JP2005159075A - レーザ光源装置、レーザ光生成方法及び映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 波長変換処理過程で、変換されなかったレーザ光を有効活用する。
【解決手段】 両端に所望の第２の波長帯で共振する共振ミラー１１０，１１１を備えると共にコア部に希土類イオンが添加されたＺＢＬＡＮファイバ１０９で構成されるアップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４に、所望の第１の波長帯のレーザ光を励起光として供給して、第２の波長帯のレーザ光を励起させて出力し、レーザ光利用装置に供給する。さらに、第１の波長帯のレーザ光源１０２を備え、その出力を、アップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４で変換されなかった第１の波長帯のレーザ光と合成してレーザ光利用装置に供給する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば民生用ディスプレイ光源に適したレーザ光源装置及びそのレーザ光源を利用した映像表示装置に関し、特に特定の物質が添加された光ファイバを所定のレーザ光で励起して所望のレーザ光を発生させるいわゆるアップコンバージョンファイバレーザ光発生手段を用いたレーザ光源装置及びそれによって得られるレーザ光を利用する映像表示装置に関する。

レーザ光を光源として利用する映像表示装置においては、それぞれ光３原色（赤、緑、青）の波長を有するレーザ光を発生するレーザ光源を備え、それら光３原色レーザ光を例えば反射型液晶空間変調装置に照射して映像信号で変調し、変調装置で空間変調された光を合成して、スクリーン等に投射するように構成されている。

以上のような、光３原色の波長を有するレーザ光を発生する光源としては、例えば３原色それぞれ専用のレーザ発生手段によって得るように構成することはもちろん可能であるが、例えば３価のツリウムイオン（Ｔｍ３＋）等の希土類物質を添加した光ファイバをレーザ光で励起することで所望の波長のレーザ光を発生させるいわゆるアップコンバージョンファイバレーザ発生手段を用いて、光３原色のうちのいずれかの可視光のレーザ光から光３原色の他の可視レーザ光を得ることも可能である。

アップコンバージョンファイバレーザ発生手段によって所望波長のレーザ光を得る原理を簡単に説明すると、コア部に例えば希土類イオンを添加させた光ファイバに励起光を入射すると、まず、希土類イオンが励起光を吸収して励起状態となる。次に、励起状態のイオンがさらに励起光を吸収してより高いエネルギー準位に励起される。その状態のイオンがエネルギー準位の低い状態に遷移するときに入射した励起光よりも波長の短い光が生成され、この光を共振させる共振ミラーを光ファイバの両端に設置する事によって所望波長のレーザ光を得るものである。

特許文献１には、ツリウムイオンが添加された光ファイバに、波長が６３５ｎｍ（ナノメートル）帯及び６９５ｎｍ帯のレーザ光を入射して、４５５ｎｍの波長を有する青色レーザ光を励起させて出力するようにした提案が示されている。

アップコンバージョンファイバレーザ発生手段によって発生させるレーザ光の波長（色）は、概ね添加物質の種類と、励起光源の波長によって決定されるもので、ツリウムイオンの場合には、青、緑、他の波長のレーザ光を発生させることができる。

このようにアップコンバージョンファイバによるレーザ光発生手段は、ファイバの両端にとりつけた共振ミラーの反射率特性を変えることによって、複数の波長のレーザ光を選択的に発生させることが可能であり、例えば半導体レーザ装置あるいは、固体レーザ装置では所望の波長のレーザ光が安定的に得られなかったり、または得られたとしても高コストになったりする場合に適用することでそのメリットが生かされ、民生用としての利用価値は高いものがある。

しかしながら、アップコンバージョンファイバレーザ発生手段によって所望の波長のレーザ光を生成する場合、励起用として入射される光が全てコア部に添加されたイオンに吸収されることはなく、吸収されなかった成分がファイバの励起光入射端とは反対の端面からそのまま出力されるようになる。

さらにまた、アップコンバージョンファイバの入手端において、励起光であるレーザ光のスポット径が、コア部径よりも大きいか、あるいはレーザ光の入射角がファイバの開口数で規定される入射可能角度よりも大きな場合には、励起用としてのレーザ光の全てはファイバのコア部に伝播されないため、伝播されなかった部分が無駄になってしまう。
特開２００２−３１４１７４号公報（第２，３頁、図１）

アップコンバージョンファイバレーザ発生手段は、コア部に添加されたイオンで吸収し切れなかった励起光が利用されていなかったために効率の点で改善の余地があった。

本発明は、第１の波長帯のレーザ光を励起光として用いて、アップコンバージョンによって、第２の波長帯のレーザ光を生成して、レーザ光利用装置に供給し、さらにアップコンバージョンファイバレーザ発生手段で吸収されなかった第１の波長帯を有するレーザ光をレーザ光利用装置に供給するようにしたものである。

上記目的を達成するために本発明の一実施形態に係るレーザ光源装置は、第１の波長帯の第１のレーザ光を生成する第１のレーザ光生成手段と、前記第１のレーザ光の波長を前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯に変換して第２のレーザ光として出力する波長変換手段と、前記波長変換手段の出力に含まれる波長変換されなかった前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを互いに分離するレーザ光分離手段と、このレーザ光分離手段で分離された第１及び第２のレーザ光をそれぞれ出力するレーザ光出力手段と、を具備したことを特徴とする。

また、本発明のレーザ光生成方法は、第１の波長帯の第１のレーザ光を、その波長を前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯に変換して第２のレーザ光として出力するステップと、前記波長変換手段の出力に含まれる波長変換されなかった前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを互いに分離するステップと、前記分離された第１及び第２のレーザ光をそれぞれ出力するステップと、を具備したことを特徴とする。

さらにまた、本発明の映像表示装置は、第１の可視波長帯を有する第１のレーザ光を生成する第１のレーザ光生成手段と、前記第１のレーザ光を第１の波長帯とは異なる第２の可視波長帯の第２のレーザ光に変換する波長変換手段でなる第２のレーザ光生成手段と、前記第１及び第２の波長帯とは異なる第３の可視波長の第３のレーザ光を生成する第３のレーザ光生成手段と、前記第２のレーザ光生成手段の出力に含まれる前記波長変換されない前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを分離するレーザ光分離手段と、このレーザ光分離手段で分離された第１及び第２のレーザ光と前記第３のレーザ光を映像信号でそれぞれ空間変調する変調手段と、この空間変調された各レーザ光に基づいて映像を生成する映像生成手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、波長変換手段に入射されるレーザ光のうち、波長変換されないレーザ光も有効活用されるため、効率のよいレーザ光源装置、レーザ光生成方法及び映像表示装置を提供することができるものである。

以下、図面を参照しながら本発明の映像表示装置の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の映像表示装置の構成図である。図１において、映像表示装置１００は、波長略６４３ｎｍの赤色レーザ光を発生する半導体レーザ光源１０１と、同じく波長略６４３ｎｍの赤色レーザ光を発生するレーザ光源１０２と、青色レーザ光を発生する固体レーザ光源１０３と、半導体レーザ光源１０１からのレーザ光を励起光として受けて緑色レーザ光を発生するアップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４と、光３原色映像信号を出力する映像信号源１０５と、各色のレーザ光を映像信号源からの映像信号で空間変調して光学映像を生成する映像光学駆動系１０６を備える。

半導体レーザ光源１０１から出射されたレーザ光１０７は、集光レンズ１０８によって集光されてアップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４に導かれる。

アップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４は、コア部にホロニウムイオン（Ｈｏ３＋）が添加されたＺＢＬＡＮファイバ１０９と、このＺＢＬＡＮファイバ１０９の集光レンズ１０８側の端部に設けられた共振ミラー１１０と、この共振ミラー１１０とは反対側の端に設けられた共振ミラー１１１で構成される。共振ミラー１１０と１１１は、緑色の波長領域の光を反射する特性を有し、その反射率が共振ミラー１１０においては略１００％に設定され、共振ミラー１１１においては、１００％以下の適当な値に設定されている。なお、ＺＢＬＡＮファイバ１０９は、いわゆるフッ化物ベースのファイバであり、ジルコニウム（Ｚｒ：Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ）、バリウム（Ｂａ：Ｂａｒｉｕｍ）、ランタニウム（Ｌａ：Ｌａｎｔｈａｎｕｍ）、アルミニウム（Ａｌ：Ａｌｍｉｎｕｍ）、ナトリウム（Ｎａ：Ｎａｔｒｉｕｍ）を含有するプリフォームから生成される。

集光レンズ１０８によって集光されたレーザ光１０９は、反射ミラー１１０を通過してＺＢＬＡＮファイバ１０９のコア部に入射され、それによってコア部に添加されたホロニウムイオンが励起されて、６４３ｎｍより短い波長の光が発生するが、共振ミラー１１０，１１１の機能により、アップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４は波長５４４ｎｍから５４９ｎｍの範囲のいわゆる緑色のレーザ光を発振する発振手段として動作するようになる。

その結果、アップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４の共振ミラー１１１からは、波長５４４ｎｍから５４９ｎｍの範囲の緑色のレーザ光を主体としたレーザ光が出射されるが、ホロニウムイオンで吸収し切れなかった波長略６４３ｎｍの赤色レーザ光もまた共振ミラー１１１から出射されるレーザ光に含まれる。

赤色レーザ光を励起光として、ホロニウムイオンを添加したＺＢＬＡＮファイバを用いて緑色レーザを生成させる装置については、Ｄ．Ｓ．Ｆｕｎｋ他による「Green，Holmium-doped upconversion fiber laser pumped by red semiconductor laser」（ELECTRONICS LETTERS Vol.33 No.23 Nov. 1997）に開示されている。

赤色レーザ光源１０２から出射されるレーザ光１１２は、集光レンズ１１３によって集光されて、光ファイバ１１４に入射される。光ファイバ１１４のレーザ光１１２が入射された端面とは反対の端面は、アップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４の出射側端に近接して配置されることにより、アップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４から出射されたレーザ光と光ファイバ１１４から出射されたレーザ光は合成されてレーザ光１１５としてコリメータレンズ１１６に導かれる。

コリメータレンズ１１６によって平行光に変換されたレーザ光１１７は、ダイクロイックミラー１１８に導かれる。ダイクロイックミラー１１８は、赤色の波長の光を透過させ、緑色の波長の光を反射させる機能を有しており、ここで赤色レーザ光と緑色レーザ光の分離処理が行なわれる。

ダイクロイックミラー１１８で反射された緑色レーザ光１１９は、映像信号駆動系１０６の偏光板１２０に入射される。

また、ダイクロイックミラー１１８を透過した赤色レーザ光１２１は、映像光学駆動系１０６の偏光板１２２に入射される。この赤色レーザ光１２１は、半導体レーザ光源１０１からアップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４に入射される赤色レーザ光１０７の内、ＺＢＬＡＮファイバ１０９のホロニウムイオンで吸収されずにそのまま反射ミラー１１１から出射されるレーザ光とレーザ光源１０２から出射され、光ファイバ１１４を介して導出されるレーザ光とが合成されたものとなる。

固体レーザ光源１０３で生成される青色レーザ光１２３は、集光レンズ１２４で集光されて光ファイバ１２５に入射される。光ファイバ１２５から出射される青色レーザ光１２６は、コリメータレンズ１２７で平行光１２８に変換されて映像光学駆動系１０６の偏光板１２９に入射される。

映像光学駆動系１０６は、ダイクロイックミラー１１８で反射される緑色レーザ光の内、ある特定方向の偏波のみを透過させる偏光板１２０と、偏光板１２０を透過したレーザ光１３０が入射される偏光プリズム１３１と、この偏光プリズム１３１を通過したレーザ光を映像信号源１０５からの緑映像信号１３２で空間変調する空間変調器１３３を有し、さらに、空間変調器１３３で変調された緑レーザ光が、偏光プリズム１３１で光路変更されて緑映像光１３４として入射される合波プリズム１３５と、合波プリズム１３５から出射されるレーザ光を投影するための投影レンズ１３６を備える。空間変調器１３３は、例えば反射型液晶空間変調器で構成される。

さらに、映像光学駆動系１０６は、ダイクロイックミラー１１８を透過した赤色レーザ光１２１の内、ある特定方向の偏波のみを透過させる偏光板１２２と、偏光板１２２を透過したレーザ光１３７が入射される偏光プリズム１３８と、この偏光プリズム１３８を通過したレーザ光を映像信号源１０５からの赤映像信号１３９で空間変調する空間変調器１４０を有する。空間変調器１４０で空間変調された赤色レーザ光は、偏光プリズム１３８で光路を変更されて赤映像光１４１として合波プリズム１３５に導かれる。空間変調器１４０は、例えば反射型液晶空間変調器で構成される。

さらに、映像光学駆動系１０６は、コリメータレンズ１２７を透過した青色レーザ光１２８の内、ある特定方向の偏波のみを透過させる偏光板１２９と、偏光板１２９を透過したレーザ光１４２が入射される偏光プリズム１４３と、この偏光プリズム１４３を通過したレーザ光を映像信号源１０５からの青映像信号１４４で空間変調する空間変調器１４５を有する。空間変調器１４５で空間変調された青色レーザ光は、偏光プリズム１４３で光路を変更されて青映像光１４６として合波プリズム１３５に導かれる。空間変調器１４５は、例えば反射型液晶空間変調器で構成される。

合波プリズム１３５は、各偏光プリズム１３１，１３８，１４３を介して導出される緑映像光１３４、赤映像光１４１、青映像光１４６を合成して、映像表示用の映像光１４７として投影レンズ１３６に出射する。投影レンズ１３６は、合波プリズム１３５から出射される映像光を拡大してスクリーン１４８に投射する機能を有する。

以上説明したように図１に示す映像表示装置１００は、緑色レーザ光を生成するアップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４の出力と、赤色レーザ光源１０２の出力を合成してから、ダイクロイックミラー１１８によって緑色レーザ光と赤色レーザ光を分離して、映像光学駆動系用の緑及び赤色レーザ光を得、固体青色レーザ光源１０３から出射された青色レーザ光と共に映像光学駆動系に供給して光学映像を生成するように構成されている。

したがってアップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４で半導体レーザ光源１０１で生成される赤色レーザ光を波長変換して緑色レーザ光を得る過程において波長変換されずにそのままアップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４から出力される半導体レーザ光源１０１で生成される赤色レーザ光を、赤色レーザ光源１０２で生成された赤色レーザ光と合成して利用することとなるものである。

アップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４で波長変換されずにそのまま出力されてしまう赤色レーザ光を捨て去ることなく映像光学駆動系用の光として利用することによって、赤色レーザ光源１０２で生成された赤色レーザ光を映像光学駆動系用の光として利用しない従来の装置に比べて赤色レーザ光源１０２として低出力のものを適用することが可能になり、コスト低減に寄与するものである。

なお、図１に示すアップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４は、前述のように、集光レンズ１０８で集光されて共振ミラー１１０に入射される赤色レーザ光のスポット径が、ＺＢＬＡＮファイバ１０９のコア部の径より大きいと、そのコア部に入射されない赤色レーザ光の一部分はコア部を伝播されないことから、コア部のホロニウムイオンに吸収されて緑色レーザ光に変換されることはなく、何ら利用されることなく捨て去られるものであるが、少なくとも、そのままＺＢＬＡＮファイバ１０９から出力され映像光学駆動系用の光として利用するように構成すれば、効率化を図ることができるものである。

図２は、励起光としてアップコンバージョンファイバレーザ発生手段１０４に入射されるレーザ光をより有効に活用できるようにした実施の形態を示すものである。

図２において、レーザ光源２０１で発生されたレーザ光２０２は、集光レンズ２０３で集光されてアップコンバージョンファイバレーザ発生手段２０４に入射される。

アップコンバージョンファイバレーザ発生手段２０４は、ＺＢＬＡＮダブルクラッドファイバ２０５と、このＺＢＬＡＮダブルクラッドファイバ２０５の集光レンズ２０３側の端に設けられた共振ミラー２０６と反対側の端に設けられた共振ミラー２０７で構成される。

ＺＢＬＡＮダブルクラッドファイバ２０５は、希土類イオンが添加されたコア部２０５ａの外側にインナークラッド２０５ｂとアウタークラッド２０５ｃが形成されている。インナークラッド２０５ｂは、アウタークラッド２０５ｃに比べて高屈折率に設定されており、かつ両屈折率の差を、インナークラッド２０５ｂの開口数がｓｉｎ（レーザ光源２０１で生成されるレーザ光２０２のＺＢＬＡＮダブルクラッドファイバ２０５への最大入射角）より大きくなるような値になるように、インナークラッド２０５ｂおよび、アウタークラッド２０５ｃの屈折率を選ぶものとする。

またインナークラッド２０５ｂの断面の大きさは集光レンズ１０８で集光されて共振ミラー１１０に入射される赤色レーザ光のスポット径よりも大きく設定する。

集光レンズ２０３によって、共振ミラー２０６に集光されるレーザ光のスポット径が、ＺＢＬＡＮダブルクラッドファイバ２０５のコア部２０５ａの径よりも大きい場合、コア部に入射されないレーザ光は、インナークラッド２０５ｂを伝播して共振ミラー２０７から出力される。

コア部２０５ａに入射されたレーザ光は、コア部２０５ａに添加された希土類イオンによって吸収されると共に、共振ミラー２０６，２０７の機能によって、波長変換されて共振ミラー２０７から出力される。このコア部２０５ａに添加された希土類イオンで吸収されないレーザ光は、そのままコア部２０５ａを伝播して共振ミラー２０７から出力される。

レーザ光源２０１が、図１の半導体レーザ１０１と同様に波長が略６４３ｎｍの赤色レーザ光を発生し、ＺＢＬＡＮダブルクラッドファイバ２０５のコア部２０５ａにホロニウムイオンが添加されているものであり、共振ミラー２０６と共振ミラー２０７は、図１に示す共振ミラー１１０，１１１と同様に、緑色の波長領域の光を反射する特性を有し、その反射率が共振ミラー２０６においては略１００％に設定され、共振ミラー２０７においては、１００％以下の適当な値に設定されているとすると、アップコンバージョンファイバレーザ発生手段２０４は、波長が５４４ｎｍから５４９ｎｍの範囲の緑色のレーザ光を生成する発振器として働き、共振ミラー２０７からそれを出力する。

結局、共振ミラー２０７から出力されるレーザ光２０８は、緑色レーザ光と、コア部２０５ａで変換されなかった赤色レーザ光と、インナークラッド２０５ｂを伝播する赤色レーザ光の合成されたものとなる。

共振ミラー２０７から出力されるレーザ光２０８は、コリメータレンズ２０９で平行光２１０に変換され、ダイクロイックミラー２１１で緑色レーザ光２１２と赤色レーザ光２１３に分離されて、図１と同様に構成された映像光学駆動系２１４に供給されて利用される。

なお、図２の実施の形態においても、レーザ光源２０１で発生されるレーザ光と同じ波長のレーザ光を発生させるレーザ光源を別に設けて、そのレーザ光をアップコンバージョンファイバレーザ発生手段２０４から出力されるレーザ光と合成することは可能である。

図２の実施の形態によれば、ＺＢＬＡＮファイバ２０５はダブルクラッド構造としているので、集光レンズ２０３で集光されるレーザ光源２１０から出射されるレーザ光のＺＢＬＡＮファイバ２０５の端面でのスポット径がコア部２０５ａの径より大きかったり、あるいは入射角度が適当でない場合でも、コア部２０５ａに伝播されない部分の全部あるいは一部をインナークラッド２０５ｂによって、伝播することができるので、レーザ光源２０１で生成されるレーザ光を有効に利用することができるものである。

図３は、本発明の映像表示装置の他の実施の形態を示す図である。図３に示す映像表示装置３００は、特許文献１開示されている、略６３５ｎｍの波長のレーザ光と略６９５ｎｍの波長のレーザ光とをアップコンバージョンファイバレーザ発生手段に入射して青色レーザ光に変換する装置を応用したものであり、略６３５ｎｍの波長のレーザ光と、略６９５ｎｍの波長のレーザ光もまた、アップコンバージョンファイバレーザ発生手段で生成するように構成されている。

図３に示す映像表示装置３００は、略８３０ｎｍの波長を有する赤外レーザ光を発生する第1の半導体赤外レーザ光源３０１と、この半導体レーザ光源３０１で発生されたレーザ光を略６９５ｎｍの波長を有するレーザ光に変換する第1のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０２と、略８３０ｎｍの波長を有する赤外レーザ光を発生する第２の半導体赤外レーザ光源３０３と、この半導体レーザ光源３０３で発生されたレーザ光を略６３５ｎｍの波長を有するレーザ光に変換する第２のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０４と、第１及び第２のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０２，３０４から出力される略６９５ｎｍの波長のレーザ光と、略６３５ｎｍの波長のレーザ光から、略４５５ｎｍの波長を有する青色レーザ光を生成する第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５を有する。

さらにまた、映像表示装置３００は、赤色レーザ光を発する赤色レーザ光源３０６と、緑色レーザ光を発する緑色レーザ光源３０７と、第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５の出力と、赤色レーザ光源３０６からの出力との合成レーザ光から、青色レーザ光と赤色レーザ光を分離するダイクロイックミラー３０８と、このダイクロイックミラー３０８によって分離された青色レーザ光と、赤色レーザ光及び緑色レーザ光源３０７から発せられる緑色レーザ光が供給される映像光学駆動系３０９を備えている。映像光学駆動系３０９には、図１の映像信号源１０５と同様な映像信号源を含む。

第１のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０２は、半導体赤外レーザ光源３０１からの略８３０ｎｍの波長の赤外レーザ３１０が集光レンズ３１１を介して入射されるものであり、コア部にプラセオディウムイオン（Ｐｒ３＋）とイットリビウムイオン（Ｙｂ３＋）が添加されたＺＢＬＡＮファイバ３１２と、このＺＢＬＡＮファイバ３１２の集光レンズ３１０側の端に設けられた共振ミラー３１３と反対側の端に設けられた共振ミラー３１４で構成される。

共振ミラー３１３と３１４は、６９５ｎｍ帯域の波長の光を反射する特性を有し、その反射率が共振ミラー３１３においては略１００％に設定され、共振ミラー３１４においては、１００％以下の適当な値に設定されている。

赤外レーザ光源３０１から出射される赤外レーザ光３１０は、集光レンズ３１１によって、共振ミラー３１３に集光されＺＢＬＡＮファイバ３１２のコア部に入射される。それによってコア部に添加されているプラセオディウムイオンとイットリビウムイオンが入射されたレーザ光を吸収して励起され、８３０ｎｍより波長の短いレーザ光を生成する。このとき共振ミラー３１３，３１４の機能によって、第１のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０２は、略６９５ｎｍの波長を有するレーザ光を発振する発振器として動作する。

その結果、略６９５ｎｍの波長を有するレーザ光３１５が共振ミラー３１４から出力され、コリメータレンズ３１６で平行光に変換されて、ダイクロイックミラー３１７に導かれる。ダイクロイックミラー３１７は、コリメータレンズ３１６からの略６９５ｎｍの波長を有するレーザ光を透過して集光レンズ３１８に導く。集光レンズ３１８は、ダイクロイックミラー３１７を透過したレーザ光を集光して第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５に入射する。

また、第２のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０４は、半導体赤外レーザ光源３０３からの略８３０ｎｍの波長の赤外レーザ３１９が集光レンズ３２０を介して入射されるものであり、コア部にプラセオディウムイオンとイットリビウムイオンが添加されたＺＢＬＡＮファイバ３２１と、このＺＢＬＡＮファイバ３２１の集光レンズ３２０側の端に設けられた共振ミラー３２２と反対側の端に設けられた共振ミラー３２３で構成される。

共振ミラー３２２と３２３は、６３５ｎｍ帯域の波長を有する光を反射する特性を有し、その反射率が共振ミラー３２２においては略１００％に設定され、共振ミラー３２３においては、１００％以下の適当な値に設定されている。

赤外レーザ光源３０３から出射される赤外レーザ光３１９は、集光レンズ３２０によって、共振ミラー３２２に集光されＺＢＬＡＮファイバ３２１のコア部に入射される。それによってコア部に添加されているプラセオディウムイオンとイットリビウムイオンが入射されたレーザ光を吸収して励起され、８３０ｎｍより波長の短いレーザ光を生成する。このとき共振ミラー３２２，３２３の機能によって、第２のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０４は、６３５ｎｍ帯域の波長を有するレーザ光を発振する発振器として動作する。

その結果、略６３５ｎｍの波長を有するレーザ光３２４が共振ミラー３２３から出力され、コリメータレンズ３２５で平行光に変換されて、ダイクロイックミラー３１７に導かれる。

ダイクロイックミラー３１７は、コリメータレンズ３２５からの略６３５ｎｍの波長を有するレーザ光３２４を反射して集光レンズ３１８に導く。集光レンズ３１８は、この略６３５ｎｍの波長を有するレーザ光３２４を第３のアップコンバージョンファイバ３０５に入射する。

第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５は、第１のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０２から出射される略６９５ｎｍの波長のレーザ光３１５と、第２のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０４から出射される略６３５ｎｍの波長のレーザ光３２４が集光レンズ３１８を介して入射されるものであり、コア部にツリウムイオンが添加されたＺＢＬＡＮファイバ３２７と、このＺＢＬＡＮファイバ３２７の集光レンズ３１８側の端に設けられた共振ミラー３２８と反対側の端に設けられた共振ミラー３２９で構成される。

共振ミラー３２８と３２９は、４５５ｎｍ帯域の波長を有する光を反射する特性を有し、その反射率が共振ミラー３２８においては略１００％に設定され、共振ミラー３２９においては、１００％以下の適当な値に設定されている。

集光レンズ３１８によって集光された略６３５ｎｍと略６９５ｎｍの波長の光を含むレーザ光３２６は、共振ミラー３２８を介してＺＢＬＡＮファイバ３２７のコア部に入射される。それによってコア部に添加されているツリウムイオンが入射されたレーザ光を吸収して励起されて６３５ｎｍより短い波長のレーザ光を生成する。このとき共振ミラー３２８，３２９の機能によって、第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５は、略４５５ｎｍの波長を有するレーザ光を発振する発振器として動作する。その結果、略４５５ｎｍの波長の青色レーザ光が共振ミラー３２９から出力される。

この第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５においても、入射される略６９５ｎｍおよび略６３５ｎｍの波長を有するレーザ光は、全てがＺＢＬＡＮファイバ３２７のコア部に添加されたツリウムイオンで吸収されずに一部はそのまま出力される。

赤色レーザ光源３０６から出射される赤色レーザ光３３０は、集光レンズ３３１によって集光され、光ファイバ３３２の一端に入射される。光ファイバ３３２の他端は第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５の出力端に近接して配設されている。このため、第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５から出力されるレーザ光と、光ファイバ３３２から出力される赤色レーザ光３３０が合成されて、レーザ光３３３としてコリメータレンズ３３４に導かれるようになる。

コリメータレンズ３３４で平行光に変換されたレーザ光３３５は、ダイクロイックミラー３０８に入射される。ダイクロイックミラー３０８は、赤色の波長の光を透過させると共に青色の波長の光を反射するものであり、コリメータレンズ３３４から出力されるレーザ光３３５の内、第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５から出力される青色レーザ光がここで反射されて青色レーザ光３３６として映像光学駆動系３０９に供給される。

また、コリメータレンズ３３４から出力されるレーザ光３３５の内、第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５で波長変換されずにそのまま出力される略６９５ｎｍまたは略６３５ｎｍの波長の赤色レーザ光と、光ファイバ３３２から出力される赤色レーザ光源３０６からの出射赤色レーザ光はダイクロイックミラー３０８を透過して赤色レーザ光３３７として映像光学駆動系３０９に供給される。

緑色レーザ光源３０７から出射される緑色レーザ光３３８は、集光レンズ３３９で集光されて光ファイバ３４０の一端に入射され、この光ファイバ３４０の他端から出射されてコリメータレンズ３４１で平行光３４２に変換されて映像光学駆動系３０９に供給される。

映像光学駆動系３０９では、供給された３色のレーザ光を、内部の映像信号源からの映像信号によって、それぞれ空間変調し、さらにそれらレーザ光をまとめて光学映像として、スクリーン３４３に投射される。

以上の実施の形態においても、青色レーザ光を生成させるための第３のアップコンバージョンファイバレーザ発生手段３０５から、波長変換されずに出力される赤色レーザ光を、赤色レーザ光源３０６から出力される赤色レーザ光３３０と合せて映像光学駆動系３０９に供給して利用するようにしたので、赤色レーザ光源３０６として低出力のものを適応することが可能となり、また、２つの赤外レーザ光源３０１，３０３で発生した赤外レーザ光の波長を変換して励起用の２つのレーザ光を生成し、それを波長変換して青色レーザ光を発生させるように構成したので、映像表示装置３００としてのコストと総消費電力を低減させることができるようになるものである。

以上のように本発明によれば、レーザ光を波長変換処理によって所望の波長（色）のレーザ光に変換する過程において、変換されないレーザ光が利用可能となるため、レーザ光源装置の出力効率が向上し、装置の消費電力を低減させることができ、装置のコストを低減することができるものである。

さらに消費電力が少ないということは、発熱量も少なくなり、装置の全体構造を小型にすることが可能になるものである。

また、以上のようなレーザ光源装置を組み込んだ、映像表示装置においても、消費電力の少ない、小型化を実現できる装置として構成することができるものである。

なお、本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を変更することなく種々実施可能である。

本発明の映像表示装置の一実施の形態を示す図。 本発明のレーザ光源装置の一実施の形態を一部断面で示す図。 本発明の映像表示装置の他の実施の形態を示す図。

符号の説明

１００…映像表示装置
１０１…半導体赤色レーザ光源
１０２…赤色レーザ光源
１０３…固体青色レーザ光源
１０４…アップコンバージョンファイバレーザ発生手段
１０５…映像信号源
１０６…映像光学駆動系
１０８，１１３，１２４…集光レンズ
１０９…ＺＢＬＡＮファイバ
１１０、１１１…共振ミラー
１１６，１２７…コリメータレンズ
１１８…ダイクロイックミラー
１２０，１２２，１２９…偏光板
１３１，１３８，１４３…偏光プリズム
１３３，１４０，１４５…空間変調器
１３６…投影レンズ
１４８…スクリーン
２０１…レーザ光源
２０５…ダブルクラッドＺＢＬＡＮファイバ
３００…映像表示装置
３０１，３０２…赤外レーザ光源
３０２，３０４，３０５…アップコンバージョンファイバレーザ発生手段
３０６，３０７…レーザ光源
３０９…映像光学駆動系

Claims (10)

1. 第１の波長帯の第１のレーザ光を生成する第１のレーザ光生成手段と、
   前記第１のレーザ光の波長を前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯に変換して第２のレーザ光として出力する波長変換手段と、
   前記波長変換手段の出力に含まれる前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを互いに分離するレーザ光分離手段と、
   このレーザ光分離手段で分離された第１及び第２のレーザ光をそれぞれ出力するレーザ光出力手段と、
   を具備したことを特徴とするレーザ光源装置。
2. 前記波長変換手段は、アップコンバージョンファイバレーザ手段であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
3. 前記第１のレーザ光は可視光波長帯のレーザ光であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光源装置。
4. 前記第１のレーザ光は、可視光波長帯を含む異なる波長帯の複数のレーザ光でなることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光源装置。
5. 前記第１のレーザ光が波長６３５ｎｍ付近または波長６９５ｎｍ付近のレーザ光であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ光源装置。
6. 前記第１のレーザ光が波長６３５ｎｍ付近のレーザ光と波長６９５ｎｍ付近のレーザ光の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項４に記載のレーザ光源装置。
7. 前記第2のレーザ光が波長４５５ｎｍ付近または波長４８０ｎｍ付近のレーザ光であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ光源装置。
8. 前記第１のレーザ光が波長６４０ｎｍ付近のレーザ光であり、前記第２のレーザ光が波長５４０ｎｍ付近のレーザ光であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ光源装置。
9. 第１の波長帯の第１のレーザ光を、その波長を前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯に変換して第２のレーザ光として出力するステップと、
   前記波長変換手段の出力に含まれる前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを互いに分離するステップと、
   前記分離された第１及び第２のレーザ光をそれぞれ出力するステップと、
   を具備したことを特徴とするレーザ光生成方法。
10. 第１の可視波長帯を有する第１のレーザ光を生成する第１のレーザ光生成手段と、
    前記第１のレーザ光を第１の波長帯とは異なる第２の可視波長帯の第２のレーザ光に変換する波長変換手段でなる第２のレーザ光生成手段と、
    前記第１及び第２の波長帯とは異なる第３の可視波長の第３のレーザ光を生成する第３のレーザ光生成手段と、
    前記第２のレーザ光生成手段の出力に含まれる前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを分離するレーザ光分離手段と、
    このレーザ光分離手段で分離された第１及び第２のレーザ光と前記第３のレーザ光を映像信号でそれぞれ空間変調する変調手段と、
    この空間変調された各レーザ光に基づいて映像を生成する映像生成手段と、
    を具備したことを特徴とする映像表示装置。

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