レーザ光源装置
【課題】組み付けや位置調整の際にレーザチップや集光レンズが損傷することを防止することができるようにする。
【解決手段】半導体レーザ３１のレーザチップ４１から出力されたレーザ光を集光するＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３を保持する集光レンズホルダ５４に、半導体レーザ３１のマウント部材５２に当接してレーザチップとの接触を防止する突出部７７を形成する。特に突出部を、レーザチップを挟んでその両側に位置するマウント部材の部分にそれぞれ当接するように１対設ける。
【解決手段】半導体レーザ３１のレーザチップ４１から出力されたレーザ光を集光するＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３を保持する集光レンズホルダ５４に、半導体レーザ３１のマウント部材５２に当接してレーザチップとの接触を防止する突出部７７を形成する。特に突出部を、レーザチップを挟んでその両側に位置するマウント部材の部分にそれぞれ当接するように１対設ける。
【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、特に半導体レーザから出力されたレーザ光を集光する集光レンズを備え、この集光レンズを保持する集光レンズホルダが半導体レーザに近接して配置された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レーザ媒体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緑色レーザ光源装置においては、半導体レーザから拡散するレーザ光を集光する集光レンズが、半導体レーザとレーザ媒体との間に配置されるが、この集光レンズは、集光効率を上げるために半導体レーザに近接して配置され、半導体レーザから出射したレーザ光が広範囲に拡散する前に集光レンズに入射させるようにすることが望ましい。
【０００６】
ところが、集光レンズと半導体レーザとの間隔を狭くすると、組み付けや位置調整の際に、集光レンズや、これを保持する集光レンズホルダが、半導体レーザに接触してしまい、半導体レーザや集光レンズが損傷する可能性がある。特にレーザ光を出力するレーザチップは、極めて脆弱であるため、接触により容易に破損する。
【０００７】
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、組み付けや位置調整の際にレーザチップや集光レンズが損傷することを防止することができるように構成されたレーザ光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレーザ光源装置は、レーザ光を出力するレーザチップをマウント部材に実装した半導体レーザと、前記レーザチップから出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、この集光レンズを保持する集光レンズホルダと、前記半導体レーザおよび前記集光レンズホルダを支持する基台と、を備え、前記集光レンズホルダに、前記マウント部材に当接して前記レーザチップとの接触を防止する突出部が形成された構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダが半導体レーザに衝突しても、比較的強度のあるマウント部材に集光レンズホルダの突出部が当接して、集光レンズホルダの他の部分がレーザチップに接触することを避けることができるため、レーザチップの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による画像表示装置１の概略構成図
【図２】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３】緑色レーザ光源装置２の斜視図
【図４】集光レンズホルダ５４および支持部材５５の分解斜視図
【図５】集光レンズホルダ５４の組み付け状態を示す上面図
【図６】集光レンズホルダ５４の組み付け状態を示す側面図
【図７】本画像表示装置１をノート型の情報処理装置８１に内蔵した例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、レーザ光を出力するレーザチップをマウント部材に実装した半導体レーザと、前記レーザチップから出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、この集光レンズを保持する集光レンズホルダと、前記半導体レーザおよび前記集光レンズホルダを支持する基台と、を備え、前記集光レンズホルダに、前記マウント部材に当接して前記レーザチップとの接触を防止する突出部が形成された構成とする。
【００１２】
これによると、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダが半導体レーザに衝突しても、比較的強度のあるマウント部材に集光レンズホルダの突出部が当接して、集光レンズホルダの他の部分がレーザチップに接触することを避けることができるため、レーザチップの損傷を防止することができる。
【００１３】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記レーザチップは、板状をなすマウント部材の一面の略中心位置に固着され、前記突出部は、前記レーザチップを挟んでその両側に位置する前記マウント部材の部分にそれぞれ当接するように１対設けられた構成とする。
【００１４】
これによると、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダががたついても、突出部をマウント部材に確実に当接させて、集光レンズホルダとレーザチップとの接触を確実に防止することができる。
【００１５】
また、第３の発明は、前記第１若しくは第２の発明において、前記突出部は、略円弧状に面取りされた断面形状に形成された構成とする。
【００１６】
これによると、突出部が鋭角部のない円弧状断面をなすため、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダががたついても、マウント部材が損傷することを避けることができる。
【００１７】
また、第４の発明は、前記第１乃至第３の発明において、前記突出部は、前記基台側の部材に対する前記集光レンズホルダの組み付け方向に長く形成された構成とする。
【００１８】
これによると、集光レンズホルダを組み付ける際に、集光レンズホルダの突出部をマウント部材に当接させて、集光レンズや集光レンズホルダの他の部分がレーザチップに接触することを確実に防止することができる。
【００１９】
また、第５の発明は、前記第１乃至第４の発明において、前記突出部は、その長手方向において前記半導体レーザ側に位置する前記集光レンズの寸法より長く形成された構成とする。
【００２０】
これによると、組み付け時や位置調整時に、集光レンズと半導体レーザとが直接接触することを確実に防止して、集光レンズの損傷を避けることができる。
【００２１】
また、第６の発明は、前記第１乃至第５の発明において、前記レーザチップは、励起用レーザ光を出力するものであり、このレーザチップから出力された励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力するレーザ媒体と、このレーザ媒体から出力された赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力する波長変換素子と、を備え、前記レーザ媒体および前記波長変換素子が、前記半導体レーザおよび前記集光レンズともに前記基台に一体的に支持された構成とする。
【００２２】
これによると、高出力の緑色レーザ光を出力することができる。この場合、基台に半導体レーザを固定した後、レーザチップから出力されるレーザ光の光軸に対して、集光レンズ、レーザ媒体および波長変換素子の位置調整が行われる。
【００２３】
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。
【００２４】
図１は、本発明による画像表示装置１の概略構成図である。この画像表示装置１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。
【００２５】
この画像表示装置１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残像によってカラー画像として認識される。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）を出力するレーザ媒体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３５と、レーザ媒体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。
【００３３】
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。
【００３４】
図２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。
【００３５】
レーザ媒体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。このレーザ媒体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。
【００３６】
レーザ媒体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。レーザ媒体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。
【００３７】
波長変換素子３５は、いわゆるＳＨＧ（Second Harmonics Generation）素子であり、レーザ媒体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。この波長変換素子３５は、強誘電体結晶に、分極が反転した領域とそのままの領域を交互に形成した、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（分極反転領域の配列方向）に基本波長レーザ光を入射させる。なお、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。
【００３８】
波長変換素子３５におけるレーザ媒体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。
【００３９】
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、レーザ媒体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。
【００４０】
波長変換素子３５では、レーザ媒体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。
【００４１】
ここで、レーザ媒体３４から波長変換素子３５に入射して波長変換素子３５で波長変化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とが干渉を起こすと、出力が低下する。そこで、波長変換素子３５を光軸方向に対して傾斜させて、屈折作用によりレーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに干渉しないようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００４２】
なお、図１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。
【００４３】
図３は、緑色レーザ光源装置２の斜視図である。半導体レーザ３１、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３、レーザ媒体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。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。なお、高さ方向は必ずしも上下方向とはならない。
【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、取付部材５３を介して基台３８に固定される。この取付部材５３は、銅あるいはアルミ等の熱伝導性の高い金属で形成されており、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】
半導体レーザ３１のレーザチップ４１には、レーザ駆動部６７から供給される駆動電圧がリード６５，６６を介して印加される。半導体レーザ３１のマウント部材５２は、導電性の接着剤（例えば銀ペースト）により取付部材５３に固着され、マウント部材５２の下面側に設けられた電極が接着層を介して取付部材５３と電気的に接続される。
【００４６】
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、支持部材５５を介して基台３８に固定される。集光レンズホルダ５４は、光軸方向に移動可能に支持部材５５に連結されており、また支持部材５５は、高さ方向に移動可能に基台３８に連結されており、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、高さ方向および光軸方向について調整される。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と支持部材５５と基台３８とが接着剤で互いに固定される。
【００４７】
レーザ媒体３４は、レーザ媒体ホルダ５６に保持される。このレーザ媒体ホルダ５６は、支持部材５７を介して基台３８に固定される。
【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、第１および第２の支持部材５９，６０を介して基台３８に固定される。波長変換素子ホルダ５８は、第１の支持部材５９に傾動可能に連結されており、これにより波長変換素子ホルダ５８すなわち波長変換素子３５の傾斜角度が調整される。第１の支持部材５９は、第２の支持部材６０に幅方向に移動可能に連結されており、第２の支持部材６０は、基台３８に高さ方向に移動可能に連結されており、これにより波長変換素子ホルダ５８すなわち波長変換素子３５の位置が、高さ方向および幅方向について調整される。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と第１および第２の支持部材５９，６０と基台３８とが接着剤で互いに固定される。
【００４９】
凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に形成された保持部６１に保持される。ガラスカバー３７は、図１に示したカバー体３９に保持される。
【００５０】
図４は、集光レンズホルダ５４および支持部材５５の分解斜視図である。図５は、集光レンズホルダ５４の組み付け状態を示す上面図である。図６は、集光レンズホルダ５４の組み付け状態を示す側面図である。
【００５１】
図４に示すように、集光レンズホルダ５４には、１対のレンズ保持部７１が基部７２から立設されており、この１対のレンズ保持部７１が、ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３を挟み込むように保持し、１対のレンズ保持部７１間には、半導体レーザ３１から出射されたレーザ光の光路が形成される。
【００５２】
集光レンズホルダ５４は、基部７２の取付面７３を支持部材５５の支持面７４に当接させた状態で支持部材５５に支持される。支持部材５５の支持面７４は、光軸方向に対して平行となるように形成されている。集光レンズホルダ５４の取付面７３には１対の脚部７５が突設されている。一方、支持部材５５の支持面７４には光軸方向に長いガイド孔７６が形成されている。このガイド孔７６に脚部７５が嵌入し、ガイド孔７６に沿って脚部７５がスライドすることで、支持部材５５に対して集光レンズホルダ５４を光軸方向に移動させることができ、これにより集光レンズホルダ５４の光軸方向の位置が調整される。この光軸方向の位置調整では、ロッドレンズ３３から出力されるレーザ光が、レーザ媒体ホルダ５６の支持部材５７に開設された光路孔を通過する所要のビーム径になるように、集光レンズホルダ５４の位置が調整される。
【００５３】
図３に示したように、ＦＡＣレンズ３２は、集光効率を上げるために半導体レーザ３１のレーザチップ４１に近接して配置され、レーザチップ４１から出射したレーザ光が広範囲に拡散する前にＦＡＣレンズ３２に入射させるようにしており、ＦＡＣレンズ３２とレーザチップ４１との間隔は例えば約２００μｍと極めて小さくなる。
【００５４】
また、緑色レーザ光源装置２の組み立てでは、半導体レーザ３１が取り付けられた取付部材５３を基台３８に固定した後、集光レンズホルダ５４を基台３８に組み付けながらレーザチップ４１に対する位置調整を行うことになり、この組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダ５４が半導体レーザ３１に衝突する場合があり、このとき集光レンズホルダ５４がレーザチップ４１に接触すると、レーザチップ４１は極めて脆弱であるため容易に破損する。
【００５５】
そこで、図４に示したように、集光レンズホルダ５４には、半導体レーザ３１のマウント部材５２に当接してレーザチップ４１との接触を防止する突出部７７が形成されている。これにより、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダ５４が半導体レーザ３１に衝突しても、比較的強度のあるマウント部材５２に集光レンズホルダ５４の突出部７７が当接して、集光レンズホルダ５４の他の部分がレーザチップ４１に接触することを避けることができるため、レーザチップ４１の損傷を防止することができる。突出部７７の突出寸法は、集光レンズホルダ５４と半導体レーザ３１との間隔などに基づいて適宜（例えば１００μｍ）に設定される。
【００５６】
支持部材５５のガイド孔７６は、集光レンズホルダ５４の脚部７５がガイド孔７６に沿って円滑に移動するように、脚部７５の外径に対して僅かに幅広に形成され、脚部７５とガイド孔７６との間に僅かな隙間がある。このため、集光レンズホルダ５４の光軸方向の位置調整時には、支持部材５５の支持面７４上で集光レンズホルダ５４が僅かにがたつく。また、基台３８に対して支持部材５５を高さ方向に移動させる高さ方向の位置調整時にも、基台３８と支持部材５５との連結部の隙間により、支持部材５５が集光レンズホルダ５４とともに僅かにがたつく。
【００５７】
そこで、図５に示すように、集光レンズホルダ５４の突出部７７は、レーザチップ４１を挟んでその両側に位置するマウント部材５２の部分にそれぞれ当接するように１対設けられている。特にここでは、各突出部７７が、レンズ保持部７１における半導体レーザ３１に対向する面７８の端部に設けられている。これにより、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダ５４のがたつきで集光レンズホルダ５４の角度が変わっても、突出部７７をマウント部材５２に当接させて、集光レンズホルダ５４とレーザチップ４１との接触を確実に防止することができる。
【００５８】
さらに、突出部７７は、略円弧状に面取りされた断面形状に形成されている。特にここでは、半円柱状をなしている。これにより、突出部７７が鋭角部のない略円弧状断面をなすため、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダ５４の角度が変化しても、マウント部材５２が損傷することを避けることができる。
【００５９】
また、突出部７７は、長手方向に一定の断面形状をなし、図６に示すように、側面視で真直に形成されている。これにより、突出部７７がマウント部材５２に突き当たった際に、マウント部材５２の平面状をなす端面に沿うように突出部７７が当接することで、集光レンズホルダ５４がぐらつくことを避けることができる。
【００６０】
集光レンズホルダ５４は、脚部７５がガイド孔７６に挿入されるように、支持部材５５に上方から組み付けられ、突出部７７は、支持部材５５に対する集光レンズホルダ５４の組み付け方向、すなわち脚部７５の突出方向に長く形成されている。これにより、集光レンズホルダ５４を上方から組み付ける際に、集光レンズホルダ５４が半導体レーザ３１に衝突しても、集光レンズホルダ５４の突出部７７がマウント部材５２に当接することで、ＦＡＣレンズ３２や集光レンズホルダ５４の他の部分がレーザチップ４１に接触することを確実に防止することができる。
【００６１】
また、意図的に突出部７７をマウント部材５２に当接させた状態で集光レンズホルダ５４を組み付けるようにしてもよく、この場合、突出部７７が、集光レンズホルダ５４がレーザチップ４１に対して非接触状態に保持されるように集光レンズホルダ５４を案内するガイドとして機能し、集光レンズホルダ５４がふらつくことなく集光レンズホルダ５４を組み付けることができる。
【００６２】
突出部７７は、その長手方向においてＦＡＣレンズ３２の寸法より長く形成されている。すなわち、突出部７７の長さが、ＦＡＣレンズ３２の高さ方向の寸法より大きくなっており、側面視でＦＡＣレンズ３２の半導体レーザ３１側が突出部７７で覆われる。言いかえれば、突出部７７の上面はＦＡＣレンズ３２の入射面の上辺よりも上に位置し、突出部７７の下面はＦＡＣレンズ３２の入射面の下辺よりも下に位置している。これにより、組み付け時や位置調整時に、ＦＡＣレンズ３２と半導体レーザ３１とが直接接触することを確実に防止して、ＦＡＣレンズ３２の損傷を避けることができる。
【００６３】
図７は、本画像表示装置１をノート型の情報処理装置８１に内蔵した例を示す斜視図である。情報処理装置８１の筐体８２には、画像表示装置１が出没自在に格納される収容スペースが、キーボードの裏面側に形成されており、不使用時には画像表示装置１が筐体８２内に収容され、使用時には画像表示装置１が筐体８２から引き出されて、画像表示装置１を回動自在に支持するベース部８３に対して画像表示装置１を所要の角度に回動させることで、画像表示装置１からのレーザ光をスクリーンに投射させることができる。
【００６４】
なお、前記の例では、集光レンズホルダ５４に設けられた突出部７７が、半円柱状をなす、すなわち、長手方向に直交する平面で切断した断面が半円形状をなすものとしたが、本発明における突出部は、これに限定されない。例えば先端部が略円弧状をなし、全体としてＵ字形状断面をなすものも可能である。また、突出部７７は、組み付け時に集光レンズホルダ５４の他の部分が半導体レーザ３１に接触することを確実に防止するため、図６に示した例より取付面７３側に長く形成するようにしてもよい。
【００６５】
また、前記の例では、緑色レーザ光源装置２のレーザチップ４１、レーザ媒体３４、および波長変換素子３５がそれぞれ、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）、および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。最終的に緑色レーザ光源装置２から出力されるレーザ光が緑色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が５００ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲となる波長領域のレーザ光を出力するようにするとよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明にかかるレーザ光源装置は、組み付けや位置調整の際にレーザチップや集光レンズが損傷することを防止することができる効果を有し、半導体レーザを用いたレーザ光源装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００６７】
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
３１ 半導体レーザ
３２ ＦＡＣレンズ（集光レンズ）
３３ ロッドレンズ（集光レンズ）
３４ レーザ媒体
３５ 波長変換素子
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
５２ マウント部材
５３ 取付部材
５４ 集光レンズホルダ
５５ 支持部材
７１ レンズ保持部
７２ 基部
７３ 取付面
７４ 支持面
７５ 脚部
７６ ガイド孔
７７ 突出部
【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、特に半導体レーザから出力されたレーザ光を集光する集光レンズを備え、この集光レンズを保持する集光レンズホルダが半導体レーザに近接して配置された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レーザ媒体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緑色レーザ光源装置においては、半導体レーザから拡散するレーザ光を集光する集光レンズが、半導体レーザとレーザ媒体との間に配置されるが、この集光レンズは、集光効率を上げるために半導体レーザに近接して配置され、半導体レーザから出射したレーザ光が広範囲に拡散する前に集光レンズに入射させるようにすることが望ましい。
【０００６】
ところが、集光レンズと半導体レーザとの間隔を狭くすると、組み付けや位置調整の際に、集光レンズや、これを保持する集光レンズホルダが、半導体レーザに接触してしまい、半導体レーザや集光レンズが損傷する可能性がある。特にレーザ光を出力するレーザチップは、極めて脆弱であるため、接触により容易に破損する。
【０００７】
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、組み付けや位置調整の際にレーザチップや集光レンズが損傷することを防止することができるように構成されたレーザ光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレーザ光源装置は、レーザ光を出力するレーザチップをマウント部材に実装した半導体レーザと、前記レーザチップから出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、この集光レンズを保持する集光レンズホルダと、前記半導体レーザおよび前記集光レンズホルダを支持する基台と、を備え、前記集光レンズホルダに、前記マウント部材に当接して前記レーザチップとの接触を防止する突出部が形成された構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダが半導体レーザに衝突しても、比較的強度のあるマウント部材に集光レンズホルダの突出部が当接して、集光レンズホルダの他の部分がレーザチップに接触することを避けることができるため、レーザチップの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による画像表示装置１の概略構成図
【図２】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３】緑色レーザ光源装置２の斜視図
【図４】集光レンズホルダ５４および支持部材５５の分解斜視図
【図５】集光レンズホルダ５４の組み付け状態を示す上面図
【図６】集光レンズホルダ５４の組み付け状態を示す側面図
【図７】本画像表示装置１をノート型の情報処理装置８１に内蔵した例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、レーザ光を出力するレーザチップをマウント部材に実装した半導体レーザと、前記レーザチップから出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、この集光レンズを保持する集光レンズホルダと、前記半導体レーザおよび前記集光レンズホルダを支持する基台と、を備え、前記集光レンズホルダに、前記マウント部材に当接して前記レーザチップとの接触を防止する突出部が形成された構成とする。
【００１２】
これによると、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダが半導体レーザに衝突しても、比較的強度のあるマウント部材に集光レンズホルダの突出部が当接して、集光レンズホルダの他の部分がレーザチップに接触することを避けることができるため、レーザチップの損傷を防止することができる。
【００１３】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記レーザチップは、板状をなすマウント部材の一面の略中心位置に固着され、前記突出部は、前記レーザチップを挟んでその両側に位置する前記マウント部材の部分にそれぞれ当接するように１対設けられた構成とする。
【００１４】
これによると、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダががたついても、突出部をマウント部材に確実に当接させて、集光レンズホルダとレーザチップとの接触を確実に防止することができる。
【００１５】
また、第３の発明は、前記第１若しくは第２の発明において、前記突出部は、略円弧状に面取りされた断面形状に形成された構成とする。
【００１６】
これによると、突出部が鋭角部のない円弧状断面をなすため、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダががたついても、マウント部材が損傷することを避けることができる。
【００１７】
また、第４の発明は、前記第１乃至第３の発明において、前記突出部は、前記基台側の部材に対する前記集光レンズホルダの組み付け方向に長く形成された構成とする。
【００１８】
これによると、集光レンズホルダを組み付ける際に、集光レンズホルダの突出部をマウント部材に当接させて、集光レンズや集光レンズホルダの他の部分がレーザチップに接触することを確実に防止することができる。
【００１９】
また、第５の発明は、前記第１乃至第４の発明において、前記突出部は、その長手方向において前記半導体レーザ側に位置する前記集光レンズの寸法より長く形成された構成とする。
【００２０】
これによると、組み付け時や位置調整時に、集光レンズと半導体レーザとが直接接触することを確実に防止して、集光レンズの損傷を避けることができる。
【００２１】
また、第６の発明は、前記第１乃至第５の発明において、前記レーザチップは、励起用レーザ光を出力するものであり、このレーザチップから出力された励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力するレーザ媒体と、このレーザ媒体から出力された赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力する波長変換素子と、を備え、前記レーザ媒体および前記波長変換素子が、前記半導体レーザおよび前記集光レンズともに前記基台に一体的に支持された構成とする。
【００２２】
これによると、高出力の緑色レーザ光を出力することができる。この場合、基台に半導体レーザを固定した後、レーザチップから出力されるレーザ光の光軸に対して、集光レンズ、レーザ媒体および波長変換素子の位置調整が行われる。
【００２３】
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。
【００２４】
図１は、本発明による画像表示装置１の概略構成図である。この画像表示装置１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。
【００２５】
この画像表示装置１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残像によってカラー画像として認識される。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）を出力するレーザ媒体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３５と、レーザ媒体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。
【００３３】
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。
【００３４】
図２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。
【００３５】
レーザ媒体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。このレーザ媒体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。
【００３６】
レーザ媒体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。レーザ媒体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。
【００３７】
波長変換素子３５は、いわゆるＳＨＧ（Second Harmonics Generation）素子であり、レーザ媒体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。この波長変換素子３５は、強誘電体結晶に、分極が反転した領域とそのままの領域を交互に形成した、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（分極反転領域の配列方向）に基本波長レーザ光を入射させる。なお、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。
【００３８】
波長変換素子３５におけるレーザ媒体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。
【００３９】
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、レーザ媒体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。
【００４０】
波長変換素子３５では、レーザ媒体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。
【００４１】
ここで、レーザ媒体３４から波長変換素子３５に入射して波長変換素子３５で波長変化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とが干渉を起こすと、出力が低下する。そこで、波長変換素子３５を光軸方向に対して傾斜させて、屈折作用によりレーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに干渉しないようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００４２】
なお、図１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。
【００４３】
図３は、緑色レーザ光源装置２の斜視図である。半導体レーザ３１、ＦＡＣレンズ３２、ロッドレンズ３３、レーザ媒体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。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。なお、高さ方向は必ずしも上下方向とはならない。
【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、取付部材５３を介して基台３８に固定される。この取付部材５３は、銅あるいはアルミ等の熱伝導性の高い金属で形成されており、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】
半導体レーザ３１のレーザチップ４１には、レーザ駆動部６７から供給される駆動電圧がリード６５，６６を介して印加される。半導体レーザ３１のマウント部材５２は、導電性の接着剤（例えば銀ペースト）により取付部材５３に固着され、マウント部材５２の下面側に設けられた電極が接着層を介して取付部材５３と電気的に接続される。
【００４６】
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、支持部材５５を介して基台３８に固定される。集光レンズホルダ５４は、光軸方向に移動可能に支持部材５５に連結されており、また支持部材５５は、高さ方向に移動可能に基台３８に連結されており、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、高さ方向および光軸方向について調整される。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と支持部材５５と基台３８とが接着剤で互いに固定される。
【００４７】
レーザ媒体３４は、レーザ媒体ホルダ５６に保持される。このレーザ媒体ホルダ５６は、支持部材５７を介して基台３８に固定される。
【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、第１および第２の支持部材５９，６０を介して基台３８に固定される。波長変換素子ホルダ５８は、第１の支持部材５９に傾動可能に連結されており、これにより波長変換素子ホルダ５８すなわち波長変換素子３５の傾斜角度が調整される。第１の支持部材５９は、第２の支持部材６０に幅方向に移動可能に連結されており、第２の支持部材６０は、基台３８に高さ方向に移動可能に連結されており、これにより波長変換素子ホルダ５８すなわち波長変換素子３５の位置が、高さ方向および幅方向について調整される。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と第１および第２の支持部材５９，６０と基台３８とが接着剤で互いに固定される。
【００４９】
凹面ミラー３６は、基台３８に一体的に形成された保持部６１に保持される。ガラスカバー３７は、図１に示したカバー体３９に保持される。
【００５０】
図４は、集光レンズホルダ５４および支持部材５５の分解斜視図である。図５は、集光レンズホルダ５４の組み付け状態を示す上面図である。図６は、集光レンズホルダ５４の組み付け状態を示す側面図である。
【００５１】
図４に示すように、集光レンズホルダ５４には、１対のレンズ保持部７１が基部７２から立設されており、この１対のレンズ保持部７１が、ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３を挟み込むように保持し、１対のレンズ保持部７１間には、半導体レーザ３１から出射されたレーザ光の光路が形成される。
【００５２】
集光レンズホルダ５４は、基部７２の取付面７３を支持部材５５の支持面７４に当接させた状態で支持部材５５に支持される。支持部材５５の支持面７４は、光軸方向に対して平行となるように形成されている。集光レンズホルダ５４の取付面７３には１対の脚部７５が突設されている。一方、支持部材５５の支持面７４には光軸方向に長いガイド孔７６が形成されている。このガイド孔７６に脚部７５が嵌入し、ガイド孔７６に沿って脚部７５がスライドすることで、支持部材５５に対して集光レンズホルダ５４を光軸方向に移動させることができ、これにより集光レンズホルダ５４の光軸方向の位置が調整される。この光軸方向の位置調整では、ロッドレンズ３３から出力されるレーザ光が、レーザ媒体ホルダ５６の支持部材５７に開設された光路孔を通過する所要のビーム径になるように、集光レンズホルダ５４の位置が調整される。
【００５３】
図３に示したように、ＦＡＣレンズ３２は、集光効率を上げるために半導体レーザ３１のレーザチップ４１に近接して配置され、レーザチップ４１から出射したレーザ光が広範囲に拡散する前にＦＡＣレンズ３２に入射させるようにしており、ＦＡＣレンズ３２とレーザチップ４１との間隔は例えば約２００μｍと極めて小さくなる。
【００５４】
また、緑色レーザ光源装置２の組み立てでは、半導体レーザ３１が取り付けられた取付部材５３を基台３８に固定した後、集光レンズホルダ５４を基台３８に組み付けながらレーザチップ４１に対する位置調整を行うことになり、この組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダ５４が半導体レーザ３１に衝突する場合があり、このとき集光レンズホルダ５４がレーザチップ４１に接触すると、レーザチップ４１は極めて脆弱であるため容易に破損する。
【００５５】
そこで、図４に示したように、集光レンズホルダ５４には、半導体レーザ３１のマウント部材５２に当接してレーザチップ４１との接触を防止する突出部７７が形成されている。これにより、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダ５４が半導体レーザ３１に衝突しても、比較的強度のあるマウント部材５２に集光レンズホルダ５４の突出部７７が当接して、集光レンズホルダ５４の他の部分がレーザチップ４１に接触することを避けることができるため、レーザチップ４１の損傷を防止することができる。突出部７７の突出寸法は、集光レンズホルダ５４と半導体レーザ３１との間隔などに基づいて適宜（例えば１００μｍ）に設定される。
【００５６】
支持部材５５のガイド孔７６は、集光レンズホルダ５４の脚部７５がガイド孔７６に沿って円滑に移動するように、脚部７５の外径に対して僅かに幅広に形成され、脚部７５とガイド孔７６との間に僅かな隙間がある。このため、集光レンズホルダ５４の光軸方向の位置調整時には、支持部材５５の支持面７４上で集光レンズホルダ５４が僅かにがたつく。また、基台３８に対して支持部材５５を高さ方向に移動させる高さ方向の位置調整時にも、基台３８と支持部材５５との連結部の隙間により、支持部材５５が集光レンズホルダ５４とともに僅かにがたつく。
【００５７】
そこで、図５に示すように、集光レンズホルダ５４の突出部７７は、レーザチップ４１を挟んでその両側に位置するマウント部材５２の部分にそれぞれ当接するように１対設けられている。特にここでは、各突出部７７が、レンズ保持部７１における半導体レーザ３１に対向する面７８の端部に設けられている。これにより、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダ５４のがたつきで集光レンズホルダ５４の角度が変わっても、突出部７７をマウント部材５２に当接させて、集光レンズホルダ５４とレーザチップ４１との接触を確実に防止することができる。
【００５８】
さらに、突出部７７は、略円弧状に面取りされた断面形状に形成されている。特にここでは、半円柱状をなしている。これにより、突出部７７が鋭角部のない略円弧状断面をなすため、組み付け時や位置調整時に、集光レンズホルダ５４の角度が変化しても、マウント部材５２が損傷することを避けることができる。
【００５９】
また、突出部７７は、長手方向に一定の断面形状をなし、図６に示すように、側面視で真直に形成されている。これにより、突出部７７がマウント部材５２に突き当たった際に、マウント部材５２の平面状をなす端面に沿うように突出部７７が当接することで、集光レンズホルダ５４がぐらつくことを避けることができる。
【００６０】
集光レンズホルダ５４は、脚部７５がガイド孔７６に挿入されるように、支持部材５５に上方から組み付けられ、突出部７７は、支持部材５５に対する集光レンズホルダ５４の組み付け方向、すなわち脚部７５の突出方向に長く形成されている。これにより、集光レンズホルダ５４を上方から組み付ける際に、集光レンズホルダ５４が半導体レーザ３１に衝突しても、集光レンズホルダ５４の突出部７７がマウント部材５２に当接することで、ＦＡＣレンズ３２や集光レンズホルダ５４の他の部分がレーザチップ４１に接触することを確実に防止することができる。
【００６１】
また、意図的に突出部７７をマウント部材５２に当接させた状態で集光レンズホルダ５４を組み付けるようにしてもよく、この場合、突出部７７が、集光レンズホルダ５４がレーザチップ４１に対して非接触状態に保持されるように集光レンズホルダ５４を案内するガイドとして機能し、集光レンズホルダ５４がふらつくことなく集光レンズホルダ５４を組み付けることができる。
【００６２】
突出部７７は、その長手方向においてＦＡＣレンズ３２の寸法より長く形成されている。すなわち、突出部７７の長さが、ＦＡＣレンズ３２の高さ方向の寸法より大きくなっており、側面視でＦＡＣレンズ３２の半導体レーザ３１側が突出部７７で覆われる。言いかえれば、突出部７７の上面はＦＡＣレンズ３２の入射面の上辺よりも上に位置し、突出部７７の下面はＦＡＣレンズ３２の入射面の下辺よりも下に位置している。これにより、組み付け時や位置調整時に、ＦＡＣレンズ３２と半導体レーザ３１とが直接接触することを確実に防止して、ＦＡＣレンズ３２の損傷を避けることができる。
【００６３】
図７は、本画像表示装置１をノート型の情報処理装置８１に内蔵した例を示す斜視図である。情報処理装置８１の筐体８２には、画像表示装置１が出没自在に格納される収容スペースが、キーボードの裏面側に形成されており、不使用時には画像表示装置１が筐体８２内に収容され、使用時には画像表示装置１が筐体８２から引き出されて、画像表示装置１を回動自在に支持するベース部８３に対して画像表示装置１を所要の角度に回動させることで、画像表示装置１からのレーザ光をスクリーンに投射させることができる。
【００６４】
なお、前記の例では、集光レンズホルダ５４に設けられた突出部７７が、半円柱状をなす、すなわち、長手方向に直交する平面で切断した断面が半円形状をなすものとしたが、本発明における突出部は、これに限定されない。例えば先端部が略円弧状をなし、全体としてＵ字形状断面をなすものも可能である。また、突出部７７は、組み付け時に集光レンズホルダ５４の他の部分が半導体レーザ３１に接触することを確実に防止するため、図６に示した例より取付面７３側に長く形成するようにしてもよい。
【００６５】
また、前記の例では、緑色レーザ光源装置２のレーザチップ４１、レーザ媒体３４、および波長変換素子３５がそれぞれ、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）、および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。最終的に緑色レーザ光源装置２から出力されるレーザ光が緑色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が５００ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲となる波長領域のレーザ光を出力するようにするとよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明にかかるレーザ光源装置は、組み付けや位置調整の際にレーザチップや集光レンズが損傷することを防止することができる効果を有し、半導体レーザを用いたレーザ光源装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００６７】
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
３１ 半導体レーザ
３２ ＦＡＣレンズ（集光レンズ）
３３ ロッドレンズ（集光レンズ）
３４ レーザ媒体
３５ 波長変換素子
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
５２ マウント部材
５３ 取付部材
５４ 集光レンズホルダ
５５ 支持部材
７１ レンズ保持部
７２ 基部
７３ 取付面
７４ 支持面
７５ 脚部
７６ ガイド孔
７７ 突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザチップをマウント部材に実装した半導体レーザと、
前記レーザチップから出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、
この集光レンズを保持する集光レンズホルダと、
前記半導体レーザおよび前記集光レンズホルダを支持する基台と、を備え、
前記集光レンズホルダに、前記マウント部材に当接して前記レーザチップとの接触を防止する突出部が形成されたことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記レーザチップは、板状をなすマウント部材の一面の略中心位置に固着され、
前記突出部は、前記レーザチップを挟んでその両側に位置する前記マウント部材の部分にそれぞれ当接するように１対設けられたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記突出部は、略円弧状に面取りされた断面形状に形成されたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記突出部は、前記基台側の部材に対する前記集光レンズホルダの組み付け方向に長く形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記突出部は、その長手方向において前記半導体レーザ側に位置する前記集光レンズの寸法より長く形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記レーザチップは、励起用レーザ光を出力するものであり、
このレーザチップから出力された励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力するレーザ媒体と、このレーザ媒体から出力された赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力する波長変換素子と、を備え、
前記レーザ媒体および前記波長変換素子が、前記半導体レーザおよび前記集光レンズともに前記基台に一体的に支持されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザチップをマウント部材に実装した半導体レーザと、
前記レーザチップから出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、
この集光レンズを保持する集光レンズホルダと、
前記半導体レーザおよび前記集光レンズホルダを支持する基台と、を備え、
前記集光レンズホルダに、前記マウント部材に当接して前記レーザチップとの接触を防止する突出部が形成されたことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記レーザチップは、板状をなすマウント部材の一面の略中心位置に固着され、
前記突出部は、前記レーザチップを挟んでその両側に位置する前記マウント部材の部分にそれぞれ当接するように１対設けられたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記突出部は、略円弧状に面取りされた断面形状に形成されたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記突出部は、前記基台側の部材に対する前記集光レンズホルダの組み付け方向に長く形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記突出部は、その長手方向において前記半導体レーザ側に位置する前記集光レンズの寸法より長く形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記レーザチップは、励起用レーザ光を出力するものであり、
このレーザチップから出力された励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力するレーザ媒体と、このレーザ媒体から出力された赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力する波長変換素子と、を備え、
前記レーザ媒体および前記波長変換素子が、前記半導体レーザおよび前記集光レンズともに前記基台に一体的に支持されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【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２０１２−４４０９９（Ｐ２０１２−４４０９９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６２３２（Ｐ２０１０−１８６２３２）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【特許番号】特許第４７８６７６１号（Ｐ４７８６７６１）
【特許公報発行日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【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２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【特許番号】特許第４７８６７６１号（Ｐ４７８６７６１）
【特許公報発行日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【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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