JP2008153332A - Light source apparatus and projector - Google Patents

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Akira Egawa
明 江川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source apparatus, along with a projector that uses it, capable of uniformizing the temperature of the entire wavelength conversion element, for supplying laser beam of stable quantity of light at high efficiency. <P>SOLUTION: The light source apparatus includes a light source part for supplying laser beam, an SHG element 14 which is a wavelength conversion element equipped with a first surface S1 and a second surface S2 provided to the side opposite to the first surface S1, for converting wavelength of laser beam from the light source part, a heater 19 which is provided on the side of first surface S1 of the wavelength conversion element and is a heat supplying part for supplying heat, a heat diffusing plate 18 which is a heat diffusing part that is provided between the first surface S1 and the heat supplying part for diffusing heat from the heat supplying part, and a support part 17 for supporting the wavelength conversion element on the second surface S2 side. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクタ、特に、レーザ光を供給する光源装置の技術に関する。   The present invention relates to a light source device and a projector, and more particularly to a technology of a light source device that supplies laser light.

従来、レーザ光を供給する光源装置において、波長変換素子、例えば第二高調波発生(Second−Harmonic Generation、SHG)素子が用いられている。SHG素子を用いることで、例えば、容易に入手可能な汎用のレーザを用いて、所望の波長のレーザ光を供給することが可能となる。SHG素子は、温度変化によって屈折率分布が変化する場合、位相整合条件が崩れ、波長を変換する効率が低下することが知られている。高い効率で安定した光量のレーザ光を供給するためには、波長変換素子の温度変化を低減させることが望まれる。例えば、特許文献1に提案されている技術では、波長変換素子の導波路に形成された薄膜ヒータを用いて温度の制御を行っている。   Conventionally, in a light source device that supplies laser light, a wavelength conversion element, for example, a second-harmonic generation (SHG) element is used. By using the SHG element, for example, it is possible to supply laser light having a desired wavelength using a general-purpose laser that can be easily obtained. In the SHG element, it is known that when the refractive index distribution changes due to a temperature change, the phase matching condition is broken and the wavelength conversion efficiency is lowered. In order to supply a highly efficient and stable laser beam, it is desired to reduce the temperature change of the wavelength conversion element. For example, in the technique proposed in Patent Document 1, the temperature is controlled using a thin film heater formed in the waveguide of the wavelength conversion element.

特開平5−53163号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-53163

波長変換素子には、導波路を持つ構成の他に、導波路を持たず素子全体において光の波長変換を可能とするいわゆるバルクタイプと呼ばれる構成がある。バルクタイプの波長変換素子について薄膜ヒータを適用する場合、極めて広範囲において薄膜ヒータを設ける必要が生じる。薄膜ヒータは、広範囲であるほど均一な抵抗を持たせることが困難であるため、発熱ムラを生じ易くなる。さらに、薄膜ヒータを駆動させるための電極を波長変換素子の一部に設けることとすると、電極自体が発熱しない場合は、波長変換素子全体に均一に熱を供給することが困難となる。このように、従来の技術によると、波長変換素子全体の温度を均一化することが困難であるという問題が生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、波長変換素子全体の温度を均一化させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給可能な光源装置、及びその光源装置を用いるプロジェクタを提供することを目的とする。   In addition to a configuration having a waveguide, the wavelength conversion device includes a so-called bulk type configuration that does not have a waveguide and enables wavelength conversion of light in the entire device. When the thin film heater is applied to the bulk type wavelength conversion element, it is necessary to provide the thin film heater in a very wide range. Thin film heaters are more likely to have uneven heat generation because it is more difficult to have a uniform resistance as the area becomes wider. Furthermore, if an electrode for driving the thin film heater is provided in a part of the wavelength conversion element, it is difficult to uniformly supply heat to the entire wavelength conversion element when the electrode itself does not generate heat. Thus, according to the conventional technique, there arises a problem that it is difficult to make the temperature of the entire wavelength conversion element uniform. The present invention has been made in view of the above-described problems, and a light source device capable of uniformizing the temperature of the entire wavelength conversion element and supplying high-efficiency and stable amount of laser light, and a projector using the light source device The purpose is to provide.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、レーザ光を供給する光源部と、第1面、及び第1面とは反対側に設けられた第2面を備え、光源部からのレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、波長変換素子に対して第1面側に設けられ、熱を供給する熱供給部と、第1面及び熱供給部の間に設けられ、熱供給部からの熱を拡散させる熱拡散部と、第2面側において波長変換素子を支持する支持部と、を有することを特徴とする光源装置を提供することができる。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a light source unit for supplying laser light, a first surface, and a second surface provided on the side opposite to the first surface are provided. A wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser light from the light source unit, a heat supply unit that is provided on the first surface side with respect to the wavelength conversion element, and that supplies heat, and between the first surface and the heat supply unit It is possible to provide a light source device including a heat diffusion unit that is provided and diffuses heat from the heat supply unit, and a support unit that supports the wavelength conversion element on the second surface side.

熱供給部から供給された熱は、熱拡散部における拡散を経ることで、波長変換素子の第1面において均一化される。波長変換素子へ供給された熱は、第2面側から支持部へ伝播する。このようにして波長変換素子へ均一化された熱を供給可能とすることで、波長変換素子全体の温度を均一化させることができる。温度を均一化させることで、波長変換素子における波長変換効率を均一化させることが可能となる。これにより、波長変換素子全体の温度を均一化させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給可能な光源装置を得られる。   The heat supplied from the heat supply unit is made uniform on the first surface of the wavelength conversion element through diffusion in the heat diffusion unit. The heat supplied to the wavelength conversion element propagates from the second surface side to the support portion. In this way, the uniform heat can be supplied to the wavelength conversion element, whereby the temperature of the entire wavelength conversion element can be made uniform. By making the temperature uniform, the wavelength conversion efficiency in the wavelength conversion element can be made uniform. Thereby, it is possible to obtain a light source device capable of uniformizing the temperature of the entire wavelength conversion element and supplying laser light with high efficiency and stable light quantity.

また、本発明の好ましい態様としては、熱拡散部は、第1面の全体を覆うことが望ましい。第1面の全体を熱拡散部で覆う構成とすることで、波長変換素子の第1面全体へ均一化された熱を供給することができる。これにより、波長変換素子の温度をさらに均一化させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the thermal diffusion portion covers the entire first surface. By setting it as the structure which covers the whole 1st surface with a thermal-diffusion part, the uniform heat | fever can be supplied to the whole 1st surface of a wavelength conversion element. Thereby, the temperature of the wavelength conversion element can be made more uniform.

また、本発明の好ましい態様としては、第2面に設けられ、波長変換素子の温度を計測する温度計測部と、温度計測部による計測結果に基づいて熱供給部を制御する制御部と、を有することが望ましい。第2面に温度計測部を設けることで、波長変換素子の温度を正確に計測することができる。温度計測部による計測結果に基づいて熱供給部を制御することで、波長変換素子の温度変化を低減できる。これにより、さらに高い効率で安定した光量のレーザ光を供給することができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, a temperature measurement unit that is provided on the second surface and measures the temperature of the wavelength conversion element, and a control unit that controls the heat supply unit based on a measurement result by the temperature measurement unit, It is desirable to have. By providing the temperature measurement unit on the second surface, the temperature of the wavelength conversion element can be accurately measured. The temperature change of the wavelength conversion element can be reduced by controlling the heat supply unit based on the measurement result by the temperature measurement unit. As a result, it is possible to supply a laser beam having a stable light quantity with higher efficiency.

また、本発明の好ましい態様としては、温度計測部は、支持部との間に空間を設けて配置されることが望ましい。温度計測部と支持部との間に空間を設けることで、温度計測部から支持部への熱の伝播を防ぐことが可能となる。温度計測部から支持部への熱の伝播を防ぐことで、温度計測部を波長変換素子と同じ温度に保つことが可能となる。これにより、波長変換素子の温度を正確に計測可能とし、さらに波長変換素子の温度変化を低減できる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the temperature measurement unit is disposed with a space between the support unit and the temperature measurement unit. By providing a space between the temperature measurement unit and the support unit, it is possible to prevent heat from being transmitted from the temperature measurement unit to the support unit. By preventing the propagation of heat from the temperature measurement unit to the support unit, the temperature measurement unit can be kept at the same temperature as the wavelength conversion element. As a result, the temperature of the wavelength conversion element can be accurately measured, and the temperature change of the wavelength conversion element can be further reduced.

また、本発明の好ましい態様としては、支持部は、第2面から離れるに従い漸次幅を小さくさせた形状を有することが望ましい。かかる形状の支持部を用いることで、熱が集中し易い中心部において積極的に放熱を行い、周辺部ほど放熱させにくい構成にできる。これにより、波長変換素子の中心部と周辺部との温度差を少なくさせ、波長変換素子の温度をさらに均一化させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the support portion has a shape in which the width is gradually reduced as the distance from the second surface increases. By using the support portion having such a shape, heat can be actively radiated in the central portion where heat is likely to concentrate, and the peripheral portion can be made difficult to radiate heat. Thereby, the temperature difference of the center part of a wavelength conversion element and a peripheral part can be decreased, and the temperature of a wavelength conversion element can be made further uniform.

また、本発明の好ましい態様としては、支持部は、台形形状を備えることが望ましい。これにより、第2面側から離れるに従い漸次幅を小さくさせた形状とし、かつ波長変換素子を安定して支持することができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the support portion has a trapezoidal shape. Thereby, it can be set as the shape which made the width | variety gradually small as it left | separated from the 2nd surface side, and a wavelength conversion element can be supported stably.

また、本発明の好ましい態様としては、熱供給部及び熱拡散部の少なくとも一方に設けられた断熱部を有することが望ましい。熱供給部、熱拡散部から外部への直接の放熱は、第1面へ供給される熱の均一化を妨げる要因となる場合がある。断熱部により熱供給部及び熱拡散部の少なくとも一方から外部への直接の放熱を防ぐことで、第1面へ供給される熱をさらに均一化させることが可能となる。これにより、波長変換素子の温度のさらなる均一化を図れる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to have a heat insulating part provided in at least one of the heat supply part and the heat diffusion part. Direct heat dissipation from the heat supply unit and the heat diffusion unit to the outside may be a factor that hinders the uniformity of the heat supplied to the first surface. By preventing direct heat radiation from at least one of the heat supply unit and the heat diffusion unit to the outside by the heat insulating unit, it is possible to further uniformize the heat supplied to the first surface. Thereby, the temperature of the wavelength conversion element can be further uniformized.

さらに、本発明によれば、上記の光源装置と、光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。上記の光源装置を用いることで、波長変換素子の温度を均一化させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給できる。これにより、高い効率で明るい画像を安定して表示可能なプロジェクタを得られる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a projector including the light source device described above and a spatial light modulation device that modulates light from the light source device in accordance with an image signal. By using the light source device described above, the temperature of the wavelength conversion element can be made uniform, and a laser beam having a stable light quantity can be supplied with high efficiency. Thereby, a projector capable of stably displaying a bright image with high efficiency can be obtained.

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。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る光源装置10の概略構成を示す。光源装置10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。光源装置10は、共振ミラー12、15を用いた共振器構造を有する。励起用レーザ11は、例えば、808nmの波長を持つレーザ光を供給する半導体レーザである。励起用レーザ11からのレーザ光は共振ミラー12を通過した後、レーザ結晶13へ入射する。レーザ結晶13としては、例えばNd:YVO4結晶やNd:YAG(Y3Al512)結晶を用いることができる。レーザ結晶13は、励起されることによりレーザ発振し、例えば、1060nm前後の波長を持つレーザ光を供給する。励起用レーザ11及びレーザ結晶13は、レーザ光を供給する光源部である。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a light source device 10 according to Embodiment 1 of the present invention. The light source device 10 is a semiconductor laser pumped solid state (DPSS) laser oscillator. The light source device 10 has a resonator structure using the resonant mirrors 12 and 15. The excitation laser 11 is a semiconductor laser that supplies laser light having a wavelength of 808 nm, for example. The laser light from the excitation laser 11 passes through the resonance mirror 12 and then enters the laser crystal 13. As the laser crystal 13, for example, an Nd: YVO 4 crystal or an Nd: YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) crystal can be used. The laser crystal 13 oscillates when excited, and supplies laser light having a wavelength of about 1060 nm, for example. The excitation laser 11 and the laser crystal 13 are light source units that supply laser light.

SHG素子14は、レーザ結晶13からのレーザ光の波長を変換する波長変換素子である。SHG素子14は、レーザ結晶13からのレーザ光を、2分の1の波長のレーザ光に変換して出射させる。SHG素子14としては、例えば、非線形光学結晶を用いることができる。SHG素子14は、例えば1064nmのレーザ光を、532nmのレーザ光に変換させる。所望の波長に変換されたレーザ光は、共振ミラー15を通過し、光源装置10から出射する。所望の波長以外の波長のレーザ光は、共振ミラー15で反射する。2つの共振ミラー12、15間において所望の波長に変換されたレーザ光は、共振ミラー15を通過し、光源装置10から出射する。このようにして、所望の波長のレーザ光を効率良く出射させることができる。   The SHG element 14 is a wavelength conversion element that converts the wavelength of laser light from the laser crystal 13. The SHG element 14 converts the laser beam from the laser crystal 13 into a laser beam having a half wavelength and emits it. As the SHG element 14, for example, a nonlinear optical crystal can be used. For example, the SHG element 14 converts a 1064 nm laser beam into a 532 nm laser beam. The laser light converted into a desired wavelength passes through the resonance mirror 15 and is emitted from the light source device 10. Laser light having a wavelength other than the desired wavelength is reflected by the resonance mirror 15. The laser light converted to a desired wavelength between the two resonance mirrors 12 and 15 passes through the resonance mirror 15 and is emitted from the light source device 10. In this way, laser light with a desired wavelength can be emitted efficiently.

図2−1は、SHG素子14及びその周辺の各部を示す。SHG素子14は、第1面S1、及び第1面S1とは反対側に設けられた第2面S2を備える。第1面S1及び第2面S2は、いずれも略矩形形状を備える。ヒータ19は、SHG素子14に対して第1面S1側であって熱拡散板18の上に設けられている。ヒータ19は、熱を供給する熱供給部である。熱拡散板18は、第1面S1及びヒータ19の間に設けられている。熱拡散板18は、ヒータ19からの熱を拡散させる熱拡散部である。熱拡散板18は、高い熱伝導率を持つ部材、例えば銅を用いて形成できる。   FIG. 2-1 shows the SHG element 14 and each part around it. The SHG element 14 includes a first surface S1 and a second surface S2 provided on the side opposite to the first surface S1. Both the first surface S1 and the second surface S2 have a substantially rectangular shape. The heater 19 is provided on the heat diffusion plate 18 on the first surface S1 side with respect to the SHG element 14. The heater 19 is a heat supply unit that supplies heat. The heat diffusing plate 18 is provided between the first surface S <b> 1 and the heater 19. The thermal diffusion plate 18 is a thermal diffusion unit that diffuses the heat from the heater 19. The thermal diffusion plate 18 can be formed using a member having high thermal conductivity, for example, copper.

図2−2は、図2−1に示す構成の上面図である。熱拡散板18は、第1面S1の全体を覆うように設けられている。ヒータ19は、熱拡散板18の略中心に設けられている。熱拡散板18は、主に図2−2の紙面に平行な方向である水平方向について熱を拡散させる。図2−1に戻って、サーミスタ16は、SHG素子14の第2面S2の中心に設けられている。サーミスタ16は、SHG素子14の温度を計測する温度計測部である。サーミスタ16は、例えば熱伝導接着剤を用いて第2面S2に接着されている。支持部17は、第2面S2側においてSHG素子14を支持する。支持部17は、直方体形状を有する構造体である。支持部17のうちSHG素子14の中心部分に対応する部分には、サーミスタ16を挿入させるための凹部31が設けられている。   FIG. 2B is a top view of the configuration shown in FIG. The heat diffusion plate 18 is provided so as to cover the entire first surface S1. The heater 19 is provided substantially at the center of the heat diffusion plate 18. The heat diffusion plate 18 diffuses heat mainly in the horizontal direction, which is a direction parallel to the paper surface of FIG. Returning to FIG. 2A, the thermistor 16 is provided at the center of the second surface S <b> 2 of the SHG element 14. The thermistor 16 is a temperature measurement unit that measures the temperature of the SHG element 14. The thermistor 16 is bonded to the second surface S2 using, for example, a heat conductive adhesive. The support part 17 supports the SHG element 14 on the second surface S2 side. The support portion 17 is a structure having a rectangular parallelepiped shape. A concave portion 31 for inserting the thermistor 16 is provided in a portion corresponding to the central portion of the SHG element 14 in the support portion 17.

ヒータ19により供給された熱は、熱拡散板18において破線矢印で示すように水平方向へ拡散する。熱拡散板18のうちヒータ19が設けられる中央部は、その周辺部に対して高い温度を示すこととなる。熱拡散板18の中心部と周辺部との温度差は熱抵抗及び熱量によって決定される。熱拡散板18を高い熱伝導率の部材で構成し、かつ十分な厚みを持たせることで、熱拡散板18内における温度差を可能な限り小さくさせることができる。   The heat supplied by the heater 19 diffuses in the horizontal direction in the heat diffusing plate 18 as shown by the broken line arrows. The center part in which the heater 19 is provided among the heat diffusing plates 18 will show a high temperature with respect to the peripheral part. The temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the heat diffusion plate 18 is determined by the thermal resistance and the amount of heat. By configuring the heat diffusion plate 18 with a member having high thermal conductivity and having a sufficient thickness, the temperature difference in the heat diffusion plate 18 can be reduced as much as possible.

ヒータ19からの熱は、熱拡散板18における拡散を経ることで、第1面S1において均一化される。第1面S1全体を熱拡散板18で覆う構成とすることで、第1面S1全体へ均一に熱を供給させることができる。第1面S1へ供給された熱は、SHG素子14の第2面S2側から支持部17へ伝播する。このようにしてSHG素子14へ均一化された熱を供給することができる。第1面S1側で熱を均一化させることで、熱拡散板18、SHG素子14及び支持部17において破線矢印で示すようにSHG素子14を横切る方向へ熱を伝播させることを可能とする。SHG素子14内において熱を伝導させる距離をできるだけ短くすることで、SHG素子14の第1面S1側と第2面S2側との温度差を小さくすることができる。このようにして、SHG素子14全体の温度を均一化させることができる。   The heat from the heater 19 is made uniform on the first surface S <b> 1 by being diffused in the thermal diffusion plate 18. By adopting a configuration in which the entire first surface S1 is covered with the heat diffusing plate 18, heat can be uniformly supplied to the entire first surface S1. The heat supplied to the first surface S1 propagates from the second surface S2 side of the SHG element 14 to the support portion 17. In this way, uniform heat can be supplied to the SHG element 14. By making the heat uniform on the first surface S1 side, heat can be propagated in the direction across the SHG element 14 as indicated by the broken line arrows in the thermal diffusion plate 18, the SHG element 14 and the support portion 17. By making the distance for conducting heat in the SHG element 14 as short as possible, the temperature difference between the first surface S1 side and the second surface S2 side of the SHG element 14 can be reduced. In this way, the temperature of the entire SHG element 14 can be made uniform.

なお、支持部17を低い熱伝導率の部材で構成することで、少ない熱量でSHG素子14を高い温度で維持可能な構成にできる。低消費電力な構成とする観点からは、できるだけ少ない熱量によってSHG素子14の温度調節が可能であることが望ましい。支持部17を構成する部材を適宜選択することで、効率良くSHG素子14の温度調節を行うことを可能とし、低消費電力な構成とすることができる。   In addition, by configuring the support portion 17 with a member having low thermal conductivity, the SHG element 14 can be maintained at a high temperature with a small amount of heat. From the viewpoint of low power consumption configuration, it is desirable that the temperature of the SHG element 14 can be adjusted with as little heat as possible. By appropriately selecting the members constituting the support portion 17, it is possible to efficiently adjust the temperature of the SHG element 14 and to achieve a configuration with low power consumption.

支持部17に凹部31を設けることで、サーミスタ16は、第2面S2及び支持部17に囲まれた空間において、支持部17とは間隔を設けて配置される。サーミスタ16と支持部17との間に間隔を設けることで、サーミスタ16から支持部17への熱の伝播を防ぐことが可能となる。サーミスタ16から支持部17への熱の伝播を防ぐことで、サーミスタ16をSHG素子14と同じ温度に保つことができる。これにより、サーミスタ16は、SHG素子14の温度を正確に計測することが可能となる。   By providing the concave portion 31 in the support portion 17, the thermistor 16 is arranged at a distance from the support portion 17 in the space surrounded by the second surface S <b> 2 and the support portion 17. By providing a space between the thermistor 16 and the support portion 17, it is possible to prevent heat from being transmitted from the thermistor 16 to the support portion 17. By preventing the propagation of heat from the thermistor 16 to the support portion 17, the thermistor 16 can be kept at the same temperature as the SHG element 14. Thereby, the thermistor 16 can accurately measure the temperature of the SHG element 14.

図3は、サーミスタ16による計測結果に基づいてSHG素子14の温度を調節するためのブロック構成を示す。制御部43は、サーミスタ16の出力に応じてヒータ駆動部44を制御する。ヒータ駆動部44は、制御部43による制御に応じてヒータ19を駆動する。このように、制御部43は、サーミスタ16による計測結果に基づいてヒータ19のフィードバック制御を行う。かかる構成により、SHG素子14の温度変化を低減させることができる。   FIG. 3 shows a block configuration for adjusting the temperature of the SHG element 14 based on the measurement result by the thermistor 16. The control unit 43 controls the heater driving unit 44 according to the output of the thermistor 16. The heater drive unit 44 drives the heater 19 according to control by the control unit 43. Thus, the control unit 43 performs feedback control of the heater 19 based on the measurement result by the thermistor 16. With this configuration, the temperature change of the SHG element 14 can be reduced.

以上により、SHG素子14全体の温度を均一化させ、かつ温度変化を低減可能とすることで、SHG素子14における波長変換効率を均一化させることが可能となる。これにより、波長変換素子全体の温度を均一化させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給できるという効果を奏する。本発明の光源装置は、DPSSレーザ発振器である場合に限られない。光源部である半導体レーザからのレーザ光を波長変換素子へ入射させる光源装置であっても良い。この場合、光源部としては半導体レーザを用いる他、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ等を用いても良い。   As described above, it is possible to make the wavelength conversion efficiency in the SHG element 14 uniform by making the temperature of the entire SHG element 14 uniform and reducing the temperature change. Thereby, the temperature of the whole wavelength conversion element is made uniform, and there is an effect that it is possible to supply a laser beam with a high efficiency and a stable light amount. The light source device of the present invention is not limited to a DPSS laser oscillator. A light source device that makes laser light from a semiconductor laser, which is a light source unit, incident on a wavelength conversion element may be used. In this case, a semiconductor laser may be used as the light source unit, and a solid laser, liquid laser, gas laser, or the like may be used.

図4は、本実施例の変形例1について説明するものであって、SHG素子14及びその周辺の各部を示す。本変形例の支持部21は、第2面S2から離れるに従い漸次幅を小さくさせた台形形状を有する。かかる形状の支持部21を用いることで、熱が集中し易い中心部において積極的に放熱を行い、周辺部ほど放熱させにくい構成にできる。これにより、SHG素子14の中心部と周辺部との温度差を少なくさせ、SHG素子14の温度をさらに均一化させることができる。また、SHG素子14を安定して支持することもできる。なお、台形形状の支持部21を用いる他、第2面S2から離れるに従い漸次幅を小さくさせた他の多角形形状の支持部を用いることとしても良い。   FIG. 4 is for explaining a first modification of the present embodiment, and shows the SHG element 14 and its surrounding parts. The support portion 21 of the present modification has a trapezoidal shape in which the width is gradually reduced as the distance from the second surface S2 increases. By using the support portion 21 having such a shape, heat can be actively radiated in the central portion where heat is likely to concentrate, and the peripheral portion can be made difficult to radiate heat. Thereby, the temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the SHG element 14 can be reduced, and the temperature of the SHG element 14 can be made more uniform. Further, the SHG element 14 can be stably supported. In addition to using the trapezoidal support portion 21, another polygonal support portion having a gradually reduced width as the distance from the second surface S2 may be used.

図5は、本実施例の変形例2について説明するものであって、SHG素子14及びその周辺の各部を示す。本変形例は、断熱層23を追加した構成である。断熱層23は、ヒータ19及び熱拡散板18に設けられた断熱部である。断熱層23は、ヒータ19及び熱拡散板18のうち、第1面S1と接する面以外の面を覆うように設けられている。断熱層23は、断熱材、例えば樹脂部材により構成されている。   FIG. 5 is for explaining a second modification of the present embodiment, and shows the SHG element 14 and its surrounding parts. In this modification, a heat insulating layer 23 is added. The heat insulating layer 23 is a heat insulating portion provided on the heater 19 and the heat diffusion plate 18. The heat insulation layer 23 is provided so as to cover a surface of the heater 19 and the heat diffusion plate 18 other than the surface in contact with the first surface S1. The heat insulating layer 23 is made of a heat insulating material such as a resin member.

ヒータ19、熱拡散板18から外部への直接の放熱は、第1面S1へ供給される熱の均一化を妨げる要因となり得る。断熱層23によりヒータ19及び熱拡散板18から外部への直接の放熱を防ぐことで、第1面S1へ供給される熱をさらに均一化させることが可能となる。これにより、SHG素子14の温度のさらなる均一化を図れる。なお、断熱層23は、ヒータ19及び熱拡散板18の双方に設ける場合に限られず、ヒータ19及び熱拡散板18のうち少なくとも一方に設けることとしても良い。   Direct heat dissipation from the heater 19 and the heat diffusing plate 18 to the outside can be a factor that hinders the uniformity of the heat supplied to the first surface S1. By preventing direct heat radiation from the heater 19 and the heat diffusion plate 18 to the outside by the heat insulating layer 23, it is possible to further uniformize the heat supplied to the first surface S1. Thereby, the temperature of the SHG element 14 can be made more uniform. The heat insulating layer 23 is not limited to being provided on both the heater 19 and the heat diffusion plate 18, and may be provided on at least one of the heater 19 and the heat diffusion plate 18.

図6は、本発明の実施例2に係るプロジェクタ70の概略構成を示す。プロジェクタ70は、スクリーン88に光を供給し、スクリーン88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。上記実施例1と重複する説明は省略する。プロジェクタ70は、赤色(R)光用光源装置80R、緑色(G)光用光源装置80G、青色(B)光用光源装置80Bを有する。各色光用光源装置80R、80G、80Bは、いずれも上記実施例1の光源装置10(図1参照)と同様の構成を有する。プロジェクタ70は、各色光用光源装置80R、80G、80Bからの光を用いて画像を表示する。   FIG. 6 shows a schematic configuration of a projector 70 according to Embodiment 2 of the present invention. The projector 70 is a front projection type projector that views light by supplying light to the screen 88 and observing light reflected by the screen 88. A duplicate description with the first embodiment is omitted. The projector 70 includes a red (R) light source device 80R, a green (G) light source device 80G, and a blue (B) light source device 80B. Each of the color light source devices 80R, 80G, and 80B has the same configuration as the light source device 10 (see FIG. 1) of the first embodiment. The projector 70 displays an image using light from each color light source device 80R, 80G, 80B.

R光用光源装置80Rは、R光を供給する光源装置である。回折光学素子81は、レーザ光を回折させることにより、照明領域の整形及び拡大をする。また、回折光学素子81は、レーザ光の光量分布の均一化も行う。回折光学素子81としては、例えば、計算機合成ホログラム(Computer Generated Hologram;CGH)を用いることができる。フィールドレンズ82は、回折光学素子81からのレーザ光を平行化させ、R光用空間光変調装置83Rへ入射させる。R光用空間光変調装置83Rは、画像信号に応じてR光を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83R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84へ入射する。   The R light source device 80R is a light source device that supplies R light. The diffractive optical element 81 shapes and enlarges the illumination area by diffracting the laser light. The diffractive optical element 81 also makes the light amount distribution of the laser light uniform. As the diffractive optical element 81, for example, a computer generated hologram (CGH) can be used. The field lens 82 collimates the laser light from the diffractive optical element 81 and enters the R light spatial light modulator 83R. The spatial light modulator 83R for R light is a spatial light modulator that modulates R light according to an image signal, and is a transmissive liquid crystal display device. The R light modulated by the R light spatial light modulator 83R is incident on a cross dichroic prism 84 which is a color synthesis optical system.

G光用光源装置80Gは、G光を供給する光源装置である。回折光学素子81及びフィールドレンズ82を経たレーザ光は、G光用空間光変調装置83Gへ入射する。G光用空間光変調装置83Gは、画像信号に応じてG光を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83Gで変調されたG光は、R光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム84へ入射する。   The G light source device 80G is a light source device that supplies G light. The laser light that has passed through the diffractive optical element 81 and the field lens 82 enters the G light spatial light modulator 83G. The G light spatial light modulator 83G is a spatial light modulator that modulates G light according to an image signal, and is a transmissive liquid crystal display device. The G light modulated by the G light spatial light modulator 83G enters the cross dichroic prism 84 from a side different from the R light.

B光用光源装置80Bは、B光を供給する光源装置である。回折光学素子81及びフィールドレンズ82を経たレーザ光は、B光用空間光変調装置83Bへ入射する。B光用空間光変調装置83Bは、画像信号に応じてB光を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83Bで変調されたB光は、R光、G光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム84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。   The light source device for B light 80B is a light source device that supplies B light. The laser light that has passed through the diffractive optical element 81 and the field lens 82 enters the spatial light modulator 83B for B light. The spatial light modulator for B light 83B is a spatial light modulator that modulates B light according to an image signal, and is a transmissive liquid crystal display device. The B light modulated by the B light spatial light modulator 83B enters the cross dichroic prism 84 from a side different from the R light and the G light. As the transmissive liquid crystal display device, for example, a high temperature polysilicon TFT liquid crystal panel (HTPS) can be used.

クロスダイクロイックプリズム84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85、86を有する。第1ダイクロイック膜85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86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84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87の方向へ出射させる。投写レンズ87は、クロスダイクロイックプリズム84で合成された光をスクリーン88の方向へ投写する。   The cross dichroic prism 84 has two dichroic films 85 and 86 disposed substantially orthogonal to each other. The first dichroic film 85 reflects R light and transmits G light and B light. The second dichroic film 86 reflects B light and transmits R light and G light. The cross dichroic prism 84 combines the R light, the G light, and the B light incident from different directions and emits them in the direction of the projection lens 87. The projection lens 87 projects the light combined by the cross dichroic prism 84 in the direction of the screen 88.

上記の光源装置10と同様の構成を有する各色光用光源装置80R、80G、80Bを用いることにより、波長変換素子の温度を均一化させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給できる。これにより、高い効率で明るい画像を安定して表示できるという効果を奏する。プロジェクタ70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。   By using each color light source device 80R, 80G, 80B having the same configuration as that of the light source device 10 described above, the temperature of the wavelength conversion element can be made uniform, and a laser beam having a high efficiency and a stable light amount can be supplied. Thereby, there is an effect that a bright image can be stably displayed with high efficiency. The projector 70 is not limited to the case where a transmissive liquid crystal display device is used as the spatial light modulation device. As the spatial light modulator, a reflective liquid crystal display (Liquid Crystal On Silicon; LCOS), DMD (Digital Micromirror Device), GLV (Grating Light Valve), or the like may be used.

プロジェクタ70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70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、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出射され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。さらに、本発明の光源装置は、プロジェクタに適用する場合に限られない。例えば、レーザ光を用いて露光を行う露光装置や、レーザ光により照明された像をモニタするモニタ装置等に適用することとしても良い。   The projector 70 is not limited to a configuration including a spatial light modulator for each color light. The projector 70 may be configured to modulate two or three or more color lights with one spatial light modulator. The projector may be a so-called rear projector that supplies light to one surface of the screen and observes an image by observing light emitted from the other surface of the screen. Furthermore, the light source device of the present invention is not limited to being applied to a projector. For example, the present invention may be applied to an exposure apparatus that performs exposure using laser light, a monitor apparatus that monitors an image illuminated by laser light, and the like.

以上のように、本発明に係る光源装置は、プロジェクタに用いる場合に適している。   As described above, the light source device according to the present invention is suitable for use in a projector.

本発明の実施例1に係る光源装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the light source device which concerns on Example 1 of this invention. SHG素子及びその周辺の各部を示す図。The figure which shows each part of a SHG element and its periphery. 図2−1に示す構成の上面図。FIG. 2 is a top view of the configuration shown in FIG. SHG素子の温度を調節するためのブロック構成を示す図。The figure which shows the block structure for adjusting the temperature of a SHG element. 実施例1の変形例1について説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining a first modification of the first embodiment. 実施例1の変形例2について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a second modification of the first embodiment. 本発明の実施例2に係るプロジェクタの概略構成を示す図。FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to a second embodiment of the invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 光源装置、11 励起用レーザ、12 共振ミラー、13 レーザ結晶、14 SHG素子、15 共振ミラー、16 サーミスタ、17 支持部、18 熱拡散板、19 ヒータ、S1 第1面、S2 第2面、21 支持部、23 断熱層、31 凹部、43 制御部、44 ヒータ駆動部、70 プロジェクタ、80R R光用光源装置、80G G光用光源装置、80B B光用光源装置、81 回折光学素子、82 フィールドレンズ、83R R光用空間光変調装置、83G G光用空間光変調装置、83B B光用空間光変調装置、84 クロスダイクロイックプリズム、85 第1ダイクロイック膜、86 第2ダイクロイック膜、87 投写レンズ、88 スクリーン   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source device, 11 Excitation laser, 12 Resonance mirror, 13 Laser crystal, 14 SHG element, 15 Resonance mirror, 16 Thermistor, 17 Support part, 18 Thermal diffusion plate, 19 Heater, S1 1st surface, S2 2nd surface, DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Support part, 23 Thermal insulation layer, 31 Recessed part, 43 Control part, 44 Heater drive part, 70 Projector, 80R R light source device, 80G G light source device, 80B B light source device, 81 Diffractive optical element, 82 Field lens, spatial light modulator for 83R R light, spatial light modulator for 83G G light, spatial light modulator for 83B B light, 84 cross dichroic prism, 85 first dichroic film, 86 second dichroic film, 87 projection lens 88 screens

Claims (8)

レーザ光を供給する光源部と、
第1面、及び前記第1面とは反対側に設けられた第2面を備え、前記光源部からの前記レーザ光の波長を変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子に対して前記第1面側に設けられ、熱を供給する熱供給部と、
前記第1面及び前記熱供給部の間に設けられ、前記熱供給部からの熱を拡散させる熱拡散部と、
前記第2面側において前記波長変換素子を支持する支持部と、を有することを特徴とする光源装置。
A light source unit for supplying laser light;
A wavelength conversion element that includes a first surface and a second surface provided on the opposite side of the first surface, and converts a wavelength of the laser light from the light source unit;
A heat supply unit that is provided on the first surface side with respect to the wavelength conversion element and supplies heat;
A thermal diffusion unit that is provided between the first surface and the heat supply unit and diffuses heat from the heat supply unit;
A light source device comprising: a support portion that supports the wavelength conversion element on the second surface side.
前記熱拡散部は、前記第1面の全体を覆うことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the thermal diffusion unit covers the entire first surface. 前記第2面に設けられ、前記波長変換素子の温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部による計測結果に基づいて前記熱供給部を制御する制御部と、を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光源装置。
A temperature measurement unit that is provided on the second surface and measures the temperature of the wavelength conversion element;
The light source device according to claim 1, further comprising: a control unit that controls the heat supply unit based on a measurement result by the temperature measurement unit.
前記温度計測部は、前記支持部との間に空間を設けて配置されることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。   The light source device according to claim 3, wherein the temperature measurement unit is disposed with a space between the support unit and the temperature measurement unit. 前記支持部は、前記第2面から離れるに従い漸次幅を小さくさせた形状を有す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光源装置。   5. The light source device according to claim 1, wherein the support portion has a shape in which a width is gradually reduced as the distance from the second surface is increased. 前記支持部は、台形形状を有することを特徴とする請求項5に記載の光源装置。   The light source device according to claim 5, wherein the support portion has a trapezoidal shape. 前記熱供給部及び前記熱拡散部の少なくとも一方に設けられた断熱部を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光源装置。   It has a heat insulation part provided in at least one of the said heat supply part and the said thermal diffusion part, The light source device as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタ。
The light source device according to any one of claims 1 to 7,
And a spatial light modulator that modulates light from the light source device in accordance with an image signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103314487A (en) * 2011-01-17 2013-09-18 三菱电机株式会社 Laser light source module

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