JP2014060452A - 固体光源装置、プロジェクタ、モニタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】格段に高出力化や高効率化が可能な光源装置を提供する。
【解決手段】本発明のレーザ光源装置１００は、基板１００Ａと、基板１００Ａに形成され基板１００Ａの面方向に光を射出する端面発光型の複数のレーザ素子１１０と、基板１００Ａに近接して接合され、複数のレーザ素子１１０から射出された各々の光を面方向から離れる方向に反射させるとともに集光する光学部材１２０と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光源装置、プロジェクタ、モニタ装置に関する。

従来からプロジェクタ等の光学装置の分野では、照明光源として高圧水銀ランプが多用されている。高圧水銀ランプには、高出力な光が得られるという利点があるが、色再現性に制約があること、瞬時点灯・消灯が難しいこと、寿命が短いこと等の課題もある。このような事情により、半導体レーザ等の固体光源を用いたレーザ光源装置が期待されている。半導体レーザ素子としては、面発光型のものや端面発光型のものが知られている。

半導体レーザ素子は、半導体基板上に形成された積層体からなっている。積層体は、一対の電極や、電極間に設けられた活性層等により構成されている。また、積層体には、波長選択性を有する反射層（ＤＢＲ層）等が設けられており、ＤＢＲ層により内部共振器が構成されている。一対の電極間に電圧を印加すると活性層に光が生じ、この光は内部共振器により共振して増幅される。面発光型では積層体の厚み方向に光が進行するのに対し、端面発光型では面方向に光が進行する。すなわち、面発光型では共振器長が積層体の厚み方向の寸法に依存し、端面発光型では面方向の寸法に依存する。したがって、端面発光型は、面発光型よりも共振器長を長くすることが格段に容易であり、共振によるゲインを格段に高くすることができる。

以上のような理由により、端面発光型のレーザ素子を用いればレーザ光源装置の高出力化が容易であると考えられる。また、高出力化する手法としては、複数のレーザ素子によりレーザ光源装置を構成することも考えられる。複数のレーザ素子を有するレーザ光源装置としては、特許文献１、２に開示されているものがある。

特許文献１のレーザ光発生装置は、スペックルノイズを低減する目的で複数のレーザ光源を設けたものである。レーザ光は、単一波長の光であるので色再現性に優れるが、一方で可干渉性が高いのでスペックルノイズを生じやすいという課題もある。特許文献１では、位相変調部がレーザ光源の各々に設けられており、複数のレーザ光源において位相変調部により波長をずらしている。これにより、複数のレーザ光源から射出されるレーザ光全体としては、スペクトル幅が広くなりスペックルノイズが低減される。

特許文献２の半導体レーザアレイは、光ファイバ通信において伝送容量の拡大を目的として波長が異なる複数の半導体レーザを配置したものである。複数の半導体レーザの各々に、射出されるレーザ光の波長を制御する回折格子（導波層）が設けられている。複数の半導体レーザで導波層の厚みが異なっており、多波長光源になっている。

特開平９−１２１０６９号公報 特開平７−１５０９２号公報

以上のように、高出力なレーザ光源装置とするためには、レーザ素子の数を増やすことや端面発光型のレーザ素子を用いること等が有効である。また、レーザ素子から射出された光は、レンズ等の光学部品を経てレーザ光源装置から射出されるので、光学部品での光利用効率を高めることも有効である。しかしながら、これらを両立させることは以下の理由により困難である。

端面発光型では基板の面方向に光が進行するので、レーザ素子の集積度を高くすることが難しい。高集積化を図るためには、レーザ素子から射出された光の光軸を変化させて、基板に対して傾斜した方向（例えば法線方向）に光を取り出す必要がある。また、一般に端面発光型のレーザ素子から射出される光は、その光軸に直交する断面形状が楕円状になるため、光の利用効率を高くするためには光の強度分布を調整する必要もある。したがって、高出力なレーザ光源装置とするためには、光軸を変化させる光学系、及び強度分布を調整する光学系をレーザ素子ごとに設ける必要がある。

レーザ素子とこれら光学系との間の位置合わせには精度が要求されており、精度が不足すると光の利用効率が低下してしまう。一方、位置合わせの精度を確保しようとすると、製造コストが高騰してしまう。このような不都合は、レーザ素子の数を増やすほど顕著になるため、製造コストや光の利用効率を良好にしつつ、高集積化を図ることは極めて難しい。

本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、格段に高出力化や高効率化が可能な光源装置を提供することを目的の１つとする。また、高品質な投射画像が得られるプロジェクタや、鮮明な撮像画像が得られるモニタ装置を提供することを目的の１つとする。

本発明のレーザ光源装置は、基板と、前記基板に形成され該基板の面方向に光を射出する端面発光型の複数のレーザ素子と、前記基板に近接して接合され、前記複数のレーザ素子から射出された各々の光を前記面方向から離れる方向に反射させるとともに集光する光学部材と、を備えていることを特徴とする。

端面発光型のレーザ素子によれば、面発光型よりも共振器長を長くすることができるので、共振によるゲインを高くすることができる。これにより、複数のレーザ素子から射出される光の総出力が格段に高くなり、高出力なレーザ光源装置になる。一般に、端面発光型のレーザ素子から射出される光は、その光軸に直交する断面形状が楕円状である。本発明では、光学部材によりレーザ素子から射出された光を集光するので、集光するとともに光強度分布を調整することが可能になる。これにより、光の利用効率を格段に高くすることができ、高効率なレーザ光源装置にすることができる。

また、レーザ素子から射出される光を光学部材によって基板の面方向から離間する方向に反射させるので、射出された光が面方向においてレーザ素子により遮られなくなる。したがって、基板に形成するレーザ素子の数を格段に増やすことが可能になり、格段に高出力なレーザ光源装置にすることが可能になる。また、光学部材が、レーザ素子から射出された光を反射させる機能と集光する機能とを兼ね備えているので、これら機能を独立した部品に分担させるよりも部品数を減らすことができる。したがって、部品数を減らした分だけ部品間の位置合わせを減らすことができ、位置合わせ精度を確保しつつ製造コストを低くすることができる。

また、基板と光学部材とが近接して接合されているので、基板と光学部材とが離間して配置されている場合よりも、レーザ素子と光学部材との間の距離が短くなる。したがって、レーザ素子から射出された光が光学部材に入射する際のビーム径が小さくなり、光学部材における光の利用効率が高くなる。また、ビーム径が小さくなるので光学部材を小型化することもできる。
以上のように、本発明によれば、製造コストを高騰させることなく高出力かつ高効率な光源装置を構成することが可能になる。

また、前記光学部材が、該光学部材と一体に形成された複数のビーム成形部を有し、前記複数のビーム成形部の各々が、前記複数のレーザ素子から射出された光の各々を前記面方向から離れる方向に反射させる反射面と、前記反射面で反射した光を集光する集光部と、を含んでいる構成としてもよい。

このようにすれば、複数のビーム成形部が光学部品と一体に形成されているので、光学部品と基板とを位置合わせすることにより、複数のビーム成形部の各々と複数のレーザ素子の各々とを一括して位置合わせすることができる。これにより、位置合わせを行うことが格段に容易になる。

また、前記光学部材が、前記複数のレーザ素子から射出された光の各々を前記面方向から離れる方向に反射させる反射面を有し、該反射面で反射した光が集光されるように該反射面が湾曲している構成としてもよい。
このようにすれば、レーザ素子から光学部材に光が入射する界面が最小限度（１つ）になるので、光学部材における光の損失が最小限度になる。

また、前記複数のレーザ素子の前記基板と反対側に、該複数のレーザ素子に共通して放熱板が設けられており、前記放熱板には前記反射面で反射した光を通す開口部が設けられていることが好ましい。
このようにすれば、開口部を通して光を取り出すことができるとともに、複数のレーザ素子を一括して冷却することができる。

また、前記複数のレーザ素子の各々が、該レーザ素子から射出される光の波長を制御する波長制御手段を有し、前記複数のレーザ素子において射出される光の波長が異なっていることが好ましい。
このようにすれば、光源装置から射出される光は、全体としてスペクトル幅が広くなり、可干渉性が低くなるのでスペックルノイズが低減される。

前記基板と前記光学部材とを面方向において位置合わせする位置合わせ手段が設けられていることが好ましい。
このようにすれば、複数の発光部の各々と複数の集光部の各々とを高精度に位置合わせすることができる。

本発明のプロジェクタは、前記の本発明のレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射装置と、を備えていることを特徴とする。
本発明のレーザ光源装置によれば実質的に高出力な光が得られるので、高輝度の投射画像を得ることができ、ダイナミックレンジが広く高品質な投射画像が得られるプロジェクタになる。また、本発明のレーザ光源装置は光の利用効率が高くなっているので、低消費電力のプロジェクタにすることも可能になる。

本発明のモニタ装置は、前記の本発明のレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置から射出された光により照明された被写体を撮像する撮像装置と、を備えていることを特徴とする。
本発明の光源装置によれば実質的に高出力な光が得られるので、被写体で反射する光の光量が確保され、これを撮像することにより鮮明な撮像画像が得られる良好なモニタ装置になる。また、本発明の光源装置は光の利用効率が高くなっているので、低消費電力のモニタ装置にすることも可能になる。

（ａ）は第１実施形態の概略平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線矢視断面図である。 レーザ光源装置の要部拡大図である。 第２実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す平面図である。 （ａ）は第３実施形態の断面図、（ｂ）は要部拡大図である。 プロジェクタを示す概略構成図である。 走査型プロジェクタを示す概略構成図である。 モニタ装置を示す概略構成図である。

以下、本発明の一実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。

［第１実施形態］
図１（ａ）は第１実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’線矢視断面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ光源装置１００は、光源基板（基板）１００Ａと、端面発光型の複数のレーザ素子１１０と、光学素子１２０とを備えている。

以下、図１（ａ）、（ｂ）に示したＸＹＺ直交座標系に基づいて部材の位置関係を説明する。このＸＹＺ直交座標系において、光源基板１００Ａの厚み方向をＺ方向、光源基板１００Ａの面方向に沿う２方向をＸ方向、Ｙ方向としている。レーザ素子１１０はアレイ状に配置されており、Ｘ方向、Ｙ方向がそれぞれレーザ素子１１０の配列方向になっている。ここでは、Ｘ方向に２つのレーザ素子１１０が配列されており、Ｙ方向に４つのレーザ素子１１０が配列されている（合計８つ）。なお、レーザ素子１１０の内部における光の進行方向は概略Ｘ方向になっており、図１（ａ）、（ｂ）においてレーザ素子１１０の右端から光が射出される。

光源基板１００Ａは、例えばシリコンからなる半導体基板を母材にしている。光源基板１００Ａの一方の面（Ｚ正方向側の面）には、レーザ素子１１０が形成されている。レーザ素子１１０は、一方の面に沿う方向（Ｘ正方向側）にレーザ光を射出するようになっている。光源基板１００ＡのＺ正方向側の面には、レーザ素子１１０のＸ正方向側には光学素子１２０が設けられている。ここでは、光学素子（光学部材）１２０がレーザ素子１１０ごとに配置されている。

光学素子１２０は、これと対応するレーザ素子１１０を向いたＸ負方向側の側面が、反射面１２１になっている。反射面１２１は、レーザ素子１１０に向かって凹の湾曲面になっている。レーザ素子１１０から射出されたレーザ光は、反射面１２１で反射して光軸が折り曲げられ、光源基板１００Ａから離れる方向に進行する。ここでは、反射したレーザ光が光源基板１００Ａの法線方向（Ｚ正方向）に進行するようになっている。

光学素子１２０の上面には、アライメントマーク（位置合わせ手段）１２２が設けられている。光学素子１２０は、アライメントマーク１２２を用いて光源基板１００Ａと位置合わせされた状態で、底面側が光源基板１００Ａと接着剤により接合されている。

光源基板１００Ａにおいて、レーザ素子１１０及び光学素子１２０が配置された配置面側（Ｚ正方向側）には、レーザ素子１１０の上面に当接させて放熱板１３０が設けられている。また、光源基板１００Ａにおいて、前記配置面の裏面側にも放熱板１４０が設けられている。放熱板１３０、１４０により、レーザ素子１１０の動作時における熱を逃がすことができる。放熱板１３０には開口部１３０Ａが設けられており、反射面１２１で反射したレーザ光は、開口部１３０Ａを通って、外部に取り出される。

図２は、レーザ光源装置１００において、１つのレーザ素子１１０とこれに対応する光学素子１２０とを拡大して示す要部断面図である。
図２に示すように、レーザ素子１１０は、第１電極１１１ｎと第２電極１１１ｐとの間に活性層１１４を有する積層体により構成されている。この積層体において光源基板１００Ａ側（Ｚ負方向側）から順に、第１電極１１１ｎ、ｎ型ベース層１１２、ｎ型半導体層（クラッド層）１１３ｎ、活性層１１４、ｐ型半導体層（クラッド層）１１３ｐ、第２電極１１１ｐが配置されている。積層体を構成する各層は、前記半導体基板上に各層の形成材料を成膜した後に、この膜をレジスト技術やフォトリソグラフィ法、エッチング技術等を用いてパターニングして形成されている。積層体は、上面とレーザ光の射出部を除いた側面とが、絶縁膜１１６により覆われて保護されている。ｎ型半導体層１１３ｎとｐ型半導体層１１３ｐとの間には、レーザ素子１１０内での光の進行方向（Ｘ方向）において活性層１１４を挟む両側にＤＢＲ層１１５が設けられている。ＤＢＲ層１１５は、入射光をその波長に応じて反射あるいは透過させる。

第１電極１１１ｎと第２電極１１１ｐとの間に電力が供給されると、活性層１１４に光が生じる。ｎ型半導体層１６２ｎの一部は、表面形状がＸ方向に所定の間隔で並ぶ凹凸状（内部グレーティングパターン）になっており、凹凸に整合する波長の光が選択的にＸ方向に進行する。すなわち、内部グレーティングパターンは、レーザ素子１１０から射出されるレーザ光の波長を制御する波長制御手段として機能している。

活性層１１４をＸ正方向側に進行した光は、正方向側のＤＢＲ層１１５に入射する。ＤＢＲ層１１５に入射した光のうち、基本波長の光はＤＢＲ層１１５を通って光学素子１２０に向けて射出され、基本波長以外の光はＤＢＲ層１１５で反射する。ＤＢＲ層１１５で反射した光は、活性層１１４を挟む２つのＤＢＲ層１１５の間を往復する。これにより、レーザ発振を生じ、活性層１１４を通る光が増幅される。以上のようにして、基本波長のレーザ光が光学素子１２０の反射面１２１に向けて射出される。

本実施形態では、複数のレーザ素子１１０の各々は、基本波長のレーザ光として波長が９２０ｎｍ程度の赤外レーザ光Ｌを射出するようになっている。また、複数のレーザ素子１１０で内部グレーティングパターンの凹凸の間隔を異ならせており、複数のレーザ素子１１０で各々から射出されるレーザ光の波長が、１〜１０ｎｍ程度のばらつき幅を有するようにしている。

一般に、端面発光型のレーザ素子では面方向に沿って進行する光が共振し、面発光型のレーザ素子では面方向と直交する方向に進行する光が共振する。したがって、端面発光型によれば、面発光型よりも共振器長を長くすることができる。よって、１つの素子から得られる光の出力を高める観点では、端面発光型の方が面発光型よりも有利である。端面発光型のレーザ素子から射出される光束は、光軸に直交する断面形状が楕円状になる。本実施形態では、レーザ素子１１０から射出される光束は、拡散角に対する強度分布の半値全幅が、光の進行方向（Ｘ方向）に直交しかつ活性層１１４の面に沿う方向（Ｙ方向）において１０°程度になっており、活性層１１４の厚み方向（Ｚ方向）において４０°程度になっている。

レーザ素子１１０から射出された光は、反射面１２１に入射する。反射面１２１は、湾曲面になっており、反射面１２１で反射したレーザ光Ｌが集光される。ここでは、反射面１２１が、放物面で構成されており、レーザ素子１１０を点光源と見なした場合の点光源が放物面の焦点に位置するようになっている。これにより、反射面１２１で反射したレーザ光Ｌは無限遠方に集光される。

また、反射面１２１は、反射前後でレーザ光の強度分布を変化させるように湾曲面の曲率が調整されている。前記のように、反射前のレーザ光の強度分布は、Ｙ方向よりもＺ方向において分布幅が広くなっている。すなわち、反射前の光束は、光軸に直交する断面形状がＺ方向を長軸としＹ方向を短軸とする楕円状になっている。ここでは、反射後の光束の断面形状が円形状になるように、湾曲面の曲率が調整されている。具体的には、光源基板１００Ａの基板面と平行な断面における反射面１２１の曲率が、前記焦点を通り光源基板１００Ａの基板面と直交する反射面１２１の曲率よりも大きくなっている。
このように、集光されるとともにビーム成形されたレーザ光Ｌは、開口部１３０Ａを通って射出され、レーザ光源装置１００の外部に取り出される。

以上のような第１実施形態のレーザ光源装置１００にあっては、端面発光型のレーザ素子１１０を用いているので、面発光型よりも共振によるゲインが高くなり、１つのレーザ素子１１０から得られる光の出力が高くなる。また、レーザ素子１１０から射出されたレーザ光は、反射面１２１で反射して光源基板１００Ａから離れる方向に進行するので、レーザ素子１１０の高集積化が可能になる。これにより、複数のレーザ素子１１０から射出されるレーザ光の総出力が格段に高くなる。

端面発光型のレーザ素子１１０から射出されるレーザ光は、通常同様に光軸に直交する断面形状が楕円状になっているが、光学素子１２０により光強度分布が調整されて断面形状が円形状になる。また、レーザ素子１１０から射出されるレーザ光は、光学素子１２０により無限遠方に集光されることにより、略平行光になる。このように光学素子１２０は、レーザ素子１１０から射出されたレーザ光を反射させる機能と集光する機能とを兼ね備えているので、これらの機能を独立した光学部品に分担させるよりも、部品数を減らすことができる。したがって、部品間の位置合わせが容易になり、製造コストの高騰が回避される。

取り出されたレーザ光の光強度は、光軸周りに対称的に分布しており、かつ光軸周辺に集中的に分布している。したがって、レーザ光源装置１００を用いてデバイスを構成すると、デバイスの構成要素において光の利用効率が格段に高くなる。例えば、レーザ光源装置１００を用いてプロジェクタを構成する場合に、レーザ光の光軸と、レーザ光が入射する例えばライトバルブや投射レンズ等の構成要素の光軸とを一致させることにより、光の利用効率が格段に高くなる。以上のように、レーザ光源装置１００によれば、高出力な光が得られるとともにその利用効率が格段に高くなるので、実質的に格段に高出力な光が得られるようになる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、一次元的に配列された複数のレーザ素子に共通して光学部材が設けられている点である。

図３は、第２実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す平面図であり、第１実施形態と同じ機能を有する部材には同じ符号を付している。図３に示すように、レーザ光源装置２００は、光源基板１００Ａ、複数のレーザ素子１１０、及び光学部材２２０を備えている。光学部材２２０は、レーザ素子１１０から光が射出される方向と直交してＹ方向に配列された複数（図示は４つ）のレーザ素子１１０に共通して設けられている。

光学部材２２０の周縁部には、アライメントマーク（位置合わせ手段）２２２が設けられている。光学部材２２０は、アライメントマーク２２２を用いて光源基板１００Ａと位置合わせされた状態で、接着剤等により光源基板１００Ａと接合されている。
光学部材２２０には、複数（図示は４つ）の反射面１２１が形成されている。Ｙ方向に配列された複数の光学素子１１０の各々から射出されたレーザ光は、１つの光学部材２２０に形成された複数の反射面１２１の各々で反射されるとともに集光される。

以上のようなレーザ光源装置２００にあっては、光源基板１００Ａと光学部材２２０との位置合わせを行うことにより、複数のレーザ素子１１０の各々と複数の反射面１２１とを一括して位置合わせすることができる。これにより、位置合わせを行うことが格段に容易になり、製造コストの高騰が回避される。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、複数のビーム成形部を有する光学部材によりレーザ光源装置が構成されている点である。

図４（ａ）は、第３実施形態のレーザ光源装置の概略構成を示す断面図であり、図４（ｂ）は、要部拡大図である。図４（ａ）、（ｂ）において、第１実施形態と同じ機能を有する部材には同じ符号を付している。図４（ａ）に示すように、レーザ光源装置３００は、光源基板１００Ａ、複数のレーザ素子１１０、及び集光基板（光学部材）３２０を備えている。本実施形態では、二次元的に配置された複数のレーザ素子１１０に共通して集光基板３２０が設けられている。

集光基板３２０は、ガラスや石英等からなる透明基板を母材にして形成されており、光源基板１００Ａと接着剤等により接合されている。集光基板３２０において光源基板１００Ａと対向する対向面側（Ｚ負方向側）には、凹部３２３が形成されている。光源基板１００Ａと集光基板３２０とが接合された状態で、レーザ素子１１０は凹部３２３の内側に収容される。凹部３２３の内側におけるレーザ素子１１０の射出側には、凹部３２３の底部から光源基板１００Ａ側に張り出したプリズム状の反射部３２４が設けられている。本実施形態の反射部３２４は、レーザ素子１１０から射出される光の光軸に略直交する透過面と、この面と４５°の角度をなす反射面３２１とを有している。凹部３２３の底部とレーザ素子１１０との間に、レーザ素子１１０と当接して放熱板３３０が設けられている。放熱板３３０は、レーザ素子１１０の表面に、適宜絶縁膜を介して銅モリブデンや窒化アルミニウム、酸化ホウ素等を成膜したものである。

また、集光基板３２０における凹部３２３と反対側には、反射部３２４と平面的に重なり合う位置に、集光レンズ（集光部）３２２が設けられている。集光レンズ３２２及び反射部３２４は、集光基板３２０と一体に形成されており、１つの集光レンズ３２２及び１つの反射部３２４により１つのビーム成形部が構成されている。ビーム成形部は、複数のレーザ素子１１０に対応させて二次元的に配列されている。

図４（ｂ）に示すように、レーザ素子１１０から射出されたレーザ光は、反射部３２４の前記透過面を経て反射面３２１で反射し、進行方向が集光レンズ３２２側に折り曲げられる。そして、反射面３２１で反射した光は、集光レンズ３２２に入射し、集光レンズ３２２により無限遠方に集光される。集光レンズ３２２は、入射したレーザ光の強度分布を調整するようになっている。集光レンズ３２２から射出された光は、略平行光になるとともに、光軸に直交する断面形状が円形状になる。

以上のようなレーザ光源装置３００は、第１、第２実施形態と同様に、高出力かつ光高率なレーザ光源装置になっている。また、集光基板３２０と光源基板１００Ａとを位置合わせすることにより、複数のビーム成形部の各々と複数のレーザ素子１１０とが一括して位置合わせされる。したがって、位置合わせを行うことが格段に容易になり、製造コストの高騰が回避される。

次に、本発明のプロジェクタの実施形態を説明する。図５は、本実施形態のプロジェクタ４００を示す概略構成図である。図８に示すように、プロジェクタ４００は、レーザ光源装置（光源装置）４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂ、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム４４０と、投射装置４５０とを備えている。レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂは、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を射出し、射出された各色光は、それぞれ液晶ライトバルブ４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂに変調される。変調された各色光は、ダイクロイックプリズム４４０によって合成され、合成された光は投射装置４５０によって投射される。

また、本実施形態のプロジェクタ４００は、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂから射出されたレーザ光の照度分布を均一化する均一化光学系４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂを備えている。これにより、液晶ライトバルブ４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂが、均一な照度分布の光によって照明される。ここでは、均一化光学系４２０Ｒがホログラム４２１Ｒとフィールドレンズ４２２Ｒ等により構成されており、均一化光学系４２０Ｇ，４２０Ｂも同様の構成になっている。

液晶ライトバルブ４３０Ｒ、４３０Ｇ、４３０Ｂの各々により変調された色光は、クロスダイクロイックプリズム４４０に入射する。クロスダイクロイックプリズム４４０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。３つの色光は、これらの誘電体多層膜によって合成され、カラー画像を表す光になる。合成された光が投射装置４５０によりスクリーン４６０上に拡大投写されることにより、投射画像が表示されるようになっている。

本実施形態のプロジェクタ４００にあっては、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂが本発明の光源装置により構成されているので、ダイナミックレンジが広く高品質な投射画像が得られるプロジェクタになる。また、レーザ光源装置４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂが高効率になっているので、低消費電力のプロジェクタになる。

なお、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、反射型のライトバルブを用いても良いし、液晶以外の光変調装置を用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型液晶ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更すればよい。また、色光合成手段として、クロスダイクロイックプリズムを用いることとしたが、これに限るものではない。色光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。

次に、本発明に係る別形態のプロジェクタについて説明する。本実施形態が前記実施形態と異なる点は、走査型プロジェクタである点である。図６は、本実施形態の走査型プロジェクタを示す概略構成図である。
本実施形態の走査型プロジェクタ５００は、レーザ光源装置５１０と、集光レンズ５２０と、ＭＥＭＳミラー（光変調装置、投射装置）５３０とを備えている。レーザ光源装置５１０から射出されたレーザ光は、集光レンズ５２０によってＭＥＭＳミラー５３０に集光される。集光されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー５３０によって変調されるとともに、ＭＥＭＳミラー５２０の駆動によってスクリーン５４０上において水平方向、垂直方向に走査される。これにより、スクリーン５４０に画像が描画されるようになっている。

次に、本発明に係るモニタ装置の一実施形態を説明する。図７は、本実施形態のモニタ装置を示す概略構成図である。本実施形態のモニタ装置６００は、装置本体６１０と光伝送部６２０とを備えており、装置本体６１０には、カメラ（撮像装置）６１１と本発明のレーザ光源装置６１２とが設けられている。光伝送部６２０には、照明用のライトガイド６２１と受光用のライトガイド６２２が設けられている。ライトガイド６２１、６２２は、多数本の光ファイバを束ねたものであり、レーザ光を遠方に送ることができる。照明用のライトガイド６２１において、射出側になる一方の端（先端）に拡散板６２３が設けられており、他方の端はレーザ光源装置６１２と接続されている。レーザ光源装置６１２から射出されたレーザ光は、ライトガイド６２１を通じて拡散板６２３に送られ、拡散板６２３により拡散されて被写体を照射する。

光伝送部６２０の先端には結像レンズ６２４が設けられており、被写体の表面で反射した光は結像レンズ６２４に入射する。結像レンズ６２４に入射した光は、受光用のライトガイド６２２を通じて装置本体６１０内に設けられたカメラ６１１に送られる。このように、レーザ光源装置６１２から射出されたレーザ光が被写体を照射し、被写体表面で反射した光をカメラ６１１で撮像することが可能になっている。

本実施形態のモニタ装置６００にあっては、本発明の光源装置をレーザ光源装置６１２に用いているので、高出力なレーザ光で被写体を照明することができる。したがって、被写体表面で反射する光の光量が確保され、鮮明な撮像画像が得られる良好なモニタ装置になる。また、レーザ光源装置が高効率になっているので、低消費電力のモニタ装置になる。

１００、２００、３００、４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂ、５１０、６１２・・・レーザ光源装置、１００Ａ・・・光源基板、１１０・・・端面発光型のレーザ素子、１２０・・・光学素子（光学部材）、１２１・・・反射面、１３０・・・放熱板、１３０Ａ・・・開口部、２２０・・・光学部材、３２０・・・集光基板（光学部材）、３２１・・・反射面、３２２・・・集光レンズ（集光部）、４００・・・プロジェクタ、５００・・・走査型プロジェクタ（プロジェクタ）、６００・・・モニタ装置。

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板の主面上に形成され該基板の主面の面内方向と平行な方向に光を射出する複数の固体光源と、
   前記複数の固体光源の各々に対応して設けられ、前記複数の固体光源の各々から射出された光が入射する複数の光学素子と、を備え、
   前記光学素子は、
   前記光学素子の内部に入射した光を前記主面から離れる方向に反射させるプリズム部と、
   前記プリズム部にて反射された光の放射角を前記固体光源から射出される光の放射角よりも小さくするレンズ部と、を含み、
   前記プリズム部と前記レンズ部とが一体となっていることを特徴とする固体光源装置。
2. 前記固体光源の前記基板と反対側に、放熱板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固体光源装置。
3. 前記光学素子は、前記放熱板と当接して支持されていることを特徴とする請求項２に記載の固体光源装置。
4. 前記複数の固体光源の各々が、該固体光源から射出される光の波長を制御する波長制御手段を有し、前記複数の固体光源において射出される光の波長が異なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の固体光源装置。
5. 前記基板と前記光学素子とを前記主面方向において位置合わせする位置合わせ手段が設けられてい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固体光源装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体光源装置と、
   前記固体光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置によって変調された光を投射する投射装置と、を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体光源装置と、
   前記固体光源装置から射出された光により照明された被写体を撮像する撮像装置と、を備えていることを特徴とするモニタ装置。

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