レーザ光源装置
【課題】組み付け後の波長変換素子の角度調整を不要にして、構造の簡素化により製造コストの削減を図ることができるようにする。
【解決手段】波長変換素子３５を支持する基台３８に設けられた素子保持部５５に、波長変換素子を位置決めする取付基準面６２を、光軸に対して平行に形成する。そして、波長変換素子を、略平行六面体に形成し、その入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する４つの面の１つである底面３５ｆを取付基準面に当接させて、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交し、且つ入射面および出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度θで傾斜するように配置する。
【解決手段】波長変換素子３５を支持する基台３８に設けられた素子保持部５５に、波長変換素子を位置決めする取付基準面６２を、光軸に対して平行に形成する。そして、波長変換素子を、略平行六面体に形成し、その入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する４つの面の１つである底面３５ｆを取付基準面に当接させて、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交し、且つ入射面および出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度θで傾斜するように配置する。
【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緑色レーザ光源装置においては、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の角度に応じてレーザ光の出力が変化するため、出力が最大となる角度に波長変換素子を配置することが望ましい。これには、組み付け後に、出力を監視しながら波長変換素子の角度を調整することができる構成とするとよいが、この場合、構造が複雑化して製造コストが嵩むという問題が生じる。
【０００６】
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、組み付け後の波長変換素子の角度調整を不要にして、構造の簡素化により製造コストの削減を図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】
【０００７】
本発明のレーザ光源装置は、分極反転領域が周期的に形成された波長変換素子と、この波長変換素子を保持する素子保持部を介して前記波長変換素子を支持する基台と、を有し、前記素子保持部には、前記波長変換素子を位置決めする取付基準面が、光軸に対して平行に形成され、前記波長変換素子は、略平行六面体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交し、且つ前記入射面および前記出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜するように配置された構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、波長変換素子が、取付基準面に当接して、その入射面および出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した状態に配置されるため、組み付け後に波長変換素子の角度を調整する必要がなくなる。このため、構造の簡素化により製造コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置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】緑色レーザ光源装置２の模式的な断面図
【図５】波長変換素子３５の斜視図
【図６】波長変換素子３５の製造工程を示す模式図
【図７】光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂ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】素子保持部５５の斜視図
【図９】本発明の第１の実施形態の変形例に係る素子保持部９１を示す斜視図
【図１０】素子保持部９１の断面図
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る緑色レーザ光源装置１０１の斜視図
【図１２】波長変換素子３５の製造工程を示す模式図
【図１３】本発明の第２の実施形態の変形例に係る素子アセンブリ１２１を示す斜視図
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る緑色レーザ光源装置１３１の斜視図
【図１５】素子アセンブリ１３４の製造工程を示す模式図
【図１６】本発明の第３の実施形態の変形例に係る、素子アセンブリ１５１を示す斜視図
【図１７】本画像表示装置１をノート型の情報処理装置１６１に内蔵した例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、分極反転領域が周期的に形成された波長変換素子と、この波長変換素子を保持する素子保持部を介して前記波長変換素子を支持する基台と、を有し、前記素子保持部には、前記波長変換素子を位置決めする取付基準面が、光軸に対して平行に形成され、前記波長変換素子は、略平行六面体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交し、且つ前記入射面および前記出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜するように配置された構成とする。
【００１１】
これによると、波長変換素子が、取付基準面に当接して、その入射面および出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した状態に配置されるため、組み付け後に波長変換素子の角度を調整する必要がなくなる。このため、構造の簡素化により製造コストの削減を図ることができる。
【００１２】
なお、波長変換素子の入射面および出射面を、光軸方向に直交する平面に対して傾斜させることで、入射面および出射面でのレーザ光の屈折により、レーザ光の進路をずらして、レーザ光の干渉による出力の低下を避けることができ、レーザ光の出力が最大となるように、光軸方向に直交する平面に対する入射面および出射面の傾斜角度が設定される。
【００１３】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に対して略平行となる２つの面の一方を前記取付基準面に当接させて位置決めされるようにした構成とする。
【００１４】
また、第３の発明は、前記第１の発明において、前記波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に対して略直交する２つの面の一方を前記取付基準面に当接させて位置決めされるようにした構成とする。
【００１５】
また、第４の発明は、前記第３の発明において、前記波長変換素子において前記素子保持部と相反する側の面に当接するカバー部を有し、前記素子保持部および前記カバー部が、導電性を有する材料にて形成されるとともに導体で互いに電気的に接続された構成とする。
【００１６】
これによると、波長変換素子において分極反転領域の深さ方向に相対する２つの面が電気的に接続されるため、その２つの面を同一の電位に維持して、分極反転のチャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
【００１７】
また、第５の発明は、前記第１乃至第４の発明において、励起用レーザ光により励起されて基本波長レーザ光を出力する固体レーザ素子を有し、前記取付基準面は、前記波長変換素子とともに前記固体レーザ素子を位置決めし、前記固体レーザ素子は、略直方体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、前記入射面および前記出射面が光軸方向に対して直交するように配置された構成とする。
【００１８】
これによると、波長変換素子と固体レーザ素子とが同一の取付基準面で位置決めされて一体化されるため、組み付け後に波長変換素子および固体レーザ素子の相対位置を調整する手間を省いて工数を削減することができる。
【００１９】
また、第６の発明は、前記第５の発明において、前記波長変換素子と前記固体レーザ素子と前記素子保持部とが互いに固着されて一体化された素子アセンブリを有し、この素子アセンブリは、前記波長変換素子の素材と前記固体レーザ素子の素材と前記素子保持部の素材とを互いに固着した上で同時に切断して得られる構成とする。
【００２０】
これによると、素子保持部に波長変換素子および固体レーザ素子を個別に取り付ける手間を省いて工数を削減することができる。また、波長変換素子および固体レーザ素子が比較的大きな寸法を有する素材の状態で素子保持部の素材に取り付けられるため、波長変換素子および固体レーザ素子の取付精度を高めることができる。
【００２１】
また、第７の発明は、前記第６の発明において、前記素子保持部は、その素材を切断した際の切断面を前記基台に当接させて固定された構成とする。
【００２２】
これによると、素子保持部の素材の厚さを大きくすることで、切断面の寸法を大きくして、接合面積を大きく確保することができ、これにより素子アセンブリの取付精度を高めることができる。
【００２３】
また、第８の発明は、前記第１乃至第７の発明において、前記波長変換素子において前記素子保持部と相反する側の面に当接するカバー部を有し、前記素子保持部および前記カバー部が、熱抵抗の小さな材料にて形成された構成とする。
【００２４】
これによると、波長変換素子の発熱を外部に逃がす放熱性を高めることができる。特にカバー部が波長変換素子とともに固体レーザ素子に接するものであれば、固体レーザ素子の発熱を外部に逃がす放熱性も高めることができる。
【００２５】
また、第９の発明は、前記第１乃至第８の発明において、前記素子保持部は、前記波長変換素子が当接する面と相反する側に放熱フィンを備えた構成とする。
【００２６】
これによると、波長変換素子の発熱を外部に逃がす放熱性を高めることができる。特に素子保持部が波長変換素子とともに固体レーザ素子に接するものであれば、固体レーザ素子の発熱を外部に逃がす放熱性も高めることができる。
【００２７】
また、第１０の発明は、前記第１乃至第９の発明において、前記波長変換素子における光軸方向に直交する平面に対する前記入射面および出射面の傾斜角度が０．６±０．４度の範囲に設定された構成とする。
【００２８】
これによると、波長変換素子の波長変換効率が高くなり、レーザ光の出力を高めることができる。
【００２９】
また、第１１の発明は、前記第１乃至第１０の発明において、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レーザから出力される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固体レーザ素子と、を有し、前記波長変換素子は、前記固体レーザ素子から出力される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ものである構成とする。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置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。
【００３３】
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視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
固体レーザ素子３４は、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
そこでここでは、波長変換素子３５の入射面３５ａおよび出射面３５ｂを、光軸方向に直交する平面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。
【００５１】
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。
【００５２】
図３は、緑色レーザ光源装置２の斜視図である。図４は、緑色レーザ光源装置２の模式的な断面図である。
【００５３】
図３および図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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、光軸方向に移動可能に基台３８に支持されており、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とが接着剤で互いに固定される。
【００５６】
固体レーザ素子３４および波長変換素子３５は、基台３８に一体的に形成された素子保持部５５に保持される。素子保持部５５には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を収容する素子収容部５６が溝状に形成されており、素子収容部５６の内面と固体レーザ素子３４および波長変換素子３５との間に接着剤を装填して、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が素子保持部５５に固定される。この素子保持部５５については後に詳しく説明する。なお、素子保持部５５は、基台３８と別体に形成された上で基台３８に固定される構成としてもよい。
【００５７】
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。
【００５８】
なお、前記の各部材、例えば固体レーザ素子３４および波長変換素子３５と素子保持部５５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。
【００５９】
図５は、波長変換素子３５の斜視図である。図６は、波長変換素子３５の製造工程を示す模式図である。
【００６０】
図５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７１と非分極反転領域７２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７１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。
【００６１】
周期的な分極反転構造を形成するには、周期電極７３と対向電極７４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。すると、周期電極７３に対応する部分の分極方向が反転し、分極反転領域７１が周期電極７３から対向電極７４に向けて楔形状に形成される。
【００６２】
実際には、図６に示すプロセスで波長変換素子３５が製作される。まず、強誘電体結晶からなるウエハー７５に電極薄膜を積層し、ついでフォトリソグラフィおよびエッチングにより電極パターンを形成する。次に、電極パターンが形成されたウエハー７５から基板７６を切り出し、さらに適当な大きさに切断する。これにより得られた短冊状のスタック７７に対して、電極を用いて電圧を印加する分極反転処理を実施して、スタック７７に分極反転構造を形成する。また、波長変換素子３５の入射面３５ａおよび出射面３５ｂとなるスタック７７の端面７８，７９を光学研磨する。そして、スタック７７から１つの波長変換素子３５となるチップを切り出す。
【００６３】
このように比較的大きな寸法であるスタック７７の段階で光学研磨を行うため、スタック７７を確実に位置決めして光学研磨を行うことができ、これにより入射面３５ａおよび出射面３５ｂの平面度および平行度を高精度に確保することができる。
【００６４】
またここでは、基板７６からスタック７７を切り出す際に、電極パターン８０の延在方向に対して切り出し線を所定の傾斜角度αで傾斜させている。一方、スタック７７から波長変換素子３５を切り出す際には、電極パターン８０の延在方向に対して切り出し線を直交させている。これにより、入射面３５ａおよび出射面３５ｂが、切断面である頂面３５ｅおよび底面３５ｆに直交する平面に対して傾斜角度αで傾斜した状態となり、また分極反転領域の延在方向が頂面３５ｅおよび底面３５ｆに直交する向きとなる。なお、精度が不足する場合には、研磨を行うようにしてもよい。
【００６５】
このようにして製作された波長変換素子３５は、３組の平行平面のうち、１組の平行平面のみが平行四辺形（長方形を除く）をなし、残る２組の平行平面が長方形をなす平行六面体となる。具体的には、分極反転領域の深さ方向に相対する２つの側面３５ｃ，３５ｄが平行四辺形をなし、他の面、すなわち入射面３５ａおよび出射面３５ｂと、分極反転領域の延在方向に相対する頂面３５ｅおよび底面３５ｆは、長方形をなす。なお、入射面３５ａと出射面３５ｂとは精密に平行となるが、２つの側面３５ｃ，３５ｄ同士、および頂面３５ｅと底面３５ｆとは必ずしも精密に平行とはなっていない。
【００６６】
なお、図５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７３および対向電極７４を図示したが、この周期電極７３および対向電極７４は、スタックの段階で研磨により削除される。
【００６７】
図７は、光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂ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、光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂの傾斜角度θに応じて変化し、入射面３５ａおよび出射面３５ｂが傾斜していない状態（θ＝０）では波長変換効率ηが低く、入射面３５ａおよび出射面３５ｂを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。
【００６８】
これは、傾斜角度θが０の場合、図２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、入射面３５ａおよび出射面３５ｂを傾斜させることで、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。
【００６９】
特にここでは、図４に示したように、波長変換素子３５の入射面３５ａおよび出射面３５ｂが光軸方向に直交する平面に対して傾斜するように形成され、この入射面３５ａおよび出射面３５ｂの傾斜角度θが、図７に示した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の製作精度および取付精度を確保する。
【００７０】
また、図５に示したように、分極反転領域７１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する、分極反転領域７１の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置が変化すると、レーザ光の光路上に位置する分極反転領域７１と非分極反転領域７２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、波長変換効率が最高となる、すなわちレーザ光の出力が最大となるように、分極反転領域７１の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置が設定される。
【００７１】
ここで、図示する例とは逆に、分極反転領域の延在方向に相対する２つの面３５ｅ，３５ｆを平行四辺形とする構成も考えられるが、図示する例のように、分極反転領域の深さ方向に相対する２つの面３５ｃ，３５ｄを平行四辺形とすると、図２に示したレーザ光のビームＢ１，Ｂ２が、分極反転領域の深さ方向に関して同一位置で、分極反転領域の延在方向にずれた位置を通過するようになる。このため、分極反転領域の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置を適切に設定することで、レーザ光のビームＢ１，Ｂ２がともに波長変換効率が最高となる位置を通過するようになり、レーザ光の出力を高めることができる。
【００７２】
図８は、素子保持部５５の斜視図である。固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を保持する素子保持部５５の素子収容部５６内には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を位置決めする取付基準面６２が、光軸に対して平行となる平面に形成されている。
【００７３】
固体レーザ素子３４は、略直方体に形成され、入射面３４ａおよび出射面３４ｂに隣接する４つの面３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆのうちの底面３４ｆを取付基準面６２に当接させて位置決めされる。波長変換素子３５は、略平行六面体に形成され、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する４つの面３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのうち、分極反転領域の深さ方向に対して平行となる２つの面３５ｅ，３５ｆの一方の底面３５ｆを取付基準面６２に当接させて位置決めされる。
【００７４】
組み立てる際には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を、底面３４ｆ，３５ｆと相反する側から治具で押圧して、底面３４ｆ，３５ｆを取付基準面６２に密着させ、この状態で素子収容部５６の内面と固体レーザ素子３４および波長変換素子３５との間に接着剤を装填し、接着剤を硬化させることで、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が素子保持部５５に固定される。
【００７５】
特に波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄに装填される接着剤には導電性接着剤が用いられ、また、素子保持部５５は金属材料などの導電性材料で形成されている。これにより、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄ同士が電気的に接続され、側面３５ｃ，３５ｄを同一の電位に維持して、チャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
【００７６】
このように構成された素子保持部５５では、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が、同一の取付基準面６２で位置決めされて一体化される。このため、組み付け後に固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の相対位置を調整する手間が不要となり、工数を削減することができる。
【００７７】
なお、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄは、図６に示したように、電極パターン８０が形成されたウエハー７５の表裏両面であり、分極反転領域の深さ方向に相対し、この側面３５ｃ，３５ｄが光軸に対して略平行となるように波長変換素子３５を配置することで、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交する状態となり、波長変換が適切に行われる。
【００７８】
（第１の実施形態の変形例）
図９は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る素子保持部９１を示す斜視図である。図１０は、素子保持部９１の断面図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【００７９】
ここでは、図９に示すように、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を保持する素子保持部９１の素子収容部９２内に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を位置決めする取付基準面９３が、光軸に対して平行となるように形成されている。図４および図８に示した例では、基台３８の底面５１に対して平行となる向きの内面が取付基準面６２となっていたが、ここでは基台３８の底面５１に対して直交する向きの内面が取付基準面９３となっている。
【００８０】
固体レーザ素子３４は、略直方体に形成され、入射面３４ａおよび出射面３４ｂに隣接する４つの面３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆのうちの側面３４ｄを取付基準面９３に当接させて位置決めされる。波長変換素子３５は、略平行六面体に形成され、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する４つの面３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのうち、分極反転領域の深さ方向に対して略直交する２つの面３５ｃ，３５ｄの一方の側面３５ｄを取付基準面９３に当接させて位置決めされる。
【００８１】
組み立てる際には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を、側面３４ｄ，３５ｄと相反する側から治具で押圧して、側面３４ｄ，３５ｄを取付基準面９３に密着させ、この状態で素子収容部９２の内面と固体レーザ素子３４および波長変換素子３５との間に接着剤を装填し、接着剤を硬化させることで、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が素子保持部９１に固定される。
【００８２】
図１０に示すように、素子保持部９１には、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄに対向する位置に接着剤装填用の凹部９５が形成されており、この凹部９５に導電性接着剤９６が装填される。また、素子保持部９１は金属材料などの導電性材料にて形成されている。これにより、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄ同士が電気的に接続され、側面３５ｃ，３５ｄを同一の電位に維持して、分極反転のチャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。なお、取付基準面９３と相反する側において素子収容部９２の内面と波長変換素子３５との間に形成される隙間には、素子保持部９１と波長変換素子３５とを固定する接着剤９７が装填される。
【００８３】
なお、図８に示した第１の実施形態と図９に示した変形例とを組み合わせる、すなわち基台３８の底面５１に対して平行となる向きの取付基準面６２と、基台３８の底面５１に対して直交する向きの取付基準面９３との双方を有する構成も可能である。この場合、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の底面３４ｆ，３５ｆを取付基準面６２に当接させると同時に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の側面３４ｄ，３５ｄを取付基準面９３に当接させることで、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が２方向で位置決めされる。
【００８４】
この構成では、固体レーザ素子３４の製作工程で、入射面３４ａおよび出射面３４ｂに隣接する２つの面の角度を管理し、また波長変換素子３５の製作工程で、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する２つの面の角度を管理する必要があるが、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の組付工程では、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が２方向で位置決めされるため、治具による固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度の精度を管理する手間を省くことができる。
【００８５】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る緑色レーザ光源装置１０１の斜視図である。図１２は、波長変換素子３５の製造工程を示す模式図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【００８６】
ここでは、図１１に示すように、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が、これを保持する平板状をなす素子保持部１０２で一体化されて、素子アセンブリ１０３を構成している。素子保持部１０２は、横置き配置された基台１０４上に立設状態で固定されている。
【００８７】
ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は、集光レンズ保持体１０５に保持され、この集光レンズ保持体１０５は基台１０４に支持されている。半導体レーザ３１は、取付部材５３を介して基台１０４に支持されている。
【００８８】
素子保持部１０２においては、その一方の面が、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を同時に位置決めする取付基準面１０６となる。固体レーザ素子３４は、略直方体に形成され、入射面３４ａおよび出射面３４ｂに隣接する４つの面３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆのうちの側面３４ｄを取付基準面１０６に当接させて位置決めされる。波長変換素子３５は、略平行六面体に形成され、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する４つの面３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのうち、分極反転領域の深さ方向に対して略直交する２つの側面３５ｃ，３５ｄの一方の側面３５ｄを取付基準面１０６に当接させて位置決めされる。
【００８９】
固体レーザ素子３４および波長変換素子３５は接着剤１０７で素子保持部１０２に固着されて一体化される。組み立てる際には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を、各々の側面３４ｄ，３５ｄと相反する側から治具で押圧して、側面３４ｄ，３５ｄを取付基準面１０６に密着させ、この状態で接着剤１０７を硬化させることで、素子保持部１０２に固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が固定される。
【００９０】
特にここでは、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５における素子保持部１０２と相反する側の面に当接するカバー部１０８が設けられている。このカバー部１０８は、接着剤１０７で固体レーザ素子３４および波長変換素子３５と固着される。なお、組み立て時には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を、素子保持部１０２とカバー部１０８とで挟み込んだ状態で接着剤１０７を硬化させて、固体レーザ素子３４と波長変換素子３５と素子保持部１０２とカバー部１０８とを同時に固定するようにしてもよい。
【００９１】
素子保持部１０２およびカバー部１０８は、熱抵抗が小さい金属材料、例えば銅やアルミニウムあるいはこれらを主体とした合金などで形成されている。これにより、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の発熱を基台１０４に逃して放熱する際の放熱性を高めることができる。固体レーザ素子３４および波長変換素子３５は、温度の上昇に伴って効率が低下するため、放熱性を高めることで、温度の上昇に伴う効率低下を抑えることができる。
【００９２】
また、素子保持部１０２およびカバー部１０８は導電性を有し、接着剤１０７には導電性接着剤が用いられ、素子保持部１０２およびカバー部１０８が連結される基台１０４は、金属材料などの導電性材料で形成され、素子保持部１０２とカバー部１０８とを電気的に接続する導体として機能する。これにより、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄ同士が電気的に接続され、側面３５ｃ，３５ｄを同一の電位に維持して、分極反転のチャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
【００９３】
固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を素子保持部１０２に組み付けるにあたっては、ボンディング装置（ダイボンダー）を用いるとよい。これにより、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を素子保持部１０２上に高精度に実装することができる。
【００９４】
なお、前記のように、分極反転領域の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置に応じて波長変換効率が変化するため、レーザ光の出力を高めるために、分極反転領域の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置を調整することができるようにするとよいが、このような要望に対しては、素子アセンブリ１０３を基台１０４に対して幅方向に移動可能に構成すればよい。
【００９５】
また、図８に示した第１の実施形態では、波長変換素子３５において、分極反転領域の延在方向が、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに対して傾斜し、頂面３５ｅおよび底面３５ｆに対して直交する、すなわち光軸方向に対して直交していたが、図１１に示す第２の実施形態では、分極反転領域の延在方向が、入射面３５ａおよび出射面３５ｂと平行となり、光軸方向に直交する平面に対して傾斜した形態となっている。このような形態の波長変換素子３５は、図１２に示すプロセスで製作することができる。
【００９６】
ここでは、スタック７７から波長変換素子３５を切り出す際に、電極パターン８０の延在方向に直交する向きに対して切り出し線を所定の傾斜角度βで傾斜させている。この傾斜角度βは、光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂの傾斜角度θ（例えば０．６±０．４度）と同一である。一方、基板７６からスタック７７を切り出す際には、電極パターン８０の延在方向に対して切り出し線を直交させている。これにより、入射面３５ａおよび出射面３５ｂが、切断面である頂面３５ｅおよび底面３５ｆに直交する平面に対して傾斜した状態となり、また電極パターン８０に沿って形成される分極反転領域７１の延在方向が、頂面３５ｅおよび底面３５ｆに直交せず、入射面３５ａおよび出射面３５ｂと平行となる。
【００９７】
（第２の実施形態の変形例）
図１３は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る素子アセンブリ１２１を示す斜視図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【００９８】
ここでは、図１１に示した第２の実施形態と同様に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を保持する素子保持部１２２が、横置き配置された基台１０４上に立設状態で固定されているが、特にここでは、素子保持部１２２の裏面側、すなわち固体レーザ素子３４および波長変換素子３５と相反する側に、放熱フィン１２３が設けられている。これにより、素子保持部１２２からの放熱が促進され、放熱性を高めることができる。
【００９９】
（第３の実施形態）
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る緑色レーザ光源装置１３１の斜視図である。図１５は、素子アセンブリ１３４の製造工程を示す模式図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【０１００】
図１４に示すように、この緑色レーザ光源装置１３１では、第２の実施形態と同様に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を素子保持部１３２に接着剤１３３で固着して一体化した素子アセンブリ１３４を有しているが、この素子アセンブリ１３４は、図１５に示すように、固体レーザ素子３４のスタック１４１と波長変換素子３５のスタック１４２とを素子保持部１３２の元になる１枚の基板１４３に固着して、固体レーザ素子３４のスタック１４１と波長変換素子３５のスタック１４２と基板１４３とを同時に切断することで得られる。
【０１０１】
固体レーザ素子３４のスタック１４１は、入射面３４ａおよび出射面３４ｂとなる端面１４４，１４５が互いに平行となるように研磨されており、波長変換素子３５のスタック１４２も、入射面３５ａおよび出射面３５ｂとなる端面１４６，１４７が互いに平行となるように研磨されている。なお、波長変換素子３５のスタック１４２は、図１２に示した例と同様に、端面１４６，１４７が電極パターン８０の延在方向に平行となるように切り出されたものである。
【０１０２】
基板１４３は、銅やアルミニウムなどからなる平板材であり、この基板１４３上に、固体レーザ素子３４のスタック１４１および波長変換素子３５のスタック１４２がボンディング実装される。このとき、固体レーザ素子３４のスタック１４１の端面１４４，１４５に対して、波長変換素子３５のスタック１４２の端面１４６，１４７が、所定の傾斜角度γで傾斜するように取り付けられる。そして、固体レーザ素子３４のスタック１４１の端面１４４，１４５に直交する切断線で切断される。
【０１０３】
波長変換素子３５のスタック１４２の傾斜角度γは、光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂの傾斜角度θ（例えば０．６±０．４度）と同一であり、図１４に示したように、素子保持部１３２の切断面１３２ａ，１３２ｂ、固体レーザ素子３４の頂面３４ｅおよび底面３４ｆ、および波長変換素子３５の頂面３５ｅおよび底面３５ｆが、光軸方向に対して平行となるように、素子アセンブリ１３４を基台１３５に配置すると、波長変換素子３５の入射面３４ａおよび出射面３４ｂが光軸方向に対して直交し、波長変換素子３５の入射面３５ａおよび出射面３５ｂが光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度θで傾斜した状態となる。
【０１０４】
このように固体レーザ素子３４のスタック１４１と波長変換素子３５のスタック１４２とを素子保持部１３２の元になる基板１４３で一体化した上で切断するため、素子保持部１３２に固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を個別に取り付ける手間がなくなり、工数を削減することができる。また、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５は、比較的大きな寸法のスタック１４１，１４２の状態で基板１４３に取り付けられるため、素子保持部１３２に対する固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付精度を高めることができる。
【０１０５】
なお、図１４に示した例では、図１１に示した第２の実施形態と同様に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５における素子保持部１３２と相反する側の面に当接するカバー部１３６が設けられているが、この場合、カバー部１３６の元になる基板を、図１５に示したように、素子保持部１３２の元になる基板１４３とともに、固体レーザ素子３４のスタック１４１および波長変換素子３５のスタック１４２に固着して、まとめて切断するようにすると、工数を削減することができる。
【０１０６】
また、図１４に示したように、この第３の実施形態は、素子アセンブリ１３４と基台１３５との位置関係が、図１１に示した第２の実施形態と異なっている。すなわち、図１１に示した第２の実施形態では、基台１０４が横置き配置されて、この基台１０４に対して素子保持部１０２が立設状態で固定されていたが、図１４に示した第３の実施形態では、基台１３５が縦置き配置されて、この基台１３５に対して、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５と相反する側の素子保持部１３２の面１３２ｃを基台１３５の面１３５ａに当接させて、素子アセンブリ１３４が基台１３５に固定されている。
【０１０７】
ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は、基台１３５に支持される集光レンズ保持体１３７に保持されて、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５とともに基台１３５に一体的に支持されている。半導体レーザ３１は基台１３５に支持させてもよいが、別にあるベース部材に基台１３５とともに支持させてもよい。
【０１０８】
ここで、半導体レーザ３１に対して基台１３５を幅方向に移動可能に構成することで、分極反転領域の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置を波長変換効率が最高となるように調整することができる。また、ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３の集光レンズ保持体１３７を基台１３５に対して光軸方向および高さ方向に移動可能に構成することで、半導体レーザ３１に対するＦＡＣレンズ３２の離間距離および高さ位置を調整することができる。
【０１０９】
（第３の実施形態の変形例）
図１６は、本発明の第３の実施形態の変形例に係る、素子アセンブリ１５１を示す斜視図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【０１１０】
図１５に示したように、固体レーザ素子３４のスタック１４１と波長変換素子３５のスタック１４２と基板１４３とを同時に切断して素子アセンブリ１３４を得る場合、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の高さ方向の寸法に合わせて、素子保持部１３２の高さ方向の寸法が小さくなる。このため、図１４に示したように、縦置き配置された基台１３５に対して、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が当接する取付基準面１３８と相反する側の素子保持部１３２の面１３２ｃを当接させて固定すると、接合面積を十分に大きく確保することができないため、素子アセンブリ１３４の取付精度が低下するおそれがある。
【０１１１】
そこで、図１６に示すように、素子保持部１５２の幅方向の寸法を大きくする。これには、素子保持部１５２の元になる基板の厚さを大きくすればよい。そして、素子保持部１５２の元になる基板を切断した際の切断面である下面１５２ａを、基台１５３の上面１５３ａに当接させて、素子保持部１５２を基台１５３に固定する。これにより接合面積を大きく確保することができるため、素子アセンブリ１５１の取付精度を高めることができる。
【０１１２】
また、素子保持部１５２の下面１５２ａおよび基台１５３の上面１５３ａは、波長変換素子３５の分極反転領域の深さ方向に平行となり、素子保持部１５２の下面１５２ａを基台１５３の上面１５３ａ上で摺動させることで、波長変換素子３５を分極反転領域の深さ方向に移動させることができ、これにより波長変換効率が最高となるように波長変換素子３５の位置を調整することができる。なお、位置調整時に、波長変換素子３５の光軸方向の位置がずれないように、素子保持部１５２および基台１５３に、ガイド溝などの適宜な規制手段を設けるとよい。
【０１１３】
図１７は、本画像表示装置１をノート型の情報処理装置１６１に内蔵した例を示す斜視図である。情報処理装置１６１の筐体１６２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１６２内に収容され、使用時には画像表示装置１が筐体１６２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１６３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。
【０１１４】
なお、前記の例では、緑色レーザ光源装置２のレーザチップ４１、固体レーザ素子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。
【０１１５】
また、前記の各例では、図８，図９，図１１，図１４に示したように、波長変換素子３５を位置決めする取付基準面６２、９３、１０６、１３８を１つの平面として、これに固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の１面が全面に渡って当接する構成としたが、この取付基準面が設けられている位置に、同一の高さを有する３つの凸部を設けて、この凸部の頂面を、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を位置決めする取付基準面としてもよい。この構成では、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を３点で支持する状態となる。
【０１１６】
前記の各例のように、取付基準面を１つの平面とした場合、取付基準面の平面度の精度を上げるのに限界があるため、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５に僅かなガタツキが発生することが避けられず、この場合、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度が１つに定まらない。この固体レーザ素子３４および波長変換素子３５のガタツキによる角度変化は予測が難しく、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度にバラツキが発生する。さらに、接着剤の硬化時の収縮にもバラツキがあり、これが固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度のバラツキを拡大させる。
【０１１７】
これに対して、３つの凸部により固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を３点で支持する構成では、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５にガタツキが発生しなくなり、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が安定して支持される。さらに、打痕や異物の噛み込み、部品変形といったバラツキ要因の影響を受けにくくなるため、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度のバラツキが低減される。このため、歩留まりを向上させることができる。
【０１１８】
また、各実施形態で種々の特徴ある構成を例示したが、これらの構成は例示した実施形態にのみ適用されるものではなく、特に支障がなければ、適宜に他の実施形態に係る構成と組み合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明にかかるレーザ光源装置は、組み付け後の波長変換素子の角度調整を不要にして、構造の簡素化により製造コストの削減を図ることができる効果を有し、画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 画像表示装置
２、１０１、１３１ 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
３４ 固体レーザ素子
３４ａ 入射面、３４ｂ 出射面、３４ｃ，３４ｄ 側面、３４ｅ 頂面、３４ｆ 底面
３５ 波長変換素子
３５ａ 入射面、３５ｂ 出射面、３５ｃ，３５ｄ 側面、３５ｅ 頂面、３５ｆ 底面
３８、１０４、１３５、１５３ 基台
５５、９１、１０２、１２２、１３２、１５２ 素子保持部
１５２ａ 下面（切断面）
６２、９３、１０６、１３８ 取付基準面
７１ 分極反転領域
１０３、１２１、１３４、１５１ 素子アセンブリ
１０８、１３６ カバー部
１２３ 放熱フィン
【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緑色レーザ光源装置においては、レーザ光の光軸に対する波長変換素子の角度に応じてレーザ光の出力が変化するため、出力が最大となる角度に波長変換素子を配置することが望ましい。これには、組み付け後に、出力を監視しながら波長変換素子の角度を調整することができる構成とするとよいが、この場合、構造が複雑化して製造コストが嵩むという問題が生じる。
【０００６】
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、組み付け後の波長変換素子の角度調整を不要にして、構造の簡素化により製造コストの削減を図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】
【０００７】
本発明のレーザ光源装置は、分極反転領域が周期的に形成された波長変換素子と、この波長変換素子を保持する素子保持部を介して前記波長変換素子を支持する基台と、を有し、前記素子保持部には、前記波長変換素子を位置決めする取付基準面が、光軸に対して平行に形成され、前記波長変換素子は、略平行六面体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交し、且つ前記入射面および前記出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜するように配置された構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、波長変換素子が、取付基準面に当接して、その入射面および出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した状態に配置されるため、組み付け後に波長変換素子の角度を調整する必要がなくなる。このため、構造の簡素化により製造コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置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】緑色レーザ光源装置２の模式的な断面図
【図５】波長変換素子３５の斜視図
【図６】波長変換素子３５の製造工程を示す模式図
【図７】光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂ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】素子保持部５５の斜視図
【図９】本発明の第１の実施形態の変形例に係る素子保持部９１を示す斜視図
【図１０】素子保持部９１の断面図
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る緑色レーザ光源装置１０１の斜視図
【図１２】波長変換素子３５の製造工程を示す模式図
【図１３】本発明の第２の実施形態の変形例に係る素子アセンブリ１２１を示す斜視図
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る緑色レーザ光源装置１３１の斜視図
【図１５】素子アセンブリ１３４の製造工程を示す模式図
【図１６】本発明の第３の実施形態の変形例に係る、素子アセンブリ１５１を示す斜視図
【図１７】本画像表示装置１をノート型の情報処理装置１６１に内蔵した例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、分極反転領域が周期的に形成された波長変換素子と、この波長変換素子を保持する素子保持部を介して前記波長変換素子を支持する基台と、を有し、前記素子保持部には、前記波長変換素子を位置決めする取付基準面が、光軸に対して平行に形成され、前記波長変換素子は、略平行六面体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交し、且つ前記入射面および前記出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜するように配置された構成とする。
【００１１】
これによると、波長変換素子が、取付基準面に当接して、その入射面および出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した状態に配置されるため、組み付け後に波長変換素子の角度を調整する必要がなくなる。このため、構造の簡素化により製造コストの削減を図ることができる。
【００１２】
なお、波長変換素子の入射面および出射面を、光軸方向に直交する平面に対して傾斜させることで、入射面および出射面でのレーザ光の屈折により、レーザ光の進路をずらして、レーザ光の干渉による出力の低下を避けることができ、レーザ光の出力が最大となるように、光軸方向に直交する平面に対する入射面および出射面の傾斜角度が設定される。
【００１３】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に対して略平行となる２つの面の一方を前記取付基準面に当接させて位置決めされるようにした構成とする。
【００１４】
また、第３の発明は、前記第１の発明において、前記波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に対して略直交する２つの面の一方を前記取付基準面に当接させて位置決めされるようにした構成とする。
【００１５】
また、第４の発明は、前記第３の発明において、前記波長変換素子において前記素子保持部と相反する側の面に当接するカバー部を有し、前記素子保持部および前記カバー部が、導電性を有する材料にて形成されるとともに導体で互いに電気的に接続された構成とする。
【００１６】
これによると、波長変換素子において分極反転領域の深さ方向に相対する２つの面が電気的に接続されるため、その２つの面を同一の電位に維持して、分極反転のチャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
【００１７】
また、第５の発明は、前記第１乃至第４の発明において、励起用レーザ光により励起されて基本波長レーザ光を出力する固体レーザ素子を有し、前記取付基準面は、前記波長変換素子とともに前記固体レーザ素子を位置決めし、前記固体レーザ素子は、略直方体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、前記入射面および前記出射面が光軸方向に対して直交するように配置された構成とする。
【００１８】
これによると、波長変換素子と固体レーザ素子とが同一の取付基準面で位置決めされて一体化されるため、組み付け後に波長変換素子および固体レーザ素子の相対位置を調整する手間を省いて工数を削減することができる。
【００１９】
また、第６の発明は、前記第５の発明において、前記波長変換素子と前記固体レーザ素子と前記素子保持部とが互いに固着されて一体化された素子アセンブリを有し、この素子アセンブリは、前記波長変換素子の素材と前記固体レーザ素子の素材と前記素子保持部の素材とを互いに固着した上で同時に切断して得られる構成とする。
【００２０】
これによると、素子保持部に波長変換素子および固体レーザ素子を個別に取り付ける手間を省いて工数を削減することができる。また、波長変換素子および固体レーザ素子が比較的大きな寸法を有する素材の状態で素子保持部の素材に取り付けられるため、波長変換素子および固体レーザ素子の取付精度を高めることができる。
【００２１】
また、第７の発明は、前記第６の発明において、前記素子保持部は、その素材を切断した際の切断面を前記基台に当接させて固定された構成とする。
【００２２】
これによると、素子保持部の素材の厚さを大きくすることで、切断面の寸法を大きくして、接合面積を大きく確保することができ、これにより素子アセンブリの取付精度を高めることができる。
【００２３】
また、第８の発明は、前記第１乃至第７の発明において、前記波長変換素子において前記素子保持部と相反する側の面に当接するカバー部を有し、前記素子保持部および前記カバー部が、熱抵抗の小さな材料にて形成された構成とする。
【００２４】
これによると、波長変換素子の発熱を外部に逃がす放熱性を高めることができる。特にカバー部が波長変換素子とともに固体レーザ素子に接するものであれば、固体レーザ素子の発熱を外部に逃がす放熱性も高めることができる。
【００２５】
また、第９の発明は、前記第１乃至第８の発明において、前記素子保持部は、前記波長変換素子が当接する面と相反する側に放熱フィンを備えた構成とする。
【００２６】
これによると、波長変換素子の発熱を外部に逃がす放熱性を高めることができる。特に素子保持部が波長変換素子とともに固体レーザ素子に接するものであれば、固体レーザ素子の発熱を外部に逃がす放熱性も高めることができる。
【００２７】
また、第１０の発明は、前記第１乃至第９の発明において、前記波長変換素子における光軸方向に直交する平面に対する前記入射面および出射面の傾斜角度が０．６±０．４度の範囲に設定された構成とする。
【００２８】
これによると、波長変換素子の波長変換効率が高くなり、レーザ光の出力を高めることができる。
【００２９】
また、第１１の発明は、前記第１乃至第１０の発明において、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レーザから出力される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固体レーザ素子と、を有し、前記波長変換素子は、前記固体レーザ素子から出力される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ものである構成とする。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置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。
【００３３】
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視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
固体レーザ素子３４は、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
そこでここでは、波長変換素子３５の入射面３５ａおよび出射面３５ｂを、光軸方向に直交する平面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。
【００５１】
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。
【００５２】
図３は、緑色レーザ光源装置２の斜視図である。図４は、緑色レーザ光源装置２の模式的な断面図である。
【００５３】
図３および図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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、光軸方向に移動可能に基台３８に支持されており、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とが接着剤で互いに固定される。
【００５６】
固体レーザ素子３４および波長変換素子３５は、基台３８に一体的に形成された素子保持部５５に保持される。素子保持部５５には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を収容する素子収容部５６が溝状に形成されており、素子収容部５６の内面と固体レーザ素子３４および波長変換素子３５との間に接着剤を装填して、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が素子保持部５５に固定される。この素子保持部５５については後に詳しく説明する。なお、素子保持部５５は、基台３８と別体に形成された上で基台３８に固定される構成としてもよい。
【００５７】
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。
【００５８】
なお、前記の各部材、例えば固体レーザ素子３４および波長変換素子３５と素子保持部５５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。
【００５９】
図５は、波長変換素子３５の斜視図である。図６は、波長変換素子３５の製造工程を示す模式図である。
【００６０】
図５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７１と非分極反転領域７２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７１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。
【００６１】
周期的な分極反転構造を形成するには、周期電極７３と対向電極７４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。すると、周期電極７３に対応する部分の分極方向が反転し、分極反転領域７１が周期電極７３から対向電極７４に向けて楔形状に形成される。
【００６２】
実際には、図６に示すプロセスで波長変換素子３５が製作される。まず、強誘電体結晶からなるウエハー７５に電極薄膜を積層し、ついでフォトリソグラフィおよびエッチングにより電極パターンを形成する。次に、電極パターンが形成されたウエハー７５から基板７６を切り出し、さらに適当な大きさに切断する。これにより得られた短冊状のスタック７７に対して、電極を用いて電圧を印加する分極反転処理を実施して、スタック７７に分極反転構造を形成する。また、波長変換素子３５の入射面３５ａおよび出射面３５ｂとなるスタック７７の端面７８，７９を光学研磨する。そして、スタック７７から１つの波長変換素子３５となるチップを切り出す。
【００６３】
このように比較的大きな寸法であるスタック７７の段階で光学研磨を行うため、スタック７７を確実に位置決めして光学研磨を行うことができ、これにより入射面３５ａおよび出射面３５ｂの平面度および平行度を高精度に確保することができる。
【００６４】
またここでは、基板７６からスタック７７を切り出す際に、電極パターン８０の延在方向に対して切り出し線を所定の傾斜角度αで傾斜させている。一方、スタック７７から波長変換素子３５を切り出す際には、電極パターン８０の延在方向に対して切り出し線を直交させている。これにより、入射面３５ａおよび出射面３５ｂが、切断面である頂面３５ｅおよび底面３５ｆに直交する平面に対して傾斜角度αで傾斜した状態となり、また分極反転領域の延在方向が頂面３５ｅおよび底面３５ｆに直交する向きとなる。なお、精度が不足する場合には、研磨を行うようにしてもよい。
【００６５】
このようにして製作された波長変換素子３５は、３組の平行平面のうち、１組の平行平面のみが平行四辺形（長方形を除く）をなし、残る２組の平行平面が長方形をなす平行六面体となる。具体的には、分極反転領域の深さ方向に相対する２つの側面３５ｃ，３５ｄが平行四辺形をなし、他の面、すなわち入射面３５ａおよび出射面３５ｂと、分極反転領域の延在方向に相対する頂面３５ｅおよび底面３５ｆは、長方形をなす。なお、入射面３５ａと出射面３５ｂとは精密に平行となるが、２つの側面３５ｃ，３５ｄ同士、および頂面３５ｅと底面３５ｆとは必ずしも精密に平行とはなっていない。
【００６６】
なお、図５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７３および対向電極７４を図示したが、この周期電極７３および対向電極７４は、スタックの段階で研磨により削除される。
【００６７】
図７は、光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂ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、光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂの傾斜角度θに応じて変化し、入射面３５ａおよび出射面３５ｂが傾斜していない状態（θ＝０）では波長変換効率ηが低く、入射面３５ａおよび出射面３５ｂを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。
【００６８】
これは、傾斜角度θが０の場合、図２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、入射面３５ａおよび出射面３５ｂを傾斜させることで、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。
【００６９】
特にここでは、図４に示したように、波長変換素子３５の入射面３５ａおよび出射面３５ｂが光軸方向に直交する平面に対して傾斜するように形成され、この入射面３５ａおよび出射面３５ｂの傾斜角度θが、図７に示した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の製作精度および取付精度を確保する。
【００７０】
また、図５に示したように、分極反転領域７１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する、分極反転領域７１の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置が変化すると、レーザ光の光路上に位置する分極反転領域７１と非分極反転領域７２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、波長変換効率が最高となる、すなわちレーザ光の出力が最大となるように、分極反転領域７１の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置が設定される。
【００７１】
ここで、図示する例とは逆に、分極反転領域の延在方向に相対する２つの面３５ｅ，３５ｆを平行四辺形とする構成も考えられるが、図示する例のように、分極反転領域の深さ方向に相対する２つの面３５ｃ，３５ｄを平行四辺形とすると、図２に示したレーザ光のビームＢ１，Ｂ２が、分極反転領域の深さ方向に関して同一位置で、分極反転領域の延在方向にずれた位置を通過するようになる。このため、分極反転領域の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置を適切に設定することで、レーザ光のビームＢ１，Ｂ２がともに波長変換効率が最高となる位置を通過するようになり、レーザ光の出力を高めることができる。
【００７２】
図８は、素子保持部５５の斜視図である。固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を保持する素子保持部５５の素子収容部５６内には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を位置決めする取付基準面６２が、光軸に対して平行となる平面に形成されている。
【００７３】
固体レーザ素子３４は、略直方体に形成され、入射面３４ａおよび出射面３４ｂに隣接する４つの面３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆのうちの底面３４ｆを取付基準面６２に当接させて位置決めされる。波長変換素子３５は、略平行六面体に形成され、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する４つの面３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのうち、分極反転領域の深さ方向に対して平行となる２つの面３５ｅ，３５ｆの一方の底面３５ｆを取付基準面６２に当接させて位置決めされる。
【００７４】
組み立てる際には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を、底面３４ｆ，３５ｆと相反する側から治具で押圧して、底面３４ｆ，３５ｆを取付基準面６２に密着させ、この状態で素子収容部５６の内面と固体レーザ素子３４および波長変換素子３５との間に接着剤を装填し、接着剤を硬化させることで、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が素子保持部５５に固定される。
【００７５】
特に波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄに装填される接着剤には導電性接着剤が用いられ、また、素子保持部５５は金属材料などの導電性材料で形成されている。これにより、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄ同士が電気的に接続され、側面３５ｃ，３５ｄを同一の電位に維持して、チャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
【００７６】
このように構成された素子保持部５５では、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が、同一の取付基準面６２で位置決めされて一体化される。このため、組み付け後に固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の相対位置を調整する手間が不要となり、工数を削減することができる。
【００７７】
なお、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄは、図６に示したように、電極パターン８０が形成されたウエハー７５の表裏両面であり、分極反転領域の深さ方向に相対し、この側面３５ｃ，３５ｄが光軸に対して略平行となるように波長変換素子３５を配置することで、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交する状態となり、波長変換が適切に行われる。
【００７８】
（第１の実施形態の変形例）
図９は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る素子保持部９１を示す斜視図である。図１０は、素子保持部９１の断面図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【００７９】
ここでは、図９に示すように、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を保持する素子保持部９１の素子収容部９２内に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を位置決めする取付基準面９３が、光軸に対して平行となるように形成されている。図４および図８に示した例では、基台３８の底面５１に対して平行となる向きの内面が取付基準面６２となっていたが、ここでは基台３８の底面５１に対して直交する向きの内面が取付基準面９３となっている。
【００８０】
固体レーザ素子３４は、略直方体に形成され、入射面３４ａおよび出射面３４ｂに隣接する４つの面３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆのうちの側面３４ｄを取付基準面９３に当接させて位置決めされる。波長変換素子３５は、略平行六面体に形成され、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する４つの面３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのうち、分極反転領域の深さ方向に対して略直交する２つの面３５ｃ，３５ｄの一方の側面３５ｄを取付基準面９３に当接させて位置決めされる。
【００８１】
組み立てる際には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を、側面３４ｄ，３５ｄと相反する側から治具で押圧して、側面３４ｄ，３５ｄを取付基準面９３に密着させ、この状態で素子収容部９２の内面と固体レーザ素子３４および波長変換素子３５との間に接着剤を装填し、接着剤を硬化させることで、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が素子保持部９１に固定される。
【００８２】
図１０に示すように、素子保持部９１には、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄに対向する位置に接着剤装填用の凹部９５が形成されており、この凹部９５に導電性接着剤９６が装填される。また、素子保持部９１は金属材料などの導電性材料にて形成されている。これにより、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄ同士が電気的に接続され、側面３５ｃ，３５ｄを同一の電位に維持して、分極反転のチャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。なお、取付基準面９３と相反する側において素子収容部９２の内面と波長変換素子３５との間に形成される隙間には、素子保持部９１と波長変換素子３５とを固定する接着剤９７が装填される。
【００８３】
なお、図８に示した第１の実施形態と図９に示した変形例とを組み合わせる、すなわち基台３８の底面５１に対して平行となる向きの取付基準面６２と、基台３８の底面５１に対して直交する向きの取付基準面９３との双方を有する構成も可能である。この場合、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の底面３４ｆ，３５ｆを取付基準面６２に当接させると同時に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の側面３４ｄ，３５ｄを取付基準面９３に当接させることで、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が２方向で位置決めされる。
【００８４】
この構成では、固体レーザ素子３４の製作工程で、入射面３４ａおよび出射面３４ｂに隣接する２つの面の角度を管理し、また波長変換素子３５の製作工程で、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する２つの面の角度を管理する必要があるが、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の組付工程では、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が２方向で位置決めされるため、治具による固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度の精度を管理する手間を省くことができる。
【００８５】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る緑色レーザ光源装置１０１の斜視図である。図１２は、波長変換素子３５の製造工程を示す模式図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【００８６】
ここでは、図１１に示すように、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が、これを保持する平板状をなす素子保持部１０２で一体化されて、素子アセンブリ１０３を構成している。素子保持部１０２は、横置き配置された基台１０４上に立設状態で固定されている。
【００８７】
ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は、集光レンズ保持体１０５に保持され、この集光レンズ保持体１０５は基台１０４に支持されている。半導体レーザ３１は、取付部材５３を介して基台１０４に支持されている。
【００８８】
素子保持部１０２においては、その一方の面が、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を同時に位置決めする取付基準面１０６となる。固体レーザ素子３４は、略直方体に形成され、入射面３４ａおよび出射面３４ｂに隣接する４つの面３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆのうちの側面３４ｄを取付基準面１０６に当接させて位置決めされる。波長変換素子３５は、略平行六面体に形成され、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに隣接する４つの面３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのうち、分極反転領域の深さ方向に対して略直交する２つの側面３５ｃ，３５ｄの一方の側面３５ｄを取付基準面１０６に当接させて位置決めされる。
【００８９】
固体レーザ素子３４および波長変換素子３５は接着剤１０７で素子保持部１０２に固着されて一体化される。組み立てる際には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を、各々の側面３４ｄ，３５ｄと相反する側から治具で押圧して、側面３４ｄ，３５ｄを取付基準面１０６に密着させ、この状態で接着剤１０７を硬化させることで、素子保持部１０２に固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が固定される。
【００９０】
特にここでは、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５における素子保持部１０２と相反する側の面に当接するカバー部１０８が設けられている。このカバー部１０８は、接着剤１０７で固体レーザ素子３４および波長変換素子３５と固着される。なお、組み立て時には、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を、素子保持部１０２とカバー部１０８とで挟み込んだ状態で接着剤１０７を硬化させて、固体レーザ素子３４と波長変換素子３５と素子保持部１０２とカバー部１０８とを同時に固定するようにしてもよい。
【００９１】
素子保持部１０２およびカバー部１０８は、熱抵抗が小さい金属材料、例えば銅やアルミニウムあるいはこれらを主体とした合金などで形成されている。これにより、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の発熱を基台１０４に逃して放熱する際の放熱性を高めることができる。固体レーザ素子３４および波長変換素子３５は、温度の上昇に伴って効率が低下するため、放熱性を高めることで、温度の上昇に伴う効率低下を抑えることができる。
【００９２】
また、素子保持部１０２およびカバー部１０８は導電性を有し、接着剤１０７には導電性接着剤が用いられ、素子保持部１０２およびカバー部１０８が連結される基台１０４は、金属材料などの導電性材料で形成され、素子保持部１０２とカバー部１０８とを電気的に接続する導体として機能する。これにより、波長変換素子３５の側面３５ｃ，３５ｄ同士が電気的に接続され、側面３５ｃ，３５ｄを同一の電位に維持して、分極反転のチャージアップによる屈折率の変化を抑えることができる。
【００９３】
固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を素子保持部１０２に組み付けるにあたっては、ボンディング装置（ダイボンダー）を用いるとよい。これにより、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を素子保持部１０２上に高精度に実装することができる。
【００９４】
なお、前記のように、分極反転領域の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置に応じて波長変換効率が変化するため、レーザ光の出力を高めるために、分極反転領域の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置を調整することができるようにするとよいが、このような要望に対しては、素子アセンブリ１０３を基台１０４に対して幅方向に移動可能に構成すればよい。
【００９５】
また、図８に示した第１の実施形態では、波長変換素子３５において、分極反転領域の延在方向が、入射面３５ａおよび出射面３５ｂに対して傾斜し、頂面３５ｅおよび底面３５ｆに対して直交する、すなわち光軸方向に対して直交していたが、図１１に示す第２の実施形態では、分極反転領域の延在方向が、入射面３５ａおよび出射面３５ｂと平行となり、光軸方向に直交する平面に対して傾斜した形態となっている。このような形態の波長変換素子３５は、図１２に示すプロセスで製作することができる。
【００９６】
ここでは、スタック７７から波長変換素子３５を切り出す際に、電極パターン８０の延在方向に直交する向きに対して切り出し線を所定の傾斜角度βで傾斜させている。この傾斜角度βは、光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂの傾斜角度θ（例えば０．６±０．４度）と同一である。一方、基板７６からスタック７７を切り出す際には、電極パターン８０の延在方向に対して切り出し線を直交させている。これにより、入射面３５ａおよび出射面３５ｂが、切断面である頂面３５ｅおよび底面３５ｆに直交する平面に対して傾斜した状態となり、また電極パターン８０に沿って形成される分極反転領域７１の延在方向が、頂面３５ｅおよび底面３５ｆに直交せず、入射面３５ａおよび出射面３５ｂと平行となる。
【００９７】
（第２の実施形態の変形例）
図１３は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る素子アセンブリ１２１を示す斜視図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【００９８】
ここでは、図１１に示した第２の実施形態と同様に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を保持する素子保持部１２２が、横置き配置された基台１０４上に立設状態で固定されているが、特にここでは、素子保持部１２２の裏面側、すなわち固体レーザ素子３４および波長変換素子３５と相反する側に、放熱フィン１２３が設けられている。これにより、素子保持部１２２からの放熱が促進され、放熱性を高めることができる。
【００９９】
（第３の実施形態）
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る緑色レーザ光源装置１３１の斜視図である。図１５は、素子アセンブリ１３４の製造工程を示す模式図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【０１００】
図１４に示すように、この緑色レーザ光源装置１３１では、第２の実施形態と同様に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を素子保持部１３２に接着剤１３３で固着して一体化した素子アセンブリ１３４を有しているが、この素子アセンブリ１３４は、図１５に示すように、固体レーザ素子３４のスタック１４１と波長変換素子３５のスタック１４２とを素子保持部１３２の元になる１枚の基板１４３に固着して、固体レーザ素子３４のスタック１４１と波長変換素子３５のスタック１４２と基板１４３とを同時に切断することで得られる。
【０１０１】
固体レーザ素子３４のスタック１４１は、入射面３４ａおよび出射面３４ｂとなる端面１４４，１４５が互いに平行となるように研磨されており、波長変換素子３５のスタック１４２も、入射面３５ａおよび出射面３５ｂとなる端面１４６，１４７が互いに平行となるように研磨されている。なお、波長変換素子３５のスタック１４２は、図１２に示した例と同様に、端面１４６，１４７が電極パターン８０の延在方向に平行となるように切り出されたものである。
【０１０２】
基板１４３は、銅やアルミニウムなどからなる平板材であり、この基板１４３上に、固体レーザ素子３４のスタック１４１および波長変換素子３５のスタック１４２がボンディング実装される。このとき、固体レーザ素子３４のスタック１４１の端面１４４，１４５に対して、波長変換素子３５のスタック１４２の端面１４６，１４７が、所定の傾斜角度γで傾斜するように取り付けられる。そして、固体レーザ素子３４のスタック１４１の端面１４４，１４５に直交する切断線で切断される。
【０１０３】
波長変換素子３５のスタック１４２の傾斜角度γは、光軸方向に直交する平面に対する入射面３５ａおよび出射面３５ｂの傾斜角度θ（例えば０．６±０．４度）と同一であり、図１４に示したように、素子保持部１３２の切断面１３２ａ，１３２ｂ、固体レーザ素子３４の頂面３４ｅおよび底面３４ｆ、および波長変換素子３５の頂面３５ｅおよび底面３５ｆが、光軸方向に対して平行となるように、素子アセンブリ１３４を基台１３５に配置すると、波長変換素子３５の入射面３４ａおよび出射面３４ｂが光軸方向に対して直交し、波長変換素子３５の入射面３５ａおよび出射面３５ｂが光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度θで傾斜した状態となる。
【０１０４】
このように固体レーザ素子３４のスタック１４１と波長変換素子３５のスタック１４２とを素子保持部１３２の元になる基板１４３で一体化した上で切断するため、素子保持部１３２に固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を個別に取り付ける手間がなくなり、工数を削減することができる。また、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５は、比較的大きな寸法のスタック１４１，１４２の状態で基板１４３に取り付けられるため、素子保持部１３２に対する固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付精度を高めることができる。
【０１０５】
なお、図１４に示した例では、図１１に示した第２の実施形態と同様に、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５における素子保持部１３２と相反する側の面に当接するカバー部１３６が設けられているが、この場合、カバー部１３６の元になる基板を、図１５に示したように、素子保持部１３２の元になる基板１４３とともに、固体レーザ素子３４のスタック１４１および波長変換素子３５のスタック１４２に固着して、まとめて切断するようにすると、工数を削減することができる。
【０１０６】
また、図１４に示したように、この第３の実施形態は、素子アセンブリ１３４と基台１３５との位置関係が、図１１に示した第２の実施形態と異なっている。すなわち、図１１に示した第２の実施形態では、基台１０４が横置き配置されて、この基台１０４に対して素子保持部１０２が立設状態で固定されていたが、図１４に示した第３の実施形態では、基台１３５が縦置き配置されて、この基台１３５に対して、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５と相反する側の素子保持部１３２の面１３２ｃを基台１３５の面１３５ａに当接させて、素子アセンブリ１３４が基台１３５に固定されている。
【０１０７】
ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３は、基台１３５に支持される集光レンズ保持体１３７に保持されて、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５とともに基台１３５に一体的に支持されている。半導体レーザ３１は基台１３５に支持させてもよいが、別にあるベース部材に基台１３５とともに支持させてもよい。
【０１０８】
ここで、半導体レーザ３１に対して基台１３５を幅方向に移動可能に構成することで、分極反転領域の深さ方向に関する波長変換素子３５の位置を波長変換効率が最高となるように調整することができる。また、ＦＡＣレンズ３２およびロッドレンズ３３の集光レンズ保持体１３７を基台１３５に対して光軸方向および高さ方向に移動可能に構成することで、半導体レーザ３１に対するＦＡＣレンズ３２の離間距離および高さ位置を調整することができる。
【０１０９】
（第３の実施形態の変形例）
図１６は、本発明の第３の実施形態の変形例に係る、素子アセンブリ１５１を示す斜視図である。なお、特に言及しない部分の構成は第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【０１１０】
図１５に示したように、固体レーザ素子３４のスタック１４１と波長変換素子３５のスタック１４２と基板１４３とを同時に切断して素子アセンブリ１３４を得る場合、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の高さ方向の寸法に合わせて、素子保持部１３２の高さ方向の寸法が小さくなる。このため、図１４に示したように、縦置き配置された基台１３５に対して、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が当接する取付基準面１３８と相反する側の素子保持部１３２の面１３２ｃを当接させて固定すると、接合面積を十分に大きく確保することができないため、素子アセンブリ１３４の取付精度が低下するおそれがある。
【０１１１】
そこで、図１６に示すように、素子保持部１５２の幅方向の寸法を大きくする。これには、素子保持部１５２の元になる基板の厚さを大きくすればよい。そして、素子保持部１５２の元になる基板を切断した際の切断面である下面１５２ａを、基台１５３の上面１５３ａに当接させて、素子保持部１５２を基台１５３に固定する。これにより接合面積を大きく確保することができるため、素子アセンブリ１５１の取付精度を高めることができる。
【０１１２】
また、素子保持部１５２の下面１５２ａおよび基台１５３の上面１５３ａは、波長変換素子３５の分極反転領域の深さ方向に平行となり、素子保持部１５２の下面１５２ａを基台１５３の上面１５３ａ上で摺動させることで、波長変換素子３５を分極反転領域の深さ方向に移動させることができ、これにより波長変換効率が最高となるように波長変換素子３５の位置を調整することができる。なお、位置調整時に、波長変換素子３５の光軸方向の位置がずれないように、素子保持部１５２および基台１５３に、ガイド溝などの適宜な規制手段を設けるとよい。
【０１１３】
図１７は、本画像表示装置１をノート型の情報処理装置１６１に内蔵した例を示す斜視図である。情報処理装置１６１の筐体１６２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１６２内に収容され、使用時には画像表示装置１が筐体１６２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１６３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。
【０１１４】
なお、前記の例では、緑色レーザ光源装置２のレーザチップ４１、固体レーザ素子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。
【０１１５】
また、前記の各例では、図８，図９，図１１，図１４に示したように、波長変換素子３５を位置決めする取付基準面６２、９３、１０６、１３８を１つの平面として、これに固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の１面が全面に渡って当接する構成としたが、この取付基準面が設けられている位置に、同一の高さを有する３つの凸部を設けて、この凸部の頂面を、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を位置決めする取付基準面としてもよい。この構成では、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を３点で支持する状態となる。
【０１１６】
前記の各例のように、取付基準面を１つの平面とした場合、取付基準面の平面度の精度を上げるのに限界があるため、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５に僅かなガタツキが発生することが避けられず、この場合、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度が１つに定まらない。この固体レーザ素子３４および波長変換素子３５のガタツキによる角度変化は予測が難しく、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度にバラツキが発生する。さらに、接着剤の硬化時の収縮にもバラツキがあり、これが固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度のバラツキを拡大させる。
【０１１７】
これに対して、３つの凸部により固体レーザ素子３４および波長変換素子３５を３点で支持する構成では、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５にガタツキが発生しなくなり、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５が安定して支持される。さらに、打痕や異物の噛み込み、部品変形といったバラツキ要因の影響を受けにくくなるため、固体レーザ素子３４および波長変換素子３５の取付角度のバラツキが低減される。このため、歩留まりを向上させることができる。
【０１１８】
また、各実施形態で種々の特徴ある構成を例示したが、これらの構成は例示した実施形態にのみ適用されるものではなく、特に支障がなければ、適宜に他の実施形態に係る構成と組み合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明にかかるレーザ光源装置は、組み付け後の波長変換素子の角度調整を不要にして、構造の簡素化により製造コストの削減を図ることができる効果を有し、画像表示装置の光源に用いられるレーザ光源装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 画像表示装置
２、１０１、１３１ 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
３４ 固体レーザ素子
３４ａ 入射面、３４ｂ 出射面、３４ｃ，３４ｄ 側面、３４ｅ 頂面、３４ｆ 底面
３５ 波長変換素子
３５ａ 入射面、３５ｂ 出射面、３５ｃ，３５ｄ 側面、３５ｅ 頂面、３５ｆ 底面
３８、１０４、１３５、１５３ 基台
５５、９１、１０２、１２２、１３２、１５２ 素子保持部
１５２ａ 下面（切断面）
６２、９３、１０６、１３８ 取付基準面
７１ 分極反転領域
１０３、１２１、１３４、１５１ 素子アセンブリ
１０８、１３６ カバー部
１２３ 放熱フィン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極反転領域が周期的に形成された波長変換素子と、
この波長変換素子を保持する素子保持部を介して前記波長変換素子を支持する基台と、を有し、
前記素子保持部には、前記波長変換素子を位置決めする取付基準面が、光軸に対して平行に形成され、
前記波長変換素子は、略平行六面体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交し、且つ前記入射面および前記出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜するように配置されたことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に対して略平行となる２つの面の一方を前記取付基準面に当接させて位置決めされるようにし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】
前記波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に対して略直交する２つの面の一方を前記取付基準面に当接させて位置決めされるようにし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４】
前記波長変換素子において前記素子保持部と相反する側の面に当接するカバー部を有し、前記素子保持部および前記カバー部が、導電性を有する材料にて形成されるとともに導体で互いに電気的に接続されたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
励起用レーザ光により励起されて基本波長レーザ光を出力する固体レーザ素子を有し、
前記取付基準面は、前記波長変換素子とともに前記固体レーザ素子を位置決めし、
前記固体レーザ素子は、略直方体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、前記入射面および前記出射面が光軸方向に対して直交するように配置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】
前記波長変換素子と前記固体レーザ素子と前記素子保持部とが互いに固着されて一体化された素子アセンブリを有し、この素子アセンブリは、前記波長変換素子の素材と前記固体レーザ素子の素材と前記素子保持部の素材とを互いに固着した上で同時に切断して得られることを特徴とする請求項５に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記素子保持部は、その素材を切断した際の切断面を前記基台に当接させて固定されたことを特徴とする請求項６に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記波長変換素子において前記素子保持部と相反する側の面に当接するカバー部を有し、前記素子保持部および前記カバー部が、熱抵抗の小さな材料にて形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記素子保持部は、前記波長変換素子が当接する面と相反する側に放熱フィンを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項１０】
前記波長変換素子における光軸方向に直交する平面に対する前記入射面および出射面の傾斜角度が０．６±０．４度の範囲に設定されたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項１１】
励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、
この半導体レーザから出力される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固体レーザ素子と、を有し、
前記波長変換素子は、前記固体レーザ素子から出力される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ものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項１】
分極反転領域が周期的に形成された波長変換素子と、
この波長変換素子を保持する素子保持部を介して前記波長変換素子を支持する基台と、を有し、
前記素子保持部には、前記波長変換素子を位置決めする取付基準面が、光軸に対して平行に形成され、
前記波長変換素子は、略平行六面体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、分極反転領域の深さ方向が光軸と略直交し、且つ前記入射面および前記出射面が光軸方向に直交する平面に対して所定の傾斜角度で傾斜するように配置されたことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に対して略平行となる２つの面の一方を前記取付基準面に当接させて位置決めされるようにし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】
前記波長変換素子は、分極反転領域の深さ方向に対して略直交する２つの面の一方を前記取付基準面に当接させて位置決めされるようにし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４】
前記波長変換素子において前記素子保持部と相反する側の面に当接するカバー部を有し、前記素子保持部および前記カバー部が、導電性を有する材料にて形成されるとともに導体で互いに電気的に接続されたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
励起用レーザ光により励起されて基本波長レーザ光を出力する固体レーザ素子を有し、
前記取付基準面は、前記波長変換素子とともに前記固体レーザ素子を位置決めし、
前記固体レーザ素子は、略直方体に形成され、その入射面および出射面に隣接する４つの面の１つを前記取付基準面に当接させて、前記入射面および前記出射面が光軸方向に対して直交するように配置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】
前記波長変換素子と前記固体レーザ素子と前記素子保持部とが互いに固着されて一体化された素子アセンブリを有し、この素子アセンブリは、前記波長変換素子の素材と前記固体レーザ素子の素材と前記素子保持部の素材とを互いに固着した上で同時に切断して得られることを特徴とする請求項５に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記素子保持部は、その素材を切断した際の切断面を前記基台に当接させて固定されたことを特徴とする請求項６に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記波長変換素子において前記素子保持部と相反する側の面に当接するカバー部を有し、前記素子保持部および前記カバー部が、熱抵抗の小さな材料にて形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記素子保持部は、前記波長変換素子が当接する面と相反する側に放熱フィンを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項１０】
前記波長変換素子における光軸方向に直交する平面に対する前記入射面および出射面の傾斜角度が０．６±０．４度の範囲に設定されたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項１１】
励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、
この半導体レーザから出力される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固体レーザ素子と、を有し、
前記波長変換素子は、前記固体レーザ素子から出力される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ものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０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２０１２−５８５７８（Ｐ２０１２−５８５７８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３０４９（Ｐ２０１０−２０３０４９）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【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２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【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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