照明装置、モニタ装置及び画像表示装置
【課題】基本波光を波長変換するとともに基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を持つ照明装置、及びその照明装置を用いるモニタ装置及び画像表示装置を提供すること。
【解決手段】第１波長の光を射出する光源部と、光源部から射出された第１波長の光の一部を、第１波長とは異なる波長である第２波長の光へ変換する波長変換素子と、少なくとも光源部及び波長変換素子を収納する光源用筐体と、を備える光源装置１１と、光源装置１１から射出された第１波長の光を吸収し、第２波長の光を被照射物Ｉへ進行させる波長選択吸収部であるコリメータレンズ１３と、を有し、波長選択吸収部は、光源用筐体の外部に設けられる。
【解決手段】第１波長の光を射出する光源部と、光源部から射出された第１波長の光の一部を、第１波長とは異なる波長である第２波長の光へ変換する波長変換素子と、少なくとも光源部及び波長変換素子を収納する光源用筐体と、を備える光源装置１１と、光源装置１１から射出された第１波長の光を吸収し、第２波長の光を被照射物Ｉへ進行させる波長選択吸収部であるコリメータレンズ１３と、を有し、波長選択吸収部は、光源用筐体の外部に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置、特に、波長変換素子を用いる照明装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの光源装置としてレーザ光源を用いる技術が提案されている。レーザ光源は、高出力化及び多色化に伴い、プロジェクタの光源として開発されている。プロジェクタの光源として従来用いられているＵＨＰランプと比較すると、レーザ光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命である等の利点がある。レーザ光源は、光源からの基本波光をそのままの波長で射出するものの他、基本波光の波長を変換して射出するものが知られている。基本波光の波長を変換する波長変換素子として、例えば第二高調波発生（Second−Harmonic Generation；ＳＨＧ）素子が知られている。ＳＨＧ素子を用いることで、容易に入手可能な汎用の光源を用いて、所望の波長かつ十分な光量のレーザ光を供給することが可能となる。
【０００３】
波長変換素子は、波長変換後の高調波光を射出すると同時に、波長変換がなされていない基本波光も射出する。基本波光は、高調波光と同じ光路を経て、若しくは光源装置のパッケージ内で散乱した後、光源装置から射出する場合がある。例えば光ディスク装置等において所望の波長以外の波長の光が混入すると、光学性能の低下を引き起こす場合がある。また、高い出力のレーザ光によって、人体、特に眼に不快感を与える不具合をもたらすこともあり得る。このため、波長変換素子を用いる光源装置は、外部への基本波光の射出を遮断することが望ましい。従来、パッケージ外へ高調波光を透過させるウィンドウで基本波光のみを反射することで、パッケージ外への基本波光の射出を遮断する技術が提案されている。特許文献１の図５には、ウィンドウからレーザ光源の方向以外の方向へ基本波光を反射するための構成が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０４３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光源として用いられる半導体素子は、温度の上昇によって出力が低下する性質を持つ。高出力かつ安定した出力を得るためには、半導体素子の温度上昇を低減させるための高い放熱性能が求められる。光源装置内に基本波光を閉じ込める構成では、基本波光は、最終的に光源装置内で熱に変換される。この場合、光源装置内で生じた熱を放散させるために、さらに高い放熱性能が求められることになる。半導体素子の著しい温度変化は、半導体素子からの基本波光の強度の不安定化、波長のシフト、短寿命化等の原因となる。波長変換素子の著しい温度変化は、波長変換素子での波長変換効率低下の原因となる。そのため、安定した出力、高い信頼性を得るには、光源装置、特に半導体素子及び波長変換素子の高精度な温度制御が必要である。これに対して、光源装置内の蓄熱が顕著であるほど、半導体素子や波長変換素子の温度制御は困難になる。このように、従来の技術によると、基本波光の射出を低減させ、かつ安定した出力、高い信頼性を得ることが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、基本波光を波長変換するとともに基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を持つ照明装置、及びその照明装置を用いるモニタ装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光源装置は、第１波長の光を射出する光源部と、光源部から射出された第１波長の光の一部を、第１波長とは異なる波長である第２波長の光へ変換する波長変換素子と、少なくとも光源部及び波長変換素子を収納する光源用筐体と、を備える光源装置と、光源装置から射出された第１波長の光を吸収し、第２波長の光を被照射物へ進行させる波長選択吸収部と、を有し、波長選択吸収部は、光源用筐体の外部に設けられることを特徴とする。
【０００７】
波長選択吸収部を用いることで、照明装置からの第１波長の基本波光の射出を低減させることができる。光源用筐体の外部で基本波光を吸収することで、光源用筐体内に基本波光を閉じ込めず、光源装置の温度上昇を低減させることができる。これにより、基本波光を波長変換するとともに基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を持つ照明装置を得られる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、第１波長の光が赤外光であって、第２波長の光が可視光であることが望ましい。これにより、赤外光を波長変換させることで可視光を供給できる。本発明では、照明装置からの赤外光の射出を低減させ、かつ赤外光による温度上昇を低減させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、波長選択吸収部は、第２波長の光を透過させる光学素子を備えることが望ましい。これにより、高調波光を被照射物へ進行させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、波長選択吸収部は、第２波長の光を反射する光学素子を備えることが望ましい。これにより、高調波光を被照射物へ進行させることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、光源装置から射出された光を拡散させる拡散部を有し、波長選択吸収部は、拡散部により拡散された第１波長の光を吸収し、第２波長の光を被照射物へ進行させることが望ましい。拡散部を用いて光を拡散させることで、波長選択吸収部のうち第１波長の光が照射する領域の面積が拡大する。第１波長の光が照射する領域の面積が拡大することで波長選択吸収部が受ける単位面積あたりのエネルギー量が少なくなるため、波長選択吸収部の単位面積ごとの温度上昇を低減させることが可能となる。これにより、基本波光の吸収による波長選択吸収部の温度上昇を低減できる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、拡散部により拡散された光を平行化させることが望ましい。これにより、拡散部により拡散された光を平行化して被照射物へ進行させることができる。光を平行化させる光学素子に波長選択吸収部の機能を持たせることで、照明装置は、波長選択吸収部を別途設ける場合より部品点数を少なくできる。これにより、光学系の小型化、省スペース化が容易となる。
【００１３】
さらに、本発明に係るモニタ装置は、上記の照明装置と、照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする。上記の照明装置を用いることで、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。これにより、被写体の照明に不要な基本波光の射出を低減でき、かつ明るく安定した像をモニタすることが可能なモニタ装置を得られる。
【００１４】
さらに、本発明に係る画像表示装置は、上記の照明装置を有し、照明装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする。上記の照明装置を用いることで、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。これにより、画像形成に不要な基本波光の射出を低減でき、かつ明るく安定した画像を表示可能な画像表示装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係る照明装置１０の概略構成を示す。照明装置１０は、空間光変調装置等の被照射物Ｉを照明する。照明装置１０は、レーザ光を射出する光源装置１１を有する。
【００１７】
図２は、光源装置１１の概略構成を示す。光源装置１１は、半導体レーザ励起固体（Diode Pumped Solid State；ＤＰＳＳ）レーザ発振器である。半導体素子２１は、例えば、８０８ｎｍの波長を持つ光を射出する。半導体素子２１の出射側には、第１共振ミラー２２が設けられている。半導体素子２１からの光は、第１共振ミラー２２を透過した後、レーザ結晶２３へ入射する。レーザ結晶２３は、半導体素子２１からの光によって励起され、第１波長の基本波光を射出する。レーザ結晶２３としては、例えばＮｄ：ＹＶＯ４結晶やＮｄ：ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）結晶を用いることができる。半導体素子２１及びレーザ結晶２３は、基本波光を射出する光源部として機能する。第１波長の基本波光は、例えば赤外光である。第１波長は、例えば１０６４ｎｍである。
【００１８】
ＳＨＧ素子２４は、レーザ結晶２３及び第２共振ミラー２５の間の光路中に設けられている。ＳＨＧ素子２４は、第１波長の基本波光を入射させることにより、第２波長の高調波光を射出する。高調波光は、例えば可視光である。ＳＨＧ素子２４は、光源部から射出された第１波長の基本波光の一部を、第２波長の高調波光へ変換する波長変換素子である。第２波長は、第１波長の半分の波長であって、例えば５３２ｎｍである。
【００１９】
第２共振ミラー２５は、第１共振ミラー２２との間において光を共振させる。第１共振ミラー２２及び第２共振ミラー２５は、第１波長の基本波光を選択的に反射し、第１波長とは異なる波長（第２波長を含む）の光を透過させる。第１共振ミラー２２及び第２共振ミラー２５により反射された基本波光は、レーザ結晶２３から新たに射出される基本波光と共振して増幅される。第２共振ミラー２５を透過した光は、ウィンドウ２６の方向へ進行する。
【００２０】
光源用筐体２７は、レーザ光を発生させるための構成を収納する筐体である。光源用筐体２７は、半導体素子２１、第１共振ミラー２２、レーザ結晶２３、ＳＨＧ素子２４、及び第２共振ミラー２５を収納し、内部を密閉する。半導体素子２１から第２共振ミラー２５までの各部は、光源用筐体２７内において互いに位置決めされて配置されている。例えばレーザ結晶２３及びＳＨＧ素子２４は、共通の固定部２８上に設けることで、他の構成に対する位置決めがなされる。固定部２８は、板状の部材である。レーザ結晶２３及びＳＨＧ素子２４以外の構成についても、固定部等の部材を使用することにより、他の構成に対する位置決めを行うこととしても良い。
【００２１】
ウィンドウ２６は、光源用筐体２７のうち第２共振ミラー２５を透過した光が入射する位置に設けられている。ウィンドウ２６は、光源用筐体２７に形成された開口を完全に塞ぐ形で設けられている。ウィンドウ２６は、第２共振ミラー２５からの光を透過させ、光源用筐体２７の外部へ光を射出する。ウィンドウ２６は、ガラス等の透明部材を用いて構成されている。ウィンドウ２６のうち光源用筐体２７内部側の面には、不図示の反射防止（ＡＲ）フィルムが設けられている。ＡＲフィルムを設けることで、ウィンドウ２６における光の透過率低下を低減できる。なお、光源装置１１は、ウィンドウ２６を用いて光を射出する構成に代えて、光源用筐体２７に形成された開口から光を射出する構成としても良い。
【００２２】
図１に戻って、拡散レンズ１２は、光源装置１１から射出された光を拡散させる拡散部である。拡散レンズ１２は、光源装置１１からの光の拡散により、照明領域を拡大させる。コリメータレンズ１３は、拡散レンズ１２により拡散された光を平行化させる。第１インテグレータレンズ１４は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子１５を用いて、コリメータレンズ１３からの光束を複数に分割する。各レンズ素子１５は、被照射物Ｉと略相似の矩形形状をなしている。第１インテグレータレンズ１４の各レンズ素子１５は、コリメータレンズ１３からの光束を第２インテグレータレンズ１６のレンズ素子１７近傍にて集光させる。第２インテグレータレンズ１６は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子１７を用いて、第１インテグレータレンズ１４のレンズ素子１５の像を被照射物Ｉ上に形成する。
【００２３】
重畳レンズ１８は、第１インテグレータレンズ１４の各レンズ素子１５の像を被照射物Ｉ上で重畳させる。第１インテグレータレンズ１４、第２インテグレータレンズ１６及び重畳レンズ１８は、照明領域の整形、及び光量分布の均一化を行う。なお、照明装置１０は、照明領域の整形、拡大及び光量分布の均一化が可能であれば良く、本実施例で説明する構成に限られない。
【００２４】
コリメータレンズ１３は、波長選択吸収部として機能する光学素子である。コリメータレンズ１３は、光源装置１１から射出した後、拡散レンズ１２により拡散された第１波長の基本波光を吸収し、第２波長の高調波光を透過させる。コリメータレンズ１３は、光源用筐体２７の外部に設けられている。コリメータレンズ１３は、ガラス等の透明部材の表面に波長選択膜、例えば誘電体多層膜をコーティングすることにより構成されている。
【００２５】
ＳＨＧ素子２４は、波長変換後の高調波光を射出すると同時に、波長変換がなされていない基本波光も射出する。また、第２共振ミラー２５に高い波長選択性を持たせても、ＳＨＧ素子２４からの基本波光の全てを第２共振ミラー２５で反射することは困難であって、一部の基本波光は第２共振ミラー２５を透過する。第２共振ミラー２５を透過した基本波光及び高調波光は、ウィンドウ２６を透過した後、拡散レンズ１２を経てコリメータレンズ１３へ入射する。このように、光源装置１１は、基本波光及び高調波光を光源用筐体２７の外部へ射出する。
【００２６】
コリメータレンズ１３へ入射した高調波光は、コリメータレンズ１３を透過する。コリメータレンズ１３を透過した高調波光は、第１インテグレータレンズ１４、第２インテグレータレンズ１６、重畳レンズ１８、被照射物Ｉへと進行する。コリメータレンズ１３へ入射した基本波光は、コリメータレンズ１３で吸収される。
【００２７】
波長選択吸収部として機能するコリメータレンズ１３を用いることで、照明装置１０からの基本波光の射出を低減させることができる。光源用筐体２７の外部で基本波光を吸収することで、光源用筐体２７内に基本波光を閉じ込めず、光源装置１１の温度上昇を低減させることができる。これにより、基本波光を波長変換するとともに基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得られるという効果を奏する。光源装置１１の温度変化を低減できることで、光源装置１１の放熱及び温度制御のための構成を簡易化、小型化できる。
【００２８】
仮に、光源装置１１からの基本波光が拡散せずにコリメータレンズ１３へ入射する場合、コリメータレンズ１３のうち基本波光が集中する部分の温度上昇が生じることとなる。これに対して、拡散レンズ１２を用いて基本波光を拡散させることで、コリメータレンズ１３のうち基本波光が照射する領域の面積が拡大する。基本波光が照射する領域の面積が拡大することでコリメータレンズ１３が受ける単位面積あたりのエネルギー量が少なくなるため、コリメータレンズ１３の単位面積ごとの温度上昇を低減させることが可能となる。これにより、基本波光の吸収によるコリメータレンズ１３の温度上昇を低減できる。コリメータレンズ１３の温度上昇を低減可能とすることで、コリメータレンズ１３の放熱も容易にできる。
【００２９】
ＳＨＧ素子２４の波長変換により可視光を得るには、基本波光として赤外光を用いるのが一般的である。赤外光の場合は可視光の場合よりも忌避反応による退避が難しいことから、高出力の赤外光が漏れ出すことで人体、特に眼に不快感を与える不具合をもたらすことがあり得る。本発明によると、照明装置１０からの赤外光の射出を低減させることができる。
【００３０】
コリメータレンズ１３に波長選択吸収部の機能を持たせることで、照明装置１０は、波長選択吸収部を別途設ける場合より部品点数を少なくできる。これにより、光学系の小型化、省スペース化が容易となる。照明装置１０は、コリメータレンズ１３を波長選択吸収部として機能させる場合に限られない。少なくとも、光源用筐体２７の外部に設けられた光学素子であれば、波長選択吸収部として機能させることができる。
【００３１】
光源装置の構成は、適宜変更しても良い。例えば、図３に示す光源装置３０は、レーザ光を発振する半導体レーザ３１を有する。光源部である半導体レーザ３１は、第１波長の基本波レーザ光を射出する。第１波長は、例えば、９２０ｎｍである。第１コリメータレンズ３２は、半導体レーザ３１から発散する基本波レーザ光を平行化させる。フォーカスレンズ３３は、第１コリメータレンズ３２で平行化された光をＳＨＧ素子３４にて集光させる。
【００３２】
波長変換素子であるＳＨＧ素子３４は、第１波長の基本波光の一部を第２波長の高調波光へ変換する。第２波長は、第１波長の半分の波長であって、例えば４６０ｎｍである。基本波光のうち、高調波光に変換されなかった光は高調波光とともにＳＨＧ素子３４から射出する。ＳＨＧ素子３４は、例えば、光を透過させる導波路を持つ構成にできる。フォーカスレンズ３３により導波路の位置へ集光させることで、効率的な波長変換が可能となる。ＳＨＧ素子３４は、固定部３６上に設けることで、他の構成に対する位置決めがなされる。第２コリメータレンズ３５は、ＳＨＧ素子３４から発散する光を平行化させる。第２コリメータレンズ３５を透過した光は、ウィンドウ２６から光源用筐体２７外へ射出する。このように、上記の光源装置１１と同様、本変形例の光源装置３０も、基本波光及び高調波光を光源用筐体２７の外部へ射出する。なお、光源装置３０は、第１コリメータレンズ３２、フォーカスレンズ３３、第２コリメータレンズ３５を用いる構成に限られず、適宜変形しても良い。
【００３３】
図４は、光源装置の他の変形例を示す。図４に示す光源装置４０は、半導体素子４１のミラー層（不図示）と外部共振器４３とを用いて基本波光を共振させる。光源部である半導体素子４１は、例えば、１０６４ｎｍの波長を持つ基本波光を射出する。波長変換素子であるＳＨＧ素子４２は、第１波長の基本波光の一部を第２波長の高調波光へ変換する。第２波長は、第１波長の半分の波長であって、例えば５３２ｎｍである。基本波光のうち、高調波光に変換されなかった光は高調波光とともにＳＨＧ素子４２から射出する。ＳＨＧ素子４２は、固定部３６上に設けることで、他の構成に対する位置決めがなされる。外部共振器４３は、第１波長の基本波光を選択的に反射し、第１波長とは異なる波長（第２波長を含む）の光を透過させる。上記の光源装置１１に設けられた第２共振ミラー２５と同様、外部共振器４３は、一部の基本波光を透過させる。そのため、上記光源装置１１と同様、本変形例の光源装置４０も、基本波光及び高調波光を光源用筐体２７の外部へ射出する。
【実施例２】
【００３４】
図５は、本発明の実施例２に係る照明装置５０の概略構成を示す。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。コリメータレンズ５１は、光源装置１１から射出された第１波長の基本波光、第２波長の高調波光のいずれも透過させる。コリメータレンズ５１を透過した基本波光及び高調波光は、第１インテグレータレンズ１４、第２インテグレータレンズ１６及び重畳レンズ１８を透過する。
【００３５】
反射ミラー５２は、重畳レンズ１８からの光が入射する位置に配置されている。反射ミラー５２は、重畳レンズ１８からの光に対して傾きを持たせて配置されている。反射ミラー５２は、波長選択吸収部として機能する光学素子である。反射ミラー５２は、光源装置１１から射出された後拡散レンズ１２により拡散された第１波長の基本波光を吸収し、第２波長の高調波光を反射する。反射ミラー５２は、光源用筐体２７（図２参照）の外部に設けられている。反射ミラー５２は、アルミニウム等の高反射性部材の表面に波長選択膜、例えば誘電体多層膜をコーティングすることにより構成されている。
【００３６】
反射ミラー５２へ入射した高調波光は、反射ミラー５２で反射する。反射ミラー５２で反射した高調波光は、光路が折り曲げられ、被照射物Ｉへと進行する。反射ミラー５２へ入射した基本波光は、反射ミラー５２で吸収される。波長選択吸収部として機能する反射ミラー５２を用いることで、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。拡散レンズ１２により拡散された基本波光を反射ミラー５２へ入射させることで、基本波光の吸収による反射ミラー５２の温度上昇を低減できる。従って、反射ミラー５２の放熱も容易にできる。
【００３７】
反射ミラー５２に波長選択吸収部の機能を持たせることで、照明装置５０は、波長選択吸収部を別途設ける場合より部品点数を少なくできる。これにより、光学系の小型化、省スペース化が容易となる。なお、波長選択吸収部として機能する反射ミラー５２は、光源用筐体２７の外部の光路中のいずれの位置に配置することとしても良い。光源装置の構成は、上記実施例と同様、適宜変更しても良い。
【実施例３】
【００３８】
図６は、本発明の実施例３に係るプロジェクタ６０の概略構成を示す。プロジェクタ６０は、スクリーン６８に光を供給し、スクリーン６８で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ６０は、赤色（Ｒ）光用照明装置６１Ｒ、緑色（Ｇ）光用照明装置６１Ｇ、青色（Ｂ）光用照明装置６１Ｂを有する。プロジェクタ６０は、各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂからの光を用いて画像を表示する画像表示装置である。
【００３９】
各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂは、上記実施例１の照明装置１０と同様の構成を有する。Ｒ光用照明装置６１Ｒは、Ｒ光を供給する照明装置である。Ｒ光用照明装置６１Ｒは、例えば、６６０ｎｍの波長の高調波光を射出するＲ光用光源装置６２Ｒを有する。Ｇ光用照明装置６１Ｇは、Ｇ光を供給する照明装置である。Ｇ光用照明装置６１Ｇは、例えば、５３２ｎｍの波長の高調波光を射出するＧ光用光源装置６２Ｇを有する。Ｂ光用照明装置６１Ｂは、Ｂ光を供給する照明装置である。Ｂ光用照明装置６１Ｂは、例えば、４６０ｎｍの波長の高調波光を射出するＢ光用光源装置６２Ｂを有する。
【００４０】
Ｒ光用照明装置６１ＲからのＲ光は、Ｒ光用照明装置６１Ｒの被照射物であるＲ光用空間光変調装置６３Ｒへ入射する。Ｒ光用空間光変調装置６３Ｒは、Ｒ光用照明装置６１ＲからのＲ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置６３Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム６４へ入射する。
【００４１】
Ｇ光用照明装置６１ＧからのＧ光は、Ｇ光用照明装置６１Ｇの被照射物であるＧ光用空間光変調装置６３Ｇへ入射する。Ｇ光用空間光変調装置６３Ｇは、Ｇ光用照明装置６１ＧからのＧ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置６３Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム６４のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００４２】
Ｂ光用照明装置６１ＢからのＢ光は、Ｂ光用照明装置６１Ｂの被照射物であるＢ光用空間光変調装置６３Ｂへ入射する。Ｂ光用空間光変調装置６３Ｂは、Ｂ光用照明装置６１ＢからのＢ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置６３Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム６４のうちＲ光が入射する面、及びＧ光が入射する面とは異なる面へ入射する。透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル（High Temperature Polysilicon；ＨＴＰＳ）を用いることができる。
【００４３】
クロスダイクロイックプリズム６４は、互いに略直交させて配置された２つのダイクロイック膜６５、６６を有する。第１ダイクロイック膜６５は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜６６は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム６４は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ６７の方向へ射出する。投写レンズ６７は、クロスダイクロイックプリズム６４で合成された光をスクリーン６８に向けて投写する。
【００４４】
上記の照明装置１０と同様の構成を有する各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを用いることで、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。これにより、画像形成に不要な基本波光の射出を低減でき、かつ明るく安定した画像を表示できるという効果を奏する。なお、各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂは、上記実施例２の照明装置５０と同様の構成であっても良い。
【００４５】
波長選択吸収部として機能する光学素子は、光路中、空間光変調装置６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂより光源装置６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂ側に設けることが望ましい。空間光変調装置６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂの手前で基本波光を吸収することで、空間光変調装置６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂの劣化を低減できる。また、波長選択吸収部として機能する光学素子は、１つの色光が入射するものである他、複数の色光が入射するものであっても良い。例えば、複数の色光を波長選択ミラーにより分離する構成とする場合に、基本波光を吸収する機能を波長選択ミラーに持たせても良い。
【００４６】
プロジェクタ６０は、各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂがいずれも上記各実施例のいずれかの照明装置と同様の構成である場合に限られない。例えば、Ｒ光用照明装置６１Ｒは、ＳＨＧ素子を用いず光源部からの基本波光をそのまま射出する光源装置を用いることとしても良い。
【００４７】
プロジェクタは、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。プロジェクタは、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクタは、一の空間光変調装置により２つ又は３つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクタは、空間光変調装置を用いる場合に限られない。プロジェクタは、ガルバノミラー等の走査手段により光源装置からのレーザ光を走査させ、被照射面において画像を表示するレーザスキャン型のプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。
【実施例４】
【００４８】
図７は、本発明の実施例４に係るモニタ装置７０の概略構成を示す。モニタ装置７０は、装置本体７１と、光伝送部７２とを有する。装置本体７１は、上記実施例１で説明した光源装置１１（図２参照）を備える。光伝送部７２は、２つのライトガイド７４、７５を有する。光伝送部７２のうち被写体（不図示）側の端部には、拡散板７６及び結像レンズ７７が設けられている。光源装置の構成は、上記実施例と同様、適宜変更しても良い。
【００４９】
フォーカスレンズ７８は、光源装置１１からの光を第１ライトガイド７４の入射面で集光させる。フォーカスレンズ７８は、波長選択吸収部として機能する光学素子である。フォーカスレンズ７８は、光源装置１１から射出した第１波長の基本波光を吸収し、第２波長の高調波光を透過させる。第１ライトガイド７４は、光源装置１１からの高調波光を被写体へ伝送する。拡散板７６は、第１ライトガイド７４の射出側に設けられている。第１ライトガイド７４内を伝播した光は、拡散板７６を透過することにより、被写体側にて拡散する。光源装置１１から拡散板７６までの光路中の各部は、被写体を照明する照明装置を構成する。
【００５０】
第２ライトガイド７５は、被写体からの光をカメラ７３へ伝送する。結像レンズ７７は、第２ライトガイド７５の入射側に設けられている。結像レンズ７７は、被写体からの光を第２ライトガイド７５の入射面で集光させる。被写体からの光は、結像レンズ７７により第２ライトガイド７５へ入射した後、第２ライトガイド７５内を伝播してカメラ７３へ入射する。
【００５１】
第１ライトガイド７４、第２ライトガイド７５としては、多数の光ファイバを束ねたものを用いることができる。光ファイバを用いることで、光を遠方へ伝送させることができる。カメラ７３は、装置本体７１内に設けられている。カメラ７３は、照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部である。第２ライトガイド７５から入射した光をカメラ７３へ入射させることで、カメラ７３による被写体の撮像ができる。
【００５２】
本実施例においても、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。これにより、被写体の照明に不要な基本波光の射出を低減でき、かつ明るく安定した像をモニタすることができるという効果を奏する。なお、モニタ装置７０は、フォーカスレンズ７８を波長選択吸収部として機能させる場合に限られない。少なくとも、光源用筐体の外部に設けられた光学素子であれば、波長選択吸収部として機能させることができる。モニタ装置７０は、高調波光を反射する光学素子を波長選択吸収部として機能させることとしても良い。
【００５３】
本発明の照明装置は、画像表示装置である液晶ディスプレイに適用しても良い。本発明の照明装置に導光板を用いることにより、液晶パネルを照明することができる。この場合も、明るく安定した画像を表示することができる。本発明の照明装置は、モニタ装置や画像表示装置に適用される場合に限られない。本発明の照明装置は、例えば、レーザ光を用いた露光のための露光装置やレーザ加工装置等の光学系に用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明に係る照明装置は、画像表示装置やモニタ装置に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係る照明装置の概略構成を示す図。
【図２】光源装置の概略構成を示す図。
【図３】レーザ光を発振する半導体レーザを有する光源装置を示す図。
【図４】半導体素子と外部共振器を用いて基本波光を共振させる光源装置を示す図。
【図５】本発明の実施例２に係る照明装置の概略構成を示す図。
【図６】本発明の実施例３に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図７】本発明の実施例４に係るモニタ装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 照明装置、１１ 光源装置、１２ 拡散レンズ、１３ コリメータレンズ、１４ 第１インテグレータレンズ、１５、１７ レンズ素子、１６ 第２インテグレータレンズ、１８ 重畳レンズ、Ｉ 被照射物、２１ 半導体素子、２２ 第１共振ミラー、２３ レーザ結晶、２４ ＳＨＧ素子、２５ 第２共振ミラー、２６ ウィンドウ、２７ 光源用筐体、２８ 固定部、３０ 光源装置、３１ 半導体レーザ、３２ 第１コリメータレンズ、３３ フォーカスレンズ、３４ ＳＨＧ素子、３５ 第２コリメータレンズ、３６ 固定部、４０ 光源装置、４１ 半導体素子、４２ ＳＨＧ素子、４３ 外部共振器、５０ 照明装置、５１ コリメータレンズ、５２ 反射ミラー、６０ プロジェクタ、６１Ｒ Ｒ光用照明装置、６１Ｇ Ｇ光用照明装置、６１Ｂ Ｂ光用照明装置、６２Ｒ Ｒ光用光源装置、６２Ｇ Ｇ光用光源装置、６２Ｂ Ｂ光用光源装置、６３Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、６３Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、６３Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、６４ クロスダイクロイックプリズム、６５ 第１ダイクロイック膜、６６ 第２ダイクロイック膜、６７ 投写レンズ、６８ スクリーン、７０ モニタ装置、７１ 装置本体、７２ 光伝送部、７３ カメラ、７４ 第１ライトガイド、７５ 第２ライトガイド、７６ 拡散板、７７ 結像レンズ、７８ フォーカスレンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置、特に、波長変換素子を用いる照明装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの光源装置としてレーザ光源を用いる技術が提案されている。レーザ光源は、高出力化及び多色化に伴い、プロジェクタの光源として開発されている。プロジェクタの光源として従来用いられているＵＨＰランプと比較すると、レーザ光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命である等の利点がある。レーザ光源は、光源からの基本波光をそのままの波長で射出するものの他、基本波光の波長を変換して射出するものが知られている。基本波光の波長を変換する波長変換素子として、例えば第二高調波発生（Second−Harmonic Generation；ＳＨＧ）素子が知られている。ＳＨＧ素子を用いることで、容易に入手可能な汎用の光源を用いて、所望の波長かつ十分な光量のレーザ光を供給することが可能となる。
【０００３】
波長変換素子は、波長変換後の高調波光を射出すると同時に、波長変換がなされていない基本波光も射出する。基本波光は、高調波光と同じ光路を経て、若しくは光源装置のパッケージ内で散乱した後、光源装置から射出する場合がある。例えば光ディスク装置等において所望の波長以外の波長の光が混入すると、光学性能の低下を引き起こす場合がある。また、高い出力のレーザ光によって、人体、特に眼に不快感を与える不具合をもたらすこともあり得る。このため、波長変換素子を用いる光源装置は、外部への基本波光の射出を遮断することが望ましい。従来、パッケージ外へ高調波光を透過させるウィンドウで基本波光のみを反射することで、パッケージ外への基本波光の射出を遮断する技術が提案されている。特許文献１の図５には、ウィンドウからレーザ光源の方向以外の方向へ基本波光を反射するための構成が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０４３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光源として用いられる半導体素子は、温度の上昇によって出力が低下する性質を持つ。高出力かつ安定した出力を得るためには、半導体素子の温度上昇を低減させるための高い放熱性能が求められる。光源装置内に基本波光を閉じ込める構成では、基本波光は、最終的に光源装置内で熱に変換される。この場合、光源装置内で生じた熱を放散させるために、さらに高い放熱性能が求められることになる。半導体素子の著しい温度変化は、半導体素子からの基本波光の強度の不安定化、波長のシフト、短寿命化等の原因となる。波長変換素子の著しい温度変化は、波長変換素子での波長変換効率低下の原因となる。そのため、安定した出力、高い信頼性を得るには、光源装置、特に半導体素子及び波長変換素子の高精度な温度制御が必要である。これに対して、光源装置内の蓄熱が顕著であるほど、半導体素子や波長変換素子の温度制御は困難になる。このように、従来の技術によると、基本波光の射出を低減させ、かつ安定した出力、高い信頼性を得ることが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、基本波光を波長変換するとともに基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を持つ照明装置、及びその照明装置を用いるモニタ装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光源装置は、第１波長の光を射出する光源部と、光源部から射出された第１波長の光の一部を、第１波長とは異なる波長である第２波長の光へ変換する波長変換素子と、少なくとも光源部及び波長変換素子を収納する光源用筐体と、を備える光源装置と、光源装置から射出された第１波長の光を吸収し、第２波長の光を被照射物へ進行させる波長選択吸収部と、を有し、波長選択吸収部は、光源用筐体の外部に設けられることを特徴とする。
【０００７】
波長選択吸収部を用いることで、照明装置からの第１波長の基本波光の射出を低減させることができる。光源用筐体の外部で基本波光を吸収することで、光源用筐体内に基本波光を閉じ込めず、光源装置の温度上昇を低減させることができる。これにより、基本波光を波長変換するとともに基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を持つ照明装置を得られる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、第１波長の光が赤外光であって、第２波長の光が可視光であることが望ましい。これにより、赤外光を波長変換させることで可視光を供給できる。本発明では、照明装置からの赤外光の射出を低減させ、かつ赤外光による温度上昇を低減させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、波長選択吸収部は、第２波長の光を透過させる光学素子を備えることが望ましい。これにより、高調波光を被照射物へ進行させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、波長選択吸収部は、第２波長の光を反射する光学素子を備えることが望ましい。これにより、高調波光を被照射物へ進行させることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、光源装置から射出された光を拡散させる拡散部を有し、波長選択吸収部は、拡散部により拡散された第１波長の光を吸収し、第２波長の光を被照射物へ進行させることが望ましい。拡散部を用いて光を拡散させることで、波長選択吸収部のうち第１波長の光が照射する領域の面積が拡大する。第１波長の光が照射する領域の面積が拡大することで波長選択吸収部が受ける単位面積あたりのエネルギー量が少なくなるため、波長選択吸収部の単位面積ごとの温度上昇を低減させることが可能となる。これにより、基本波光の吸収による波長選択吸収部の温度上昇を低減できる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、拡散部により拡散された光を平行化させることが望ましい。これにより、拡散部により拡散された光を平行化して被照射物へ進行させることができる。光を平行化させる光学素子に波長選択吸収部の機能を持たせることで、照明装置は、波長選択吸収部を別途設ける場合より部品点数を少なくできる。これにより、光学系の小型化、省スペース化が容易となる。
【００１３】
さらに、本発明に係るモニタ装置は、上記の照明装置と、照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする。上記の照明装置を用いることで、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。これにより、被写体の照明に不要な基本波光の射出を低減でき、かつ明るく安定した像をモニタすることが可能なモニタ装置を得られる。
【００１４】
さらに、本発明に係る画像表示装置は、上記の照明装置を有し、照明装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする。上記の照明装置を用いることで、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。これにより、画像形成に不要な基本波光の射出を低減でき、かつ明るく安定した画像を表示可能な画像表示装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係る照明装置１０の概略構成を示す。照明装置１０は、空間光変調装置等の被照射物Ｉを照明する。照明装置１０は、レーザ光を射出する光源装置１１を有する。
【００１７】
図２は、光源装置１１の概略構成を示す。光源装置１１は、半導体レーザ励起固体（Diode Pumped Solid State；ＤＰＳＳ）レーザ発振器である。半導体素子２１は、例えば、８０８ｎｍの波長を持つ光を射出する。半導体素子２１の出射側には、第１共振ミラー２２が設けられている。半導体素子２１からの光は、第１共振ミラー２２を透過した後、レーザ結晶２３へ入射する。レーザ結晶２３は、半導体素子２１からの光によって励起され、第１波長の基本波光を射出する。レーザ結晶２３としては、例えばＮｄ：ＹＶＯ４結晶やＮｄ：ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）結晶を用いることができる。半導体素子２１及びレーザ結晶２３は、基本波光を射出する光源部として機能する。第１波長の基本波光は、例えば赤外光である。第１波長は、例えば１０６４ｎｍである。
【００１８】
ＳＨＧ素子２４は、レーザ結晶２３及び第２共振ミラー２５の間の光路中に設けられている。ＳＨＧ素子２４は、第１波長の基本波光を入射させることにより、第２波長の高調波光を射出する。高調波光は、例えば可視光である。ＳＨＧ素子２４は、光源部から射出された第１波長の基本波光の一部を、第２波長の高調波光へ変換する波長変換素子である。第２波長は、第１波長の半分の波長であって、例えば５３２ｎｍである。
【００１９】
第２共振ミラー２５は、第１共振ミラー２２との間において光を共振させる。第１共振ミラー２２及び第２共振ミラー２５は、第１波長の基本波光を選択的に反射し、第１波長とは異なる波長（第２波長を含む）の光を透過させる。第１共振ミラー２２及び第２共振ミラー２５により反射された基本波光は、レーザ結晶２３から新たに射出される基本波光と共振して増幅される。第２共振ミラー２５を透過した光は、ウィンドウ２６の方向へ進行する。
【００２０】
光源用筐体２７は、レーザ光を発生させるための構成を収納する筐体である。光源用筐体２７は、半導体素子２１、第１共振ミラー２２、レーザ結晶２３、ＳＨＧ素子２４、及び第２共振ミラー２５を収納し、内部を密閉する。半導体素子２１から第２共振ミラー２５までの各部は、光源用筐体２７内において互いに位置決めされて配置されている。例えばレーザ結晶２３及びＳＨＧ素子２４は、共通の固定部２８上に設けることで、他の構成に対する位置決めがなされる。固定部２８は、板状の部材である。レーザ結晶２３及びＳＨＧ素子２４以外の構成についても、固定部等の部材を使用することにより、他の構成に対する位置決めを行うこととしても良い。
【００２１】
ウィンドウ２６は、光源用筐体２７のうち第２共振ミラー２５を透過した光が入射する位置に設けられている。ウィンドウ２６は、光源用筐体２７に形成された開口を完全に塞ぐ形で設けられている。ウィンドウ２６は、第２共振ミラー２５からの光を透過させ、光源用筐体２７の外部へ光を射出する。ウィンドウ２６は、ガラス等の透明部材を用いて構成されている。ウィンドウ２６のうち光源用筐体２７内部側の面には、不図示の反射防止（ＡＲ）フィルムが設けられている。ＡＲフィルムを設けることで、ウィンドウ２６における光の透過率低下を低減できる。なお、光源装置１１は、ウィンドウ２６を用いて光を射出する構成に代えて、光源用筐体２７に形成された開口から光を射出する構成としても良い。
【００２２】
図１に戻って、拡散レンズ１２は、光源装置１１から射出された光を拡散させる拡散部である。拡散レンズ１２は、光源装置１１からの光の拡散により、照明領域を拡大させる。コリメータレンズ１３は、拡散レンズ１２により拡散された光を平行化させる。第１インテグレータレンズ１４は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子１５を用いて、コリメータレンズ１３からの光束を複数に分割する。各レンズ素子１５は、被照射物Ｉと略相似の矩形形状をなしている。第１インテグレータレンズ１４の各レンズ素子１５は、コリメータレンズ１３からの光束を第２インテグレータレンズ１６のレンズ素子１７近傍にて集光させる。第２インテグレータレンズ１６は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子１７を用いて、第１インテグレータレンズ１４のレンズ素子１５の像を被照射物Ｉ上に形成する。
【００２３】
重畳レンズ１８は、第１インテグレータレンズ１４の各レンズ素子１５の像を被照射物Ｉ上で重畳させる。第１インテグレータレンズ１４、第２インテグレータレンズ１６及び重畳レンズ１８は、照明領域の整形、及び光量分布の均一化を行う。なお、照明装置１０は、照明領域の整形、拡大及び光量分布の均一化が可能であれば良く、本実施例で説明する構成に限られない。
【００２４】
コリメータレンズ１３は、波長選択吸収部として機能する光学素子である。コリメータレンズ１３は、光源装置１１から射出した後、拡散レンズ１２により拡散された第１波長の基本波光を吸収し、第２波長の高調波光を透過させる。コリメータレンズ１３は、光源用筐体２７の外部に設けられている。コリメータレンズ１３は、ガラス等の透明部材の表面に波長選択膜、例えば誘電体多層膜をコーティングすることにより構成されている。
【００２５】
ＳＨＧ素子２４は、波長変換後の高調波光を射出すると同時に、波長変換がなされていない基本波光も射出する。また、第２共振ミラー２５に高い波長選択性を持たせても、ＳＨＧ素子２４からの基本波光の全てを第２共振ミラー２５で反射することは困難であって、一部の基本波光は第２共振ミラー２５を透過する。第２共振ミラー２５を透過した基本波光及び高調波光は、ウィンドウ２６を透過した後、拡散レンズ１２を経てコリメータレンズ１３へ入射する。このように、光源装置１１は、基本波光及び高調波光を光源用筐体２７の外部へ射出する。
【００２６】
コリメータレンズ１３へ入射した高調波光は、コリメータレンズ１３を透過する。コリメータレンズ１３を透過した高調波光は、第１インテグレータレンズ１４、第２インテグレータレンズ１６、重畳レンズ１８、被照射物Ｉへと進行する。コリメータレンズ１３へ入射した基本波光は、コリメータレンズ１３で吸収される。
【００２７】
波長選択吸収部として機能するコリメータレンズ１３を用いることで、照明装置１０からの基本波光の射出を低減させることができる。光源用筐体２７の外部で基本波光を吸収することで、光源用筐体２７内に基本波光を閉じ込めず、光源装置１１の温度上昇を低減させることができる。これにより、基本波光を波長変換するとともに基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得られるという効果を奏する。光源装置１１の温度変化を低減できることで、光源装置１１の放熱及び温度制御のための構成を簡易化、小型化できる。
【００２８】
仮に、光源装置１１からの基本波光が拡散せずにコリメータレンズ１３へ入射する場合、コリメータレンズ１３のうち基本波光が集中する部分の温度上昇が生じることとなる。これに対して、拡散レンズ１２を用いて基本波光を拡散させることで、コリメータレンズ１３のうち基本波光が照射する領域の面積が拡大する。基本波光が照射する領域の面積が拡大することでコリメータレンズ１３が受ける単位面積あたりのエネルギー量が少なくなるため、コリメータレンズ１３の単位面積ごとの温度上昇を低減させることが可能となる。これにより、基本波光の吸収によるコリメータレンズ１３の温度上昇を低減できる。コリメータレンズ１３の温度上昇を低減可能とすることで、コリメータレンズ１３の放熱も容易にできる。
【００２９】
ＳＨＧ素子２４の波長変換により可視光を得るには、基本波光として赤外光を用いるのが一般的である。赤外光の場合は可視光の場合よりも忌避反応による退避が難しいことから、高出力の赤外光が漏れ出すことで人体、特に眼に不快感を与える不具合をもたらすことがあり得る。本発明によると、照明装置１０からの赤外光の射出を低減させることができる。
【００３０】
コリメータレンズ１３に波長選択吸収部の機能を持たせることで、照明装置１０は、波長選択吸収部を別途設ける場合より部品点数を少なくできる。これにより、光学系の小型化、省スペース化が容易となる。照明装置１０は、コリメータレンズ１３を波長選択吸収部として機能させる場合に限られない。少なくとも、光源用筐体２７の外部に設けられた光学素子であれば、波長選択吸収部として機能させることができる。
【００３１】
光源装置の構成は、適宜変更しても良い。例えば、図３に示す光源装置３０は、レーザ光を発振する半導体レーザ３１を有する。光源部である半導体レーザ３１は、第１波長の基本波レーザ光を射出する。第１波長は、例えば、９２０ｎｍである。第１コリメータレンズ３２は、半導体レーザ３１から発散する基本波レーザ光を平行化させる。フォーカスレンズ３３は、第１コリメータレンズ３２で平行化された光をＳＨＧ素子３４にて集光させる。
【００３２】
波長変換素子であるＳＨＧ素子３４は、第１波長の基本波光の一部を第２波長の高調波光へ変換する。第２波長は、第１波長の半分の波長であって、例えば４６０ｎｍである。基本波光のうち、高調波光に変換されなかった光は高調波光とともにＳＨＧ素子３４から射出する。ＳＨＧ素子３４は、例えば、光を透過させる導波路を持つ構成にできる。フォーカスレンズ３３により導波路の位置へ集光させることで、効率的な波長変換が可能となる。ＳＨＧ素子３４は、固定部３６上に設けることで、他の構成に対する位置決めがなされる。第２コリメータレンズ３５は、ＳＨＧ素子３４から発散する光を平行化させる。第２コリメータレンズ３５を透過した光は、ウィンドウ２６から光源用筐体２７外へ射出する。このように、上記の光源装置１１と同様、本変形例の光源装置３０も、基本波光及び高調波光を光源用筐体２７の外部へ射出する。なお、光源装置３０は、第１コリメータレンズ３２、フォーカスレンズ３３、第２コリメータレンズ３５を用いる構成に限られず、適宜変形しても良い。
【００３３】
図４は、光源装置の他の変形例を示す。図４に示す光源装置４０は、半導体素子４１のミラー層（不図示）と外部共振器４３とを用いて基本波光を共振させる。光源部である半導体素子４１は、例えば、１０６４ｎｍの波長を持つ基本波光を射出する。波長変換素子であるＳＨＧ素子４２は、第１波長の基本波光の一部を第２波長の高調波光へ変換する。第２波長は、第１波長の半分の波長であって、例えば５３２ｎｍである。基本波光のうち、高調波光に変換されなかった光は高調波光とともにＳＨＧ素子４２から射出する。ＳＨＧ素子４２は、固定部３６上に設けることで、他の構成に対する位置決めがなされる。外部共振器４３は、第１波長の基本波光を選択的に反射し、第１波長とは異なる波長（第２波長を含む）の光を透過させる。上記の光源装置１１に設けられた第２共振ミラー２５と同様、外部共振器４３は、一部の基本波光を透過させる。そのため、上記光源装置１１と同様、本変形例の光源装置４０も、基本波光及び高調波光を光源用筐体２７の外部へ射出する。
【実施例２】
【００３４】
図５は、本発明の実施例２に係る照明装置５０の概略構成を示す。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。コリメータレンズ５１は、光源装置１１から射出された第１波長の基本波光、第２波長の高調波光のいずれも透過させる。コリメータレンズ５１を透過した基本波光及び高調波光は、第１インテグレータレンズ１４、第２インテグレータレンズ１６及び重畳レンズ１８を透過する。
【００３５】
反射ミラー５２は、重畳レンズ１８からの光が入射する位置に配置されている。反射ミラー５２は、重畳レンズ１８からの光に対して傾きを持たせて配置されている。反射ミラー５２は、波長選択吸収部として機能する光学素子である。反射ミラー５２は、光源装置１１から射出された後拡散レンズ１２により拡散された第１波長の基本波光を吸収し、第２波長の高調波光を反射する。反射ミラー５２は、光源用筐体２７（図２参照）の外部に設けられている。反射ミラー５２は、アルミニウム等の高反射性部材の表面に波長選択膜、例えば誘電体多層膜をコーティングすることにより構成されている。
【００３６】
反射ミラー５２へ入射した高調波光は、反射ミラー５２で反射する。反射ミラー５２で反射した高調波光は、光路が折り曲げられ、被照射物Ｉへと進行する。反射ミラー５２へ入射した基本波光は、反射ミラー５２で吸収される。波長選択吸収部として機能する反射ミラー５２を用いることで、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。拡散レンズ１２により拡散された基本波光を反射ミラー５２へ入射させることで、基本波光の吸収による反射ミラー５２の温度上昇を低減できる。従って、反射ミラー５２の放熱も容易にできる。
【００３７】
反射ミラー５２に波長選択吸収部の機能を持たせることで、照明装置５０は、波長選択吸収部を別途設ける場合より部品点数を少なくできる。これにより、光学系の小型化、省スペース化が容易となる。なお、波長選択吸収部として機能する反射ミラー５２は、光源用筐体２７の外部の光路中のいずれの位置に配置することとしても良い。光源装置の構成は、上記実施例と同様、適宜変更しても良い。
【実施例３】
【００３８】
図６は、本発明の実施例３に係るプロジェクタ６０の概略構成を示す。プロジェクタ６０は、スクリーン６８に光を供給し、スクリーン６８で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ６０は、赤色（Ｒ）光用照明装置６１Ｒ、緑色（Ｇ）光用照明装置６１Ｇ、青色（Ｂ）光用照明装置６１Ｂを有する。プロジェクタ６０は、各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂからの光を用いて画像を表示する画像表示装置である。
【００３９】
各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂは、上記実施例１の照明装置１０と同様の構成を有する。Ｒ光用照明装置６１Ｒは、Ｒ光を供給する照明装置である。Ｒ光用照明装置６１Ｒは、例えば、６６０ｎｍの波長の高調波光を射出するＲ光用光源装置６２Ｒを有する。Ｇ光用照明装置６１Ｇは、Ｇ光を供給する照明装置である。Ｇ光用照明装置６１Ｇは、例えば、５３２ｎｍの波長の高調波光を射出するＧ光用光源装置６２Ｇを有する。Ｂ光用照明装置６１Ｂは、Ｂ光を供給する照明装置である。Ｂ光用照明装置６１Ｂは、例えば、４６０ｎｍの波長の高調波光を射出するＢ光用光源装置６２Ｂを有する。
【００４０】
Ｒ光用照明装置６１ＲからのＲ光は、Ｒ光用照明装置６１Ｒの被照射物であるＲ光用空間光変調装置６３Ｒへ入射する。Ｒ光用空間光変調装置６３Ｒは、Ｒ光用照明装置６１ＲからのＲ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置６３Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム６４へ入射する。
【００４１】
Ｇ光用照明装置６１ＧからのＧ光は、Ｇ光用照明装置６１Ｇの被照射物であるＧ光用空間光変調装置６３Ｇへ入射する。Ｇ光用空間光変調装置６３Ｇは、Ｇ光用照明装置６１ＧからのＧ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置６３Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム６４のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００４２】
Ｂ光用照明装置６１ＢからのＢ光は、Ｂ光用照明装置６１Ｂの被照射物であるＢ光用空間光変調装置６３Ｂへ入射する。Ｂ光用空間光変調装置６３Ｂは、Ｂ光用照明装置６１ＢからのＢ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置６３Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム６４のうちＲ光が入射する面、及びＧ光が入射する面とは異なる面へ入射する。透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル（High Temperature Polysilicon；ＨＴＰＳ）を用いることができる。
【００４３】
クロスダイクロイックプリズム６４は、互いに略直交させて配置された２つのダイクロイック膜６５、６６を有する。第１ダイクロイック膜６５は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜６６は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム６４は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ６７の方向へ射出する。投写レンズ６７は、クロスダイクロイックプリズム６４で合成された光をスクリーン６８に向けて投写する。
【００４４】
上記の照明装置１０と同様の構成を有する各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを用いることで、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。これにより、画像形成に不要な基本波光の射出を低減でき、かつ明るく安定した画像を表示できるという効果を奏する。なお、各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂは、上記実施例２の照明装置５０と同様の構成であっても良い。
【００４５】
波長選択吸収部として機能する光学素子は、光路中、空間光変調装置６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂより光源装置６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂ側に設けることが望ましい。空間光変調装置６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂの手前で基本波光を吸収することで、空間光変調装置６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂの劣化を低減できる。また、波長選択吸収部として機能する光学素子は、１つの色光が入射するものである他、複数の色光が入射するものであっても良い。例えば、複数の色光を波長選択ミラーにより分離する構成とする場合に、基本波光を吸収する機能を波長選択ミラーに持たせても良い。
【００４６】
プロジェクタ６０は、各色光用照明装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂがいずれも上記各実施例のいずれかの照明装置と同様の構成である場合に限られない。例えば、Ｒ光用照明装置６１Ｒは、ＳＨＧ素子を用いず光源部からの基本波光をそのまま射出する光源装置を用いることとしても良い。
【００４７】
プロジェクタは、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。プロジェクタは、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクタは、一の空間光変調装置により２つ又は３つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクタは、空間光変調装置を用いる場合に限られない。プロジェクタは、ガルバノミラー等の走査手段により光源装置からのレーザ光を走査させ、被照射面において画像を表示するレーザスキャン型のプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。
【実施例４】
【００４８】
図７は、本発明の実施例４に係るモニタ装置７０の概略構成を示す。モニタ装置７０は、装置本体７１と、光伝送部７２とを有する。装置本体７１は、上記実施例１で説明した光源装置１１（図２参照）を備える。光伝送部７２は、２つのライトガイド７４、７５を有する。光伝送部７２のうち被写体（不図示）側の端部には、拡散板７６及び結像レンズ７７が設けられている。光源装置の構成は、上記実施例と同様、適宜変更しても良い。
【００４９】
フォーカスレンズ７８は、光源装置１１からの光を第１ライトガイド７４の入射面で集光させる。フォーカスレンズ７８は、波長選択吸収部として機能する光学素子である。フォーカスレンズ７８は、光源装置１１から射出した第１波長の基本波光を吸収し、第２波長の高調波光を透過させる。第１ライトガイド７４は、光源装置１１からの高調波光を被写体へ伝送する。拡散板７６は、第１ライトガイド７４の射出側に設けられている。第１ライトガイド７４内を伝播した光は、拡散板７６を透過することにより、被写体側にて拡散する。光源装置１１から拡散板７６までの光路中の各部は、被写体を照明する照明装置を構成する。
【００５０】
第２ライトガイド７５は、被写体からの光をカメラ７３へ伝送する。結像レンズ７７は、第２ライトガイド７５の入射側に設けられている。結像レンズ７７は、被写体からの光を第２ライトガイド７５の入射面で集光させる。被写体からの光は、結像レンズ７７により第２ライトガイド７５へ入射した後、第２ライトガイド７５内を伝播してカメラ７３へ入射する。
【００５１】
第１ライトガイド７４、第２ライトガイド７５としては、多数の光ファイバを束ねたものを用いることができる。光ファイバを用いることで、光を遠方へ伝送させることができる。カメラ７３は、装置本体７１内に設けられている。カメラ７３は、照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部である。第２ライトガイド７５から入射した光をカメラ７３へ入射させることで、カメラ７３による被写体の撮像ができる。
【００５２】
本実施例においても、基本波光の射出を低減可能とし、かつ安定した出力で高い信頼性を得ることができる。これにより、被写体の照明に不要な基本波光の射出を低減でき、かつ明るく安定した像をモニタすることができるという効果を奏する。なお、モニタ装置７０は、フォーカスレンズ７８を波長選択吸収部として機能させる場合に限られない。少なくとも、光源用筐体の外部に設けられた光学素子であれば、波長選択吸収部として機能させることができる。モニタ装置７０は、高調波光を反射する光学素子を波長選択吸収部として機能させることとしても良い。
【００５３】
本発明の照明装置は、画像表示装置である液晶ディスプレイに適用しても良い。本発明の照明装置に導光板を用いることにより、液晶パネルを照明することができる。この場合も、明るく安定した画像を表示することができる。本発明の照明装置は、モニタ装置や画像表示装置に適用される場合に限られない。本発明の照明装置は、例えば、レーザ光を用いた露光のための露光装置やレーザ加工装置等の光学系に用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明に係る照明装置は、画像表示装置やモニタ装置に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係る照明装置の概略構成を示す図。
【図２】光源装置の概略構成を示す図。
【図３】レーザ光を発振する半導体レーザを有する光源装置を示す図。
【図４】半導体素子と外部共振器を用いて基本波光を共振させる光源装置を示す図。
【図５】本発明の実施例２に係る照明装置の概略構成を示す図。
【図６】本発明の実施例３に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図７】本発明の実施例４に係るモニタ装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 照明装置、１１ 光源装置、１２ 拡散レンズ、１３ コリメータレンズ、１４ 第１インテグレータレンズ、１５、１７ レンズ素子、１６ 第２インテグレータレンズ、１８ 重畳レンズ、Ｉ 被照射物、２１ 半導体素子、２２ 第１共振ミラー、２３ レーザ結晶、２４ ＳＨＧ素子、２５ 第２共振ミラー、２６ ウィンドウ、２７ 光源用筐体、２８ 固定部、３０ 光源装置、３１ 半導体レーザ、３２ 第１コリメータレンズ、３３ フォーカスレンズ、３４ ＳＨＧ素子、３５ 第２コリメータレンズ、３６ 固定部、４０ 光源装置、４１ 半導体素子、４２ ＳＨＧ素子、４３ 外部共振器、５０ 照明装置、５１ コリメータレンズ、５２ 反射ミラー、６０ プロジェクタ、６１Ｒ Ｒ光用照明装置、６１Ｇ Ｇ光用照明装置、６１Ｂ Ｂ光用照明装置、６２Ｒ Ｒ光用光源装置、６２Ｇ Ｇ光用光源装置、６２Ｂ Ｂ光用光源装置、６３Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、６３Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、６３Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、６４ クロスダイクロイックプリズム、６５ 第１ダイクロイック膜、６６ 第２ダイクロイック膜、６７ 投写レンズ、６８ スクリーン、７０ モニタ装置、７１ 装置本体、７２ 光伝送部、７３ カメラ、７４ 第１ライトガイド、７５ 第２ライトガイド、７６ 拡散板、７７ 結像レンズ、７８ フォーカスレンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の光を射出する光源部と、前記光源部から射出された前記第１波長の光の一部を、前記第１波長とは異なる波長である第２波長の光へ変換する波長変換素子と、少なくとも前記光源部及び前記波長変換素子を収納する光源用筐体と、を備える光源装置と、
前記光源装置から射出された前記第１波長の光を吸収し、前記第２波長の光を被照射物へ進行させる波長選択吸収部と、を有し、
前記波長選択吸収部は、前記光源用筐体の外部に設けられることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１波長の光が赤外光であって、前記第２波長の光が可視光であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記波長選択吸収部は、前記第２波長の光を透過させる光学素子を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記波長選択吸収部は、前記第２波長の光を反射する光学素子を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源装置から射出された光を拡散させる拡散部を有し、
前記波長選択吸収部は、前記拡散部により拡散された前記第１波長の光を吸収し、前記第２波長の光を前記被照射物へ進行させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学素子は、前記拡散部により拡散された光を平行化させることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とするモニタ装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置を有し、前記照明装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
第１波長の光を射出する光源部と、前記光源部から射出された前記第１波長の光の一部を、前記第１波長とは異なる波長である第２波長の光へ変換する波長変換素子と、少なくとも前記光源部及び前記波長変換素子を収納する光源用筐体と、を備える光源装置と、
前記光源装置から射出された前記第１波長の光を吸収し、前記第２波長の光を被照射物へ進行させる波長選択吸収部と、を有し、
前記波長選択吸収部は、前記光源用筐体の外部に設けられることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１波長の光が赤外光であって、前記第２波長の光が可視光であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記波長選択吸収部は、前記第２波長の光を透過させる光学素子を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記波長選択吸収部は、前記第２波長の光を反射する光学素子を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源装置から射出された光を拡散させる拡散部を有し、
前記波長選択吸収部は、前記拡散部により拡散された前記第１波長の光を吸収し、前記第２波長の光を前記被照射物へ進行させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学素子は、前記拡散部により拡散された光を平行化させることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とするモニタ装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置を有し、前記照明装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−５８７１６（Ｐ２００９−５８７１６Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２５３１３（Ｐ２００７−２２５３１３）
【出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【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２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【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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