光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置
【課題】簡単な構造で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現する光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】光源装置４は、光を射出する光源１０と、少なくともひとつの凹部１６を有し、凹部１６の内側に、光源１０の少なくとも一部が入り込むように、光源１０が載置されるベースプレート１４と、を含む。光に光学的な屈折又は反射作用を施し、凹部１６の開口を覆うように設けられた光学手段２０を、更に含み、光学手段２０は光源１０を凹部１６の内側に封止している。
【解決手段】光源装置４は、光を射出する光源１０と、少なくともひとつの凹部１６を有し、凹部１６の内側に、光源１０の少なくとも一部が入り込むように、光源１０が載置されるベースプレート１４と、を含む。光に光学的な屈折又は反射作用を施し、凹部１６の開口を覆うように設けられた光学手段２０を、更に含み、光学手段２０は光源１０を凹部１６の内側に封止している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタ等の画像表示装置用照明光源として超高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が用いられているが、照明色温度の制約、間歇点灯の不可、短寿命等について課題がある。そこで、それらを克服するレーザ光源を用いたモニタ装置が提案されている。しかし、光源は、効率的な冷却を必要とすることから、光源モジュール内にヒートシンクが直接セットされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８５０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この方法では、光源装置全体が複雑な構成となり、集光レンズの固定等のアライメント作業に長時間を要する課題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、簡単な構造で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現する光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る光源装置は、光を射出する光源と、少なくともひとつの凹部を有し、前記凹部の内側に、前記光源の少なくとも一部が入り込むように、前記光源が載置されるベースプレートと、を含む。
【０００７】
本発明によれば、凹部内に光源を載置することにより、光源より発生した熱を凹部の底面側のベースプレートだけでなく側面側のベースプレートからも排熱することができ、効率的な冷却を実現し、簡単な構成で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現する光源装置を提供する。
【０００８】
（２）この光源装置において、前記光に光学的な屈折又は反射作用を施し、前記凹部の開口を覆うように設けられた光学手段を、更に含み、前記光学手段は、前記光源を前記凹部の内側に封止してもよい。これによれば、熱を拡散することが容易になる。
【０００９】
（３）この光源装置において、前記光学手段は、正又は負のパワーを持つ面を有する光学部材でもよい。これによれば、焦点距離を伸ばすことが容易になる。
【００１０】
（４）この光源装置において、前記光学手段は、正のパワーを持つ第１の面と負のパワーを持つ第２の面とを有する光学部材でもよい。これによれば、より焦点距離を伸ばすことが容易になる。
【００１１】
（５）この光源装置において、前記光源は、減圧状態で封止されてもよい。これによれば、長期信頼性を確保することが容易になる。
【００１２】
（６）この光源装置において、前記光源は、酸素又は水素を含まない気体で封止されてもよい。これによれば、より長期信頼性を確保することが容易になる。
【００１３】
（７）この光源装置において、前記光源は、窒素を含む気体で封止されてもよい。これによれば、より長期信頼性を確保することが容易になる。
【００１４】
（８）この光源装置において、前記ベースプレートの前記凹部の内側に形成されたアライメント構造を含み、前記アライメント構造は、前記光源の発光部と前記光学手段の光軸とをアライメントしてもよい。これによれば、光源と光学手段との位置合わせを行うことが容易になる。
【００１５】
（９）この光源装置において、前記光源は、アレイ構造でもよい。これによれば、光量を増加することが容易になる。
【００１６】
（１０）本発明に係る照明装置は、上記（１）〜上記（９）のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置より射出された前記光を拡散させる拡散部と、を含む。
【００１７】
本発明によれば、凹部内に光源を載置することにより、光源より発生した熱を凹部の底面側のベースプレートだけでなく側面側のベースプレートからも排熱することができ、効率的な冷却を実現し、簡単な構成で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現する照明装置を提供する。
【００１８】
（１１）本発明に係るモニタ装置は、上記（１）〜上記（９）のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置より射出された前記光により照射された被写体を撮像する撮像手段と、を含む。
【００１９】
本発明によれば、凹部内に光源を載置することにより、光源より発生した熱を凹部の底面側のベースプレートだけでなく側面側のベースプレートからも排熱することができ、効率的な冷却を実現し、簡単な構成で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現するモニタ装置を提供する。
【００２０】
（１２）本発明に係る画像表示装置は、上記（１）〜上記（９）のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置より射出され、画像信号に応じて変調された光を投写する投写手段と、を含む。
【００２１】
本発明によれば、凹部内に光源を載置することにより、光源より発生した熱を凹部の底面側のベースプレートだけでなく側面側のベースプレートからも排熱することができ、効率的な冷却を実現し、簡単な構成で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現する画像表示装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施の形態は、本発明に係る光源装置をレーザ光源装置に、画像表示装置をプロジェクタに適用した例である。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る照明装置を示す図である。本実施の形態に係る照明装置２は、図１に示すように、レーザ光源装置４と拡散部としての拡散板３２とを備える。
【００２５】
図１に示す構成のうち、レーザ光源装置４は、レーザ光源１０から外部共振器２６までの光路中の各部により構成されている。具体的には、レーザ光源装置４は、光源としてのレーザ光源１０と、光学手段２０と、ＳＨＧ素子２２と、バンドパスフィルタ２４と、外部共振器２６と、を備える。
【００２６】
レーザ光源１０は、一又は複数のレーザ光１２を射出する。レーザ光源１０は、レーザ光１２を発光面に対してほぼ垂直に射出する少なくとも一つの発光素子（面発光型レーザ）を有している。レーザ光源１０としては、半導体レーザ、固体レーザ等を用いることができる。レーザ光源１０は少なくとも一部がベースプレート１４の凹部１６の中に入り込むように配置されている。
【００２７】
ベースプレート１４は、取り付け面が平坦なプレートである。ベースプレート１４としては、熱を伝導させる熱伝導材を用いることができる。例えば、銅、真鋳、ステンレス、アルミニウム、インジウム、金、銀、モリブデン、マグネシウム、ニッケル、及び鉄等の金属部材、ダイアモンド、又はそれらのうちの少なくとも１つを含む部材を用いることができる。ベースプレート１４上には、レーザ光源１０、光学手段２０、ＳＨＧ素子２２、バンドパスフィルタ２４、及び外部共振器２６が、載置されている。ベースプレート１４は、少なくともひとつの凹部１６を形成している。凹部１６の内側には、レーザ光源１０の少なくとも一部が入り込むように、レーザ光源１０が載置されている。
【００２８】
光学手段２０は、レーザ光源１０より射出されたレーザ光１２の光路上に、ベースプレート１４の凹部１６の開口を覆うように設けられている。光学手段２０は、レーザ光源１０を凹部１６の内側に封止している。光学手段２０は、レーザ光１２を光学的に屈折又は反射作用を施す機能を備えている。光学手段２０は、正又は負のパワーを持つ面を有する光学部材であってもよい。光学手段２０は、正のパワーを持つ第１の面と負のパワーを持つ第２の面とを有する光学部材で、更に反射機能を有していてもよい。光学手段２０としては、ガラス、セラミクス、樹脂等の基材上にアルミニウム等の金属反射膜を形成したもの、そして更に該金属反射膜上にガラス等の透明板を積層した構成、鏡面加工された金属、及びプリズム等の公知のものを用いることができる。
【００２９】
図２は、光学手段２０としてのウェッジ型プリズムを示す図である。ウェッジ型プリズムは、ベースプレート１４の凹部１６の開口を覆うように設けられている。ウェッジ型プリズムは、ベースプレート１４に固定されている。ウェッジ型プリズムは、ベースプレート１４の凹部１６を密閉させることにより、レーザ光源１０を封止している。
【００３０】
図１に戻り、ＳＨＧ素子２２は、光学手段２０より射出されるレーザ光１２の光路上に設けられている。ＳＨＧ素子２２は、レーザ光１２の波長を変換する波長変換素子である。ＳＨＧ素子２２は、レーザ光１２を特定の波長（変換波長（レーザ光３０））に変換する非線形光学素子である。ＳＨＧ素子２２としては、例えば、非線形光学結晶を用いることができる。
【００３１】
バンドパスフィルタ２４は、ＳＨＧ素子２２より射出されるレーザ光１２の光路上に設けられている。バンドパスフィルタ２４は、レーザ光１２の波長に対応し、蛍光灯や太陽光等の外乱光の入光を未然に防いでいる。
【００３２】
外部共振器２６は、バンドパスフィルタ２４より射出されるレーザ光１２の光路上に設けられている。外部共振器２６は、レーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、ＳＨＧ素子２２で波長変換された特定の波長領域のレーザ光３０を通過させ、他の波長領域のレーザ光１２を反射させる。外部共振器２６を通過したレーザ光３０は、拡散板３２へ入射する。外部共振器２６で反射されたレーザ光１２は、ＳＨＧ素子２２を経てレーザ光源１０へ戻る。
【００３３】
拡散板３２は、レーザ光源装置４より発せられたレーザ光３０を拡散させる。拡散板３２としては、例えば、ホログラム素子を用いることができる。例えば、一方向に並列させたレーザ光３０を入射させる場合に、拡散板３２は、レーザ光３０を二次元方向へ拡散させて射出させることができる。本実施の形態では、拡散板３２によって拡散されたレーザ光３０は、入力した画像信号に応じてレーザ光３０を変調する液晶ライトバルブ３４に照射されるものとする。この液晶ライトバルブ３４は、画像を拡大投写するプロジェクタに用いられるものである。なお、照明装置２によって照明される対象は、液晶ライトバルブ３４に限られることはない。
【００３４】
以上のように構成された照明装置２に備えられるレーザ光源装置４の機能について説明する。レーザ光源１０より射出されるレーザ光１２は、初期状態では特定の波長（基本波長）付近にピークを有するブロードな発光分布を有しているが、外部共振器２６との間でレーザ発振させることにより、基本波長付近に鋭いピークを有するレーザ光３０となる。
【００３５】
まず、レーザ光源１０より射出されたレーザ光１２は、光学手段２０を介してＳＨＧ素子２２へ入射する。
【００３６】
ＳＨＧ素子２２は、入射したレーザ光１２を特定の波長（変換波長（レーザ光３０））に変換する。例えば、ＳＨＧ素子２２は、１０６４ｎｍのレーザ光１２を５３２ｎｍのレーザ光３０に変換して射出する。ただし、ＳＨＧ素子２２による変換効率は、３０％〜５０％程度であり、レーザ光源１０より射出されたレーザ光１２のすべてが、レーザ光３０に変換されるわけではない。ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）は、外部共振器２６へ入射する。
【００３７】
外部共振器２６は、基本波長と等しい波長のレーザ光１２を、その９８％〜９９％程度をレーザ光源１０へ戻す。ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、変換波長に変換されなかった光、つまり、基本波長のままＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光１２は、外部共振器２６によって反射され、ＳＨＧ素子２２へ射出される。
【００３８】
再度、ＳＨＧ素子２２へ入射したレーザ光１２は、変換波長に変換され、レーザ光（レーザ光１２，３０を含む）としてＳＨＧ素子２２より射出される。ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、変換波長に変換されなかった光、つまり、基本波長のままＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光１２は、光学手段２０を介してレーザ光源１０に戻される。
【００３９】
このようにして、基本波長のレーザ光１２がレーザ光源１０と外部共振器２６との間で往復することにより、基本波長の光が増幅され、狭帯域の（つまり、基本波長付近に鋭いピークを有する）レーザ光３０が得られる。すなわち、外部共振器２６は、レーザ光源１０を狭帯域でレーザ発振させる機能を備えている。
【００４０】
一方、ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、変換波長に変換されたレーザ光３０は、外部共振器２６を透過して、レーザ光源装置４よりレーザ光３０として拡散板３２へ射出される。
【００４１】
又、一方、外部共振器２６によって反射され、再度ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、変換波長に変換されたレーザ光３０は、光学手段２０によって屈折され、レーザ光源装置４よりレーザ光３０として拡散板３２へ射出される。
【００４２】
図３は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るレーザ光源装置の一部を示す図である。本実施の形態に係る凹部１６の内側には、図３に示すように、レーザ光源１０をベースプレート１４に取り付ける際のアライメント構造１８が設けられている。アライメント構造１８は、光学手段２０の光軸とレーザ光源１０の発光部（エミッタ）とをアライメントしている。例えば、アライメント構造１８は、凹部１６の底面に設けられた位置決め用の溝である。レーザ光源１０は、凹部１６の内側に形成されたアライメント構造１８により、凹部１６と位置合わせされている。レーザ光源１０の発光部は、凹部１６内に形成されたアライメント構造１８により、光学手段２０の光軸と位置合わせされている。光学手段２０は、レーザ光源１０を凹部１６の内側に封止している。光学手段２０は、封止材２８を用いてレーザ光源１０を凹部１６の内側に封止してもよい。
【００４３】
レーザ光源１０は、電力が電極３６を介して供給され、レーザ光１２を射出する。その際、レーザ光源１０は、レーザ光１２を射出すると共に、熱３８を発生する。レーザ光源１０で発生した熱３８は、熱拡散板４０及び半田層４２を介して、凹部１６の底面側のベースプレート１４の箇所４４及び箇所４４から凹部１６の側面側の箇所４６へと放熱される。これは従来の箇所４４のみの放熱より熱伝導がよくなり、効率的な熱の排除ができる。又、それにより効率的な冷却ができる。更に、ベースプレート１４は、ヒートシンク４８に熱３８を放出することにより、その温度が上昇しすぎるのを防ぎ、冷却能力が低下するのを防止している。
【００４４】
これは、凹部１６を設けることで、ベースプレート１４の放熱面積が増大し、効率的な熱の排除ができる。更に、凹部１６を設けることで、レーザ光源１０とヒートシンク４８との距離を変更せずに、ベースプレート１４の体積を増加させることができるので、ベースプレート１４の蓄熱量が増大し、及びその温度が上昇しすぎるのを防ぐことで、効率的な熱の排除ができる。その結果、レーザ光源１０に大電流を流すことができ、大きな光量を取り出し明るい画像を投写表示することができる。
【００４５】
又、ベースプレート１４の上に複数のレーザ光源１０が配置されていても、凹部１６が設けられたベースプレート１４が複数のレーザ光源１０の熱を放熱するため、熱がこもることなくその温度を下げることができる。その結果、複数のレーザ光源１０より大きな光量を取り出すことができ、それを備えたレーザ光源装置４より明るい画像を投写表示することができる。
【００４６】
又、凹部１６の内側にレーザ光源１０を配置することにより、最小限のスペースでレーザ光源１０を実装できるので、レーザ光源装置４の小型化を図ることができ、それを備えた照明装置２の小型を図ることができる。
【００４７】
本実施の形態によれば、凹部１６の内側にレーザ光源１０を配置することにより、レーザ光源１０より発生した熱を凹部１６の底面側のベースプレート１４の箇所４４及び箇所４４から凹部１６の側面側の箇所４６へと排熱することができ、効率的な冷却を実現し、更に、光学手段２０を封止部材として兼ねることで、簡単な構造で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現できる。
【００４８】
（変形例１）
図４は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学手段の変形例１を示す図である。図５は、光学手段を透過する光線密度を示す図である。本変形例に係る光学手段は、図４に示すように、第１光学手段５０と、第２光学手段５２と、を備える。第２光学手段５２は、第１光学手段５０の上に配設されている。レーザ光源１０側から第１光学手段５０、第２光学手段５２の順に配設されている。第１光学手段５０と第２光学手段５２とは、レーザ光源１０の封止部材として機能している。
【００４９】
レーザ光１２がＳＨＧ素子２２を通過する際の光線密度を以下に説明する。まず、図５（Ａ）に示すように、第１光学手段５０は、サーマルレンズであり、第２光学手段５２は、凹面形状のレンズである。サーマルレンズは、片面が正のパワーを持つ面である。サーマルレンズは、正のパワーを持つ面がレーザ光源１０側になるように配置されている。凹面形状のレンズは、片面が負のパワーを持つ凹面５４である。凹面形状のレンズは、凹面５４がＳＨＧ素子２２側になるように配設されている。サーマルレンズにより集光したレーザ光１２は、凹面形状のレンズに入射し、凹面５４で焦点距離が伸ばされて、焦点距離Ｌ１をもつレーザ光として凹面形状のレンズより射出される。これにより、レーザ光１２の焦点距離Ｌ１は長くなり、ＳＨＧ素子２２を通過するレーザ光１２の光線密度は向上し、ＳＨＧ素子２２での可視光への変換効率は向上する。
【００５０】
次に、図５（Ｂ）に示すように、第１光学手段５０は、サーマルレンズであり、第２光学手段５２は、メニスカス形状のレンズである。サーマルレンズは、片面が正のパワーを持つ面である。サーマルレンズは、正のパワーを持つ面がレーザ光源１０側になるように配置されている。メニスカス形状のレンズは、片面が正のパワーを持つ凸面５６で、反対面が負のパワーを持つ凹面５８である。このメニスカス形状のレンズは、凸面５６がレーザ光源１０側に、凹面５８がＳＨＧ素子２２側になるように配置されている。サーマルレンズにより集光したレーザ光１２は、メニスカス形状のレンズに入射し、凸面５６で集光し、凹面５８で焦点距離が伸ばされて、焦点距離Ｌ２をもつレーザ光としてメニスカス形状のレンズより射出される。これにより、レーザ光１２の焦点距離Ｌ２は更に長くなり、ＳＨＧ素子２２を通過するレーザ光１２の光線密度は更に向上し、ＳＨＧ素子２２での可視光への変換効率は更に向上する。このように、簡単な構造で、高効率化が可能となる。
【００５１】
なお、比較として、図５（Ｃ）に、第１光学手段５０は、サーマルレンズであり、第２光学手段５２がない状態での光線密度を示す。サーマルレンズは、片面が正のパワーを持つ面である。サーマルレンズは、正のパワーを持つ面がレーザ光源１０側になるように配置されている。サーマルレンズは、レーザ光１２を集光し、焦点距離Ｌ３をもつレーザ光１２を射出する。この状態では、レーザ光１２の焦点距離Ｌ３は上記焦点距離Ｌ１，Ｌ２と比べて短く、ＳＨＧ素子２２を通過するレーザ光１２の光線密度は粗密になっている。このことから、ＳＨＧ素子２２での可視光への変換効率は上記２つの構成より低いことがわかる。
【００５２】
（変形例２）
図６は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学手段の変形例２を示す図である。本変形例に係る光学手段２０は、レーザ光源１０を凹部１６の内側に封止している。光学手段２０は、封止材２８を用いてレーザ光源１０を凹部１６の内側に封止してもよい。レーザ光源１０は、減圧状態で封止されていてもよい。レーザ光源１０は、酸素又は水素を含まない気体で封止されていてもよい。レーザ光源１０は、窒素を含む気体で封止されていてもよい。封止した気体は、例えば、Ｎ2、Ａｒ等の不活性ガスである。封止された環境は、レーザ光源１０を劣化させる酸素又は水素などの原子と接する環境を妨げるものである。このように、簡単な構造で、長期信頼性を確保できる。
【００５３】
（変形例３）
図７は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学手段の変形例３を示す図である。図７は、一部破線で断面を示している。本変形例に係る光学手段７２は、シリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズは、メニスカス形状のものである。一般的なシリンドリカルレンズは、円柱を軸方向に２つに割った形をしているが、この変形例では、割った部分を凹面とすることでメニスカス形状となっている。すなわち、本変形例のシリンドリカルレンズは、片面が正のパワーを持つ凸面６０で、反対面が負のパワーを持つ凹面６２であるメニスカス形状となっている。このメニスカス形状のシリンドリカルレンズは、凸面６０がレーザ光源１０側に、凹面６２がＳＨＧ素子２２側になるように配置されている。
【００５４】
本変形例では、凹面６２は、凸面６０よりも強い曲率（曲率半径が凸面６０よりも小さい）のものとなっており、シリンドリカルレンズは全体として凸型の性質を備えている。なお、これに換えて、凹面６２と凸面６０とを同じ曲率のものとしてもよい。更には、凸面６０は、凹面６２よりも強い曲率（曲率半径が凹面６２よりも小さい）のものとし、シリンドリカルレンズを全体として凹型の性質を備えるものに換えることもできる。このような、簡単な構造で、高効率化が可能となる。
【００５５】
（変形例４）
図８は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学手段の変形例４を示す図である。本変形例に係る光学手段６４は、独立ＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）である。独立ＭＬＡのアレイ構造６６は、レーザ光源６８の発光部（エミッタ）７０に対応している。独立ＭＬＡは、レーザ光源６８の封止部材として機能している。図８に示すように、レーザ光源６８では、複数の発光部７０が一列に並んでいる。なお、発光部７０の数や、列の数は、図８に示したものには限らない。上述したレーザ光源装置４では、このように発光部７０がアレイ化された光源を用いたとしても、ＳＨＧ素子や外部共振器の光入射出端面の面積を、アレイに対応した面積に拡張すれば良いだけである。
【００５６】
このように、上述したレーザ光源装置４では、光源がアレイ化されたとしても、装置の過度な大型化を招くことが無く、簡単な構成で対応することが可能である。よって、上述したレーザ光源装置４では、光源がアレイ化されたとしても、簡単な構造で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化が可能となる効果をそのまま保持しつつ、アレイ化による光量の増加を、効果的に出力光のパワーアップに繋げることが可能である。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るモニタ装置を示す図である。本実施の形態に係るモニタ装置６は、装置本体８０と、光伝送部８２と、を備える。装置本体８０は、前述した第１の実施の形態のレーザ光源装置４を備える。レーザ光源装置４は、第１の実施の形態で説明したように、レーザ光源１０、ベースプレート１４、光学手段２０、ＳＨＧ素子２２、バンドパスフィルタ２４、及び外部共振器２６を備える。
【００５８】
光伝送部８２は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド８４，８６を備える。各ライトガイド８４，８６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８４の入射側にはレーザ光源装置４が配設され、その射出側には拡散板８８が配設されている。レーザ光源装置４より射出されたレーザ光は、ライトガイド８４を伝って光伝送部８２の先端に設けられた拡散板８８に送られ、拡散板８８により拡散されて被写体を照明する。
【００５９】
光伝送部８２の先端には、結像レンズ９０も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ９０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８６を伝って、装置本体８０内に設けられた撮像手段としてのカメラ９２に送られる。この結果、レーザ光源装置４より射出する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９２で撮像することができる。
【００６０】
以上のように構成されたモニタ装置６によれば、高出力のレーザ光源装置４により被写体を照射することができることから、カメラ９２により得られる撮像画像の明るさを高めることができる。
【００６１】
なお、この第２の実施の形態の変形例として、装置本体８０に備えられるレーザ光源装置４を、第１の実施の形態の変形例１〜変形例４に換える構成とすることもできる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明を適用した第３の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。簡略化のためプロジェクタ８を構成する筐体は省略している。本実施の形態に係るプロジェクタ８は、図１０に示すように、赤色光を射出する赤色照明装置９４Ｒと、緑色光を射出する緑色照明装置９４Ｇと、青色光を射出する青色照明装置９４Ｂと、を備える。
【００６３】
赤色照明装置９４Ｒ、緑色照明装置９４Ｇ、青色照明装置９４Ｂは、前述した第１実施例の照明装置２とそれぞれ同一の構成であり、レーザ光源装置４と、拡散板３２と、を備える。レーザ光源装置４は、レーザ光源１０、ベースプレート１４、光学手段２０、ＳＨＧ素子２２、バンドパスフィルタ２４、及び外部共振器２６を備える。赤色照明装置９４Ｒが備えるＳＨＧ素子２２では、赤外レーザ光から赤色への波長変換が行われ、緑色照明装置９４Ｇが備えるＳＨＧ素子２２では、赤外レーザ光から緑色への波長変換が行われる。又、青色照明装置９４Ｂが備えるＳＨＧ素子２２では、赤外レーザ光から青色への波長変換が行われる。
【００６４】
プロジェクタ８は、各色の照明装置９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂより射出された照明光を、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光変調手段としての液晶ライトバルブ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂと、液晶ライトバルブ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂより射出された光を合成して投写レンズ９８に導くクロスダイクロイックプリズム１００と、液晶ライトバルブ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン１０２に投写する投写手段としての投写レンズ９８と、を備える。
【００６５】
各液晶ライトバルブ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂ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１００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９８によりスクリーン１０２上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００６６】
以上のように構成されたプロジェクタ８によれば、レーザを光源とした、高輝度の画像を表示することが可能になる。
【００６７】
なお、この第３の実施の形態の変形例として、各色の照明装置９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂを、第１の実施の形態の変形例１〜変形例４に換える構成とすることもできる。又、上述したプロジェクタでは光変調手段として液晶ライトバルブを採用したが、光変調手段としてデジタルマイクロミラーデバイス等を採用することも可能である。
【００６８】
（他の実施の形態）
本発明は上記した実施の形態や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【００６９】
（１）前記第１の実施の形態では、レーザ光源１０としての発光層を複数配列したアレイ構造を用いていたが、これに換えて、発光層が１つだけの単体のレーザ光源を用いた構成としてもよい。
【００７０】
（２）前記実施の形態及び変形例では、レーザ光源１０として面発光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光源を用いる構成としてもよい。更には、レーザ光源１０は、半導体レーザ及び固体レーザに換えて、液体レーザ、ガスレーザ、及び自由電子レーザ等、他の種類のレーザとすることもできる。
【００７１】
（３）前記実施の形態及び変形例では、レーザ光源装置４は、レーザ光源１０の外側に外部共振器２６を設けた、いわゆる外部発振型のものであったが、これに変えて、内部発振型のレーザ光源を用いた構成としてもよい。
【００７２】
（４）前記実施の形態及び変形例では、本発明の備える光学手段２０の焦点位置が、ＳＨＧ素子２２内もしくはＳＨＧ素子２２よりも遠くにある構成としたが、必ずしもこの構成とする必要はなく、本発明は、焦点位置が、ＳＨＧ素子２２よりも近くにある構成とすることを妨げるものではない。
【００７３】
（５）前記実施の形態及び変形例では、本発明の備える光学手段２０を種々の構成により実現してきたが、光学手段２０はこれら実施の形態及び変形例の構成に限る必要はなく、レーザ光源１０側から順に正のパワーを持つ第１の面と負のパワーを持つ第２の面とを備えるものであればいずれの光学要素、或いはいずれの複数の光学要素の組み合わせによって構成してもよい。
【００７４】
（６）前記第３の実施の形態のプロジェクタ８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単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。
【００７５】
（７）前記第３の実施の形態のプロジェクタ８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、ビーム状のレーザ光を走査して画像を表示させる方式のプロジェクタとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施の形態に係る照明装置を示す図である。
【図２】光学手段としてのウェッジ型プリズムを示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係るレーザ光源装置の一部を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光学手段の変形例１を示す図である。
【図５】光学手段を透過する光線密度を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係る光学手段の変形例２を示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係る光学手段の変形例３を示す図である。
【図８】第１の実施の形態に係る光学手段の変形例４を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係るモニタ装置を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
２…照明装置 ４…レーザ光源装置 ６…モニタ装置 ８…プロジェクタ １０…レーザ光源 １２…レーザ光 １４…ベースプレート １６…凹部 １８…アライメント構造 ２０…光学手段 ２２…ＳＨＧ素子 ２４…バンドパスフィルタ ２６…外部共振器 ２８…封止材 ３０…レーザ光 ３２…拡散板 ３４…液晶ライトバルブ ３６…電極 ３８…熱 ４０…熱拡散板 ４２…半田層 ４４…底面側の箇所 ４６…側面側の箇所 ４８…ヒートシンク ５０…第１光学手段 ５２…第２光学手段 ５４…凹面 ５６…凸面 ５８…凹面 ６０…凸面 ６２…凹面 ６４…光学手段 ６６…アレイ構造 ６８…レーザ光源 ７０…発光部 ７２…光学手段 ８０…装置本体 ８２…光伝送部 ８４，８６…ライトガイド ８８…拡散板 ９０…結像レンズ ９２…カメラ ９４Ｒ…赤色照明装置 ９４Ｇ…緑色照明装置 ９４Ｂ…青色照明装置 ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂ…液晶ライトバルブ ９８…投写レンズ １００…クロスダイクロイックプリズム １０２…スクリーン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタ等の画像表示装置用照明光源として超高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が用いられているが、照明色温度の制約、間歇点灯の不可、短寿命等について課題がある。そこで、それらを克服するレーザ光源を用いたモニタ装置が提案されている。しかし、光源は、効率的な冷却を必要とすることから、光源モジュール内にヒートシンクが直接セットされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８５０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この方法では、光源装置全体が複雑な構成となり、集光レンズの固定等のアライメント作業に長時間を要する課題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、簡単な構造で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現する光源装置、照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る光源装置は、光を射出する光源と、少なくともひとつの凹部を有し、前記凹部の内側に、前記光源の少なくとも一部が入り込むように、前記光源が載置されるベースプレートと、を含む。
【０００７】
本発明によれば、凹部内に光源を載置することにより、光源より発生した熱を凹部の底面側のベースプレートだけでなく側面側のベースプレートからも排熱することができ、効率的な冷却を実現し、簡単な構成で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現する光源装置を提供する。
【０００８】
（２）この光源装置において、前記光に光学的な屈折又は反射作用を施し、前記凹部の開口を覆うように設けられた光学手段を、更に含み、前記光学手段は、前記光源を前記凹部の内側に封止してもよい。これによれば、熱を拡散することが容易になる。
【０００９】
（３）この光源装置において、前記光学手段は、正又は負のパワーを持つ面を有する光学部材でもよい。これによれば、焦点距離を伸ばすことが容易になる。
【００１０】
（４）この光源装置において、前記光学手段は、正のパワーを持つ第１の面と負のパワーを持つ第２の面とを有する光学部材でもよい。これによれば、より焦点距離を伸ばすことが容易になる。
【００１１】
（５）この光源装置において、前記光源は、減圧状態で封止されてもよい。これによれば、長期信頼性を確保することが容易になる。
【００１２】
（６）この光源装置において、前記光源は、酸素又は水素を含まない気体で封止されてもよい。これによれば、より長期信頼性を確保することが容易になる。
【００１３】
（７）この光源装置において、前記光源は、窒素を含む気体で封止されてもよい。これによれば、より長期信頼性を確保することが容易になる。
【００１４】
（８）この光源装置において、前記ベースプレートの前記凹部の内側に形成されたアライメント構造を含み、前記アライメント構造は、前記光源の発光部と前記光学手段の光軸とをアライメントしてもよい。これによれば、光源と光学手段との位置合わせを行うことが容易になる。
【００１５】
（９）この光源装置において、前記光源は、アレイ構造でもよい。これによれば、光量を増加することが容易になる。
【００１６】
（１０）本発明に係る照明装置は、上記（１）〜上記（９）のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置より射出された前記光を拡散させる拡散部と、を含む。
【００１７】
本発明によれば、凹部内に光源を載置することにより、光源より発生した熱を凹部の底面側のベースプレートだけでなく側面側のベースプレートからも排熱することができ、効率的な冷却を実現し、簡単な構成で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現する照明装置を提供する。
【００１８】
（１１）本発明に係るモニタ装置は、上記（１）〜上記（９）のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置より射出された前記光により照射された被写体を撮像する撮像手段と、を含む。
【００１９】
本発明によれば、凹部内に光源を載置することにより、光源より発生した熱を凹部の底面側のベースプレートだけでなく側面側のベースプレートからも排熱することができ、効率的な冷却を実現し、簡単な構成で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現するモニタ装置を提供する。
【００２０】
（１２）本発明に係る画像表示装置は、上記（１）〜上記（９）のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置より射出され、画像信号に応じて変調された光を投写する投写手段と、を含む。
【００２１】
本発明によれば、凹部内に光源を載置することにより、光源より発生した熱を凹部の底面側のベースプレートだけでなく側面側のベースプレートからも排熱することができ、効率的な冷却を実現し、簡単な構成で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現する画像表示装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施の形態は、本発明に係る光源装置をレーザ光源装置に、画像表示装置をプロジェクタに適用した例である。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る照明装置を示す図である。本実施の形態に係る照明装置２は、図１に示すように、レーザ光源装置４と拡散部としての拡散板３２とを備える。
【００２５】
図１に示す構成のうち、レーザ光源装置４は、レーザ光源１０から外部共振器２６までの光路中の各部により構成されている。具体的には、レーザ光源装置４は、光源としてのレーザ光源１０と、光学手段２０と、ＳＨＧ素子２２と、バンドパスフィルタ２４と、外部共振器２６と、を備える。
【００２６】
レーザ光源１０は、一又は複数のレーザ光１２を射出する。レーザ光源１０は、レーザ光１２を発光面に対してほぼ垂直に射出する少なくとも一つの発光素子（面発光型レーザ）を有している。レーザ光源１０としては、半導体レーザ、固体レーザ等を用いることができる。レーザ光源１０は少なくとも一部がベースプレート１４の凹部１６の中に入り込むように配置されている。
【００２７】
ベースプレート１４は、取り付け面が平坦なプレートである。ベースプレート１４としては、熱を伝導させる熱伝導材を用いることができる。例えば、銅、真鋳、ステンレス、アルミニウム、インジウム、金、銀、モリブデン、マグネシウム、ニッケル、及び鉄等の金属部材、ダイアモンド、又はそれらのうちの少なくとも１つを含む部材を用いることができる。ベースプレート１４上には、レーザ光源１０、光学手段２０、ＳＨＧ素子２２、バンドパスフィルタ２４、及び外部共振器２６が、載置されている。ベースプレート１４は、少なくともひとつの凹部１６を形成している。凹部１６の内側には、レーザ光源１０の少なくとも一部が入り込むように、レーザ光源１０が載置されている。
【００２８】
光学手段２０は、レーザ光源１０より射出されたレーザ光１２の光路上に、ベースプレート１４の凹部１６の開口を覆うように設けられている。光学手段２０は、レーザ光源１０を凹部１６の内側に封止している。光学手段２０は、レーザ光１２を光学的に屈折又は反射作用を施す機能を備えている。光学手段２０は、正又は負のパワーを持つ面を有する光学部材であってもよい。光学手段２０は、正のパワーを持つ第１の面と負のパワーを持つ第２の面とを有する光学部材で、更に反射機能を有していてもよい。光学手段２０としては、ガラス、セラミクス、樹脂等の基材上にアルミニウム等の金属反射膜を形成したもの、そして更に該金属反射膜上にガラス等の透明板を積層した構成、鏡面加工された金属、及びプリズム等の公知のものを用いることができる。
【００２９】
図２は、光学手段２０としてのウェッジ型プリズムを示す図である。ウェッジ型プリズムは、ベースプレート１４の凹部１６の開口を覆うように設けられている。ウェッジ型プリズムは、ベースプレート１４に固定されている。ウェッジ型プリズムは、ベースプレート１４の凹部１６を密閉させることにより、レーザ光源１０を封止している。
【００３０】
図１に戻り、ＳＨＧ素子２２は、光学手段２０より射出されるレーザ光１２の光路上に設けられている。ＳＨＧ素子２２は、レーザ光１２の波長を変換する波長変換素子である。ＳＨＧ素子２２は、レーザ光１２を特定の波長（変換波長（レーザ光３０））に変換する非線形光学素子である。ＳＨＧ素子２２としては、例えば、非線形光学結晶を用いることができる。
【００３１】
バンドパスフィルタ２４は、ＳＨＧ素子２２より射出されるレーザ光１２の光路上に設けられている。バンドパスフィルタ２４は、レーザ光１２の波長に対応し、蛍光灯や太陽光等の外乱光の入光を未然に防いでいる。
【００３２】
外部共振器２６は、バンドパスフィルタ２４より射出されるレーザ光１２の光路上に設けられている。外部共振器２６は、レーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、ＳＨＧ素子２２で波長変換された特定の波長領域のレーザ光３０を通過させ、他の波長領域のレーザ光１２を反射させる。外部共振器２６を通過したレーザ光３０は、拡散板３２へ入射する。外部共振器２６で反射されたレーザ光１２は、ＳＨＧ素子２２を経てレーザ光源１０へ戻る。
【００３３】
拡散板３２は、レーザ光源装置４より発せられたレーザ光３０を拡散させる。拡散板３２としては、例えば、ホログラム素子を用いることができる。例えば、一方向に並列させたレーザ光３０を入射させる場合に、拡散板３２は、レーザ光３０を二次元方向へ拡散させて射出させることができる。本実施の形態では、拡散板３２によって拡散されたレーザ光３０は、入力した画像信号に応じてレーザ光３０を変調する液晶ライトバルブ３４に照射されるものとする。この液晶ライトバルブ３４は、画像を拡大投写するプロジェクタに用いられるものである。なお、照明装置２によって照明される対象は、液晶ライトバルブ３４に限られることはない。
【００３４】
以上のように構成された照明装置２に備えられるレーザ光源装置４の機能について説明する。レーザ光源１０より射出されるレーザ光１２は、初期状態では特定の波長（基本波長）付近にピークを有するブロードな発光分布を有しているが、外部共振器２６との間でレーザ発振させることにより、基本波長付近に鋭いピークを有するレーザ光３０となる。
【００３５】
まず、レーザ光源１０より射出されたレーザ光１２は、光学手段２０を介してＳＨＧ素子２２へ入射する。
【００３６】
ＳＨＧ素子２２は、入射したレーザ光１２を特定の波長（変換波長（レーザ光３０））に変換する。例えば、ＳＨＧ素子２２は、１０６４ｎｍのレーザ光１２を５３２ｎｍのレーザ光３０に変換して射出する。ただし、ＳＨＧ素子２２による変換効率は、３０％〜５０％程度であり、レーザ光源１０より射出されたレーザ光１２のすべてが、レーザ光３０に変換されるわけではない。ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）は、外部共振器２６へ入射する。
【００３７】
外部共振器２６は、基本波長と等しい波長のレーザ光１２を、その９８％〜９９％程度をレーザ光源１０へ戻す。ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、変換波長に変換されなかった光、つまり、基本波長のままＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光１２は、外部共振器２６によって反射され、ＳＨＧ素子２２へ射出される。
【００３８】
再度、ＳＨＧ素子２２へ入射したレーザ光１２は、変換波長に変換され、レーザ光（レーザ光１２，３０を含む）としてＳＨＧ素子２２より射出される。ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、変換波長に変換されなかった光、つまり、基本波長のままＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光１２は、光学手段２０を介してレーザ光源１０に戻される。
【００３９】
このようにして、基本波長のレーザ光１２がレーザ光源１０と外部共振器２６との間で往復することにより、基本波長の光が増幅され、狭帯域の（つまり、基本波長付近に鋭いピークを有する）レーザ光３０が得られる。すなわち、外部共振器２６は、レーザ光源１０を狭帯域でレーザ発振させる機能を備えている。
【００４０】
一方、ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、変換波長に変換されたレーザ光３０は、外部共振器２６を透過して、レーザ光源装置４よりレーザ光３０として拡散板３２へ射出される。
【００４１】
又、一方、外部共振器２６によって反射され、再度ＳＨＧ素子２２より射出されたレーザ光（レーザ光１２，３０を含む）のうち、変換波長に変換されたレーザ光３０は、光学手段２０によって屈折され、レーザ光源装置４よりレーザ光３０として拡散板３２へ射出される。
【００４２】
図３は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るレーザ光源装置の一部を示す図である。本実施の形態に係る凹部１６の内側には、図３に示すように、レーザ光源１０をベースプレート１４に取り付ける際のアライメント構造１８が設けられている。アライメント構造１８は、光学手段２０の光軸とレーザ光源１０の発光部（エミッタ）とをアライメントしている。例えば、アライメント構造１８は、凹部１６の底面に設けられた位置決め用の溝である。レーザ光源１０は、凹部１６の内側に形成されたアライメント構造１８により、凹部１６と位置合わせされている。レーザ光源１０の発光部は、凹部１６内に形成されたアライメント構造１８により、光学手段２０の光軸と位置合わせされている。光学手段２０は、レーザ光源１０を凹部１６の内側に封止している。光学手段２０は、封止材２８を用いてレーザ光源１０を凹部１６の内側に封止してもよい。
【００４３】
レーザ光源１０は、電力が電極３６を介して供給され、レーザ光１２を射出する。その際、レーザ光源１０は、レーザ光１２を射出すると共に、熱３８を発生する。レーザ光源１０で発生した熱３８は、熱拡散板４０及び半田層４２を介して、凹部１６の底面側のベースプレート１４の箇所４４及び箇所４４から凹部１６の側面側の箇所４６へと放熱される。これは従来の箇所４４のみの放熱より熱伝導がよくなり、効率的な熱の排除ができる。又、それにより効率的な冷却ができる。更に、ベースプレート１４は、ヒートシンク４８に熱３８を放出することにより、その温度が上昇しすぎるのを防ぎ、冷却能力が低下するのを防止している。
【００４４】
これは、凹部１６を設けることで、ベースプレート１４の放熱面積が増大し、効率的な熱の排除ができる。更に、凹部１６を設けることで、レーザ光源１０とヒートシンク４８との距離を変更せずに、ベースプレート１４の体積を増加させることができるので、ベースプレート１４の蓄熱量が増大し、及びその温度が上昇しすぎるのを防ぐことで、効率的な熱の排除ができる。その結果、レーザ光源１０に大電流を流すことができ、大きな光量を取り出し明るい画像を投写表示することができる。
【００４５】
又、ベースプレート１４の上に複数のレーザ光源１０が配置されていても、凹部１６が設けられたベースプレート１４が複数のレーザ光源１０の熱を放熱するため、熱がこもることなくその温度を下げることができる。その結果、複数のレーザ光源１０より大きな光量を取り出すことができ、それを備えたレーザ光源装置４より明るい画像を投写表示することができる。
【００４６】
又、凹部１６の内側にレーザ光源１０を配置することにより、最小限のスペースでレーザ光源１０を実装できるので、レーザ光源装置４の小型化を図ることができ、それを備えた照明装置２の小型を図ることができる。
【００４７】
本実施の形態によれば、凹部１６の内側にレーザ光源１０を配置することにより、レーザ光源１０より発生した熱を凹部１６の底面側のベースプレート１４の箇所４４及び箇所４４から凹部１６の側面側の箇所４６へと排熱することができ、効率的な冷却を実現し、更に、光学手段２０を封止部材として兼ねることで、簡単な構造で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化を実現できる。
【００４８】
（変形例１）
図４は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学手段の変形例１を示す図である。図５は、光学手段を透過する光線密度を示す図である。本変形例に係る光学手段は、図４に示すように、第１光学手段５０と、第２光学手段５２と、を備える。第２光学手段５２は、第１光学手段５０の上に配設されている。レーザ光源１０側から第１光学手段５０、第２光学手段５２の順に配設されている。第１光学手段５０と第２光学手段５２とは、レーザ光源１０の封止部材として機能している。
【００４９】
レーザ光１２がＳＨＧ素子２２を通過する際の光線密度を以下に説明する。まず、図５（Ａ）に示すように、第１光学手段５０は、サーマルレンズであり、第２光学手段５２は、凹面形状のレンズである。サーマルレンズは、片面が正のパワーを持つ面である。サーマルレンズは、正のパワーを持つ面がレーザ光源１０側になるように配置されている。凹面形状のレンズは、片面が負のパワーを持つ凹面５４である。凹面形状のレンズは、凹面５４がＳＨＧ素子２２側になるように配設されている。サーマルレンズにより集光したレーザ光１２は、凹面形状のレンズに入射し、凹面５４で焦点距離が伸ばされて、焦点距離Ｌ１をもつレーザ光として凹面形状のレンズより射出される。これにより、レーザ光１２の焦点距離Ｌ１は長くなり、ＳＨＧ素子２２を通過するレーザ光１２の光線密度は向上し、ＳＨＧ素子２２での可視光への変換効率は向上する。
【００５０】
次に、図５（Ｂ）に示すように、第１光学手段５０は、サーマルレンズであり、第２光学手段５２は、メニスカス形状のレンズである。サーマルレンズは、片面が正のパワーを持つ面である。サーマルレンズは、正のパワーを持つ面がレーザ光源１０側になるように配置されている。メニスカス形状のレンズは、片面が正のパワーを持つ凸面５６で、反対面が負のパワーを持つ凹面５８である。このメニスカス形状のレンズは、凸面５６がレーザ光源１０側に、凹面５８がＳＨＧ素子２２側になるように配置されている。サーマルレンズにより集光したレーザ光１２は、メニスカス形状のレンズに入射し、凸面５６で集光し、凹面５８で焦点距離が伸ばされて、焦点距離Ｌ２をもつレーザ光としてメニスカス形状のレンズより射出される。これにより、レーザ光１２の焦点距離Ｌ２は更に長くなり、ＳＨＧ素子２２を通過するレーザ光１２の光線密度は更に向上し、ＳＨＧ素子２２での可視光への変換効率は更に向上する。このように、簡単な構造で、高効率化が可能となる。
【００５１】
なお、比較として、図５（Ｃ）に、第１光学手段５０は、サーマルレンズであり、第２光学手段５２がない状態での光線密度を示す。サーマルレンズは、片面が正のパワーを持つ面である。サーマルレンズは、正のパワーを持つ面がレーザ光源１０側になるように配置されている。サーマルレンズは、レーザ光１２を集光し、焦点距離Ｌ３をもつレーザ光１２を射出する。この状態では、レーザ光１２の焦点距離Ｌ３は上記焦点距離Ｌ１，Ｌ２と比べて短く、ＳＨＧ素子２２を通過するレーザ光１２の光線密度は粗密になっている。このことから、ＳＨＧ素子２２での可視光への変換効率は上記２つの構成より低いことがわかる。
【００５２】
（変形例２）
図６は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学手段の変形例２を示す図である。本変形例に係る光学手段２０は、レーザ光源１０を凹部１６の内側に封止している。光学手段２０は、封止材２８を用いてレーザ光源１０を凹部１６の内側に封止してもよい。レーザ光源１０は、減圧状態で封止されていてもよい。レーザ光源１０は、酸素又は水素を含まない気体で封止されていてもよい。レーザ光源１０は、窒素を含む気体で封止されていてもよい。封止した気体は、例えば、Ｎ2、Ａｒ等の不活性ガスである。封止された環境は、レーザ光源１０を劣化させる酸素又は水素などの原子と接する環境を妨げるものである。このように、簡単な構造で、長期信頼性を確保できる。
【００５３】
（変形例３）
図７は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学手段の変形例３を示す図である。図７は、一部破線で断面を示している。本変形例に係る光学手段７２は、シリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズは、メニスカス形状のものである。一般的なシリンドリカルレンズは、円柱を軸方向に２つに割った形をしているが、この変形例では、割った部分を凹面とすることでメニスカス形状となっている。すなわち、本変形例のシリンドリカルレンズは、片面が正のパワーを持つ凸面６０で、反対面が負のパワーを持つ凹面６２であるメニスカス形状となっている。このメニスカス形状のシリンドリカルレンズは、凸面６０がレーザ光源１０側に、凹面６２がＳＨＧ素子２２側になるように配置されている。
【００５４】
本変形例では、凹面６２は、凸面６０よりも強い曲率（曲率半径が凸面６０よりも小さい）のものとなっており、シリンドリカルレンズは全体として凸型の性質を備えている。なお、これに換えて、凹面６２と凸面６０とを同じ曲率のものとしてもよい。更には、凸面６０は、凹面６２よりも強い曲率（曲率半径が凹面６２よりも小さい）のものとし、シリンドリカルレンズを全体として凹型の性質を備えるものに換えることもできる。このような、簡単な構造で、高効率化が可能となる。
【００５５】
（変形例４）
図８は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学手段の変形例４を示す図である。本変形例に係る光学手段６４は、独立ＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）である。独立ＭＬＡのアレイ構造６６は、レーザ光源６８の発光部（エミッタ）７０に対応している。独立ＭＬＡは、レーザ光源６８の封止部材として機能している。図８に示すように、レーザ光源６８では、複数の発光部７０が一列に並んでいる。なお、発光部７０の数や、列の数は、図８に示したものには限らない。上述したレーザ光源装置４では、このように発光部７０がアレイ化された光源を用いたとしても、ＳＨＧ素子や外部共振器の光入射出端面の面積を、アレイに対応した面積に拡張すれば良いだけである。
【００５６】
このように、上述したレーザ光源装置４では、光源がアレイ化されたとしても、装置の過度な大型化を招くことが無く、簡単な構成で対応することが可能である。よって、上述したレーザ光源装置４では、光源がアレイ化されたとしても、簡単な構造で、長期信頼性を確保すると共に、高効率化が可能となる効果をそのまま保持しつつ、アレイ化による光量の増加を、効果的に出力光のパワーアップに繋げることが可能である。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るモニタ装置を示す図である。本実施の形態に係るモニタ装置６は、装置本体８０と、光伝送部８２と、を備える。装置本体８０は、前述した第１の実施の形態のレーザ光源装置４を備える。レーザ光源装置４は、第１の実施の形態で説明したように、レーザ光源１０、ベースプレート１４、光学手段２０、ＳＨＧ素子２２、バンドパスフィルタ２４、及び外部共振器２６を備える。
【００５８】
光伝送部８２は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド８４，８６を備える。各ライトガイド８４，８６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８４の入射側にはレーザ光源装置４が配設され、その射出側には拡散板８８が配設されている。レーザ光源装置４より射出されたレーザ光は、ライトガイド８４を伝って光伝送部８２の先端に設けられた拡散板８８に送られ、拡散板８８により拡散されて被写体を照明する。
【００５９】
光伝送部８２の先端には、結像レンズ９０も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ９０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８６を伝って、装置本体８０内に設けられた撮像手段としてのカメラ９２に送られる。この結果、レーザ光源装置４より射出する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９２で撮像することができる。
【００６０】
以上のように構成されたモニタ装置６によれば、高出力のレーザ光源装置４により被写体を照射することができることから、カメラ９２により得られる撮像画像の明るさを高めることができる。
【００６１】
なお、この第２の実施の形態の変形例として、装置本体８０に備えられるレーザ光源装置４を、第１の実施の形態の変形例１〜変形例４に換える構成とすることもできる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明を適用した第３の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。簡略化のためプロジェクタ８を構成する筐体は省略している。本実施の形態に係るプロジェクタ８は、図１０に示すように、赤色光を射出する赤色照明装置９４Ｒと、緑色光を射出する緑色照明装置９４Ｇと、青色光を射出する青色照明装置９４Ｂと、を備える。
【００６３】
赤色照明装置９４Ｒ、緑色照明装置９４Ｇ、青色照明装置９４Ｂは、前述した第１実施例の照明装置２とそれぞれ同一の構成であり、レーザ光源装置４と、拡散板３２と、を備える。レーザ光源装置４は、レーザ光源１０、ベースプレート１４、光学手段２０、ＳＨＧ素子２２、バンドパスフィルタ２４、及び外部共振器２６を備える。赤色照明装置９４Ｒが備えるＳＨＧ素子２２では、赤外レーザ光から赤色への波長変換が行われ、緑色照明装置９４Ｇが備えるＳＨＧ素子２２では、赤外レーザ光から緑色への波長変換が行われる。又、青色照明装置９４Ｂが備えるＳＨＧ素子２２では、赤外レーザ光から青色への波長変換が行われる。
【００６４】
プロジェクタ８は、各色の照明装置９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂより射出された照明光を、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光変調手段としての液晶ライトバルブ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂと、液晶ライトバルブ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂより射出された光を合成して投写レンズ９８に導くクロスダイクロイックプリズム１００と、液晶ライトバルブ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン１０２に投写する投写手段としての投写レンズ９８と、を備える。
【００６５】
各液晶ライトバルブ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂ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１００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９８によりスクリーン１０２上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００６６】
以上のように構成されたプロジェクタ８によれば、レーザを光源とした、高輝度の画像を表示することが可能になる。
【００６７】
なお、この第３の実施の形態の変形例として、各色の照明装置９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂを、第１の実施の形態の変形例１〜変形例４に換える構成とすることもできる。又、上述したプロジェクタでは光変調手段として液晶ライトバルブを採用したが、光変調手段としてデジタルマイクロミラーデバイス等を採用することも可能である。
【００６８】
（他の実施の形態）
本発明は上記した実施の形態や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【００６９】
（１）前記第１の実施の形態では、レーザ光源１０としての発光層を複数配列したアレイ構造を用いていたが、これに換えて、発光層が１つだけの単体のレーザ光源を用いた構成としてもよい。
【００７０】
（２）前記実施の形態及び変形例では、レーザ光源１０として面発光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光源を用いる構成としてもよい。更には、レーザ光源１０は、半導体レーザ及び固体レーザに換えて、液体レーザ、ガスレーザ、及び自由電子レーザ等、他の種類のレーザとすることもできる。
【００７１】
（３）前記実施の形態及び変形例では、レーザ光源装置４は、レーザ光源１０の外側に外部共振器２６を設けた、いわゆる外部発振型のものであったが、これに変えて、内部発振型のレーザ光源を用いた構成としてもよい。
【００７２】
（４）前記実施の形態及び変形例では、本発明の備える光学手段２０の焦点位置が、ＳＨＧ素子２２内もしくはＳＨＧ素子２２よりも遠くにある構成としたが、必ずしもこの構成とする必要はなく、本発明は、焦点位置が、ＳＨＧ素子２２よりも近くにある構成とすることを妨げるものではない。
【００７３】
（５）前記実施の形態及び変形例では、本発明の備える光学手段２０を種々の構成により実現してきたが、光学手段２０はこれら実施の形態及び変形例の構成に限る必要はなく、レーザ光源１０側から順に正のパワーを持つ第１の面と負のパワーを持つ第２の面とを備えるものであればいずれの光学要素、或いはいずれの複数の光学要素の組み合わせによって構成してもよい。
【００７４】
（６）前記第３の実施の形態のプロジェクタ８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単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。
【００７５】
（７）前記第３の実施の形態のプロジェクタ８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、ビーム状のレーザ光を走査して画像を表示させる方式のプロジェクタとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施の形態に係る照明装置を示す図である。
【図２】光学手段としてのウェッジ型プリズムを示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係るレーザ光源装置の一部を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光学手段の変形例１を示す図である。
【図５】光学手段を透過する光線密度を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係る光学手段の変形例２を示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係る光学手段の変形例３を示す図である。
【図８】第１の実施の形態に係る光学手段の変形例４を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係るモニタ装置を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
２…照明装置 ４…レーザ光源装置 ６…モニタ装置 ８…プロジェクタ １０…レーザ光源 １２…レーザ光 １４…ベースプレート １６…凹部 １８…アライメント構造 ２０…光学手段 ２２…ＳＨＧ素子 ２４…バンドパスフィルタ ２６…外部共振器 ２８…封止材 ３０…レーザ光 ３２…拡散板 ３４…液晶ライトバルブ ３６…電極 ３８…熱 ４０…熱拡散板 ４２…半田層 ４４…底面側の箇所 ４６…側面側の箇所 ４８…ヒートシンク ５０…第１光学手段 ５２…第２光学手段 ５４…凹面 ５６…凸面 ５８…凹面 ６０…凸面 ６２…凹面 ６４…光学手段 ６６…アレイ構造 ６８…レーザ光源 ７０…発光部 ７２…光学手段 ８０…装置本体 ８２…光伝送部 ８４，８６…ライトガイド ８８…拡散板 ９０…結像レンズ ９２…カメラ ９４Ｒ…赤色照明装置 ９４Ｇ…緑色照明装置 ９４Ｂ…青色照明装置 ９６Ｒ，９６Ｇ，９６Ｂ…液晶ライトバルブ ９８…投写レンズ １００…クロスダイクロイックプリズム １０２…スクリーン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する光源と、
少なくともひとつの凹部を有し、前記凹部の内側に、前記光源の少なくとも一部が入り込むように、前記光源が載置されるベースプレートと、
を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記光に光学的な屈折又は反射作用を施し、前記凹部の開口を覆うように設けられた光学手段を、更に含み、
前記光学手段は、前記光源を前記凹部の内側に封止していることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光源装置において、
前記光学手段は、正又は負のパワーを持つ面を有する光学部材であることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光源装置において、
前記光学手段は、正のパワーを持つ第１の面と負のパワーを持つ第２の面とを有する光学部材であることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項２に記載の光源装置において、
前記光源は、減圧状態で封止されていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項２に記載の光源装置において、
前記光源は、酸素又は水素を含まない気体で封止されていることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項２に記載の光源装置において、
前記光源は、窒素を含む気体で封止されていることを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記ベースプレートの前記凹部の内側に形成されたアライメント構造を含み、
前記アライメント構造は、前記光源の発光部と前記光学手段の光軸とをアライメントしていることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記光源は、アレイ構造であることを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置より射出された前記光を拡散させる拡散部と、
を含む照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置より射出された前記光により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
を含むモニタ装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置より射出され、画像信号に応じて変調された光を投写する投写手段と、
を含む画像表示装置。
【請求項１】
光を射出する光源と、
少なくともひとつの凹部を有し、前記凹部の内側に、前記光源の少なくとも一部が入り込むように、前記光源が載置されるベースプレートと、
を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記光に光学的な屈折又は反射作用を施し、前記凹部の開口を覆うように設けられた光学手段を、更に含み、
前記光学手段は、前記光源を前記凹部の内側に封止していることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光源装置において、
前記光学手段は、正又は負のパワーを持つ面を有する光学部材であることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光源装置において、
前記光学手段は、正のパワーを持つ第１の面と負のパワーを持つ第２の面とを有する光学部材であることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項２に記載の光源装置において、
前記光源は、減圧状態で封止されていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項２に記載の光源装置において、
前記光源は、酸素又は水素を含まない気体で封止されていることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項２に記載の光源装置において、
前記光源は、窒素を含む気体で封止されていることを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記ベースプレートの前記凹部の内側に形成されたアライメント構造を含み、
前記アライメント構造は、前記光源の発光部と前記光学手段の光軸とをアライメントしていることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記光源は、アレイ構造であることを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置より射出された前記光を拡散させる拡散部と、
を含む照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置より射出された前記光により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
を含むモニタ装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置より射出され、画像信号に応じて変調された光を投写する投写手段と、
を含む画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１９２４７９（Ｐ２００８−１９２４７９Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６４５３（Ｐ２００７−２６４５３）
【出願日】平成１９年２月６日（２００７．２．６）
【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８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月６日（２００７．２．６）
【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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