レーザ光源装置およびそれを搭載する画像表示装置
【課題】本来用いられるべき装置から取り外された場合、単独動作時には出力を低下させるようにし、その一方で、本来用いられるべき装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光が正常に発光されるよう構成されたレーザ光源装置と、そのレーザ光源装置を搭載し緑色レーザ光を発光させることが可能な画像表示装置を提供する。
【解決手段】励起用レーザ光を出力する半導体レーザ３１と、その励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子３４と、半導体レーザおよび固体レーザ素子３４を支持する基台３８と、を備え、固体レーザ素子３４は略直方体の形状を有し、半導体レーザ３１からの励起用レーザ光の入射面および基本レーザ光の出射面を除く４つ面のうち、少なくとも互いに隣接する２つの面のそれぞれにおいて、その表面積よりも小さな接触面積により基台３８と当接したことを特徴とする。
【解決手段】励起用レーザ光を出力する半導体レーザ３１と、その励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子３４と、半導体レーザおよび固体レーザ素子３４を支持する基台３８と、を備え、固体レーザ素子３４は略直方体の形状を有し、半導体レーザ３１からの励起用レーザ光の入射面および基本レーザ光の出射面を除く４つ面のうち、少なくとも互いに隣接する２つの面のそれぞれにおいて、その表面積よりも小さな接触面積により基台３８と当接したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを用いたレーザ光源装置に関し、特に画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、ならびに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。
【０００３】
このような画像表示装置に用いられるレーザ光源装置においては、緑色レーザ光を直接出力する半導体レーザに高出力のものがないため、半導体レーザから励起用レーザ光を出力させ、この励起用レーザ光で固体レーザ素子を励起させて赤外レーザ光を出力させ、この赤外レーザ光の波長を波長変換素子で変換して緑色レーザ光を出力するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような構成の画像表示装置においては、緑色レーザ光源装置を始めとするレーザ光源装置からの出力光が不用意にユーザの目に当たることを防ぐために、その出力パワーが制限されるとともに、ユーザによる装置の分解が禁じられている。
【０００６】
しかしながら、ユーザは画像表示装置に取り付けられている緑色レーザ光源装置に興味を持ち、それを例えばポインタなどの別の用途のために単独で緑色レーザ光源装置を使用しようとするかもしれない。この状況は特に、画像表示装置本体の緑色レーザ光源装置以外の部分が故障して使えなくなったときや、ユーザが緑色レーザ光源の動作を知りたいと考えたときなどに、特に起こりうる。このような、本来の画像表示ではない用途に緑色レーザ光源装置が単独で用いられることはもちろん想定されておらず、それによって予期しない事態が起きる可能性があり、それは決して好ましいことではない。
【０００７】
次に、このような波長変換による緑色レーザ光源装置の内部では、先にも述べたように赤外レーザ光が出力されている。もし、ユーザによって緑色レーザ光源装置のみが画像表示装置から取り外され、ユーザがその緑色レーザ光源装置を単独で発光させようとしたときに、緑色レーザ光源装置を構成する部材の一部が誤って脱落する可能性がある。そうなれば、赤外レーザ光が緑色レーザ光源装置の外部に漏出し、それがユーザの目に当たっても、ユーザはそのことを知ることができないため、最悪の場合、その赤外光が長時間ユーザの目に当たり続けることになり、大変危険である。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、まず、波長変換によるレーザ光源装置が取り外されたとしても、その緑色レーザ光源装置の単独動作時には出力を低下させるようにすることにある。次に、その一方で、画像表示装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光が発光されるように構成されたレーザ光源装置と、そのレーザ光源装置を搭載し緑色レーザ光を発光させることが可能な画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレーザ光源装置は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、前記励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子と、前記半導体レーザおよび前記固体レーザ素子を支持する基台と、を備え、前記固体レーザ素子は、略直方体の形状を有し、前記半導体レーザからの励起用レーザ光の入射面および前記基本レーザ光の出射面を除く４つ面のうち、少なくとも互いに隣接する２つの面のそれぞれにおいて、その表面積よりも小さな接触面積により前記基台と当接した構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、このレーザ光源装置が本来とは異なる用途のために、本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置から取り外された場合、そのレーザ光源装置は単独では低い出力でしか動作せず、その一方で、このレーザ光源装置が本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光の基となる基本レーザ光が正常に発光される。これにより、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方で緑色レーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され単体動作が試みられたとしても、そのレーザ光の出力は人体に影響を与えない程度に低いので、その安全性は確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による画像表示装置１を携帯型情報処理装置１５１に内蔵した例を示す斜視図
【図２】本発明による画像表示装置１の光学エンジンユニット１５６の概略構成図
【図３】緑色レーザ光源装置２におけるレーザ光の状況を示す模式図
【図４】緑色レーザ光源装置２の内部斜視図
【図５】緑色レーザ光源装置２の断面図
【図６】波長変換素子３５の斜視図
【図７】光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θに応じた波長変換効率ηの変化状況を示す図
【図８】図１に示した画像表示装置１の機能ブロック図
【図９】緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させる第１の通常点灯シーケンスによって白色表示を行う通常動作時の点灯シーケンスと、空間光変調素子２５の動作との関係を示す図
【図１０】第１の通常点灯シーケンスにより緑色レーザ光源装置２の点灯を開始した直後の出力を示す図
【図１１】第１の通常点灯シーケンスにおいて緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させて青色表示を行いながら、緑色レーザ光源装置２の起動を早めるための第１のウォームアップシーケンスと、空間光変調素子２５の動作との関係を示す図
【図１２】第１のウォームアップシーケンスによる緑色レーザ光源装置起動時の出力を示す図
【図１３】緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させる他の通常点灯シーケンスの例を示す図
【図１４】緑色レーザ光源装置２を構成する部品のうち、固体レーザ素子３４およびそれを支持する基台３８を中心に示した斜視図
【図１５】固体レーザ素子３４およびその周辺部の拡大斜視図
【図１６】緑レーザ光源装置２を上面より見た図
【図１７】本実施の形態の緑色レーザ光源装置２の動作特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子と、半導体レーザおよび固体レーザ素子を支持する基台と、を備え、固体レーザ素子は、略直方体の形状を有し、半導体レーザからの励起用レーザ光の入射面および基本レーザ光の出射面を除く４つ面のうち、少なくとも互いに隣接する２つの面のそれぞれにおいて、その表面積よりも小さな接触面積により基台と当接した構成とする。
【００１３】
これによると、本来とは異なる用途のために本来用いられるべき装置から取り外された場合、低い出力でしか動作しないようにし、その一方で、本来用いられるべき装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光の基となる基本レーザ光が正常に発光される。
【００１４】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、半導体レーザが連続駆動されたときに固体レーザ素子が出力する基本レーザ光のパワーは、半導体レーザがパルス駆動されたときよりも小さい構成とする。
【００１５】
これによると、本来用いられるべき装置から取り外された場合、通常は半導体レーザがパルス駆動されるため、単独では低い出力でしか動作せず、その一方で、本来用いられるべき装置に組み込まれた状態にある場合は、半導体レーザが連続駆動されるため、緑色レーザ光の基となる基本レーザ光が正常に発光される。
【００１６】
さらに、第３の発明は、波長変換素子と凹面ミラーとをさらに有する請求項１記載のレーザ光源装置と、半導体レーザの駆動手段と、を備え、半導体レーザが駆動手段によりパルス駆動されたときに固体レーザ素子が出力する基本レーザ光のパワーは、半導体レーザがパルス駆動されたときよりも小さい構成とする。
【００１７】
これによると、レーザ光源装置が本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置から取り外された場合、通常は半導体レーザが連続駆動されるため、単独ではパワーの低い緑色レーザ光しか出力せず、その一方で、本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置に組み込まれた状態にある場合は、半導体レーザがパルス駆動されるため、レーザ光が正常に発光される。その結果、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方でレーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され単体動作が試みられたとしてもレーザ光が出力しないので、その安全性は確保される。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明による画像表示装置１を携帯型情報処理装置１５１に内蔵した例を示す斜視図である。携帯型情報処理装置１５１の本体１５２には、光ディスク装置などの周辺機器が取り替え可能に収容される収容スペース、いわゆるドライブベイが、キーボード１５３の裏面側に形成されており、このドライブベイに画像表示装置１が出没自在に取り付けられている。
【００２０】
画像表示装置１は、収容体１５４と、収容体１５４に対して出し入れ可能に設けられた可動体１５５と、を有している。可動体１５５は、レーザ光をスクリーンＳに投射するための光学部品が収容された光学エンジンユニット１５６と、この光学エンジンユニット１５６内の光学部品を制御するための基板などが収容された制御ユニット１５７とで構成され、光学エンジンユニット１５６が上下方向に回動可能に制御ユニット１５７に支持されている。
【００２１】
この画像表示装置１は、不使用時に可動体１５５が収容体１５４内に格納され、使用時には可動体１５５が収容体１５４から引き出され、光学エンジンユニット１５６を回動させて、光学エンジンユニット１５６からのレーザ光の投射角度を調整することで、レーザ光をスクリーンＳ上に適切に投射させることができる。
【００２２】
図２は、本発明による画像表示装置１の光学エンジンユニット１５６の概略構成図である。この光学エンジンユニット１５６は、所要の画像をスクリーンに投影表示するものであり、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置２と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置３と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置４と、映像信号に応じて各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の空間光変調器５と、各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光を反射させて空間光変調器５に照射させるとともに空間光変調器５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ６と、各レーザ光源装置２〜４から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ６に導くリレー光学系７と、偏光ビームスプリッタ６を透過した変調レーザ光をスクリーンに投射する投射光学系８と、を備えている。
【００２３】
この光学エンジンユニット１５６は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置２〜４から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
【００２４】
リレー光学系７は、各レーザ光源装置２〜４から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ１１〜１３と、コリメータレンズ１１〜１３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１および第２のダイクロイックミラー１４，１５と、ダイクロイックミラー１４，１５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板１６と、拡散板１６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ１７と、を備えている。
【００２５】
投射光学系８からスクリーンＳに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置４から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置２および赤色レーザ光源装置３から緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー１４，１５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー１４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー１５で同一の光路に導かれる。
【００２６】
第１および第２のダイクロイックミラー１４，１５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー１４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー１５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。
【００２７】
これらの各光学部材は、筐体２１に支持されている。この筐体２１は、各レーザ光源装置２〜４で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。
【００２８】
緑色レーザ光源装置２は、側方に向けて突出した状態で筐体２１に形成された取付部２２に取り付けられている。この取付部２２は、リレー光学系７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部２３と側壁部２４とが交わる角部から側壁部２４に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置３は、ホルダ２５に保持された状態で側壁部２４の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置４は、ホルダ２６に保持された状態で前壁部２３の外面側に取り付けられている。
【００２９】
赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４は、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４は、ホルダ２５，２６に開設された取付孔２７，２８に圧入するなどしてホルダ２５，２６に対して固定される。青色レーザ光源装置４および赤色レーザ光源装置３のレーザチップの発熱は、ホルダ２５，２６を介して筐体２１に伝達されて放熱され、各ホルダ２５，２６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
【００３０】
緑色レーザ光源装置２は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるＦＡＣ（Ｆａｓｔ−Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）レンズ３２およびロッドレンズ３３と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力する固体レーザ素子３４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子（光学素子）３５と、固体レーザ素子３４とともに共振器を構成する凹面ミラー３６と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー３７と、各部を支持する基台３８と、各部を覆うカバー体３９と、を備えている。
【００３１】
この緑色レーザ光源装置２は、基台３８を筐体２１の取付部２２に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置２と筐体２１の側壁部２４との間に所要の幅（例えば０．５ｍｍ以下）の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置２の熱が赤色レーザ光源装置３に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置３の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置３を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置３の所要の光軸調整代（例えば０．３ｍｍ程度）を確保するため、緑色レーザ光源装置２と赤色レーザ光源装置３との間に所要の幅（例えば０．３ｍｍ以上）の間隙が設けられている。
【００３２】
図３は、緑色レーザ光源装置２におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ３１のレーザチップ４１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。ＦＡＣレンズ３２は、レーザ光のファースト軸（光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向）の拡がりを低減する。ロッドレンズ３３は、レーザ光のスロー軸（図の紙面に対して直交する方向）の拡がりを低減する。
【００３３】
固体レーザ素子３４は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ３３を通過した波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）を出力する。この固体レーザ素子３４は、Ｙ（イットリウム）ＶＯ４（バナデート）からなる無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるＹＶＯ４のＹに蛍光を発する元素であるＮｄ＋３に置換してドーピングしたものである。
【００３４】
固体レーザ素子３４におけるロッドレンズ３３に対向する側には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４２が形成されている。固体レーザ素子３４における波長変換素子３５に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４３が形成されている。
【００３５】
波長変換素子３５は、いわゆるＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子であり、固体レーザ素子３４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の波長を変換して波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。
【００３６】
波長変換素子３５における固体レーザ素子３４に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４４が形成されている。波長変換素子３５における凹面ミラー３６に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４５が形成されている。
【００３７】
凹面ミラー３６は、波長変換素子３５に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４６が形成されている。これにより、固体レーザ素子３４の膜４２と凹面ミラー３６の膜４６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
【００３８】
波長変換素子３５では、固体レーザ素子３４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子３５を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー３６で反射されて波長変換素子３５に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子３５の膜４４で反射されて波長変換素子３５から出射される。
【００３９】
ここで、固体レーザ素子３４から波長変換素子３５に入射して波長変換素子３５で波長変換されて波長変換素子３５から出射されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー３６で一旦反射されて波長変換素子３５に入射して膜４４で反射されて波長変換素子３５から出射されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。
【００４０】
そこでここでは、波長変換素子３５を光軸方向に対して傾斜させて、入射面３５ａおよび出射面３５ｂでの屈折作用により、レーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００４１】
なお、図２に示したガラスカバー３７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光および波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。また、図２に示した緑色レーザ光源装置２のカバー体３９には、孔３９ａが設けられている。緑色レーザ光源装置２は、まずカバー体３９以外の部分が組み立てられ、光軸調整など全ての光学部材の調整が終わった後、カバー体３９が取り付けられる。そして、緑色レーザ光源装置２が調整ズレを起こさないよう、孔３９ａより接着剤が注入され、各光学部材と基台３８の孔３９ａに対向する面とが全面的に固着される。接着剤は、その硬化の過程においてガスを発生するので、カバー体３９に設けられた孔３９ａは、この発生したガスの排出口ともなっている。接着剤が硬化し、ガスが十分に排出されたら、このカバー体３９に設けられた孔３９ａを覆うように、封止部材３９ｂがカバー体３９に貼付される。これにより、緑色レーザ光源装置２の内部への粉塵などの混入が防止され、緑色レーザ光源装置２の発光効率の低下が回避される。
【００４２】
図４は、緑色レーザ光源装置２の内部斜視図である。図５は、緑色レーザ光源装置２の内部断面図である。
【００４３】
図４に示すように、半導体レーザ３１、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３、固体レーザ素子３４、波長変換素子３５、および凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に支持されている。基台３８の底面５１は光軸方向に対して平行となる。なお、ここでは、基台３８の底面５１に対して直交する方向を高さ方向とし、この高さ方向および光軸方向に対して直交する方向を幅方向とする。また、基台３８の底面５１に近接する側を下、底面５１と相反する側を上として説明するが、これは実際の装置の上下方向と必ずしも一致するものではない。
【００４４】
半導体レーザ３１は、レーザ光を出力するレーザチップ４１をマウント部材５２に実装したものである。レーザチップ４１は、光軸方向に長い帯板状をなし、光出射面をＦＡＣレンズ３２側に向けた状態で、板状をなすマウント部材５２の一面の幅方向の略中心位置に固着されている。この半導体レーザ３１は、基台３８に耐熱性の高い銀ペーストを含有する半田により半田付け固定される。これによりレーザチップ４１の発熱が基台３８に伝達されて放熱することができる。
【００４５】
ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は、集光レンズホルダ５４に保持される。この集光レンズホルダ５４は、略コの字形で且つその先端部側が絞り気味に形成された弾性部材５５によって、基台３８に支持される。より具体的には、弾性部材５５は、基台３８上において集光レンズホルダ５４が配置される部分の片側に立設された側壁部５１ａと、基台３８の底部５１との間に設けられた、図示しない長方形の穴より、まずその一方の側面５５ａが通される。次に、先ほどの側面５５ａと底面５５ｂとの間にある角部が図示しない長方形の穴に来たときに、弾性部材５５は、底面５５ｂが図示しない長方形の穴を通過できるよう、回転される。そして、この底面５５ｂともう一方の側面５５ｃとの間にある角部が図示しない長方形の穴に来たときに、弾性部材５５は再び回転され、基台３８の底面５１上に配置される。この状態で、ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３があらかじめ実装された集光レンズホルダ５４は、基台３８の側壁部５１ａと、弾性部材５５の一方の側面５５ａとの間に、高さ方向の上部より挿入される。このとき、弾性部材５５のもう一方の側面５５ｃは、基台３８の側壁部５１ａを挟んで集光レンズホルダ５４とは反対側の側面に配置されている。そして、先ほども述べたように、弾性部材５５の両側面５５ａおよび５５ｃの先端部側は、底面５５ｂよりも絞り気味に形成されているため、その先端には内向きの弾性力が発生する。こうして、弾性部材５５が有する弾性力により、集光レンズホルダ５４は、基台３８の側壁部５１ａの側に押圧されて配置される。
【００４６】
以上のように配置された集光レンズホルダ５４は、光軸方向に移動可能で、これにより集光レンズホルダ５４、すなわちＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３の位置が、光軸方向に調整される。ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は位置調整作業の前に集光レンズホルダ５４に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、集光レンズホルダ５４と基台３８および弾性部材５５とが接着剤で互いに固定される。
【００４７】
固体レーザ素子３４は、基台３８に一体的に形成された固体レーザ素子支持部５６に支持される。また、固体レーザ素子３４を保持する固体レーザ素子保持部５７が、先ほどの側壁部と連続する形で側方に突出するように設けられている。固体レーザ素子支持部５６および固体レーザ素子保持部５７の構造と、固体レーザ素子３４の固定方法については、後ほど詳細に述べる。
【００４８】
波長変換素子３５は、波長変換素子ホルダ５８に保持される。この波長変換素子ホルダ５８は、波長変換素子３５の幅方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を調整することができるように、基台３８に対して、幅方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられている。波長変換素子３５は位置調整作業の前に波長変換素子ホルダ５８に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、波長変換素子ホルダ５８と基台３８とが接着剤で互いに固定される。凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に形成された凹面ミラー支持部５９に支持される。なお、前記の各部材、例えば波長変換素子ホルダ５８と基台３８との固定に用いる接着剤は、例えばＵＶ硬化型接着剤が好適である。
【００４９】
図６は、波長変換素子３５の斜視図である。図６に示すように、波長変換素子３５は、略直方体状をなし、強誘電体結晶に分極反転領域６１と非分極反転領域６２とが交互に形成された、周期的な分極反転構造を備えたものであり、分極反転周期方向（分極反転領域６１の配列方向）に基本波長レーザ光を入射させる。これにより、擬似位相整合による入射光の第２次高調波発生で２倍の周波数、すなわち１／２の波長のレーザ光を得ることができる。強誘電体結晶には、例えばＬＮ（ニオブ酸リチウム）にＭｇＯを添加したものが用いられる。
【００５０】
周期的な分極反転構造を形成するには、周期電極６３と対向電極６４を用いて、単分極した強誘電体結晶に分極方向と逆方向の電界を印加する。これにより周期電極６３に対応する部分の分極方向が反転し、分極反転領域６１が周期電極６３から対向電極６４に向けて楔形状に形成される。
【００５１】
図６に示したように、分極反転領域６１は、深さ方向に沿って厚さが次第に小さくなる楔形状をなし、入射するレーザ光に対して、分極反転領域６１の深さ方向に波長変換素子３５を移動させることで、レーザ光の光路上に位置する分極反転領域６１と非分極反転領域６２との割合が変化し、これに応じて波長変換効率が変化する。そこで、波長変換効率が最大となる、すなわちレーザ光の出力が最大となるように、レーザ光の光軸に対する波長変換素子３５の位置が調整される。この波長変換素子３５の位置調整については後に詳しく説明する。
【００５２】
なお、図６では、説明の便宜上、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄに周期電極６３および対向電極６４を図示したが、この周期電極６３および対向電極６４は、スタックの段階で研磨により削除される。
【００５３】
図７は、光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θに応じた波長変換効率ηの変化状況を示す図である。波長変換素子３５の波長変換効率ηは、光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θに応じて変化し、光軸方向に対して傾斜していない状態（θ＝０）では波長変換効率ηが低く、光軸方向に対して傾斜させることで波長変換効率ηを高めることができる。
【００５４】
これは、傾斜角度θが０の場合、図３に示したように、レーザ光のビームＢ１，Ｂ２が互いに重なり合うことで、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こすことによるためであり、波長変換素子３５を光軸方向に対して傾斜させることで、入射面３５ａおよび出射面３５ｂでの屈折作用により、レーザ光のビームＢ１，Ｂ２がずれるため、干渉による出力低下を傾けることができる。
【００５５】
特にここでは、波長変換効率のピーク点（ここではθ＝±０．６度）を中心にした所要の範囲（例えば±０．４度）の高効率領域に入るように波長変換素子３５の傾斜角度θを調整し、この調整代に相当する角度範囲で波長変換素子ホルダ５８を基台３８に対して傾動させることができるように各部の寸法が設定される。
【００５６】
図８は、図１に示した画像表示装置１の機能ブロック図である。制御ユニット１５７には、各色のレーザ光源装置２〜４を制御するレーザ光源制御部７１と、携帯型情報処理装置１５１から入力される映像信号を変換する映像信号変換部７２およびその出力信号に基づいて空間光変調素子２５を制御する空間光変調素子制御部７３を備えた画像表示制御部７４と、携帯型情報処理装置１５１から供給される電力をレーザ光源制御部７１および画像表示制御部７４に供給する電源部７５と、各部を総括的に制御する主制御部７６と、を有している。
【００５７】
主制御部７６は、画像表示制御部７４から入力される画像表示信号に基づき、各色のレーザ光源装置２〜４の点灯を制御する制御信号として、各レーザ光源装置２〜４の点灯を許可する点灯許可信号（ＬＤ ＯＮ）と、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２〜４をそれぞれ点灯させる赤色点灯信号（ＬＤ ＲＯＮ）、緑色点灯信号（ＬＤ ＧＯＮ）および青色点灯信号（ＬＤ ＢＯＮ）を生成して、これらの制御信号をレーザ光源制御部７１に出力する。
【００５８】
レーザ光源制御部７１は、主制御部７６から入力される制御信号に基づき、各レーザ光源装置２〜４に対する駆動電流の印加を制御するための駆動制御信号（Ｉｇ、Ｉｒ、およびＩｂ）を各レーザ光源装置２〜４に出力する。
【００５９】
空間光変調素子制御部７３は、映像信号変換部７２から出力される映像信号に基づき、空間光変調素子２５の動作を制御する制御信号として、基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）および画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）を生成して、これらの制御信号を空間光変調素子２５に出力する。画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）は、実際には、空間光変調素子２５が有する画素数分の信号数が存在するが、本実施の形態においては便宜上、空間光変調素子２５が有するｎ番目の画素の画素電圧信号を「ＬＣＯＳ ΔＶ」として説明する。
【００６０】
空間光変調素子２５は、反射型の液晶表示素子、いわゆるＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）であり、シリコン基板上に形成した液晶層を透過したレーザ光をシリコン基板上の反射層で反射させて出射させる構成のものである。この空間光変調素子２５では、空間光変調素子制御部７３から入力される画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）に応じてレーザ光の出力（輝度）が増減し、各色のレーザ光源装置２〜４から時分割で入力される各色のレーザ光の出力を増減することで、所要の色相を表示させることができる。
【００６１】
また、この空間光変調素子２５は、空間光変調素子制御部７３から入力される基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）に基づいて極性（ｐおよびｎ）が制御され、画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）は、基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）に応じて正負が反転する。
【００６２】
図９は、緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させる第１の通常点灯シーケンスによって白色表示を行う通常動作時の点灯シーケンスと、空間光変調素子２５の動作との関係を示す図である。
【００６３】
図９に示す例では、１フレームが３つの点灯区間（サブフレーム）に分割され、１フレームで緑色、赤色および青色をそれぞれ１回点灯させる表示となっており、１フレームにおいて赤色、緑色および青色の順序で点灯する。
【００６４】
前記のように（図８を併せて参照されたい）、点灯許可信号（ＬＤ ＯＮ）と、赤色点灯信号（ＬＤ ＲＯＮ）、緑色点灯信号（ＬＤ ＧＯＮ）および青色点灯信号（ＬＤ ＢＯＮ）とが主制御部７６からレーザ光源制御部７１に出力され、点灯許可信号（ＬＤ ＯＮ）がオンとなると、赤色点灯信号（ＬＤ ＲＯＮ）、緑色点灯信号（ＬＤ ＧＯＮ）および青色点灯信号（ＬＤ ＢＯＮ）に応じて、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２〜４が点灯する。
【００６５】
また、基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）および画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）が空間光変調素子制御部７３から空間光変調素子２５に出力され、基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）に応じて空間光変調素子２５の極性が切り替えられ、画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）に応じて空間光変調素子２５の透過率が変化して各色レーザ光の出力（輝度）が調整される。
【００６６】
ここで、白色を表示する場合、空間光変調素子２５で赤色、緑色、青色のレーザを変調させればよく、画素電圧信号の絶対値（ＬＣＯＳ ｜ΔＶ｜）は、赤色、緑色、青色全ての点灯区間Ａ１〜Ａ６、Ｂ１〜Ｂ６、Ｃ１〜Ｃ３で最低電圧となり、出力（輝度）は最大レベル（２５５）となる。またここでは、赤色、緑色および青色の順序で点灯するＲＧＢ点灯パターンを採用しているため、空間光変調素子２５に対して赤色、緑色、青色の順序でレーザ光が出力される。
【００６７】
ところが、低温下において緑色レーザ光源装置２は発振効率が悪く、立ち上がりの際に時間がかかる。図１０は、図６に示す第１の通常点灯シーケンスにより緑色レーザ光源装置２の点灯を開始した直後の出力を示す図である。図１０に示すように、緑色の出力が安定し、例えばあらかじめ決められた値である０．２５Ｗ以上となるまでには、起動後９０ｓｅｃ程度の時間がかかる。このため、画像表示装置１を起動してから暫くの間は緑色が表示できないか、または他の色のレーザ光とバランスが取れるだけの光量を得ることができず、所望の画像表示ができないという問題が生じる。例えば起動直後に白色画像を表示した場合、緑色が表示できないため赤色と青色の混合色であるマゼンタ色となる。しかもその表示色は時間とともに変化し、通常あるべき表示色に徐々に近づいていく。このような異常な表示色の変化状態は、白色画像のみに関わらず、他の画像や映像においても同様に起こる。したがってユーザは、自分が先入観として持っているものとは異なる表示色を有する画像や映像を観ることになるため、実際には故障ではないのに、画像表示装置１が故障したのではないか、と勘違いすることになる。
【００６８】
これを改善するためには、例えば図１１に示す制御を行えばよい。図１１は、第１の通常点灯シーケンスにおいて緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させて青色表示を行いながら、緑色レーザ光源装置２の起動を早めるための第１のウォームアップシーケンスと、空間光変調素子２５の動作との関係を示す図である。
【００６９】
この実施の形態では、通常時、緑色レーザ光源装置２を点灯させる区間Ａ２、Ａ５、Ｂ２、Ｂ５、Ｃ２・・・に加え、緑色以外のレーザ光源装置が点灯する区間（図１１では赤色の点灯区間Ａ１、Ａ４、Ｂ１、Ｂ４、Ｃ１・・・）でも緑色レーザ光源装置２が点灯する構成となっている。すなわち、本来は赤色レーザ光源装置３の点灯割当区間Ａ１、Ａ４、Ｂ１、Ｂ４、Ｃ１・・・を、追加的に緑色レーザ光源装置２の点灯に充てている。それに加えて、追加的に充てた緑色レーザ光源装置２の点灯区間Ａ１、Ａ４、Ｂ１、Ｂ４、Ｃ１・・・を、通常時の緑色レーザ光源装置２の点灯区間Ａ２、Ａ５、Ｂ２、Ｂ５、Ｃ２・・・と隣接させることで、全体的な緑色レーザ光源装置２の点灯区間が長くなり、それにより励起レーザの発熱が促され、励起効率が向上し、その結果、緑色レーザ光源装置２の起動時間を短縮することができる。低温下では緑色レーザ光源装置２の起動に時間がかかるが、本実施の形態をとることでレーザ自身の発熱により起動時間を短縮することができる。
【００７０】
図１１に示すこの第１のウォームアップシーケンスにおいて、追加的に緑色レーザ光源装置２の点灯に充てなかったのは、青色レーザ光源装置４の点灯区間Ａ３、Ａ６、Ｂ３、Ｂ６、Ｃ３である。この青色レーザ光源装置４の点灯時間は、例えば画像表示装置１を起動してから緑色レーザ光の出力が安定すると思われるまでの一定時間、青色のみを投影するために用いられる。すなわち、いわゆるブルーバック表示である。このようにブルーバックを表示すれば、緑色レーザの出力が安定していなくても、投影画像にはその異常が見られないため、問題にならない。
【００７１】
図１２は、第１のウォームアップシーケンスによる緑色レーザ光源装置起動時の出力を示す図である。白の四角で表される点は、図９に示す第１の通常点灯シーケンスによって白色表示を行う通常動作時の点灯シーケンスによるものであり、これは図１０と同じものである。そして、黒の四角で表される点が、図１１に示す第１のウォームアップシーケンスにより起動を行った場合に対応する。起動後、緑色の出力が例えばあらかじめ決められた値である０．２５Ｗ以上と安定するまでに２０ｓｅｃと短縮されるため、所望の画像表示を行う時間を９０ｓｅｃから２０ｓｅｃに短縮することができる。その結果、ユーザが所望する映像の表示にいち早く切り替えることができる。
【００７２】
また緑色レーザ光源装置２の照射光量があらかじめ決められた値以上となるまでの間は、緑色レーザ光源装置２を点灯させる区間（図１１では点灯区間Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ５、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ５、Ｃ１、Ｃ２・・・）においては、緑色レーザ光源装置２からの出力光が外部へ投射されないよう、空間光変調素子２５を制御し、緑色以外の光源装置を点灯させる区間（図１１では青色の点灯区間Ａ３、Ａ６、Ｂ３、Ｂ６、Ｃ３・・・）においては、その光源装置からの出力光が外部へ投射されるよう、空間光変調素子２５を制御することで、ユーザに与える不安感の解消することができる。
【００７３】
本実施の形態においては、画像表示装置１の起動直後から一定時間、ブルーバックを表示するようにした。しかしながら、追加的に緑色以外のレーザ光源装置のいずれかの点灯区間を緑色レーザ光源の点灯に充て、且つ緑色レーザ光源の点灯時に緑色レーザ光が外部へ投影されないよう制御するのであれば、表示画像はブルーバックに限定しなくてもよい。例えば、正常時はブルーバックを表示し、異常時はレッドバックを表示するようにしてもよい。もしくは、緑色以外を使用して起動時間のメータを表示し起動までの残り時間を表示するようにしてもよいし、緑色以外を使用して会社のロゴ、機器の操作方法、注意事項を表示する、などの画像表示を行ってもよい。この場合、緑色レーザ光源装置２を点灯させる区間を増やしながら、緑色以外の光源装置を点灯させる区間で、フレームおきに青色および赤色の点灯を行い、色表現を行うこととなる。
【００７４】
以上、１フレームが３つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置２〜４を赤色、緑色、青色の順に点灯させる例を用いて、緑色レーザ光源装置２の起動を早める手法について説明したが、本発明におけるレーザ光源装置２〜４の点灯パターンは、これに限らない。各色のレーザ光源装置２〜４より発光される光は、ＣＩＥｘｙ色度図上における標準的な緑色、赤色、青色とは異なる場合がある。よって、投影される画像の色ズレがなるべく小さくなるよう、１フレームにおける各色のレーザ光源装置２〜４の駆動デューティは設定される。
【００７５】
図１３は、緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させる他の通常点灯シーケンスの例を示す図である。例えば、図１３（Ａ）に示す第２の通常点灯シーケンスのように、１フレームが４つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置２〜４を赤色、緑色、青色、緑色の順で点灯してもよい。ここでは、緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンが、隣接する２つのフレームに跨って存在する。すなわち、フレームの最後の点灯区間で緑色が点灯され、次のフレームの最初の点灯区間で赤色が点灯される。また、１フレーム内に緑色、青色および緑色の順序で点灯するＧＢＧ点灯パターンが存在する。そしてこのような点灯パターンでは、１フレームにおける緑色の点灯回数が２回となるのに対して、赤色および青色の点灯回数はそれぞれ１回となり、１フレームにおいて、視感度の高い赤色および緑色のうち、緑色の点灯回数が、青色の点灯回数より多くなっている。このため、レーザ光源装置２，３，４の切り替え速度や空間光変調素子２５の応答速度が高くなくても、カラーブレーキング（虹現象）を効率的に低減することができる。
【００７６】
また、図１３（Ｂ）に示す第３の通常点灯シーケンスのように、１フレームが５つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置２〜４を赤色、緑色、赤色、青色、緑色の順で点灯してもよい。ここでは、図１３（Ａ）に示す第２の通常点灯シーケンスと同様に、緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンが、隣接する２つのフレームに跨って存在する。
【００７７】
この第３の通常点灯シーケンスでは、１フレームにおいて赤色および緑色の点灯回数がそれぞれ２回となるのに対して、青色の点灯回数は１回となり、１フレームにおいて、視感度の高い赤色および緑色の点灯回数が、青色の点灯回数より多くなっている。このため、レーザ光源装置２〜４の切り替え速度や空間光変調素子２５の応答速度が高くなくても、カラーブレーキング（虹現象）を効率的に低減することができる。
【００７８】
また、この第３の通常点灯シーケンスでは、１フレームを構成する点灯区間が奇数個となっているため、各フレームの点灯区間ごとに空間光変調素子２５の極性を反転させるとともに、各点灯区間での空間光変調素子２５の極性を各フレームで同一とすると、フレームの最後の点灯区間と次のフレームの最初の点灯区間とが同一の極性となり、空間光変調素子２５に発生する残留電荷を点灯区間ごとに確実に打ち消すことができない。
【００７９】
そこで、ここでは、空間光変調素子２５の極性を、点灯区間ごとに反転させ且つ隣接するフレームにおいて対応する点灯区間が互いに逆の極性となるように切り替えるようにしている。これにより、１フレームを超えて点灯区間ごとに空間光変調素子２５の極性が反転する状態となるため、空間光変調素子２５に発生する残留電荷を点灯区間ごとに確実に打ち消すことができ、これにより空間光変調素子２５の焼き付きを防止することができる。
【００８０】
図１３（Ｃ）は、第４の通常点灯シーケンスによる、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２〜４を点灯させる順番と、空間光変調素子２５の極性を示す図である。ここでは、図１３（Ａ）に示す第２の通常点灯シーケンスと同様に、レーザ光源装置２〜４を赤色、緑色、青色、緑色の順で点灯するが、１フレームが４つの点灯グループに分割されるとともに、各点灯グループが２つの点灯区間に分割され、同じ色を連続して２回ずつ点灯させるようにしている。
【００８１】
このように同じ色を連続して複数回ずつ点灯させるようにすると、各レーザ光源装置２〜４における１回の点灯時間が短くなるため、レーザ光源装置２〜４の温度上昇を抑えるとともに、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性の低さを補うことができる。
【００８２】
また、このように同じ色を連続して複数回ずつ点灯させる場合には、レーザ光源装置２〜４の点灯順序を表す点灯パターンは、点灯グループ単位で考えればよく、この第４の通常点灯シーケンスでも、第２の通常点灯シーケンスと同様に、ＧＲ点灯パターンとＧＢＧ点灯パターンとを有しており、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性による緑色の出力不足と、緑色レーザ光源装置２が発する緑色レーザ光自体の色相ズレとが互いに相殺されることで、表示される黄色およびシアンの色相ズレを低減することができる。
【００８３】
なお、以上に述べた第２〜第４の通常点灯シーケンスにおいては、ＧＲ点灯パターンに重複しない独立したＲＧ点灯パターンが存在しない構成となっているが、このような独立したＲＧ点灯パターンがＧＲ点灯パターンと混在する構成も可能である。本発明は、前記のように、ＧＲ点灯パターンにより緑色の出力不足を発生させて緑色レーザ光自体の色相ズレと相殺させることで中間色の色相ズレを低減するものであり、一方、独立したＲＧ点灯パターンは、赤色の出力不足を発生させることから、ＧＲ点灯パターンによる効果を低下させるものとなる。したがって、独立したＲＧ点灯パターンをＧＲ点灯パターンと混在させる構成では、１フレーム当たり、ＧＲ点灯パターンが、独立したＲＧ点灯パターンと同じ回数かそれよりも多い回数存在する構成とするとよい。これにより、独立したＲＧ点灯パターンの影響を抑えて、中間色の色相ズレを低減することができる。
【００８４】
さらに、これまで述べた第２〜第４の通常点灯シーケンスに代わって、起動時においては第１の点灯シーケンスと同様に、緑色レーザ光源装置の起動を早めるためのウォームアップシーケンスを有していてもよい。例えば、先の図１３（Ａ）に示した第２の通常点灯シーケンスにおいて、各フレームの第１点灯区間では、赤色（Ｒ）の代わりに緑色（Ｇ）を点灯させることにし、これを第２のウォームアップシーケンスとする。そうすれば、第４点灯区間で点灯させる緑色（Ｇ）から、次のフレームにある第１点灯区間および第２の点灯区間までに跨って、３つの点灯区間を用いて緑色（Ｇ）が連続的に点灯することになる。こうして、第２のウォームアップシーケンスにより、緑色レーザ光源装置の起動を早めることができる。
【００８５】
また、先の図１３（Ｂ）に示した第３の通常点灯シーケンスにおいて、各フレームの第１および第３点灯区間では、赤色（Ｒ）の代わりに緑色（Ｇ）を点灯させることにし、これを第３のウォームアップシーケンスとする。そうすれば、第５点灯区間で点灯させる緑色（Ｇ）から、次のフレームにある第１〜第３の点灯区間までに跨って、４つの点灯区間を用いて緑色（Ｇ）が連続的に点灯することになる。こうして、第３のウォームアップシーケンスにおいても、緑色レーザ光源装置の起動を早めることができる。
【００８６】
さらに、先の図１３（Ｃ）に示した第４の通常点灯シーケンスにおいて、各フレームの第１点灯グループでは、赤色（Ｒ）の代わりに緑色（Ｇ）を点灯させることにし、これを第４のウォームアップシーケンスとする。そうすれば、第４点灯グループで点灯させる緑色（Ｇ）から、次のフレームにある第１および第２の点灯グループまでに跨って、３つの点灯区間（すなわち６つの点灯区間）を用いて緑色（Ｇ）が連続的に点灯することになる。こうして、第４のウォームアップシーケンスにおいても、緑色レーザ光源装置の起動を早めることができる。
【００８７】
以上の構成を有する緑色レーザ光源装置およびそれを搭載する画像表示装置において、本発明の主要な部分について述べる。
【００８８】
図１４は、緑色レーザ光源装置２を構成する部品のうち、固体レーザ素子３４およびそれを支持する基台３８を中心に示す斜視図である。図１５は、図１４における固体レーザ素子３４およびその周辺部の拡大斜視図である。そして図１６は、図１４に示す緑レーザ光源装置を上面より見た図である。
【００８９】
特に図１４に示すように、固体レーザ素子３４は略直方体の形状を有し、半導体レーザ３１からの出力光の光軸方向と平行な、すなわち入射面および出射面を除く４つ面のうち、互いに隣接する２つの面で基台３８と当接する。本実施の形態においては、固体レーザ素子３４の底面（高さ方向のマイナス側）が基台３８の固体レーザ素子支持部５６と、側面のうちの一つ（幅方向のプラス側）が基台３８の固体レーザ素子保持部５７と、それぞれ当接している。ここで、先にも述べたように、半導体レーザ３１からの出力光は、急激な角度で拡がる方向を有している。本実施の形態の場合、それは半導体レーザ３１のファースト軸、すなわち図１４における高さ方向である。これを、まずＦＡＣレンズ３２により集束させている。しかしながら、半導体レーザ３１からの出力光は、先ほどの高さ方向ほどではないものの、これと直交する半導体レーザ３１のスロー軸、すなわち図１４における幅方向にも拡がりながら放射されている。これは、ロッドレンズ３３により集束される。よって、これらＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３により、半導体レーザ３１からの出力光が固体レーザ素子３４の入射面の略中心に集束するよう、各部品の固定位置が設計段階で決定される。
【００９０】
特に、図１６においてさらに理解できるように、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３および固体レーザ素子３４の幅方向には、それらがあらかじめ決められた位置に取り付けられるよう、半導体レーザ３１の想定される光軸と並行に、複数の取付当て面が配置された構造を有している。これらの取付当て面は、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３および固体レーザ素子３４の各部品の中心を、半導体レーザ３１からの出射光軸が通るよう配置される。言い替えれば、スロー軸である幅方向には、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３、および固体レーザ素子３４は取付当て面により、位置が固定されている。このような構成にしている理由を以下に述べる。まず、ＦＡＣレンズ３２は幅方向にレンズパワーを有していないため、幅方向の位置決め精度は高くなく、当て面固定が可能である。それに対し、ロッドレンズは幅方向にレンズパワーを有するが、スロー軸であるため、位置精度がファースト軸に比べると高くなく、当て面固定が可能である。一方、ファースト軸はスロー軸に比べ広がり角が大きいため、取り込み効率を高くし、且つ小型のレンズを使う場合、つまり、ＦＡＣレンズ３２のような小型レンズを使う場合、半導体レーザ３１とＦＡＣレンズ３２は、０．１〜０．３ｍｍ程度と、１ｍｍ以下に近接させる必要がある。そのため、ＦＡＣレンズ３２の位置は半導体レーザ３１に対し、精度よく配置する必要がある。このような理由により、少なくとも幅方向は、当て面固定の構成となっているのである。
【００９１】
なお、本実施の形態に使用している半導体レーザ３１は、ワットクラスの高出力半導体レーザである。高出力半導体レーザは、一般に横モードがマルチモードであるレーザである。言い替えれば、シングルモードの半導体レーザに比べ、エミッタが幅方向に長くなり、レーザの広がり角はエミッタ幅方向、つまり、スロー軸が小さくなっているという特徴を有している。
【００９２】
このような理由により、半導体レーザ３１はエミッタ幅方向がエミッタ厚み方向に比べ大きい。例えば、エミッタの幅が０．０５〜０．３ｍｍであり、エミッタの厚みが０．００１〜０．００３ｍｍである。このような半導体レーザ３１を固体レーザ素子に集光する場合、ビーム径を小さく、且つ、ＮＡを小さくすることが好ましい。なぜならば、このような構成とすることにより、固体レーザ素子とミラーから構成される共振器と結合効率を高くすることができるからである。そうした場合、固体レーザ素子の内部に集光されたビームは、エミッタ幅方向に長いビームとなる。そのため、固体レーザ素子３４は、高さ方向よりも幅方向の方が長い形状を有している。このことにより、取付誤差が発生し、半導体レーザ３１からの出力光が固体レーザ素子３４の半導体レーザ３１からのレーザ光入射面の中心から多少ずれたとしても、それが固体レーザ素子３４による励起に与える影響を小さくすることができる。
【００９３】
なお、図１５に示すように、本実施の形態の固体レーザ素子３４は、その入射面の底面側角部においても、基台３８と当接している。但し、この入射面における当接部分は、あくまでも半導体レーザ３１からの出力光を遮らない位置に設けられる。そして、図１６に示すように、固体レーザ素子３４は、以下のように固定される。すなわち、まず、基台３８の固体レーザ素子保持部５７と当接する側面側にある空間５７ａに接着剤が滴下される。そして、この固体レーザ素子３４を挟んで固体レーザ素子保持部５７と反対側にある固体レーザ素子支持部５６上には、凸部５６ｂが設けられている。この凸部５６ｂと、それに相対する固体レーザ素子３４の光軸方向における側面中央部との間にある空間５６ａにも、接着剤が滴下される。こうして固体レーザ素子３４は、基台３８に固定される。このとき用いられる接着剤としては、例えばいわゆる瞬間接着剤や光硬化型接着剤などがある。先に述べたように、固体レーザ素子支持部５６上に凸部５６ｂを設ければ、固体レーザ素子３４を固定する接着剤が硬化前に流れ出すのを食い止めることができる。
【００９４】
本実施の形態に示すように、固体レーザ素子３４が基台３８と当接する面は３つ以上であっても構わないが、少なくとも、入射面および出射面を除く４つ面のうち、互いに隣接する２つの面を基台３８と当接させるのがよい。そうすれば、固体レーザ素子３４は、図１４における高さ方向軸および幅方向軸回りの回転が抑制される。特に、接着剤の硬化時点において発生する収縮力のアンバランスの影響が小さくなるので、このような回転はさらに抑制される。その結果、その入射面および出射面が半導体レーザ３１からの出力光の光軸と直交するよう、固体レーザ素子３４は基台３８に取り付けられる。
【００９５】
ところで、本実施の形態において、これら固体レーザ素子３４の基台３８との当接面は、それらの全面に渡って基台３８と当接しているわけでは無い。特に図１５に示すように、固体レーザ素子３４は、その底面が基台３８の固体レーザ素子支持部５６上に設けられた３箇所の凸部５６ｃに当接し支持される（いわゆる「３点支持」）。そして、その底面に隣接する片方の側面が、基台３８の固体レーザ素子保持部５７に設けられた２箇所の凸部５７ｂおよび５７ｃと当接（いわゆる「２点当て」）している。すなわち、固体レーザ素子３４のそれらの面それぞれが有する表面積よりも小さな接触面積で、固体レーザ素子３４と基台３８とは当接している。全面当接ではなく、このように部分当接としたことには、先ほど説明した図１４における固体レーザ素子３４の高さ方向軸および幅方向軸回りの回転抑制効果以外に、実は大きな理由がある。それについて、図１７を用いてこれより説明する。
【００９６】
図１７は、本実施の形態の緑色レーザ光源装置２の動作特性を示す図である。（ａ）は固体レーザ素子３４と基台３８の固定面、すなわち固体レーザ素子支持部５６および固体レーザ素子保持部５７とを全面当接とした従来の動作特性である。そして（ｂ）は、固体レーザ素子３４と基台３８の固定面、すなわち固体レーザ素子支持部５６および固体レーザ素子保持部５７とを、図１５に示すように部分当接とした本発明の動作特性を示すものである。また、これら図１７において、実線は緑色レーザ光源装置２をパルス駆動した場合のものであり、点線はＣＷ駆動（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ（連続波）駆動）、すなわち一定の電流を連続的に流した駆動を行った場合のものである。
【００９７】
図１７の各図において、横軸は半導体レーザ３１に投入する電流値を示す。これはすなわち、半導体レーザ３１からの出力光（８０８ｎｍ）のパワーに比例することになる。そして、縦軸は半導体レーザ３１からの出力光（８０８ｎｍ）を受けて固体レーザ素子３４より出力される励起光（１０６４ｎｍ）のパワーを示している。なお、半導体レーザ３１に投入される電流は、図１４において電極５３からレーザチップ４１を介して、マウント部材５２の底部およびそれが接着される基台３８へと流れる。
【００９８】
図１７に戻り、もし、固体レーザ素子３４と基台３８の固定面とを全面当接とすると、図１７（ａ）に示すように、このような構成を有する緑色レーザ光源装置２は、パルス駆動を行った場合であっても、ＣＷ駆動を行った場合であっても、略同じ特性を有する。すなわち、いずれの駆動方式であっても、半導体レーザ３１に投入する電流値と、その結果として固体レーザ素子３４より出力される励起光のパワーとは、略比例関係にある。これは固体レーザ素子３４と基台３８の固定面との接触面積が大きく、半導体レーザ３１からの出力光を受けて固体レーザ素子３４より発生する熱が効率よく放熱されるためである。
【００９９】
しかしながら、本実施の形態のように、固体レーザ素子３４と基台３８の固定面とを部分当接とすると、このような構成を有する緑色レーザ光源装置２は、パルス駆動を行った場合と、ＣＷ駆動を行った場合とでは、異なる動作特性を発揮する。すなわち、パルス駆動を行った場合、半導体レーザ３１に投入する電流値と、その結果として固体レーザ素子３４より出力される励起光のパワーとは、全面当接の場合と同様、略比例関係にある。これに対して、ＣＷ駆動を行った場合は、半導体レーザ３１に投入する電流値を上げても、固体レーザ素子３４より出力される励起光のパワーはそれほど上がらず、逆にある電流値を境に下がってしまう。これは、固体レーザ素子３４と基台３８の固定面との接触面積が、全面当接の場合よりも小さくなり、固体レーザ素子３４からの放熱効率が落ちたためである。但し、パルス駆動において全面当接の場合と遜色の無い動作特性を有する程度に、その放熱効率は確保されている。
【０１００】
先の図９および図１３に示したように、本実施の形態の画像表示装置１は、緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を１フレーム内において交互に点灯させながら、画像を表示する。すなわち、緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４のいずれも、常にパルス駆動を行っていることになる。本実施の形態の空間光変調素子は、１フレームあたり５７Ｈｚ（１７．５ｍｓｅｃ）で動作している。そして、通常点灯シーケンス（図９、図１３参照）における緑色レーザ光源装置２の駆動デューティは、１フレームの５０％を超えることが無い。ちなみに、緑色レーザ光源装置２を単体で駆動させた場合においても、その駆動デューティが上記１フレームの５０％となるまでは緑色レーザ光源装置２から緑色レーザ光が出力されることを、実験により確認した。
【０１０１】
このように、通常の動作時、すなわち、画像表示装置１に組み込まれた状態において、緑色レーザ光源装置２は常にパルス駆動により動作され、緑色光が問題なく出力されるので、画像表示装置としての動作を損なうことは無い。そして、そのような通常状態で使用されない場合には緑色光の出力が小さくなる。その結果、緑色レーザ光源装置２が画像表示装置１本体より取り外され、単体動作を試みられたとしても、その安全性は全面当接のときよりも高くなる。
【０１０２】
より具体的には以下の通りである。現在のところ、高出力の緑色半導体レーザはもちろん世の中には存在せず、本実施の形態において用いられる緑色レーザ光源装置２は高出力であり貴重なものである。緑色光は、その視感度（明るいと感じる度合い）が赤色や青色よりも高いため、このような緑色レーザ光源装置２が高輝度なレーザポインタや、墨だし機として使われる可能性は十分にある。図２などに示すように、緑色レーザ光源装置２は、他の赤色および青色半導体レーザのようにホルダに嵌め込んで取り付けられるタイプとは異なり、光学エンジンユニット１５６に設けられた突起状の取付部２２にネジ止めされているだけである。しかも、その緑色レーザ光の出射口と筺体２１との間には隙間がある。この隙間から緑色光の発光が確認でき、しかも緑色レーザ光源装置がある程度の大きさを有するため、この符号２の部分が緑色レーザ光源装置であることは、誰の目にも容易に理解できる。したがって、この緑色レーザ光源装置２が、画像表示装置１の光学エンジンユニット１５６から取り外され、単品で使われる可能性がある。このような、本来の画像表示ではない用途に緑色レーザ光源装置が単独で用いられることはもちろん想定されておらず、それによって予期しない事態が起きる可能性があり、それは決して好ましいことではない。
【０１０３】
画像表示装置の分解による部品流用を防ぐこと自体も一つの目的であるが、それに加えて、この緑色レーザ光源装置２は、その内部において赤外光が出力されている。すなわち、半導体レーザ３１の出力光（８０８ｎｍ）と、それを受けて固体レーザ素子３４により変換され出力される励起光（１０６４ｎｍ）である。万が一、波長変換素子３５が脱落するなどにより、このような光が漏れ出てくるようなことがあれば、それを取り扱う者は赤外光が出力されていることがわからないため、最悪の場合、その赤外光が長時間、目に当たり続けることになり、大変危険である。
【０１０４】
よって、本実施の形態では、特に図１５に示すように、緑色レーザ光源装置２の固体レーザ素子３４と基台３８の固定面とを全面当接とはせず、その接触面積を、固体レーザ素子３４のそれらの面それぞれが有する表面積より小さくしている。このように部分当接としても、通常の動作時、すなわち、画像表示装置１に組み込まれた状態において、緑色レーザ光源装置２は常にパルス駆動により動作され、緑色光が問題なく出力されるので、画像表示装置としての動作を損なうことは無い。そして、この緑色レーザ光源装置２を取り外して他の用途に流用しようとする者は、まず一定の電流をこの緑色レーザ光源装置２に印加して単体動作を試みるはずである。しかしながらその場合には、先の図１７を用いて述べたように、その内部にある固体レーザ素子３４からの励起光（１０６４ｎｍ）の出力が人体に影響を与えないレベル、もしくは安全規格を満足するレベルにまで小さくなる。その結果、緑色光の出力も、画像表示装置の光源としてはもちろん使用できるレベルには無く、流用しようとする者が期待していたレベルよりも大幅に小さくなる。緑色光の出力が小さくなれば、流用しようとした者は、その緑色レーザ光源装置が故障したと思い込み、それ以上の動作を試みる可能性が低くなる。こうして、緑色レーザ光源装置２が画像表示装置１本体より取り外され、単体動作が試みられたとしても、その安全性は全面当接のときよりさらに高まる。
【０１０５】
このような緑色レーザ光源装置２の構成は、画像表示装置１のウォームアップ時においても、その効果を発揮する。先の図１１において、画像表示装置１のウォームアップ時においては、緑色レーザ光源装置２を点灯させる区間に加え、緑色以外のレーザ光源装置が点灯する区間（図１１では赤色光源の点灯区間）でも緑色レーザ光源装置２が点灯することを述べた。これにより、全体的な緑色レーザ光源装置２の点灯区間が長くなり、それにより励起レーザの発熱が促され、励起効率が向上し、その結果、緑色レーザ光源装置２の起動時間を短縮することができる。
【０１０６】
このとき、図１１を見ればわかるように、緑色レーザ光源装置２の駆動デューティは５０％を超えているが、緑色レーザ光源装置２の固体レーザ素子３４と基台３８（図１５参照）とが従来の全面当接である場合、この状態でも緑色光は出力される。したがって、この緑色レーザ光源装置２からの出力光が外部へ投射されないよう、空間光変調素子２５（図２参照）は、信号ＬＣＯＳ＿ＶＣＯＭおよびＬＣＯＳ＿｜ΔＶ｜により制御される。
【０１０７】
しかしながら、本実施の形態に示したように、緑色レーザ光源装置２の固体レーザ素子３４と基台３８とが部分当接（図１５参照）である場合は、その駆動デューティは５０％を超えるため、固体レーザ素子３４からは１０６４ｎｍの赤外光の出力が小さくなる。そしてその結果、緑色レーザ光源装置２からの緑色光の出力も小さくなる。したがって、ウォームアップ時における緑色光の漏出がより確実に防がれるとともに、万が一、空間光変調素子２５が故障したとしても、その緑色光の過大な漏出が回避される。それでいながら、半導体レーザ３１には電流が流れているので、半導体レーザ３１からは８０８ｎｍの光が出力され、その光が固体レーザ素子３４に照射され続ける。その照射エネルギーが固体レーザ素子３４を温める点については、従来の全面当接の場合と何ら変わりは無い。したがって、図１１に示す緑色レーザ光源装置２の起動を早めるための第１のウォームアップシーケンスは、本実施の形態において採用する部分当接（図１５参照）の構造であっても、十分に機能する。もちろん、図１３を用いて先に説明した、第２〜第４のウォームアップシーケンスにおいても同様である。
【０１０８】
以上のように本発明によれば、波長変換によるレーザ光源装置が取り外されたとしても、そのレーザ光源装置は単独では低い出力でしか動作せず、その一方で、このレーザ光源装置が正常に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光が発光される。これにより、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方で緑色レーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され、単体動作されたとしても、その安全性はさらに高まる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明にかかるレーザ光源装置およびそれを搭載する画像表示装置は、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方で緑色レーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され単体動作が試みられたとしてもそのレーザ光の出力は人体に影響を与えない程度に低いという効果を有するので、光源として特に半導体レーザを用いたレーザ光源装置を備えた時分割表示方式の画像表示装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 画像表示装置
２ 緑色レーザ光源装置
３ 赤色レーザ光源装置
４ 青色レーザ光源装置
５ 空間光変調器
６ 偏光ビームスプリッタ
７ リレー光学系
８ 投射光学系
１１〜１３ コリメータレンズ
１４，１５ 第１および第２のダイクロイックミラー
１６ 拡散板
１７ フィールドレンズ
２１ 筐体
２２ 取付部
２３ 前壁部
２４ 側壁部
２５，２６ ホルダ
２７，２８ 取付孔
３１ 半導体レーザ
３２ ＦＡＣ（Ｆａｓｔ−Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）レンズ
３３ ロッドレンズ
３４ 固体レーザ素子
３５ 波長変換素子（光学素子）
３５ａ 入射面
３５ｂ 出射面
３５ｃ，３５ｄ 側面
３６ 凹面ミラー
３７ ガラスカバー
３８ 基台
３９ カバー体
４１ レーザチップ
４２，４３，４４，４５，４６ 膜
５１ 底面
５１ａ 側壁部
５２ マウント部材
５３ 電極
５４ 集光レンズホルダ
５５ 弾性部材
５６ 固体レーザ素子支持部
５７ 固体レーザ素子保持部
５８ 波長変換素子ホルダ
５９ 凹面ミラー支持部
６１ 分極反転領域
６２ 非分極反転領域
６３ 周期電極
６４ 対向電極
１５１ 携帯型情報処理装置
１５２ 本体
１５３ キーボード
１５４ 収容体
１５５ 可動体
１５６ 光学エンジンユニット
１５７ 制御ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを用いたレーザ光源装置に関し、特に画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、ならびに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。
【０００３】
このような画像表示装置に用いられるレーザ光源装置においては、緑色レーザ光を直接出力する半導体レーザに高出力のものがないため、半導体レーザから励起用レーザ光を出力させ、この励起用レーザ光で固体レーザ素子を励起させて赤外レーザ光を出力させ、この赤外レーザ光の波長を波長変換素子で変換して緑色レーザ光を出力するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような構成の画像表示装置においては、緑色レーザ光源装置を始めとするレーザ光源装置からの出力光が不用意にユーザの目に当たることを防ぐために、その出力パワーが制限されるとともに、ユーザによる装置の分解が禁じられている。
【０００６】
しかしながら、ユーザは画像表示装置に取り付けられている緑色レーザ光源装置に興味を持ち、それを例えばポインタなどの別の用途のために単独で緑色レーザ光源装置を使用しようとするかもしれない。この状況は特に、画像表示装置本体の緑色レーザ光源装置以外の部分が故障して使えなくなったときや、ユーザが緑色レーザ光源の動作を知りたいと考えたときなどに、特に起こりうる。このような、本来の画像表示ではない用途に緑色レーザ光源装置が単独で用いられることはもちろん想定されておらず、それによって予期しない事態が起きる可能性があり、それは決して好ましいことではない。
【０００７】
次に、このような波長変換による緑色レーザ光源装置の内部では、先にも述べたように赤外レーザ光が出力されている。もし、ユーザによって緑色レーザ光源装置のみが画像表示装置から取り外され、ユーザがその緑色レーザ光源装置を単独で発光させようとしたときに、緑色レーザ光源装置を構成する部材の一部が誤って脱落する可能性がある。そうなれば、赤外レーザ光が緑色レーザ光源装置の外部に漏出し、それがユーザの目に当たっても、ユーザはそのことを知ることができないため、最悪の場合、その赤外光が長時間ユーザの目に当たり続けることになり、大変危険である。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、まず、波長変換によるレーザ光源装置が取り外されたとしても、その緑色レーザ光源装置の単独動作時には出力を低下させるようにすることにある。次に、その一方で、画像表示装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光が発光されるように構成されたレーザ光源装置と、そのレーザ光源装置を搭載し緑色レーザ光を発光させることが可能な画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレーザ光源装置は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、前記励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子と、前記半導体レーザおよび前記固体レーザ素子を支持する基台と、を備え、前記固体レーザ素子は、略直方体の形状を有し、前記半導体レーザからの励起用レーザ光の入射面および前記基本レーザ光の出射面を除く４つ面のうち、少なくとも互いに隣接する２つの面のそれぞれにおいて、その表面積よりも小さな接触面積により前記基台と当接した構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、このレーザ光源装置が本来とは異なる用途のために、本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置から取り外された場合、そのレーザ光源装置は単独では低い出力でしか動作せず、その一方で、このレーザ光源装置が本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光の基となる基本レーザ光が正常に発光される。これにより、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方で緑色レーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され単体動作が試みられたとしても、そのレーザ光の出力は人体に影響を与えない程度に低いので、その安全性は確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による画像表示装置１を携帯型情報処理装置１５１に内蔵した例を示す斜視図
【図２】本発明による画像表示装置１の光学エンジンユニット１５６の概略構成図
【図３】緑色レーザ光源装置２におけるレーザ光の状況を示す模式図
【図４】緑色レーザ光源装置２の内部斜視図
【図５】緑色レーザ光源装置２の断面図
【図６】波長変換素子３５の斜視図
【図７】光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θに応じた波長変換効率ηの変化状況を示す図
【図８】図１に示した画像表示装置１の機能ブロック図
【図９】緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させる第１の通常点灯シーケンスによって白色表示を行う通常動作時の点灯シーケンスと、空間光変調素子２５の動作との関係を示す図
【図１０】第１の通常点灯シーケンスにより緑色レーザ光源装置２の点灯を開始した直後の出力を示す図
【図１１】第１の通常点灯シーケンスにおいて緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させて青色表示を行いながら、緑色レーザ光源装置２の起動を早めるための第１のウォームアップシーケンスと、空間光変調素子２５の動作との関係を示す図
【図１２】第１のウォームアップシーケンスによる緑色レーザ光源装置起動時の出力を示す図
【図１３】緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させる他の通常点灯シーケンスの例を示す図
【図１４】緑色レーザ光源装置２を構成する部品のうち、固体レーザ素子３４およびそれを支持する基台３８を中心に示した斜視図
【図１５】固体レーザ素子３４およびその周辺部の拡大斜視図
【図１６】緑レーザ光源装置２を上面より見た図
【図１７】本実施の形態の緑色レーザ光源装置２の動作特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子と、半導体レーザおよび固体レーザ素子を支持する基台と、を備え、固体レーザ素子は、略直方体の形状を有し、半導体レーザからの励起用レーザ光の入射面および基本レーザ光の出射面を除く４つ面のうち、少なくとも互いに隣接する２つの面のそれぞれにおいて、その表面積よりも小さな接触面積により基台と当接した構成とする。
【００１３】
これによると、本来とは異なる用途のために本来用いられるべき装置から取り外された場合、低い出力でしか動作しないようにし、その一方で、本来用いられるべき装置に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光の基となる基本レーザ光が正常に発光される。
【００１４】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、半導体レーザが連続駆動されたときに固体レーザ素子が出力する基本レーザ光のパワーは、半導体レーザがパルス駆動されたときよりも小さい構成とする。
【００１５】
これによると、本来用いられるべき装置から取り外された場合、通常は半導体レーザがパルス駆動されるため、単独では低い出力でしか動作せず、その一方で、本来用いられるべき装置に組み込まれた状態にある場合は、半導体レーザが連続駆動されるため、緑色レーザ光の基となる基本レーザ光が正常に発光される。
【００１６】
さらに、第３の発明は、波長変換素子と凹面ミラーとをさらに有する請求項１記載のレーザ光源装置と、半導体レーザの駆動手段と、を備え、半導体レーザが駆動手段によりパルス駆動されたときに固体レーザ素子が出力する基本レーザ光のパワーは、半導体レーザがパルス駆動されたときよりも小さい構成とする。
【００１７】
これによると、レーザ光源装置が本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置から取り外された場合、通常は半導体レーザが連続駆動されるため、単独ではパワーの低い緑色レーザ光しか出力せず、その一方で、本来用いられるべき装置、すなわち画像表示装置に組み込まれた状態にある場合は、半導体レーザがパルス駆動されるため、レーザ光が正常に発光される。その結果、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方でレーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され単体動作が試みられたとしてもレーザ光が出力しないので、その安全性は確保される。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明による画像表示装置１を携帯型情報処理装置１５１に内蔵した例を示す斜視図である。携帯型情報処理装置１５１の本体１５２には、光ディスク装置などの周辺機器が取り替え可能に収容される収容スペース、いわゆるドライブベイが、キーボード１５３の裏面側に形成されており、このドライブベイに画像表示装置１が出没自在に取り付けられている。
【００２０】
画像表示装置１は、収容体１５４と、収容体１５４に対して出し入れ可能に設けられた可動体１５５と、を有している。可動体１５５は、レーザ光をスクリーンＳに投射するための光学部品が収容された光学エンジンユニット１５６と、この光学エンジンユニット１５６内の光学部品を制御するための基板などが収容された制御ユニット１５７とで構成され、光学エンジンユニット１５６が上下方向に回動可能に制御ユニット１５７に支持されている。
【００２１】
この画像表示装置１は、不使用時に可動体１５５が収容体１５４内に格納され、使用時には可動体１５５が収容体１５４から引き出され、光学エンジンユニット１５６を回動させて、光学エンジンユニット１５６からのレーザ光の投射角度を調整することで、レーザ光をスクリーンＳ上に適切に投射させることができる。
【００２２】
図２は、本発明による画像表示装置１の光学エンジンユニット１５６の概略構成図である。この光学エンジンユニット１５６は、所要の画像をスクリーンに投影表示するものであり、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置２と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置３と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置４と、映像信号に応じて各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の空間光変調器５と、各レーザ光源装置２〜４からのレーザ光を反射させて空間光変調器５に照射させるとともに空間光変調器５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ６と、各レーザ光源装置２〜４から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ６に導くリレー光学系７と、偏光ビームスプリッタ６を透過した変調レーザ光をスクリーンに投射する投射光学系８と、を備えている。
【００２３】
この光学エンジンユニット１５６は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置２〜４から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
【００２４】
リレー光学系７は、各レーザ光源装置２〜４から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ１１〜１３と、コリメータレンズ１１〜１３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１および第２のダイクロイックミラー１４，１５と、ダイクロイックミラー１４，１５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板１６と、拡散板１６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ１７と、を備えている。
【００２５】
投射光学系８からスクリーンＳに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置４から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置２および赤色レーザ光源装置３から緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー１４，１５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー１４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー１５で同一の光路に導かれる。
【００２６】
第１および第２のダイクロイックミラー１４，１５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー１４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー１５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。
【００２７】
これらの各光学部材は、筐体２１に支持されている。この筐体２１は、各レーザ光源装置２〜４で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。
【００２８】
緑色レーザ光源装置２は、側方に向けて突出した状態で筐体２１に形成された取付部２２に取り付けられている。この取付部２２は、リレー光学系７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部２３と側壁部２４とが交わる角部から側壁部２４に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置３は、ホルダ２５に保持された状態で側壁部２４の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置４は、ホルダ２６に保持された状態で前壁部２３の外面側に取り付けられている。
【００２９】
赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４は、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４は、ホルダ２５，２６に開設された取付孔２７，２８に圧入するなどしてホルダ２５，２６に対して固定される。青色レーザ光源装置４および赤色レーザ光源装置３のレーザチップの発熱は、ホルダ２５，２６を介して筐体２１に伝達されて放熱され、各ホルダ２５，２６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
【００３０】
緑色レーザ光源装置２は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるＦＡＣ（Ｆａｓｔ−Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）レンズ３２およびロッドレンズ３３と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力する固体レーザ素子３４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子（光学素子）３５と、固体レーザ素子３４とともに共振器を構成する凹面ミラー３６と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー３７と、各部を支持する基台３８と、各部を覆うカバー体３９と、を備えている。
【００３１】
この緑色レーザ光源装置２は、基台３８を筐体２１の取付部２２に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置２と筐体２１の側壁部２４との間に所要の幅（例えば０．５ｍｍ以下）の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置２の熱が赤色レーザ光源装置３に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置３の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置３を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置３の所要の光軸調整代（例えば０．３ｍｍ程度）を確保するため、緑色レーザ光源装置２と赤色レーザ光源装置３との間に所要の幅（例えば０．３ｍｍ以上）の間隙が設けられている。
【００３２】
図３は、緑色レーザ光源装置２におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ３１のレーザチップ４１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。ＦＡＣレンズ３２は、レーザ光のファースト軸（光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向）の拡がりを低減する。ロッドレンズ３３は、レーザ光のスロー軸（図の紙面に対して直交する方向）の拡がりを低減する。
【００３３】
固体レーザ素子３４は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ３３を通過した波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）を出力する。この固体レーザ素子３４は、Ｙ（イットリウム）ＶＯ４（バナデート）からなる無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるＹＶＯ４のＹに蛍光を発する元素であるＮｄ＋３に置換してドーピングしたものである。
【００３４】
固体レーザ素子３４におけるロッドレンズ３３に対向する側には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４２が形成されている。固体レーザ素子３４における波長変換素子３５に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４３が形成されている。
【００３５】
波長変換素子３５は、いわゆるＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子であり、固体レーザ素子３４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の波長を変換して波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。
【００３６】
波長変換素子３５における固体レーザ素子３４に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜４４が形成されている。波長変換素子３５における凹面ミラー３６に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４５が形成されている。
【００３７】
凹面ミラー３６は、波長変換素子３５に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜４６が形成されている。これにより、固体レーザ素子３４の膜４２と凹面ミラー３６の膜４６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
【００３８】
波長変換素子３５では、固体レーザ素子３４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子３５を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー３６で反射されて波長変換素子３５に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子３５の膜４４で反射されて波長変換素子３５から出射される。
【００３９】
ここで、固体レーザ素子３４から波長変換素子３５に入射して波長変換素子３５で波長変換されて波長変換素子３５から出射されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー３６で一旦反射されて波長変換素子３５に入射して膜４４で反射されて波長変換素子３５から出射されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。
【００４０】
そこでここでは、波長変換素子３５を光軸方向に対して傾斜させて、入射面３５ａおよび出射面３５ｂでの屈折作用により、レーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００４１】
なお、図２に示したガラスカバー３７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光および波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。また、図２に示した緑色レーザ光源装置２のカバー体３９には、孔３９ａが設けられている。緑色レーザ光源装置２は、まずカバー体３９以外の部分が組み立てられ、光軸調整など全ての光学部材の調整が終わった後、カバー体３９が取り付けられる。そして、緑色レーザ光源装置２が調整ズレを起こさないよう、孔３９ａより接着剤が注入され、各光学部材と基台３８の孔３９ａに対向する面とが全面的に固着される。接着剤は、その硬化の過程においてガスを発生するので、カバー体３９に設けられた孔３９ａは、この発生したガスの排出口ともなっている。接着剤が硬化し、ガスが十分に排出されたら、このカバー体３９に設けられた孔３９ａを覆うように、封止部材３９ｂがカバー体３９に貼付される。これにより、緑色レーザ光源装置２の内部への粉塵などの混入が防止され、緑色レーザ光源装置２の発光効率の低下が回避される。
【００４２】
図４は、緑色レーザ光源装置２の内部斜視図である。図５は、緑色レーザ光源装置２の内部断面図である。
【００４３】
図４に示すように、半導体レーザ３１、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３、固体レーザ素子３４、波長変換素子３５、および凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に支持されている。基台３８の底面５１は光軸方向に対して平行となる。なお、ここでは、基台３８の底面５１に対して直交する方向を高さ方向とし、この高さ方向および光軸方向に対して直交する方向を幅方向とする。また、基台３８の底面５１に近接する側を下、底面５１と相反する側を上として説明するが、これは実際の装置の上下方向と必ずしも一致するものではない。
【００４４】
半導体レーザ３１は、レーザ光を出力するレーザチップ４１をマウント部材５２に実装したものである。レーザチップ４１は、光軸方向に長い帯板状をなし、光出射面をＦＡＣレンズ３２側に向けた状態で、板状をなすマウント部材５２の一面の幅方向の略中心位置に固着されている。この半導体レーザ３１は、基台３８に耐熱性の高い銀ペーストを含有する半田により半田付け固定される。これによりレーザチップ４１の発熱が基台３８に伝達されて放熱することができる。
【００４５】
ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は、集光レンズホルダ５４に保持される。この集光レンズホルダ５４は、略コの字形で且つその先端部側が絞り気味に形成された弾性部材５５によって、基台３８に支持される。より具体的には、弾性部材５５は、基台３８上において集光レンズホルダ５４が配置される部分の片側に立設された側壁部５１ａと、基台３８の底部５１との間に設けられた、図示しない長方形の穴より、まずその一方の側面５５ａが通される。次に、先ほどの側面５５ａと底面５５ｂとの間にある角部が図示しない長方形の穴に来たときに、弾性部材５５は、底面５５ｂが図示しない長方形の穴を通過できるよう、回転される。そして、この底面５５ｂともう一方の側面５５ｃとの間にある角部が図示しない長方形の穴に来たときに、弾性部材５５は再び回転され、基台３８の底面５１上に配置される。この状態で、ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３があらかじめ実装された集光レンズホルダ５４は、基台３８の側壁部５１ａと、弾性部材５５の一方の側面５５ａとの間に、高さ方向の上部より挿入される。このとき、弾性部材５５のもう一方の側面５５ｃは、基台３８の側壁部５１ａを挟んで集光レンズホルダ５４とは反対側の側面に配置されている。そして、先ほども述べたように、弾性部材５５の両側面５５ａおよび５５ｃの先端部側は、底面５５ｂよりも絞り気味に形成されているため、その先端には内向きの弾性力が発生する。こうして、弾性部材５５が有する弾性力により、集光レンズホルダ５４は、基台３８の側壁部５１ａの側に押圧されて配置される。
【００４６】
以上のように配置された集光レンズホルダ５４は、光軸方向に移動可能で、これにより集光レンズホルダ５４、すなわちＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３の位置が、光軸方向に調整される。ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は位置調整作業の前に集光レンズホルダ５４に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、集光レンズホルダ５４と基台３８および弾性部材５５とが接着剤で互いに固定される。
【００４７】
固体レーザ素子３４は、基台３８に一体的に形成された固体レーザ素子支持部５６に支持される。また、固体レーザ素子３４を保持する固体レーザ素子保持部５７が、先ほどの側壁部と連続する形で側方に突出するように設けられている。固体レーザ素子支持部５６および固体レーザ素子保持部５７の構造と、固体レーザ素子３４の固定方法については、後ほど詳細に述べる。
【００４８】
波長変換素子３５は、波長変換素子ホルダ５８に保持される。この波長変換素子ホルダ５８は、波長変換素子３５の幅方向の位置および光軸方向に対する傾斜角度を調整することができるように、基台３８に対して、幅方向に移動可能に、且つ光軸方向に対して略直交する軸周りに回動可能に設けられている。波長変換素子３５は位置調整作業の前に波長変換素子ホルダ５８に接着剤で固定され、位置調整作業の後に、波長変換素子ホルダ５８と基台３８とが接着剤で互いに固定される。凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に形成された凹面ミラー支持部５９に支持される。なお、前記の各部材、例えば波長変換素子ホルダ５８と基台３８との固定に用いる接着剤は、例えばＵＶ硬化型接着剤が好適である。
【００４９】
図６は、波長変換素子３５の斜視図である。図６に示すように、波長変換素子３５は、略直方体状をなし、強誘電体結晶に分極反転領域６１と非分極反転領域６２とが交互に形成された、周期的な分極反転構造を備えたものであり、分極反転周期方向（分極反転領域６１の配列方向）に基本波長レーザ光を入射させる。これにより、擬似位相整合による入射光の第２次高調波発生で２倍の周波数、すなわち１／２の波長のレーザ光を得ることができる。強誘電体結晶には、例えばＬＮ（ニオブ酸リチウム）にＭｇＯを添加したものが用いられる。
【００５０】
周期的な分極反転構造を形成するには、周期電極６３と対向電極６４を用いて、単分極した強誘電体結晶に分極方向と逆方向の電界を印加する。これにより周期電極６３に対応する部分の分極方向が反転し、分極反転領域６１が周期電極６３から対向電極６４に向けて楔形状に形成される。
【００５１】
図６に示したように、分極反転領域６１は、深さ方向に沿って厚さが次第に小さくなる楔形状をなし、入射するレーザ光に対して、分極反転領域６１の深さ方向に波長変換素子３５を移動させることで、レーザ光の光路上に位置する分極反転領域６１と非分極反転領域６２との割合が変化し、これに応じて波長変換効率が変化する。そこで、波長変換効率が最大となる、すなわちレーザ光の出力が最大となるように、レーザ光の光軸に対する波長変換素子３５の位置が調整される。この波長変換素子３５の位置調整については後に詳しく説明する。
【００５２】
なお、図６では、説明の便宜上、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄに周期電極６３および対向電極６４を図示したが、この周期電極６３および対向電極６４は、スタックの段階で研磨により削除される。
【００５３】
図７は、光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θに応じた波長変換効率ηの変化状況を示す図である。波長変換素子３５の波長変換効率ηは、光軸方向に対する波長変換素子３５の傾斜角度θに応じて変化し、光軸方向に対して傾斜していない状態（θ＝０）では波長変換効率ηが低く、光軸方向に対して傾斜させることで波長変換効率ηを高めることができる。
【００５４】
これは、傾斜角度θが０の場合、図３に示したように、レーザ光のビームＢ１，Ｂ２が互いに重なり合うことで、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こすことによるためであり、波長変換素子３５を光軸方向に対して傾斜させることで、入射面３５ａおよび出射面３５ｂでの屈折作用により、レーザ光のビームＢ１，Ｂ２がずれるため、干渉による出力低下を傾けることができる。
【００５５】
特にここでは、波長変換効率のピーク点（ここではθ＝±０．６度）を中心にした所要の範囲（例えば±０．４度）の高効率領域に入るように波長変換素子３５の傾斜角度θを調整し、この調整代に相当する角度範囲で波長変換素子ホルダ５８を基台３８に対して傾動させることができるように各部の寸法が設定される。
【００５６】
図８は、図１に示した画像表示装置１の機能ブロック図である。制御ユニット１５７には、各色のレーザ光源装置２〜４を制御するレーザ光源制御部７１と、携帯型情報処理装置１５１から入力される映像信号を変換する映像信号変換部７２およびその出力信号に基づいて空間光変調素子２５を制御する空間光変調素子制御部７３を備えた画像表示制御部７４と、携帯型情報処理装置１５１から供給される電力をレーザ光源制御部７１および画像表示制御部７４に供給する電源部７５と、各部を総括的に制御する主制御部７６と、を有している。
【００５７】
主制御部７６は、画像表示制御部７４から入力される画像表示信号に基づき、各色のレーザ光源装置２〜４の点灯を制御する制御信号として、各レーザ光源装置２〜４の点灯を許可する点灯許可信号（ＬＤ ＯＮ）と、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２〜４をそれぞれ点灯させる赤色点灯信号（ＬＤ ＲＯＮ）、緑色点灯信号（ＬＤ ＧＯＮ）および青色点灯信号（ＬＤ ＢＯＮ）を生成して、これらの制御信号をレーザ光源制御部７１に出力する。
【００５８】
レーザ光源制御部７１は、主制御部７６から入力される制御信号に基づき、各レーザ光源装置２〜４に対する駆動電流の印加を制御するための駆動制御信号（Ｉｇ、Ｉｒ、およびＩｂ）を各レーザ光源装置２〜４に出力する。
【００５９】
空間光変調素子制御部７３は、映像信号変換部７２から出力される映像信号に基づき、空間光変調素子２５の動作を制御する制御信号として、基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）および画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）を生成して、これらの制御信号を空間光変調素子２５に出力する。画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）は、実際には、空間光変調素子２５が有する画素数分の信号数が存在するが、本実施の形態においては便宜上、空間光変調素子２５が有するｎ番目の画素の画素電圧信号を「ＬＣＯＳ ΔＶ」として説明する。
【００６０】
空間光変調素子２５は、反射型の液晶表示素子、いわゆるＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）であり、シリコン基板上に形成した液晶層を透過したレーザ光をシリコン基板上の反射層で反射させて出射させる構成のものである。この空間光変調素子２５では、空間光変調素子制御部７３から入力される画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）に応じてレーザ光の出力（輝度）が増減し、各色のレーザ光源装置２〜４から時分割で入力される各色のレーザ光の出力を増減することで、所要の色相を表示させることができる。
【００６１】
また、この空間光変調素子２５は、空間光変調素子制御部７３から入力される基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）に基づいて極性（ｐおよびｎ）が制御され、画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）は、基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）に応じて正負が反転する。
【００６２】
図９は、緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させる第１の通常点灯シーケンスによって白色表示を行う通常動作時の点灯シーケンスと、空間光変調素子２５の動作との関係を示す図である。
【００６３】
図９に示す例では、１フレームが３つの点灯区間（サブフレーム）に分割され、１フレームで緑色、赤色および青色をそれぞれ１回点灯させる表示となっており、１フレームにおいて赤色、緑色および青色の順序で点灯する。
【００６４】
前記のように（図８を併せて参照されたい）、点灯許可信号（ＬＤ ＯＮ）と、赤色点灯信号（ＬＤ ＲＯＮ）、緑色点灯信号（ＬＤ ＧＯＮ）および青色点灯信号（ＬＤ ＢＯＮ）とが主制御部７６からレーザ光源制御部７１に出力され、点灯許可信号（ＬＤ ＯＮ）がオンとなると、赤色点灯信号（ＬＤ ＲＯＮ）、緑色点灯信号（ＬＤ ＧＯＮ）および青色点灯信号（ＬＤ ＢＯＮ）に応じて、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２〜４が点灯する。
【００６５】
また、基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）および画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）が空間光変調素子制御部７３から空間光変調素子２５に出力され、基準電圧信号（ＬＣＯＳ ＶＣＯＭ）に応じて空間光変調素子２５の極性が切り替えられ、画素電圧信号（ＬＣＯＳ ΔＶ）に応じて空間光変調素子２５の透過率が変化して各色レーザ光の出力（輝度）が調整される。
【００６６】
ここで、白色を表示する場合、空間光変調素子２５で赤色、緑色、青色のレーザを変調させればよく、画素電圧信号の絶対値（ＬＣＯＳ ｜ΔＶ｜）は、赤色、緑色、青色全ての点灯区間Ａ１〜Ａ６、Ｂ１〜Ｂ６、Ｃ１〜Ｃ３で最低電圧となり、出力（輝度）は最大レベル（２５５）となる。またここでは、赤色、緑色および青色の順序で点灯するＲＧＢ点灯パターンを採用しているため、空間光変調素子２５に対して赤色、緑色、青色の順序でレーザ光が出力される。
【００６７】
ところが、低温下において緑色レーザ光源装置２は発振効率が悪く、立ち上がりの際に時間がかかる。図１０は、図６に示す第１の通常点灯シーケンスにより緑色レーザ光源装置２の点灯を開始した直後の出力を示す図である。図１０に示すように、緑色の出力が安定し、例えばあらかじめ決められた値である０．２５Ｗ以上となるまでには、起動後９０ｓｅｃ程度の時間がかかる。このため、画像表示装置１を起動してから暫くの間は緑色が表示できないか、または他の色のレーザ光とバランスが取れるだけの光量を得ることができず、所望の画像表示ができないという問題が生じる。例えば起動直後に白色画像を表示した場合、緑色が表示できないため赤色と青色の混合色であるマゼンタ色となる。しかもその表示色は時間とともに変化し、通常あるべき表示色に徐々に近づいていく。このような異常な表示色の変化状態は、白色画像のみに関わらず、他の画像や映像においても同様に起こる。したがってユーザは、自分が先入観として持っているものとは異なる表示色を有する画像や映像を観ることになるため、実際には故障ではないのに、画像表示装置１が故障したのではないか、と勘違いすることになる。
【００６８】
これを改善するためには、例えば図１１に示す制御を行えばよい。図１１は、第１の通常点灯シーケンスにおいて緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させて青色表示を行いながら、緑色レーザ光源装置２の起動を早めるための第１のウォームアップシーケンスと、空間光変調素子２５の動作との関係を示す図である。
【００６９】
この実施の形態では、通常時、緑色レーザ光源装置２を点灯させる区間Ａ２、Ａ５、Ｂ２、Ｂ５、Ｃ２・・・に加え、緑色以外のレーザ光源装置が点灯する区間（図１１では赤色の点灯区間Ａ１、Ａ４、Ｂ１、Ｂ４、Ｃ１・・・）でも緑色レーザ光源装置２が点灯する構成となっている。すなわち、本来は赤色レーザ光源装置３の点灯割当区間Ａ１、Ａ４、Ｂ１、Ｂ４、Ｃ１・・・を、追加的に緑色レーザ光源装置２の点灯に充てている。それに加えて、追加的に充てた緑色レーザ光源装置２の点灯区間Ａ１、Ａ４、Ｂ１、Ｂ４、Ｃ１・・・を、通常時の緑色レーザ光源装置２の点灯区間Ａ２、Ａ５、Ｂ２、Ｂ５、Ｃ２・・・と隣接させることで、全体的な緑色レーザ光源装置２の点灯区間が長くなり、それにより励起レーザの発熱が促され、励起効率が向上し、その結果、緑色レーザ光源装置２の起動時間を短縮することができる。低温下では緑色レーザ光源装置２の起動に時間がかかるが、本実施の形態をとることでレーザ自身の発熱により起動時間を短縮することができる。
【００７０】
図１１に示すこの第１のウォームアップシーケンスにおいて、追加的に緑色レーザ光源装置２の点灯に充てなかったのは、青色レーザ光源装置４の点灯区間Ａ３、Ａ６、Ｂ３、Ｂ６、Ｃ３である。この青色レーザ光源装置４の点灯時間は、例えば画像表示装置１を起動してから緑色レーザ光の出力が安定すると思われるまでの一定時間、青色のみを投影するために用いられる。すなわち、いわゆるブルーバック表示である。このようにブルーバックを表示すれば、緑色レーザの出力が安定していなくても、投影画像にはその異常が見られないため、問題にならない。
【００７１】
図１２は、第１のウォームアップシーケンスによる緑色レーザ光源装置起動時の出力を示す図である。白の四角で表される点は、図９に示す第１の通常点灯シーケンスによって白色表示を行う通常動作時の点灯シーケンスによるものであり、これは図１０と同じものである。そして、黒の四角で表される点が、図１１に示す第１のウォームアップシーケンスにより起動を行った場合に対応する。起動後、緑色の出力が例えばあらかじめ決められた値である０．２５Ｗ以上と安定するまでに２０ｓｅｃと短縮されるため、所望の画像表示を行う時間を９０ｓｅｃから２０ｓｅｃに短縮することができる。その結果、ユーザが所望する映像の表示にいち早く切り替えることができる。
【００７２】
また緑色レーザ光源装置２の照射光量があらかじめ決められた値以上となるまでの間は、緑色レーザ光源装置２を点灯させる区間（図１１では点灯区間Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ５、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ５、Ｃ１、Ｃ２・・・）においては、緑色レーザ光源装置２からの出力光が外部へ投射されないよう、空間光変調素子２５を制御し、緑色以外の光源装置を点灯させる区間（図１１では青色の点灯区間Ａ３、Ａ６、Ｂ３、Ｂ６、Ｃ３・・・）においては、その光源装置からの出力光が外部へ投射されるよう、空間光変調素子２５を制御することで、ユーザに与える不安感の解消することができる。
【００７３】
本実施の形態においては、画像表示装置１の起動直後から一定時間、ブルーバックを表示するようにした。しかしながら、追加的に緑色以外のレーザ光源装置のいずれかの点灯区間を緑色レーザ光源の点灯に充て、且つ緑色レーザ光源の点灯時に緑色レーザ光が外部へ投影されないよう制御するのであれば、表示画像はブルーバックに限定しなくてもよい。例えば、正常時はブルーバックを表示し、異常時はレッドバックを表示するようにしてもよい。もしくは、緑色以外を使用して起動時間のメータを表示し起動までの残り時間を表示するようにしてもよいし、緑色以外を使用して会社のロゴ、機器の操作方法、注意事項を表示する、などの画像表示を行ってもよい。この場合、緑色レーザ光源装置２を点灯させる区間を増やしながら、緑色以外の光源装置を点灯させる区間で、フレームおきに青色および赤色の点灯を行い、色表現を行うこととなる。
【００７４】
以上、１フレームが３つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置２〜４を赤色、緑色、青色の順に点灯させる例を用いて、緑色レーザ光源装置２の起動を早める手法について説明したが、本発明におけるレーザ光源装置２〜４の点灯パターンは、これに限らない。各色のレーザ光源装置２〜４より発光される光は、ＣＩＥｘｙ色度図上における標準的な緑色、赤色、青色とは異なる場合がある。よって、投影される画像の色ズレがなるべく小さくなるよう、１フレームにおける各色のレーザ光源装置２〜４の駆動デューティは設定される。
【００７５】
図１３は、緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を点灯させる他の通常点灯シーケンスの例を示す図である。例えば、図１３（Ａ）に示す第２の通常点灯シーケンスのように、１フレームが４つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置２〜４を赤色、緑色、青色、緑色の順で点灯してもよい。ここでは、緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンが、隣接する２つのフレームに跨って存在する。すなわち、フレームの最後の点灯区間で緑色が点灯され、次のフレームの最初の点灯区間で赤色が点灯される。また、１フレーム内に緑色、青色および緑色の順序で点灯するＧＢＧ点灯パターンが存在する。そしてこのような点灯パターンでは、１フレームにおける緑色の点灯回数が２回となるのに対して、赤色および青色の点灯回数はそれぞれ１回となり、１フレームにおいて、視感度の高い赤色および緑色のうち、緑色の点灯回数が、青色の点灯回数より多くなっている。このため、レーザ光源装置２，３，４の切り替え速度や空間光変調素子２５の応答速度が高くなくても、カラーブレーキング（虹現象）を効率的に低減することができる。
【００７６】
また、図１３（Ｂ）に示す第３の通常点灯シーケンスのように、１フレームが５つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置２〜４を赤色、緑色、赤色、青色、緑色の順で点灯してもよい。ここでは、図１３（Ａ）に示す第２の通常点灯シーケンスと同様に、緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンが、隣接する２つのフレームに跨って存在する。
【００７７】
この第３の通常点灯シーケンスでは、１フレームにおいて赤色および緑色の点灯回数がそれぞれ２回となるのに対して、青色の点灯回数は１回となり、１フレームにおいて、視感度の高い赤色および緑色の点灯回数が、青色の点灯回数より多くなっている。このため、レーザ光源装置２〜４の切り替え速度や空間光変調素子２５の応答速度が高くなくても、カラーブレーキング（虹現象）を効率的に低減することができる。
【００７８】
また、この第３の通常点灯シーケンスでは、１フレームを構成する点灯区間が奇数個となっているため、各フレームの点灯区間ごとに空間光変調素子２５の極性を反転させるとともに、各点灯区間での空間光変調素子２５の極性を各フレームで同一とすると、フレームの最後の点灯区間と次のフレームの最初の点灯区間とが同一の極性となり、空間光変調素子２５に発生する残留電荷を点灯区間ごとに確実に打ち消すことができない。
【００７９】
そこで、ここでは、空間光変調素子２５の極性を、点灯区間ごとに反転させ且つ隣接するフレームにおいて対応する点灯区間が互いに逆の極性となるように切り替えるようにしている。これにより、１フレームを超えて点灯区間ごとに空間光変調素子２５の極性が反転する状態となるため、空間光変調素子２５に発生する残留電荷を点灯区間ごとに確実に打ち消すことができ、これにより空間光変調素子２５の焼き付きを防止することができる。
【００８０】
図１３（Ｃ）は、第４の通常点灯シーケンスによる、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２〜４を点灯させる順番と、空間光変調素子２５の極性を示す図である。ここでは、図１３（Ａ）に示す第２の通常点灯シーケンスと同様に、レーザ光源装置２〜４を赤色、緑色、青色、緑色の順で点灯するが、１フレームが４つの点灯グループに分割されるとともに、各点灯グループが２つの点灯区間に分割され、同じ色を連続して２回ずつ点灯させるようにしている。
【００８１】
このように同じ色を連続して複数回ずつ点灯させるようにすると、各レーザ光源装置２〜４における１回の点灯時間が短くなるため、レーザ光源装置２〜４の温度上昇を抑えるとともに、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性の低さを補うことができる。
【００８２】
また、このように同じ色を連続して複数回ずつ点灯させる場合には、レーザ光源装置２〜４の点灯順序を表す点灯パターンは、点灯グループ単位で考えればよく、この第４の通常点灯シーケンスでも、第２の通常点灯シーケンスと同様に、ＧＲ点灯パターンとＧＢＧ点灯パターンとを有しており、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性による緑色の出力不足と、緑色レーザ光源装置２が発する緑色レーザ光自体の色相ズレとが互いに相殺されることで、表示される黄色およびシアンの色相ズレを低減することができる。
【００８３】
なお、以上に述べた第２〜第４の通常点灯シーケンスにおいては、ＧＲ点灯パターンに重複しない独立したＲＧ点灯パターンが存在しない構成となっているが、このような独立したＲＧ点灯パターンがＧＲ点灯パターンと混在する構成も可能である。本発明は、前記のように、ＧＲ点灯パターンにより緑色の出力不足を発生させて緑色レーザ光自体の色相ズレと相殺させることで中間色の色相ズレを低減するものであり、一方、独立したＲＧ点灯パターンは、赤色の出力不足を発生させることから、ＧＲ点灯パターンによる効果を低下させるものとなる。したがって、独立したＲＧ点灯パターンをＧＲ点灯パターンと混在させる構成では、１フレーム当たり、ＧＲ点灯パターンが、独立したＲＧ点灯パターンと同じ回数かそれよりも多い回数存在する構成とするとよい。これにより、独立したＲＧ点灯パターンの影響を抑えて、中間色の色相ズレを低減することができる。
【００８４】
さらに、これまで述べた第２〜第４の通常点灯シーケンスに代わって、起動時においては第１の点灯シーケンスと同様に、緑色レーザ光源装置の起動を早めるためのウォームアップシーケンスを有していてもよい。例えば、先の図１３（Ａ）に示した第２の通常点灯シーケンスにおいて、各フレームの第１点灯区間では、赤色（Ｒ）の代わりに緑色（Ｇ）を点灯させることにし、これを第２のウォームアップシーケンスとする。そうすれば、第４点灯区間で点灯させる緑色（Ｇ）から、次のフレームにある第１点灯区間および第２の点灯区間までに跨って、３つの点灯区間を用いて緑色（Ｇ）が連続的に点灯することになる。こうして、第２のウォームアップシーケンスにより、緑色レーザ光源装置の起動を早めることができる。
【００８５】
また、先の図１３（Ｂ）に示した第３の通常点灯シーケンスにおいて、各フレームの第１および第３点灯区間では、赤色（Ｒ）の代わりに緑色（Ｇ）を点灯させることにし、これを第３のウォームアップシーケンスとする。そうすれば、第５点灯区間で点灯させる緑色（Ｇ）から、次のフレームにある第１〜第３の点灯区間までに跨って、４つの点灯区間を用いて緑色（Ｇ）が連続的に点灯することになる。こうして、第３のウォームアップシーケンスにおいても、緑色レーザ光源装置の起動を早めることができる。
【００８６】
さらに、先の図１３（Ｃ）に示した第４の通常点灯シーケンスにおいて、各フレームの第１点灯グループでは、赤色（Ｒ）の代わりに緑色（Ｇ）を点灯させることにし、これを第４のウォームアップシーケンスとする。そうすれば、第４点灯グループで点灯させる緑色（Ｇ）から、次のフレームにある第１および第２の点灯グループまでに跨って、３つの点灯区間（すなわち６つの点灯区間）を用いて緑色（Ｇ）が連続的に点灯することになる。こうして、第４のウォームアップシーケンスにおいても、緑色レーザ光源装置の起動を早めることができる。
【００８７】
以上の構成を有する緑色レーザ光源装置およびそれを搭載する画像表示装置において、本発明の主要な部分について述べる。
【００８８】
図１４は、緑色レーザ光源装置２を構成する部品のうち、固体レーザ素子３４およびそれを支持する基台３８を中心に示す斜視図である。図１５は、図１４における固体レーザ素子３４およびその周辺部の拡大斜視図である。そして図１６は、図１４に示す緑レーザ光源装置を上面より見た図である。
【００８９】
特に図１４に示すように、固体レーザ素子３４は略直方体の形状を有し、半導体レーザ３１からの出力光の光軸方向と平行な、すなわち入射面および出射面を除く４つ面のうち、互いに隣接する２つの面で基台３８と当接する。本実施の形態においては、固体レーザ素子３４の底面（高さ方向のマイナス側）が基台３８の固体レーザ素子支持部５６と、側面のうちの一つ（幅方向のプラス側）が基台３８の固体レーザ素子保持部５７と、それぞれ当接している。ここで、先にも述べたように、半導体レーザ３１からの出力光は、急激な角度で拡がる方向を有している。本実施の形態の場合、それは半導体レーザ３１のファースト軸、すなわち図１４における高さ方向である。これを、まずＦＡＣレンズ３２により集束させている。しかしながら、半導体レーザ３１からの出力光は、先ほどの高さ方向ほどではないものの、これと直交する半導体レーザ３１のスロー軸、すなわち図１４における幅方向にも拡がりながら放射されている。これは、ロッドレンズ３３により集束される。よって、これらＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３により、半導体レーザ３１からの出力光が固体レーザ素子３４の入射面の略中心に集束するよう、各部品の固定位置が設計段階で決定される。
【００９０】
特に、図１６においてさらに理解できるように、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３および固体レーザ素子３４の幅方向には、それらがあらかじめ決められた位置に取り付けられるよう、半導体レーザ３１の想定される光軸と並行に、複数の取付当て面が配置された構造を有している。これらの取付当て面は、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３および固体レーザ素子３４の各部品の中心を、半導体レーザ３１からの出射光軸が通るよう配置される。言い替えれば、スロー軸である幅方向には、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３、および固体レーザ素子３４は取付当て面により、位置が固定されている。このような構成にしている理由を以下に述べる。まず、ＦＡＣレンズ３２は幅方向にレンズパワーを有していないため、幅方向の位置決め精度は高くなく、当て面固定が可能である。それに対し、ロッドレンズは幅方向にレンズパワーを有するが、スロー軸であるため、位置精度がファースト軸に比べると高くなく、当て面固定が可能である。一方、ファースト軸はスロー軸に比べ広がり角が大きいため、取り込み効率を高くし、且つ小型のレンズを使う場合、つまり、ＦＡＣレンズ３２のような小型レンズを使う場合、半導体レーザ３１とＦＡＣレンズ３２は、０．１〜０．３ｍｍ程度と、１ｍｍ以下に近接させる必要がある。そのため、ＦＡＣレンズ３２の位置は半導体レーザ３１に対し、精度よく配置する必要がある。このような理由により、少なくとも幅方向は、当て面固定の構成となっているのである。
【００９１】
なお、本実施の形態に使用している半導体レーザ３１は、ワットクラスの高出力半導体レーザである。高出力半導体レーザは、一般に横モードがマルチモードであるレーザである。言い替えれば、シングルモードの半導体レーザに比べ、エミッタが幅方向に長くなり、レーザの広がり角はエミッタ幅方向、つまり、スロー軸が小さくなっているという特徴を有している。
【００９２】
このような理由により、半導体レーザ３１はエミッタ幅方向がエミッタ厚み方向に比べ大きい。例えば、エミッタの幅が０．０５〜０．３ｍｍであり、エミッタの厚みが０．００１〜０．００３ｍｍである。このような半導体レーザ３１を固体レーザ素子に集光する場合、ビーム径を小さく、且つ、ＮＡを小さくすることが好ましい。なぜならば、このような構成とすることにより、固体レーザ素子とミラーから構成される共振器と結合効率を高くすることができるからである。そうした場合、固体レーザ素子の内部に集光されたビームは、エミッタ幅方向に長いビームとなる。そのため、固体レーザ素子３４は、高さ方向よりも幅方向の方が長い形状を有している。このことにより、取付誤差が発生し、半導体レーザ３１からの出力光が固体レーザ素子３４の半導体レーザ３１からのレーザ光入射面の中心から多少ずれたとしても、それが固体レーザ素子３４による励起に与える影響を小さくすることができる。
【００９３】
なお、図１５に示すように、本実施の形態の固体レーザ素子３４は、その入射面の底面側角部においても、基台３８と当接している。但し、この入射面における当接部分は、あくまでも半導体レーザ３１からの出力光を遮らない位置に設けられる。そして、図１６に示すように、固体レーザ素子３４は、以下のように固定される。すなわち、まず、基台３８の固体レーザ素子保持部５７と当接する側面側にある空間５７ａに接着剤が滴下される。そして、この固体レーザ素子３４を挟んで固体レーザ素子保持部５７と反対側にある固体レーザ素子支持部５６上には、凸部５６ｂが設けられている。この凸部５６ｂと、それに相対する固体レーザ素子３４の光軸方向における側面中央部との間にある空間５６ａにも、接着剤が滴下される。こうして固体レーザ素子３４は、基台３８に固定される。このとき用いられる接着剤としては、例えばいわゆる瞬間接着剤や光硬化型接着剤などがある。先に述べたように、固体レーザ素子支持部５６上に凸部５６ｂを設ければ、固体レーザ素子３４を固定する接着剤が硬化前に流れ出すのを食い止めることができる。
【００９４】
本実施の形態に示すように、固体レーザ素子３４が基台３８と当接する面は３つ以上であっても構わないが、少なくとも、入射面および出射面を除く４つ面のうち、互いに隣接する２つの面を基台３８と当接させるのがよい。そうすれば、固体レーザ素子３４は、図１４における高さ方向軸および幅方向軸回りの回転が抑制される。特に、接着剤の硬化時点において発生する収縮力のアンバランスの影響が小さくなるので、このような回転はさらに抑制される。その結果、その入射面および出射面が半導体レーザ３１からの出力光の光軸と直交するよう、固体レーザ素子３４は基台３８に取り付けられる。
【００９５】
ところで、本実施の形態において、これら固体レーザ素子３４の基台３８との当接面は、それらの全面に渡って基台３８と当接しているわけでは無い。特に図１５に示すように、固体レーザ素子３４は、その底面が基台３８の固体レーザ素子支持部５６上に設けられた３箇所の凸部５６ｃに当接し支持される（いわゆる「３点支持」）。そして、その底面に隣接する片方の側面が、基台３８の固体レーザ素子保持部５７に設けられた２箇所の凸部５７ｂおよび５７ｃと当接（いわゆる「２点当て」）している。すなわち、固体レーザ素子３４のそれらの面それぞれが有する表面積よりも小さな接触面積で、固体レーザ素子３４と基台３８とは当接している。全面当接ではなく、このように部分当接としたことには、先ほど説明した図１４における固体レーザ素子３４の高さ方向軸および幅方向軸回りの回転抑制効果以外に、実は大きな理由がある。それについて、図１７を用いてこれより説明する。
【００９６】
図１７は、本実施の形態の緑色レーザ光源装置２の動作特性を示す図である。（ａ）は固体レーザ素子３４と基台３８の固定面、すなわち固体レーザ素子支持部５６および固体レーザ素子保持部５７とを全面当接とした従来の動作特性である。そして（ｂ）は、固体レーザ素子３４と基台３８の固定面、すなわち固体レーザ素子支持部５６および固体レーザ素子保持部５７とを、図１５に示すように部分当接とした本発明の動作特性を示すものである。また、これら図１７において、実線は緑色レーザ光源装置２をパルス駆動した場合のものであり、点線はＣＷ駆動（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ（連続波）駆動）、すなわち一定の電流を連続的に流した駆動を行った場合のものである。
【００９７】
図１７の各図において、横軸は半導体レーザ３１に投入する電流値を示す。これはすなわち、半導体レーザ３１からの出力光（８０８ｎｍ）のパワーに比例することになる。そして、縦軸は半導体レーザ３１からの出力光（８０８ｎｍ）を受けて固体レーザ素子３４より出力される励起光（１０６４ｎｍ）のパワーを示している。なお、半導体レーザ３１に投入される電流は、図１４において電極５３からレーザチップ４１を介して、マウント部材５２の底部およびそれが接着される基台３８へと流れる。
【００９８】
図１７に戻り、もし、固体レーザ素子３４と基台３８の固定面とを全面当接とすると、図１７（ａ）に示すように、このような構成を有する緑色レーザ光源装置２は、パルス駆動を行った場合であっても、ＣＷ駆動を行った場合であっても、略同じ特性を有する。すなわち、いずれの駆動方式であっても、半導体レーザ３１に投入する電流値と、その結果として固体レーザ素子３４より出力される励起光のパワーとは、略比例関係にある。これは固体レーザ素子３４と基台３８の固定面との接触面積が大きく、半導体レーザ３１からの出力光を受けて固体レーザ素子３４より発生する熱が効率よく放熱されるためである。
【００９９】
しかしながら、本実施の形態のように、固体レーザ素子３４と基台３８の固定面とを部分当接とすると、このような構成を有する緑色レーザ光源装置２は、パルス駆動を行った場合と、ＣＷ駆動を行った場合とでは、異なる動作特性を発揮する。すなわち、パルス駆動を行った場合、半導体レーザ３１に投入する電流値と、その結果として固体レーザ素子３４より出力される励起光のパワーとは、全面当接の場合と同様、略比例関係にある。これに対して、ＣＷ駆動を行った場合は、半導体レーザ３１に投入する電流値を上げても、固体レーザ素子３４より出力される励起光のパワーはそれほど上がらず、逆にある電流値を境に下がってしまう。これは、固体レーザ素子３４と基台３８の固定面との接触面積が、全面当接の場合よりも小さくなり、固体レーザ素子３４からの放熱効率が落ちたためである。但し、パルス駆動において全面当接の場合と遜色の無い動作特性を有する程度に、その放熱効率は確保されている。
【０１００】
先の図９および図１３に示したように、本実施の形態の画像表示装置１は、緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４を１フレーム内において交互に点灯させながら、画像を表示する。すなわち、緑色レーザ光源装置２、赤色レーザ光源装置３および青色レーザ光源装置４のいずれも、常にパルス駆動を行っていることになる。本実施の形態の空間光変調素子は、１フレームあたり５７Ｈｚ（１７．５ｍｓｅｃ）で動作している。そして、通常点灯シーケンス（図９、図１３参照）における緑色レーザ光源装置２の駆動デューティは、１フレームの５０％を超えることが無い。ちなみに、緑色レーザ光源装置２を単体で駆動させた場合においても、その駆動デューティが上記１フレームの５０％となるまでは緑色レーザ光源装置２から緑色レーザ光が出力されることを、実験により確認した。
【０１０１】
このように、通常の動作時、すなわち、画像表示装置１に組み込まれた状態において、緑色レーザ光源装置２は常にパルス駆動により動作され、緑色光が問題なく出力されるので、画像表示装置としての動作を損なうことは無い。そして、そのような通常状態で使用されない場合には緑色光の出力が小さくなる。その結果、緑色レーザ光源装置２が画像表示装置１本体より取り外され、単体動作を試みられたとしても、その安全性は全面当接のときよりも高くなる。
【０１０２】
より具体的には以下の通りである。現在のところ、高出力の緑色半導体レーザはもちろん世の中には存在せず、本実施の形態において用いられる緑色レーザ光源装置２は高出力であり貴重なものである。緑色光は、その視感度（明るいと感じる度合い）が赤色や青色よりも高いため、このような緑色レーザ光源装置２が高輝度なレーザポインタや、墨だし機として使われる可能性は十分にある。図２などに示すように、緑色レーザ光源装置２は、他の赤色および青色半導体レーザのようにホルダに嵌め込んで取り付けられるタイプとは異なり、光学エンジンユニット１５６に設けられた突起状の取付部２２にネジ止めされているだけである。しかも、その緑色レーザ光の出射口と筺体２１との間には隙間がある。この隙間から緑色光の発光が確認でき、しかも緑色レーザ光源装置がある程度の大きさを有するため、この符号２の部分が緑色レーザ光源装置であることは、誰の目にも容易に理解できる。したがって、この緑色レーザ光源装置２が、画像表示装置１の光学エンジンユニット１５６から取り外され、単品で使われる可能性がある。このような、本来の画像表示ではない用途に緑色レーザ光源装置が単独で用いられることはもちろん想定されておらず、それによって予期しない事態が起きる可能性があり、それは決して好ましいことではない。
【０１０３】
画像表示装置の分解による部品流用を防ぐこと自体も一つの目的であるが、それに加えて、この緑色レーザ光源装置２は、その内部において赤外光が出力されている。すなわち、半導体レーザ３１の出力光（８０８ｎｍ）と、それを受けて固体レーザ素子３４により変換され出力される励起光（１０６４ｎｍ）である。万が一、波長変換素子３５が脱落するなどにより、このような光が漏れ出てくるようなことがあれば、それを取り扱う者は赤外光が出力されていることがわからないため、最悪の場合、その赤外光が長時間、目に当たり続けることになり、大変危険である。
【０１０４】
よって、本実施の形態では、特に図１５に示すように、緑色レーザ光源装置２の固体レーザ素子３４と基台３８の固定面とを全面当接とはせず、その接触面積を、固体レーザ素子３４のそれらの面それぞれが有する表面積より小さくしている。このように部分当接としても、通常の動作時、すなわち、画像表示装置１に組み込まれた状態において、緑色レーザ光源装置２は常にパルス駆動により動作され、緑色光が問題なく出力されるので、画像表示装置としての動作を損なうことは無い。そして、この緑色レーザ光源装置２を取り外して他の用途に流用しようとする者は、まず一定の電流をこの緑色レーザ光源装置２に印加して単体動作を試みるはずである。しかしながらその場合には、先の図１７を用いて述べたように、その内部にある固体レーザ素子３４からの励起光（１０６４ｎｍ）の出力が人体に影響を与えないレベル、もしくは安全規格を満足するレベルにまで小さくなる。その結果、緑色光の出力も、画像表示装置の光源としてはもちろん使用できるレベルには無く、流用しようとする者が期待していたレベルよりも大幅に小さくなる。緑色光の出力が小さくなれば、流用しようとした者は、その緑色レーザ光源装置が故障したと思い込み、それ以上の動作を試みる可能性が低くなる。こうして、緑色レーザ光源装置２が画像表示装置１本体より取り外され、単体動作が試みられたとしても、その安全性は全面当接のときよりさらに高まる。
【０１０５】
このような緑色レーザ光源装置２の構成は、画像表示装置１のウォームアップ時においても、その効果を発揮する。先の図１１において、画像表示装置１のウォームアップ時においては、緑色レーザ光源装置２を点灯させる区間に加え、緑色以外のレーザ光源装置が点灯する区間（図１１では赤色光源の点灯区間）でも緑色レーザ光源装置２が点灯することを述べた。これにより、全体的な緑色レーザ光源装置２の点灯区間が長くなり、それにより励起レーザの発熱が促され、励起効率が向上し、その結果、緑色レーザ光源装置２の起動時間を短縮することができる。
【０１０６】
このとき、図１１を見ればわかるように、緑色レーザ光源装置２の駆動デューティは５０％を超えているが、緑色レーザ光源装置２の固体レーザ素子３４と基台３８（図１５参照）とが従来の全面当接である場合、この状態でも緑色光は出力される。したがって、この緑色レーザ光源装置２からの出力光が外部へ投射されないよう、空間光変調素子２５（図２参照）は、信号ＬＣＯＳ＿ＶＣＯＭおよびＬＣＯＳ＿｜ΔＶ｜により制御される。
【０１０７】
しかしながら、本実施の形態に示したように、緑色レーザ光源装置２の固体レーザ素子３４と基台３８とが部分当接（図１５参照）である場合は、その駆動デューティは５０％を超えるため、固体レーザ素子３４からは１０６４ｎｍの赤外光の出力が小さくなる。そしてその結果、緑色レーザ光源装置２からの緑色光の出力も小さくなる。したがって、ウォームアップ時における緑色光の漏出がより確実に防がれるとともに、万が一、空間光変調素子２５が故障したとしても、その緑色光の過大な漏出が回避される。それでいながら、半導体レーザ３１には電流が流れているので、半導体レーザ３１からは８０８ｎｍの光が出力され、その光が固体レーザ素子３４に照射され続ける。その照射エネルギーが固体レーザ素子３４を温める点については、従来の全面当接の場合と何ら変わりは無い。したがって、図１１に示す緑色レーザ光源装置２の起動を早めるための第１のウォームアップシーケンスは、本実施の形態において採用する部分当接（図１５参照）の構造であっても、十分に機能する。もちろん、図１３を用いて先に説明した、第２〜第４のウォームアップシーケンスにおいても同様である。
【０１０８】
以上のように本発明によれば、波長変換によるレーザ光源装置が取り外されたとしても、そのレーザ光源装置は単独では低い出力でしか動作せず、その一方で、このレーザ光源装置が正常に組み込まれた状態にある場合は、緑色レーザ光が発光される。これにより、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方で緑色レーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され、単体動作されたとしても、その安全性はさらに高まる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明にかかるレーザ光源装置およびそれを搭載する画像表示装置は、画像表示装置としての動作を損なうことなく、その一方で緑色レーザ光源装置が画像表示装置の本体より取り外され単体動作が試みられたとしてもそのレーザ光の出力は人体に影響を与えない程度に低いという効果を有するので、光源として特に半導体レーザを用いたレーザ光源装置を備えた時分割表示方式の画像表示装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 画像表示装置
２ 緑色レーザ光源装置
３ 赤色レーザ光源装置
４ 青色レーザ光源装置
５ 空間光変調器
６ 偏光ビームスプリッタ
７ リレー光学系
８ 投射光学系
１１〜１３ コリメータレンズ
１４，１５ 第１および第２のダイクロイックミラー
１６ 拡散板
１７ フィールドレンズ
２１ 筐体
２２ 取付部
２３ 前壁部
２４ 側壁部
２５，２６ ホルダ
２７，２８ 取付孔
３１ 半導体レーザ
３２ ＦＡＣ（Ｆａｓｔ−Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）レンズ
３３ ロッドレンズ
３４ 固体レーザ素子
３５ 波長変換素子（光学素子）
３５ａ 入射面
３５ｂ 出射面
３５ｃ，３５ｄ 側面
３６ 凹面ミラー
３７ ガラスカバー
３８ 基台
３９ カバー体
４１ レーザチップ
４２，４３，４４，４５，４６ 膜
５１ 底面
５１ａ 側壁部
５２ マウント部材
５３ 電極
５４ 集光レンズホルダ
５５ 弾性部材
５６ 固体レーザ素子支持部
５７ 固体レーザ素子保持部
５８ 波長変換素子ホルダ
５９ 凹面ミラー支持部
６１ 分極反転領域
６２ 非分極反転領域
６３ 周期電極
６４ 対向電極
１５１ 携帯型情報処理装置
１５２ 本体
１５３ キーボード
１５４ 収容体
１５５ 可動体
１５６ 光学エンジンユニット
１５７ 制御ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、
前記励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子と、
前記半導体レーザおよび前記固体レーザ素子を支持する基台と、を備え、
前記固体レーザ素子は、略直方体の形状を有し、
前記半導体レーザからの励起用レーザ光の入射面および前記基本レーザ光の出射面を除く４つ面のうち、少なくとも互いに隣接する２つの面のそれぞれにおいて、その表面積よりも小さな接触面積により前記基台と当接したことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記半導体レーザが連続駆動されたときに前記固体レーザ素子が出力する基本レーザ光のパワーは、前記半導体レーザがパルス駆動されたときよりも小さいことを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
波長変換素子と凹面ミラーとをさらに有する請求項１記載のレーザ光源装置と、
前記半導体レーザの駆動手段と、を備え、
前記半導体レーザが前記駆動手段によりパルス駆動されたときに前記固体レーザ素子が出力する基本レーザ光のパワーは、前記半導体レーザがパルス駆動されたときよりも小さいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、
前記励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光を出力する固体レーザ素子と、
前記半導体レーザおよび前記固体レーザ素子を支持する基台と、を備え、
前記固体レーザ素子は、略直方体の形状を有し、
前記半導体レーザからの励起用レーザ光の入射面および前記基本レーザ光の出射面を除く４つ面のうち、少なくとも互いに隣接する２つの面のそれぞれにおいて、その表面積よりも小さな接触面積により前記基台と当接したことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記半導体レーザが連続駆動されたときに前記固体レーザ素子が出力する基本レーザ光のパワーは、前記半導体レーザがパルス駆動されたときよりも小さいことを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
波長変換素子と凹面ミラーとをさらに有する請求項１記載のレーザ光源装置と、
前記半導体レーザの駆動手段と、を備え、
前記半導体レーザが前記駆動手段によりパルス駆動されたときに前記固体レーザ素子が出力する基本レーザ光のパワーは、前記半導体レーザがパルス駆動されたときよりも小さいことを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−１２５１１（Ｐ２０１３−１２５１１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２５６４（Ｐ２０１１−１４２５６４）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【特許番号】特許第４９２４７６７号（Ｐ４９２４７６７）
【特許公報発行日】平成２４年４月２５日（２０１２．４．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【特許番号】特許第４９２４７６７号（Ｐ４９２４７６７）
【特許公報発行日】平成２４年４月２５日（２０１２．４．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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