JP2006352009A - レーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 アレイをなす複数のレーザと波長変換素子とを有する光源装置などにおいて、良好に温度制御することができるレーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタを提供する。
【解決手段】 複数のレーザ１２と、複数のレーザ１２から出射された複数の光をそれぞれ波長変換する波長変換素子１３と、波長変換素子１３の温度を検出する温度センサ１４と、温度センサ１４の出力に基づいて波長変換素子１３の温度を制御する温度制御手段（ペルチェ素子１５）とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタに関するものである。

近年、プロジェクタの小型化の要求が益々高まるなか、半導体レーザの高出力化、青色半導体レーザの登場に伴い、レーザ光源を使ったプロジェクタ或いはディスプレイが検討されている。これらは、光源の波長域が狭いため非常に色再現範囲を広くすることが可能であり、小型化及び構成要素の削減が可能であることから、次世代の表示素子として大きな可能性を秘めている。

表示素子の光源としては、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色のレーザ光源が必要である。Ｒ及びＢについては半導体レーザで原振が存在するが、Ｇについては原振が存在せず、赤外レーザを非線形光学素子（波長変換素子：ＳＨＧ）に入射させて発生した第２次高調波を利用することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

また、波長変換素子を利用したレーザ光発生装置において、レーザ光発生の効率を高め安定化するために温度制御素子を備えたものが考えられている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２６７６７０号公報 特開平５−２３５４４１号公報

しかしながら、波長変換素子を利用したレーザ光発生装置であって、複数のレーザをアレイ化した光源は、波長変換素子の温度が所望値から変化すると、急激に変換効率が落ちてしまうので、特殊な温度制御が必要となる。ところが、従来においては、波長変換素子とレーザをアレイ化した構造とを備えるレーザ光発生装置において、温度制御するという技術については何ら開発されていない。また、アレイをなす複数のレーザのそれぞれについて精密に温度制御するのは、現実には非常に難しい技術であり、製造コストの上昇を抑えながら実現することは困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アレイをなす複数のレーザと波長変換素子とを有する光源装置などにおいて、良好に温度制御することができるレーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタの提供を目的とする。
また、本発明は、アレイをなす複数のレーザと波長変換素子とを有する光源装置などにおいて、製造コストの上昇を抑えながら、良好に且つ効率的に温度制御することができるレーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレーザ光源装置は、複数のレーザと、前記複数のレーザから出射された複数の光をそれぞれ波長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、前記温度センサの出力に基づいて前記波長変換素子の温度を制御する温度制御手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、例えば、複数のレーザ光のそれぞれを１つの波長変換素子で波長変換する構成とすることができる。そして、その１つの波長変換素子を１組の温度センサ及び温度制御手段により、温度制御することができる。そこで、１つのレーザ毎に１つの波長変換素子を配置し、波長変換素子ごとに温度センサ及び温度制御手段を配置して温度制御する構成よりも、効率的に温度制御することができ、波長変換素子の変換効率を所望値以上に保つことができる。また、各レーザの配置間隔が例えば１ｍｍ以下のような高密度配置において、レーザ毎に温度センサ及び温度制御手段を配置することは、製造技術上、非常に困難であり、製造コストの上昇を招く。本発明によれば、かかる高密度配置においても、波長変換素子について良好に温度制御することが可能なレーザ光源装置を低コストで提供することができる。なお、本発明の温度制御手段は、ぺルチェ素子のような加熱又は冷却部とその部分を制御駆動する回路部とを備えるものとすることができる。

また、本発明のレーザ光源装置は、前記複数のレーザが、同一基板上において１本又は複数本の列をなすように配置されてなるレーザアレイを構成しており、前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、前記（１本又は複数本の列をなす）複数のレーザから出射された光が共通に入射する単一構造体（の１つ以上からなるもの）であることが好ましい。
本発明によれば、レーザアレイから出射された複数のレーザ光を１つの単一構造体の波長変換素子で波長変換する構成とすることができる。そして、その１つの波長変換素子を１組の温度センサ及び温度制御手段により、温度制御することができる。そこで、本発明は、レーザアレイと波長変換素子とを有する光源について、製造コストの上昇を抑えながら、効率的にかつ良好に温度制御することができる。

また、本発明のレーザ光源装置は、前記複数のレーザが、同一基板上において複数本の列をなすように配置されてなる２次元レーザアレイを構成しており、前記波長変換素子は、前記２次元レーザアレイの列毎に１つずつ配置された複数の単一構造体であり、前記単一構造体は、１つの前記列をなす複数のレーザから出射された光が共通に入射するように配置されており、前記温度センサ及び温度制御手段は、前記列毎に配置された単一構造体毎に１つずつ配置されており、各単一構造体に配置されている前記温度制御手段は、同一の単一構造体に配置されている温度センサの出力に基づいて該単一構造体の温度を制御するものであることが好ましい。
本発明によれば、２次元レーザアレイの列毎に波長変換素子を配置した構成、すなわち短冊状に波長変換素子を配置した構成（図１参照）とすることができる。導波路型の波長変換素子は、一般に板形状をしており、その板形状の厚みを大きくすることは製造技術上困難である。そして、波長変換素子の板形状の端面（例えば、細長い長方形の領域）からレーザ光が入射する構成となる。これらにより、本発明によれば、２次元レーザアレイの各レーザの配置領域が幅広形状であっても、１つの波長変換素子の形状を無理に厚くする必要がない。そこで、２次元レーザアレイと波長変換素子とを有する光源について、製造コストの上昇を抑えながら、効率的にかつ良好に温度制御することができる。

また、本発明のレーザ光源装置は、前記波長変換素子が、板形状をしているとともに、該板形状の端面が前記レーザアレイ又は２次元レーザアレイをなす複数のレーザの光出射口に対向するように配置されており、前記温度センサは、波長変換素子の板形状における一方の平面に配置されており、前記温度制御手段の加熱又は冷却部は、波長変換素子の板形状における他方の平面に配置されていることが好ましい。
本発明によれば、短冊状に配置された複数の波長変換素子のそれぞれを温度制御することができる。したがって、例えば、２次元レーザアレイの列ごとにレーザの波長又は温度特性などが異なる場合でも、その列ごとに温度制御することができ、各列の波長変換素子の変換効率を所望値以上に保つことができる。

また、本発明のレーザ光源装置は、前記２次元レーザアレイの列毎に配置された波長変換素子（単一構造体）同士の間に配置された断熱構造体または空隙を有することが好ましい。
本発明によれば、各列の波長変換素子をそれぞれ異なる基準温度で温度制御することができる。したがって、例えば、２次元レーザアレイの列毎にレーザの波長又は温度特性などが異なる場合などにおいても、全ての波長変換素子の変換効率を所望値以上に高めることができる。

また、本発明のレーザ光源装置は、前記２次元レーザアレイの列毎に配置された波長変換素子（単一構造体）同士の間に配置された熱抵抗の低い部材である熱伝導部材を有することが好ましい。
本発明によれば、熱伝導部材により各波長変換素子を熱的に接続でき、各波長変換素子の温度を均一化することができる。したがって、例えば、２次元レーザアレイの各列のレーザの波長及び温度特性などがほぼ同一である場合など、全ての波長変換素子の変換効率を所望値以上に高めることができる。

また、本発明のレーザ光源装置は、熱抵抗の低い部材からなるものであって、前記２次元レーザアレイの列毎に配置された波長変換素子及び前記温度センサがそれぞれ挿入されている複数の貫通穴を有する熱伝導部材を有し、前記波長変換素子と熱伝導部材とは、前記貫通穴の側面に熱的に密着されていることが好ましい。
本発明によれば、熱伝導部材が各波長変換素子の露出面の大部分に密着することができる。したがって、良好に、各波長変換素子の温度を所望値に均一化することができる。

また、本発明のレーザ光源装置は、前記熱伝導部材が銅板からなり、前記温度制御手段の加熱又は冷却部は前記銅板に接合されていることが好ましい。
本発明によれば、製造コストの増大を抑えながら、２次元レーザアレイ用の波長変換素子の変換効率を所望値以上に高める構成にすることができる。

また、本発明のレーザ光源装置は、前記複数のレーザが、同一基板上の２次元平面に分散して配置されてなる２次元レーザアレイを構成しており、前記波長変換素子は、前記２次元レーザアレイをなす複数のレーザの全てからそれぞれ出射された光が共通に入射する１つの単一構造体であることが好ましい。
本発明によれば、２次元レーザアレイから出射される全てのレーザ光を１つの波長変換素子で波長変換する構成とすることができる。そして、その１つの波長変換素子を１組の温度センサ及び温度制御手段により、温度制御することができる。したがって、本発明はレーザ光源装置の小型化及び高効率化を向上させることができる。

また、本発明のレーザ光源装置は、前記レーザの温度を検出するレーザ用温度センサと、前記レーザ用温度センサの出力に基づいて前記レーザの温度を制御するレーザ用温度制御手段とを有することが好ましい。
本発明によれば、波長変換素子の温度制御とは別に、レーザの温度制御も行うことができる。したがって、例えば、波長変換素子にとって変換効率の良い波長をレーザが出射するように、温度制御でき、波長変換素子の変換効率をさらに安定して向上させることができる。

上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、前記レーザ光源装置を具備してなることを特徴とする。
本発明によれば、高画質、高品位な表示が可能であり、さらに小型化及び低消費電力化などを図ることができる表示装置を低コストで提供することができる。

また、本発明の表示装置は、赤色光源と、緑色光源と、青色光源と、各色光源からの光を走査して映像を表示する走査部とを備える走査型の表示装置であって、前記光源の少なくとも一色の光源が前記レーザ光源装置からなることが好ましい。
本発明によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が可能であり、さらに小型化及び低消費電力化などを図ることができる表示装置を低コストで提供することができる。

上記目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、前記レーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が可能であり、さらに小型化及び低消費電力化などを図ることができるプロジェクタを低コストで提供することができる。

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。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の縮尺を適宜変更して表示している。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。本実施形態のレーザ光源装置１は、例えば表示装置、光通信装置、オーディオ装置、情報処理装置など各種装置の光源をなす装置である。レーザ光源装置１は、基板１１と、レーザ１２と、波長変換素子（ＳＨＧ）１３と、温度センサ１４と、ペルチェ素子１５とを有して構成されている。

基板１１は、例えば半導体からなる基板である。レーザ１２は、基板１１上にアレイ状に配設されたレーザである。この基板１１の表面上に縦横に行列をなすように配設された複数のレーザ１２は、レーザアレイ（２次元レーザアレイ）を構成している。レーザ１２としては、例えば面発光レーザを適用する。面発光レーザは、半導体基板（基板１１）の表面からレーザ光を放射するもので、レーザ放射角が等方向で且つ小さいという特徴を有している。レーザ１２は、例えば赤外のレーザ光を射出可能な面発光レーザとすることができる。

波長変換素子１３は、レーザ１２から出射されたレーザ光の波長を変換させる素子であり、つまり赤外レーザ光の波長を約半分に変換させて緑色のレーザ光を創出している。ここでは、波長変換素子１３として、板形状の導波路型のものを用いている。このような導波路型の波長変換素子１３を採用した場合、その波長変換素子１３の厚みが薄いので、周期分極反転構造が作成し易く、波長変換効率を高め易く、製造コストを低減することができる。

また、波長変換素子１３は、複数のレーザ１２がなす２次元レーザアレイにおける列ごとに１つずつ配置された単一構造体で構成されている。そして、各波長変換素子１３には２次元レーザアレイにおける１つの列をなす複数のレーザ１２から出射された光が共通に入射するように配置されている。すなわち、波長変換素子１３の板形状の端面（底面）が２次元レーザアレイの１列をなす複数のレーザ１２の光出射口に対向するように配置されている。そして、各波長変換素子１３は、相互に一定の間隔を空けて、平行に配置されており、短冊形状をなすように配置されている。

レーザ１２と波長変換素子１３との間には、レンズアレイなどの集光手段が配置されていてもよい。そのレンズアレイは、レーザ１２から射出された光を概ね平行又は集光状態とする機能を有することが好ましい。なお、集光手段としてはレンズアレイのほかホログラムアレイ、フレネルレンズアレイ等を用いても良い。

温度センサ１４は、各波長変換素子１３にそれぞれ取り付けられており、その波長変換素子１３の温度を検出する。温度センサ１４としては、各種のセンサが適用でき、例えば金属又は半導体の電気抵抗の温度依存性を利用した温度センサ、熱電対又は半導体のゼーペック効果を利用した温度センサが適用できる。本実施形態では、温度センサ１４は波長変換素子１３の板形状における一方の平面に配置されており、ペルチェ素子１５は波長変換素子１３の板形状における他方の平面に配置されている。

ペルチェ素子１５は、各波長変換素子１３にそれぞれ取り付けられており、その波長変換素子１３に取り付けられている温度センサ１４の出力に基づいてその波長変換素子１３の温度を制御する温度制御手段の一部をなすものである。換言すれば、ペルチェ素子１５は、波長変換素子１３に対して加熱又は冷却するものであり、同一の波長変換素子１３に配置されている温度センサ１４の出力に基づいて、温度上昇又は温度低下するものである。ペルチェ素子１５は、波長変換素子１３に熱的に密着している。すなわち、ペルチェ素子１５は、熱伝導性の高い部材を介して波長変換素子１３に接合している。なお、ペルチェ素子１５の代わりに、各種冷却手段及び加熱手段を適用することもでき、例えばファン、ヒータ、冷媒循環手段などを適用できる。

上記及び図１に示すように、レーザ光源装置１では面発光レーザからなるレーザ１２を用いているが、レーザ１２として端面発光型レーザを用いてレーザ光源装置１を構成してもよい。すなわち、端面発光型レーザのレーザアレイと導波路型の波長変換素子１３とを組み合わせて、レーザ光源装置１を構成してもよい。

例えば、レーザ光源装置１を次の構成としてもよい。基板（サブ基板）の１つの端辺に複数の端面発光型レーザが配置されて１次元レーザアレイを構成している。そして、サブ基板は、１次元レーザアレイの発光方向がメイン基板（基板１１に相当）の平面に直交するように、そのメイン基板の平面上に取り付けられている。このサブ基板は、メイン基板上に等間隔（図１の各波長変換素子１３相互の間隔に相当）で複数配置されている。各サブ基板の１次元レーザアレイは、それぞれ、レーザ用マウンタとヒートシンクを兼ねた部材（メイン基板と一体構造でも別構造でもよい）に実装されている。そして、各１次元レーザアレイの発光部（サブ基板の端面）と導波路型の波長変換素子の端面とが直接に接触するように、各サブ基板と導波路型の波長変換素子（図１の波長変換素子１３に相当）とが接続されている。ここで、導波路型の波長変換素子の代わりにバルク型の波長変換素子を用いてもよい。また、１次元レーザアレイの発光部と波長変換素子の端面との間に、レンズ等の光学部品（カップリングレンズ、集光手段等）を配置した構成としてもよい。

上記端面発光型レーザを用いたレーザ光源装置のその他の構成は、図１に示すレーザ光源装置１の構成と同じにすることができる。すなわち、各波長変換素子には、それぞれ温度センサ１４及びペルチェ素子１５が取り付けられている。

図２は、図１に示すレーザ光源装置１の温度制御手段の一例を示す回路図である。図２において図１に示すレーザ光源装置１の構成要素と同一のものには、同一符号を付けている。本実施形態の温度制御手段は、温度センサ１４と、ペルチェ素子１５と、増幅器・信号処理部２１と、目標値設定部２２と、比較回路２３と、ペルチェ駆動回路２４とを有して構成されている。

増幅器・信号処理部２１は、入力信号を増幅して信号処理する回路である。目標値設定部２２は、波長変換素子１３の変換効率がほぼ最大値となるその波長変換素子１３の温度（目標温度）を電圧（目標電圧）として出力する回路である。比較回路２３は、例えば、オペアンプ又はコンパレータからなり、増幅器・信号処理部２１の出力信号と目標値設定部２２の出力信号とを比較してその比較結果に応じた信号を出力するものである。ペルチェ駆動回路２４は、比較回路２３の出力に基づいた大きさ及び方向の電流をペルチェ素子１５に供給する回路である。このような図２に示す温度制御手段は、１つの波長変換素子１３に対して１組づつ設けられている。また、各組の増幅器・信号処理部２１、目標値設定部２２、比較回路２３及びペルチェ駆動回路２４は、基板１１に集積回路として形成されていることとしてもよい。

次に、本実施形態の温度制御手段の動作について説明する。温度センサ１４は、その温度センサ１４が取り付けられている波長変換素子１３の温度に応じた信号を出力する。温度センサ１４から出力された信号は、増幅器・信号処理部２１で温度に比例した電圧に変換される。一方、目標値設定部２２では、波長変換素子１３の目標温度に対応する目標電圧を発生する。

比較回路２３は、増幅器・信号処理部２１の出力電圧と目標値設定部２２の目標電圧とを比較する。そして、比較回路２３は、例えば増幅器・信号処理部２１の出力電圧の方が目標電圧よりも高い場合（目標値よりも波長変換素子の温度が高い場合）は、所定の基準電圧よりも低い電圧をペルチェ駆動回路２４に出力する。ペルチェ駆動回路２４では、基準電圧よりも低い電圧を入力すると、その電圧のレベルに応じた負の電流をペルチェ素子１５に供給する。これにより、ペルチェ素子１５の温度が低下して吸熱作用を発揮し、波長変換素子１３の温度も低下する。

一方、増幅器・信号処理部２１の出力電圧の方が目標電圧よりも低い場合（目標値よりも波長変換素子の温度が低い場合）は、比較回路２３は所定の基準電圧よりも高い電圧をペルチェ駆動回路２４に出力する。ペルチェ駆動回路２４では、基準電圧よりも高い電圧を入力すると、その電圧のレベルに応じた正の電流をペルチェ素子１５に供給する。これにより、ペルチェ素子１５は発熱して加熱作用を発揮し、波長変換素子１３の温度が上昇する。これらにより、各波長変換素子１３の温度は、変換効率がほぼ最大値となる温度に保たれる。

これらにより、本実施形態のレーザ光源装置１によれば、各波長変換素子１３の温度を良好に制御することができ、各波長変換素子１３の変換効率を高く維持することができる。また、レーザ光源装置１によれば、波長変換素子１３毎に個別に温度制御することができるので、各レーザ１２が各波長変換素子１３に対応するライン毎に波長が異なる場合などでも、各波長変換素子１３の変換効率を高く維持することができる。また、レーザ光源装置１によれば、２次元レーザアレイをなす各レーザ１３の配置領域が幅広形状であっても、１つの波長変換素子１３の形状を無理に厚くする必要がない。そこで、２次元レーザアレイと波長変換素子１３とを有する光源について、製造コストの上昇を抑えながら、効率的にかつ良好に温度制御することができる。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係るレーザ光源装置２の一例を示す模式斜視図である。図３において、図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態のレーザ光源装置２における第１実施形態のレーザ光源装置１との相違点は、各波長変換素子１３同士の間に断熱構造体１６が配置されている点である。

すなわち、各ペルチェ素子１５における波長変換素子１３と密着している面に対向する面の全体に断熱構造体１６が接着されている。各断熱構造体１６と隣りの波長変換素子１３とは、間隔が空けられている。ここで、隣りの波長変換素子１３とは、断熱構造体１６が接着しているペルチェ素子１５で温度制御される波長変換素子１３の隣りの波長変換素子１３をいう。断熱構造体１６としては、熱伝導性の低い各種の部材が適用でき、例えば多孔性複合材料、有機積層板、無機積層板、セラミックスなどが適用できる。また、隣り合う波長変換素子１３同士の空隙も、断熱構造体１６の機能と同じく断熱作用を発揮する。

これらにより、本実施形態のレーザ光源装置２によれば、各波長変換素子１３同士を断熱でき、各波長変換素子１３をそれぞれ異なる基準温度（目標電圧）で温度制御することができる。したがって、例えば、２次元レーザアレイの列毎にレーザ１２の波長又は温度特性などが異なる場合などにおいても、全ての波長変換素子１３の変換効率を所望値以上に高めることができる。製造工程により、２次元レーザアレイの列毎にレーザ１２の波長にバラツキが生じた場合でも、全ての波長変換素子１３の変換効率を所望値以上に高めることができる。

（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態に係るレーザ光源装置３の一例を示す模式断面図である。図４において、図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態のレーザ光源装置３における第１実施形態のレーザ光源装置１との相違点は、各波長変換素子１３同士の間に銅板（熱伝導部材）１７が配置されている点である。

すなわち、各波長変換素子１３を挟むように複数枚の銅板１７が配置されている。各銅板１７の一方面はある波長変換素子１３に密着しており、一方面の対向面はその隣りの波長変換素子１３に密着している。また、各波長変換素子１３とその各波長変換素子１３を挟むように配置された各銅板１７とのそれぞれの一端面は、１枚の共通の銅板１７に接合又は接触している。銅板１７としては、熱抵抗の低い（熱伝導性の高い）各種の部材が適用できる。また、本レーザ光源装置３では、上記共通の銅板１７に接続された１つのペルチェ素子１５ａによって、全ての波長変換素子１３を温度制御している。

これらにより、本実施形態のレーザ光源装置３によれば、銅板１７により各波長変換素子１３を熱的に接続でき、各波長変換素子１３の温度を均一化することができる。したがって、例えば、２次元レーザアレイをなす各列のレーザ１２の波長及び温度特性などがほぼ同一である場合など、全ての波長変換素子１３の変換効率を所望値以上に高めることができる。

（第４実施形態）
図５は本発明の第４実施形態に係るレーザ光源装置４の一例を示す模式斜視図である。図５において、図１又は図４の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態のレーザ光源装置４における第１実施形態のレーザ光源装置１との相違点は、複数の貫通孔を備えた銅板１７ａを有し、その貫通孔に波長変換素子１３及び温度センサ１４がそれぞれ挿入されている点である。

すなわち、銅板１７ａの各貫通孔には、１つの波長変換素子１３及び１つの温度センサ１４が１組として挿入されている。波長変換素子１３は、銅板１７ａの貫通孔の側面に熱的に密着している。銅板１７ａとしては、熱抵抗の低い各種の部材が適用できる。また、本レーザ光源装置４では、銅板１７ａに接続された１つのペルチェ素子１５ａによって、全ての波長変換素子１３を温度制御している。

これらにより、本実施形態のレーザ光源装置４によれば、銅板１７ａの貫通孔の側面が各波長変換素子１３の露出面の大部分に密着することができる。したがって、良好に、各波長変換素子１３の温度を所望値に均一化することができる。

（第５実施形態）
図６は本発明の第５実施形態に係るレーザ光源装置５の一例を示す模式斜視図である。図６において、図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態のレーザ光源装置５における第１実施形態のレーザ光源装置１との相違点は、２次元レーザアレイをなす複数のレーザ１２の全てからそれぞれ出射された光が共通に入射する１つの単一構造体である波長変換素子１３ａを有する点である。波長変換素子１３ａは、図１に示す波長変換素子１３と比べて厚みが大きい１つの単一構造体であり、バルク状の形状である。そして、波長変換素子１３ａには１つのペルチェ素子１５が取り付けられている。

本実施形態のレーザ光源装置５によれば、２次元レーザアレイから出射される全てのレーザ光を１つの波長変換素子１３ａで波長変換することができる。そして、その１つの波長変換素子１３ａを１組の温度センサ１４及びペルチェ素子１５により温度制御することができる。したがって、レーザ光源装置５は、簡素な構成とすることができ、小型化及び製造コストの低減化を図ることができる。

（第６実施形態）
図７は本発明の第６実施形態に係るレーザ光源装置６の一例を示す模式斜視図である。図７において、図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態のレーザ光源装置６における第１実施形態のレーザ光源装置１との相違点は、レーザ１２の温度を検出するレーザ用の温度センサ１４ａと、レーザ用の温度センサ１４ａの出力に基づいてレーザ１２の温度を制御するペルチェ素子（レーザ用温度制御手段）１５ｂとを有する点である。

レーザ用の温度センサ１４ａは、例えば基板１１におけるレーザ１２の近傍に配置された温度センサとする。ペルチェ素子１５ｂは、基板１１におけるレーザ１２及び波長変換素子１３が配置されている側とは逆側の面に配置されている。そして、ペルチェ素子１５ｂは、その逆側の面に熱的に密着している。

図８は、図７に示すレーザ光源装置６の温度制御手段の一例を示す回路図である。図８において図２に示すレーザ光源装置１の温度制御手段の構成要素と同一のものには、同一符号を付けている。レーザ光源装置６の温度制御手段は、波長変換素子１３毎にそれぞれ温度制御する波長変換素子用温度制御手段と、レーザ１２を温度制御するレーザ用温度制御手段とからなる。

波長変換素子用温度制御手段は、図２の温度制御手段と同一であり、波長変換素子１３用の温度センサ１４と、波長変換素子１３用のペルチェ素子１５と、増幅器・信号処理部２１と、目標値設定部２２と、比較回路２３と、ペルチェ駆動回路２４とを有して構成されている。レーザ用温度制御手段は、レーザ１２用の温度センサ１４ａと、レーザ１２用のペルチェ素子１５ｂと、増幅器・信号処理部２１と、目標値設定部２２と、比較回路２３と、波長変換素子１３用のペルチェ駆動回路２４とを有して構成されている。

これらにより、本実施形態のレーザ光源装置６によれば、波長変換素子１３の温度制御とは別に、レーザ１２の温度制御も行うことができる。したがって、例えば、波長変換素子１３にとって変換効率の良い波長をレーザ１２が出射するように、レーザ１２を温度制御でき、波長変換素子１３の変換効率をさらに安定して向上させることができる。

本実施形態においては、レーザ用の温度センサ１４ａとレーザ用のペルチェ素子１５ｂとをレーザ１２毎に配置した構成としてもよい。このようにすると、レーザ１２毎に波長又は温度特性などのバラツキがある場合でも、各レーザ１２が波長変換素子１３にとって変換効率が高い波長を出射するように、レーザ１２毎に温度制御することができる。

（表示装置）
次に、上記レーザ光源装置１〜６のいずれかを用いた表示装置の一実施形態について説明する。
図９は、本実施形態の表示装置であるフルカラーの走査型表示装置１００について、その概略構成を示す図である。走査型表示装置１００は、赤色光源１０２、緑色光源１１０、及び青色光源１０３からなる光源と、赤色光を反射する反射板１０３と、青色光を反射する反射板１０４と、緑色光を透過し且つ赤色光を反射するダイクロイックミラー１０５と、緑色光を透過し且つ青色光を反射するダイクロイックミラー１０６と、光源光を走査する走査ミラー１０７と、走査ミラー１０７からの光を映像として映し出す表示板１０８とを備えている。

赤色光源１０２、緑色光源１１０及び青色光源１０３は、それぞれ、図１〜図８に示したレーザ光源装置１〜６のいずれかからなるものである。

赤色光源１０２から射出された赤色光は、反射板１０３及びダイクロイックミラー１０５に反射され、さらにダイクロイックミラー１０６を透過して走査ミラー１０７に誘導される。また、青色光源１０１から射出された青色光は、反射板１０４及びダイクロイックミラー１０６に反射されて走査ミラー１０７に誘導される。さらに、緑色光源１１０から射出された緑色光は、ダイクロイックミラー１０５及びダイクロイックミラー１０６を透過して走査ミラー１０７に誘導される。走査ミラー１０７では、表示板１０８に映し出す映像に応じて走査が行われる。

本実施形態の走査型表示装置１００によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が可能であり、さらに小型化、低消費電力化及び低コスト化などを図ることができる。

なお、上述の走査型表示装置の実施形態では、光合成部としてダイクロイックミラー、走査部として走査ミラー１０７を用いた例を示したが、光合成部を有さずに、各色毎に走査ミラーを備える構成としても良い。

（プロジェクタ）
次に、上記レーザ光源装置１〜６のいずれかを用いたプロジェクタの一実施形態について説明する。
図１０は、本実施形態のプロジェクタ７０について、その概略構成を示す図であり、３板方式の例である。プロジェクタ７０においては、赤色（Ｒ）の色光を発光する半導体レーザを２次元的にアレイ状に構成したアレイ光源１０ｒ、緑色（Ｇ）の色光を発光するアレイ光源１０ｇ、青色（Ｂ）の色光を発光する半導体レーザを２次元的にアレイ状に構成したアレイ光源１０ｂの３個を光源として用いている。

アレイ光源１０ｒ、アレイ光源１０ｇ及びアレイ光源１０ｂは、それぞれ、図１〜図８に示したレーザ光源装置１〜６のいずれかからなるものである。

各アレイ光源１０ｒ，１０ｇ，１０ｂから射出された光は液晶ライトバルブ７５に照射される。つまり、各アレイ光源１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの出射側には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を変調する液晶ライトバルブ７５がそれぞれ設けられている。そして、各液晶ライトバルブ７５によって変調された３つの色光が、クロスダイクロイックプリズム（色合成手段）７７に入射するように構成されている。このプリズム７７は４つの直角プリズムが貼り合わされたものであり、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形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが合成されてカラー画像を表す光が形成される。色合成された光は投射レンズ７６（投射装置）によりスクリーン７９上に投射され、拡大された画像が表示される。

本実施形態のプロジェクタ７０によれば、高画質、高品位なフルカラー表示が可能であり、さらに小型化、低消費電力化及び低コスト化などを図ることができる。

なお、上述のプロジェクタでは、光変調装置として３つの液晶ライトバルブと、色合成手段としてクロスダイクロイックプリズムを有する例を示したが、色合成手段を有さずにアレイ光源に各色光を発光する半導体レーザを配列し、各色光を時間順次的に発光させ、１枚の液晶ライトバルブで各色光を時間順次的に変調しても良い。また、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブを用いた例を示したが、反射型液晶ライトバルブ、ＤＭＤ、あるいは、回折格子型ライトバルブ等を用いても良い。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

本発明の第１実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。 同上のレーザ光源装置における温度制御手段の一例を示す回路図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。 本発明の第４実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。 本発明の第５実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。 本発明の第６実施形態に係るレーザ光源装置の一例を示す模式斜視図である。 同上のレーザ光源装置における温度制御手段の一例を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る走査型表示装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１，２，３，４，５，６…レーザ光源装置、１１…基板、１２…レーザ、１３，１３ａ…波長変換素子（ＳＨＧ）、１４，１４ａ…温度センサ、１５，１５ａ，１５ｂ…ペルチェ素子、１６…断熱構造体、１７，１７ａ…銅板

Claims (13)

1. 複数のレーザと、
   前記複数のレーザから出射された複数の光をそれぞれ波長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、
   前記温度センサの出力に基づいて前記波長変換素子の温度を制御する温度制御手段とを有することを特徴とするレーザ光源装置。
2. 前記複数のレーザは、同一基板上において１本又は複数本の列をなすように配置されてなるレーザアレイを構成しており、
   前記波長変換素子は、導波路型の波長変換素子であるとともに、前記複数のレーザから出射された光が共通に入射する単一構造体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. 前記複数のレーザは、同一基板上において複数本の列をなすように配置されてなる２次元レーザアレイを構成しており、
   前記波長変換素子は、前記２次元レーザアレイの列毎に１つずつ配置された複数の単一構造体であり、
   前記単一構造体は、１つの前記列をなす複数のレーザから出射された光が共通に入射するように配置されており、
   前記温度センサ及び温度制御手段は、前記列毎に配置された単一構造体毎に１つずつ配置されており、
   各単一構造体に配置されている前記温度制御手段は、同一の単一構造体に配置されている温度センサの出力に基づいて該単一構造体の温度を制御するもの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。
4. 前記波長変換素子は、板形状をしているとともに、該板形状の端面が前記レーザアレイ又は２次元レーザアレイをなす複数のレーザの光出射口に対向するように配置されており、
   前記温度センサは、波長変換素子の板形状における一方の平面に配置されており、
   前記温度制御手段の加熱又は冷却部は、波長変換素子の板形状における他方の平面に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のレーザ光源装置。
5. 前記２次元レーザアレイの列毎に配置された波長変換素子同士の間に配置された断熱構造体または空隙を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のレーザ光源装置。
6. 前記２次元レーザアレイの列毎に配置された波長変換素子同士の間に配置された熱抵抗の低い部材である熱伝導部材を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のレーザ光源装置。
7. 熱抵抗の低い部材からなるものであって、前記２次元レーザアレイの列毎に配置された波長変換素子及び前記温度センサがそれぞれ挿入されている複数の貫通穴を有する熱伝導部材を有し、
   前記波長変換素子と熱伝導部材とは、前記貫通穴の側面に熱的に密着されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のレーザ光源装置。
8. 前記熱伝導部材は、銅板からなり、
   前記温度制御手段の加熱又は冷却部は、前記銅板に接合されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のレーザ光源装置。
9. 前記複数のレーザは、同一基板上の２次元平面に分散して配置されてなる２次元レーザアレイを構成しており、
   前記波長変換素子は、前記２次元レーザアレイをなす複数のレーザの全てからそれぞれ出射された光が共通に入射する１つの単一構造体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。
10. 前記レーザの温度を検出するレーザ用温度センサと、
    前記レーザ用温度センサの出力に基づいて前記レーザの温度を制御するレーザ用温度制御手段とを有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のレーザ光源装置を具備してなることを特徴とする表示装置。
12. 赤色光源と、緑色光源と、青色光源と、各色光源からの光を走査して映像を表示する走査部とを備える走査型の表示装置であって、
    前記光源の少なくとも一色の光源が請求項１から１０のいずれか一項に記載のレーザ光源装置からなることを特徴とする走査型の表示装置。
13. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
    

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