JP2009152524A - 光源装置、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を射出することが可能な光源装置、その光源装置を用いる照明装置、モニタ装置及び画像表示装置を提供すること。
【解決手段】光を共振させる共振構造を備える光源装置１０であって、光を射出する光源部である半導体素子１１と、光源部から射出した光の波長を変換する波長変換素子であるＳＨＧ素子１２と、共振構造において共振させる光の波長を選択する波長選択素子であるＶＨＧ１３と、波長変換素子の温度を計測する第１温度計測部である第１サーミスタ２１と、波長選択素子の温度を計測する第２温度計測部である第２サーミスタ２２と、第１温度計測部による計測結果、及び第２温度計測部による計測結果に基づいて、波長変換素子及び波長選択素子のいずれか一方の温度を調節する温度調節部であるヒータ２０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置、特に、波長変換素子と外部共振器とを備える光源装置の技術に関する。

近年、プロジェクタ等の画像表示装置の光源装置として、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、画像表示装置の光源として開発されている。画像表示装置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、長寿命等の利点がある。レーザ光源としては、波長変換素子により波長が変換された高調波光を射出するものが知られている。波長変換素子を用いることで、容易に入手可能な汎用の発光素子を用いて、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。波長変換素子としては、例えば第二高調波発生（Second−Harmonic Generation；ＳＨＧ）素子を用いることができる。また、レーザ光源は、光を共振させる外部共振器を用いることで、レーザ光の波長を狭帯域化でき、レーザ光の高出力化が可能となる。外部共振器としては、回折により光を反射する体積ホログラム、例えば、ＶＨＧ（Volume Holographic Grating）を用いることができる。ＳＨＧ素子が位相整合条件を満たす位相整合波長は、ＳＨＧ素子の温度に応じて変動する。体積ホログラムが選択的に反射する光の波長である選択波長は、体積ホログラムの温度に応じて変動する。特定波長の光についてＳＨＧ素子の位相整合条件を満足し、かつ体積ホログラムで選択的に反射させるために、ＳＨＧ素子と体積ホログラムとにそれぞれ温度制御手段を設けると、光源装置の構成が複雑になる上、高コストとなってしまう。そこで従来、波長変換素子及び波長選択素子を共通の温度制御手段によって、波長変換素子の位相整合波長及び波長選択素子の選択波長が一致する同一温度に制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３０３９０４号公報

温度制御手段は、温度計測部により計測された温度に基づいて、温度調節のための温度調節部を制御する。波長変換素子及び波長選択素子について共通の温度計測部を用いる場合、波長変換素子及び波長選択素子の少なくとも一方が、温度計測部で計測された温度とは異なる温度となる場合があり得る。例えば、当初の設定から外部環境、例えばプロジェクタの周辺気温が変動した場合に、波長変換素子と波長選択素子とで温度の変化量が異なることにより、波長変換素子と波長選択素子との間に温度差が生じることがある。このため、従来の技術によると、波長変換素子及び波長選択素子の温度制御が正確になされず効率良く光を射出することが困難な場合が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、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を射出することが可能な光源装置、その光源装置を用いる照明装置、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。

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、光を共振させる共振構造を備える光源装置であって、光を射出する光源部と、光源部から射出した光の波長を変換する波長変換素子と、共振構造において共振させる光の波長を選択する波長選択素子と、波長変換素子の温度を計測する第１温度計測部と、波長選択素子の温度を計測する第２温度計測部と、第１温度計測部による計測結果、及び第２温度計測部による計測結果に基づいて、波長変換素子及び波長選択素子のいずれか一方の温度を調節する温度調節部と、を有することを特徴とする。

波長変換素子の位相整合波長と波長選択素子の選択波長とが同一であるときの、波長変換素子の温度と波長選択素子の温度との関係は、予め求めることができる。かかる相関関係を利用することにより、温度調節部による温度調節の対象である素子の目標温度を決定する。例えば、温度調節部による温度調節の対象が波長変換素子である場合、波長変換素子の目標温度は、第１温度計測部の計測結果に基づいて決定する。温度調節部は、第２温度計測部の計測結果に基づいて、波長変換素子を目標温度に調節する。第１温度計測部及び第２温度計測部を用いることにより、波長変換素子の温度、及び波長選択素子の温度を正確に計測可能とし、温度調節部による正確な温度調節により高い効率で光を射出することが可能となる。波長選択素子及び波長変換素子のいずれに対しても温度調節部及び温度制御部を設ける場合と比較して、光源装置を簡易な構成にできる。これにより、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を射出することが可能な光源装置を得られる。なお、「波長変換素子及び波長選択素子のいずれか一方の温度を調節する」とは、一方の素子の温度を調節する温度調節部による熱の影響が他方の素子に及ぶ可能性を排除するものではない。

また、本発明の好ましい態様としては、波長変換素子の温度変化に対する波長変換素子の位相整合波長の変化率を波長変換素子の温度依存変化率、波長選択素子の温度変化に対する波長選択素子の選択波長の変化率を波長選択素子の温度依存変化率、とすると、温度調節部は、波長変換素子及び波長選択素子のうち、温度依存変化率が高いほうの温度を調節することが望ましい。温度依存変化率が高い素子について温度を調節することにより、温度調節部の制御を容易にできる。また、位相整合波長及び選択波長の変動をできるだけ少なくできる。

また、本発明の好ましい態様としては、温度調節部は、波長変換素子の温度を調節することが望ましい。従来用いられる波長変換素子及び波長選択素子では、通常、波長変換素子のほうが温度依存変化率は高い。これにより、従来用いられる波長変換素子及び波長選択素子に対して、安定した光量の光を射出するための制御を容易にできる。

また、本発明の好ましい態様としては、温度調節部の駆動を制御する温度制御部を有し、温度制御部は、第２温度計測部による計測結果に基づいて決定された波長変換素子の目標温度と、第１温度計測部による計測結果との差分に応じて、温度調節部の駆動を制御することが望ましい。これにより、第１温度計測部による計測結果、及び第２温度計測部による計測結果に基づいて、温度調節部による温度調節ができる。

また、本発明の好ましい態様としては、波長選択素子は、共振構造を構成する体積ホログラムであることが望ましい。波長選択素子、及び外部共振器として機能する体積ホログラムにより、光の共振と波長選択とを同時にできる。

また、本発明の好ましい態様としては、波長選択素子は、特定の波長の光を選択的に透過させる透過フィルタを備え、共振構造を構成する第１反射構造体及び第２反射構造体の間の光路中に設けられることが望ましい。透過フィルタを用いることで、共振構造において共振させる光の波長選択ができる。

さらに、本発明に係る照明装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする。上記の光源装置を用いることにより、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を射出できる。これにより、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を供給可能な照明装置を得られる。

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により、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を供給できる。これにより、簡易な構成により明るい像をモニタすることが可能なモニタ装置を得られる。

さらに、本発明に係る画像表示装置は、上記の光源装置を有し、光源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。上記の光源装置を用いることにより、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を射出できる。これにより、簡易な構成により明るい画像を表示可能な画像表示装置を得られる。

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。

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、レーザ光を射出するレーザ光源である。半導体素子１１は、基本波光を射出する光源部である。基本波光は、例えば赤外光である。

図２は、半導体素子１１の断面構成を模式的に表したものである。半導体素子１１は、面発光型の半導体素子である。基板２４は、例えば、半導体ウエハからなる。ミラー層２５は、基板２４の上に形成されている。ミラー層２５は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により形成された、高屈折率の誘導体と低屈折率の誘導体との積層体によって構成されている。ミラー層２５を構成する各層の厚さ、各層の材料、層の数は、基本波光に対して最適化され、反射光が干渉し強め合う条件に設定されている。レーザ媒体２６は、ミラー層２５の表面に積層させて設けられている。レーザ媒体２６は、不図示の電流供給部に接続されている。電流供給部から所定量の電流が供給されると、レーザ媒体２６は光を射出する。

ＳＨＧ素子１２は、半導体素子１１から射出した光が入射する位置に配置されている。ＳＨＧ素子１２は、半導体素子１１からの基本波光を入射させることにより、基本波光の波長の半分に相当する波長の高調波光を射出する。ＳＨＧ素子１２は、半導体素子１１から射出した光の波長を変換する波長変換素子である。高調波光は、例えば可視光である。ＳＨＧ素子１２は、直方体形状をなしている。

ＳＨＧ素子１２としては、例えば、非線形光学結晶を用いることができる。非線形光学
結晶としては、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）の分極反転結晶（Periodically Poled Lithium Niobate；ＰＰＬＮ）を用いることができる。ＳＨＧ素子１２は、
基本波光の第１波長に対応するピッチの分極反転構造を有する。ＳＨＧ素子１２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。

分極反転構造は、コヒーレント長ごとに非線形光学定数の符号を反転させて構成されている。ＳＨＧ素子１２は、分極反転構造のピッチに対応する波長の光を波長変換する。分極反転構造の形成には、自発分極を持つ非線形光学結晶へ電圧を印加する手法が多く用いられている。分極反転構造は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板上に絶縁層の微細なパターンを形成し、金属膜或いは電解液を介して電圧を印加することにより得られる。ＳＨＧ素子１２は、温度が上昇するに従って膨張することにより、分極反転構造のピッチが広くなる。従って、ＳＨＧ素子１２の位相整合波長は、ＳＨＧ素子１２の温度が上昇するに従って長波長側にシフトする。

体積ホログラムであるＶＨＧ１３は、ＳＨＧ素子１２から射出した光が入射する位置に設けられている。ＶＨＧ１３は、共振構造を構成する外部共振器である。ミラー層２５及びＶＨＧ１３は、基本波光を共振させる共振構造を構成する。ＶＨＧ１３は、回折により基本波光を反射する。ＶＨＧ１３は、赤外領域において、特定波長を中心に半値幅が数ｎｍ以下となる反射特性を持つ狭帯域反射ミラーとして機能する。ＶＨＧ１３は、ミラー層２５及びＶＨＧ１３の間で共振させる光の波長を選択する波長選択素子としての機能も果たす。ＶＨＧ１３を用いることにより、ミラー層２５及びＶＨＧ１３の間で共振させる光の狭帯域化ができる。また、ＶＨＧ１３は、可視領域において、高調波光の波長を含む広い波長域の光を透過させる。

ＶＨＧ１３は、ＬｉＮｂＯ_３、ＢＧＯ等のフォトリフラクティブ結晶、ポリマー等を用
いて形成できる。ＶＨＧ１３には、二方向から入射させた入射光によって生じた干渉縞が記録されている。干渉縞は、高屈折率部分と低屈折率部分とが周期的に配列された周期構造として記録される。ＶＨＧ１３は、干渉縞とブラッグ条件が適合する光のみを、回折により選択的に反射する。ＶＨＧ１３は、温度が上昇するに従って膨張することにより、干渉縞のピッチが広くなる。従って、ＶＨＧ１３の選択波長は、ＶＨＧ１３の温度が上昇するに従って長波長側にシフトする。

半導体素子１１は、ベース１４上に実装されている。ベース１４は、金属部材、例えば銅部材を用いて構成されている。支柱１５は、ベース１４上に設けられている。ＳＨＧ素子用マウント１６及びＶＨＧ用マウント１７は、支柱１５に取り付けられている。ＳＨＧ素子１２は、ＳＨＧ素子用マウント１６に取り付けられている。ＳＨＧ素子用マウント１６には、ヒータ２０及び第１サーミスタ２１が設けられている。ヒータ２０は、ＳＨＧ素子１２の温度を調節する温度調節部として機能する。ヒータ２０としては、例えば電熱ヒータを用いることができる。第１サーミスタ２１は、ＳＨＧ素子１２の温度を計測する第１温度計測部として機能する。ＶＨＧ１３は、ＶＨＧ用マウント１７に取り付けられている。ＶＨＧ用マウント１７には、第２サーミスタ２２が設けられている。第２サーミスタ２２は、ＶＨＧ１３の温度を計測する第２温度計測部として機能する。

半導体素子１１からの基本波光は、ＳＨＧ素子１２へ入射する。ＳＨＧ素子１２へ基本波光を入射させることにより生じた高調波光は、ＶＨＧ１３を透過する。ＶＨＧ１３を透過した高調波光は、光源装置１０外へ射出する。ＶＨＧ１３へ入射した基本波光は、ＶＨＧ１３で反射する。ＶＨＧ１３で反射した後、ＳＨＧ素子１２を透過した基本波光は、半導体素子１１へ入射する。半導体素子１１へ入射した基本波光は、ミラー層２５で反射し、ＳＨＧ素子１２の方向へ進行する。ミラー層２５及びＶＨＧ１３の間で基本波光を共振させることにより、レーザ媒体２６は、基本波光を増幅させる。また、ミラー層２５及びＶＨＧ１３で反射した基本波光は、レーザ媒体２６により新たに射出された基本波光と共振して増幅される。

図３は、ＳＨＧ素子１２の位相整合波長とＶＨＧ１３の選択波長とが同一であるときの、ＳＨＧ素子１２の温度Ｔ１とＶＨＧ１３の温度Ｔ２との関係の例を示す。ＳＨＧ素子１２の温度変化に対するＳＨＧ素子１２の位相整合波長の変化率を、ＳＨＧ素子１２の温度依存変化率とすると、ＳＨＧ素子１２の温度依存変化率は、例えば０．１ｎｍ／℃である。ＶＨＧ１３の温度変化に対するＶＨＧ１３の選択波長の変化率を、ＶＨＧ１３の温度依存変化率とすると、ＶＨＧ１３の温度依存変化率は、例えば０．０１ｎｍ／℃である。このように、ＳＨＧ素子１２の温度依存変化率は、ＶＨＧ１３の温度依存変化率に対して１０倍程度高い。

例えば、ＳＨＧ素子１２の温度Ｔ１が２５℃、ＶＨＧ１３の温度Ｔ２が２５℃であるとき、ＳＨＧ素子１２の位相整合波長とＶＨＧ１３の選択波長とは同一となる。ＶＨＧ１３の温度Ｔ２が、２５℃から５５℃へ上昇したとする。温度Ｔ２が上昇することにより、ＶＨＧ１３の選択波長は、０．３ｎｍ（＝（５５−２５）℃×０．０１ｎｍ／℃）だけ長波長側にシフトする。ＶＨＧ１３の選択波長にＳＨＧ素子１２の位相整合波長を一致させるには、ＳＨＧ素子１２の位相整合波長を０．３ｎｍ長波長側へシフトさせる必要がある。このため、温度Ｔ１を２５℃から３℃（＝０．３ｎｍ÷０．１ｎｍ／℃）上昇させ２８℃にする。ＳＨＧ素子１２の位相整合波長とＶＨＧ１３の選択波長とが同一であるときの、ＳＨＧ素子１２の温度Ｔ１とＶＨＧ１３の温度Ｔ２との関係は、予め求めることができる。

図４は、第１サーミスタ２１による計測結果、及び第２サーミスタ２２による計測結果に基づいてＳＨＧ素子１２の温度を調節するためのブロック構成を示す。第１サーミスタ２１は、ＳＨＧ素子１２の温度の変化を抵抗値の変化として温度制御部２８へ出力する。第２サーミスタ２２は、ＶＨＧ１３の温度の変化を抵抗値の変化として温度制御部２８へ出力する。温度制御部２８は、ヒータ２０の駆動を制御する。

温度制御部２８は、図３に示すＳＨＧ素子１２の温度Ｔ１とＶＨＧ１３の温度Ｔ２との関係を参照することにより、第２サーミスタ２２により計測されたＶＨＧ１３の温度に対応するＳＨＧ素子１２の目標温度を決定する。温度制御部２８は、ＳＨＧ素子１２の目標温度と、第１サーミスタ２１により計測されたＳＨＧ素子１２の温度との差分に応じて、ヒータ２０へ供給する電力量を計算し、計算された電力量に応じた電力をヒータ２０へ供給する。温度制御部２８は、ＳＨＧ素子１２の目標温度と第１サーミスタ２１の計測結果との偏差をなくすように、ヒータ２０へ供給する電力量を調整する。このように、温度制御部２８は、第２サーミスタ２２による計測結果に基づいて決定されたＳＨＧ素子１２の目標温度と、第１サーミスタ２１による計測結果との差分に応じて、ヒータ２０の駆動を制御する。ヒータ２０は、第１サーミスタ２１による計測結果、及び第２サーミスタ２２による計測結果に基づいて、ＳＨＧ素子１２の温度を調節する。

ＳＨＧ素子１２の温度を計測する第１サーミスタ２１、及びＶＨＧ１３の温度を計測する第２サーミスタ２２を用いることにより、ＳＨＧ素子１２の温度、及びＶＨＧ１３の温度を正確に計測できる。ＳＨＧ素子１２の温度、及びＶＨＧ１３の温度を正確に計測可能とすることで、ヒータ２０によるＳＨＧ素子１２の正確な温度調節ができる。ＶＨＧ１３の選択波長とＳＨＧ素子１２の位相整合波長とが同一となるようにＳＨＧ素子１２の温度を調節することにより、ＶＨＧ１３を用いて共振させる光をＳＨＧ素子１２で効率良く波長変換させ、高い効率で光を射出することが可能となる。また、ＳＨＧ素子１２及びＶＨＧ１３のいずれに対しても温度調節部及び温度制御部を設ける場合と比較して、光源装置１０を簡易な構成にできる。これにより、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を射出できるという効果を奏する。

光源装置１０は、ヒータ２０によりＳＨＧ素子１２及びＶＨＧ１３のいずれか一方の温度を調節する構成であれば良い。ＳＨＧ素子１２及びＶＨＧ１３のうち温度依存変化率が高いＳＨＧ素子１２について温度を調節することにより、ヒータ２０の制御を容易にできる。また、位相整合波長及び選択波長の変動をできるだけ少なくできる。光源装置１０は、波長選択素子として機能する体積ホログラムを用いる他、波長選択素子としてバンドパスフィルタを用いる構成としても良い。狭帯域透過フィルタであるバンドパスフィルタを用いる光源装置は、共振構造を構成する外部共振器として広帯域反射ミラーを用いる構成にできる。

温度調節部としては、ヒータ２０に代えて他の素子、例えばペルチェ素子や、薄膜状の抵抗体等を用いても良い。光源装置１０は、ＶＨＧ１３にも温度調節部を設け、ＶＨＧ１３の温度を調節することとしても良い。光源装置１０は、例えば、半導体レーザ励起固体（Diode Pumped Solid State；ＤＰＳＳ）レーザとしても良い。光源装置１０は、必要に応じて、偏光選択用フィルタ等の光学素子を設けても良い。

図５は、本実施例の変形例に係る光源装置３０の概略構成を示す。半導体素子１１、ＳＨＧ素子用マウント１６、ＶＨＧ用マウント１７は、ベース３２上に実装されている。ベース３２は、金属部材、例えば銅部材を用いて構成されている。三角プリズム３１は、半導体素子１１及びＳＨＧ素子１２に対向する位置に設けられている。三角プリズム３１は、直角三角形形状の断面を持つプリズムである。

半導体素子１１から射出した光は、三角プリズム３１へ入射する。三角プリズム３１へ入射した光は、三角プリズム３１の斜面で全反射することにより、光路が折り曲げられる。三角プリズム３１の斜面で全反射した光は、三角プリズム３１から射出した後、ＳＨＧ素子１２へ入射する。ＳＨＧ素子１２から三角プリズム３１へ入射した光は、三角プリズム３１の斜面で全反射することにより光路が折り曲げられ、半導体素子１１の方向へ進行する。本変形例においても、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を射出できる。

図６は、本発明の実施例２に係る光源装置３５の概略構成を示す。本実施例に係る光源装置３５は、バンドパスフィルタ３６を有する。上記実施例１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。バンドパスフィルタ３６は、ＳＨＧ素子１２及び広帯域反射ミラー３７の間の光路中に設けられている。バンドパスフィルタ３６は、共振構造において共振させる光の波長を選択する波長選択素子として機能する。バンドパスフィルタ３６は、赤外領域において、基本波光を選択的に透過させる透過特性を持つ。バンドパスフィルタ３６は、特定の波長の光を選択的に透過させる狭帯域透過フィルタとして機能する。また、バンドパスフィルタ３６は、可視領域において、高調波光の波長を含む広い波長域の光を透過させる。バンドパスフィルタ３６は、透明部材を用いて構成された板状部材に誘電体多層膜を蒸着させて構成されている。バンドパスフィルタ３６の選択波長は、光線の角度や、バンドパスフィルタ３６の温度に応じて変化する。

ミラー層２５（図２参照）は、共振構造を構成する第１反射構造体として機能する。広帯域反射ミラー３７は、共振構造を構成する第２反射構造体であって、外部共振器として機能する。広帯域反射ミラー３７は、赤外領域において広い波長域の光を反射する反射特性を持つ。また、広帯域反射ミラー３７は、可視領域において、高調波光の波長を含む広い波長域の光を透過させる。広帯域反射ミラー３７は、透明部材を用いて構成された板状部材に誘電体多層膜を蒸着させて構成されている。

バンドパスフィルタ用マウント３８及び広帯域反射ミラー３７は、支柱１５に取り付けられている。バンドパスフィルタ３６は、バンドパスフィルタ用マウント３８に取り付けられている。バンドパスフィルタ用マウント３８には、第２サーミスタ２２が設けられている。第２サーミスタ２２は、バンドパスフィルタ３６の温度を計測する第２温度計測部として機能する。なお、広帯域反射ミラー３７は、支柱１５に直接取り付けられる他、マウントを介して支柱１５に取り付けることとしても良い。

半導体素子１１からＳＨＧ素子１２へ基本波光を入射させることにより生じた高調波光は、バンドパスフィルタ３６及び広帯域反射ミラー３７を透過する。広帯域反射ミラー３７を透過した高調波光は、光源装置３５外へ射出する。バンドパスフィルタ３６を透過した基本波光は、広帯域反射ミラー３７で反射する。広帯域反射ミラー３７で反射した基本波光は、バンドパスフィルタ３６を透過し、ＳＨＧ素子１２へ入射する。広帯域反射ミラー３７及びミラー層２５の間で共振する光は、バンドパスフィルタ３６により狭帯域化される。

ヒータ２０は、バンドパスフィルタ３６の選択波長とＳＨＧ素子１２の位相整合波長とが同一となるようにＳＨＧ素子１２の温度を調節する。本実施例に係る光源装置３５は、上記実施例１の場合と同様に、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を射出することができる。なお、バンドパスフィルタ３６は、ミラー層２５及び広帯域反射ミラー３７の間の光路中のいずれの位置に設けることとしても良い。

図７は、本発明の実施例３に係るモニタ装置４０の概略構成を示す。モニタ装置４０は、装置本体４１と、光伝送部４２とを有する。装置本体４１は、上記実施例１の光源装置１０（図１参照）を備える。光伝送部４２は、２つのライトガイド４４、４５を有する。光伝送部４２のうち被写体（不図示）側の端部には、拡散板４６及び結像レンズ４７が設けられている。第１ライトガイド４４は、光源装置１０からの光を被写体へ伝送する。拡散板４６は、第１ライトガイド４４の射出側に設けられている。第１ライトガイド４４内を伝播した光は、拡散板４６を透過することにより、被写体側にて拡散する。光源装置１０から拡散板４６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。

第２ライトガイド４５は、被写体からの光をカメラ４３へ伝送する。結像レンズ４７は、第２ライトガイド４５の入射側に設けられている。結像レンズ４７は、被写体からの光を第２ライトガイド４５の入射面へ集光させる。被写体からの光は、結像レンズ４７により第２ライトガイド４５へ入射した後、第２ライトガイド４５内を伝播してカメラ４３へ入射する。

第１ライトガイド４４、第２ライトガイド４５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４３は、装置本体４１内に設けられている。カメラ４３は、光源装置１０からの光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４５から入射した光をカメラ４３へ入射させることで、カメラ４３による被写体の撮像ができる。上記実施例１の光源装置１０を用いることにより、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を供給できる。これにより、簡易な構成により明るい像をモニタできるという効果を奏する。モニタ装置４０は、上記実施例１の変形例に係る光源装置３０（図５参照）、又は上記実施例２に係る光源装置３５（図６参照）を備える構成としても良い。

図８は、本発明の実施例４に係るプロジェクタ５０の概略構成を示す。プロジェクタ５０は、スクリーン５９に光を投写し、スクリーン５９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５０は、赤色（Ｒ）光用光源装置５１Ｒ、緑色（Ｇ）光用光源装置５１Ｇ、青色（Ｂ）光用光源装置５１Ｂを有する。各色光用光源装置５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂ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５０は、各色光用光源装置５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂからの光を用いて画像を表示する画像表示装置である。

Ｒ光用光源装置５１Ｒは、Ｒ光を射出する光源装置である。拡散素子５２は、照明領域の整形、拡大、照明領域における光量分布の均一化を行う。拡散素子５２としては、例えば、回折光学素子である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５３は、Ｒ光用光源装置５１Ｒからの光を平行化させ、Ｒ光用空間光変調装置５４Ｒへ入射させる。Ｒ光用光源装置５１Ｒ、拡散素子５２、及びフィールドレンズ５３は、Ｒ光用空間光変調装置５４Ｒを照明する照明装置を構成する。Ｒ光用空間光変調装置５４Ｒは、照明装置からの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５４Ｒ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５５へ入射する。

Ｇ光用光源装置５１Ｇは、Ｇ光を射出する光源装置である。拡散素子５２及びフィールドレンズ５３を経た光は、Ｇ光用空間光変調装置５４Ｇへ入射する。Ｇ光用光源装置５１Ｇ、拡散素子５２、及びフィールドレンズ５３は、Ｇ光用空間光変調装置５４Ｇを照明する照明装置を構成する。Ｇ光用空間光変調装置５４Ｇは、照明装置からの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５４Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム５５のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。

Ｂ光用光源装置５１Ｂは、Ｂ光を射出する光源装置である。拡散素子５２及びフィールドレンズ５３を経た光は、Ｂ光用空間光変調装置５４Ｂへ入射する。Ｂ光用光源装置５１Ｂ、拡散素子５２、及びフィールドレンズ５３は、Ｂ光用空間光変調装置５４Ｂを照明する照明装置を構成する。Ｂ光用空間光変調装置５４Ｂは、照明装置からの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５４Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム５５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。

クロスダイクロイックプリズム５５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５６、５７を有する。第１ダイクロイック膜５６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５７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５５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５８の方向へ射出する。投写レンズ５８は、クロスダイクロイックプリズム５５で合成された光をスクリーン５９に向けて投写する。

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５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂを用いることにより、簡易な構成により高い効率で安定した光量の光を射出できる。これにより、簡易な構成により明るい画像を表示できるという効果を奏する。各色光用光源装置５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂは、上記実施例１の変形例に係る光源装置３０（図５参照）と同様の構成、又は上記実施例２に係る光源装置３５（図６参照）と同様の構成としても良い。プロジェクタ５０は、Ｒ光用光源装置５１Ｒ、Ｇ光用光源装置５１Ｇ、Ｂ光用光源装置５１Ｂがいずれも上記実施例の光源装置１０、３０と同様の構成である場合に限られない。例えば、Ｒ光用光源装置５１Ｒ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ものとしても良い。

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。

本発明の光源装置は、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。本発明の光源装置と導光板とを組み合わせることにより、液晶パネルを照明する照明装置として用いることができる。この場合も、明るく高品質な画像を表示することができる。本発明の光源装置は、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。本発明の光源装置は、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。

以上のように、本発明に係る光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に用いる場合に適している。

本発明の実施例１に係る光源装置の概略構成を示す図。 半導体素子の断面構成を模式的に表した図。 ＳＨＧ素子の温度とＶＨＧの温度との関係の例を示す図。 ＳＨＧ素子の温度を調節するためのブロック構成を示す図。 実施例１の変形例に係る光源装置の概略構成を示す図。 本発明の実施例２に係る光源装置の概略構成を示す図。 本発明の実施例３に係るモニタ装置の概略構成を示す図。 本発明の実施例４に係るプロジェクタの概略構成を示す図。

符号の説明

１０ 光源装置、１１ 半導体素子、１２ ＳＨＧ素子、１３ ＶＨＧ、１４ ベース、１５ 支柱、１６ ＳＨＧ素子用マウント、１７ ＶＨＧ用マウント、２０ ヒータ、２１ 第１サーミスタ、２２ 第２サーミスタ、２４ 基板、２５ ミラー層、２６ レーザ媒体、２８ 温度制御部、３０ 光源装置、３１ 三角プリズム、３２ ベース、３５ 光源装置、３６ バンドパスフィルタ、３７ 広帯域反射ミラー、３８ バンドパスフィルタ用マウント、４０ モニタ装置、４１ 装置本体、４２ 光伝送部、４３ カメラ、４４ 第１ライトガイド、４５ 第２ライトガイド、４６ 拡散板、４７ 結像レンズ、５０ プロジェクタ、５１Ｒ Ｒ光用光源装置、５１Ｇ Ｇ光用光源装置、５１Ｂ Ｂ光用光源装置、５２ 拡散素子、５３ フィールドレンズ、５４Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、５４Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、５４Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、５５ クロスダイクロイックプリズム、５６ 第１ダイクロイック膜、５７ 第２ダイクロイック膜、５８ 投写レンズ、５９ スクリーン

Claims (9)

1. 光を共振させる共振構造を備える光源装置であって、
   光を射出する光源部と、
   前記光源部から射出した光の波長を変換する波長変換素子と、
   前記共振構造において共振させる光の波長を選択する波長選択素子と、
   前記波長変換素子の温度を計測する第１温度計測部と、
   前記波長選択素子の温度を計測する第２温度計測部と、
   前記第１温度計測部による計測結果、及び前記第２温度計測部による計測結果に基づいて、前記波長変換素子及び前記波長選択素子のいずれか一方の温度を調節する温度調節部と、を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記波長変換素子の温度変化に対する前記波長変換素子の位相整合波長の変化率を前記波長変換素子の温度依存変化率、前記波長選択素子の温度変化に対する前記波長選択素子の選択波長の変化率を前記波長選択素子の温度依存変化率、とすると、
   前記温度調節部は、前記波長変換素子及び前記波長選択素子のうち、前記温度依存変化率が高いほうの温度を調節することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記温度調節部は、前記波長変換素子の温度を調節することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記温度調節部の駆動を制御する温度制御部を有し、
   前記温度制御部は、前記第２温度計測部による計測結果に基づいて決定された前記波長変換素子の目標温度と、前記第１温度計測部による計測結果との差分に応じて、前記温度調節部の駆動を制御することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記波長選択素子は、前記共振構造を構成する体積ホログラムであ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。
6. 前記波長選択素子は、特定の波長の光を選択的に透過させる透過フィルタを備え、前記共振構造を構成する第１反射構造体及び第２反射構造体の間の光路中に設けられ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。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする照明装置。
8. 請求項７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。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源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。

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