JP2009038182A - 光源装置、照明装置、プロジェクタおよびモニタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長変換素子の温度を、高精度および高速に、かつ、低損失に調整する。
【解決手段】温度制御回路６０のスイッチ制御回路６２では、ペルチェ素子３４に印加する電流の向きを切り替えるためのスイッチ信号として、サーミスタ３６によって検出された温度と所定の温度との温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号が生成される。温度制御回路６０のブリッジ型スイッチ回路６１では、スイッチ制御回路６２で生成されたスイッチ信号に基づいて、ペルチェ素子３４に印加する電流の向きを、波長変換素子３０の加熱および冷却に応じて切り替える。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ光源を用いた光源装置や照明装置、プロジェクタ、モニタ装置に関するものである。

従来、画像を拡大投写するプロジェクタには、一般的に、その光源として、超高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が用いられていた。しかし、ＵＨＰは、最高輝度に到達するまでに数分程度の時間を要することや、寿命が比較的短いこと、プロジェクタにおける色再現性の範囲が比較的狭いこと等の種々の課題が存在していた。そこで、近年では、例えば、特許文献１に記載の例のように、光源として半導体赤外レーザを用いる手法が開発されつつある。

赤外レーザ光（波長：１０００ｎｍ前後）から可視光を得るためには、ＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）等の波長変換素子を用いることができる。この波長変換素子を用いれば、比較的製造の容易な半導体赤外レーザ装置を用いて、青色（波長：４６０ｎｍ）や、緑色（波長：５３２ｎｍ）、赤色（波長：６８０ｎｍ）等の可視光を得ることができる。

しかし、波長変換素子による光の変換効率は、その温度によって大きく左右されることが知られている。図８は、波長変換素子による光の変換効率の一例を示すグラフである。図示するように、波長の変換効率が最も高くなる波長変換素子の温度は、所定の温度に対して、１℃程度の狭い範囲であり、その範囲を外れてしまうと、その変換効率は大きく低下してしまう。

そこで、例えば、特許文献２に記載の例のように、ペルチェ素子を用いて波長変換素子を加熱あるいは冷却することにより、波長変換素子の温度が所望の温度となるように調整することが行われている。

しかし、ペルチェ素子を用いて温度制御を実行するための具体的な構成について何ら記載されておらず、波長変換素子の温度を、高精度および高速に、かつ、低損失に調整するには不十分である、

特開２００５−９９１６０号公報 特開２００３−１６６９９号公報

そこで、本発明は、レーザ光を光源として用いる装置に生じる上述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、波長変換素子の温度を、高精度および高速に、かつ、低損失に調整することにある。

本発明は、上記した目的の少なくとも一部を達成するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
光源装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子を加熱あるいは冷却するためのペルチェ素子と、
前記波長変換素子の温度を検出するための温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整するために、前記ペルチェ素子の動作を制御する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御回路は、
前記ペルチェ素子に印加する電流の向きを、前記波長変換素子の加熱および冷却に応じて切り替えるためのブリッジ型スイッチ回路と、
前記ブリッジ型スイッチ回路による前記電流の向きを切り替えるためのスイッチ信号として、前記温度センサによって検出された温度と前記所定の温度との温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号を生成するスイッチ制御回路と、
を備える光源装置。

適用例１の光源装置によれば、波長変換素子の温度を、高精度および高速に、かつ、低損失に調整することができる。

［適用例２］
前記レーザ光源は、赤外レーザ光を発するものであり、
前記波長変換素子は、前記赤外レーザ光の波長を、赤色、青色、および、緑色のいずれかに相当する波長に変換する素子である
光源装置。

適用例２の高原装置によれば、比較的入手の容易な赤外レーザ光源を用いて、可視レーザ光を出力することができる。

［適用例３］
照明装置であって、
光源装置と、
前記光源装置から射出された光を拡散する拡散素子と、
を備え、
前記光源装置は、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子を加熱あるいは冷却するためのペルチェ素子と、
前記波長変換素子の温度を検出するための温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整するために、前記ペルチェ素子の動作を制御する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御回路は、
前記ペルチェ素子に印加する電流の向きを、前記波長変換素子の加熱および冷却に応じて切り替えるためのブリッジ型スイッチ回路と、
前記ブリッジ型スイッチ回路による前記電流の向きを切り替えるためのスイッチ信号として、前記温度センサによって検出された温度と前記所定の温度との温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号を生成するスイッチ制御回路と、
を備える照明装置。

適用例３の照明装置によれば、安定した出力で照明を行うことが可能になる。

［適用例４］
入力した画像信号に応じて画像を投写するプロジェクタであって、
光源装置と、
前記画像信号に応じて変調された光を投射する投写部と、
を備え、
前記光源装置は、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子を加熱あるいは冷却するためのペルチェ素子と、
前記波長変換素子の温度を検出するための温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整するために、前記ペルチェ素子の動作を制御する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御回路は、
前記ペルチェ素子に印加する電流の向きを、前記波長変換素子の加熱および冷却に応じて切り替えるためのブリッジ型スイッチ回路と、
前記ブリッジ型スイッチ回路による前記電流の向きを切り替えるためのスイッチ信号として、前記温度センサによって検出された温度と前記所定の温度との温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号を生成するスイッチ制御回路と、
を備えるプロジェクタ。

適用例４のプロジェクタによれば、安定した輝度の画像を投写することができる。

［適用例５］
撮影した被写体を出力するモニタ装置であって、
光源装置と、
前記光源装置から射出された光を拡散する拡散素子と、
前記拡散素子によって照明された被写体を撮像する撮像部と、
を備え、
前記光源装置は、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子を加熱あるいは冷却するためのペルチェ素子と、
前記波長変換素子の温度を検出するための温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整するために、前記ペルチェ素子の動作を制御する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御回路は、
前記ペルチェ素子に印加する電流の向きを、前記波長変換素子の加熱および冷却に応じて切り替えるためのブリッジ型スイッチ回路と、
前記ブリッジ型スイッチ回路による前記電流の向きを切り替えるためのスイッチ信号として、前記温度センサによって検出された温度と前記所定の温度との温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号を生成するスイッチ制御回路と、
を備えるモニタ装置。

適用例５のモニタ装置によれば、高出力のレーザ光源によって、被写体を明るく照射することができるので、明瞭な画像を撮像することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．第１実施例（照明装置）：
Ｂ．第２実施例（モニタ装置）：
Ｃ．第３実施例（プロジェクタ）：
Ｄ．変形例：

Ａ．第１実施例（照明装置）：
Ａ１．照明装置の構成：
図１は、本発明の第１実施例としての照明装置１０の概略構成図である。照明装置１０は、レーザ光源装置１２と、レーザ光源装置１２から発せられたレーザ光を拡散する拡散素子１４と、を備える。

レーザ光源装置１２は、パッケージ５０内に、半導体レーザアレイ２０を内蔵するレーザセル２０Ｃと、波長変換素子３０と、反射ミラー４０と、が配置されることにより構成されている。

拡散素子１４としては、例えば、拡散レンズや、入射した光が拡散するように干渉縞が予め形成されたホログラム素子を用いることができる。

図２は、レーザ光源装置１２の要部を示す説明図である。レーザ光源装置１２は、前述したように、半導体レーザアレイ２０、波長変換素子３０、および、反射ミラー４０を備えている。

半導体レーザアレイ２０は、レーザ光ＬＢ１が基板面２０ａに対して垂直に出射するＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）と呼ばれるもので、複数の発光層（活性層）２０ｂが１列に並ぶ１次元のアレイ構造を有する。この発光層２０ｂが本発明の「レーザ光源」に相当する。発光層２０ｂの数は、図の例では４つとなっているが、４つに限る必要はない。また、複数の発光層２０ｂがマトリクス状に配列された２次元のアレイ構造であってもよい。本実施例の半導体レーザアレイ２０は、赤外レーザ光を射出する。

波長変換素子３０は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）の現象、すなわち、２個の光子が２倍の振動数をもつ１個の光子に変換される２次の非線形光学現象を引き起こす素子であり、強誘電体材料に分極反転構造が形成されたものである。波長変換素子３０は、半導体レーザアレイ２０から発せられたレーザ光ＬＢ１を内部に導入し、これを、青色や緑色、赤色などの可視レーザ光ＬＢ２に波長変換する。

波長変換素子３０内の分極反転構造は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを用いた素子において電界印加法により形成されている。なお、分極反転構造の形成方法は、この方法に限る必要もなく、イオン交換による分極反転法、電子ビームによるマイクロドメイン反転法等の他の方法によるものであってもよい。材料についても、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムに限る必要はなく、それぞれの方法における適正な材料を用いる構成とすればよい。

波長変換素子３０には、波長変換素子３０を加熱あるいは冷却するためのペルチェ素子３４と、温度センサとしてのサーミスタ３６とが、接着剤によって取り付けられている。ペルチェ素子３４は、波長変換素子３０の一の面の全面に亘って加熱あるいは冷却を行うように、形成されている。また、サーミスタ３６は、ペルチェ素子３４の熱容量が波長変換素子３０の熱容量に比べて非常に大きいことを考慮して、波長変換素子３０に対してペルチェ素子３４が接する面（以下、「加熱／冷却面」とも呼ぶ）にも接するように取り付けられている。なお、ペルチェ素子３４は、波長変換素子３０に接するように取り付けられるのではなく、例えば、波長変換素子３０の全体へ熱を拡散させるための熱拡散部材を介して波長変換素子３０に取り付けられるようにしてもよい。サーミスタ３６も、同様であり、波長変換素子３０やペルチェ素子３４に接するように取り付けられるのではなく、上記熱拡散部材のような熱伝導性のよい部材を介して取り付けられるようにしてもよい。

ペルチェ素子３４とサーミスタ３６とは、温度制御回路６０に接続されている。温度制御回路６０は、サーミスタ３６によって波長変換素子３０およびペルチェ素子３４の加熱／冷却面の温度を検出し、その温度が、波長変換素子３０の波長変換効率が最も高まる温度（例えば、７０℃）になるようにペルチェ素子３４に流す電流量をフィードバック制御して波長変換素子３０の温度を調整する。なお、温度制御回路６０の詳細および動作については、さらに後述する。

反射ミラー４０は、波長変換素子３０側の面４０ａに特殊コーティングが施されたものである。この特殊コーティングは、半導体レーザアレイ２０から発せられた励起光に対しては高反射、波長変換素子３０から発した第２高調波に対しては高透過となるものである。一方、半導体レーザアレイ２０の出射側の基板面２０ａには、前記励起光に対しては高透過、前記第２高調波に対しては高反射となる特殊コーティングが施されている。かかる構成により、半導体レーザアレイ２０の基板面２０ａと反射ミラー４０の面４０ａとの間で光共振器が構成される。半導体レーザアレイ２０から出射したレーザ光ＬＢ１は、この光共振器内に閉じこめられる形になって、波長変換素子３０内を何回も透過する。波長変換素子３０は、前述したようにペルチェ素子３４により温度制御されていることから、ノイズの少ない第２高調波を得ることができる。この第２高調波は、反射ミラー４０を透過し、可視光に波長変換されたレーザ光ＬＢ２として拡散素子１４に照射される。

Ａ２．温度制御回路の構成および温度制御動作：
図３は、温度制御回路６０の概略構成図である。図示するように、温度制御回路６０は、ペルチェ素子３４にペルチェ駆動電圧Ｖｄｒを印加するためのブリッジ型スイッチ回路６１と、ブリッジ型スイッチ回路６１の動作を制御するためのスイッチ制御回路６２および２つのドライバ６３，６４と、サーミスタ３６による温度検出回路６５と、温度差検出回路６６と、を備えている。

温度検出回路６５は、サーミスタ３６によって検出される温度を、サーミスタ３６の抵抗値Ｒｔｈおよび抵抗６５ｒの抵抗値Ｒｒによって決定される抵抗比に応じてサーミスタ駆動電圧Ｖｔｈｒを分圧した電圧で表し、温度検出信号Ｖｄｔとして出力する。

温度差検出回路６６は、差動増幅回路により構成され、サーミスタ３６により検出される温度（以下、「検出温度」とも呼ぶ。）と、波長変換素子３０を動作させる温度（以下、「設定温度」とも呼ぶ。）との差を、温度検出信号Ｖｄｔと、設定温度を表す設定温度信号Ｖｓｔとの差電圧で表し、温度差検出信号Ｖｄｆとして出力する。

スイッチ制御回路６２は、ブリッジ型スイッチ回路６１の動作を制御するための加熱側スイッチ信号Ｓｕｐおよび冷却側スイッチ信号Ｓｄｎを生成して出力する。加熱側スイッチ信号Ｓｕｐとしては、検出温度が設定温度よりも低い場合において、その温度差に応じてアクティブ状態を示す信号レベルの期間（以下、「アクティブ期間」とも呼ぶ。）の長さ、すなわち、パルス幅が変化する周期信号（以下、「パルス信号」とも呼ぶ。）が出力される。一方、冷却側スイッチ信号Ｓｄｎとしては、検出温度が設定温度よりも高い場合において、その温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号が出力される。ただし、加熱側スイッチ信号Ｓｕｐおよび冷却側スイッチ信号Ｓｄｎのいずれにおいても、温度差が設定温度に対して微差の場合、例えば、設定温度が図８に示した１℃の範囲の中心値に設定されており、温度差が０．５度以下となる場合には、加熱側スイッチ信号Ｓｕｐおよび冷却側スイッチ信号Ｓｄｎのいずれも、パルス信号ではなく、非アクティブ状態を示す信号レベル（非アクティブ信号）の固定信号が出力される。

なお、スイッチ制御回路６２は、例えば、ＡＤ変換器を内蔵する一般的なマイクロコンピュータを用いて構成することができる。

加熱側ドライバ６３は、加熱側スイッチ信号Ｓｕｐをブリッジ型スイッチ回路６１の一方の１対のトランジスタＱ１，Ｑ４のオン／オフを制御するゲート信号ＳＱ１，ＳＱ４として出力する。一方、冷却側ドライバ６４は、冷却側スイッチ信号Ｓｄｎをブリッジ型スイッチ回路６１の他方の１対のトランジスタＱ２，Ｑ３のオン／オフを制御するゲート信号ＳＱ２，ＳＱ３として出力する。

ブリッジ型スイッチ回路６１は、４つのトランジスタＱ１〜Ｑ４に入力されるゲート信号ＳＱ１〜ＳＱ４に基づいて、１対のトランジスタＱ１，Ｑ４および他の１対のトランジスタＱ２，Ｑ３のオン／オフを切り替えることにより、ペルチェ駆動電圧Ｖｄｒのペルチェ素子３４への印加のオン／オフおよび印加の向きを切り替えて、ペルチェ素子３４への電流の印加のオン／オフおよび電流の向きを切り替え、ペルチェ素子３４による波長変換素子３０の加熱および冷却を切り替える。

図４は、ペルチェ素子３４による波長変換素子３０の加熱動作および冷却動作におけるブリッジ型スイッチ回路６１の動作について示す説明図である。図４（Ａ）は波長変換素子３０の加熱動作時を示し、図４（Ｂ）は波長変換素子３０の冷却動作時を示している。

図４（Ａ）に示すように、ブリッジ型スイッチ回路６１の１対のトランジスタＱ１，Ｑ４をオンすることにより、ペルチェ素子３４の第１の端子Ｐｔａにペルチェ駆動電圧Ｖｄｒのプラス側電位が印加され、ペルチェ素子３４の第２の端子Ｐｔｂにペルチェ駆動電圧Ｖｄｒのマイナス側電位が印加されることにより、第１の端子Ｐｔａから第２の端子Ｐｔｂに向かって電流が流れることになる。このとき、波長変換素子３０に接するペルチェ素子３４の面は発熱動作し、波長変換素子３０を加熱することになる。

一方、図４（Ｂ）に示すように、ブリッジ型スイッチ回路６１の他の１対のトランジスタＱ２，Ｑ３をオンすることにより、ペルチェ素子３４の第２の端子Ｐｔｂにペルチェ駆動電圧Ｖｄｒのプラス側電位が印加され、ペルチェ素子３４の第１の端子Ｐｔａにペルチェ駆動電圧Ｖｄｒのマイナス側電位が印加されることにより、第２の端子Ｐｔｂから第１の端子Ｐｔａに向かって電流が流れることになる。このとき、波長変換素子３０に接するペルチェ素子３４の面は吸熱動作し、波長変換素子３０を冷却することになる。

図５は、温度制御回路６０による温度制御動作を示す説明図である。温度検出信号Ｖｄｔ（図５（ｅ））が設定温度信号Ｖｓｔよりも低く、検出温度が設定温度よりも低い場合には、１対のトランジスタＱ１，Ｑ４のゲート信号ＳＱ１，ＳＱ４（図５（ａ），図５（ｄ））として、温度差検出信号Ｖｄｆ（図５（ｆ））の表す温度差に応じたパルス幅を有する周期Ｔｃのパルス信号が、スイッチ制御回路６２から出力される。この時、ペルチェ素子３４は、ゲート信号ＳＱ１，ＳＱ４に発生するパルス幅のアクティブ期間（オン期間）においてのみ発熱動作して波長変換素子３０を加熱し、波長変換素子３０の温度を上昇させることができる。具体的には、検出温度が設定温度に対して非常に低く差が大きい場合には、パルス幅を長くして波長変換素子３０の加熱期間を長くすることにより、波長変換素子３０の温度を高速に上昇させる。そして、検出温度の上昇に応じて検出温度と設定温度との差が小さくなると、これに応じてパルス幅を短くすることにより、波長変換素子３０の温度上昇の速度を減速させて、過加熱状態となるのを抑制する。

そして、温度検出信号Ｖｄｔが設定温度信号Ｖｓｔよりも高くなり、検出温度が設定温度よりも高くなった場合には、他の１対のトランジスタＱ２，Ｑ３のゲート信号ＳＱ２，ＳＱ３（図５（ｂ），図５（ｃ））として、温度差検出信号Ｖｄｆの表す温度差に応じたパルス幅を有する周期Ｔｃのパルス信号が、スイッチ制御回路６２から出力される。この時、ペルチェ素子３４は、ゲート信号ＳＱ２，ＳＱ３に発生するパルス幅のアクティブ期間（オン期間）においてのみ吸熱動作して波長変換素子３０を冷却し、波長変換素子３０の温度を下降させることができる。具体的には、検出温度が設定温度に対して非常に高く差が大きい場合には、パルス幅を長くして波長変換素子３０の冷却期間を長くすることにより、波長変換素子３０の温度を高速に下降させる。そして、検出温度の下降に応じて検出温度と設定温度との差が小さくなると、これに応じてパルス幅を短くすることにより、波長変換素子３０の温度下降の速度を減速させて、過冷却状態となるのを抑制する。

以上のように、検出温度と設定温度との差に応じて、ペルチェ素子３４の発熱動作および吸熱動作を制御することにより、検出温度が設定温度となるように制御することが可能となる。

なお、図５の例では、４つのゲート信号ＳＱ１〜ＳＱ４（図５（ａ）〜（ｄ））におけるオン期間のパルス幅を、最大の長さを周期Ｔｃの１／２として示しているが、これは一例であって限定されるものではなく、種々の長さとすることができる。

Ａ３．効果：
以上説明したように、本実施例の照明装置１０を構成するレーザ光源装置１２における温度制御動作では、ブリッジ型スイッチ回路６１により、ペルチェ素子３４の発熱動作による波長変換素子３０の加熱動作と、ペルチェ素子３４の吸熱動作による波長変換素子３０の冷却動作とを、簡単に切り替えて実行することが可能である。

また、ブリッジ型スイッチ回路６１の切り替えを、検出温度と設定温度との温度差に応じたパルス幅を有するパルス信号により実行することにより、検出温度と設定温度との温度差が大きい場合には、高速に温度を上昇または下降させることができ、検出温度と設定温度との温度差が小さくなった場合には、過加熱あるいは過冷却となることを抑制することができる。

また、検出温度が設定温度より低い間ペルチェ素子３４を発熱動作させ続けるのでなく、また、検出温度が設定温度より高い間ペルチェ素子３４を吸熱動作させ続けるのではなく、ブリッジ型スイッチ回路６１の４つのトランジスタＱ１〜Ｑ４に入力される４つのゲート信号ＳＱ１〜ＳＱ４のパルス信号がアクティブ期間においてのみ発熱動作または吸熱動作を実行することにより、効率よく発熱動作または吸熱動作を実行させることができる。

従って、本本実施例のレーザ光源装置１２では、波長変換素子３０の温度を、高精度および高速に、かつ、低損失に調整することが可能である。

Ｂ．第２実施例（モニタ装置）：
図６は、本発明の第２実施例としてのモニタ装置４００の概略構成図である。モニタ装置４００は、装置本体４１０と、光伝送部４２０とを備える。装置本体４１０は、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２を備える。

光伝送部４２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド４２１，４２２を備える。各ライトガイド４２１，４２２は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド４２１の入射側にはレーザ光源装置１２が配設され、その出射側には拡散板４２３が配設されている。レーザ光源装置１２から射出したレーザ光は、ライトガイド４２１を伝って光伝送部４２０の先端に設けられた拡散板４２３に送られ、拡散板４２３により拡散されて被写体を照射する。

光伝送部４２０の先端には、結像レンズ４２４も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ４２４で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド４２２を伝って、装置本体４１０内に設けられた撮像手段としてのカメラ４１１に送られる。この結果、レーザ光源装置１２により出射したレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ４１１で撮像することができる。

以上のように構成されたモニタ装置４００によれば、高出力のレーザ光源装置１２により被写体を照射することができることから、カメラ４１１によって画像を明瞭に撮影することができる。

Ｃ．第３実施例（プロジェクタ）：
図７は、本発明の第３実施例としてのプロジェクタ５００の概略構成図である。図中においては、簡略化のためプロジェクタ５００を構成する筐体は省略している。プロジェクタ５００は、赤色光を射出する赤色レーザ光源装置５０１Ｒと、緑色光を射出する緑色レーザ光源装置５０１Ｇと、青色光を射出する青色レーザ光源装置５０１Ｂとを備える。

各色のレーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂは、それぞれ、対応する色のレーザ光ＬＢｒ、ＬＢｇ、ＬＢｂを射出する点を除いて、前述した第１実施例のレーザ光源装置１２と同一の構成を有している。

また、プロジェクタ５００は、各色のレーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから射出された各色のレーザ光ＬＢｒ，ＬＢｇ，ＬＢｂをパソコン等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する光変調素子としての液晶パネル（液晶ライトバルブ）５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂと、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ５０７に導くクロスダイクロイックプリズム５０６と、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン５１０に投写する投写レンズ５０７と、を備えている。

さらに、プロジェクタ５００は、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂよりも光路下流側に、インテグレータ光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを照明している。例えば、インテグレータ光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂは、ロッドレンズやレンズアレイ、ホログラム素子等の光学素子等を用いて構成される。

各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５０６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ５０７によりスクリーン５１０上に投写され、拡大された画像が表示される。

以上のように構成されたプロジェクタ５００によれば、高出力のレーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂを用いることができることから、高輝度の画像を表示することができる。

Ｄ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記実施例や実施形態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おいて実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施例では、レーザアレイとしてＶＣＳＥＬ型のものを用いていたが、これに換えて、光の共振する方向が基板面に対して平行になる端面発光型のレーザアレイを用いる構成としてもよい。また、レーザアレイでなくてもよい。さらには、レーザ光源は、半導体レーザに換えて、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、自由電子レーザ等、他の種類のレーザとすることもできる。

（２）上記第３実施例のプロジェクタ５００は、光変調素子として液晶パネルを用いた、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つの液晶パネルのみでカラー表示を可能とした構成等の単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。また、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査することにより画像を表示する走査型のプロジェクタとしてもよい。なお、光変調素子として、液晶ライトバルブではなく、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：テキサスインスツルメント社の商標）を用いたプロジェクタとしてもよい。

本発明の第１実施例としての照明装置１０の概略構成図である。 レーザ光源装置１２の要部を示す説明図である。 温度制御回路６０の概略構成図である。 ペルチェ素子３４による波長変換素子３０の加熱動作および冷却動作におけるブリッジ型スイッチ回路６１の動作について示す説明図である。 温度制御回路６０による温度制御動作を示す説明図である。 本発明の第２実施例としてのモニタ装置４００の概略構成図である。 本発明の第３実施例としてのプロジェクタ５００の概略構成図である。 波長変換素子による光の変換効率の一例を示すグラフである。

符号の説明

１０…照明装置
１２…レーザ光源装置
１４…拡散素子
２０…半導体レーザアレイ
２０Ｃ…レーザセル
２０ａ…基板面
２０ｂ…発光層
３０…波長変換素子
３４…ペルチェ素子
３６…サーミスタ
４０…反射ミラー
４０ａ…面
５０…パッケージ
６０…温度制御回路
６１…ブリッジ型スイッチ回路
６２…スイッチ制御回路
６３…加熱側ドライバ
６４…冷却側ドライバ
６５…温度検出回路
６５ｒ…抵抗
６６…温度差検出回路
４００…モニタ装置
４１０…装置本体
４１１…カメラ
４２０…光伝送部
４２１…ライトガイド
４２２…ライトガイド
４２３…拡散板
４２４…結像レンズ
５００…プロジェクタ
５０１Ｒ…赤色レーザ光源装置
５０１Ｇ…緑色レーザ光源装置
５０１Ｂ…青色レーザ光源装置
５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂ…インテグレータ光学系
５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ…液晶パネル（液晶ライトバルブ）
５０６…クロスダイクロイックプリズム
５０７…投写レンズ
５１０…スクリーン

Claims (5)

1. 光源装置であって、
   レーザ光源と、
   前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
   前記波長変換素子を加熱あるいは冷却するためのペルチェ素子と、
   前記波長変換素子の温度を検出するための温度センサと、
   前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整するために、前記ペルチェ素子の動作を制御する温度制御回路と、を備え、
   前記温度制御回路は、
   前記ペルチェ素子に印加する電流の向きを、前記波長変換素子の加熱および冷却に応じて切り替えるためのブリッジ型スイッチ回路と、
   前記ブリッジ型スイッチ回路による前記電流の向きを切り替えるためのスイッチ信号として、前記温度センサによって検出された温度と前記所定の温度との温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号を生成するスイッチ制御回路と、
   を備える光源装置。
2. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記レーザ光源は、赤外レーザ光を発するものであり、
   前記波長変換素子は、前記赤外レーザ光の波長を、赤色、青色、および、緑色のいずれかに相当する波長に変換する素子である
   光源装置。
3. 照明装置であって、
   光源装置と、
   前記光源装置から射出された光を拡散する拡散素子と、
   を備え、
   前記光源装置は、
   レーザ光源と、
   前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
   前記波長変換素子を加熱あるいは冷却するためのペルチェ素子と、
   前記波長変換素子の温度を検出するための温度センサと、
   前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整するために、前記ペルチェ素子の動作を制御する温度制御回路と、を備え、
   前記温度制御回路は、
   前記ペルチェ素子に印加する電流の向きを、前記波長変換素子の加熱および冷却に応じて切り替えるためのブリッジ型スイッチ回路と、
   前記ブリッジ型スイッチ回路による前記電流の向きを切り替えるためのスイッチ信号として、前記温度センサによって検出された温度と前記所定の温度との温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号を生成するスイッチ制御回路と、
   を備える照明装置。
4. 入力した画像信号に応じて画像を投写するプロジェクタであって、
   光源装置と、
   前記画像信号に応じて変調された光を投射する投写部と、
   を備え、
   前記光源装置は、
   レーザ光源と、
   前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
   前記波長変換素子を加熱あるいは冷却するためのペルチェ素子と、
   前記波長変換素子の温度を検出するための温度センサと、
   前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整するために、前記ペルチェ素子の動作を制御する温度制御回路と、を備え、
   前記温度制御回路は、
   前記ペルチェ素子に印加する電流の向きを、前記波長変換素子の加熱および冷却に応じて切り替えるためのブリッジ型スイッチ回路と、
   前記ブリッジ型スイッチ回路による前記電流の向きを切り替えるためのスイッチ信号として、前記温度センサによって検出された温度と前記所定の温度との温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号を生成するスイッチ制御回路と、
   を備えるプロジェクタ。
5. 撮影した被写体を出力するモニタ装置であって、
   光源装置と、
   前記光源装置から射出された光を拡散する拡散素子と、
   前記拡散素子によって照明された被写体を撮像する撮像部と、
   を備え、
   前記光源装置は、
   レーザ光源と、
   前記レーザ光源から発せられたレーザ光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
   前記波長変換素子を加熱あるいは冷却するためのペルチェ素子と、
   前記波長変換素子の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記波長変換素子を所定の温度に調整するために、前記ペルチェ素子の動作を制御する温度制御回路と、を備え、
   前記温度制御回路は、
   前記ペルチェ素子に印加する電流の向きを、前記波長変換素子の加熱および冷却に応じて切り替えるためのブリッジ型スイッチ回路と、
   前記ブリッジ型スイッチ回路による前記電流の向きを切り替えるためのスイッチ信号として、前記温度センサによって検出された温度と前記所定の温度との温度差に応じてパルス幅が変化するパルス信号を生成するスイッチ制御回路と、
   を備えるモニタ装置。

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