光源装置、照明装置、プロジェクタおよびモニタ装置
【課題】レーザ光の波長変換を行う波長変換素子の温度を精度良く調整する。
【解決手段】レーザ光源装置１２は、半導体レーザアレイ２０と光波長変換素子３０と反射ミラー４０とを備えている。光波長変換素子３０には、サーミスタ３５とヒータ３７とが接続されており、温度制御回路７０は、サーミスタ３５によって測定した温度に基づきヒータ３７を制御して、光波長変換素子３０の温度を調整する。半導体レーザアレイ２０と光波長変換素子３０との間には、不要レーザ光ＬＢ３を遮光する遮光板５０が配置されており、これにより、不要レーザ光ＬＢ３が直接的あるいは間接的にサーミスタ３５を照射することが防止される。
【解決手段】レーザ光源装置１２は、半導体レーザアレイ２０と光波長変換素子３０と反射ミラー４０とを備えている。光波長変換素子３０には、サーミスタ３５とヒータ３７とが接続されており、温度制御回路７０は、サーミスタ３５によって測定した温度に基づきヒータ３７を制御して、光波長変換素子３０の温度を調整する。半導体レーザアレイ２０と光波長変換素子３０との間には、不要レーザ光ＬＢ３を遮光する遮光板５０が配置されており、これにより、不要レーザ光ＬＢ３が直接的あるいは間接的にサーミスタ３５を照射することが防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源を用いた光源装置や照明装置、プロジェクタ、モニタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像を拡大投写するプロジェクタには、一般的に、その光源として、超高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が用いられていた。しかし、ＵＨＰは、最高輝度に到達するまでに数分程度の時間を要することや、寿命が比較的短いこと等の種々の課題が存在していた。そこで、近年では、光源として半導体赤外レーザを用いる手法が開発されつつある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９９１６０号公報
【特許文献２】特開２００３−１６６９９号公報
【０００４】
赤外レーザ光（波長：１０００ｎｍ前後）から可視光を得るためには、ＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）等の波長変換素子を用いることができる。この波長変換素子を用いれば、比較的製造の容易な半導体赤外レーザ装置を用いて、青色（波長：４６０ｎｍ）や、緑色（波長：５３２ｎｍ）等の可視光を得ることができる。
【０００５】
しかし、波長変換素子による光の変換効率は、その温度によって大きく左右されることが知られている。図９は、波長変換素子による光の変換効率の一例を示すグラフである。図示するように、波長の変換効率が最も高くなる波長変換素子の温度は、所定の温度に対して、１℃程度の狭い範囲であり、その範囲を外れてしまうと、その変換効率は大きく低下してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザ光を光源として用いる装置に生じる上述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、波長変換素子の温度を精度良く調整することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を踏まえ、本発明を光源装置として次のように構成した。すなわち、
光源装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明の光源装置では、波長変換素子の温度を検出する温度センサとレーザ光源との間を、遮光部によって遮光するものとした。そのため、レーザ光源から発せされたレーザ光が温度センサに照射されることなく、温度センサによる温度の誤検出を抑制することができる。この結果、温度調整器によって波長変換素子の温度を高精度に保つことができ、安定した出力を得られることが可能になる。
【０００９】
上記構成の光源装置において、前記遮光部は、熱伝導性材料である金属を含有するものとしてもよい。
【００１０】
このような構成であれば、レーザ光の遮光に伴って発生する熱が遮光部によって放熱されるため、温度センサによる波長変換素子の温度の誤検出を抑制することができる。前記金属としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム、鉄、真鍮、チタン、ステンレスの内、少なくともいずれか一つを含有しているものとすることができる。なお、遮光部は、これらの金属そのものによって形成されていてもよいし、樹脂に金属粉を混在させたものや、樹脂の一部に金属部位を形成したものとしてもよい。
【００１１】
上記構成の光源装置において、
該光源装置は、前記温度センサより遠方に熱を放出する放熱機構を備えており、前記遮光部は、前記放熱機構に接続されているものとしてもよい。このような構成であれば、遮光部に生じた熱を、放熱機構によって効率的に放熱することができる。
【００１２】
上記構成の光源装置において、
前記遮光部は、前記レーザ光源から発せられたレーザ光を反射する反射膜を有するものとしてもよい。このような構成によれば、レーザ光源から発せられた不要なレーザ光を反射することにより、容易に遮光を行うことが可能になる。
【００１３】
上記構成の光源装置において、
前記遮光部は、断熱性の材料を含んで形成されているものとしてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、レーザ光の遮光によって発生した熱が、温度センサにまで到達することを抑制することができるため、波長変換素子の温度を高精度に保つことができる。このような断熱性の材料としては、例えば、シリコンや樹脂を採用することができる。その他、遮光部を中空構造としたり、ＡＢＳ、エポキシ、ゴム系の材料を用いて形成することもできる。また、断熱性の材料と前述した熱伝導性材料とを貼り合わせて遮光部を形成するものとしてもよい。
【００１５】
上記構成の光源装置において、
前記遮光部は、前記レーザ光が前記波長変換素子に入射する部分および前記レーザ光が前記波長変換素子から射出される部分を除き、前記波長変換素子および前記温度センサを覆うカバーとして形成されているものとしてもよい。
【００１６】
このような構成であれば、不要なレーザ光を容易に遮光することができるので、温度センサによる波長変換素子の温度の誤検出を抑制することができる。
【００１７】
上記構成の光源装置において、
前記レーザ光源は、赤外レーザ光を発するものであり、前記遮光部は、少なくとも前記赤外レーザ光を遮光する構成とすることができる。このような構成であれば、比較的入手の容易な赤外レーザ光源を用いて、可視レーザ光を出力することができる。
【００１８】
上記構成の光源装置において、
前記波長変換素子は、前記赤外レーザ光の波長を、青色または緑色に相当する波長に変換する素子であるものとしてもよい。このような構成であれば、本発明の光源装置を、青色や緑色の光源が必要な種々の用途に利用することができる。
【００１９】
また、本発明は、上述した種々の構成の光源装置と、前記波長変換素子から射出された光を拡散する拡散素子とを備える照明装置として構成することができる。このような構成であれば、安定した出力で照明を行うことが可能になる。
【００２０】
また、本発明は、次のようなプロジェクタとして構成することができる。すなわち、
入力した画像信号に応じて画像を投写するプロジェクタであって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザの波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を前記画像信号に応じて変調する変調部と、
前記変調された光を拡大投写する投写部と
を備えることを要旨とする。このような構成であれば、安定した輝度の画像を投写することができる。
【００２１】
また、本発明は、次のようなモニタ装置として構成することもできる。すなわち、
撮影した被写体を出力するモニタ装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザの波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間に配置された遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を拡散する拡散素子と、
前記拡散素子によって照明された被写体を撮像する撮像部と、
を備えることを要旨とする。このような構成であれば、高出力のレーザ光源によって、被写体を明るく照射することができるので、明瞭な画像を撮像することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、上述した本発明の作用・効果を一層明らかにするため、本発明の実施の形態を実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．第１実施例（照明装置）：
Ｂ．第２実施例（モニタ装置）：
Ｃ．第３実施例（プロジェクタ）：
Ｄ．変形例：
【００２３】
Ａ．第１実施例（照明装置）：
図１は、本発明の第１実施例としての照明装置１０の概略構成図である。図示するように、照明装置１０は、レーザ光源装置１２と、レーザ光源装置１２から発せられたレーザ光を拡散する拡散素子１４とを備える。レーザ光源装置１２は、パッケージ４５内に、半導体レーザアレイ２０を内蔵するレーザセル２０Ｃと、遮光板５０と、光波長変換素子３０と、反射ミラー４０とが配置されることにより構成されている。拡散素子１４としては、例えば、拡散レンズや、入射した光が拡散するように干渉縞が予め形成されたホログラム素子を用いることができる。
【００２４】
図２は、レーザ光源装置１２の要部を示す説明図である。レーザ光源装置１２は、前述したように、半導体レーザアレイ２０、遮光板５０、光波長変換素子３０、および、反射ミラー４０を備えている。
【００２５】
半導体レーザアレイ２０は、レーザ光ＬＢ１が基板面２０ａに対して垂直に出射するＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）と呼ばれるもので、複数の発光層（活性層）２０ｂが１列に並ぶ１次元のアレイ構造を有する。この発光層２０ｂが本発明の「レーザ光源」に相当する。発光層２０ｂの数は、図の例では５つとなっているが、５つに限る必要はない。本実施例の半導体レーザアレイ２０は、赤外レーザ光を射出する。
【００２６】
光波長変換素子３０は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）の現象、すなわち、２個の光子が２倍の振動数をもつ１個の光子に変換される２次の非線形光学現象を引き起こす素子であり、強誘電体材料に分極反転構造が形成されたものである。光波長変換素子３０は、半導体レーザアレイ２０から発せられたレーザ光ＬＢ１を内部に導入し、これを、青色や緑色などの可視レーザ光ＬＢ２に波長変換する。
【００２７】
光波長変換素子３０内の分極反転構造は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを用いた素子において電界印加法により形成されている。なお、分極反転構造の形成方法は、この方法に限る必要もなく、イオン交換による分極反転法、電子ビームによるマイクロドメイン反転法等の他の方法によるものであってもよい。材料についても、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムに限る必要はなく、それぞれの方法における適正な材料を用いる構成とすればよい。
【００２８】
光波長変換素子３０には、温度センサとしてのサーミスタ３５と、光波長変換素子３０の温度を所定の温度まで昇温させるヒータ３７とが接着剤によって取り付けられている。図示するように、半導体レーザアレイ２０から射出されるレーザ光の熱の発生を考慮し、サーミスタ３５は、ヒータ３７よりも、半導体レーザアレイ２０から遠い位置に取り付けられている。また、かかる取り付けに際しては、ヒータ３７によって生じた熱を、サーミスタ３５が直接検知しないように、これらはある程度、離間して取り付けられている。なお、図示の便宜上、サーミスタ３５とヒータ３７とは、光波長変換素子３０の同一面内に取り付けられている、それぞれ光波長変換素子３０の異なる面に設けられていることが好ましい。また、ヒータ３７は、光波長変換素子３０の一の面の全面に亘って加熱を行うように、面状に形成されていることが好ましい。
【００２９】
サーミスタ３５とヒータ３７とは、温度制御回路７０に接続されている。温度制御回路７０は、サーミスタ３５によって光波長変換素子３０の温度を測定し、その温度が、波長変換素子３０の波長変換効率が最も高まる温度（例えば、５０℃）になるようにヒータ３７に流す電流量をフィードバック制御して光波長変換素子３０の温度を調整する。なお、本実施例では、光波長変換素子３０の温度を調整するために、ヒータ３７を取り付けるものとしたが、光波長変換素子３０の温度特性によっては、ペルチェ素子等の冷却器を取り付けるものとしてもよい。
【００３０】
反射ミラー４０は、光波長変換素子３０側の面４０ａに特殊コーティングが施されたものである。この特殊コーティングは、半導体レーザアレイ２０から発せられた励起光に対しては高反射、光波長変換素子３０から発した第２高調波に対しては高透過となるものである。一方、半導体レーザアレイ２０の出射側の基板面２０ａには、前記励起光に対しては高透過、前記第２高調波に対しては高反射となる特殊コーティングが施されている。かかる構成により、半導体レーザアレイ２０の基板面２０ａと反射ミラー４０の面４０ａとの間で光共振器が構成される。半導体レーザアレイ２０から出射したレーザ光ＬＢ１は、この光共振器内に閉じこめられる形になって、光波長変換素子３０内を何回も透過する。光波長変換素子３０は、前述したようにヒータ３７により温度制御されていることから、ノイズの少ない第２高調波を得ることができる。この第２高調波は、反射ミラー４０を透過し、可視光に波長変換されたレーザ光ＬＢ２として拡散素子１４に照射される。
【００３１】
遮光板５０は、半導体レーザアレイ２０と光波長変換素子３０との間に配置されており、その中央部に貫通口５１が設けられている。この貫通口５１は、発光層２０ｂから垂直に発せされたレーザ光ＬＢ１のみを光波長変換素子３０に通す位置に形成されている。遮光板５０の外周は、図１に示したパッケージ４５に接しており、この遮光板５０によって、パッケージ４５内部が、半導体レーザアレイ２０が存在する領域と、光波長変換素子３０および反射ミラー４０とが存在する領域とに区画されることになる。
【００３２】
以上のように構成された照明装置１０に備えられるレーザ光源装置１２によれば、半導体レーザアレイ２０から垂直方向に射出された赤外レーザ光は、遮光板５０の貫通口５１を通ることで、光波長変換素子３０に導入されることになるが、垂直以外の方向にレーザ光が射出された場合には、そのレーザ光（以下、「不要レーザ光ＬＢ３」という）は、遮光板５０の下面によって遮光されることになる。つまり、不要レーザ光ＬＢ３が、遮光板５０によって遮光されることにより、不要レーザ光ＬＢ３が直接的、あるいは、パッケージ４５内を反射して間接的にサーミスタ３５に到達することを抑制することが可能になる。この結果、サーミスタ３５が光波長変換素子３０の温度を誤認することが防止され、精度良く、光波長変換素子３０の温度を調整することが可能になる。
【００３３】
遮光板５０は、例えば、断熱性の材料であるシリコンや樹脂によって形成することができる。また、遮光部５０を中空構造としたり、ＡＢＳ、エポキシ、ゴム系の材料を用いて形成することもできる。また、遮光板５０の半導体レーザアレイ２０側の面には、不要レーザ光ＬＢ３を反射する多層反射膜が形成されていてもよい。このような構成であれば、不要レーザ光ＬＢ３が遮光板５０によって遮光される際にその熱がサーミスタ３５に到達することを抑制することができる。
【００３４】
図３は、本実施例の効果を示す説明図である。図の上部に示すグラフは、半導体レーザアレイ２０に流す電流量を表している。また、図の下部に実線で示したグラフは光波長変換素子３０の本来の温度を表し、破線で示したグラフは、遮光板５０がないとした場合においてサーミスタ３５によって測定される温度を表す。これらのグラフに表したように、ある時間ｔ１において、温度制御回路７０が、ヒータ３７の加熱を開始し、光波長変換素子３０の温度が所定の温度に達した後に、時間ｔ２において半導体レーザアレイ２０に電流を流すと、光波長変換素子３０内をレーザ光ＬＢ１が通過することにより、実線で示したグラフに示すように、光波長変換素子３０の本来の温度は少し上昇することになる。しかし、遮光板５０がない場合には、垂直方向以外の方向に射出されたレーザ光が、サーミスタ３５に直接的あるいは間接的に照射され、サーミスタ３５は、図の破線のグラフに示すように、光波長変換素子３０の温度を本来よりも高めに検出してしまうことになる。そうすると、温度制御回路７０による光波長変換素子３０の温度制御が不調となり、光波長変換素子３０によるレーザ光の波長変換効率が大きく低下してしまうおそれがある。しかし、本実施例によれば、遮光板５０を設けることにより、不要レーザ光ＬＢ３が、直接的あるいは間接的にサーミスタ３５に照射されることがないため、図の矢印に示すように、サーミスタ３５の測定温度が、光波長変換素子３０の本来の温度に近づくことになる。この結果、光波長変換素子３０による波長変換効率を高精度に保つことが可能になり、レーザ光源装置１２から安定した出力の光量を得ることが可能になる。
【００３５】
図４は、第１実施例の第１の変形例を示す説明図である。本変形例では、遮光板５０は、熱電導性材料としての金属によって形成されているものとした。このような金属としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム、鉄、真鍮、チタン、ステンレス、あるいは、これらの合金等を採用することができる。なお、遮光板５０は、これらの金属を含有する樹脂やこれらの金属が一部に設けられた樹脂によって形成されているものとしてもよい。
【００３６】
この遮光板５０は、図１のパッケージ４５の外部に備えられた多数の放熱フィン６１を有する放熱機構６０に接続されている。放熱機構６０の材料は、遮光板５０と同一の材料とすることができる。このような構成であれば、不要レーザ光ＬＢ３の遮光によって遮光板５０の温度が上昇したとしても、その熱を放熱機構６０によって外部に放出することができる。この結果、遮光板５０の熱がパッケージ４５内においてサーミスタ３５に伝搬することが抑制され、光波長変換素子３０の温度をより精度良く調整することが可能になる。
【００３７】
図５は、第１実施例の第２の変形例を示す説明図である。本変形例では、光波長変換素子３０全体を、サーミスタ３５およびヒータ３７を含め、断熱性あるいは熱伝導性の材料で形成された遮光カバー８０によって包む構成とした。
【００３８】
図６は、図５に示した遮光カバー８０のＡ−Ａ断面を示す説明図である。この遮光カバー８０の半導体レーザアレイ２０側および反射ミラー４０側には、発光層２０ｂから射出されたレーザ光を通す貫通口８１，８２が設けられている。このような本変形例の構成によっても、遮光カバー８０によって、不要レーザ光ＬＢ３が直接的あるいは間接的にサーミスタ３５に到達することが防止できるため、光波長変換素子３０の温度調整を精度良く行うことが可能になる。
【００３９】
Ｂ．第２実施例（モニタ装置）：
図７は、本発明の第２実施例としてのモニタ装置４００の概略構成図である。モニタ装置４００は、装置本体４１０と、光伝送部４２０とを備える。装置本体４１０は、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２を備える。レーザ光源装置１２は、第１実施例で説明したように、半導体レーザアレイ２０、遮光板５０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。
【００４０】
光伝送部４２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド４２１，４２２を備える。各ライトガイド４２１，４２２は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド４２１の入射側にはレーザ光源装置１２が配設され、その出射側には拡散板４２３が配設されている。レーザ光源装置１２から出射したレーザ光は、ライトガイド４２１を伝って光伝送部４２０の先端に設けられた拡散板４２３に送られ、拡散板４２３により拡散されて被写体を照射する。
【００４１】
光伝送部４２０の先端には、結像レンズ４２４も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ４２４で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド４２２を伝って、装置本体４１０内に設けられた撮像手段としてのカメラ４１１に送られる。この結果、レーザ光源装置１２により出射したレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ４１１で撮像することができる。
【００４２】
以上のように構成されたモニタ装置４００によれば、高出力のレーザ光源装置１２により被写体を照射することができることから、カメラ４１１によって画像を明瞭に撮影することができる。
【００４３】
なお、上述した第２実施例のモニタ装置４００において、レーザ光源装置１２を、第１実施例の各変形例で説明したレーザ光源装置に換える構成とすることもできる。
【００４４】
Ｃ．第３実施例（プロジェクタ）：
図８は、本発明の第３実施例としてのプロジェクタ５００の概略構成図である。図中においては、簡略化のためプロジェクタ５００を構成する筐体は省略している。プロジェクタ５００は、赤色光を射出する赤色レーザ光源装置５０１Ｒと、緑色光を射出する緑色レーザ光源装置５０１Ｇと、青色光を射出する青色レーザ光源装置５０１Ｂとを備える。
【００４５】
赤色レーザ光源装置５０１Ｒは、赤色のレーザ光ＬＢｂを発する一般的な半導体レーザアレイである。緑色レーザ光源装置５０１Ｇは、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２と同一の構成で、半導体レーザアレイ２０、遮光板５０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。この光波長変換素子３０では、緑色の波長のレーザ光ＬＢｇを出射するように波長変換がなされている。青色レーザ光源装置５０１Ｂは、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２と同一の構成で、半導体レーザアレイ２０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。この光波長変換素子３０では、青色の波長のレーザ光ＬＢｂを出射するように波長変換がなされている。
【００４６】
また、プロジェクタ５００は、各色のレーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから射出された各色のレーザ光ＬＢｒ，ＬＢｇ，ＬＢｂをパソコン等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する液晶ライトバルブ（変調部）５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂと、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ５０７に導くクロスダイクロイックプリズム５０６と、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン５１０に投写する投写レンズ５０７とを備えている。
【００４７】
さらに、プロジェクタ５００は、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを照明している。例えば、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ、５０２Ｂは、ホログラム素子やフィールドレンズによって構成される。
【００４８】
各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５０６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ５０７によりスクリーン５１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００４９】
以上のように構成されたプロジェクタ５００によれば、高出力のレーザ光源装置５０１Ｇ，５０１Ｂを用いることができることから、高輝度の画像を表示することができる。
【００５０】
なお、この第３実施例の変形例として、緑色レーザ光源装置５０１Ｇおよび青色レーザ光源装置５０１Ｂの少なくとも一方を、第１実施例の各変形例に換える構成とすることもできる。
【００５１】
Ｄ．変形例：
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以下のような変形が可能である。
【００５２】
（１）上記実施例では、レーザアレイとしてＶＣＳＥＬ型のものを用いていたが、これに換えて、光の共振する方向が基板面に対して平行になる端面発光型のレーザアレイを用いる構成としてもよい。さらには、レーザ光源は、半導体レーザに換えて、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、自由電子レーザ等、他の種類のレーザとすることもできる。
【００５３】
（２）上記実施例では、反射ミラー４０が、拡散素子１４と光波長変換素子３０との間に設けられているものとしたが、遮光板５０と光波長変換素子３０との間、あるいは、遮光板５０と半導体レーザアレイ２０との間に設けられていてもよい。このような構成であっても、光波長変換素子３０によって、赤外レーザ光を可視レーザ光に波長変換することができる。
【００５４】
（３）上述した各実施例あるいは変形例では、５つの発光層２０ｂに対して、遮光板５０に１つの貫通口５１を設けているが、発光層２０ｂ毎に、１つずつ貫通穴を形成するものとしてもよい。このような構成であれば、不要レーザ光ＬＢ３の遮光をより効果的に行うことが可能になる。
【００５５】
（４）上記第３実施例のプロジェクタ５００は、いわゆる３板式の液晶プロジェクタであったが、これに換えて、色毎に時分割でレーザ光源装置を点灯することにより１つのライトバルブのみでカラー表示を可能とした構成等の単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施例としての照明装置１０の概略構成図である。
【図２】レーザ光源装置１２の要部を示す説明図である。
【図３】第１実施例の効果を示す説明図である。
【図４】第１実施例の第１の変形例を示す説明図である。
【図５】第１実施例の第２の変形例を示す説明図である。
【図６】遮光カバー８０のＡ−Ａ断面を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施例としてのモニタ装置４００の概略構成図である。
【図８】本発明の第３実施例としてのプロジェクタ５００の概略構成図である。
【図９】波長変換素子による光の変換効率の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…照明装置
１２…レーザ光源装置
１４…拡散素子
２０…半導体レーザアレイ
２０Ｃ…レーザセル
２０ｂ…発光層
３０…光波長変換素子
３５…サーミスタ
３７…ヒータ
４０…反射ミラー
４５…パッケージ
５０…遮光板
５１…貫通口
６０…放熱機構
６１…放熱フィン
７０…温度制御回路
８０…遮光カバー
８１…貫通口
４００…モニタ装置
４１０…装置本体
４１１…カメラ
４２０…光伝送部
４２１，４２２…ライトガイド
４２３…拡散板
４２４…結像レンズ
５００…プロジェクタ
５０１Ｂ…青色レーザ光源装置
５０１Ｇ…緑色レーザ光源装置
５０１Ｒ…赤色レーザ光源装置
５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂ…均一化光学系
５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ…液晶ライトバルブ
５０６…クロスダイクロイックプリズム
５０７…投写レンズ
５１０…スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源を用いた光源装置や照明装置、プロジェクタ、モニタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像を拡大投写するプロジェクタには、一般的に、その光源として、超高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が用いられていた。しかし、ＵＨＰは、最高輝度に到達するまでに数分程度の時間を要することや、寿命が比較的短いこと等の種々の課題が存在していた。そこで、近年では、光源として半導体赤外レーザを用いる手法が開発されつつある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９９１６０号公報
【特許文献２】特開２００３−１６６９９号公報
【０００４】
赤外レーザ光（波長：１０００ｎｍ前後）から可視光を得るためには、ＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）等の波長変換素子を用いることができる。この波長変換素子を用いれば、比較的製造の容易な半導体赤外レーザ装置を用いて、青色（波長：４６０ｎｍ）や、緑色（波長：５３２ｎｍ）等の可視光を得ることができる。
【０００５】
しかし、波長変換素子による光の変換効率は、その温度によって大きく左右されることが知られている。図９は、波長変換素子による光の変換効率の一例を示すグラフである。図示するように、波長の変換効率が最も高くなる波長変換素子の温度は、所定の温度に対して、１℃程度の狭い範囲であり、その範囲を外れてしまうと、その変換効率は大きく低下してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザ光を光源として用いる装置に生じる上述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、波長変換素子の温度を精度良く調整することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を踏まえ、本発明を光源装置として次のように構成した。すなわち、
光源装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明の光源装置では、波長変換素子の温度を検出する温度センサとレーザ光源との間を、遮光部によって遮光するものとした。そのため、レーザ光源から発せされたレーザ光が温度センサに照射されることなく、温度センサによる温度の誤検出を抑制することができる。この結果、温度調整器によって波長変換素子の温度を高精度に保つことができ、安定した出力を得られることが可能になる。
【０００９】
上記構成の光源装置において、前記遮光部は、熱伝導性材料である金属を含有するものとしてもよい。
【００１０】
このような構成であれば、レーザ光の遮光に伴って発生する熱が遮光部によって放熱されるため、温度センサによる波長変換素子の温度の誤検出を抑制することができる。前記金属としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム、鉄、真鍮、チタン、ステンレスの内、少なくともいずれか一つを含有しているものとすることができる。なお、遮光部は、これらの金属そのものによって形成されていてもよいし、樹脂に金属粉を混在させたものや、樹脂の一部に金属部位を形成したものとしてもよい。
【００１１】
上記構成の光源装置において、
該光源装置は、前記温度センサより遠方に熱を放出する放熱機構を備えており、前記遮光部は、前記放熱機構に接続されているものとしてもよい。このような構成であれば、遮光部に生じた熱を、放熱機構によって効率的に放熱することができる。
【００１２】
上記構成の光源装置において、
前記遮光部は、前記レーザ光源から発せられたレーザ光を反射する反射膜を有するものとしてもよい。このような構成によれば、レーザ光源から発せられた不要なレーザ光を反射することにより、容易に遮光を行うことが可能になる。
【００１３】
上記構成の光源装置において、
前記遮光部は、断熱性の材料を含んで形成されているものとしてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、レーザ光の遮光によって発生した熱が、温度センサにまで到達することを抑制することができるため、波長変換素子の温度を高精度に保つことができる。このような断熱性の材料としては、例えば、シリコンや樹脂を採用することができる。その他、遮光部を中空構造としたり、ＡＢＳ、エポキシ、ゴム系の材料を用いて形成することもできる。また、断熱性の材料と前述した熱伝導性材料とを貼り合わせて遮光部を形成するものとしてもよい。
【００１５】
上記構成の光源装置において、
前記遮光部は、前記レーザ光が前記波長変換素子に入射する部分および前記レーザ光が前記波長変換素子から射出される部分を除き、前記波長変換素子および前記温度センサを覆うカバーとして形成されているものとしてもよい。
【００１６】
このような構成であれば、不要なレーザ光を容易に遮光することができるので、温度センサによる波長変換素子の温度の誤検出を抑制することができる。
【００１７】
上記構成の光源装置において、
前記レーザ光源は、赤外レーザ光を発するものであり、前記遮光部は、少なくとも前記赤外レーザ光を遮光する構成とすることができる。このような構成であれば、比較的入手の容易な赤外レーザ光源を用いて、可視レーザ光を出力することができる。
【００１８】
上記構成の光源装置において、
前記波長変換素子は、前記赤外レーザ光の波長を、青色または緑色に相当する波長に変換する素子であるものとしてもよい。このような構成であれば、本発明の光源装置を、青色や緑色の光源が必要な種々の用途に利用することができる。
【００１９】
また、本発明は、上述した種々の構成の光源装置と、前記波長変換素子から射出された光を拡散する拡散素子とを備える照明装置として構成することができる。このような構成であれば、安定した出力で照明を行うことが可能になる。
【００２０】
また、本発明は、次のようなプロジェクタとして構成することができる。すなわち、
入力した画像信号に応じて画像を投写するプロジェクタであって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザの波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を前記画像信号に応じて変調する変調部と、
前記変調された光を拡大投写する投写部と
を備えることを要旨とする。このような構成であれば、安定した輝度の画像を投写することができる。
【００２１】
また、本発明は、次のようなモニタ装置として構成することもできる。すなわち、
撮影した被写体を出力するモニタ装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザの波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間に配置された遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を拡散する拡散素子と、
前記拡散素子によって照明された被写体を撮像する撮像部と、
を備えることを要旨とする。このような構成であれば、高出力のレーザ光源によって、被写体を明るく照射することができるので、明瞭な画像を撮像することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、上述した本発明の作用・効果を一層明らかにするため、本発明の実施の形態を実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．第１実施例（照明装置）：
Ｂ．第２実施例（モニタ装置）：
Ｃ．第３実施例（プロジェクタ）：
Ｄ．変形例：
【００２３】
Ａ．第１実施例（照明装置）：
図１は、本発明の第１実施例としての照明装置１０の概略構成図である。図示するように、照明装置１０は、レーザ光源装置１２と、レーザ光源装置１２から発せられたレーザ光を拡散する拡散素子１４とを備える。レーザ光源装置１２は、パッケージ４５内に、半導体レーザアレイ２０を内蔵するレーザセル２０Ｃと、遮光板５０と、光波長変換素子３０と、反射ミラー４０とが配置されることにより構成されている。拡散素子１４としては、例えば、拡散レンズや、入射した光が拡散するように干渉縞が予め形成されたホログラム素子を用いることができる。
【００２４】
図２は、レーザ光源装置１２の要部を示す説明図である。レーザ光源装置１２は、前述したように、半導体レーザアレイ２０、遮光板５０、光波長変換素子３０、および、反射ミラー４０を備えている。
【００２５】
半導体レーザアレイ２０は、レーザ光ＬＢ１が基板面２０ａに対して垂直に出射するＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）と呼ばれるもので、複数の発光層（活性層）２０ｂが１列に並ぶ１次元のアレイ構造を有する。この発光層２０ｂが本発明の「レーザ光源」に相当する。発光層２０ｂの数は、図の例では５つとなっているが、５つに限る必要はない。本実施例の半導体レーザアレイ２０は、赤外レーザ光を射出する。
【００２６】
光波長変換素子３０は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）の現象、すなわち、２個の光子が２倍の振動数をもつ１個の光子に変換される２次の非線形光学現象を引き起こす素子であり、強誘電体材料に分極反転構造が形成されたものである。光波長変換素子３０は、半導体レーザアレイ２０から発せられたレーザ光ＬＢ１を内部に導入し、これを、青色や緑色などの可視レーザ光ＬＢ２に波長変換する。
【００２７】
光波長変換素子３０内の分極反転構造は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを用いた素子において電界印加法により形成されている。なお、分極反転構造の形成方法は、この方法に限る必要もなく、イオン交換による分極反転法、電子ビームによるマイクロドメイン反転法等の他の方法によるものであってもよい。材料についても、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムに限る必要はなく、それぞれの方法における適正な材料を用いる構成とすればよい。
【００２８】
光波長変換素子３０には、温度センサとしてのサーミスタ３５と、光波長変換素子３０の温度を所定の温度まで昇温させるヒータ３７とが接着剤によって取り付けられている。図示するように、半導体レーザアレイ２０から射出されるレーザ光の熱の発生を考慮し、サーミスタ３５は、ヒータ３７よりも、半導体レーザアレイ２０から遠い位置に取り付けられている。また、かかる取り付けに際しては、ヒータ３７によって生じた熱を、サーミスタ３５が直接検知しないように、これらはある程度、離間して取り付けられている。なお、図示の便宜上、サーミスタ３５とヒータ３７とは、光波長変換素子３０の同一面内に取り付けられている、それぞれ光波長変換素子３０の異なる面に設けられていることが好ましい。また、ヒータ３７は、光波長変換素子３０の一の面の全面に亘って加熱を行うように、面状に形成されていることが好ましい。
【００２９】
サーミスタ３５とヒータ３７とは、温度制御回路７０に接続されている。温度制御回路７０は、サーミスタ３５によって光波長変換素子３０の温度を測定し、その温度が、波長変換素子３０の波長変換効率が最も高まる温度（例えば、５０℃）になるようにヒータ３７に流す電流量をフィードバック制御して光波長変換素子３０の温度を調整する。なお、本実施例では、光波長変換素子３０の温度を調整するために、ヒータ３７を取り付けるものとしたが、光波長変換素子３０の温度特性によっては、ペルチェ素子等の冷却器を取り付けるものとしてもよい。
【００３０】
反射ミラー４０は、光波長変換素子３０側の面４０ａに特殊コーティングが施されたものである。この特殊コーティングは、半導体レーザアレイ２０から発せられた励起光に対しては高反射、光波長変換素子３０から発した第２高調波に対しては高透過となるものである。一方、半導体レーザアレイ２０の出射側の基板面２０ａには、前記励起光に対しては高透過、前記第２高調波に対しては高反射となる特殊コーティングが施されている。かかる構成により、半導体レーザアレイ２０の基板面２０ａと反射ミラー４０の面４０ａとの間で光共振器が構成される。半導体レーザアレイ２０から出射したレーザ光ＬＢ１は、この光共振器内に閉じこめられる形になって、光波長変換素子３０内を何回も透過する。光波長変換素子３０は、前述したようにヒータ３７により温度制御されていることから、ノイズの少ない第２高調波を得ることができる。この第２高調波は、反射ミラー４０を透過し、可視光に波長変換されたレーザ光ＬＢ２として拡散素子１４に照射される。
【００３１】
遮光板５０は、半導体レーザアレイ２０と光波長変換素子３０との間に配置されており、その中央部に貫通口５１が設けられている。この貫通口５１は、発光層２０ｂから垂直に発せされたレーザ光ＬＢ１のみを光波長変換素子３０に通す位置に形成されている。遮光板５０の外周は、図１に示したパッケージ４５に接しており、この遮光板５０によって、パッケージ４５内部が、半導体レーザアレイ２０が存在する領域と、光波長変換素子３０および反射ミラー４０とが存在する領域とに区画されることになる。
【００３２】
以上のように構成された照明装置１０に備えられるレーザ光源装置１２によれば、半導体レーザアレイ２０から垂直方向に射出された赤外レーザ光は、遮光板５０の貫通口５１を通ることで、光波長変換素子３０に導入されることになるが、垂直以外の方向にレーザ光が射出された場合には、そのレーザ光（以下、「不要レーザ光ＬＢ３」という）は、遮光板５０の下面によって遮光されることになる。つまり、不要レーザ光ＬＢ３が、遮光板５０によって遮光されることにより、不要レーザ光ＬＢ３が直接的、あるいは、パッケージ４５内を反射して間接的にサーミスタ３５に到達することを抑制することが可能になる。この結果、サーミスタ３５が光波長変換素子３０の温度を誤認することが防止され、精度良く、光波長変換素子３０の温度を調整することが可能になる。
【００３３】
遮光板５０は、例えば、断熱性の材料であるシリコンや樹脂によって形成することができる。また、遮光部５０を中空構造としたり、ＡＢＳ、エポキシ、ゴム系の材料を用いて形成することもできる。また、遮光板５０の半導体レーザアレイ２０側の面には、不要レーザ光ＬＢ３を反射する多層反射膜が形成されていてもよい。このような構成であれば、不要レーザ光ＬＢ３が遮光板５０によって遮光される際にその熱がサーミスタ３５に到達することを抑制することができる。
【００３４】
図３は、本実施例の効果を示す説明図である。図の上部に示すグラフは、半導体レーザアレイ２０に流す電流量を表している。また、図の下部に実線で示したグラフは光波長変換素子３０の本来の温度を表し、破線で示したグラフは、遮光板５０がないとした場合においてサーミスタ３５によって測定される温度を表す。これらのグラフに表したように、ある時間ｔ１において、温度制御回路７０が、ヒータ３７の加熱を開始し、光波長変換素子３０の温度が所定の温度に達した後に、時間ｔ２において半導体レーザアレイ２０に電流を流すと、光波長変換素子３０内をレーザ光ＬＢ１が通過することにより、実線で示したグラフに示すように、光波長変換素子３０の本来の温度は少し上昇することになる。しかし、遮光板５０がない場合には、垂直方向以外の方向に射出されたレーザ光が、サーミスタ３５に直接的あるいは間接的に照射され、サーミスタ３５は、図の破線のグラフに示すように、光波長変換素子３０の温度を本来よりも高めに検出してしまうことになる。そうすると、温度制御回路７０による光波長変換素子３０の温度制御が不調となり、光波長変換素子３０によるレーザ光の波長変換効率が大きく低下してしまうおそれがある。しかし、本実施例によれば、遮光板５０を設けることにより、不要レーザ光ＬＢ３が、直接的あるいは間接的にサーミスタ３５に照射されることがないため、図の矢印に示すように、サーミスタ３５の測定温度が、光波長変換素子３０の本来の温度に近づくことになる。この結果、光波長変換素子３０による波長変換効率を高精度に保つことが可能になり、レーザ光源装置１２から安定した出力の光量を得ることが可能になる。
【００３５】
図４は、第１実施例の第１の変形例を示す説明図である。本変形例では、遮光板５０は、熱電導性材料としての金属によって形成されているものとした。このような金属としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム、鉄、真鍮、チタン、ステンレス、あるいは、これらの合金等を採用することができる。なお、遮光板５０は、これらの金属を含有する樹脂やこれらの金属が一部に設けられた樹脂によって形成されているものとしてもよい。
【００３６】
この遮光板５０は、図１のパッケージ４５の外部に備えられた多数の放熱フィン６１を有する放熱機構６０に接続されている。放熱機構６０の材料は、遮光板５０と同一の材料とすることができる。このような構成であれば、不要レーザ光ＬＢ３の遮光によって遮光板５０の温度が上昇したとしても、その熱を放熱機構６０によって外部に放出することができる。この結果、遮光板５０の熱がパッケージ４５内においてサーミスタ３５に伝搬することが抑制され、光波長変換素子３０の温度をより精度良く調整することが可能になる。
【００３７】
図５は、第１実施例の第２の変形例を示す説明図である。本変形例では、光波長変換素子３０全体を、サーミスタ３５およびヒータ３７を含め、断熱性あるいは熱伝導性の材料で形成された遮光カバー８０によって包む構成とした。
【００３８】
図６は、図５に示した遮光カバー８０のＡ−Ａ断面を示す説明図である。この遮光カバー８０の半導体レーザアレイ２０側および反射ミラー４０側には、発光層２０ｂから射出されたレーザ光を通す貫通口８１，８２が設けられている。このような本変形例の構成によっても、遮光カバー８０によって、不要レーザ光ＬＢ３が直接的あるいは間接的にサーミスタ３５に到達することが防止できるため、光波長変換素子３０の温度調整を精度良く行うことが可能になる。
【００３９】
Ｂ．第２実施例（モニタ装置）：
図７は、本発明の第２実施例としてのモニタ装置４００の概略構成図である。モニタ装置４００は、装置本体４１０と、光伝送部４２０とを備える。装置本体４１０は、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２を備える。レーザ光源装置１２は、第１実施例で説明したように、半導体レーザアレイ２０、遮光板５０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。
【００４０】
光伝送部４２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド４２１，４２２を備える。各ライトガイド４２１，４２２は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド４２１の入射側にはレーザ光源装置１２が配設され、その出射側には拡散板４２３が配設されている。レーザ光源装置１２から出射したレーザ光は、ライトガイド４２１を伝って光伝送部４２０の先端に設けられた拡散板４２３に送られ、拡散板４２３により拡散されて被写体を照射する。
【００４１】
光伝送部４２０の先端には、結像レンズ４２４も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ４２４で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド４２２を伝って、装置本体４１０内に設けられた撮像手段としてのカメラ４１１に送られる。この結果、レーザ光源装置１２により出射したレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ４１１で撮像することができる。
【００４２】
以上のように構成されたモニタ装置４００によれば、高出力のレーザ光源装置１２により被写体を照射することができることから、カメラ４１１によって画像を明瞭に撮影することができる。
【００４３】
なお、上述した第２実施例のモニタ装置４００において、レーザ光源装置１２を、第１実施例の各変形例で説明したレーザ光源装置に換える構成とすることもできる。
【００４４】
Ｃ．第３実施例（プロジェクタ）：
図８は、本発明の第３実施例としてのプロジェクタ５００の概略構成図である。図中においては、簡略化のためプロジェクタ５００を構成する筐体は省略している。プロジェクタ５００は、赤色光を射出する赤色レーザ光源装置５０１Ｒと、緑色光を射出する緑色レーザ光源装置５０１Ｇと、青色光を射出する青色レーザ光源装置５０１Ｂとを備える。
【００４５】
赤色レーザ光源装置５０１Ｒは、赤色のレーザ光ＬＢｂを発する一般的な半導体レーザアレイである。緑色レーザ光源装置５０１Ｇは、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２と同一の構成で、半導体レーザアレイ２０、遮光板５０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。この光波長変換素子３０では、緑色の波長のレーザ光ＬＢｇを出射するように波長変換がなされている。青色レーザ光源装置５０１Ｂは、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２と同一の構成で、半導体レーザアレイ２０、光波長変換素子３０および反射ミラー４０を備える。この光波長変換素子３０では、青色の波長のレーザ光ＬＢｂを出射するように波長変換がなされている。
【００４６】
また、プロジェクタ５００は、各色のレーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから射出された各色のレーザ光ＬＢｒ，ＬＢｇ，ＬＢｂをパソコン等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する液晶ライトバルブ（変調部）５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂと、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ５０７に導くクロスダイクロイックプリズム５０６と、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン５１０に投写する投写レンズ５０７とを備えている。
【００４７】
さらに、プロジェクタ５００は、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを照明している。例えば、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ、５０２Ｂは、ホログラム素子やフィールドレンズによって構成される。
【００４８】
各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５０６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ５０７によりスクリーン５１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００４９】
以上のように構成されたプロジェクタ５００によれば、高出力のレーザ光源装置５０１Ｇ，５０１Ｂを用いることができることから、高輝度の画像を表示することができる。
【００５０】
なお、この第３実施例の変形例として、緑色レーザ光源装置５０１Ｇおよび青色レーザ光源装置５０１Ｂの少なくとも一方を、第１実施例の各変形例に換える構成とすることもできる。
【００５１】
Ｄ．変形例：
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以下のような変形が可能である。
【００５２】
（１）上記実施例では、レーザアレイとしてＶＣＳＥＬ型のものを用いていたが、これに換えて、光の共振する方向が基板面に対して平行になる端面発光型のレーザアレイを用いる構成としてもよい。さらには、レーザ光源は、半導体レーザに換えて、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、自由電子レーザ等、他の種類のレーザとすることもできる。
【００５３】
（２）上記実施例では、反射ミラー４０が、拡散素子１４と光波長変換素子３０との間に設けられているものとしたが、遮光板５０と光波長変換素子３０との間、あるいは、遮光板５０と半導体レーザアレイ２０との間に設けられていてもよい。このような構成であっても、光波長変換素子３０によって、赤外レーザ光を可視レーザ光に波長変換することができる。
【００５４】
（３）上述した各実施例あるいは変形例では、５つの発光層２０ｂに対して、遮光板５０に１つの貫通口５１を設けているが、発光層２０ｂ毎に、１つずつ貫通穴を形成するものとしてもよい。このような構成であれば、不要レーザ光ＬＢ３の遮光をより効果的に行うことが可能になる。
【００５５】
（４）上記第３実施例のプロジェクタ５００は、いわゆる３板式の液晶プロジェクタであったが、これに換えて、色毎に時分割でレーザ光源装置を点灯することにより１つのライトバルブのみでカラー表示を可能とした構成等の単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施例としての照明装置１０の概略構成図である。
【図２】レーザ光源装置１２の要部を示す説明図である。
【図３】第１実施例の効果を示す説明図である。
【図４】第１実施例の第１の変形例を示す説明図である。
【図５】第１実施例の第２の変形例を示す説明図である。
【図６】遮光カバー８０のＡ−Ａ断面を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施例としてのモニタ装置４００の概略構成図である。
【図８】本発明の第３実施例としてのプロジェクタ５００の概略構成図である。
【図９】波長変換素子による光の変換効率の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…照明装置
１２…レーザ光源装置
１４…拡散素子
２０…半導体レーザアレイ
２０Ｃ…レーザセル
２０ｂ…発光層
３０…光波長変換素子
３５…サーミスタ
３７…ヒータ
４０…反射ミラー
４５…パッケージ
５０…遮光板
５１…貫通口
６０…放熱機構
６１…放熱フィン
７０…温度制御回路
８０…遮光カバー
８１…貫通口
４００…モニタ装置
４１０…装置本体
４１１…カメラ
４２０…光伝送部
４２１，４２２…ライトガイド
４２３…拡散板
４２４…結像レンズ
５００…プロジェクタ
５０１Ｂ…青色レーザ光源装置
５０１Ｇ…緑色レーザ光源装置
５０１Ｒ…赤色レーザ光源装置
５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂ…均一化光学系
５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ…液晶ライトバルブ
５０６…クロスダイクロイックプリズム
５０７…投写レンズ
５１０…スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の近傍に設けられ、温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と
を備える光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、熱伝導性材料である金属を含有する
光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、前記金属として、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム、鉄、真鍮、チタン、ステンレスの内、少なくともいずれか一つを含有している
光源装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の光源装置であって、
該光源装置は、前記温度センサより遠方に熱を放出する放熱機構を備えており、
前記遮光部は、前記放熱機構に接続されている
光源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、前記レーザ光源から発せられたレーザ光を反射する反射膜を有する
光源装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、断熱性の材料を含んで形成されている
光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、前記断熱性の材料として、シリコンまたは樹脂を含む
光源装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、前記レーザ光が前記波長変換素子に入射する部分および前記レーザ光が前記波長変換素子から射出される部分を除き、前記波長変換素子および前記温度センサを覆うカバーとして形成されている
光源装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光源装置であって、
前記レーザ光源は、赤外レーザ光を発するものであり、
前記遮光部は、少なくとも前記赤外レーザ光を遮光するものである
光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置であって、
前記波長変換素子は、前記赤外レーザ光の波長を、青色または緑色に相当する波長に変換する素子である
光源装置。
【請求項１１】
照明装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子近傍に設けられ、温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を拡散する拡散素子と
を備える照明装置。
【請求項１２】
入力した画像信号に応じて画像を投写するプロジェクタであって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の近傍に設けられ、温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を前記画像信号に応じて変調する変調部と、
前記変調された光を拡大投写する投写部と
を備えるプロジェクタ。
【請求項１３】
撮影した被写体を出力するモニタ装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の近傍に設けられ、温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間に配置された遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を拡散する拡散素子と、
前記拡散素子によって照明された被写体を撮像する撮像部と
を備えるモニタ装置。
【請求項１】
光源装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の近傍に設けられ、温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と
を備える光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、熱伝導性材料である金属を含有する
光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、前記金属として、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム、鉄、真鍮、チタン、ステンレスの内、少なくともいずれか一つを含有している
光源装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の光源装置であって、
該光源装置は、前記温度センサより遠方に熱を放出する放熱機構を備えており、
前記遮光部は、前記放熱機構に接続されている
光源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、前記レーザ光源から発せられたレーザ光を反射する反射膜を有する
光源装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、断熱性の材料を含んで形成されている
光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、前記断熱性の材料として、シリコンまたは樹脂を含む
光源装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記遮光部は、前記レーザ光が前記波長変換素子に入射する部分および前記レーザ光が前記波長変換素子から射出される部分を除き、前記波長変換素子および前記温度センサを覆うカバーとして形成されている
光源装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光源装置であって、
前記レーザ光源は、赤外レーザ光を発するものであり、
前記遮光部は、少なくとも前記赤外レーザ光を遮光するものである
光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置であって、
前記波長変換素子は、前記赤外レーザ光の波長を、青色または緑色に相当する波長に変換する素子である
光源装置。
【請求項１１】
照明装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子近傍に設けられ、温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を拡散する拡散素子と
を備える照明装置。
【請求項１２】
入力した画像信号に応じて画像を投写するプロジェクタであって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の近傍に設けられ、温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間を遮光する遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を前記画像信号に応じて変調する変調部と、
前記変調された光を拡大投写する投写部と
を備えるプロジェクタ。
【請求項１３】
撮影した被写体を出力するモニタ装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の近傍に設けられ、温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子の温度を調整する温度調整器と、
前記レーザ光源と前記温度センサとの間に配置された遮光部と、
前記波長変換素子から射出された光を拡散する拡散素子と、
前記拡散素子によって照明された被写体を撮像する撮像部と
を備えるモニタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１１６７８４（Ｐ２００８−１１６７８４Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０１２８２（Ｐ２００６−３０１２８２）
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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