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JP2010186111A - Laser light source device, monitoring device, and image display device - Google Patents

Laser light source device, monitoring device, and image display device Download PDF

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JP2010186111A
JP2010186111A JP2009031008A JP2009031008A JP2010186111A JP 2010186111 A JP2010186111 A JP 2010186111A JP 2009031008 A JP2009031008 A JP 2009031008A JP 2009031008 A JP2009031008 A JP 2009031008A JP 2010186111 A JP2010186111 A JP 2010186111A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
wavelength
laser light
source device
laser
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2009031008A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumika Sumiyama
文香 住山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2009031008A priority Critical patent/JP2010186111A/en
Publication of JP2010186111A publication Critical patent/JP2010186111A/en
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

【課題】小型であって、かつ、複数のレーザー光同士のコヒーレンスを低減させ、スペックルノイズを抑えたレーザー光源装置及びこれを備えた画像表示装置を提供する。
【解決手段】本発明のレーザー光源装置は、基本波光を出力する光源部分と、前記基本波光を入射して、該基本波光に含まれる所定の波長を選択的に透過する波長選択素子と、を備え、前記波長選択素子は、前記基本波光の入射によって選択波長が変化することを特徴とする。
【選択図】図1
The present invention provides a laser light source device that is small in size, reduces coherence between a plurality of laser beams, and suppresses speckle noise, and an image display device including the laser light source device.
A laser light source device according to the present invention comprises: a light source part that outputs fundamental light; and a wavelength selection element that receives the fundamental light and selectively transmits a predetermined wavelength included in the fundamental light. The wavelength selection element is characterized in that a selection wavelength is changed by incidence of the fundamental wave light.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、レーザー光源装置、レーザー光源装置を用いたモニター装置および画像表示装置に関する。   The present invention relates to a laser light source device, a monitor device using the laser light source device, and an image display device.

近年の投射型画像表示装置では、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的である。しかし、このような放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、色再現性範囲が狭い、ランプから放射された紫外線が液晶ライトバルブを劣化させてしまうことがある等の課題がある。そこで、このような放電ランプの代わりに、単色光を照射するレーザー光源を用いた投射型画像表示装置が提案されている。しかしながら、レーザー光源は、上記の課題を持たない反面、干渉性を有するという欠点を持っている。これにより、レーザー光が投射される被投射面より干渉縞がスペックルノイズとして現れ画像が劣化してしまう。高精細な画像を表示させるためには、スペックルノイズの対策が必要となる。   In recent projection type image display apparatuses, a discharge lamp such as an ultrahigh pressure mercury lamp is generally used as a light source. However, such discharge lamps have problems such as a relatively short life, difficult to light instantaneously, a narrow color reproducibility range, and ultraviolet rays emitted from the lamp may deteriorate the liquid crystal light bulb. . Therefore, a projection type image display apparatus using a laser light source that emits monochromatic light instead of such a discharge lamp has been proposed. However, the laser light source does not have the above-described problem, but has a defect that it has coherence. Thereby, interference fringes appear as speckle noise from the projection surface on which the laser light is projected, and the image is deteriorated. In order to display a high-definition image, it is necessary to take measures against speckle noise.

スペックルノイズはコヒーレンス長に依存するため、コヒーレンス長を短くすることによりスペックルノイズを低減することが可能である。スペックルノイズを低減する手段としては、被投射面や、被投射面にレーザー光を投影する光学系内に散乱素子を配置したり、散乱素子を振動させたりする手段がある。このような手段を備えた画像表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
この特許文献1に記載の画像表示装置は、表面に所定形状の凹凸が形成された拡散素子を備えている。この拡散素子を光軸に直交する平面内において、加振手段により、所定の周波数で振動させることで、拡散素子に入射したレーザー光の強度分布が変化する。これによって、スペックルノイズを抑えることが可能となっている。
コヒーレンス長はスペクトル幅と反比例の関係があるため、スペクトル幅を広げる手段によりスペックルノイズが低減されることも知られている。レーザー光源の出力波長幅を制御する手段(例えば、特許文献2参照。)を用いることにより、スペックルノイズを低減することが可能である。
Since speckle noise depends on the coherence length, it is possible to reduce the speckle noise by shortening the coherence length. As means for reducing speckle noise, there are means for arranging a scattering element in a projection surface or an optical system for projecting laser light onto the projection surface, or for vibrating the scattering element. An image display device having such means has been proposed (for example, see Patent Document 1).
The image display device described in Patent Document 1 includes a diffusing element in which irregularities of a predetermined shape are formed on the surface. The intensity distribution of the laser light incident on the diffusing element is changed by vibrating the diffusing element at a predetermined frequency by a vibrating means in a plane orthogonal to the optical axis. As a result, speckle noise can be suppressed.
Since the coherence length is inversely proportional to the spectral width, it is also known that speckle noise is reduced by means of widening the spectral width. Speckle noise can be reduced by using means for controlling the output wavelength width of the laser light source (see, for example, Patent Document 2).

また、高輝度であるプロジェクターの光源には、高出力レーザーが必要となり、高出力化のためにアレイ光源が用いられている。このアレイ光源によるスペックルノイズの対策方法として、アレイ光源の温度を制御する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。この特許文献3に記載の画像表示装置は、アレイ光源の一つ一つの半導体レーザーが、異なる温度に維持されており、各半導体レーザーが、この温度の違いに応じて異なる波長の光束を射出している。このように、出力波長を異ならせることにより、半導体レーザー同士のコヒーレンスが低減し、出力光全体としてスペックルノイズが低減する。   In addition, a high-power laser is required as a light source for a projector having high brightness, and an array light source is used for high output. As a countermeasure against speckle noise caused by the array light source, a method of controlling the temperature of the array light source has been proposed (see, for example, Patent Document 3). In the image display device described in Patent Document 3, each semiconductor laser of an array light source is maintained at a different temperature, and each semiconductor laser emits a light beam having a different wavelength according to the difference in temperature. ing. Thus, by making the output wavelengths different, coherence between the semiconductor lasers is reduced, and speckle noise is reduced as a whole of the output light.

特開2004−144936号公報JP 2004-144936 A 特開平4−69987号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-69987 特開2004−144794号公報JP 2004-144794 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の画像表示装置は、拡散素子を振動させるために、加振手段を用いているため、装置全体が大型化し、また、振動による騒音等が発生してしまう。
また、上記特許文献2に記載の光源装置は、所定の波長の光を選択的に透過する平面板状のバンドパスフィルターを回転させることで、バンドパスフィルターの光軸に対する傾きを連続して変化させる。このようにすることで、バンドパスフィルターを透過する光の波長が連続的に変化して、光源装置全体としてコヒーレンスを低減することができる。しかしながら、このような光源装置をレーザー光源装置として用いた場合には、バンドパスフィルターを回転させるための駆動部が必要となり、光源装置としての実装サイズが大きくなるという問題や騒音、安定的な動作が見込めないという問題等が発生し得る。
また、回転等の駆動部を設ける以外の方法を取る場合はバンドパスフィルターに対して精密加工処理などを施す必要がありコスト上昇の問題が生じる。
However, since the image display device described in Patent Document 1 uses a vibration means to vibrate the diffusing element, the entire device is increased in size and noise due to vibration is generated.
The light source device described in Patent Document 2 continuously changes the tilt of the bandpass filter with respect to the optical axis by rotating a flat plate-shaped bandpass filter that selectively transmits light of a predetermined wavelength. Let By doing in this way, the wavelength of the light which permeate | transmits a band pass filter changes continuously, and it can reduce coherence as the whole light source device. However, when such a light source device is used as a laser light source device, a drive unit for rotating the band-pass filter is required, and the mounting size as a light source device increases, noise, and stable operation. The problem of not being expected can occur.
In addition, when a method other than providing a driving unit such as a rotation is used, it is necessary to perform precision processing or the like on the bandpass filter, which causes a problem of cost increase.

特許文献3に記載の画像表示装置は、外部共振器構造を必要としない光源、すなわち、直接レーザー光を出力する光源の使用を前提としたものである。確かに、外部共振器構造を必要としない光源の場合には、スペックルノイズを抑える効果がある。
ここで、外部共振器を備える光源の場合、基本構成要素は、発光素子、波長選択素子、共振器ミラーである。また、複数の発光素子を用いる場合であっても、コストや組み立ての容易さを考慮して、単一の波長を選択する波長選択素子が用いられるのが一般的である。その結果、特許文献3に記載のように、アレイ光源から射出される光それぞれの波長にばらつきを持たせたとしても、波長選択素子により、単一の波長が選択されることになり、波長選択素子を含めた光源全体のコヒーレンスは低下しない。
The image display device described in Patent Document 3 is premised on the use of a light source that does not require an external resonator structure, that is, a light source that directly outputs laser light. Certainly, in the case of a light source that does not require an external resonator structure, there is an effect of suppressing speckle noise.
Here, in the case of a light source including an external resonator, basic components are a light emitting element, a wavelength selection element, and a resonator mirror. Even when a plurality of light emitting elements are used, a wavelength selecting element that selects a single wavelength is generally used in consideration of cost and ease of assembly. As a result, as described in Patent Document 3, even if the wavelength of each light emitted from the array light source is varied, a single wavelength is selected by the wavelength selection element. The coherence of the entire light source including the element does not decrease.

なお、上述した問題点は、画像表示装置に用いる光源装置に限らず、照明装置など、光源装置を必要とする様々な装置において起こり得る。   The above-described problems may occur in various devices that require a light source device, such as a lighting device, as well as a light source device used in an image display device.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するように、以下の形態または適用例として実現される。   The present invention is realized as the following forms or application examples so as to solve at least a part of the problems described above.

〔適用例1〕本適用例にかかるレーザー光源装置は、基本波光を出力する光源部分と、前記基本波光を入射して、該基本波光に含まれる所定の波長を選択的に透過する波長選択素子と、を備え、前記波長選択素子は、前記基本波光の入射によって選択波長が変化することを特徴とする。   [Application Example 1] A laser light source device according to this application example includes a light source portion that outputs fundamental light, and a wavelength selection element that allows the fundamental light to enter and selectively transmits a predetermined wavelength included in the fundamental light. The wavelength selection element is characterized in that the selection wavelength is changed by the incidence of the fundamental light.

〔適用例2〕本適用例にかかるレーザー光源装置は、共振用の第1のミラーと、外部共振の対象となる基本波光を共振させて得られるレーザー光の一部を透過すると共に、残りの光を前記第1のミラーに向けて反射する共振用の第2のミラーと、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間に配置され、前記基本波光を入射して、該基本波光に含まれる所定の波長の光を選択的に透過する波長選択素子と、を備え、前記波長選択素子は、前記基本波光の入射によって選択波長が変化することを特徴とする。   [Application Example 2] A laser light source device according to this application example transmits a part of laser light obtained by resonating a fundamental mirror light to be resonated with a first mirror for resonance, and the rest. A second mirror for resonance that reflects light toward the first mirror, the first mirror and the second mirror, and the fundamental wave light incident on the second mirror; And a wavelength selection element that selectively transmits light of a predetermined wavelength included in the wavelength selection element, wherein the wavelength selection element has a selection wavelength that is changed by incidence of the fundamental light.

上記適用例によれば、レーザー光源装置から射出される光のスペクトルを外部制御することなく時間的に変化させ、スペクトル幅を広げることが可能となる。また、この射出光を利用した場合、スペックルノイズの低減が可能となる。   According to the application example described above, the spectrum of light emitted from the laser light source device can be temporally changed without external control, and the spectrum width can be widened. In addition, when this emitted light is used, speckle noise can be reduced.

〔適用例3〕上記適用例に記載のレーザー光源装置であって、前記波長選択素子は、前記基本波光の入射によって吸収波長が変化する材料からなってもよい。   Application Example 3 In the laser light source device according to the application example, the wavelength selection element may be made of a material whose absorption wavelength is changed by incidence of the fundamental wave light.

本適用例では、波長選択素子は光の入射により吸収スペクトルが変化する機能性色素分子を用いる。レーザー光による色素分子の励起により色素分子で吸収される波長が変化することを利用し、選択波長を空間的・時間的に外部制御することなく変化させることができる。   In this application example, the wavelength selection element uses functional dye molecules whose absorption spectrum is changed by the incidence of light. By utilizing the fact that the wavelength absorbed by the dye molecule is changed by the excitation of the dye molecule by laser light, the selected wavelength can be changed without external control in space and time.

〔適用例4〕上記適用例に記載のレーザー光源装置であって、前記波長選択素子が、異なる吸収波長帯を持つ少なくとも2種類の混合材料からなることを特徴とする。   Application Example 4 In the laser light source device according to the application example described above, the wavelength selection element is made of at least two kinds of mixed materials having different absorption wavelength bands.

本適用例では、波長選択素子に用いる色素分子は分子構造、pH等により吸収スペクトルを変化させることが可能である。色素分子の吸収波長の選択に応じて上記波長選択素子の透過波長のバンド幅、中心波長を選択することが可能となる。その結果、最終的に出力されるレーザー光の出力波長の自由度を向上させることが可能である。   In this application example, the dye molecule used in the wavelength selection element can change the absorption spectrum depending on the molecular structure, pH, and the like. Depending on the selection of the absorption wavelength of the dye molecule, it is possible to select the transmission wavelength bandwidth and the center wavelength of the wavelength selection element. As a result, it is possible to improve the degree of freedom of the output wavelength of the laser beam that is finally output.

〔適用例5〕上記適用例に記載のレーザー光源装置であって、前記波長選択素子が、異なる吸収波長帯を持つ材料からなる少なくとも2つの分割領域を持つことを特徴とする。   Application Example 5 In the laser light source device according to the application example described above, the wavelength selection element has at least two divided regions made of materials having different absorption wavelength bands.

この結果、波長選択素子において、基本波光の少なくとも2つの入射位置における吸収スペクトルが互いに異なり、これら2つの基本波光の中から透過される光の波長を互いに異なるものとすることができる。   As a result, in the wavelength selection element, the absorption spectra of at least two incident positions of the fundamental wave light are different from each other, and the wavelengths of light transmitted from the two fundamental wave lights can be different from each other.

〔適用例6〕上記適用例に記載のレーザー光源装置であって、前記波長選択素子が、波長選択材料の攪拌のための循環機構を持つことを特徴とする。   Application Example 6 In the laser light source device according to the application example described above, the wavelength selection element has a circulation mechanism for stirring the wavelength selection material.

前記波長選択素子に用いる色素分子は液体であるためセル内を流動させることが可能であることを利用し、セル内の色素分子を循環させる機構を色素分子セルに用いてもよい。この結果、波長選択素子において、異なる励起状態の色素分子が常に入れ替わるため入射位置により吸収スペクトルを時間変化させることが可能となる。   A mechanism that circulates the dye molecules in the cell may be used for the dye molecule cell by utilizing the fact that the dye molecules used in the wavelength selection element are liquid and can flow in the cell. As a result, in the wavelength selection element, the dye molecules in different excited states are always switched, so that the absorption spectrum can be changed with time depending on the incident position.

〔適用例7〕上記適用例に記載のレーザー光源装置であって、前記基本波光を射出する光源にアレイ光源を用いることを特徴とする。   Application Example 7 In the laser light source device according to the application example described above, an array light source is used as a light source for emitting the fundamental wave light.

アレイ光源を用いて異なる複数の光路を通る複数の基本波光を上記波長選択素子に入射させると、入射位置それぞれの位置で色素分子は励起される。複数の基本波光は異なるエミッタより出力された光であるため波長、光強度が各々異なる。その結果、分子の励起状態も入射位置により異なり吸収スペクトルの変化も異なる。透過する光の波長が互いに異なることにより、アレイビーム全体で複数の波長が得られ低コヒーレンス光を射出することが可能となる。また、本適用例における波長選択素子は励起後飽和状態の後に光の放出により非励起状態へ外部制御無しに戻すことが可能である。波長選択素子の吸収スペクトルの可逆反応を利用することにより、波長選択素子自体を回転する等の駆動、もしくは波長を位置により異ならせるための精密加工をする必要なく、励起光の入射のみで自律的に吸収スペクトルの変化を空間的・時間的に生じさせることができ低コヒーレンス化の効果が得られる。   When a plurality of fundamental light beams passing through a plurality of different optical paths are made incident on the wavelength selection element using an array light source, the dye molecules are excited at each of the incident positions. Since the plurality of fundamental wave lights are lights outputted from different emitters, the wavelengths and the light intensities are different from each other. As a result, the excited state of the molecule varies depending on the incident position, and the change in the absorption spectrum also varies. Since the wavelengths of transmitted light are different from each other, a plurality of wavelengths can be obtained for the entire array beam, and low-coherence light can be emitted. Further, the wavelength selection element in this application example can be returned to the non-excited state without external control by light emission after the saturated state after excitation. By utilizing the reversible reaction of the absorption spectrum of the wavelength selection element, it is autonomous only by the incidence of excitation light without the need to drive the wavelength selection element itself or perform precision processing to vary the wavelength depending on the position. In addition, the absorption spectrum can be changed spatially and temporally, and the effect of low coherence can be obtained.

〔適用例8〕上記適用例に記載のレーザー光源装置であって、前記波長選択素子と異なる別の波長選択素子を備えることを特徴とする。   Application Example 8 The laser light source device according to the application example described above, characterized in that it includes another wavelength selection element different from the wavelength selection element.

基本波光を出力する光源の出力波長幅が色素分子の吸収波長幅よりも狭い場合は、色素分子の吸収中心波長を制御することにより所望の透過波長が得られる。一方、基本波光を出力する光源の出力波長幅が色素分子の吸収波長幅よりも広い場合は、色素分子の吸収波長外の波長は長波長側も短波長側も全て透過する。その結果、前記波長選択素子単独で特定の透過波長を選択することが困難となる。そこで、別の波長選択素子を用いて基本波光の出力波長を色素分子の吸収波長幅程度に制限することにより、色素分子による波長選択を効果的に行うことが可能となる。   When the output wavelength width of the light source that outputs the fundamental wave light is narrower than the absorption wavelength width of the dye molecule, a desired transmission wavelength can be obtained by controlling the absorption center wavelength of the dye molecule. On the other hand, when the output wavelength width of the light source that outputs the fundamental wave light is wider than the absorption wavelength width of the dye molecule, all wavelengths outside the absorption wavelength of the dye molecule are transmitted on both the long wavelength side and the short wavelength side. As a result, it becomes difficult to select a specific transmission wavelength with the wavelength selection element alone. Therefore, by using another wavelength selection element to limit the output wavelength of the fundamental wave light to about the absorption wavelength width of the dye molecule, the wavelength selection by the dye molecule can be performed effectively.

〔適用例9〕上記適用例に記載のレーザー光源装置であって、前記別の波長選択素子は、選択波長が固定であることを特徴とする。   Application Example 9 In the laser light source device according to the application example described above, the wavelength selection element has a fixed selection wavelength.

これにより、色素分子による波長選択を効果的に行うことが可能となる。   This makes it possible to effectively perform wavelength selection by the dye molecules.

〔適用例10〕上記適用例に記載のレーザー光源装置であって、さらに、前記基本波光を入射して、波長を変換する波長変換素子を備え、前記波長変換素子は、前記波長選択素子において選択的に透過される光の波長に対応した波長変換を行うことを特徴とする。   [Application Example 10] The laser light source device according to the application example described above, further including a wavelength conversion element that receives the fundamental light and converts a wavelength, and the wavelength conversion element is selected by the wavelength selection element Wavelength conversion corresponding to the wavelength of the transmitted light is performed.

これにより、波長変換を伴うレーザー光源装置においても、スペックルノイズの低減が可能となる。   Thereby, it is possible to reduce speckle noise even in a laser light source device with wavelength conversion.

〔適用例11〕上記適用例1から適用例10のいずれか一つに記載のレーザー光源装置と、前記レーザー光源装置により照射された被写体を撮像する撮像部と、を備えることを特徴とするモニター装置。   Application Example 11 A monitor comprising: the laser light source device according to any one of Application Example 1 to Application Example 10; and an imaging unit that images a subject irradiated by the laser light source device. apparatus.

〔適用例12〕上記適用例1から適用例10のいずれか一つに記載のレーザー光源装置と、前記レーザー光源装置から射出されたレーザー光を画像信号に応じて変調する光変調部と、前記光変調部により形成された画像を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする画像表示装置。   Application Example 12 The laser light source device according to any one of Application Examples 1 to 10, the light modulation unit that modulates the laser light emitted from the laser light source device according to an image signal, An image display apparatus comprising: a projection optical system that projects an image formed by the light modulation unit.

本発明の第1実施形態に係る光源装置を示す平面図。The top view which shows the light source device which concerns on 1st Embodiment of this invention. バンドパスフィルターの吸収特性(色素A,色素B基底状態)。Absorption characteristics of the bandpass filter (Dye A, Dye B ground state). バンドパスフィルターの透過特性(色素A,色素B基底状態)。Transmission characteristics of the bandpass filter (Dye A, Dye B ground state). レーザー色素のエネルギー準位図概略図。Schematic diagram of energy level diagram of laser dye. バンドパスフィルターの吸収特性(色素A基底状態、色素B飽和状態)。Absorption characteristics of the bandpass filter (Dye A ground state, Dye B saturated state). バンドパスフィルターの透過特性(色素A基底状態、色素B飽和状態)。Transmission characteristics of the bandpass filter (Dye A ground state, Dye B saturated state). バンドパスフィルターの吸収特性(色素A飽和状態、色素B基底状態)。Absorption characteristics of the bandpass filter (Dye A saturated state, Dye B ground state). バンドパスフィルターの透過特性(色素A飽和状態、色素B基底状態)。Transmission characteristics of the bandpass filter (Dye A saturated state, Dye B ground state). 本発明の第2実施形態に係る光源装置を示す平面図。The top view which shows the light source device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る光源装置を示す平面図。The top view which shows the light source device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る光源装置を示す平面図。The top view which shows the light source device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る光源装置を示す平面図。The top view which shows the light source device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係る光源装置を示す平面図。The top view which shows the light source device which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態に係るモニター装置を示す概略図。Schematic which shows the monitor apparatus which concerns on 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態に係るプロジェクターを示す概略図。Schematic which shows the projector which concerns on 8th Embodiment of this invention.

[第1の実施形態]
次に、本発明の第1の実施形態について、図1から図8を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態としてのレーザー光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザー光源装置100は、外部共振型のレーザー光源装置であって、光源としての半導体レーザー20と、第2のミラーとしての出力ミラー50と、半導体レーザー20と出力ミラー50との間に設けられた波長選択素子としてのバンドパスフィルター30と、を備えている。半導体レーザー20は、レーザー素子21〜24がX軸方向に並ぶアレイ構造を有する。各レーザー素子21〜24は、面発光型のレーザー素子である。各レーザー素子21〜24は、基本波光としての基本レーザー光をY軸方向に射出する。基本レーザー光は、中心波長が635nmであって所定の帯域幅を有する赤色光である。なお、半導体レーザー20が備えるレーザー素子の数は図に示すアレイ以外に単一素子であってもよい。また、アレイのレーザー素子数は4つに限らず、任意の数であってもよい。出力ミラー50は、各レーザー素子21〜24の有する第1のミラーとしての共振用ミラー(図示せず)と対をなして外部共振器を構成する。
[First Embodiment]
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a laser light source device as one embodiment of the present invention. This laser light source device 100 is an external resonance type laser light source device, and is provided between a semiconductor laser 20 as a light source, an output mirror 50 as a second mirror, and between the semiconductor laser 20 and the output mirror 50. And a band pass filter 30 as a wavelength selection element. The semiconductor laser 20 has an array structure in which laser elements 21 to 24 are arranged in the X-axis direction. Each of the laser elements 21 to 24 is a surface emitting laser element. Each of the laser elements 21 to 24 emits fundamental laser light as fundamental wave light in the Y-axis direction. The basic laser light is red light having a center wavelength of 635 nm and a predetermined bandwidth. The number of laser elements included in the semiconductor laser 20 may be a single element other than the array shown in the figure. Further, the number of laser elements in the array is not limited to four and may be any number. The output mirror 50 is paired with a resonance mirror (not shown) as a first mirror of each of the laser elements 21 to 24 to constitute an external resonator.

レーザー光源装置100は、各面発光レーザー素子21〜24から射出される基本レーザー光を、出力ミラー50と共振用ミラーとで構成される外部共振器を用いて更に共振して増幅させ、より高い出力のレーザー光として射出する。具体的には、各レーザー素子21〜24から射出した基本レーザー光W11〜W14のうち、所定の波長の光W21〜W24が、バンドパスフィルター30において選択的に透過する。光W21〜W24は、出力ミラー50においてその大部分が反射され、反射光R21〜R24となって、バンドパスフィルター30を介して再び各レーザー素子21〜24に入射する。出力ミラー50において反射されなかった光は、射出光W41〜W44として、レーザー光源装置100から射出する。レーザー素子21〜24に戻ってきたレーザー光は、光R11〜R14として、基本レーザー光W11〜W14と共に半導体レーザー20から射出する。   The laser light source device 100 further resonates and amplifies the basic laser light emitted from each of the surface emitting laser elements 21 to 24 using an external resonator composed of the output mirror 50 and the resonance mirror, and is higher. Emitted as output laser light. Specifically, among the basic laser beams W11 to W14 emitted from the laser elements 21 to 24, light W21 to W24 having a predetermined wavelength is selectively transmitted through the bandpass filter 30. Most of the light W21 to W24 is reflected by the output mirror 50, becomes reflected light R21 to R24, and enters the laser elements 21 to 24 again via the bandpass filter 30. The light that has not been reflected by the output mirror 50 is emitted from the laser light source device 100 as emitted light W41 to W44. The laser light returned to the laser elements 21 to 24 is emitted from the semiconductor laser 20 together with the basic laser lights W11 to W14 as light R11 to R14.

バンドパスフィルター30は、液体色素分子二種類が混合されたセルから構成される。例えば、赤色の光源に対しては600〜700nmの波長に吸収領域を持つ色素(Rhodamine700, Rhodamine800, Oxazine750, Nile Blue690 等)を用い、一種類もしくは吸収中心波長が異なる二種類の色素を混合することによりバンドパスフィルターとしての機能を持たせる。また、色素の種類は所望の光源の波長により応じて選択し、緑色の光源に対しては500〜600nmの波長に吸収領域を持つ色素(Rhodamine590, Rhodamine610, Rhodamine6G等)を用いる。青色の光源に対しては、400〜500nmの波長に吸収領域を持つ色素(Coumarin440, Coumarin460, Coumarin450 等)を用いてバンドパスフィルターとして利用する。   The band pass filter 30 is composed of a cell in which two types of liquid dye molecules are mixed. For example, for a red light source, a dye having an absorption region at a wavelength of 600 to 700 nm (Rhodamine 700, Rhodamine 800, Oxazine 750, Nile Blue 690, etc.) is used, and one kind or two kinds of dyes having different absorption center wavelengths are mixed. To provide a function as a bandpass filter. The type of the dye is selected according to the wavelength of the desired light source, and for the green light source, a dye having an absorption region at a wavelength of 500 to 600 nm (Rhodamine 590, Rhodamine 610, Rhodamine 6G, etc.) is used. For a blue light source, a dye having an absorption region at a wavelength of 400 to 500 nm (Coumarin440, Coumarin460, Coumarin450, etc.) is used as a bandpass filter.

図2〜図8は、図1に示すバンドパスフィルター30の吸収・透過特性およびエネルギー準位図を模式的に示す説明図である。バンドパスフィルター30は、二種類の色素(色素A、色素B)の二つの吸収ピーク間の波長を透過させる。色素分子の持つ特性により、光を入射させた際に色素分子は励起され基底状態S0から励起状態S1に遷移し、その際に光の吸収が生じる。励起された色素分子は不安定な状態であるため、各色素分子が独自に持つエネルギーバンドに応じて発光し基底状態に戻る。再び光が入射した場合は励起され、光を吸収し励起状態に遷移しこの過程を繰り返す。全ての色素分子が一斉に同じ過程を繰り返すことはなく、分子の中には励起状態が維持され吸収が生じない分子も混在する状態となり色素セルの位置に応じて異なる波長が透過する。その結果、上記波長選択素子により時間的・空間的に異なる波長が選択される。よって、レーザー光源装置100から射出される射出光W41〜W44は時間的に波長が異なり、射出光W41〜W44はそれぞれの波長が異なることになる。具体的には、Nile Blue640とRhodamine700の混合色素を用いた場合、基底状態ではレーザーの入射により、各色素で吸収が生じる(Nile Blue 640吸収最大:640nm, Rhodamine700 吸収最大:650nm)。基本波光の出力波長幅が各色素の吸収波長幅より概ね狭い場合、透過するのは、各吸収中心波長に挟まれた波長領域である。よって、透過光の中心波長は645nmである。光源による励起後、Nile Blue640が先に飽和状態になった場合は640nmに吸収が無くなるため透過中心波長は、645nmよりも短波長側に移動する。一方、Rhodamine700が先に飽和状態になった場合は、645nmよりも長波長側に透過中心波長が移動する。さらに、両色素分子が飽和状態となった場合は、色素セルにバンドパスフィルターとしての機能はなくなり光源の波長がそのまま透過する。各色素の飽和状態はアレイ光源の発振波長および強度に依存して変化する。本実施形態の目的は波長シフトによるスペックルノイズ低減にあるため、バンドパスフィルターの透過波長の精密な制御は必要ではなく透過波長が変化する現象が生じることを利用する。
以上から、レーザー光源装置100から射出される射出光のスペクトルが時間的に変化することになる。また、レーザー光源装置100から射出される射出光を全体でみると、即ち射出光W41〜W44を合成したものとしてみると、スペクトル幅が広がることになる。これにより、この射出光を利用した場合、スペックルノイズの低減が可能となる。
吸収波長が変化する応答時間は色素分子の材料にも依存するが、応答速度が速い材料でピコ秒レベルであり、ヒトの目の積算時間未満である。その結果、励起光の入射のみで自律的に吸収スペクトルの変化を時間的に生じさせることができ反応前後の波長が目で積算されることにより低コヒーレンス化と同様の効果が得られる。
2 to 8 are explanatory diagrams schematically showing absorption / transmission characteristics and energy level diagrams of the bandpass filter 30 shown in FIG. The band pass filter 30 transmits the wavelength between two absorption peaks of two types of dyes (Dye A and Dye B). Due to the characteristics of the dye molecule, the dye molecule is excited when light is incident thereon and transitions from the ground state S0 to the excited state S1, and light is absorbed at that time. Since the excited dye molecules are in an unstable state, light is emitted according to the energy band of each dye molecule and returns to the ground state. When light is incident again, it is excited, absorbs light, transitions to an excited state, and repeats this process. All the dye molecules do not repeat the same process at the same time, and the molecules are in a state where the excited state is maintained and no absorption occurs, and different wavelengths are transmitted depending on the position of the dye cell. As a result, different wavelengths in time and space are selected by the wavelength selection element. Therefore, the emitted lights W41 to W44 emitted from the laser light source device 100 have different wavelengths in time, and the emitted lights W41 to W44 have different wavelengths. Specifically, when a mixed dye of Nile Blue 640 and Rhodamine 700 is used, absorption occurs in each dye by the incidence of laser in the ground state (Nile Blue 640 absorption maximum: 640 nm, Rhodamine 700 absorption maximum: 650 nm). When the output wavelength width of the fundamental wave light is substantially narrower than the absorption wavelength width of each dye, what is transmitted is a wavelength region sandwiched between the respective absorption center wavelengths. Therefore, the center wavelength of transmitted light is 645 nm. When Nile Blue 640 is saturated first after excitation by the light source, the absorption center wavelength shifts to a shorter wavelength side than 645 nm because there is no absorption at 640 nm. On the other hand, when Rhodamine 700 is saturated first, the transmission center wavelength moves to a longer wavelength side than 645 nm. Further, when both the dye molecules are saturated, the dye cell has no function as a bandpass filter and the wavelength of the light source is transmitted as it is. The saturation state of each dye changes depending on the oscillation wavelength and intensity of the array light source. Since the object of the present embodiment is to reduce speckle noise due to wavelength shift, it is not necessary to precisely control the transmission wavelength of the bandpass filter, and the phenomenon that the transmission wavelength changes occurs.
From the above, the spectrum of the emitted light emitted from the laser light source device 100 changes with time. Further, when the emission light emitted from the laser light source device 100 is viewed as a whole, that is, when the emission lights W41 to W44 are combined, the spectrum width is widened. Thereby, when this emitted light is used, speckle noise can be reduced.
Although the response time at which the absorption wavelength changes depends on the material of the dye molecule, it is a picosecond level for a material with a fast response speed, which is less than the accumulated time of the human eye. As a result, an absorption spectrum can be autonomously changed temporally only by the incidence of excitation light, and the same effect as that of low coherence can be obtained by visually integrating the wavelengths before and after the reaction.

[第2の実施形態]
図9は、第2の実施形態におけるレーザー光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザー光源装置100aは、バンドパスフィルター30aの形状が異なる点において、図1に示すレーザー光源装置100と異なり、他の構成については、第1の実施形態と同じである。第1の実施形態におけるバンドパスフィルター30(図1)は、1個のセル内に色素分子を入れていたのに対して、バンドパスフィルター30aは、領域分割されたセル形状を有している。
領域分割されたセルは各々異なる吸収波長を持つ色素を用いる。また、色素分子(シアニン系色素等)はpH濃度により吸収波長が変化する性質を持つため、同じ色素分子でもpH濃度が異なる色素分子でも良い。
レーザー光源装置100aの動作およびバンドパスフィルター30aにおける選択波長が変化する動作は第1の実施形態と同様である。
領域により異なる吸収波長を持つ分子を用いることにより、より広い透過スペクトル幅、複数種類の透過スペクトルを得ることが可能となる。領域により透過スペクトルが異なることにより、スペックルノイズ低減効果を増加させることが可能となる。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a laser light source device according to the second embodiment. The laser light source device 100a is different from the laser light source device 100 shown in FIG. 1 in that the shape of the bandpass filter 30a is different, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. The bandpass filter 30 (FIG. 1) in the first embodiment has a dye molecule in one cell, whereas the bandpass filter 30a has a cell shape divided into regions. .
Each divided cell uses a dye having a different absorption wavelength. In addition, since the dye molecules (cyanine dyes, etc.) have the property that the absorption wavelength varies depending on the pH concentration, the same dye molecules or dye molecules having different pH concentrations may be used.
The operation of the laser light source device 100a and the operation of changing the selected wavelength in the bandpass filter 30a are the same as in the first embodiment.
By using molecules having different absorption wavelengths depending on the region, a wider transmission spectrum width and a plurality of types of transmission spectra can be obtained. It is possible to increase the speckle noise reduction effect by changing the transmission spectrum depending on the region.

[第3の実施形態]
図10は、第3の実施形態におけるレーザー光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザー光源装置100bは、バンドパスフィルター30bの形状が異なる点において、図1に示すレーザー光源装置100と異なり、他の構成については、第1の実施形態と同じである。第1の実施形態におけるバンドパスフィルター30(図1)は、1個のセル内に色素分子を入れていたのに対して、バンドパスフィルター30bは、1個のセルに対して内部の色素分子を循環させる機構60を有している点で異なる。アレイレーザー光源の入射ビームにより励起された分子をセル内で循環させることにより、異なる励起状態の色素分子が常に入れ替わるため入射位置により吸収スペクトルを時間変化させることが可能となる。セルの循環には小型ポンプ等を用いる。
これにより、より広い透過スペクトル幅、複数種類の透過スペクトルを得ることが可能となる。したがって、スペックルノイズ低減効果を増加させることが可能となる。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a laser light source device according to the third embodiment. This laser light source device 100b differs from the laser light source device 100 shown in FIG. 1 in that the shape of the bandpass filter 30b is different, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. The band-pass filter 30 (FIG. 1) in the first embodiment has a dye molecule in one cell, whereas the band-pass filter 30b has an internal dye molecule in one cell. It differs in that it has a mechanism 60 that circulates. By circulating the molecules excited by the incident beam of the array laser light source in the cell, the dye molecules in different excited states are always exchanged, so that the absorption spectrum can be changed with time depending on the incident position. A small pump or the like is used for circulation of the cell.
Thereby, it is possible to obtain a wider transmission spectrum width and a plurality of types of transmission spectra. Therefore, the speckle noise reduction effect can be increased.

[第4の実施形態]
図11は、第4の実施形態におけるレーザー光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザー光源装置100cは、バンドパスフィルター30に加えてさらに別の波長選択素子としてのバンドパスフィルター31が加えられた点において、図1に示すレーザー光源装置100と異なり、他の構成については、第1の実施形態と同じである。バンドパスフィルター31は一般的なバンドパスフィルターであり、バンドパスフィルター30のように選択波長が変化するものではない。バンドパスフィルター31としては、その選択波長の範囲がバンドパスフィルター30の持つ吸収波長のバンド幅と概ね等しいものを使用する。半導体レーザー20から射出される基本波光の出力波長幅が、バンドパスフィルター30の色素分子の吸収波長の変化範囲よりも広い場合は、吸収波長より外側の短波長の光や長波長の光がバンドパスフィルター30を透過することとなる。すると、所望の波長によるレーザー共振を得られなくなってしまう。よって、バンドパスフィルター31を用いることにより基本波光のスペクトル幅をバンドパスフィルター30の持つ吸収波長のバンド幅と概ね等しくなる程度に制限する。その結果、所望の波長から大きく外れた波長はバンドパスフィルター30には入射しないため、バンドパスフィルター30の吸収波長に応じて特定の波長のみを透過させることが可能となる。そして、所望の波長のレーザー光が得られる。
これにより、レーザー光の安定した共振が可能となる。
[Fourth Embodiment]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a laser light source device according to the fourth embodiment. This laser light source device 100c is different from the laser light source device 100 shown in FIG. 1 in that a band pass filter 31 as another wavelength selection element is added in addition to the band pass filter 30. The same as in the first embodiment. The bandpass filter 31 is a general bandpass filter, and the selected wavelength does not change unlike the bandpass filter 30. As the band-pass filter 31, a filter whose selection wavelength range is approximately equal to the band width of the absorption wavelength of the band-pass filter 30 is used. When the output wavelength width of the fundamental wave light emitted from the semiconductor laser 20 is wider than the change range of the absorption wavelength of the dye molecules of the bandpass filter 30, short-wavelength light and long-wavelength light outside the absorption wavelength are in the band. The light passes through the pass filter 30. Then, it becomes impossible to obtain laser resonance with a desired wavelength. Therefore, by using the bandpass filter 31, the spectrum width of the fundamental light is limited to be approximately equal to the bandwidth of the absorption wavelength of the bandpass filter 30. As a result, since a wavelength greatly deviating from a desired wavelength does not enter the bandpass filter 30, only a specific wavelength can be transmitted according to the absorption wavelength of the bandpass filter 30. A laser beam having a desired wavelength is obtained.
Thereby, stable resonance of the laser beam is possible.

[第5の実施形態]
図12は、第5の実施形態におけるレーザー光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザー光源装置100dは、波長変換素子40を備えている点において、図1に示すレーザー光源装置100と異なる。波長変換素子40は、第2高調波発生(SHG:Second Harmonic Generation)の現象、すなわち、2個の光子が2倍の振動数をもつ1つの光子に変換される(1/2の波長の光に変換される)2次の非線形光学現象を引き起こす素子であり、強誘電体材料に分極反転構造が形成されたものである。例えば、波長変換素子40として、PPLN(Periodically Poled LiNb3)を用いることができる。なお、この分極反転構造における自発分極と反転分極との分極反転周期(ドメインピッチ)は、初期状態では波長変換素子40内において均一であるものとする。波長変換素子40は、半導体レーザー20と、バンドパスフィルター30と、の間に配置されている。そして、波長変換素子40は、基本レーザー光(基本波光源)W11〜W14が入射され、それぞれ1/2の波長に変換された光を射出する。特に、直接発振が現時点では技術的に困難である緑色の波長領域においては本手法の波長変換が最も実用的である。また、波長変換素子40はバンドパスフィルター30と出力ミラー50の間に配置されてもよい。この実施形態では、出力ミラー50は、基本波光を反射し、第2高調波を透過する特性を有するものであっても良い。
これにより、波長変換素子を用いて第2高調波を得る形式のレーザー光源装置においても、広いスペクトル幅や、時間的に変化するスペクトルを得ることが可能となる。したがって、スペックルノイズを低減させることが可能となる。
[Fifth Embodiment]
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a laser light source device according to the fifth embodiment. This laser light source device 100d is different from the laser light source device 100 shown in FIG. The wavelength conversion element 40 is a phenomenon of second harmonic generation (SHG), that is, two photons are converted into one photon having twice the frequency (light having a wavelength of 1/2). This is an element that causes a second-order nonlinear optical phenomenon, and has a polarization inversion structure formed in a ferroelectric material. For example, PPLN (Periodically Poled LiNb3) can be used as the wavelength conversion element 40. It is assumed that the polarization inversion period (domain pitch) between the spontaneous polarization and the inversion polarization in this polarization inversion structure is uniform in the wavelength conversion element 40 in the initial state. The wavelength conversion element 40 is disposed between the semiconductor laser 20 and the bandpass filter 30. And the wavelength conversion element 40 inject | emits the fundamental laser beam (fundamental wave light source) W11-W14, and inject | emits the light converted into the wavelength of 1/2, respectively. In particular, the wavelength conversion of this method is most practical in the green wavelength region where direct oscillation is technically difficult at present. Further, the wavelength conversion element 40 may be disposed between the band pass filter 30 and the output mirror 50. In this embodiment, the output mirror 50 may have a characteristic of reflecting the fundamental light and transmitting the second harmonic.
As a result, even in a laser light source device that obtains the second harmonic using the wavelength conversion element, it is possible to obtain a wide spectrum width or a spectrum that changes with time. Therefore, speckle noise can be reduced.

[第6の実施形態]
図13は、第6の実施形態におけるレーザー光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザー光源装置100eは、バンドパスフィルター30eを配置する位置が異なる点において、図1に示すレーザー光源装置100と異なり、他の構成については、第1の実施形態と同じである。第1の実施形態におけるバンドパスフィルター30(図1)は、共振器内に配置されていたが、本実施形態では、バンドパスフィルター30eを光源部分としての共振器の外に配置している。このような場合でも、レーザー発振後のビームに対して空間的、時間的に異なる波長を選択することが可能であり、スペックルノイズの低減が可能となる。
[Sixth Embodiment]
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a laser light source device according to the sixth embodiment. This laser light source device 100e is different from the laser light source device 100 shown in FIG. 1 in that the position where the band pass filter 30e is arranged, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. The band-pass filter 30 (FIG. 1) in the first embodiment is disposed in the resonator. In the present embodiment, the band-pass filter 30e is disposed outside the resonator as the light source portion. Even in such a case, it is possible to select spatially and temporally different wavelengths for the beam after laser oscillation, and speckle noise can be reduced.

[第7の実施形態]
図14は、本発明のレーザー光源装置を適用したモニター装置の実施形態(第7の実施形態)を示す概略構成図である。このモニター装置400は、装置本体410と、光伝送部420と、を備えている。装置本体410は、上述した第1の実施形態におけるレーザー光源装置100(図1)を備えている。また、装置本体410は、集光レンズ150と、カメラ411と、を備えている。
[Seventh Embodiment]
FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing an embodiment (seventh embodiment) of a monitor device to which the laser light source device of the present invention is applied. The monitor device 400 includes a device main body 410 and an optical transmission unit 420. The apparatus main body 410 includes the laser light source apparatus 100 (FIG. 1) in the first embodiment described above. In addition, the apparatus main body 410 includes a condenser lens 150 and a camera 411.

光伝送部420は、光を送る側のライトガイド421と、光を受ける側のライトガイド422と、を備えている。各ライドガイド421,422は、多数本の光ファイバを束ねたものであり、レーザー光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド421の入射側にはレーザー光源装置100が配置され、他方の射出側には拡散板423が配置されている。光を受ける側のライトガイド422の入射側には結像レンズ424が配置されている。   The light transmission unit 420 includes a light guide 421 that transmits light and a light guide 422 that receives light. Each of the ride guides 421 and 422 is a bundle of a large number of optical fibers, and can send laser light to a distant place. The laser light source device 100 is arranged on the incident side of the light guide 421 on the light sending side, and the diffusion plate 423 is arranged on the other emission side. An imaging lens 424 is disposed on the incident side of the light guide 422 on the light receiving side.

レーザー光源装置100から射出されたレーザー光は、集光レンズ150で集められ、ライトガイド421を伝って拡散板423により拡散されて被写体を照射する。そして、被写体からの反射光は、結像レンズ424に入射して、ライトガイド422を伝ってカメラ411に送られる。このようにして、レーザー光源装置100により射出したレーザー光によって被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像を、カメラ411で撮像することができる。なお、モニター装置400において、レーザー光源装置100に代えて、上述したレーザー光源装置100a〜100eのいずれかを備えるようにしてもよい。   The laser light emitted from the laser light source device 100 is collected by the condenser lens 150, is diffused by the diffusion plate 423 through the light guide 421, and irradiates the subject. Then, the reflected light from the subject enters the imaging lens 424, travels through the light guide 422, and is sent to the camera 411. In this way, an image based on the reflected light obtained by irradiating the subject with the laser light emitted from the laser light source device 100 can be captured by the camera 411. Note that the monitor device 400 may include any of the laser light source devices 100a to 100e described above instead of the laser light source device 100.

[第8の実施形態]
図15は、本発明のレーザー光源装置を適用したプロジェクターの実施形態(第8の実施形態)を示す概略構成図である。このプロジェクター500は、赤色光を射出する前述のレーザー光源装置100(図1)と、緑色光を射出するレーザー光源装置100fと、青色光を射出するレーザー光源装置100jと、を備えている。レーザー光源装置100fは、半導体レーザー20aと、バンドパスフィルター30eと、波長変換素子40と、出力ミラー50aと、を備えている。レーザー光源装置100fから射出されるレーザー光は、低コヒーレンスとなっている。レーザー光源装置100jは、半導体レーザー20bと、バンドパスフィルター30gと、波長変換素子40aと、出力ミラー50bと、を備えている。レーザー光源装置100jから射出されるレーザー光は、低コヒーレンスとなっている。なお、レーザー光源装置100fやレーザー光源装置100jには、上述したレーザー光源装置100や100a〜100eのいずれかの構成を適用してもよい。
[Eighth Embodiment]
FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing an embodiment (eighth embodiment) of a projector to which the laser light source device of the invention is applied. The projector 500 includes the laser light source device 100 (FIG. 1) that emits red light, the laser light source device 100f that emits green light, and the laser light source device 100j that emits blue light. The laser light source device 100f includes a semiconductor laser 20a, a band pass filter 30e, a wavelength conversion element 40, and an output mirror 50a. Laser light emitted from the laser light source device 100f has low coherence. The laser light source device 100j includes a semiconductor laser 20b, a bandpass filter 30g, a wavelength conversion element 40a, and an output mirror 50b. The laser light emitted from the laser light source device 100j has low coherence. The laser light source device 100f and the laser light source device 100j may have any of the above-described configurations of the laser light source device 100 and 100a to 100e.

また、プロジェクター500は、各色光を射出するレーザー光源装置100,100f,100jから射出された各色のレーザー光LBr,LBg,LBbをパソコン(図示省略)等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する液晶ライトバルブ504R,504G,504Bを備えている。また、プロジェクター500は、液晶ライトバルブ504R,504G,504Bから射出された光を合成するクロスダイクロイックプリズム506と、投写レンズ507と、を備えている。   In addition, the projector 500 respectively outputs the laser beams LBr, LBg, and LBb of each color emitted from the laser light source devices 100, 100f, and 100j that emit each color light according to image signals sent from a personal computer (not shown) or the like. Liquid crystal light valves 504R, 504G, and 504B for modulation are provided. The projector 500 also includes a cross dichroic prism 506 that combines light emitted from the liquid crystal light valves 504R, 504G, and 504B, and a projection lens 507.

さらに、プロジェクター500は、各レーザー光源装置100,100f,100jから射出されたレーザー光の照度分布を均一化させるため、各レーザー光源装置100,100f,100jよりも光路下流側に、均一化光学系502R,502G,502Bが配置されている。プロジェクター500は、これらの均一化光学系502R,502G,502Bによって照度分布が均一化された光で液晶ライトバルブ504R,504G,504Bを照射している。なお、均一化光学系502R,502G,502Bは、例えば、ホログラムとフィールドレンズとの組み合わせによって構成することができる。   Further, the projector 500 makes the uniform optical system downstream of the laser light source devices 100, 100f, 100j in order to make the illuminance distribution of the laser light emitted from the laser light source devices 100, 100f, 100j uniform. 502R, 502G, and 502B are arranged. The projector 500 irradiates the liquid crystal light valves 504R, 504G, and 504B with light whose illuminance distribution is made uniform by these uniformizing optical systems 502R, 502G, and 502B. The uniformizing optical systems 502R, 502G, and 502B can be configured by a combination of a hologram and a field lens, for example.

各液晶ライトバルブ504R,504G,504B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506に入射する。このプリズム506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。そして、合成された光は投写レンズ507によってスクリーン510上に投写され、拡大された画像が表示される。   The three color lights modulated by the liquid crystal light valves 504R, 504G, and 504B are incident on the cross dichroic prism 506. The prism 506 is formed by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged in a cross shape on the inner surface thereof. The combined light is projected onto the screen 510 by the projection lens 507, and an enlarged image is displayed.

上述したように、各レーザー光源装置100,100f,100jから射出されたレーザー光はコヒーレンスが低くなっている。従って、合成光が投写されるスクリーン510において、スペックルノイズを低減することができる。上述した第8の実施形態では、プロジェクター500における光変調手段としては、液晶ライトバルブを用いるものであったが、液晶ライトバルブに限らず、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス:Texas Instruments社の商標)など、他の任意の変調手段を用いる構成であってもよい。また、上述した第1〜第6の実施形態におけるレーザー光源装置100〜100eは、モニター装置(第7の実施形態)及びプロジェクター(第8の実施形態)以外にも、照明装置など、光源を必要とする任意の装置に用いることができる。   As described above, the laser light emitted from each of the laser light source devices 100, 100f, and 100j has low coherence. Therefore, speckle noise can be reduced on the screen 510 on which the combined light is projected. In the above-described eighth embodiment, the liquid crystal light valve is used as the light modulation means in the projector 500. However, the light modulation means is not limited to the liquid crystal light valve. A configuration using other arbitrary modulation means may be used. In addition, the laser light source devices 100 to 100e in the first to sixth embodiments described above require a light source such as a lighting device in addition to the monitor device (seventh embodiment) and the projector (eighth embodiment). It can be used for any device.

20,20a,20b…半導体レーザー、21〜24…レーザー素子、30、31…バンドパスフィルター、40,40a…波長変換素子、50,50a,50b…出力ミラー、60…機構、100,100a〜100j…レーザー光源装置、150…集光レンズ、400…モニター装置、410…装置本体、411…カメラ、420…光伝送部、421,422…ライトガイド、423…拡散板、424…結像レンズ、500…プロジェクター、502R…均一化光学系、504R…液晶ライトバルブ、506…クロスダイクロイックプリズム、507…投写レンズ、510…スクリーン。   20, 20a, 20b ... semiconductor laser, 21-24 ... laser element, 30, 31 ... band pass filter, 40, 40a ... wavelength conversion element, 50, 50a, 50b ... output mirror, 60 ... mechanism, 100, 100a-100j DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Laser light source device, 150 ... Condensing lens, 400 ... Monitor apparatus, 410 ... Apparatus main body, 411 ... Camera, 420 ... Light transmission part, 421, 422 ... Light guide, 423 ... Diffusing plate, 424 ... Imaging lens, 500 ... Projector, 502R ... Uniform optical system, 504R ... Liquid crystal light valve, 506 ... Cross dichroic prism, 507 ... Projection lens, 510 ... Screen.

Claims (12)

基本波光を出力する光源部分と、
前記基本波光を入射して、該基本波光に含まれる所定の波長を選択的に透過する波長選択素子と、を備え、
前記波長選択素子は、前記基本波光の入射によって選択波長が変化することを特徴とするレーザー光源装置。
A light source that outputs fundamental light; and
A wavelength selecting element that enters the fundamental light and selectively transmits a predetermined wavelength included in the fundamental light; and
The laser light source device according to claim 1, wherein the wavelength selection element changes a selection wavelength by the incidence of the fundamental wave light.
共振用の第1のミラーと、
外部共振の対象となる基本波光を共振させて得られるレーザー光の一部を透過すると共に、残りの光を前記第1のミラーに向けて反射する共振用の第2のミラーと、
前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間に配置され、前記基本波光を入射して、該基本波光に含まれる所定の波長の光を選択的に透過する波長選択素子と、を備え、
前記波長選択素子は、前記基本波光の入射によって選択波長が変化することを特徴とするレーザー光源装置。
A first mirror for resonance;
A second mirror for resonance that transmits part of the laser light obtained by resonating the fundamental wave light to be subjected to external resonance and reflects the remaining light toward the first mirror;
A wavelength selection element that is disposed between the first mirror and the second mirror and that receives the fundamental light and selectively transmits light having a predetermined wavelength included in the fundamental light. ,
The laser light source device according to claim 1, wherein the wavelength selection element changes a selection wavelength by the incidence of the fundamental wave light.
請求項1もしくは請求項2に記載のレーザー光源装置において、
前記波長選択素子は、前記基本波光の入射によって吸収波長が変化する材料からなることを特徴とするレーザー光源装置。
In the laser light source device according to claim 1 or 2,
The laser light source device, wherein the wavelength selection element is made of a material whose absorption wavelength is changed by incidence of the fundamental light.
請求項3に記載のレーザー光源装置において、
前記波長選択素子が、異なる吸収波長帯を持つ少なくとも2種類の混合材料からなることを特徴とするレーザー光源装置。
In the laser light source device according to claim 3,
The laser light source device, wherein the wavelength selection element is made of at least two kinds of mixed materials having different absorption wavelength bands.
請求項3に記載のレーザー光源装置において、
前記波長選択素子が、異なる吸収波長帯を持つ材料からなる少なくとも2つの分割領域を持つことを特徴とするレーザー光源装置。
In the laser light source device according to claim 3,
The laser light source device, wherein the wavelength selection element has at least two divided regions made of materials having different absorption wavelength bands.
請求項3に記載のレーザー光源装置において、
前記波長選択素子が、波長選択材料の攪拌のための循環機構を持つことを特徴とするレーザー光源装置。
In the laser light source device according to claim 3,
The laser light source device, wherein the wavelength selection element has a circulation mechanism for stirring the wavelength selection material.
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のレーザー光源装置において、
前記基本波光を射出する光源がアレイ光源からなるレーザー光源装置。
In the laser light source device according to any one of claims 1 to 6,
A laser light source device in which the light source emitting the fundamental wave light is an array light source.
請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のレーザー光源装置において、
前記波長選択素子と異なる別の波長選択素子を備えたことを特徴とするレーザー光源装置。
In the laser light source device according to any one of claims 1 to 7,
A laser light source device comprising another wavelength selection element different from the wavelength selection element.
請求項8に記載のレーザー光源装置において、
前記別の波長選択素子は、選択波長が固定であることを特徴とするレーザー光源装置。
The laser light source device according to claim 8,
The laser light source device characterized in that the wavelength selection element has a fixed selection wavelength.
請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載のレーザー光源装置であって、
さらに、前記基本波光を入射して、波長を変換する波長変換素子を備え、
前記波長変換素子は、前記波長選択素子において選択的に透過される光の波長に対応した波長変換を行うことを特徴とするレーザー光源装置。
The laser light source device according to any one of claims 1 to 9,
And a wavelength conversion element that converts the wavelength by entering the fundamental wave light,
The laser light source device according to claim 1, wherein the wavelength conversion element performs wavelength conversion corresponding to a wavelength of light selectively transmitted through the wavelength selection element.
請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のレーザー光源装置と、
前記レーザー光源装置により照射された被写体を撮像する撮像部と、を備えることを特徴とするモニター装置。
The laser light source device according to any one of claims 1 to 10,
And an imaging unit that images a subject irradiated by the laser light source device.
請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のレーザー光源装置と、
前記レーザー光源装置から射出されたレーザー光を画像信号に応じて変調する光変調部と、
前記光変調部により形成された画像を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
The laser light source device according to any one of claims 1 to 10,
A light modulation unit that modulates laser light emitted from the laser light source device according to an image signal;
An image display apparatus comprising: a projection optical system that projects an image formed by the light modulation unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017524165A (en) * 2014-07-24 2017-08-24 テクニカル インスティチュート オブ フィジックス アンド ケミストリー オブ ザ チャイニーズ アカデミー オブ サイエンスィズTechnical Institute Of Physics And Chemistry Of The Chinese Academy Of Sciences Laser display system
GB2500364B (en) * 2012-01-30 2019-06-12 Dualitas Ltd Image display systems.

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