JP4910643B2

JP4910643B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP4910643B2
Application number: JP2006298628A
Authority: JP
Inventors: 敏史横山; 和久山本; 博之古屋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: JP2007156438A

Description

本発明は、半導体レーザーとファン、温度検出部が含まれる表示装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、光源にレーザーを用いるディスプレイ装置が提案されている。光源にレーザーを用いることでランプを用いた場合と比べ、省電力化、小型化、電池駆動可能などのメリットが発生する。また、レーザーを用いることで色再現範囲の拡大が可能となるという特徴もある。図６に従来のディスプレイ装置１０１の構成を示す。電池１０９は本装置の駆動回路や光源に電力の供給を行う。赤色光源１０２、青色光源１０３、緑色光源１０４から出力されたレーザー光はダイクロイックミラー１０５ａ〜１０５ｃを用いてガルバノミラー１０６へ導かれる。ガルバノミラー１０６は高速に角度変化し、入射したレーザー光を液晶パネル１０７の面内へ均一な光量で照射させる。透過型液晶パネル１０７を透過したレーザー光は出射レンズ１０８を透過して映像として出力される。
特開平６−２０８０８９号公報

しかしながら、前記従来の構成ではレーザーの温度制御に配慮されておらず、温度変化による半導体レーザーの波長変化および出力変化が発生していた。半導体レーザーの波長変化や出力変化が発生すると投射される映像の明るさが変化するだけでなく、色バランスが崩れるという問題が発生してしまう。また、緑色光源としては現状信頼性のある半導体レーザーが存在しないため波長変換方式（ＳＨＧ方式）を用いた光源が用いられる。波長変換方式を用いる場合は半導体レーザーよりもさらに温度に対するケアが必要である。大きな温度変化により波長変換に用いられる結晶の位相性合波長が大きく変化し緑色光の出力が不可能になる場合もあるからである。温度制御の手段としてはペルチエ素子を用いた制御が考えられるが、ペルチエ素子を用いた場合にはペルチエ素子から発生する大量の熱や、コスト高、消費電力の増加という課題が生じてしまう。

上記の課題を解決するため、本発明のディスプレイ装置は、装置内に半導体レーザーまたはＳＨＧレーザーおよびファン、レーザー部温度センサーが含まれ、前記半導体レーザーもしくはＳＨＧレーザーが前記ファンにより前記レーザー部温度センサーからの信号を用いて適当な設定温度に温度制御されていることを特徴とする。

また、前記レーザー部温度センサーが前記半導体レーザー近傍に設置されていることが望ましい。

また、室温をモニターする室温モニター装置が備えられ、前記半導体レーザーの温度制御の設定温度が前記室温モニター装置を用いて決定されることが好ましい。

また、室温の変化に伴い、前記半導体レーザーの温度制御の設定温度が変化することが望ましい。

また、前記半導体レーザーまたはＳＨＧレーザーの温度制御の設定温度が半導体レーザーの発振不能温度以下であり、前記発振不能温度近傍に達した時点で前記半導体レーザーもしくはＳＨＧレーザーの駆動電流に制限がかかることが望ましい。

また、前記半導体レーザーまたはＳＨＧレーザーの温度が発振不能温度となる前に、使用環境の温度を下げるように注意・警告の表示がなされることが好ましい。

また、前記半導体レーザーまたはＳＨＧレーザーの温度が発振不能温度近傍に達した時点で、光源の出力を低下させることを知らせる表示を行うことが好ましい。

また、装置起動時において前記半導体レーザーまたはＳＨＧレーザーの温度制御の設定温度になるまでファンを駆動しないことが好ましい。

また、前記半導体レーザーまたはＳＨＧレーザーの出力安定化機構が含まれていることが望ましい。

また、前記レーザー部温度センサーにより検知された温度をもとに前記出力安定化機構の目標出力値が決定されることが好ましい。

また、前記ＳＨＧレーザーがマイクロチップ型であることが好ましい。マイクロチップ型のＳＨＧレーザーは小型の装置への利用に適している。

また、前記マイクロチップ型のＳＨＧレーザーにおいて、前記ＳＨＧレーザーの温度制御の設定温度以下でのポンプ用半導体レーザーの発振波長が固体レーザーの吸収ピーク波長よりも短いことが望ましい。

また、前記マイクロチップ型のＳＨＧレーザーにおいて、前記ＳＨＧレーザーの温度制御の設定温度以下での波長変換素子の位相整合波長が固体レーザーの発振波長よりも短いことが望ましい。

また、前記マイクロチップ型のＳＨＧレーザーの温度がある一定温度に達した後出力安定化動作が行われることが望ましい。

また、前記ＳＨＧレーザーがファイバーレーザー型であることが好ましい。ファイバーレーザー型のＳＨＧレーザーは高輝度のディスプレイ装置に適している。

また、前記ファイバーレーザー型ＳＨＧレーザーにおいて、ポンプ用半導体レーザーの温度制御の設定温度以下でのポンプ用半導体レーザーの発振波長が希土類ドープファイバーの吸収ピーク波長よりも短いことが望ましい。

また、前記ファイバーレーザー型ＳＨＧレーザーのポンプ用半導体レーザーの温度がある一定温度に達した後出力安定化動作が行われることが望ましい。

以上の発明により、レーザーの温度制御が小さな消費電力で実現でき、温度変化に伴う色バランスの変動が抑制される。また、装置起動時からすぐに適切な色バランスの映像を見ることが可能となる。また、室温の変化に伴い温度制御の設定温度を室温に合わせて設定することで消費電力の低減をより実現できるだけでなく、光源に使用する半導体レーザーへの負荷を小さくすることができる。

以下の実施の形態では、装置内に半導体レーザーもしくはＳＨＧレーザー、ファン、レーザー温度検出部が含まれ、前記半導体レーザーがファンにより適当な設定温度に温度制御されているディスプレイ装置の構成について説明する。

（実施の形態１）
本発明の構成の概要を図１を用いて説明する。図１はディスプレイ装置１を上面から見たものである。赤色光源２、緑色光源３、青色光源４から出力されたレーザー光はロッドインテグレーター５を用いて光量が均一化された後、透過型液晶パネル６へ導かれる。透過型液晶パネル６を透過したレーザー光は合波プリズム７により合波され、出射レンズ８を透過して映像として出力される。本実施の形態において、映像出力用に透過型液晶パネルを用いたが、反射型液晶デバイス、ミラーを用いたデバイスなどを用いてもよい。

本実施の形態では赤色光源２（発振波長６４０ｎｍ近傍）、青色光源４（発振波長４４０ｎｍ近傍）として半導体レーザーを用いた。半導体レーザーは電力を光に変換する効率がランプに比べて数倍大きいため、装置の消費電力の大幅な低減が実現できるという優位性がある。緑色光源３として波長変換を用いるＳＨＧ（ＳｅｃｏｎｄＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）レーザーを用いた。緑色の発光を行う信頼性の高い半導体レーザーが現状存在しないため、ＳＨＧレーザーを用いている。同じ緑色出力を得る場合の消費電力についてはＳＨＧレーザーのほうが他の手段として考えられる発光ダイオード（ＬＥＤ）よりも有利である。図２に示すようにＳＨＧレーザー１４は、固体レーザーポンプ用半導体レーザー１７と固体レーザー１６と波長変換素子１５から構成されるマイクロチップ型のものを用いている。ポンプ用半導体レーザー１７（波長８０８ｎｍ）から出力されたレーザー光は固体レーザー１６に吸収され、固体レーザー１６からは波長１０６４ｎｍのレーザー光（基本波）が出力される。固体レーザー１６から出力された基本波は波長変換素子１５に入力され、波長変換素子１５より高調波である波長が１／２の５３２ｎｍのレーザー光が出力される。マイクロチップ型のＳＨＧレーザーは小型であり、小型の装置への搭載に適している。

マイクロチップ型以外に小型のＳＨＧレーザーを実現する方法として、光導波路型の波長変換素子を用いる方法もあるが、マイクロチップ型のほうが温度変化に対する高調波出力の変化を小さくできるため、本実施の形態ではマイクロチップ型のＳＨＧレーザーを用いた。また、光導波路型では高精度な位置決めを伴う実装が必要であるが、マイクロチップ型の組立は光導波路型に比べて容易である。

本発明のディスプレイ装置は半導体レーザーやＳＨＧレーザーのような発振波長スペクトルの限定された光源を用いているため、光学部品の設計もランプを用いた場合に比べて容易であり、光学系が小型化できるため、装置を小型にできる。

光源２〜４の放熱はファン９〜１１を用いて行った。光源の放熱手段としてペルチエ素子を用いることも考えられるが、ペルチエ素子を用いた場合の消費電力は数１０Ｗにもなってしまう。一方、ファンを用いた場合には、１個当たり１Ｗ以下での駆動が可能であるので、消費電力面からは非常に有利である。ファンを用いることで本ディスプレイ装置の電池駆動も実現された。

光源の放熱にファンを用いる有効性は上述のように大きいが、光源の温度管理も必要である。なぜなら、光源２および４に用いた半導体レーザーの発振波長や出力が温度変化により変化してしまうからである。光源３に用いたＳＨＧレーザーについても温度変化により波長変換素子の位相性合波長の変化やポンプ用の半導体レーザーの発振波長や出力の変化が発生してしまう。よって光源温度をある一定温度に保ちつつ出力の安定化を行うのが望ましい。光源２〜４の出力の安定化対策については出力安定化機構を用いて安定に保つようにした。出力安定化機構は光源２〜４の前方に配置されたビームスプリッター１９によって分岐された一部の光をＰＤ１８に入射させ、ＰＤにより受光された光出力をモニターして制御回路１２により光源への供給電流を制御することで実現されており、光出力は制御回路により設定された目標出力に制御される。

ただし、波長の変化により目標出力が変化する。人間の眼の視感度が波長によって異なるからである。例えば赤色の場合、波長６３５ｎｍの場合と波長６５０ｎｍの場合を比較すると、波長が６３５ｎｍの視感度のほうが良いので、赤色光の出力は波長６５０ｎｍの場合に比べてほぼ半分でよい。光源１に用いた赤色半導体レーザーの場合、１℃あたり０．２ｎｍ程度の波長変化が発生するので温度変化に合わせて目標出力の変更が必要である。目標出力を変更しない場合、波長変化により人間の眼に当初は白色に見えていた映像が白く見えなくなる。その他の赤、緑、青により合成されて出力される色についてもバランスが崩れてしまう。

温度変化による光源の発振波長の変化をモニターするため、本実施の形態ではレーザー部温度センサー２０〜２２を各光源の近傍に設置した。光源ごとに発熱量や温度変化に伴う波長変化量が異なるため、レーザー温度センサーを個々に配置した。レーザー温度センサーによる検出値を用いた目標出力の設定方法について具体的に説明する。ここでは赤色半導体レーザーの場合について説明する。図３のように赤色半導体レーザーの発振波長λが２５℃で６３５ｎｍであった場合、３５℃に上昇すると発振波長は２ｎｍ大きくなり６３７ｎｍとなる。つまり発振波長は１℃あたり０．２ｎｍ変化し、波長変化Δλ＝０．２×ΔＴ（ΔＴは温度変化）と表現できる。次に、発振波長λの変化により目標出力Ｐは図４に示すように変化し、１ｎｍの増加につき０．０８Ｗだけ目標出力が増加する。目標出力の変化ΔＰ＝０．０８×Δλと表現できる。よって、レーザー部温度センサーにより検出される温度変化DＴと、目標出力の変化ΔＰは
ΔＰ＝０．０８×０．２×ΔＴ
で表されるので、この関係をもとに制御回路で目標出力の変更と出力制御を行えば出力される映像の明るさがほぼ変化の無いものになり、色のバランスが保たれる。青色光源４に用いられる半導体レーザーについても同様の出力管理を行えばよい。緑色光源３に用いたＳＨＧレーザーの目標出力の設定についても基本的に同様である。ＳＨＧレーザーの場合、波長変換素子の位相性合波長が温度変化により変化するので、その変化分を考慮して目標出力を設定する。

つぎに、光源の設定温度の決定方法について説明する。まず、光源２、４に用いた半導体レーザーの温度制御について説明する。光源２、４の半導体レーザーの放熱はファン９および１１を用いて行う。光源の温度設定にはあらかじめ目標温度を室温よりも十分高い温度、例えば５０℃に設定してファンの風量を制御する方法が考えられるが、光源の寿命を考慮すると目標温度は低いほうが望ましい。よって、本実施の形態では室温モニター装置１３を設置し、室温モニター装置１３の検出値を用いて光源の設定温度を決定することとした。以下では具体的な設定温度の決定方法について説明する。室温が２５℃である場合、室温モニター１３で室温が検出され、制御回路１２に信号が伝送される。室温モニター装置にはサーミスタを用いた。サーミスタは安価な温度検出手段として有効である。室温モニター装置１３により室温が２５℃であることが判明すると、制御回路で光源２および４の温度を４５℃にするようにファンの回転数を制御するような信号が出力される。レーザー部温度センサー２０および２２からはそのときの光源の温度が制御回路にフィードバックされ、一定温度に保たれるような制御が実現される。本実施の形態では室温２５℃に対して光源２および４の温度が４５℃になるようにしているが、これはファンの能力や光源の発熱量を鑑みて適宜調整すればよい。ただし、光源の寿命を考えると室温からの上昇分は小さいほうが良い。上述のように、室温に合わせて光源の設定温度を変化させることで、光源の温度をあらかじめ高温に設定するよりも長寿命化が実現される。

また、本実施の形態では光源の寿命確保のため、かなりの高温での駆動を防止する制御を加えている。ここでいう「かなりの高温」とは光源である半導体レーザーが発振困難になる温度のことである。本実施の形態で用いた半導体レーザーは８５℃を超えると光源の発振が非常に困難になり光への変換効率が低下し、最終的には発振不能となる。発振困難な状態で出力安定化のために大電流を供給すると、より光源が発熱し光源の寿命に悪影響を与えてしまう。よって本実施の形態では光源の温度が８５℃になると光源の発光を停止するようにしている。また、装置の使用者に使用環境温度が高すぎるため停止したことを知らせるための機能も付加した。使用環境温度が高いことを知らせる手段としては様々な方法が考えられるが、本実施の形態では映像として表示するようにしている。同時に、使用環境温度が高くなっている場合に、使用環境温度を下げる必要性があることも表示されるようにした。本実施の形態では光源の温度が６５℃を超えた場合に使用環境の温度を下げる必要があることを使用者に伝えるようにしている。停止表示や警告表示の基準となる温度は使用する光源の特性によって適宜設定する必要がある。

つぎに、装置立ち上げ時の光源の温度管理について説明する。装置の電源投入後はなるべく早く光源の温度を所望の温度に到達させ、定常状態に近づけて制御を行うのが望ましい。光源の温度変化により目標出力を頻繁に変化させることは出力される映像に瞬間的な色バランスの悪化等の悪影響を与える可能性が増加するためである。

ここで、光源への加熱などにより光源の温度を上昇させることで、装置の起動時間を早くすることができる。

光源は、目的の波長を出力するための設定温度を有しており、この設定温度で光源を動作させることによって、安定な映像出力を実現できる。そこで、装置を起動する際、まず光源の温度を設定温度にした後、この設定温度に対して一定温度制御が行われるが、光源の温度を上昇させることによって、光源の温度を設定温度にする時間を早くすることができ、装置の起動時間を早くすることができる。

また光源の温度を上昇させる一例として、装置起動時にはファンの回転を停止することによって、光源の温度上昇を加速し、装置の起動時間を早くすることができる。本実施の形態では室温が２５℃の場合に光源の設定温度を４５℃にするようにしているが、装置起動時にはファンの回転を停止し、レーザーの温度上昇を用いて光源部の温度上昇を加速し、光源の温度が４５℃付近になってからファンの回転を開始し、４５℃に保つようにした。ファンを回転させて光源を点灯させた場合、光源の温度が２５℃から４５℃へ温度上昇するには約５分程度の時間が必要であるが、ファンを停止して起動すると１分以内に設定温度に到達し、安定な動作が実現される。

以下では本実施の形態の光源３に用いたＳＨＧレーザーおよびＳＨＧレーザーの温度制御について説明する。上述のように、本実施の形態では図２に示されるマイクロチップ型のＳＨＧレーザーを用いた。通常、ＳＨＧレーザーは波長変換素子の温度特性などに配慮し、ペルチエなどのデバイスを用いてある一定温度の元で使用されることが多い。しかし、ペルチエなどを用いた場合に消費電力の増大や、ペルチエによる発熱が問題となるため本実施の形態ではファンを用いて温度制御していることは先に説明したが、ファンを用いることで、マイクロチップ型のＳＨＧレーザーにも温度変化対策の工夫が必要となる。まず、本実施の形態では波長変換素子１５としてＭｇがドーピングされたニオブ酸リチウム（以下ではＭｇ：ＬｉＮｂＯ_３とする）を用いた。Ｍｇ：ＬｉＮｂＯ_３には周期状の分極反転が形成されており、波長の変換効率を高めている。その他の波長変換素子としてはＫＴＰなどが挙げられるが、Ｍｇ：ＬｉＮｂＯ_３のほうが基本波から高調波への変換効率が大きいため、波長変換素子の小型化が可能となるだけでなく、素子の長さを短くできる分、位相整合波長の許容幅の拡大が実現できるので、マイクロチップ型の波長変換素子として有効である。つぎに、温度変化に対する対策について説明する。ファンでの放熱を行うということで、ポンプ用半導体レーザー１７の発振波長の変化に対応する必要がある。固体レーザー１６は８０８ｎｍ±１ｎｍのポンプ光を吸収し、基本波である１０６４ｎｍのレーザー光を出力する特性を持つが、ポンプ光の波長が８０８±１ｎｍからはずれると吸収効率が低下し、基本波である１０６４ｎｍのレーザー光出力が小さくなってしまう。吸収のピークは８０８ｎｍである。本実施の形態では室温２５℃に対して光源３であるＳＨＧレーザーの温度の基準値を４５℃にしているので、あらかじめ２０℃の温度上昇を見込み、２５℃での発振波長が８０４ｎｍ近傍のポンプ用半導体レーザーを用いた。ポンプ用半導体レーザー１７の発振波長は１℃の温度上昇あたり発振波長が０．２ｎｍ増加するので、４５℃での駆動時には発振波長が８０８ｎｍとなり、固体レーザー１６の吸収効率が最もよくなる。波長変換素子１５についても温度上昇に対する対策が必要である。波長変換が最も効率よく行われる位相整合波長が４５℃で１０６４ｎｍとなるように分極反転周期を決定して作成する必要がある。本実施の形態に用いたＭｇ：ＬｉＮｂＯ_３の位相整合波長は温度上昇１℃あたり０．０７ｎｍ増加するので、２５℃での位相整合波長が１０６２．６ｎｍとなるように作製した。このように、常温（２５℃とする）において固体レーザーのピーク吸収波長よりも発振波長の短いポンプ用半導体レーザーと位相整合波長の短い波長変換素子を用いることで、ファンを用いた温度制御が効果的になる。固体レーザーの吸収波長である８０８±１ｎｍを考えるとポンプ用半導体レーザーの温度は±５℃に抑えなければならない。よって４５℃を基準値にした本実施の形態の場合、ＳＨＧレーザーの温度が５０℃を超えると高調波である緑色レーザー光の出力が困難となるので、レーザー部温度センサー２１からの信号が５０℃を超えた場合には使用環境温度を低くするような警告表示を示すようにした。また、温度が５５℃になった場合には光源３のＳＨＧレーザーの寿命を考慮し点灯を停止するようにした。ＳＨＧレーザーにおいても、光源への加熱などにより光源の温度を上昇させることで、装置の起動時間を早くする必要がある。特にＳＨＧレーザーは上述のように駆動できる温度範囲が限られているため重要である。よって、装置の立ち上げ時にはポンプ用半導体レーザーにある一定電流を供給しポンプ用半導体レーザーを加熱するとともに、光源温度が４０℃に達した後で出力安定化制御に伴う駆動電流を流す手順とした。また、装置の起動時には光源温度が４０℃以上になった時点で出力安定化制御を開始するようにした。光源温度が４０℃になる前に出力安定化制御を開始した場合、ポンプ用半導体レーザーの発振波長が固体レーザーの吸収波長になっていないため過度の電流を供給し、ポンプ用半導体レーザーの劣化を引き起こす可能性があるためである。装置起動時の光源３の温度上昇を早めるため、起動時にファンを停止し、ポンプ用半導体レーザーの発熱を用いて光源３の温度を上げるというプロセスは、赤色や青色の半導体レーザーの立ち上げ方法と同様である。本実施の形態ではポンプ用半導体レーザー１７にファブリペロー型の半導体レーザーを用いたが、ＤＦＢ型の半導体レーザーを用いるのも有効である。ＤＦＢ型の半導体レーザーを用いると温度に対する発振波長の変動が０．０７ｎｍ／℃程度に低減できるだけでなく、発振スペクトルも安定に保たれる。ファブリペロー型に比べて高コストであるというデメリットがあるが、量産化が進み低価格化が実現されれば有効な光源である。

なお、本実施の形態では前面投射型のディスプレイ装置について説明しているが、背面投射型のディスプレイ（リアプロジェクション）についても適用可能であるのは自明であり、レーザーを用いた照明装置にも適用可能である。

以上の発明により、レーザーの温度制御が小さな消費電力で実現でき、温度変化に伴う色バランスの変動が抑制される。また、装置起動時からすぐに適切な色バランスの映像を見ることが可能となる。また、室温の変化に伴い温度制御の設定温度を室温に合わせて設定することで消費電力の低減をより実現できるだけでなく、光源に使用する半導体レーザーへの負荷を小さくすることができる。また、高温での使用時に、装置の使用者に使用環境の温度管理の必要性を警告として知らせるため、光源の破壊を防止できる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、図１における光源３の緑色光源としてファイバーレーザーを用いたＳＨＧレーザー（以下ではファイバーレーザー型とする）を使用した場合について説明する。基本的な構成は実施の形態１とほぼ同様である。図５を用いてファイバーレーザー型ＳＨＧレーザーの概要について説明する。ファイバーレーザー２３はポンプ用半導体レーザー２４、光ファイバー２５、ＶＢＧ２６、希土類ドープファイバー２７から構成される。ポンプ用半導体レーザー２４から出射したレーザー光は光ファイバー２５に入射し、両端にＶＢＧ２６が付加された希土類ドープファイバー２７に光結合される。ポンプ用半導体レーザーは３個使用した。出力は各５Ｗである。希土類ドープファイバー２７に入射したレーザー光は希土類ドープファイバー２７を通過する際に波長１０６４ｎｍのレーザー光に波長変換される。ＶＢＧ２６は希土類ドープファイバー２７より出射するレーザー光の波長を選択するために設置してある。ファイバーレーザー２３より出射した波長１０６４ｎｍのレーザー光は、波長変換素子２８により一部が波長５３２ｎｍの緑色光に変換されて出力される。本実施の形態では１．２Ｗの緑色光出力を得た。波長変換素子２８はペルチエ素子（図示せず）により一定温度に制御されている。波長変換素子２８が発熱体ではないため、ペルチエ素子を用いていても消費電力はさほど増加しない。ファイバーレーザーを用いた場合、高出力を得ることが可能であり、ファイバーレーザー型ＳＨＧレーザーは高輝度のディスプレイ装置用光源として適している。本実施の形態においても放熱にファンを用いた。ファン２９によりポンプ用半導体レーザー２４が冷却されている。ポンプ用半導体レーザーの発熱量は大きいため、ペルチエ素子で一定温度に保つ場合、かなり大きな消費電力とペルチエ素子の発熱を伴うので、ファンの利用は消費電力と装置全体の放熱という観点で非常に有利である。ファンでの放熱を行うということで、ポンプ用半導体レーザー２４の発振波長の変化に対応する必要がある。希土類ドープファイバー２７は９７６ｎｍ±１ｎｍのポンプ光を吸収し、基本波である１０６４ｎｍのレーザー光を出力する特性を持つが、ポンプ光の波長が９７６±１ｎｍからはずれると吸収効率が低下し、基本波である１０６４ｎｍのレーザー光出力が小さくなってしまう。吸収のピークは９７６ｎｍである。本実施の形態では室温２５℃に対してポンプ用半導体レーザーの温度を４５℃に制御しているので、あらかじめ２０℃の温度上昇を見込み、２５℃での発振波長が９７２ｎｍ近傍のポンプ用半導体レーザーを用いた。ポンプ用半導体レーザー１７の発振波長は１℃の温度上昇あたり発振波長が０．２ｎｍ増加するので、４５℃での駆動時には発振波長が９７６ｎｍとなり、希土類ドープファイバー２７の吸収効率が最もよくなる。希土類ドープファイバー２７の吸収波長である９７６±１ｎｍを考えるとポンプ用半導体レーザーの温度は±５℃に抑えなければならない。よって４５℃を基準値にした本実施の形態の場合、ポンプ用半導体レーザー２４の温度が５０℃を超えると高調波である緑色レーザー光の出力が困難となるので、レーザー部温度センサー２１からの信号が５０℃を超えた場合には使用環境温度を低くするような警告表示を示すようにした。本実施の形態ではレーザー部温度センサー２１はポンプ用半導体レーザー２４の近傍に設置してある。また、温度が５５℃になった場合には光源の寿命を考慮し点灯を停止するようにした。一方、装置の起動時には光源温度が４０℃以上になった時点で出力安定化制御を開始するようにした。ポンプ用半導体レーザー２４の温度が４０℃になる前に出力安定化制御を開始した場合、ポンプ用半導体レーザーの発振波長が固体レーザーの吸収波長になっていないため過度の電流を供給し、ポンプ用半導体レーザーの劣化を引き起こす可能性があるためである。よって、装置の立ち上げ時にはある一定電流を供給し、ポンプ用半導体レーザーの温度が４０℃に達した後で出力安定化制御に伴う駆動電流を流す手順とした。本実施の形態においても装置起動時のポンプ用半導体レーザーの温度上昇を早めるため、起動時にファンを停止する制御を行った。

以上の発明により、高輝度ディスプレイ用にファイバーレーザー型ＳＨＧレーザーを用いた場合においても低消費電力での装置の駆動が可能となる。

本発明にかかるディスプレイ装置は、表示用デバイス、照明用機器として有用である。

ディスプレイ装置の概略図マイクロチップ型のＳＨＧレーザーを示す図半導体レーザーの温度に対する波長変化を説明する図波長変化に対する目標出力の変化を説明する図ファイバーレーザーを用いたＳＨＧレーザーの説明図従来のレーザーを用いたディスプレイ装置を示す図

符号の説明

１ディスプレイ装置
２赤色光源
３緑色光源
４青色光源
５ロッドインテグレーター
６透過型液晶パネル
７合波プリズム
８出射レンズ
９ファン
１０ファン
１１ファン
１２制御回路
１３室温モニター装置
１４ＳＨＧレーザー
１５波長変換素子
１６固体レーザー
１７ポンプ用半導体レーザー
１８ＰＤ
１９ビームスプリッター
２０レーザー部温度センサー
２１レーザー部温度センサー
２２レーザー部温度センサー
２３ファイバーレーザー
２４ポンプ用半導体レーザー
２５光ファイバー
２６ＶＢＧ
２７希土類ドープファイバー
２８波長変換素子
２９ファン
１０１ディスプレイ装置
１０２赤色光源
１０３青色光源
１０４緑色光源
１０５ａダイクロイックミラー
１０５ｂダイクロイックミラー
１０５ｃダイクロイックミラー
１０６ガルバノミラー
１０７液晶パネル
１０８出射レンズ
１０９電池

Claims

レーザー光源を備えたディスプレイ装置であって、
前記レーザー光源から出射される光の一部を受光する受光部と、
前記レーザー光源の目標出力を設定し、前記目標出力と、前記受光部により受光された光の光量に応じて、前記レーザー光源への供給電力を制御する制御回路と、
前記ディスプレイ装置内の温度を検知する温度センサーと
を備え、
前記制御回路は、前記温度センサーによって検知された温度の変化に応じて、前記目標出力を変更することを特徴とするディスプレイ装置。
前記レーザー光源は、赤色光源、青色光源、緑色光源であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
前記緑色光源は、ＳＨＧレーザーであることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
ファンを備え、
前記レーザー光源が、前記ファンにより、前記温度センサーからの信号を用いて温度設定値に温度制御されていることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
前記温度センサーは前記レーザー光源近傍の温度を検知することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
室温をモニターする室温モニター装置を備え、
前記室温モニター装置がモニターした室温の変化に応じて、前記温度設定値を変更することを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置。
前記温度センサーによって検知された温度が、発振不能温度近傍に達した時点で、前記レーザー光源の駆動電流に制限がかかることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
前記温度センサーによって検知された温度が、発振不能温度となる前に、使用環境の温度を下げるように注意・警告の表示がなされることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
前記温度センサーによって検知された温度が、発振不能温度近傍に達した時点で、前記レーザー光源の出力を低下させることを知らせる表示がなされることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
装置起動時において、前記温度センサーによって検知された温度が、前記レーザー光源の温度制御の温度設定値になるまで、前記ファンを駆動しないことを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置。
前記ＳＨＧレーザーがマイクロチップ型であることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ装置。
前記マイクロチップ型のＳＨＧレーザーにおいて、前記ＳＨＧレーザーの温度制御の温度設定値以下でのポンプ用半導体レーザーの発振波長が、固体レーザーの吸収ピーク波長よりも短いことを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ装置。
前記マイクロチップ型のＳＨＧレーザーにおいて、前記ＳＨＧレーザーの温度制御の温度設定値以下での波長変換素子の位相整合波長が、固体レーザーの発振波長よりも短いことを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ装置。
前記マイクロチップ型のＳＨＧレーザーの温度がある一定温度に達した後、出力安定化動作が行われることを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ装置。
前記ＳＨＧレーザーがファイバーレーザー型であることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ装置。
前記ファイバーレーザー型ＳＨＧレーザーにおいて、ポンプ用半導体レーザーの温度制御の温度設定値以下でのポンプ用半導体レーザーの発振波長が、希土類ドープファイバーの吸収ピーク波長よりも短いことを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。
前記ファイバーレーザー型ＳＨＧレーザーのポンプ用半導体レーザーの温度がある一定温度に達した後、出力安定化動作が行われることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。