発光装置
【課題】レーザ光源の過熱を抑制することで、レーザ光源の発光効率を高め、所望波長のレーザ光の出力効率を高めることができる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、面発光型のレーザダイオード１１から出射された第１の波長のレーザ光の波長を変換して第２の波長のレーザ光を生成するＰＰＬＮ１２と、第２の波長のレーザ光を透過するとともに第１の波長のレーザ光をＰＰＬＮ１２に向かって反射するＶＢＧ１３とを備えている。さらに、ＰＰＬＮ１２からの第１の波長のレーザ光を透過させ、このレーザ光から生成された第２の波長のレーザ光を入射方向に直交する方向に反射させるダイクロイックミラー１４と、ダイクロイックミラー１４からの第２の波長のレーザ光を折り返すミラー１６と、これらのミラー間に配された１／４波長板１５とを備えている。
【解決手段】発光装置は、面発光型のレーザダイオード１１から出射された第１の波長のレーザ光の波長を変換して第２の波長のレーザ光を生成するＰＰＬＮ１２と、第２の波長のレーザ光を透過するとともに第１の波長のレーザ光をＰＰＬＮ１２に向かって反射するＶＢＧ１３とを備えている。さらに、ＰＰＬＮ１２からの第１の波長のレーザ光を透過させ、このレーザ光から生成された第２の波長のレーザ光を入射方向に直交する方向に反射させるダイクロイックミラー１４と、ダイクロイックミラー１４からの第２の波長のレーザ光を折り返すミラー１６と、これらのミラー間に配された１／４波長板１５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換により所定波長のレーザ光を生成出力する発光装置に関し、たとえば投写型レーザプロジェクタの発光源等に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、赤色および青色波長帯のレーザ光を出力するレーザダイオードが開発されており、光ディスク装置やレーザプロジェクタ等に広く用いられている。しかし、緑色波長帯等、波長帯によってはレーザダイオードが未開発のものがあり、これらの波長帯は、たとえば、他の波長帯のレーザ光を波長変換することにより、レーザ光の生成・出力がなされている。
【０００３】
図７は、波長変換により所定波長帯のレーザ光を生成・出力する構成例を示す図である。たとえは、緑色波長（波長：５３２ｎｍ）のレーザ光は、その２倍の波長（波長：１０６４ｎｍ）のレーザ光を波長変換することによって生成される。
【０００４】
同図において、１は面発光型のレーザダイオードである。レーザダイオード１から出力された波長λ１（１０６４ｎｍ）のレーザ光は、非線形光学素子（ＰＰＬＮ：Periodically Poled Lithium Niobate）２を通過することにより波長がλ２（５３２ｎｍ）に変換される。ここで、レーザ光は、一定の割合だけが非線形光学素子２によって変換された波長を発生し、ほとんどは波長λ１のまま非線形光学素子２を通過する。
【０００５】
波長変換されたレーザ光（波長：λ２）と非線形光学素子２を通過したレーザ光（波長：λ１）は、入射面にＡＲ（Anti-Reflection）コート３ａが形成されたＶＢＧ（Volume Bragg Grating）３に入射される。このうち、波長λ２のレーザ光は、ＶＢＧ３を略透過し、残りの波長λ１のレーザ光は、ＶＢＧ３によって略反射される。なお、ＶＢＧ３には、出射面にもＡＲコートが形成されている。
【０００６】
ＶＢＧ３によって反射された波長λ１のレーザ光は、再び非線形光学素子２を通過する。この際、非線形光学素子は、一定の割合で波長λ２のレーザ光を発生させる。その後、レーザ光（波長：λ１、λ２）は、レーザダイオード１のレーザ出射面によって反射され、再び、非線形光学素子２に入射する。このうち、波長λ２のレーザ光は、その波長のまま非線形光学素子２を透過する。他方、波長λ１のレーザ光は、非線形光学素子２を通過し、その際、非線形光学素子２は、一定の割合で波長λ２のレーザ光を発生させる。
【０００７】
非線形光学素子２を通過したレーザ光（波長：λ１、λ２）のうち、波長λ２のレーザ光は、ＶＢＧ３を透過して外部に出力される。他方、波長λ１のレーザ光は、ＶＢＧ３により反射され、再び、非線形光学素子２へ戻される。
【０００８】
このように、波長λ１のレーザ光は、ＶＢＧ３とレーザダイオード１の出射面との間で同じ光路で反射を繰り返し、その間に、非線形光学素子２は、一定の割合ずつ波長λ２のレーザ光を発生させる。そして、波長λ２のレーザ光はＶＢＧ３を透過し、順次、外部に出力される。
【特許文献１】特開平５−２３５４５６号公報
【特許文献２】特開平７−１８３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図７の構成例によれば、レーザダイオード１側に戻ってきたレーザ光（波長：λ１、λ２）がレーザダイオード１の出射面で反射される際に、これらレーザ光によって出射面が加熱される。これにより、レーザダイオード１が過熱し、発光効率が低下する惧れがある。この結果、波長λ２のレーザ光の出力効率が低下する惧れがある。
【００１０】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、レーザ光源の過熱を抑制しつつ、波長変換により生成された所望波長のレーザ光の出力効率を高めることができる発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、レーザ光を出射する発光装置において、第１の波長のレーザ光を出射する面発光型のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を波長変換して第２の波長のレーザ光を生成する波長変換素子と、前記波長変換素子を透過したレーザ光のうち前記第２の波長のレーザ光を透過して出射レーザ光とするとともに前記第１の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射する第１の反射素子と、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を、前記レーザ光源に戻すことなく、前記出射レーザ光に重畳させる光学手段と備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光の偏光方向を９０度回転させて前記出射レーザ光に重畳させる波長板を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第２の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を反射して前記第１の波長のレーザ光から分離する第２の反射素子と、前記第２の反射素子によって反射された前記第２の波長のレーザ光を前記第２の反射素子に向かって反射させる第３の反射素子とを備え、前記波長板は、前記第２の反射素子と前記第３の反射素子との間に配された１／４波長板であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第３の態様に係る発光装置において、前記波長変換素子の分極反転方向と、前記第１の波長のレーザ光の光軸に対する前記第２の反射素子の傾き方向との関係を、前記第２の反射素子に対する前記第１の波長のレーザ光の透過率が高くなるように設定したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第２の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を反射して前記第１の波長のレーザ光から分離する第２の反射素子と、前記波長変換素子を前記レーザ光源側から透過することにより生成された前記第２の波長のレーザ光の光路と前記第２の反射素子によって反射された前記第２の波長のレーザ光の光路とを統合する偏光ビームスプリッタと、前記第２の反射素子で反射された前記第２の波長のレーザ光を前記偏光ビームスプリッタに導く導光光学系とを備え、前記波長板は、前記導光光学系の光路中に配された１／２波長板であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第５の態様に係る発光装置において、前記波長変換素子の分極反転方向と、前記第１の波長のレーザ光の光軸に対する前記第２の反射素子の傾き方向との関係を、前記第２の反射素子に対する前記第１の波長のレーザ光の透過率が高くなるように設定したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第７の態様は、第１の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記波長変換素子から前記レーザ光源へと向かうレーザ光のうち前記第１の波長のレーザ光を透過させ前記第２の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射させる第４の反射素子を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第８の態様は、第７の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記は波長変換素子と前記第４の反射素子の間に配され、前記第２の波長のレーザ光に作用し前記第１の波長のレーザ光には作用しない波長選択性の１／４波長板を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成によれば、第１の反射素子で反射された後の第１の波長のレーザ光から生成された第２の波長のレーサ光を、レーザ光源の出射面に当てることなく、出射レーザ光に重畳させることができるので、第２の波長のレーザ光が入射することによるレーザ光源の過熱を抑制することができ、レーザ光源の発光効率を高めることができる。これにより、第２の波長のレーザ光の出力効率を高めることができる。
【００２０】
さらに、第２ないし第６の態様および第８の態様によれば、第１の反射素子で反射された後の第１の波長のレーザ光から生成された第２の波長のレーサ光を、その偏光方向を変えた状態で、レーザ光源側から波長変換素子に入射された第１の波長のレーザ光から生成された第２の波長のレーザ光に重畳させることができるので、両レーザ光の位相の相異に基づく干渉の発生を防止することができる。よって、出射レーザ光の強度分布を安定させることができる。
【００２１】
さらに、第４および第６の態様によれば、波長変換に寄与する第１の波長のレーザ光が、前記第２の反射素子を透過する際に減衰するのを抑制できるので、波長変換素子に入射される第１の波長のレーザ光の光量低下を抑制できる。これにより、第２の波長のレーザ光の出力効率を一層高めることができる。
【００２２】
本発明ないしその他の請求項に記載の発明の効果および意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、緑色波長（波長：５３２ｎｍ）のレーザ光を生成出力する発光装置に本発明を適用したものである。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る発光装置の構成を示す。図示の如く、発光装置は、レーザダイオード１１と、ＰＰＬＮ１２と、ＶＢＧ１３と、ダイクロイックミラー１４と、１／４波長板１５と、ミラー１６とを備えている。
【００２５】
レーザダイオード１１は、面発光型であり、波長１０６４ｎｍ（λ１：１０６４ｎｍ）のレーザ光を出力する。レーザダイオード１１からは、偏光方向が不揃いの、いわゆるランダム偏光の状態でレーザ光が出射される。
【００２６】
ＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）１２は、非線形光学結晶の一つであり、波長１０６４ｎｍのレーザ光を一定の変換効率によって緑色波長（λ２：５３２ｎｍ）のレーザ光に変換する。ここで、ＰＰＬＮ１２は、その分極反転方向と略等しい偏光方向のレーザ光について波長変換を行う。
【００２７】
ＶＢＧ（Volume Bragg Grating）１３は、ＰＰＬＮ１２側から入射されるレーザ光のうち、波長５３２ｎｍのレーザ光を略透過（たとえば、９５％程度を透過）し、波長１０６４ｎｍのレーザ光を略反射（たとえば、９５％程度を反射）する。なお、ＶＢＧ１３には、入射面にＡＲ（Anti-Reflection）コート１３ａが形成されている。これにより、入射面でのレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ）の反射が防止される。
【００２８】
ＶＢＧ１３は、その入射面が入射するレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ）の光軸に対して直交するように配されており、このため、反射された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３への入射のときと同じ光路を通ってＰＰＬＮ１２に向かう。
【００２９】
ダイクロイックミラー１４は、レーザダイオード１１とＰＰＬＮ１２の間に配されており、その入射面がレーザ光の光軸に対して略４５度傾いている。ダイクロイックミラー１４は、ＶＢＧ１３によって反射され、再びＰＰＬＮ１２を通過したレーザ光のうち、波長１０６４ｎｍのレーザ光を透過し、波長５３２ｎｍのレーザ光を、その入射方向に対して略直交する方向に反射する。
【００３０】
１／４波長板１５は、ダイクロイックミラー１４で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光を円偏光に変換する。ミラー１６は、１／４波長板１５を通過した波長５３２ｎｍのレーザ光を反射して、１／４波長板１５側へと向かわせる。ミラー１６は、その反射面が入射されるレーザ光の光軸に対して直交するように配されており、このため、波長５３２ｎｍのレーザ光は、ミラー１６への入射のときと同じ光路で１／４波長板１５へ向かう。
【００３１】
レーザダイオード１１から出力された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＰＰＬＮ１２に入射される。ＰＰＬＮ１２は、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、その分極反転方向に略等しい偏光方向のレーザ光を波長変換し、一定の割合で波長５３２ｎｍのレーザ光を発生させる。このとき、波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向は、分極反転方向と等しくなる。この偏光方向を、説明の便宜上、第１の方向と定義し、図１において、レーザ光の偏光方向が第１の方向であることを両矢印の記号で示す。
【００３２】
ＰＰＬＮ１２で発生したレーザ光（波長λ２：５３２ｎｍ）と、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光（波長λ１：１０６４ｎｍ）は、ＶＢＧ１３に入射され、このうち、波長５３２ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３を略透過し、波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３によって略反射される。
【００３３】
ＶＢＧ１３によって反射された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、再びＰＰＬＮ１２を通過し、この際、ＰＰＬＮ１２は、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、その分極反転方向に略等しい偏光方向のレーザ光を波長変換し、一定の割合で波長５３２ｎｍのレーザ光を発生させる。その後、ＰＰＬＮ１２を通過したレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ）は、ダイクロイックミラー１４に入射する。なお、ＰＰＬＮ１２からダイクロイックミラー１４に入射する波長５３２ｎｍのレーザ光は、主として、ＶＢＧ１３にて反射された波長１０６４ｎｍのレーザ光がＰＰＬＮ１２を通過する際にＰＰＬＮ１２において発生したものであるが、ＶＢＧ１３を透過せずに反射されたものも、ごく僅かに含まれ得る。
【００３４】
ＰＰＬＮ１２からダイクロイックミラー１４に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー１４を略透過し、レーザダイオード１１の出射面で反射して、再びＰＰＬＮ１２に入射する。このように、波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３とレーザダイオード１１の出射面との間で反射を繰り返し、その間に、一定の割合ずつＰＰＬＮ１２によって波長５３２ｎｍのレーザ光が発生する。そして、発生した波長５３２ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３を透過し、順次、外部に出力される（図１に「Ｌ１」で示す）。
【００３５】
一方、ＰＰＬＮ１２からダイクロイックミラー１４に入射する波長５３２ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー１４によって反射され、１／４波長板１５を通過する。このとき、１／４波長板１５の作用によって、波長５３２ｎｍのレーザ光は、直線偏光から円偏光に変換される。
【００３６】
その後、波長５３２ｎｍのレーザ光は、ミラー１６で反射されて、再び１／４波長板１５を通過する。このとき、１／４波長板１５の作用によって、波長５３２ｎｍのレーザ光は、円偏光から直線偏光に変換される。波長５３２ｎｍのレーザ光は、このように１／４波長板１５を２回通過することによって、偏光方向が９０度回転する。したがって、１／４波長板１５からダイクロイックミラー１４に向かう際のレーザ光の偏光方向は、第１の方向に直交する方向となる。この偏光方向を、説明の便宜上、第２の方向と定義し、図１において、レーザ光の偏光方向が第２の方向であることを、中心に黒丸が描かれた円の記号で示す。
【００３７】
こうして、１／４波長板１５を通過した波長５３２ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー１４で反射され、ＰＰＬＮ１２およびＶＢＧ１３を略透過して、外部に出力される（図１に「矢印Ｌ２」で示す）。このとき、再びＰＰＬＮ１２およびＶＢＧ１３を透過する波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）は、レーザダイオード１１から出射された波長１０６４ｎｍがＰＰＬＮ１２を通過する際に発生されＶＢＧ１３を透過する波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）と一致する。
【００３８】
以上のように、第１の実施形態では、ＶＢＧ１３側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から生成された波長５３２ｎｍのレーサ光（緑色レーザ光Ｌ２）を、レーザダイオード１１の出射面に当てることなく、レーザダイオード１１側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から生成された波長５３２ｎｍのレーザ光（緑色レーザ光Ｌ１）に重畳させることができるので、波長５３２ｎｍのレーザ光がレーザダイオード１１に入射することによるレーザダイオード１１の過熱を抑制でき、レーザダイオード１１の発光効率を高めることができる。これにより、緑色レーザ光の出力効率を高めることができる。
【００３９】
さらに、第１の実施形態では、緑色レーザ光Ｌ２が、１／４波長板１５によって、その偏光方向が第２の方向に変換された状態で、偏光方向が第１の方向である緑色レーザ光Ｌ１に重畳される。通常、緑色レーザ光Ｌ１と緑色レーザ光Ｌ２の間には位相ずれが生じており、このため、これら緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が、偏光方向が等しい状態で重畳されると、干渉を起こす惧れがある。これに対し、第１の実施形態によれば、双方の緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が互いに偏光方向が異なる状態で重畳されるので、干渉が起こることがなく、安定した強度分布の緑色レーザ光を出射させることができる。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
図２は、第２の実施形態に係る発光装置の構成を示す。この第２の実施形態では、第１の実施形態の１／４波長板１５、ミラー１６に代えて、図２に示す如く、ミラー１７と、１／２波長板１８と、ミラー１９と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０とが配されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４１】
ＰＰＬＮ１２は、発生した波長５３２ｎｍのレーザ光が、ＰＢＳ２０に対してＰ偏光で入射するように配されている。上記の如く、レーザダイオード１１からＰＰＬＮ１２に入射するランダム偏光のレーザ光（波長：１０６４ｎｍ）のうち、その偏光方向がＰＰＬＮ１２の分極反転方向に略一致するものによって、波長５３２ｎｍのレーザ光が生成される。よって、ＰＰＬＮ１２によって生成された波長５３２ｎｍのレーザ光は、偏光方向が、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向と略一致している。ＰＰＬＮ１２は、こうして生成された波長５３２ｎｍのレーザ光がＰＢＳ２０に対してＰ偏光で入射するように配されている。
【００４２】
ミラー１７は、ダイクロイックミラー１４で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光を反射して、ＰＰＬＮ１２からＶＢＧ１３へ向かうレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ）の進行方向と同じ方向に向かわせる。
【００４３】
１／２波長板１８は、ミラー１７で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向を９０度回転させる。したがって、１／２波長板１８を通過した波長５３２ｎｍのレーザ光は、偏光方向がＰ偏光からＳ偏光に変換される。ミラー１９は、１／２波長板１８を通過した波長５３２ｎｍのレーザ光を反射して、ＰＢＳ２０へ向かわせる。
【００４４】
ＰＢＳ２０は、偏光ミラー面２０ａを有し、偏光ミラー面２０ａは、ＶＢＧ１３を透過した波長５３２ｎｍのレーザ光の光軸に対して４５度傾くよう配置されている。よって、ＰＢＳ２０は、Ｐ偏光であるＶＢＧ１３からの波長５３２ｎｍのレーザ光を略透過させ、また、Ｓ偏光であるミラー１９からの波長５３２ｎｍのレーザ光を反射して、ＶＢＧ１３からの波長５３２ｎｍのレーザ光と同じ方向に向かわせる。
【００４５】
なお、ミラー１９およびＰＢＳ２０は、ＰＢＳ２０を透過した波長５３２ｎｍのレーザ光と、ＰＢＳ２０で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）が一致するように、その配置が調整されている。
【００４６】
レーザダイオード１１から出射された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、第１の実施形態と同様、ＶＢＧ１３とレーザダイオード１１の出射面との間で反射を繰り返し、その間に、一定の割合ずつＰＰＬＮ１２によって波長５３２ｎｍのレーザ光が発生する。発生した波長５３２ｎｍのレーザ光はＶＢＧ１３を透過し、さらに、ＰＢＳ２０を透過する（図２に「Ｌ１」で示す）。図２中、ＶＢＧ１３を透過した直後の波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向が両矢印の記号で示されている。
【００４７】
一方、ダイクロイックミラー１４で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光は、ミラー１７で反射されて、１／２波長板１８を通過する。１／２波長板１８を通過する際、波長５３２ｎｍのレーザ光は、偏光方向がＰ偏光からＳ偏光に変換される。Ｓ偏光となった波長５３２ｎｍのレーザ光は、ミラー１９で反射されてＰＢＳ２０に入射され、ＰＢＳ２０によってさらに反射される（図２に「Ｌ２」で示す）。図２中、１／２波長板１８を透過した直後の波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向が中心に黒丸が描かれた円の記号で示されている。
【００４８】
こうして、ＰＢＳ２０を透過した波長５３２ｎｍのレーザ光にＰＢＳ２０で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光が重畳され、重畳後の波長５３２ｎｍのレーザ光が外部へ出力される。
【００４９】
以上のように、第２の実施形態では、ＶＢＧ１３側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から発生された波長５３２ｎｍのレーサ光（緑色レーザ光Ｌ２）を、レーザダイオード１１の出射面に当てることなく、レーザダイオード１１側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から発生された波長５３２ｎｍのレーザ光（緑色レーザ光Ｌ１）に重畳させることができるので、波長５３２ｎｍのレーザ光がレーザダイオード１１に入射することによるレーザダイオード１１の過熱を抑制でき、レーザダイオード１１の発光効率を高めることができる。これにより、緑色レーザ光の出力効率を高めることができる。
【００５０】
さらに、第２の実施形態では、１／２波長板１８によって緑色レーザ光Ｌ２の偏光方向が変換されることにより、双方の緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が、互いに偏光方向が異なる状態でＰＢＳ２０により重畳される。これにより、上記第１の実施形態と同様、双方の緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が干渉を起こすのを防止でき、安定した強度分布の緑色レーザ光を出射することができる。
【００５１】
＜第３の実施形態＞
図３は、第３の実施形態に係る発光装置の構成を示す。この第３の実施形態では、第１の実施形態のダイクロイックミラー１４、１／４波長板１５、ミラー１６に代えて、図３に示す如く、ダイクロイックミラー２１が配されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
ダイクロイックミラー２１は、レーザダイオード１１とＰＰＬＮ１２の間に配され、その入射面がレーザ光の光軸に直交するように配されている。このダイクロイックミラー２１は、波長１０６４ｎｍのレーザ光を略透過し、波長５３２ｎｍのレーザ光を略反射する。
【００５３】
レーザダイオード１１から出射された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、第１の実施形態と同様、ＶＢＧ１３とレーザダイオード１１の出射面との間で反射を繰り返し、その間に、一定の割合ずつＰＰＬＮ１２によって波長５３２ｎｍのレーザ光が発生する。発生した波長５３２ｎｍのレーザ光はＶＢＧ１３を透過し、順次、外部に出力される（図３に「矢印Ｌ１」で示す）。
【００５４】
一方、ＶＢＧ１３で反射された後の波長１０６４ｎｍのレーザ光からＰＰＬＮ１２によって発生された波長５３２ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー２１によって反射され、ＰＰＬＮ１２側へ折り返される。こうして、折り返された波長５３２ｎｍのレーザ光は、ＰＰＬＮ１２およびＶＢＧ１３を略透過して、外部に出力される（図３に「矢印Ｌ２」で示す）。このとき、ダイクロイックミラー２１によって折り返された波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）は、レーザダイオード１１から出射された波長１０６４ｎｍから生成されＶＢＧ１３を透過する波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）と一致する。
【００５５】
以上のように、第３の実施形態では、ＶＢＧ１３側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から発生された波長５３２ｎｍのレーサ光（緑色レーザ光Ｌ２）を、レーザダイオード１１の出射面に当てることなく、レーザダイオード１１側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から発生された波長５３２ｎｍのレーザ光（緑色レーザ光Ｌ１）に重畳させることができるので、波長５３２ｎｍのレーザ光がレーザダイオード１１に入射することによるレーザダイオード１１の過熱を抑制でき、レーザダイオード１１の発光効率を高めることができる。これにより、緑色レーザ光の出力効率を高めることができる。
【００５６】
＜第４の実施形態＞
図４は、第４の実施形態に係る発光装置の構成を示す。この第４の実施形態では、第３の実施形態におけるＰＰＬＮ１２とダイクロイックミラー２１との間に波長選択性の１／４波長板２２が配されている。その他の構成は、第３の実施形態と同様である。
【００５７】
波長選択性の１／４波長板２２は、波長５３２ｎｍのレーザ光に作用して直線偏光を円偏光に変換し、波長１０６４ｎｍのレーザ光には作用せずそのままの変更状態で通過させる。
【００５８】
この第４の実施形態の構成では、ＶＢＧ１３側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から生成された波長５３２ｎｍのレーサ光（緑色レーザ光Ｌ２）が１／４波長板２２を２回通過することにより９０度回転することにより、その偏光方向が９０度回転するため、第１の実施形態および第２の実施形態と同様、レーザダイオード１１側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から生成された波長５３２ｎｍのレーザ光（緑色レーザ光Ｌ１）に対して、偏光方向が異なった状態で重畳される。したがって、第１の実施形態および第２の実施形態と同様、緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が干渉を起こすのを防止でき、安定した強度分布の緑色レーザ光を出射することができる。
【００５９】
＜第５の実施形態＞
本実施形態の発光装置は、第１の実施形態の発光装置をより具体化したものである。図５（ａ）は、本実施の形態に係る発光装置を上方から見たときの内部透視図、同図（ｂ）は、本実施の形態に係る発光装置を側方から見たときの内部透視図である。また、図６は、ＰＰＬＮ１０３、ダイクロイックミラー１０５、１／４波長板１０６、ミラー１０７の配置関係を示す斜視図である。
【００６０】
発光装置は、略直方体形状のハウジング１０１を備えており、このハウジング１０１内に、レーザダイオード１０２、ＰＰＬＮ１０３、ＶＢＧ１０４、ダイクロイックミラー１０５、１／４波長板１０６、ミラー１０７が配されている。
【００６１】
ハウジング１０１の前面には出射口１０８が形成されている。出射口１０８には、ＩＲフィルタ１０９が取り付けられている。ＩＲフィルタ１０９は、波長５３２ｎｍのレーザ光と一緒にＶＢＧ１０４を透過した１０６４ｎｍ近傍の波長の赤外線を除去する。
【００６２】
レーザダイオード１０２は、上記実施の形態と同様、面発光型であり、ハウジング１０１の後端部に装着されている。レーザダイオード１０２からは、ランダム偏光の状態で波長１０６４ｎｍのレーザ光が出射される。
【００６３】
ＰＰＬＮ１０３は、レーザ光が通過する方向に垂直な断面の形状が、略正方形状を有している。ＰＰＬＮ１０３の上面には、パネル状のヒータ１１０が装着されている（図６参照）。ヒータ１１０は、ＰＰＬＮ１０３の温度を、波長変換効率が良好となる温度に維持するためのものである。維持する温度は、ＰＰＬＮ１０３で変換されるレーザ光の波長や分極反転周期等に応じて設定される。
【００６４】
ヒータ１１０は、ハウジング１０１の両側壁から内側に張り出すように設けられた装着部材１１１に装着され、これにより、ＰＰＬＮ１０３が、ハウジング１０１内の所定位置に固定される。装着部材１１１に装着されたＰＰＬＮ１０３の前方位置に、ＶＢＧ１０４が配されている。
【００６５】
ヒータ１１０には、前後２箇所に端子部１１２が形成されており、この端子部１１２が、ハウジング１０１の側面に固定された２本の電極１１３に半田付けなどによって接続されている。電極１１３は、図示しない制御回路からの信号線に接続され、ヒータ１１０には、電極１１３を介して、ヒータ１１０を駆動して温度調節を行うための電気信号が入力される。
【００６６】
レーザダイオード１０２とＰＰＬＮ１０３との間には、ダイクロイックミラー１０５が配されており、さらに、ダイクロイックミラー１０５の側方位置には、１／４波長板１０６とミラー１０７が配されている。
【００６７】
１／４波長板１０６とミラー１０７は、一体的に構成されており、ともにミラー保持具１１４に保持されている。ミラー保持具１１４は、１／４波長板１０６およびミラー１０７の入射面がダイクロイックミラー１０５の方向を向くような状態で、ハウジング１０１の側面に装着されている。また、ミラー保持具１１４は、１／４波長板１０６およびミラー１０７の角度がジグ等を用いて調整できる構造を有している。
【００６８】
ダイクロイックミラー１０５は、図６に示すように、ＰＰＬＮ１０３からダイクロイックミラー１０５へ向かうレーザ光（波長５３２ｎｍ、波長１０６４ｎｍ）の光軸Ｌ０に対し、図のＸ−Ｙ面内において１／４波長板１０６側に４５度傾斜している。これにより、ＰＰＬＮ１０３から出射されたレーザ光のうち、波長５３２ｎｍのレーザ光（図中にλ２に示す）は、ダイクロイックミラー１０５で反射されて１／４波長板１０６に向かい、波長１０６４ｎｍのレーザ光（図中にλ１で示す）は、ダイクロイックミラー１０５を透過してレーザダイオード１０２へ向かう。
【００６９】
ところで、この実施形態に用いられているダイクロイックミラー１０５は、波長１０６４ｎｍのレーザ光がＰ偏光で入射すると透過性が優れ、Ｓ偏光で入射すると透過性がやや劣る性能を有している。たとえば、Ｐ偏光で入射する際のレーザ光の透過率は９９％程度（最高透過率）となるが、Ｓ偏光で入射する際のレーザ光の透過率は、９０％程度となり、Ｐ偏光で入射するときよりもやや低い値となる。
【００７０】
その一方、ＰＰＬＮ１０３では、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、偏光方向がＰＰＬＮ１０３の分極反転方向と略等しいレーザ光から、波長５３２ｎｍのレーザ光が生成される。よって、分極反転方向と偏光方向が略等しい波長１０６４ｎｍのレーザ光については、ダイクロイックミラー１０５を透過する際になるべく減衰されずにより多くの光量がダイクロイックミラー１０５を透過するよう調整するのが好ましい。かかる偏光方向のレーザ光が、ダイクロイックミラー１０５において大きく減衰すると、波長５３２ｎｍのレーザ光が生成される割合が低下し、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率が高められにくくなる。
【００７１】
そこで、本実施形態では、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向とダイクロイックミラー１０５の傾き方向との関係が、図６の関係となるよう調整されている。すなわち、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向は、図６のＹ軸方向に平行となっており、ダイクロイックミラー１０５は、レーザ光軸Ｌ０に対して、図６のＸ−Ｙ平面の面内方向（以下、「水平面内方向」という）に４５度傾いている。
【００７２】
こうすると、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光がダイクロイックミラー１０５に対してＰ偏光となり、このレーザ光が、高い透過率（たとえば、９９％）でダイクロイックミラー１０５を透過する。その結果、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光の光量が高められ、波長５３２ｎｍのレーザ光の出射効率が高められる。
【００７３】
なお、本実施形態では、ヒータ１１０とミラー保持具１１４とが干渉しないよう、１／４波長板１０６とミラー１０７とがハウジング１０１の側面に配され、結果、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向が水平面内方向となっている。この場合、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光を、このように傾いたダイクロイックミラーにＰ偏光にて入射させるためには、図６に示す如く、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向を、Ｙ軸に平行な方向に設定する必要がある。このことから、ＰＰＬＮ１０３は、図６に示す如く、分極反転方向がＹ軸に平行となるよう配置されている。
【００７４】
なお、図６には、ダイクロイックミラー１０５が水平面内方向に傾く場合を例示したが、構成部材のレイアウト上、他の方向にダイクロイックミラー１０５が傾く場合には、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光がダイクロイックミラー１０５にＰ偏光で入射するよう、適宜、ＰＰＬＮ１０３の配置を調整する必要がある。
【００７５】
たとえば、１／４波長板１０６とミラー１０７がハウジング１０１の上面または底面に配される場合には、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向が、図６中のＸ−Ｚ平面の面内方向（以下、「鉛直面内方向」という）に変更される。この場合、ＰＰＬＮ１０３は、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向が鉛直面内方向とされるに応じて、分極反転方向が鉛直方向（Ｚ軸に平行な方向）となる状態で配される。こうすると、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光がダイクロイックミラー１０５にＰ偏光で入射することとなり、上述の如く、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率が高められる。
【００７６】
以上、第５の実施形態では、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向と、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向との関係を上記のように調整することにより、ＰＰＬＮ１０３における波長１０６４ｎｍのレーザ光の波長変換効率を高めることができる。これにより、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率を一層高めることができる。
【００７７】
なお、この実施形態では、Ｐ偏光に対して透過性に優れた（最高透過率となる）特性を有するダイクロイックミラー１０５を用いるようにしているが、Ｓ偏光に対して透過性に優れた（最高透過率となる）特性を有するダイクロイックミラーを用いることもできる。この場合、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向が、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向と直交するよう、ＰＰＬＮ１０３とダイクロイックミラー１０５との配置関係が設定される。
【００７８】
ただし、Ｐ偏光に対して透過性に優れた特性を有するダイクロイックミラー１０５は、一般的に、Ｓ偏光に対して透過性に優れた特性を有するダイクロイックミラーよりも安価であるため、これを用いることが望ましい。
【００７９】
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【００８０】
たとえば、上記実施の形態では、ＶＢＧ１３によって１０６４ｎｍのレーザ光と５３２ｎｍのレーザ光を選択的に反射および透過するようにしたが、ダイクロイックミラーなど、ＶＢＧ以外の波長選択性ミラーを用いて、レーザ光の反射および透過を制御するようにしても良い。
【００８１】
また、上記実施の形態では、ダイクロイックミラー１４、２１によってＰＰＬＮ１２を経由して戻ってきた１０６４ｎｍのレーザ光と５３２ｎｍのレーザ光を選択的に反射および透過するようにしたが、これらに替えて、コールドミラーなど、他の波長選択性ミラーを用いても良い。
【００８２】
さらに、上記実施の形態では、波長１０６４ｎｍのレーザ光から波長５３２ｎｍの緑色レーザ光を生成する際の構成例を示したが、本発明は、これ以外の波長のレーザ光を生成する際にも適用可能である。
【００８３】
なお、上記第１および第２の実施形態では、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向とダイクロイックミラー１４の傾斜方向の関係について特に説明を行っていないが、これらの実施形態においても、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向とダイクロイックミラー１４の傾斜方向の関係を、上記第５の実施形態と同様に調整するのが望ましい。
【００８４】
たとえば、第１の実施形態では、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向は、ＰＰＬＮ１２にて生成された直後の波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向に一致し、したがって、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向は、図１中、緑色レーザ光Ｌ１に付された両矢印の方向となっている。よって、ダイクロイックミラー１４が図１のように傾斜して配置されていると、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、偏光方向がＰＰＬＮ１２の分極反転方向に一致するレーザ光は、レーザダイオード１１側からも、また、ＰＰＬＮ１２側からも、Ｐ偏光でダイクロイックミラー１４に入射することとなる。
【００８５】
同様に、第２の実施形態では、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向は、図２中、緑色レーザ光Ｌ１に付された両矢印の方向となっている。よって、ダイクロイックミラー１４が図１のように傾斜して配置されていると、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、偏光方向がＰＰＬＮ１２の分極反転方向に一致するレーザ光は、レーザダイオード１１側からも、また、ＰＰＬＮ１２側からも、Ｐ偏光でダイクロイックミラー１４に入射する。
【００８６】
このように、第１の実施形態および第２の実施形態の何れにおいても、偏光方向がＰＰＬＮ１２の分極反転方向に一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー１４に対してＰ偏光で入射する。したがって、ダイクロイックミラー１４として、波長１０６４ｎｍのレーザ光がＰ偏光にて入射するときに透過率が優れる（最も好ましくは透過率が最高となる）ものを用いるのが望ましい。こうすると、上記第５の実施形態で述べた如く、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍレーザ光を、より多く、ＰＰＬＮ１２に入射させることができ、結果、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率を高めることができる。
【００８７】
なお、上記第１および第２の実施形態において、ダイクロイックミラー１４として、レーザ光（波長：１０６４ｎｍ）がＳ偏光にて入射するときに透過性に優れるものを用いる場合には、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向に偏光方向が一致するレーザ光（波長：１０６４ｎｍ）がダイクロイックミラー１４に対してＳ偏光で入射するように、ダイクロイックミラー１４の傾き方向を、図１や図２に示す状態から変更するのが望ましい。この場合、第１の実施形態においては、ダイクロイックミラー１４の傾き方向の変更に応じて、１／４波長板１５、ミラー１６の配置を適宜調整する必要がある。また、第２の実施形態においては、ダイクロイックミラー１４の傾き方向の変更に応じて、ミラー１７、１／２波長板１８、ミラー１９およびＰＢＳ２０の配置を適宜調整する必要がある。こうすると、分極反転方向に偏光方向が一致するレーザ光を、より多く、ＰＰＬＮ１２に入射させることができ、結果、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率を高めることができる。
【００８８】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図２】第２の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図３】第３の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図４】第４の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図５】第５の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図６】第５の実施形態に係るＰＰＬＮ、ダイクロイックミラー、１／４波長板、ミラーの配置関係を示す斜視図
【図７】従来技術に係る発光装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００９０】
１１ レーザダイオード（レーザ光源）
１２ ＰＰＬＮ（波長変換素子）
１３ ＶＢＧ（第１の反射素子）
１４ ダイクロイックミラー（第２の反射素子）
１５ １／４波長板
１６ ミラー（第３の反射素子）
１７ ミラー（導光光学系）
１８ １／２波長板
１９ ミラー（導光光学系）
２０ 偏光ビームスプリッタ
２１ ダイクロイックミラー（第４の反射素子）
２２ 波長選択性の１／４波長板
１０２ レーザダイオード（レーザ光源）
１０３ ＰＰＬＮ（波長変換素子）
１０４ ＶＢＧ（第１の反射素子）
１０５ ダイクロイックミラー（第２の反射素子）
１０６ １／４波長板
１０７ ミラー（第３の反射素子）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換により所定波長のレーザ光を生成出力する発光装置に関し、たとえば投写型レーザプロジェクタの発光源等に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、赤色および青色波長帯のレーザ光を出力するレーザダイオードが開発されており、光ディスク装置やレーザプロジェクタ等に広く用いられている。しかし、緑色波長帯等、波長帯によってはレーザダイオードが未開発のものがあり、これらの波長帯は、たとえば、他の波長帯のレーザ光を波長変換することにより、レーザ光の生成・出力がなされている。
【０００３】
図７は、波長変換により所定波長帯のレーザ光を生成・出力する構成例を示す図である。たとえは、緑色波長（波長：５３２ｎｍ）のレーザ光は、その２倍の波長（波長：１０６４ｎｍ）のレーザ光を波長変換することによって生成される。
【０００４】
同図において、１は面発光型のレーザダイオードである。レーザダイオード１から出力された波長λ１（１０６４ｎｍ）のレーザ光は、非線形光学素子（ＰＰＬＮ：Periodically Poled Lithium Niobate）２を通過することにより波長がλ２（５３２ｎｍ）に変換される。ここで、レーザ光は、一定の割合だけが非線形光学素子２によって変換された波長を発生し、ほとんどは波長λ１のまま非線形光学素子２を通過する。
【０００５】
波長変換されたレーザ光（波長：λ２）と非線形光学素子２を通過したレーザ光（波長：λ１）は、入射面にＡＲ（Anti-Reflection）コート３ａが形成されたＶＢＧ（Volume Bragg Grating）３に入射される。このうち、波長λ２のレーザ光は、ＶＢＧ３を略透過し、残りの波長λ１のレーザ光は、ＶＢＧ３によって略反射される。なお、ＶＢＧ３には、出射面にもＡＲコートが形成されている。
【０００６】
ＶＢＧ３によって反射された波長λ１のレーザ光は、再び非線形光学素子２を通過する。この際、非線形光学素子は、一定の割合で波長λ２のレーザ光を発生させる。その後、レーザ光（波長：λ１、λ２）は、レーザダイオード１のレーザ出射面によって反射され、再び、非線形光学素子２に入射する。このうち、波長λ２のレーザ光は、その波長のまま非線形光学素子２を透過する。他方、波長λ１のレーザ光は、非線形光学素子２を通過し、その際、非線形光学素子２は、一定の割合で波長λ２のレーザ光を発生させる。
【０００７】
非線形光学素子２を通過したレーザ光（波長：λ１、λ２）のうち、波長λ２のレーザ光は、ＶＢＧ３を透過して外部に出力される。他方、波長λ１のレーザ光は、ＶＢＧ３により反射され、再び、非線形光学素子２へ戻される。
【０００８】
このように、波長λ１のレーザ光は、ＶＢＧ３とレーザダイオード１の出射面との間で同じ光路で反射を繰り返し、その間に、非線形光学素子２は、一定の割合ずつ波長λ２のレーザ光を発生させる。そして、波長λ２のレーザ光はＶＢＧ３を透過し、順次、外部に出力される。
【特許文献１】特開平５−２３５４５６号公報
【特許文献２】特開平７−１８３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図７の構成例によれば、レーザダイオード１側に戻ってきたレーザ光（波長：λ１、λ２）がレーザダイオード１の出射面で反射される際に、これらレーザ光によって出射面が加熱される。これにより、レーザダイオード１が過熱し、発光効率が低下する惧れがある。この結果、波長λ２のレーザ光の出力効率が低下する惧れがある。
【００１０】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、レーザ光源の過熱を抑制しつつ、波長変換により生成された所望波長のレーザ光の出力効率を高めることができる発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、レーザ光を出射する発光装置において、第１の波長のレーザ光を出射する面発光型のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を波長変換して第２の波長のレーザ光を生成する波長変換素子と、前記波長変換素子を透過したレーザ光のうち前記第２の波長のレーザ光を透過して出射レーザ光とするとともに前記第１の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射する第１の反射素子と、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を、前記レーザ光源に戻すことなく、前記出射レーザ光に重畳させる光学手段と備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光の偏光方向を９０度回転させて前記出射レーザ光に重畳させる波長板を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第２の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を反射して前記第１の波長のレーザ光から分離する第２の反射素子と、前記第２の反射素子によって反射された前記第２の波長のレーザ光を前記第２の反射素子に向かって反射させる第３の反射素子とを備え、前記波長板は、前記第２の反射素子と前記第３の反射素子との間に配された１／４波長板であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第３の態様に係る発光装置において、前記波長変換素子の分極反転方向と、前記第１の波長のレーザ光の光軸に対する前記第２の反射素子の傾き方向との関係を、前記第２の反射素子に対する前記第１の波長のレーザ光の透過率が高くなるように設定したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第２の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を反射して前記第１の波長のレーザ光から分離する第２の反射素子と、前記波長変換素子を前記レーザ光源側から透過することにより生成された前記第２の波長のレーザ光の光路と前記第２の反射素子によって反射された前記第２の波長のレーザ光の光路とを統合する偏光ビームスプリッタと、前記第２の反射素子で反射された前記第２の波長のレーザ光を前記偏光ビームスプリッタに導く導光光学系とを備え、前記波長板は、前記導光光学系の光路中に配された１／２波長板であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第５の態様に係る発光装置において、前記波長変換素子の分極反転方向と、前記第１の波長のレーザ光の光軸に対する前記第２の反射素子の傾き方向との関係を、前記第２の反射素子に対する前記第１の波長のレーザ光の透過率が高くなるように設定したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第７の態様は、第１の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記波長変換素子から前記レーザ光源へと向かうレーザ光のうち前記第１の波長のレーザ光を透過させ前記第２の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射させる第４の反射素子を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第８の態様は、第７の態様に係る発光装置において、前記光学手段は、前記は波長変換素子と前記第４の反射素子の間に配され、前記第２の波長のレーザ光に作用し前記第１の波長のレーザ光には作用しない波長選択性の１／４波長板を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成によれば、第１の反射素子で反射された後の第１の波長のレーザ光から生成された第２の波長のレーサ光を、レーザ光源の出射面に当てることなく、出射レーザ光に重畳させることができるので、第２の波長のレーザ光が入射することによるレーザ光源の過熱を抑制することができ、レーザ光源の発光効率を高めることができる。これにより、第２の波長のレーザ光の出力効率を高めることができる。
【００２０】
さらに、第２ないし第６の態様および第８の態様によれば、第１の反射素子で反射された後の第１の波長のレーザ光から生成された第２の波長のレーサ光を、その偏光方向を変えた状態で、レーザ光源側から波長変換素子に入射された第１の波長のレーザ光から生成された第２の波長のレーザ光に重畳させることができるので、両レーザ光の位相の相異に基づく干渉の発生を防止することができる。よって、出射レーザ光の強度分布を安定させることができる。
【００２１】
さらに、第４および第６の態様によれば、波長変換に寄与する第１の波長のレーザ光が、前記第２の反射素子を透過する際に減衰するのを抑制できるので、波長変換素子に入射される第１の波長のレーザ光の光量低下を抑制できる。これにより、第２の波長のレーザ光の出力効率を一層高めることができる。
【００２２】
本発明ないしその他の請求項に記載の発明の効果および意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、緑色波長（波長：５３２ｎｍ）のレーザ光を生成出力する発光装置に本発明を適用したものである。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る発光装置の構成を示す。図示の如く、発光装置は、レーザダイオード１１と、ＰＰＬＮ１２と、ＶＢＧ１３と、ダイクロイックミラー１４と、１／４波長板１５と、ミラー１６とを備えている。
【００２５】
レーザダイオード１１は、面発光型であり、波長１０６４ｎｍ（λ１：１０６４ｎｍ）のレーザ光を出力する。レーザダイオード１１からは、偏光方向が不揃いの、いわゆるランダム偏光の状態でレーザ光が出射される。
【００２６】
ＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）１２は、非線形光学結晶の一つであり、波長１０６４ｎｍのレーザ光を一定の変換効率によって緑色波長（λ２：５３２ｎｍ）のレーザ光に変換する。ここで、ＰＰＬＮ１２は、その分極反転方向と略等しい偏光方向のレーザ光について波長変換を行う。
【００２７】
ＶＢＧ（Volume Bragg Grating）１３は、ＰＰＬＮ１２側から入射されるレーザ光のうち、波長５３２ｎｍのレーザ光を略透過（たとえば、９５％程度を透過）し、波長１０６４ｎｍのレーザ光を略反射（たとえば、９５％程度を反射）する。なお、ＶＢＧ１３には、入射面にＡＲ（Anti-Reflection）コート１３ａが形成されている。これにより、入射面でのレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ）の反射が防止される。
【００２８】
ＶＢＧ１３は、その入射面が入射するレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ）の光軸に対して直交するように配されており、このため、反射された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３への入射のときと同じ光路を通ってＰＰＬＮ１２に向かう。
【００２９】
ダイクロイックミラー１４は、レーザダイオード１１とＰＰＬＮ１２の間に配されており、その入射面がレーザ光の光軸に対して略４５度傾いている。ダイクロイックミラー１４は、ＶＢＧ１３によって反射され、再びＰＰＬＮ１２を通過したレーザ光のうち、波長１０６４ｎｍのレーザ光を透過し、波長５３２ｎｍのレーザ光を、その入射方向に対して略直交する方向に反射する。
【００３０】
１／４波長板１５は、ダイクロイックミラー１４で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光を円偏光に変換する。ミラー１６は、１／４波長板１５を通過した波長５３２ｎｍのレーザ光を反射して、１／４波長板１５側へと向かわせる。ミラー１６は、その反射面が入射されるレーザ光の光軸に対して直交するように配されており、このため、波長５３２ｎｍのレーザ光は、ミラー１６への入射のときと同じ光路で１／４波長板１５へ向かう。
【００３１】
レーザダイオード１１から出力された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＰＰＬＮ１２に入射される。ＰＰＬＮ１２は、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、その分極反転方向に略等しい偏光方向のレーザ光を波長変換し、一定の割合で波長５３２ｎｍのレーザ光を発生させる。このとき、波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向は、分極反転方向と等しくなる。この偏光方向を、説明の便宜上、第１の方向と定義し、図１において、レーザ光の偏光方向が第１の方向であることを両矢印の記号で示す。
【００３２】
ＰＰＬＮ１２で発生したレーザ光（波長λ２：５３２ｎｍ）と、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光（波長λ１：１０６４ｎｍ）は、ＶＢＧ１３に入射され、このうち、波長５３２ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３を略透過し、波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３によって略反射される。
【００３３】
ＶＢＧ１３によって反射された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、再びＰＰＬＮ１２を通過し、この際、ＰＰＬＮ１２は、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、その分極反転方向に略等しい偏光方向のレーザ光を波長変換し、一定の割合で波長５３２ｎｍのレーザ光を発生させる。その後、ＰＰＬＮ１２を通過したレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ）は、ダイクロイックミラー１４に入射する。なお、ＰＰＬＮ１２からダイクロイックミラー１４に入射する波長５３２ｎｍのレーザ光は、主として、ＶＢＧ１３にて反射された波長１０６４ｎｍのレーザ光がＰＰＬＮ１２を通過する際にＰＰＬＮ１２において発生したものであるが、ＶＢＧ１３を透過せずに反射されたものも、ごく僅かに含まれ得る。
【００３４】
ＰＰＬＮ１２からダイクロイックミラー１４に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー１４を略透過し、レーザダイオード１１の出射面で反射して、再びＰＰＬＮ１２に入射する。このように、波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３とレーザダイオード１１の出射面との間で反射を繰り返し、その間に、一定の割合ずつＰＰＬＮ１２によって波長５３２ｎｍのレーザ光が発生する。そして、発生した波長５３２ｎｍのレーザ光は、ＶＢＧ１３を透過し、順次、外部に出力される（図１に「Ｌ１」で示す）。
【００３５】
一方、ＰＰＬＮ１２からダイクロイックミラー１４に入射する波長５３２ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー１４によって反射され、１／４波長板１５を通過する。このとき、１／４波長板１５の作用によって、波長５３２ｎｍのレーザ光は、直線偏光から円偏光に変換される。
【００３６】
その後、波長５３２ｎｍのレーザ光は、ミラー１６で反射されて、再び１／４波長板１５を通過する。このとき、１／４波長板１５の作用によって、波長５３２ｎｍのレーザ光は、円偏光から直線偏光に変換される。波長５３２ｎｍのレーザ光は、このように１／４波長板１５を２回通過することによって、偏光方向が９０度回転する。したがって、１／４波長板１５からダイクロイックミラー１４に向かう際のレーザ光の偏光方向は、第１の方向に直交する方向となる。この偏光方向を、説明の便宜上、第２の方向と定義し、図１において、レーザ光の偏光方向が第２の方向であることを、中心に黒丸が描かれた円の記号で示す。
【００３７】
こうして、１／４波長板１５を通過した波長５３２ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー１４で反射され、ＰＰＬＮ１２およびＶＢＧ１３を略透過して、外部に出力される（図１に「矢印Ｌ２」で示す）。このとき、再びＰＰＬＮ１２およびＶＢＧ１３を透過する波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）は、レーザダイオード１１から出射された波長１０６４ｎｍがＰＰＬＮ１２を通過する際に発生されＶＢＧ１３を透過する波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）と一致する。
【００３８】
以上のように、第１の実施形態では、ＶＢＧ１３側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から生成された波長５３２ｎｍのレーサ光（緑色レーザ光Ｌ２）を、レーザダイオード１１の出射面に当てることなく、レーザダイオード１１側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から生成された波長５３２ｎｍのレーザ光（緑色レーザ光Ｌ１）に重畳させることができるので、波長５３２ｎｍのレーザ光がレーザダイオード１１に入射することによるレーザダイオード１１の過熱を抑制でき、レーザダイオード１１の発光効率を高めることができる。これにより、緑色レーザ光の出力効率を高めることができる。
【００３９】
さらに、第１の実施形態では、緑色レーザ光Ｌ２が、１／４波長板１５によって、その偏光方向が第２の方向に変換された状態で、偏光方向が第１の方向である緑色レーザ光Ｌ１に重畳される。通常、緑色レーザ光Ｌ１と緑色レーザ光Ｌ２の間には位相ずれが生じており、このため、これら緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が、偏光方向が等しい状態で重畳されると、干渉を起こす惧れがある。これに対し、第１の実施形態によれば、双方の緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が互いに偏光方向が異なる状態で重畳されるので、干渉が起こることがなく、安定した強度分布の緑色レーザ光を出射させることができる。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
図２は、第２の実施形態に係る発光装置の構成を示す。この第２の実施形態では、第１の実施形態の１／４波長板１５、ミラー１６に代えて、図２に示す如く、ミラー１７と、１／２波長板１８と、ミラー１９と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０とが配されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４１】
ＰＰＬＮ１２は、発生した波長５３２ｎｍのレーザ光が、ＰＢＳ２０に対してＰ偏光で入射するように配されている。上記の如く、レーザダイオード１１からＰＰＬＮ１２に入射するランダム偏光のレーザ光（波長：１０６４ｎｍ）のうち、その偏光方向がＰＰＬＮ１２の分極反転方向に略一致するものによって、波長５３２ｎｍのレーザ光が生成される。よって、ＰＰＬＮ１２によって生成された波長５３２ｎｍのレーザ光は、偏光方向が、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向と略一致している。ＰＰＬＮ１２は、こうして生成された波長５３２ｎｍのレーザ光がＰＢＳ２０に対してＰ偏光で入射するように配されている。
【００４２】
ミラー１７は、ダイクロイックミラー１４で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光を反射して、ＰＰＬＮ１２からＶＢＧ１３へ向かうレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ）の進行方向と同じ方向に向かわせる。
【００４３】
１／２波長板１８は、ミラー１７で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向を９０度回転させる。したがって、１／２波長板１８を通過した波長５３２ｎｍのレーザ光は、偏光方向がＰ偏光からＳ偏光に変換される。ミラー１９は、１／２波長板１８を通過した波長５３２ｎｍのレーザ光を反射して、ＰＢＳ２０へ向かわせる。
【００４４】
ＰＢＳ２０は、偏光ミラー面２０ａを有し、偏光ミラー面２０ａは、ＶＢＧ１３を透過した波長５３２ｎｍのレーザ光の光軸に対して４５度傾くよう配置されている。よって、ＰＢＳ２０は、Ｐ偏光であるＶＢＧ１３からの波長５３２ｎｍのレーザ光を略透過させ、また、Ｓ偏光であるミラー１９からの波長５３２ｎｍのレーザ光を反射して、ＶＢＧ１３からの波長５３２ｎｍのレーザ光と同じ方向に向かわせる。
【００４５】
なお、ミラー１９およびＰＢＳ２０は、ＰＢＳ２０を透過した波長５３２ｎｍのレーザ光と、ＰＢＳ２０で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）が一致するように、その配置が調整されている。
【００４６】
レーザダイオード１１から出射された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、第１の実施形態と同様、ＶＢＧ１３とレーザダイオード１１の出射面との間で反射を繰り返し、その間に、一定の割合ずつＰＰＬＮ１２によって波長５３２ｎｍのレーザ光が発生する。発生した波長５３２ｎｍのレーザ光はＶＢＧ１３を透過し、さらに、ＰＢＳ２０を透過する（図２に「Ｌ１」で示す）。図２中、ＶＢＧ１３を透過した直後の波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向が両矢印の記号で示されている。
【００４７】
一方、ダイクロイックミラー１４で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光は、ミラー１７で反射されて、１／２波長板１８を通過する。１／２波長板１８を通過する際、波長５３２ｎｍのレーザ光は、偏光方向がＰ偏光からＳ偏光に変換される。Ｓ偏光となった波長５３２ｎｍのレーザ光は、ミラー１９で反射されてＰＢＳ２０に入射され、ＰＢＳ２０によってさらに反射される（図２に「Ｌ２」で示す）。図２中、１／２波長板１８を透過した直後の波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向が中心に黒丸が描かれた円の記号で示されている。
【００４８】
こうして、ＰＢＳ２０を透過した波長５３２ｎｍのレーザ光にＰＢＳ２０で反射された波長５３２ｎｍのレーザ光が重畳され、重畳後の波長５３２ｎｍのレーザ光が外部へ出力される。
【００４９】
以上のように、第２の実施形態では、ＶＢＧ１３側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から発生された波長５３２ｎｍのレーサ光（緑色レーザ光Ｌ２）を、レーザダイオード１１の出射面に当てることなく、レーザダイオード１１側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から発生された波長５３２ｎｍのレーザ光（緑色レーザ光Ｌ１）に重畳させることができるので、波長５３２ｎｍのレーザ光がレーザダイオード１１に入射することによるレーザダイオード１１の過熱を抑制でき、レーザダイオード１１の発光効率を高めることができる。これにより、緑色レーザ光の出力効率を高めることができる。
【００５０】
さらに、第２の実施形態では、１／２波長板１８によって緑色レーザ光Ｌ２の偏光方向が変換されることにより、双方の緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が、互いに偏光方向が異なる状態でＰＢＳ２０により重畳される。これにより、上記第１の実施形態と同様、双方の緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が干渉を起こすのを防止でき、安定した強度分布の緑色レーザ光を出射することができる。
【００５１】
＜第３の実施形態＞
図３は、第３の実施形態に係る発光装置の構成を示す。この第３の実施形態では、第１の実施形態のダイクロイックミラー１４、１／４波長板１５、ミラー１６に代えて、図３に示す如く、ダイクロイックミラー２１が配されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
ダイクロイックミラー２１は、レーザダイオード１１とＰＰＬＮ１２の間に配され、その入射面がレーザ光の光軸に直交するように配されている。このダイクロイックミラー２１は、波長１０６４ｎｍのレーザ光を略透過し、波長５３２ｎｍのレーザ光を略反射する。
【００５３】
レーザダイオード１１から出射された波長１０６４ｎｍのレーザ光は、第１の実施形態と同様、ＶＢＧ１３とレーザダイオード１１の出射面との間で反射を繰り返し、その間に、一定の割合ずつＰＰＬＮ１２によって波長５３２ｎｍのレーザ光が発生する。発生した波長５３２ｎｍのレーザ光はＶＢＧ１３を透過し、順次、外部に出力される（図３に「矢印Ｌ１」で示す）。
【００５４】
一方、ＶＢＧ１３で反射された後の波長１０６４ｎｍのレーザ光からＰＰＬＮ１２によって発生された波長５３２ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー２１によって反射され、ＰＰＬＮ１２側へ折り返される。こうして、折り返された波長５３２ｎｍのレーザ光は、ＰＰＬＮ１２およびＶＢＧ１３を略透過して、外部に出力される（図３に「矢印Ｌ２」で示す）。このとき、ダイクロイックミラー２１によって折り返された波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）は、レーザダイオード１１から出射された波長１０６４ｎｍから生成されＶＢＧ１３を透過する波長５３２ｎｍのレーザ光の光路（光軸）と一致する。
【００５５】
以上のように、第３の実施形態では、ＶＢＧ１３側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から発生された波長５３２ｎｍのレーサ光（緑色レーザ光Ｌ２）を、レーザダイオード１１の出射面に当てることなく、レーザダイオード１１側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から発生された波長５３２ｎｍのレーザ光（緑色レーザ光Ｌ１）に重畳させることができるので、波長５３２ｎｍのレーザ光がレーザダイオード１１に入射することによるレーザダイオード１１の過熱を抑制でき、レーザダイオード１１の発光効率を高めることができる。これにより、緑色レーザ光の出力効率を高めることができる。
【００５６】
＜第４の実施形態＞
図４は、第４の実施形態に係る発光装置の構成を示す。この第４の実施形態では、第３の実施形態におけるＰＰＬＮ１２とダイクロイックミラー２１との間に波長選択性の１／４波長板２２が配されている。その他の構成は、第３の実施形態と同様である。
【００５７】
波長選択性の１／４波長板２２は、波長５３２ｎｍのレーザ光に作用して直線偏光を円偏光に変換し、波長１０６４ｎｍのレーザ光には作用せずそのままの変更状態で通過させる。
【００５８】
この第４の実施形態の構成では、ＶＢＧ１３側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から生成された波長５３２ｎｍのレーサ光（緑色レーザ光Ｌ２）が１／４波長板２２を２回通過することにより９０度回転することにより、その偏光方向が９０度回転するため、第１の実施形態および第２の実施形態と同様、レーザダイオード１１側からＰＰＬＮ１２に入射する波長１０６４ｎｍのレーザ光から生成された波長５３２ｎｍのレーザ光（緑色レーザ光Ｌ１）に対して、偏光方向が異なった状態で重畳される。したがって、第１の実施形態および第２の実施形態と同様、緑色レーザ光Ｌ１、Ｌ２が干渉を起こすのを防止でき、安定した強度分布の緑色レーザ光を出射することができる。
【００５９】
＜第５の実施形態＞
本実施形態の発光装置は、第１の実施形態の発光装置をより具体化したものである。図５（ａ）は、本実施の形態に係る発光装置を上方から見たときの内部透視図、同図（ｂ）は、本実施の形態に係る発光装置を側方から見たときの内部透視図である。また、図６は、ＰＰＬＮ１０３、ダイクロイックミラー１０５、１／４波長板１０６、ミラー１０７の配置関係を示す斜視図である。
【００６０】
発光装置は、略直方体形状のハウジング１０１を備えており、このハウジング１０１内に、レーザダイオード１０２、ＰＰＬＮ１０３、ＶＢＧ１０４、ダイクロイックミラー１０５、１／４波長板１０６、ミラー１０７が配されている。
【００６１】
ハウジング１０１の前面には出射口１０８が形成されている。出射口１０８には、ＩＲフィルタ１０９が取り付けられている。ＩＲフィルタ１０９は、波長５３２ｎｍのレーザ光と一緒にＶＢＧ１０４を透過した１０６４ｎｍ近傍の波長の赤外線を除去する。
【００６２】
レーザダイオード１０２は、上記実施の形態と同様、面発光型であり、ハウジング１０１の後端部に装着されている。レーザダイオード１０２からは、ランダム偏光の状態で波長１０６４ｎｍのレーザ光が出射される。
【００６３】
ＰＰＬＮ１０３は、レーザ光が通過する方向に垂直な断面の形状が、略正方形状を有している。ＰＰＬＮ１０３の上面には、パネル状のヒータ１１０が装着されている（図６参照）。ヒータ１１０は、ＰＰＬＮ１０３の温度を、波長変換効率が良好となる温度に維持するためのものである。維持する温度は、ＰＰＬＮ１０３で変換されるレーザ光の波長や分極反転周期等に応じて設定される。
【００６４】
ヒータ１１０は、ハウジング１０１の両側壁から内側に張り出すように設けられた装着部材１１１に装着され、これにより、ＰＰＬＮ１０３が、ハウジング１０１内の所定位置に固定される。装着部材１１１に装着されたＰＰＬＮ１０３の前方位置に、ＶＢＧ１０４が配されている。
【００６５】
ヒータ１１０には、前後２箇所に端子部１１２が形成されており、この端子部１１２が、ハウジング１０１の側面に固定された２本の電極１１３に半田付けなどによって接続されている。電極１１３は、図示しない制御回路からの信号線に接続され、ヒータ１１０には、電極１１３を介して、ヒータ１１０を駆動して温度調節を行うための電気信号が入力される。
【００６６】
レーザダイオード１０２とＰＰＬＮ１０３との間には、ダイクロイックミラー１０５が配されており、さらに、ダイクロイックミラー１０５の側方位置には、１／４波長板１０６とミラー１０７が配されている。
【００６７】
１／４波長板１０６とミラー１０７は、一体的に構成されており、ともにミラー保持具１１４に保持されている。ミラー保持具１１４は、１／４波長板１０６およびミラー１０７の入射面がダイクロイックミラー１０５の方向を向くような状態で、ハウジング１０１の側面に装着されている。また、ミラー保持具１１４は、１／４波長板１０６およびミラー１０７の角度がジグ等を用いて調整できる構造を有している。
【００６８】
ダイクロイックミラー１０５は、図６に示すように、ＰＰＬＮ１０３からダイクロイックミラー１０５へ向かうレーザ光（波長５３２ｎｍ、波長１０６４ｎｍ）の光軸Ｌ０に対し、図のＸ−Ｙ面内において１／４波長板１０６側に４５度傾斜している。これにより、ＰＰＬＮ１０３から出射されたレーザ光のうち、波長５３２ｎｍのレーザ光（図中にλ２に示す）は、ダイクロイックミラー１０５で反射されて１／４波長板１０６に向かい、波長１０６４ｎｍのレーザ光（図中にλ１で示す）は、ダイクロイックミラー１０５を透過してレーザダイオード１０２へ向かう。
【００６９】
ところで、この実施形態に用いられているダイクロイックミラー１０５は、波長１０６４ｎｍのレーザ光がＰ偏光で入射すると透過性が優れ、Ｓ偏光で入射すると透過性がやや劣る性能を有している。たとえば、Ｐ偏光で入射する際のレーザ光の透過率は９９％程度（最高透過率）となるが、Ｓ偏光で入射する際のレーザ光の透過率は、９０％程度となり、Ｐ偏光で入射するときよりもやや低い値となる。
【００７０】
その一方、ＰＰＬＮ１０３では、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、偏光方向がＰＰＬＮ１０３の分極反転方向と略等しいレーザ光から、波長５３２ｎｍのレーザ光が生成される。よって、分極反転方向と偏光方向が略等しい波長１０６４ｎｍのレーザ光については、ダイクロイックミラー１０５を透過する際になるべく減衰されずにより多くの光量がダイクロイックミラー１０５を透過するよう調整するのが好ましい。かかる偏光方向のレーザ光が、ダイクロイックミラー１０５において大きく減衰すると、波長５３２ｎｍのレーザ光が生成される割合が低下し、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率が高められにくくなる。
【００７１】
そこで、本実施形態では、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向とダイクロイックミラー１０５の傾き方向との関係が、図６の関係となるよう調整されている。すなわち、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向は、図６のＹ軸方向に平行となっており、ダイクロイックミラー１０５は、レーザ光軸Ｌ０に対して、図６のＸ−Ｙ平面の面内方向（以下、「水平面内方向」という）に４５度傾いている。
【００７２】
こうすると、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光がダイクロイックミラー１０５に対してＰ偏光となり、このレーザ光が、高い透過率（たとえば、９９％）でダイクロイックミラー１０５を透過する。その結果、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光の光量が高められ、波長５３２ｎｍのレーザ光の出射効率が高められる。
【００７３】
なお、本実施形態では、ヒータ１１０とミラー保持具１１４とが干渉しないよう、１／４波長板１０６とミラー１０７とがハウジング１０１の側面に配され、結果、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向が水平面内方向となっている。この場合、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光を、このように傾いたダイクロイックミラーにＰ偏光にて入射させるためには、図６に示す如く、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向を、Ｙ軸に平行な方向に設定する必要がある。このことから、ＰＰＬＮ１０３は、図６に示す如く、分極反転方向がＹ軸に平行となるよう配置されている。
【００７４】
なお、図６には、ダイクロイックミラー１０５が水平面内方向に傾く場合を例示したが、構成部材のレイアウト上、他の方向にダイクロイックミラー１０５が傾く場合には、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光がダイクロイックミラー１０５にＰ偏光で入射するよう、適宜、ＰＰＬＮ１０３の配置を調整する必要がある。
【００７５】
たとえば、１／４波長板１０６とミラー１０７がハウジング１０１の上面または底面に配される場合には、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向が、図６中のＸ−Ｚ平面の面内方向（以下、「鉛直面内方向」という）に変更される。この場合、ＰＰＬＮ１０３は、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向が鉛直面内方向とされるに応じて、分極反転方向が鉛直方向（Ｚ軸に平行な方向）となる状態で配される。こうすると、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光がダイクロイックミラー１０５にＰ偏光で入射することとなり、上述の如く、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率が高められる。
【００７６】
以上、第５の実施形態では、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向と、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向との関係を上記のように調整することにより、ＰＰＬＮ１０３における波長１０６４ｎｍのレーザ光の波長変換効率を高めることができる。これにより、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率を一層高めることができる。
【００７７】
なお、この実施形態では、Ｐ偏光に対して透過性に優れた（最高透過率となる）特性を有するダイクロイックミラー１０５を用いるようにしているが、Ｓ偏光に対して透過性に優れた（最高透過率となる）特性を有するダイクロイックミラーを用いることもできる。この場合、ＰＰＬＮ１０３の分極反転方向が、ダイクロイックミラー１０５の傾き方向と直交するよう、ＰＰＬＮ１０３とダイクロイックミラー１０５との配置関係が設定される。
【００７８】
ただし、Ｐ偏光に対して透過性に優れた特性を有するダイクロイックミラー１０５は、一般的に、Ｓ偏光に対して透過性に優れた特性を有するダイクロイックミラーよりも安価であるため、これを用いることが望ましい。
【００７９】
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【００８０】
たとえば、上記実施の形態では、ＶＢＧ１３によって１０６４ｎｍのレーザ光と５３２ｎｍのレーザ光を選択的に反射および透過するようにしたが、ダイクロイックミラーなど、ＶＢＧ以外の波長選択性ミラーを用いて、レーザ光の反射および透過を制御するようにしても良い。
【００８１】
また、上記実施の形態では、ダイクロイックミラー１４、２１によってＰＰＬＮ１２を経由して戻ってきた１０６４ｎｍのレーザ光と５３２ｎｍのレーザ光を選択的に反射および透過するようにしたが、これらに替えて、コールドミラーなど、他の波長選択性ミラーを用いても良い。
【００８２】
さらに、上記実施の形態では、波長１０６４ｎｍのレーザ光から波長５３２ｎｍの緑色レーザ光を生成する際の構成例を示したが、本発明は、これ以外の波長のレーザ光を生成する際にも適用可能である。
【００８３】
なお、上記第１および第２の実施形態では、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向とダイクロイックミラー１４の傾斜方向の関係について特に説明を行っていないが、これらの実施形態においても、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向とダイクロイックミラー１４の傾斜方向の関係を、上記第５の実施形態と同様に調整するのが望ましい。
【００８４】
たとえば、第１の実施形態では、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向は、ＰＰＬＮ１２にて生成された直後の波長５３２ｎｍのレーザ光の偏光方向に一致し、したがって、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向は、図１中、緑色レーザ光Ｌ１に付された両矢印の方向となっている。よって、ダイクロイックミラー１４が図１のように傾斜して配置されていると、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、偏光方向がＰＰＬＮ１２の分極反転方向に一致するレーザ光は、レーザダイオード１１側からも、また、ＰＰＬＮ１２側からも、Ｐ偏光でダイクロイックミラー１４に入射することとなる。
【００８５】
同様に、第２の実施形態では、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向は、図２中、緑色レーザ光Ｌ１に付された両矢印の方向となっている。よって、ダイクロイックミラー１４が図１のように傾斜して配置されていると、波長１０６４ｎｍのレーザ光のうち、偏光方向がＰＰＬＮ１２の分極反転方向に一致するレーザ光は、レーザダイオード１１側からも、また、ＰＰＬＮ１２側からも、Ｐ偏光でダイクロイックミラー１４に入射する。
【００８６】
このように、第１の実施形態および第２の実施形態の何れにおいても、偏光方向がＰＰＬＮ１２の分極反転方向に一致する波長１０６４ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラー１４に対してＰ偏光で入射する。したがって、ダイクロイックミラー１４として、波長１０６４ｎｍのレーザ光がＰ偏光にて入射するときに透過率が優れる（最も好ましくは透過率が最高となる）ものを用いるのが望ましい。こうすると、上記第５の実施形態で述べた如く、分極反転方向に偏光方向が一致する波長１０６４ｎｍレーザ光を、より多く、ＰＰＬＮ１２に入射させることができ、結果、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率を高めることができる。
【００８７】
なお、上記第１および第２の実施形態において、ダイクロイックミラー１４として、レーザ光（波長：１０６４ｎｍ）がＳ偏光にて入射するときに透過性に優れるものを用いる場合には、ＰＰＬＮ１２の分極反転方向に偏光方向が一致するレーザ光（波長：１０６４ｎｍ）がダイクロイックミラー１４に対してＳ偏光で入射するように、ダイクロイックミラー１４の傾き方向を、図１や図２に示す状態から変更するのが望ましい。この場合、第１の実施形態においては、ダイクロイックミラー１４の傾き方向の変更に応じて、１／４波長板１５、ミラー１６の配置を適宜調整する必要がある。また、第２の実施形態においては、ダイクロイックミラー１４の傾き方向の変更に応じて、ミラー１７、１／２波長板１８、ミラー１９およびＰＢＳ２０の配置を適宜調整する必要がある。こうすると、分極反転方向に偏光方向が一致するレーザ光を、より多く、ＰＰＬＮ１２に入射させることができ、結果、波長５３２ｎｍのレーザ光の出力効率を高めることができる。
【００８８】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図２】第２の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図３】第３の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図４】第４の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図５】第５の実施形態に係る発光装置の構成を示す図
【図６】第５の実施形態に係るＰＰＬＮ、ダイクロイックミラー、１／４波長板、ミラーの配置関係を示す斜視図
【図７】従来技術に係る発光装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００９０】
１１ レーザダイオード（レーザ光源）
１２ ＰＰＬＮ（波長変換素子）
１３ ＶＢＧ（第１の反射素子）
１４ ダイクロイックミラー（第２の反射素子）
１５ １／４波長板
１６ ミラー（第３の反射素子）
１７ ミラー（導光光学系）
１８ １／２波長板
１９ ミラー（導光光学系）
２０ 偏光ビームスプリッタ
２１ ダイクロイックミラー（第４の反射素子）
２２ 波長選択性の１／４波長板
１０２ レーザダイオード（レーザ光源）
１０３ ＰＰＬＮ（波長変換素子）
１０４ ＶＢＧ（第１の反射素子）
１０５ ダイクロイックミラー（第２の反射素子）
１０６ １／４波長板
１０７ ミラー（第３の反射素子）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長のレーザ光を出射する面発光型のレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を波長変換して第２の波長のレーザ光を生成する波長変換素子と、
前記波長変換素子を透過したレーザ光のうち前記第２の波長のレーザ光を透過して出射レーザ光とするとともに前記第１の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射する第１の反射素子と、
前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を、前記レーザ光源に戻すことなく、前記出射レーザ光に重畳させる光学手段と、
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光学手段は、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光の偏光方向を９０度回転させて前記出射レーザ光に重畳させる波長板を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記光学手段は、
前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を反射して前記第１の波長のレーザ光から分離する第２の反射素子と、
前記第２の反射素子によって反射された前記第２の波長のレーザ光を前記第２の反射素子に向かって反射させる第３の反射素子とを備え、
前記波長板は、前記第２の反射素子と前記第３の反射素子との間に配された１／４波長板である、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記波長変換素子の分極反転方向と、前記第１の波長のレーザ光の光軸に対する前記第２の反射素子の傾き方向との関係を、前記第２の反射素子に対する前記第１の波長のレーザ光の透過率が高くなるように設定した、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記光学手段は、
前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を反射して前記第１の波長のレーザ光から分離する第２の反射素子と、
前記波長変換素子を前記レーザ光源側から透過することにより生成された前記第２の波長のレーザ光の光路と前記第２の反射素子によって反射された前記第２の波長のレーザ光の光路とを統合する偏光ビームスプリッタと、
前記第２の反射素子で反射された前記第２の波長のレーザ光を前記偏光ビームスプリッタに導く導光光学系とを備え、
前記波長板は、前記導光光学系の光路中に配された１／２波長板である、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記波長変換素子の分極反転方向と、前記第１の波長のレーザ光の光軸に対する前記第２の反射素子の傾き方向との関係を、前記第２の反射素子に対する前記第１の波長のレーザ光の透過率が高くなるように設定した、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記光学手段は、前記波長変換素子から前記レーザ光源へと向かうレーザ光のうち前記第１の波長のレーザ光を透過させ前記第２の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射させる第４の反射素子を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記光学手段は、前記波長変換素子と前記第４の反射素子の間に配され、前記第２の波長のレーザ光に作用し前記第１の波長のレーザ光には作用しない波長選択性の１／４波長板を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項１】
第１の波長のレーザ光を出射する面発光型のレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を波長変換して第２の波長のレーザ光を生成する波長変換素子と、
前記波長変換素子を透過したレーザ光のうち前記第２の波長のレーザ光を透過して出射レーザ光とするとともに前記第１の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射する第１の反射素子と、
前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を、前記レーザ光源に戻すことなく、前記出射レーザ光に重畳させる光学手段と、
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光学手段は、前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光の偏光方向を９０度回転させて前記出射レーザ光に重畳させる波長板を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記光学手段は、
前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を反射して前記第１の波長のレーザ光から分離する第２の反射素子と、
前記第２の反射素子によって反射された前記第２の波長のレーザ光を前記第２の反射素子に向かって反射させる第３の反射素子とを備え、
前記波長板は、前記第２の反射素子と前記第３の反射素子との間に配された１／４波長板である、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記波長変換素子の分極反転方向と、前記第１の波長のレーザ光の光軸に対する前記第２の反射素子の傾き方向との関係を、前記第２の反射素子に対する前記第１の波長のレーザ光の透過率が高くなるように設定した、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記光学手段は、
前記第１の反射素子により反射された前記第１の波長のレーザ光が前記波長変換素子を再び通過する際に生成された前記第２の波長のレーザ光を反射して前記第１の波長のレーザ光から分離する第２の反射素子と、
前記波長変換素子を前記レーザ光源側から透過することにより生成された前記第２の波長のレーザ光の光路と前記第２の反射素子によって反射された前記第２の波長のレーザ光の光路とを統合する偏光ビームスプリッタと、
前記第２の反射素子で反射された前記第２の波長のレーザ光を前記偏光ビームスプリッタに導く導光光学系とを備え、
前記波長板は、前記導光光学系の光路中に配された１／２波長板である、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記波長変換素子の分極反転方向と、前記第１の波長のレーザ光の光軸に対する前記第２の反射素子の傾き方向との関係を、前記第２の反射素子に対する前記第１の波長のレーザ光の透過率が高くなるように設定した、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記光学手段は、前記波長変換素子から前記レーザ光源へと向かうレーザ光のうち前記第１の波長のレーザ光を透過させ前記第２の波長のレーザ光を前記波長変換素子に向かって反射させる第４の反射素子を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記光学手段は、前記波長変換素子と前記第４の反射素子の間に配され、前記第２の波長のレーザ光に作用し前記第１の波長のレーザ光には作用しない波長選択性の１／４波長板を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２２３２７４（Ｐ２００９−２２３２７４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７４０１（Ｐ２００８−１３７４０１）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０４４６４０７０）三洋オプテックデザイン株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０４４６４０７０）三洋オプテックデザイン株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
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