発光部１２を並列させても発光部１２同士の温度差を低減させることが可能であるため、出射効率の低下を低減させることができる。
図５は、本発明の実施例２に係る光源装置２０の上面構成を示す。光源装置２０は、半導体レーザ２１を有する。半導体レーザ２１は、コヒーレント光であるレーザ光を供給する光源部であって、面発光型の半導体レーザである。半導体レーザ２１は、互いに間隔を設けて並列された複数の発光部１２を備える。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
各発光部１２は、複数の発光部１２を並列させた部分の左端部ＥＬから中心部Ｃへ向かうに従って、また右端部ＥＲから中心部Ｃへ向かうに従って、発光部１２同士の間隔が漸次小さくなるように配置されている。中心部Ｃに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ３は、左端部ＥＬに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ４より小さい（ｄ３＜ｄ４）。中心部Ｃに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ３は、右端部ＥＲに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ５より小さい（ｄ３＜ｄ５）。このように、発光部１２は、中心部Ｃ付近における間隔ｄ３を、両端部ＥＬ、ＥＲ付近における間隔ｄ４、ｄ５より小さくさせて配置されている。
図６は、発光部１２の位置、及び発光部１２の温度の関係を表すものである。略一定の間隔で発光部を並列させる場合、図中破線で示すように、中心部Ｃで最も高温となり両端部ＥＬ、ＥＲへ向かうほど低温となるような温度分布が生じることになる。本発明の光源装置２０は、両端部ＥＬ、ＥＲ付近における間隔より中心部Ｃ付近における間隔を小さくさせて発光部１２を並列させることで、図中実線で示すように、発光部１２間の温度差を拡張させることが可能となる。
図７は、発光部１２の位置、及び発光部１２から出射されたレーザ光の波長の関係を表すものである。発光部１２は、高温であるほど長い波長のレーザ光を出射させる。図６に示す温度分布により、半導体レーザ２１は、中心部Ｃで最も長く両端部ＥＬ、ＥＲへ向かうほど短くなるような波長分布のレーザ光を出射させる。発光部１２間の温度差を大きくすることで、広い波長域のレーザ光を供給することが可能となる。本実施例の場合、例えば、数ｎｍ〜１０ｎｍ程度の範囲でレーザ光を供給することが可能となる。異なる波長のレーザ光を供給することで、スペックルノイズを低減させることが可能となる。各発光部１２同士の間隔を調整するだけの簡易な方法により、波長が調整されたレーザ光を供給することができる。これにより、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給できるという効果を奏する。
図８は、上記の半導体レーザ２１に波長変換素子２３及び外部共振器２５を組み合わせた光源装置２２の概略構成を示す。外部共振器２５は、半導体レーザ２１に設けられた各発光部１２（図５参照）からのレーザ光を共振させる。波長変換素子２３は、複数の発光部１２及び外部共振器２５の間の光路中に設けられている。波長変換素子２３は、各発光部１２からのレーザ光の波長を変換させる。波長変換素子２３としては、例えばＳＨＧ素子を用いることができる。波長選択素子２４は、波長変換素子２３及び外部共振器２５の間に設けられている。波長選択素子２４は、所定の波長のレーザ光を選択的に透過させる。なお、波長選択素子２４及び外部共振器２５は、図５に示す光源装置２０に適用することとしても良い。
図９は、波長変換素子２３上の位置、及び波長変換させるレーザ光の波長の関係を表すものである。波長変換素子２３で波長変換させるレーザ光の波長は、中心部Ｃに対応する位置で最も長くなり、両端部ＥＬ、ＥＲへ向かうほど短くなる。波長変換素子２３は、中心部Ｃ付近の発光部１２に対応する位置にて、両端部ＥＬ、ＥＲ付近の発光部１２に対応する位置にて波長変換させるレーザ光の波長より長い波長のレーザ光を波長変換させる。このような波長変換特性を持つ波長変換素子２３は、例えば、両端部ＥＬ、ＥＲに対応する位置に近いほど小さいピッチの分極反転構造を形成することで得られる。各発光部１２からのレーザ光の波長に対応させて分極反転構造のピッチを調整することで、各発光部１２からのレーザ光について効率的な波長変換が可能となる。
図１０は、波長選択素子２４上の位置、及び波長選択素子２４で透過させるレーザ光の波長の関係を表すものである。波長選択素子２４で透過させるレーザ光の波長は、中心部Ｃに対応する位置で最も長くなり、両端部ＥＬ、ＥＲへ向かうほど短くなる。波長選択素子２４は、中心部Ｃ付近の発光部１２に対応する位置にて、両端部ＥＬ、ＥＲ付近の発光部１２に対応する位置にて透過させるレーザ光の波長より長い波長のレーザ光を透過させる。このような透過特性を持つ波長選択素子２４としては、例えば、両端部ＥＬ、ＥＲに対応する位置に近いほど薄く形成された誘電体多層膜を用いることができる。
図８に戻って、外部共振器２５は、波長変換素子２３で波長変換されずに透過し、さらに波長選択素子２４を透過したレーザ光を、選択的に反射させる。外部共振器２５は、外部共振器２５上の位置に関わらず、各発光部１２からの所定の波長域のレーザ光を反射し得る反射特性を持つ。波長選択素子２４にて各発光部１２からのレーザ光を選択的に透過させることで、外部共振器２５を用いてレーザ光を共振させることができる。よって、簡易な構成により、互いに異なる発振波長のレーザ光を共振させることができる。
波長選択素子２４は、上述の透過特性の他、波長変換素子２３で波長変換されたレーザ光も透過させる。波長変換素子２３で波長変換されたレーザ光は、波長選択素子２４及び外部共振器２５を透過し、光源装置２２から出射する。互いに異なる発振波長のレーザ光を波長変換することで、光源装置２２は、互いに異なる波長のレーザ光を出射させる。異なる波長のレーザ光を供給することで、スペックルノイズを低減させることが可能となる。各発光部１２同士の間隔を調整するだけの簡易な方法により、波長が調整されたレーザ光を供給することができる。これにより、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給できるという効果を奏する。
光源装置２０、２２は、発光部１２同士の間隔が両端部ＥＬ、ＥＲから中心部Ｃへ向かうに従い漸次小さくなる構成に限られない。各発光部１２から互いに異なる波長のレーザ光を供給可能であれば、複数の発光部１２のうち一部の発光部１２同士について同一の間隔で配置することとしても良い。
図１１は、本発明の実施例３に係る光源装置３０の上面構成を示す。光源装置３０は、半導体レーザ３１を有する。半導体レーザ３１は、コヒーレント光であるレーザ光を供給する光源部であって、面発光型の半導体レーザである。半導体レーザ３１は、互いに間隔を設けて並列された複数の発光部１２を備える。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
各発光部１２は、複数の発光部１２を並列させた部分の第２端部である右端部ＥＲから第１端部である左端部ＥＬへ向かうに従って、発光部１２同士の間隔が漸次小さくなるように配置されている。左端部ＥＬに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ６は、右端部ＥＲに最も近い発光部１２同士の間隔ｄ７より小さい（ｄ６＜ｄ７）。このように、発光部１２は、左端部ＥＬ付近における間隔ｄ６を、右端部ＥＲ付近における間隔ｄ７より小さくさせて配置されている。
図１２は、発光部１２の位置、及び発光部１２の温度の関係を表すものである。光源装置３０は、左端部ＥＬから右端部ＥＲへ向かうに従って容易に放熱可能となる。光源装置３０は、左端部ＥＬで最も高温となり右端部ＥＲへ向かうほど低温となるような温度分布が生じることになる。
図１３は、発光部１２の位置、及び発光部１２から出射されたレーザ光の波長の関係を表すものである。発光部１２は、高温であるほど長い波長のレーザ光を出射させる。図１２に示す温度分布により、半導体レーザ３１は、左端部ＥＬで最も長く右端部ＥＲへ向かうほど短くなるような波長分布のレーザ光を出射させる。本実施例の場合、例えば、数ｎｍ〜１０ｎｍ程度の範囲でレーザ光を供給することが可能となる。異なる波長のレーザ光を供給することで、スペックルノイズを低減させることが可能となる。各発光部１２同士の間隔を調整するだけの簡易な方法により、波長が調整されたレーザ光を供給することができる。これにより、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給できるという効果を奏する。
光源装置３０は、図１２に示す温度分布を助長させるような態様で半導体レーザ３１を冷却させる構成とすることにより、レーザ光の波長域をさらに広くさせることが可能である。例えば、半導体レーザ３１の右端部ＥＲから左端部ＥＬに向けて冷媒を流動させる場合、右端部ＥＲで熱の伝播を受けた冷媒によって左端部ＥＬを冷却することとなる。この場合、左端部ＥＬと比較して右端部ＥＲを高い効率で冷却可能とし、図１２に示す温度分布を助長させることが可能となる。
図１４は、上記の半導体レーザ３１に波長変換素子３３及び外部共振器３５を組み合わせた光源装置３２の概略構成を示す。外部共振器３５は、半導体レーザ３１に設けられた各発光部１２（図１１参照）からのレーザ光を共振させる。波長変換素子３３は、複数の発光部１２及び外部共振器３５の間の光路中に設けられている。波長変換素子３３は、各発光部１２からのレーザ光の波長を変換させる。波長変換素子３３としては、例えばＳＨＧ素子を用いることができる。波長選択素子３４は、波長変換素子３３及び外部共振器３５の間に設けられている。波長選択素子３４は、所定の波長のレーザ光を選択的に透過させる。なお、外部共振器３５は、図１１に示す光源装置３０に適用することとしても良い。
図１５は、波長変換素子３３上の位置、及び波長変換させるレーザ光の波長の関係を表すものである。波長変換素子３３で波長変換させるレーザ光の波長は、左端部ＥＬに対応する位置で最も長くなり、右端部ＥＲへ向かうほど短くなる。波長変換素子３３は、左端部ＥＬ付近の発光部１２に対応する位置にて、右端部ＥＲ付近の発光部１２に対応する位置にて波長変換させるレーザ光の波長より長い波長のレーザ光を波長変換させる。このような波長変換特性を持つ波長変換素子２３は、例えば、右端部ＥＲに対応する位置に近いほど小さいピッチの分極反転構造を形成することで得られる。各発光部１２からのレーザ光の波長に対応させて分極反転構造のピッチを調整することで、各発光部１２からのレーザ光について効率的な波長変換が可能となる。
図１６は、波長選択素子３４上の位置、及び波長選択素子３４で透過させるレーザ光の波長の関係を表すものである。波長選択素子３４で透過させるレーザ光の波長は、左端部ＥＬに対応する位置で最も長くなり、右端部ＥＲへ向かうほど短くなる。波長選択素子３４は、左端部ＥＬ付近の発光部１２に対応する位置にて、右端部ＥＲ付近の発光部１２に対応する位置にて透過させるレーザ光の波長より長い波長のレーザ光を透過させる。このような透過特性を持つ波長選択素子３４としては、例えば、左端部ＥＬに対応する位置から右端部ＥＲに対応する位置へ向かうほど薄く形成された誘電体多層膜を用いることができる。
図１４に戻って、外部共振器３５は、波長変換素子３３で波長変換されずに透過し、さらに波長選択素子３４を透過したレーザ光を、選択的に反射させる。外部共振器３５は、外部共振器３５上の位置に関わらず、各発光部１２からの所定の波長域のレーザ光を反射し得る反射特性を持つ。波長選択素子３４にて各発光部１２からのレーザ光を選択的に透過させることで、外部共振器３５を用いてレーザ光を共振させることができる。よって、簡易な構成により、互いに異なる発振波長のレーザ光を共振させることができる。
波長選択素子３４は、上述の透過特性の他、波長変換素子３３で波長変換されたレーザ光も透過させる。波長変換素子３３で波長変換されたレーザ光は、波長選択素子３４及び外部共振器３５を透過し、光源装置３２から出射する。互いに異なる発振波長のレーザ光を波長変換することで、光源装置３２は、互いに異なる波長のレーザ光を出射させる。異なる波長のレーザ光を供給することで、スペックルノイズを低減させることが可能となる。各発光部１２同士の間隔を調整するだけの簡易な方法により、波長が調整されたレーザ光を供給することができる。これにより、簡易な手法により、目的に応じて波長が調整された光を供給できるという効果を奏する。
光源装置３０、３２は、発光部１２同士の間隔が右端部ＥＲから左端部ＥＬへ向かうに従い漸次小さくなる構成に限られない。各発光部１２から互いに異なる波長のレーザ光を供給可能であれば、複数の発光部１２のうち一部の発光部１２同士について同一の間隔で配置することとしても良い。
各実施例に係る光源装置は、面発光型の半導体レーザを用いるものに限られない。面発光型に代えて、端面発光型の半導体レーザを用いても良い。光源装置は、光源部として半導体レーザを用いる他、半導体レーザ励起固体（Diode Pumped Solid State；ＤＰＳＳ）レーザや、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ等を用いる構成としても良い。さらに、光源部としては、他の固体光源、例えばＬＥＤや有機ＥＬを用いても良い。
図１７は、本発明の実施例４に係るプロジェクタ７０の概略構成を示す。プロジェクタ７０は、スクリーン８８に光を供給し、スクリーン８８で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ７０は、赤色（Ｒ）光用光源装置８０Ｒ、緑色（Ｇ）光用光源装置８０Ｇ、青色（Ｂ）光用光源装置８０Ｂを有する。プロジェクタ７０は、各色光用光源装置８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂからの光を用いて画像を表示する。
Ｒ光用光源装置８０Ｒは、Ｒ光を供給する光源装置である。Ｒ光用光源装置８０Ｒは、例えば、上記実施例１で説明する光源装置１０（図１参照）と同様の構成とすることができる。Ｒ光用光源装置８０Ｒは、Ｒ光を供給する半導体レーザを備える。拡散素子８１は、照明領域の整形、拡大、照明領域におけるレーザ光の光量分布の均一化を行う。拡散素子８１としては、例えば、回折光学素子である計算機合成ホログラム（Computer Generated Hologram；ＣＧＨ）を用いることができる。フィールドレンズ８２は、拡散素子８１からのレーザ光を平行化させ、Ｒ光用空間光変調装置８３Ｒへ入射させる。Ｒ光用光源装置８０Ｒ、拡散素子８１及びフィールドレンズ８２は、Ｒ光用空間光変調装置８３Ｒを照明する照明装置を構成する。Ｒ光用空間光変調装置８３Ｒは、照明装置からのＲ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置８３Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム８４へ入射する。
Ｇ光用光源装置８０Ｇは、Ｇ光を供給する光源装置である。Ｇ光用光源装置８０Ｇは、例えば、上記実施例１で説明する光源装置１３（図３参照）と同様の構成とすることができる。Ｇ光用光源装置８０Ｇは、半導体レーザからのレーザ光を波長変換させることによりＧ光を供給する。拡散素子８１及びフィールドレンズ８２を経たレーザ光は、Ｇ光用空間光変調装置８３Ｇへ入射する。Ｇ光用光源装置８０Ｇ、拡散素子８１及びフィールドレンズ８２は、Ｇ光用空間光変調装置８３Ｇを照明する照明装置を構成する。Ｇ光用空間光変調装置８３Ｇは、照明装置からのＧ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置８３Ｇで変調されたＧ光は、Ｒ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム８４へ入射する。
Ｂ光用光源装置８０Ｂは、Ｂ光を供給する光源装置である。Ｂ光用光源装置８０Ｂは、例えば、上記実施例１で説明する光源装置１３（図３参照）と同様の構成とすることができる。Ｂ光用光源装置８０Ｂは、半導体レーザからのレーザ光を波長変換させることによりＢ光を供給する。拡散素子８１及びフィールドレンズ８２を経たレーザ光は、Ｂ光用空間光変調装置８３Ｂへ入射する。Ｂ光用光源装置８０Ｂ、拡散素子８１及びフィールドレンズ８２は、Ｂ光用空間光変調装置８３Ｂを照明する照明装置を構成する。Ｂ光用空間光変調装置８３Ｂは、照明装置からのＢ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置８３Ｂで変調されたＢ光は、Ｒ光、Ｇ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム８４へ入射する。透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル（High Temperature Polysilicon；ＨＴＰＳ）を用いることができる。
クロスダイクロイックプリズム８４は、互いに略直交させて配置された２つのダイクロイック膜８５、８６を有する。第１ダイクロイック膜８５は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜８６は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム８４は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ８７の方向へ出射させる。投写レンズ８７は、クロスダイクロイックプリズム８４で合成された光をスクリーン８８の方向へ投写する。
上記の光源装置１０、１３と同様の構成を有する各色光用光源装置８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂを用いることにより、高い効率で光を出射させる目的に応じたレーザ光を容易に供給することができる。これにより、簡易な手法により、明るい画像を表示できるという効果を奏する。また、上記実施例２又は実施例３の光源装置と同様の構成の光源装置を用いることにより、スペックルノイズを低減させる目的に応じたレーザ光を容易に供給することができ、高品質な画像を表示することができる。
プロジェクタ７０は、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。プロジェクタ７０は、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクタ７０は、一の空間光変調装置により２つ又は３つ以上の色光を変調する構成としても良い。さらに、プロジェクタ７０は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査させることにより画像を表示する構成であっても良い。
プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。さらに、本発明の光源装置は、プロジェクタに適用する場合に限られない。例えば、レーザ光を用いて露光を行う露光装置や、レーザ光により照明された像をモニタするモニタ装置等に適用することとしても良い。
以上のように、本発明に係る光源装置は、プロジェクタに用いる場合に適している。
本発明の実施例１に係る光源装置の上面構成を示す図。 発光部の位置、及び発光部の温度の関係を表す図。 波長変換素子及び外部共振器を有する光源装置の概略構成を示す図。 一定領域内において等間隔で発光部を配置する構成を説明する図。 本発明の実施例２に係る光源装置の上面構成を示す図。 発光部の位置、及び発光部の温度の関係を表す図。 発光部の位置、及び発光部から出射されたレーザ光の波長の関係を表す図。 波長変換素子及び外部共振器を有する光源装置の概略構成を示す図。 波長変換素子上の位置、及びレーザ光の波長の関係を表す図。 波長選択素子上の位置、及び透過させるレーザ光の波長の関係を表す図。 本発明の実施例３に係る光源装置の上面構成を示す図。 発光部の位置、及び発光部の温度の関係を表す図。 発光部の位置、及び発光部からのレーザ光の波長の関係を表す図。 波長変換素子及び外部共振器を有する光源装置の概略構成を示す図。 波長変換素子上の位置、及びレーザ光の波長の関係を表す図。 波長選択素子上の位置、及び透過させるレーザ光の波長の関係を表す図。 本発明の実施例４に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
符号の説明
１０ 光源装置、１１ 半導体レーザ、１２ 発光部、Ｃ 中心部、ＥＬ 左端部、ＥＲ 右端部、１３ 光源装置、１４ 波長変換素子、１５ 外部共振器、１６ 半導体レーザ、ＡＲ 領域、２０ 光源装置、２１ 半導体レーザ、２２ 光源装置、２３ 波長変換素子、２４ 波長選択素子、２５ 外部共振器、３０ 光源装置、３１ 半導体レーザ、３２ 光源装置、３３ 波長変換素子、３４ 波長選択素子、３５ 外部共振器、７０ プロジェクタ、８０Ｒ Ｒ光用光源装置、８０Ｇ Ｇ光用光源装置、８０Ｂ Ｂ光用光源装置、８１ 拡散素子、８２ フィールドレンズ、８３Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、８３Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、８３Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、８４ クロスダイクロイックプリズム、８５ 第１ダイクロイック膜、８６ 第２ダイクロイック膜、８７ 投写レンズ、８８ スクリーン

Claims (6)

  1. 間隔を設けて並列された複数の発光部と、
    前記発光部からの光を共振させる外部共振器と、
    前記発光部及び前記外部共振器の間の光路中に設けられ、前記発光部からの光の波長を変換させる波長変換素子と、を有し、
    前記発光部は、複数の前記発光部を並列させた部分の中心部付近における前記間隔を、複数の前記発光部を並列させた部分の両端部付近における前記間隔より小さくさせて配置され、
    前記波長変換素子は、前記中心部付近の前記発光部に対応する位置にて、前記両端部付近の前記発光部に対応する位置にて波長変換させる光の波長より長い波長の光を波長変換させることを特徴とする光源装置。
  2. 前記波長変換素子及び前記外部共振器の間に設けられた波長選択素子を有し、
    前記波長選択素子は、前記中心部付近の前記発光部に対応する位置にて、前記両端部付近の前記発光部に対応する位置にて透過させる光の波長より長い波長の光を透過させることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  3. 間隔を設けて並列された複数の発光部と、
    前記発光部からの光を共振させる外部共振器と、
    前記発光部及び前記外部共振器の間の光路中に設けられ、前記発光部からの光の波長を変換させる波長変換素子と、を有し、
    前記発光部は、複数の前記発光部を並列させた部分の第１端部付近における前記間隔を、複数の前記発光部を並列させた部分の第２端部付近における前記間隔より小さくさせて配置され、
    前記波長変換素子は、前記第１端部付近の前記発光部に対応する位置にて、前記第２端部付近の前記発光部に対応する位置にて波長変換させる光の波長より長い波長の光を波長変換させることを特徴とする光源装置。
  4. 前記波長変換素子及び前記外部共振器の間に設けられた波長選択素子を有し、
    前記波長選択素子は、前記第１端部付近の前記発光部に対応する位置にて、前記第２端部付近の前記発光部に対応する位置にて透過させる光の波長より長い波長の光を透過させることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
  5. 前記発光部は、レーザ光を出射させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源装置と、
    前記光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタ。
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