JP2009065072A - 光源装置、光源装置の製造方法、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部共振器の回転角の変化を低減でき、高い効率でのレーザ光の射出を継続可能な光源装置、その光源装置の製造方法、その光源装置を用いた照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置を提供すること。
【解決手段】光を射出する光源部と、光源部により射出された光を共振させる外部共振器である体積ホログラム１８と、第１軸を中心とする外部共振器の第１軸回転角を調整するための第１調整軸と、第１軸に略直交する軸である第２軸を中心とする外部共振器の第２軸回転角を調整するための第２調整軸とを備え、第１軸回転角及び第２軸回転角が調整された状態で外部共振器を固定する外部共振器固定部である第１固定部材２１及び第２固定部材２２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置、光源装置の製造方法、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置、特に、外部共振器を有する光源装置の技術に関する。

近年、画像表示装置の光源装置として、レーザ光源を用いる技術が提案されている。レーザ光源は、高出力化及び多色化に伴い、画像表示装置の光源として開発されている。光源として従来用いられているＵＨＰランプと比較すると、レーザ光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命等の利点がある。レーザ光源は、光を共振させる外部共振器を用いることで、レーザ光の波長を狭帯域化でき、またレーザ光の高出力化が可能となる。外部共振器を有する光源装置の技術は、例えば、特許文献１に提案されている。特許文献１の技術では、外部共振器として狭帯域反射フィルタが用いられている。

特開平１１−１７７１７８号公報

一般に、外部共振器は、接着部材を用いて基板に固定される。外部共振器の反射構造が光線に直交するように外部共振器の回転角を正確に調整することにより、半導体素子のミラー層と外部共振器との間で光を共振させることが可能となる。接着剤を用いて外部共振器を固定する場合、接着剤の層である接着層の厚みを変化させることで外部共振器の回転角が調整される。接着層の厚みが異なる場合、温度変化による接着層の伸縮量も異なることとなる。部分ごとに接着層の伸縮量が異なると、外部共振器の回転角が変化することとなるため、レーザ発振の効率を低下させることとなる。このように、従来の技術によると、外部共振器の回転角が変化し、レーザ発振の効率が低下する場合があるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、外部共振器の回転角の変化を低減でき、高い効率でのレーザ光の射出を継続可能な光源装置、その光源装置の製造方法、その光源装置を用いた照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置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、本発明に係る光源装置は、光を射出する光源部と、光源部により射出された光を共振させる外部共振器と、第１軸を中心とする外部共振器の第１軸回転角を調整するための第１調整軸と、第１軸に略直交する軸である第２軸を中心とする外部共振器の第２軸回転角を調整するための第２調整軸とを備え、第１軸回転角及び第２軸回転角が調整された状態で外部共振器を固定する外部共振器固定部と、を有することを特徴とする。

光源装置の製造工程において、第１調整軸及び第２調整軸を利用することにより、外部共振器の第１軸回転角及び第２軸回転角を調整することができる。第１調整軸及び第２調整軸を備えた外部共振器固定部を用いることにより、接着層の厚みを変化させることによる外部共振器の回転角調整が不要となる。このため温度変化による外部共振器の回転角の変化を低減できる。外部共振器の回転角の変化を低減させることで、高い効率でのレーザ発振を継続できる。これにより、外部共振器の回転角の変化を低減でき、高い効率でのレーザ光の射出を継続可能な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、光源部が配置された基材を有し、外部共振器固定部は、第１調整軸により基材に対して第１軸回転角が調整された第１固定部材と、第２調整軸により第１固定部材に対して第２軸回転角が調整された第２固定部材と、を有することが望ましい。これにより、外部共振器の第１軸回転角及び第２軸回転角を調整できる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１調整軸を受け支える第１軸受け部と、第２調整軸を受け支える第２軸受け部と、のうちの少なくとも一つを有することが望ましい。第１軸受け部を用いることにより、基材に対して第１固定部材の第１軸回転角を調整できる。第２軸受け部を用いることにより、第１固定部材に対して第２固定部材の第２軸回転角を調整できる。

また、本発明の好ましい態様としては、基材に設けられ、第１固定部材を固定する第１固定面と、第１固定部材に設けられ、第２固定部材を固定する第２固定面と、第２固定部材に設けられ、外部共振器を固定する第３固定面と、のうちの少なくとも一つを有することが望ましい。これにより、外部共振器の回転ずれを低減できる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１固定面に第１固定部材を接着する第１接着部材と、第２固定面に第２固定部材を接着する第２接着部材と、第３固定面に外部共振器を接着する第３接着部材と、のうちの少なくとも一つを有することが望ましい。第１接着部材を用いることにより、第１固定面に第１固定部材を固定できる。第２接着部材を用いることにより、第２固定面に第２固定部材を固定できる。第３接着部材を用いることにより、第３固定面に外部共振器を固定できる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１固定部材は、第１固定部材のうち第１固定面に対向する面、及び第１固定面に対向する面とは反対側の面を貫通する第１貫通孔と、第１固定部材のうち第２固定面、及び第２固定面とは反対側の面を貫通する第２貫通孔と、のうちの少なくとも一つを有することが望ましい。第１貫通孔から接着剤を注入することにより、第１固定面への第１固定部材の固定を強固にできる。第２貫通孔から接着剤を注入することにより、第２固定面への第２固定部材の固定を強固にできる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１固定面に第１固定部材を固定する第１ネジ部と、第２固定面に第２固定部材を固定する第２ネジ部と、のうちの少なくとも一つを有することが望ましい。第１ネジ部を用いることにより、第１固定面からの第１固定部材の剥離を抑制できる。第２ネジ部を用いることにより、第２固定面からの第２固定部材の剥離を抑制できる。これにより、光源装置は高い信頼性を確保できる。第１ネジ部、第２ネジ部を用いることにより、接着剤を用いる場合と比較して、固定に要する時間を短縮できる。

また、本発明の好ましい態様としては、第２固定部材は、第１構造体及び第２構造体を有し、第１構造体及び第２構造体は、外部共振器を挟持することが望ましい。これにより、第１固定部材に近い位置に外部共振器を配置可能とし、光源装置を小型にできる。

また、本発明の好ましい態様としては、第２固定面は、第１固定部材のうち第１構造体に対向する面、及び第２構造体に対向する面のいずれか一方であることが望ましい。外部共振器が熱膨張する場合に、第１構造体及び第２構造体のうち第２固定面が設けられた側とは反対側へ外部共振器を伸張させることが可能となる。外部共振器を自由に伸張させることで、外部共振器での応力の発生を低減させることができる。外部共振器の歪みを低減可能とすることで、外部共振器の波長特性の変化、反射率の低下を低減できる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１軸及び第２軸は、いずれも光源部から外部共振器へ入射する光線に略直交することが望ましい。これにより、高い効率でのレーザ発振を可能とするための調整ができる。

また、本発明の好ましい態様としては、外部共振器は、光源部からの光を回折させる体積ホログラムを有することが望ましい。体積ホログラムを用いることにより、外部共振器におけるレーザ光の狭帯域化が可能となる。

さらに、本発明に係る光源装置の製造方法は、光源部からの光を共振させる外部共振器を有する光源装置の製造方法であって、第１調整軸を用いて、第１軸を中心とする外部共振器の第１軸回転角を調整する第１軸回転角調整工程と、第２調整軸を用いて、第１軸に略直交する軸である第２軸を中心とする外部共振器の第２軸回転角を調整する第２軸回転角調整工程と、第１軸回転角及び第２軸回転角が調整された状態で外部共振器を固定する外部共振器固定工程と、を含むことを特徴とする。これにより、外部共振器の回転角の変化を低減でき、高い効率でのレーザ光の射出を継続できる。

さらに、本発明に係る照明装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする。上記の光源装置を用いることにより、高い効率でレーザ光を射出できる。これにより、高い効率で被照射物を照明可能な照明装置を得られる。

さらに、本発明に係るモニタ装置は、上記の照明装置と、照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする。上記の照明装置を用いることにより、高い効率で被照射物を照明できる。これにより、高い効率で供給された光を用いて明るい像をモニタすることが可能なモニタ装置を得られる。

さらに、本発明に係る画像表示装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする。上記の光源装置を用いることにより、高い効率でレーザ光を射出できる。これにより、高い効率で供給された光を用いて明るい画像を表示することが可能な画像表示装置を得られる。

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の斜視構成を示す。図２は、光源装置１０から光学プリズム１４を取り除いた構成を示す。光学プリズム１４、第二高調波発生（Second−Harmonic Generation；ＳＨＧ）素子１６、及び体積ホログラム１８は、Ｚ軸方向へ並列している。Ｙ軸は、Ｚ軸に垂直な軸である第１軸である。Ｘ軸は、Ｚ軸及びＹ軸に垂直な軸である第２軸である。半導体素子１１は、複数の基本波光を射出する光源部である。半導体素子１１は、例えば、面発光型のアレイ光源である。基本波光は、例えば赤外光である。第１波長は、例えば１０６４ｎｍである。半導体素子１１は、サブマウント１２上にマウントされている。サブマウント１２は、半導体素子１１で発生した熱を放散させる放熱基板である。

光学プリズム１４は、半導体素子１１からの光が入射する位置に設けられている。光学プリズム１４は、半導体素子１１を挟んで設けられた２つのプリズム支持部１３上に配置されている。光学プリズム１４は、直角三角形の側面を備える。光学プリズム１４は、かかる直角三角形を二等分する２つの三角プリズムを貼り合わせて構成されている。２つの三角プリズムの間には、ダイクロイック膜１５が挟持されている。ダイクロイック膜１５は、第１波長の光を透過させ、第１波長とは異なる波長である第２波長の光を反射する。

ＳＨＧ素子１６は、ＳＨＧ素子支持部１７上に配置されている。ＳＨＧ素子１６は、半導体素子１１からの第１波長の基本波光を波長変換し、第２波長の高調波光を射出する波長変換素子である。高調波光は、例えば可視光である。第２波長は、第１波長の半分の波長であって、例えば５３２ｎｍである。ＳＨＧ素子１６は、直方体形状をなしている。

ＳＨＧ素子１６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（ＬｉＮｂＯ_３）の分極反転結晶（Periodically Poled Lithium Niobate；ＰＰＬＮ）を用いることができる。ＳＨＧ素子１６は、基本波光の第１波長に対応するピッチの分極反転構造を有する。ＳＨＧ素子１６を用いることで、容易に入手可能な汎用の光源を用いて、所望の波長かつ十分な光量のレーザ光を供給することが可能となる。

体積ホログラム１８は、半導体素子１１との間において、半導体素子１１からの光を共振させる外部共振器である。体積ホログラム１８は、第１波長の光を選択的に反射し、第１波長とは異なる波長（第２波長を含む）の光を透過させる。体積ホログラム１８としては、例えば、ＶＨＧ（Volume Holographic Grating）を用いることができる。ＶＨＧは、ＬｉＮｂＯ_３、ＢＧＯ等のフォトリフラクティブ結晶、ポリマー等を用いて形成できる。体積ホログラム１８には、二方向から入射させた入射光によって生じた干渉縞が記録されている。干渉縞は、高屈折率部分と低屈折率部分とが周期的に配列された周期構造として記録される。体積ホログラム１８は、干渉縞とブラッグ条件が適合する光のみを、回折により選択的に反射する。体積ホログラム１８は、第２固定部材２２に嵌め込まれている。半導体素子１１から体積ホログラム１８へ入射する光線は、Ｚ軸に略平行である。第１軸であるＹ軸、第２軸であるＸ軸は、いずれも半導体素子１１から体積ホログラム１８へ入射する光線に略直交する。

基材２０は、板状部材に段差部２３が設けられたものである。段差部２３は、基材２０のうち段差部２３以外の部分と比較してＹ軸方向の高さが低くなるように形成された部分である。段差部２３のうちＸＺ面に略平行な面は、第１固定部材２１を固定する第１固定面３１である。第１軸であるＹ軸は、第１固定面３１に略垂直である。半導体素子１１、プリズム支持部１３、ＳＨＧ素子支持部１７は、基材２０のうち段差部２３以外の部分に配置されている。プリズム支持部１３は、基材２０上にて光学プリズム１４を支持する板状部材である。光学プリズム１４は、プリズム支持部１３によって位置決めされている。ＳＨＧ素子支持部１７は、基材２０上にてＳＨＧ素子１６を支持する板状部材である。ＳＨＧ素子１６は、ＳＨＧ素子支持部１７によって位置決めされている。

第１固定部材２１は、基材２０のうち第１固定面３１に配置されている。第２固定部材２２は、第１固定部材２１に配置されている。第２固定部材２２は、円柱形状の第２凸部２５を有する。第１固定部材２１及び第２固定部材２２は、体積ホログラム１８を固定する外部共振器固定部である。基材２０、第１固定部材２１、及び第２固定部材２２は、いずれの材料を用いて構成することとしても良く、例えば、金属材料を用いて構成することができる。

図３は、光源装置１０のＹＺ断面構成を示す。半導体素子１１は、Ｘ軸方向へ並列された複数の基本波光を、Ｙ軸方向へ射出する。半導体素子１１からの光は、光学プリズム１４へ入射する。光学プリズム１４へ入射した光は、光学プリズム１４の界面で反射し、Ｚ軸方向へ光路が折り曲げられた後、ダイクロイック膜１５へ入射する。ダイクロイック膜１５へ入射した基本波光は、ダイクロイック膜１５を透過した後、光学プリズム１４から射出する。光学プリズム１４からの光は、ＳＨＧ素子１６へ入射する。

光学プリズム１４からＳＨＧ素子１６へ基本波光を入射させることにより生じた高調波光は、体積ホログラム１８を透過する。体積ホログラム１８を透過した高調波光は、光源装置１０外へ射出する。光学プリズム１４からＳＨＧ素子１６を透過した基本波光は、体積ホログラム１８で反射する。体積ホログラム１８で反射した光は、ＳＨＧ素子１６へ入射する。

体積ホログラム１８から基本波光を入射させることによりＳＨＧ素子１６で生じた高調波光は、光学プリズム１４内のダイクロイック膜１５で反射し、Ｙ軸方向へ光路が折り曲げられる。ダイクロイック膜１５で反射した光は、光学プリズム１４の界面での反射によりさらにＺ軸方向へ光路が折り曲げられ、光学プリズム１４から射出する。光学プリズム１４から射出した光は、ＳＨＧ素子１６の近傍及び体積ホログラム１８の近傍を通過する。ＳＨＧ素子１６の近傍及び体積ホログラム１８の近傍を通過した光は、体積ホログラム１８を透過した光と同様に、光源装置１０外へ射出する。

体積ホログラム１８側からＳＨＧ素子１６を透過した基本波光は、光学プリズム１４内のダイクロイック膜１５を透過する。ダイクロイック膜１５を透過した光は、光学プリズム１４の界面で反射し、半導体素子１１の方向へ進行する。光学プリズム１４から半導体素子１１へ入射した光は、半導体素子１１に設けられたミラー層（不図示）で反射する。半導体素子１１のミラー層、及び体積ホログラム１８により反射された光は、半導体素子１１から新たに射出する基本波光と共振して増幅される。光学プリズム１４を用いることで、体積ホログラム１８からＳＨＧ素子１６へ基本波光を入射させることにより生じた高調波光を光源装置１０外へ進行させ、かつＳＨＧ素子１６を透過した基本波光を半導体素子１１の方向へ進行させることができる。これにより、波長変換効率を向上させることができる。なお、光源部は、複数の光を射出する半導体素子１１である場合に限られず、１つの光を射出する半導体素子であっても良い。

図４は、基材２０、第１固定部材２１、第２固定部材２２、及び体積ホログラム１８を展開して示したものである。第１固定部材２１は、ＸＺ面に略平行な１つの板状部材と、ＹＺ面に略平行な２つの板状部材とを組み合わせた形状をなしている。第１凸部２７は、第１固定部材２１のうち、ＸＺ面に略平行に形成された部分の底面３５に設けられている。第１凸部２７は、円柱形状をなしている。第１凸部２７は、第１軸であるＹ軸に略平行に形成されている。第１凸部２７は、第１軸を中心とする体積ホログラム１８の第１軸回転角を調整するための第１調整軸として機能する。第１軸回転角は、第１軸を中心とする回転角である。

第２固定部材２２は、第１固定部材２１と同様に、ＸＺ面に略平行な１つの板状部材と、ＹＺ面に略平行な２つの板状部材とを組み合わせた形状をなしている。２つの第２凸部２５は、第２固定部材２２のうちＹＺ面に略平行に形成された部分の側面３６にそれぞれ設けられている。２つの第２凸部２５は、第２軸であるＸ軸に略平行に形成されている。２つの第２凸部２５は、第２軸を中心とする体積ホログラム１８の第２軸回転角を調整するための第２調整軸として機能する。第２軸回転角は、第２軸を中心とする回転角である。

第１凹部２６は、基材２０のうち第１固定面３１に設けられている。第１凹部２６は、第１固定部材２１の第１凸部２７を挿入可能に形成された円形状の穴である。第１凹部２６は、第１調整軸である第１凸部２７を受け支える第１軸受け部として機能する。第１固定部材２１は、第１凹部２６へ第１凸部２７を挿入することにより、基材２０上に設置される。第１固定部材２１は、第１凸部２７により基材２０に対して第１軸回転角が調整されている。

２つの第２凹部２８は、第１固定部材２１のうちＸＺ面に略平行な両端部にそれぞれ設けられている。第２凹部２８は、第２固定部材２２の第２凸部２５の一部を嵌め込み可能に形成された半円に近い形状の窪みである。２つの第２凹部２８は、第２調整軸である第２凸部２５を受け支える第２軸受け部として機能する。第２固定部材２２は、第２凹部２８に第２凸部２５を載せることにより、第１固定部材２１に設置される。第２固定部材２２は、第２凸部２５により第１固定部材２１に対して第２軸回転角が調整されている。

第１固定面３１は、第１固定部材２１の底面３５に略平行に形成されている。これにより、第１固定面３１及び底面３５の間をできるだけ狭くすることができる。第２固定面３２は、第１固定部材２１のうちＹＺ面に略平行、かつ第２固定部材２２に対向する面である。第２固定面３２は、第２固定部材２２を固定する。第２固定面３２は、第２固定部材２２の側面３６に略平行に形成されている。これにより、第２固定面３２及び側面３６の間をできるだけ狭くすることができる。第３固定面３３は、第２固定部材２２のうちＹＺ面に略平行、かつ体積ホログラム１８に対向する面である。第３固定面３３は、体積ホログラム１８を固定する。第３固定面３３は、体積ホログラム１８のうちＳＨＧ素子１６からの光が入射する入射面、及び高調波光が射出する射出面に隣接する側面３７に略平行に形成されている。これにより、第３固定面３３及び側面３７の間をできるだけ狭くすることができる。

次に、光源装置１０の製造工程のうち体積ホログラム１８を固定するまでの手順を説明する。まず、基材２０、第１固定部材２１、第２固定部材２２、及び体積ホログラム１８を互いに組み合わせることで、体積ホログラム１８を仮設置する。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向についての体積ホログラム１８の位置決めは、基材２０、第１固定部材２１、第２固定部材２２、及び体積ホログラム１８を組み合わせることによりなされる。

基材２０、第１固定部材２１、第２固定部材２２、及び体積ホログラム１８を組み合わせた後、第１軸回転角調整工程において、第１軸を中心とする体積ホログラム１８の第１軸回転角を調整する。体積ホログラム１８の第１軸回転角の調整は、基材２０に対して、第１凸部２７を中心として第１固定部材２１を回転させることにより行う。基材２０へ第１固定部材２１を固定するまで、第１凸部２７は、第１凹部２６内で自由に回転できる。第１固定部材２１は、第１凸部２７及び第１凹部２６を用いることにより、基材２０に対して第１凸部２７を中心とする第１軸回転角を調整できる。また、第２軸回転角調整工程において、第２軸を中心とする体積ホログラム１８の第２軸回転角を調整する。体積ホログラム１８の第２軸回転角の調整は、第１固定部材２１に対して、第２凸部２５を中心として第２固定部材２２を回転させることにより行う。第１固定部材２１へ第２固定部材２２を固定するまで、第２凸部２５は、第２凹部２８上で自由に回転できる。第２固定部材２２は、第２凸部２５及び第２凹部２８を用いることにより、第１固定部材２１に対して第２凸部２５を中心とする第２軸回転角を調整できる。

体積ホログラム１８の第１軸回転角及び第２軸回転角は、半導体素子１１からの光線に対して体積ホログラム１８の干渉縞が垂直となるように調整される。体積ホログラム１８の第１軸回転角及び第２軸回転角の調整は、例えば、調整用の光を体積ホログラム１８へ入射し、体積ホログラム１８から射出される光の強度が最大となる第１軸回転角及び第２軸回転角を見出すことにより行うことができる。第１軸回転角調整工程及び第２軸回転角調整工程は、並行して行うこととしても良い。ＶＨＧは、ＶＨＧの外形を構成する面に対して干渉縞が必ずしも平行ではなく、比較的大きく傾いている場合が多い。このため、本発明による回転角調整は、特にＶＨＧに対して効果的である。

次に、外部共振器固定工程において、第１軸回転角及び第２軸回転角が調整された状態で体積ホログラム１８を固定する。第１固定部材２１は、接着剤を用いて第１固定面３１及び底面３５を接着することにより、基材２０に固定される。第２固定部材２２は、接着剤を用いて第２固定面３２及び側面３６を接着することにより、第１固定部材２１に固定される。体積ホログラム１８は、接着剤を用いて第３固定面３３及び側面３７を接着することにより、第２固定部材２２に固定される。なお、外部共振器固定工程のうち第２固定部材２２へ体積ホログラム１８を固定する工程は、第１軸回転角調整工程及び第２軸回転角調整工程より前であっても良い。

図５は、第１固定部材２１及び第２固定部材２２を用いた体積ホログラム１８の固定について説明するものである。各部材を接着する接着剤としては、例えば、紫外線硬化型接着剤や熱硬化型接着剤を用いることができる。紫外線硬化型接着剤や熱硬化型接着剤を用いる場合、接着剤を注入し、体積ホログラム１８の第１軸回転角及び第２軸回転角を調整した後、接着剤を硬化させることができる。これにより、第１軸回転角及び第２軸回転角が調整された状態で体積ホログラム１８を固定することができる。

第１固定面３１及び底面３５の接触部４１には、第１固定面３１に第１固定部材２１を接着する第１接着部材が形成される。第１接着部材は、第１固定面３１及び底面３５を接着する接着剤を硬化させたものである。第２固定面３２及び側面３６の接触部４２には、第２固定面３２に第２固定部材２２を接着する第２接着部材が形成される。第２接着部材は、第２固定面３２及び側面３６を接着する接着剤を硬化させたものである。第３固定面３３及び側面３７の接触部４３には、第３固定面３３に体積ホログラム１８を接着する第３接着部材が形成される。第３接着部材は、第３固定面３３及び側面３７を接着する接着剤を硬化させたものである。なお、図中、接触部４１、４２、４３は、太線により表している。

第１接着部材により第１固定面３１に第１固定部材２１を固定することで、第１固定部材２１の第１軸回転角が固定される。第１固定面３１は、第１凸部２７を中心とする回転方向以外の方向についても、第１固定部材２１の回転ずれを低減させる役目を果たす。第２接着部材により第２固定面３２に第２固定部材２２を固定することで、第２固定部材２２の第２軸回転角が固定される。第２固定面３２は、第２凸部２５を中心とする回転方向以外の方向についても、第２固定部材２２の回転ずれを低減させる役目を果たす。さらに、第３固定面３３は、各方向における体積ホログラム１８の回転ずれを低減させる役目を果たす。以上により、第１軸回転角及び第２軸回転角が正確に調整された状態で体積ホログラム１８を固定することができる。

本発明の光源装置１０は、第１固定部材２１及び第２固定部材２２を用いることにより、接着層の厚みを変化させることによる体積ホログラム１８の回転角調整が不要となる。接触部４１、４２、４３に接着層を形成する場合であっても、接着層を略均一な厚みとすることが可能である。接着層が略均一な厚みであれば、温度変化による接着層の伸縮量も略均一となる。このため温度変化による体積ホログラム１８の回転角の変化を低減できる。体積ホログラム１８の回転角の変化を低減させることで、高い効率でのレーザ発振を継続できる。これにより、外部共振器の回転角の変化を低減でき、高い効率でのレーザ光の射出を継続できるという効果を奏する。

なお、外部共振器固定部は、第１固定部材２１に第１調整軸、基材２０に第１軸受け部をそれぞれ設ける構成に限られず、基材２０に第１調整軸、第１固定部材２１に第１軸受け部をそれぞれ設ける構成であっても良い。また、外部共振器固定部は、第２固定部材２２に第２調整軸、第１固定部材２１に第２軸受け部をそれぞれ設ける構成に限られず、第１固定部材２１に第２調整軸、第２固定部材２２に第２軸受け部をそれぞれ設ける構成であっても良い。

第１軸、第２軸は、それぞれＹ軸、Ｘ軸とする場合に限られず、適宜設定することができる。基材２０、第１固定部材２１、及び第２固定部材２２の形状は、体積ホログラム１８の第１回転角及び第２回転角を調整可能であれば良く、適宜変形しても良い。例えば、基材２０に段差部２３を設けず、基材２０のうち半導体素子１１等が配置された面上に第１固定部材２１を配置することとしても良い。外部共振器は、半導体素子１１により射出された光を共振させるものであれば良く、体積ホログラム１８である場合に限られない。光源装置１０は、例えば、半導体レーザ励起固体（Diode Pumped Solid State；ＤＰＳＳ）レーザとしても良い。光源装置１０は、必要に応じて、偏光選択用フィルタ、波長選択用フィルタ等の光学素子を設けても良い。

図６は、本実施例の変形例１について説明するものである。本変形例は、第１貫通孔５１及び第２貫通孔５２が設けられた第１固定部材５０を有することを特徴とする。複数の第１貫通孔５１は、第１固定部材５０のうち、ＸＺ面に略平行に形成された部分に設けられている。第１貫通孔５１は、第１固定部材５０のうち第１固定面３１に対向する面である底面３５（図４参照）、及び底面３５とは反対側の上面５３の間を貫通する。第１貫通孔５１は、図示するように体積ホログラム１８に対して紙面手前側に設けるのみならず、紙面奥側にも設けられている。

第２貫通孔５２は、第１固定部材５０のうち、ＹＺ面に略平行に形成された部分に設けられている。第２貫通孔５２は、第１固定部材５０のうち第２固定面３２、及び第２固定面３２とは反対側の面である側面５４の間を貫通する。第２貫通孔５２は、図示するように紙面手前側の第２凸部２５の近傍に設けるのみならず、紙面奥側の第２凸部２５の近傍にも設けられている。

図７は、第１貫通孔５１、及び第１貫通孔５１の周辺の部分の断面構成を示す。接着層５５は、第１貫通孔５１の内部に形成されている。接着層５５は、第１固定面３１に第１固定部材５０を接着する第１接着部材である。接着層５５は、紫外線硬化型接着剤を硬化させたものである。第１貫通孔５１から接着剤を注入することにより、接触部４１の広い範囲において接着剤を行き渡らせることが可能となる。また、接着剤を注入後、第１貫通孔５１を通して紫外線を照射させることにより、接触部４１及び第１貫通孔５１内の広い範囲において接着剤を硬化させることができる。第２貫通孔５２についても、第１貫通孔５１の場合と同様である。これにより、第１固定面３１及び第１固定部材５０、第２固定面３２及び第２固定部材２２の固定を強固にできる。なお、第１貫通孔５１及び第２貫通孔５２の位置、形状、数は、図示するものに限られず、適宜変更しても良い。

図８は、本実施例の変形例２について説明するものである。本変形例は、接着部材に代えて設けられた第１ネジ部５７及び第２ネジ部５８を有することを特徴とする。第１ネジ部５７は、第１固定面３１に第１固定部材５０を固定する。複数の第１ネジ部５７は、第１固定部材５０のうち、ＸＺ面に略平行に形成された部分に設けられている。第１ネジ部５７は、底面３５とは反対側の上面５３から基材２０まで貫通させて設けられている。第１ネジ部５７は、図示するように体積ホログラム１８に対して紙面手前側に設けるのみならず、紙面奥側にも設けられている。第１ネジ部５７を用いることにより、第１固定面３１からの第１固定部材５０の剥離を抑制できる。

第２ネジ部５８は、第２固定面３２に第２固定部材２２を固定する。複数の第２ネジ部５８は、第１固定部材５０のうち、ＹＺ面に略平行に形成された部分に設けられている。第２ネジ部５８は、第２固定面３２とは反対側の面である側面５４から第２固定部材２２まで貫通させて設けられている。第２ネジ部５８は、図示するように紙面手前側の第２凸部２５の近傍に設けるのみならず、紙面奥側の第２凸部２５の近傍にも設けられている。第２ネジ部５８を用いることにより、第２固定面３２からの第２固定部材２２の剥離を抑制できる。第１ネジ部５７及び第２ネジ部５８により第１固定部材５０、第２固定部材２２の剥離を抑制可能とすることで、光源装置１０は高い信頼性を確保できる。また、第１ネジ部５７及び第２ネジ部５８を用いることにより、接着剤を用いる場合と比較して、固定に要する時間を短縮できる。

図９は、本実施例の変形例３について説明するものである。本変形例は、第１構造体６１及び第２構造体６２を有することを特徴とする。第１構造体６１及び第２構造体６２は、体積ホログラム１８を挟持する。第１構造体６１及び第２構造体６２は、上記の第２固定部材２２（図４参照）のうちＹＺ面に略平行に形成された部分に相当する。第１構造体６１及び第２構造体６２は、対となって、第２固定部材として機能する。第２凸部２５は、第１構造体６１の側面３６、及び第２構造体６２の側面３６に設けられている。

第１構造体６１及び第２構造体６２は、体積ホログラム１８のうち側面３７付近の部分を嵌め込み可能に形成された嵌合部６３を有する。第１構造体６１及び第２構造体６２は、嵌合部６３のうち側面３７に対向する第３固定面３３（図４参照）を有する。第１固定部材２１のうち第１構造体６１の側面３６に対向する第２固定面３２（図４参照）は、第１構造体６１を固定する。第１固定部材２１のうち第２構造体６２の側面３６に対向する第２固定面３２は、第２構造体６２を固定する。本変形例の場合も、体積ホログラム１８を固定できる。また、第１構造体６１及び第２構造体６２を用いることにより、第２固定部材２２のうちＸＺ面に略平行に形成された部分を省略でき、第１固定部材２１に近い位置に体積ホログラム１８を配置することが可能となる。これにより、光源装置１０を小型にできる。

図１０は、本実施例の変形例４について説明するものである。本変形例は、第２構造体６２及び第１固定部材６５の間に間隙６６を設けることを特徴とする。第１固定部材６５は、第２凸部２５を貫通させる軸受け孔６７を有する。軸受け孔６７は、第２凸部２５を受け支える第２軸受け部として機能する。

第１固定部材６５のうち第１構造体６１の側面３６（図９参照）に対向する第２固定面３２（図４参照）は、第１構造体６１を固定する。これに対して、第１固定部材６５のうち第２構造体６２の側面３６に対向する面に第２構造体６２は固定されず、第１固定部材６５及び第２構造体６２の間に間隙６６が設けられている。軸受け孔６７に第２凸部２５を貫通させることで、間隙６６を設けることによる第２構造体６２の落下を防止できる。

体積ホログラム１８が熱膨張する場合に、間隙６６が設けられた側へ体積ホログラム１８を伸張させることが可能となる。体積ホログラム１８を自由に伸張させることで、体積ホログラム１８での応力の発生を低減させることができる。体積ホログラム１８の歪みを低減可能とすることで、体積ホログラム１８の波長特性の変化、反射率の低下を低減できる。なお、第２固定面３２は、第１固定部材６５のうち第１構造体６１に対向する面、及び第２構造体６２に対向する面のいずれか一方であれば良い。

図１１は、本発明の実施例２に係るモニタ装置７０の概略構成を示す。モニタ装置７０は、装置本体７１と、光伝送部７２とを有する。装置本体７１は、上記実施例１の光源装置１０（図１参照）を備える。光伝送部７２は、２つのライトガイド７４、７５を有する。光伝送部７２のうち被写体（不図示）側の端部には、拡散板７６及び結像レンズ７７が設けられている。第１ライトガイド７４は、光源装置１０からの光を被写体へ伝送する。拡散板７６は、第１ライトガイド７４の射出側に設けられている。第１ライトガイド７４内を伝播した光は、拡散板７６を透過することにより、被写体側にて拡散する。光源装置１０から拡散板７６までの光路中の各部は、被写体を照明する照明装置を構成する。

第２ライトガイド７５は、被写体からの光をカメラ７３へ伝送する。結像レンズ７７は、第２ライトガイド７５の入射側に設けられている。結像レンズ７７は、被写体からの光を第２ライトガイド７５の入射面へ集光させる。被写体からの光は、結像レンズ７７により第２ライトガイド７５へ入射した後、第２ライトガイド７５内を伝播してカメラ７３へ入射する。

第１ライトガイド７４、第２ライトガイド７５としては、多数の光ファイバを束ねたものを用いることができる。光ファイバを用いることで、光を遠方へ伝送させることができる。カメラ７３は、装置本体７１内に設けられている。カメラ７３は、光源装置１０からの光により照明された被写体を撮像する撮像部である。第２ライトガイド７５から入射した光をカメラ７３へ入射させることで、カメラ７３による被写体の撮像ができる。上記実施例１の光源装置１０を用いることにより、高い効率で被照射物を照明できる。これにより、高い効率で供給された光を用いて明るい像をモニタできるという効果を奏する。

図１２は、本発明の実施例３に係るプロジェクタ８０の概略構成を示す。プロジェクタ８０は、スクリーン８９に光を供給し、スクリーン８９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８０は、赤色（Ｒ）光用光源装置８１Ｒ、緑色（Ｇ）光用光源装置８１Ｇ、青色（Ｂ）光用光源装置８１Ｂを有する。各色光用光源装置８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂは、いずれも上記実施例１の光源装置１０（図１参照）と同様の構成を有する。プロジェクタ８０は、各色光用光源装置８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂからの光を用いて画像を表示する画像表示装置である。

Ｒ光用光源装置８１Ｒは、Ｒ光を供給する光源装置である。拡散素子８２は、照明領域の整形、拡大、照明領域における光量分布の均一化を行う。拡散素子８２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８３は、Ｒ光用光源装置８１Ｒからの光を平行化させ、Ｒ光用空間光変調装置８４Ｒへ入射させる。Ｒ光用光源装置８１Ｒ、拡散素子８２、及びフィールドレンズ８３は、Ｒ光用空間光変調装置８４Ｒを照明する照明装置を構成する。Ｒ光用空間光変調装置８４Ｒ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８４Ｒ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８５へ入射する。

Ｇ光用光源装置８１Ｇは、Ｇ光を供給する光源装置である。拡散素子８２及びフィールドレンズ８３を経た光は、Ｇ光用空間光変調装置８４Ｇへ入射する。Ｇ光用光源装置８１Ｇ、拡散素子８２、及びフィールドレンズ８３は、Ｇ光用空間光変調装置８４Ｇを照明する照明装置を構成する。Ｇ光用空間光変調装置８４Ｇ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８４Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム８５のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。

Ｂ光用光源装置８１Ｂは、Ｂ光を供給する光源装置である。拡散素子８２及びフィールドレンズ８３を経た光は、Ｂ光用空間光変調装置８４Ｂへ入射する。Ｂ光用光源装置８１Ｂ、拡散素子８２、及びフィールドレンズ８３は、Ｂ光用空間光変調装置８４Ｂを照明する照明装置を構成する。Ｂ光用空間光変調装置８４Ｂ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８４Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム８５のうちＲ光が入射する面、及びＧ光が入射する面とは異なる面へ入射する。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８５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８６、８７を有する。第１ダイクロイック膜８６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８７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８５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８８の方向へ射出する。投写レンズ８８は、クロスダイクロイックプリズム８５で合成された光をスクリーン８９に向けて投写する。

上記の光源装置１０と同様の構成を有する各色光用光源装置８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂを用いることにより、高い効率でレーザ光を射出できる。これにより、高い効率で供給された光を用いて明るい画像を表示することができるという効果を奏する。なお、プロジェクタ８０は、Ｒ光用光源装置８１Ｒ、Ｇ光用光源装置８１Ｇ、Ｂ光用光源装置８１Ｂがいずれも上記実施例の光源装置１０と同様の構成である場合に限られない。例えば、Ｒ光用光源装置８１Ｒは、ＳＨＧ素子を用いず光源部からの基本波光をそのまま射出するものとしても良い。

プロジェクタは、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。プロジェクタは、空間光変調装置を用いる場合に限られない。プロジェクタは、ガルバノミラー等の走査手段により光源装置からのレーザ光を走査させ、被照射面において画像を表示するレーザスキャン型のプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクタであっても良い。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射出す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。

本発明の光源装置は、画像表示装置である液晶ディスプレイに適用しても良い。本発明の光源装置と導光板とを組み合わせることにより、液晶パネルを照明する照明装置として用いることができる。この場合も、明るく高品質な画像を表示することができる。本発明の光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に適用される場合に限られない。本発明の光源装置は、例えば、レーザ光を用いた露光のための露光装置やレーザ加工装置等の光学系に用いても良い。

以上のように、本発明に係る光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に用いる場合に適している。

本発明の実施例１に係る光源装置の斜視構成を示す図。 光源装置から光学プリズムを取り除いた構成を示す図。 光源装置のＹＺ断面構成を示す図。 基材、第１固定部材、第２固定部材、及び体積ホログラムを示す図。 第１固定部材等を用いた体積ホログラムの固定について説明する図。 実施例１の変形例１について説明する図。 第１貫通孔、及び第１貫通孔の周辺の部分の断面構成を示す図。 実施例１の変形例２について説明する図。 実施例１の変形例３について説明する図。 実施例１の変形例４について説明する図。 本発明の実施例２に係るモニタ装置の概略構成を示す図。 本発明の実施例３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 半導体素子、１２ サブマウント、１３ プリズム支持部、１４ 光学プリズム、１５ ダイクロイック膜、１６ ＳＨＧ素子、１７ ＳＨＧ素子支持部、１８ 体積ホログラム、２０ 基材、２１ 第１固定部材、２２ 第２固定部材、２３ 段差部、２５ 第２凸部、２６ 第１凹部、２７ 第１凸部、２８ 第２凹部、３１ 第１固定面、３２ 第２固定面、３３ 第３固定面、３５ 底面、３６ 側面、３７ 側面、４１、４２、４３ 接触部、５０ 第１固定部材、５１ 第１貫通孔、５２ 第２貫通孔、５３ 上面、５４ 側面、５５ 接着層、５７ 第１ネジ部、５８ 第２ネジ部、６１ 第１構造体、６２ 第２構造体、６３ 嵌合部、６５ 第１固定部材、６６ 間隙、６７ 軸受け孔、７０ モニタ装置、７１ 装置本体、７２ 光伝送部、７３ カメラ、７４ 第１ライトガイド、７５ 第２ライトガイド、７６ 拡散板、７７ 結像レンズ、８０ プロジェクタ、８１Ｒ Ｒ光用光源装置、８１Ｇ Ｇ光用光源装置、８１Ｂ Ｂ光用光源装置、８２ 拡散素子、８３ フィールドレンズ、８４Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、８４Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、８４Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、８５ クロスダイクロイックプリズム、８６ 第１ダイクロイック膜、８７ 第２ダイクロイック膜、８８ 投写レンズ、８９ スクリーン

Claims (15)

1. 光を射出する光源部と、
   前記光源部により射出された光を共振させる外部共振器と、
   第１軸を中心とする前記外部共振器の第１軸回転角を調整するための第１調整軸と、前記第１軸に略直交する軸である第２軸を中心とする前記外部共振器の第２軸回転角を調整するための第２調整軸とを備え、前記第１軸回転角及び前記第２軸回転角が調整された状態で前記外部共振器を固定する外部共振器固定部と、を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記光源部が配置された基材を有し、
   前記外部共振器固定部は、前記第１調整軸により前記基材に対して前記第１軸回転角が調整された第１固定部材と、前記第２調整軸により前記第１固定部材に対して前記第２軸回転角が調整された第２固定部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第１調整軸を受け支える第１軸受け部と、
   前記第２調整軸を受け支える第２軸受け部と、のうちの少なくとも一つを有することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記基材に設けられ、前記第１固定部材を固定する第１固定面と、
   前記第１固定部材に設けられ、前記第２固定部材を固定する第２固定面と、
   前記第２固定部材に設けられ、前記外部共振器を固定する第３固定面と、のうちの少なくとも一つを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。
5. 前記第１固定面に前記第１固定部材を接着する第１接着部材と、
   前記第２固定面に前記第２固定部材を接着する第２接着部材と、
   前記第３固定面に前記外部共振器を接着する第３接着部材と、のうちの少なくとも一つを有することを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記第１固定部材は、前記第１固定部材のうち前記第１固定面に対向する面、及び前記第１固定面に対向する面とは反対側の面を貫通する第１貫通孔と、前記第１固定部材のうち前記第２固定面、及び前記第２固定面とは反対側の面を貫通する第２貫通孔と、のうちの少なくとも一つを有することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記第１固定面に前記第１固定部材を固定する第１ネジ部と、
   前記第２固定面に前記第２固定部材を固定する第２ネジ部と、のうちの少なくとも一つを有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
8. 前記第２固定部材は、第１構造体及び第２構造体を有し、
   前記第１構造体及び前記第２構造体は、前記外部共振器を挟持することを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
9. 前記第２固定面は、前記第１固定部材のうち前記第１構造体に対向する面、及び前記第２構造体に対向する面のいずれか一方であることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
10. 前記第１軸及び前記第２軸は、いずれも前記光源部から前記外部共振器へ入射する光線に略直交することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置。
11. 前記外部共振器は、前記光源部からの光を回折させる体積ホログラムを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光源装置。
12. 光源部からの光を共振させる外部共振器を有する光源装置の製造方法であって、
    第１調整軸を用いて、第１軸を中心とする前記外部共振器の第１軸回転角を調整する第１軸回転角調整工程と、
    第２調整軸を用いて、前記第１軸に略直交する軸である第２軸を中心とする前記外部共振器の第２軸回転角を調整する第２軸回転角調整工程と、
    前記第１軸回転角及び前記第２軸回転角が調整された状態で前記外部共振器を固定する外部共振器固定工程と、を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
13. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする照明装置。
14. 請求項１３に記載の照明装置と、
    前記照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とするモニタ装置。
15. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする画像表示装置。

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