(57)【要約】【課題】安定したレーザ光の出力を得ることができ、波長変換素子の変換効率を向上させることが可能な光源装置、プロジェクタ及びモニタ装置を提供すること。【解決手段】発光素子１１と、波長変換素子１２と、熱容量の異なる複数の温度検出部Ｔｈ１，Ｔｈ２と、加熱部１８と、複数の温度検出部Ｔｈ１，Ｔｈ２により検出された温度に応じて波長変換素子１２の温度が所定の温度になるように加熱部１８を制御する制御部２０とを備え、制御部２０が、発光素子１１から射出されるレーザ光の出力が一定である期間では、複数の温度検出部Ｔｈ１，Ｔｈ２のうち相対的な熱容量が最も大きい温度検出部により検出された温度に基づいて加熱部１８を制御し、発光素子１１から射出されるレーザ光の出力が変化する期間では、相対的な熱容量が最も大きい温度検出部以外の他の温度検出部により検出された温度に基づいて加熱部１８を制御することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する発光素子と、
該発光素子から射出されたレーザ光のうち、一部の波長を所定の波長に変換するとともに、前記所定の波長に変換された光を射出する波長変換素子と、
該波長変換素子の温度を検出するとともに、熱容量の異なる複数の温度検出部と、
前記波長変換素子を加熱する加熱部と、
複数の温度検出部により検出された温度に応じて波長変換素子の温度が所定の温度になるように前記加熱部を制御する制御部とを備え、
前記制御部が、前記発光素子から射出されるレーザ光の出力が一定である期間では、前記複数の温度検出部のうち相対的な熱容量が最も大きい温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御し、
前記発光素子から射出されるレーザ光の出力が変化する期間では、前記相対的な熱容量が最も大きい温度検出部以外の他の温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数の温度検出部と前記加熱部とが、前記波長変換素子の同一面上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記加熱部が前記波長変換素子の一方の面上に設けられ、
前記複数の温度検出部が前記波長変換素子の前記一方の面と反対の他方の面上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の温度検出部がそれぞれ温度検出パッドを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記温度検出部がサーミスタであり、
前記複数の温度検出部を前記波長変換素子に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記発光素子よりレーザ光の射出が開始した時点から前記波長変換素子が所定の温度に到達するまでは、前記制御部が、前記他の温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記他の温度検出部を複数備え、
前記制御部は、前記発光素子から射出されるレーザ光の出力の変化量が大きいほど、前記複数の他の温度検出部のうち相対的な熱容量の小さい前記温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記波長変換素子の前記相対的な熱容量が最も大きい温度検出部により検出された温度が所定の温度範囲外であると判断した場合、前記他の温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記相対的な熱容量が最も大きい温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御している間、前記他の温度検出部により前記波長変換素子の温度を検出し、
前記制御部は、前記波長変換素子の前記他の温度検出部により検出された温度が所定の温度範囲外であると判断した場合、前記他の温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光源装置と、
該光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
該光変調装置により形成された画像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。
【請求項１１】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光源装置と、
該光源装置から射出された光により被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とするモニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、プロジェクタ及びモニタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コヒーレント光源は、画像表示装置、光通信分野、医療分野や顕微鏡などの計測分野においても欠かせないものとなっている。そして、コヒーレント光の波長もその目的によって様々な波長が使用される。そこで、非線形光学効果を利用した波長変換素子は、波長変換により光の波長を変換することでレーザ光源の使用波長の拡大が図れるため多くの分野で利用されている。
しかしながら、波長変換素子は温度依存性が高く、効率的な波長変換を行うためには、一定の温度に制御する必要が生じる。そこで、波長変換素子の温度を一定に保つために、サーミスタを備えたレーザ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１に記載のレーザ装置は、内部にサーミスタが挿入された銅、アルミ等からなる熱伝導性基板と、熱伝導性基板に載置された第２高調波発生器と、ペルチェ素子と、ペルチェ素子を制御する温度コントローラとを備えている。また、ペルチェ素子は、熱伝導性基板の第２高調波発生器が載置された面と反対の面に設けられている。この構成により、温度コントローラがサーミスタによって測定された熱伝導性基板の温度に基づいてペルチェ素子を制御している。
【特許文献１】特開平５−１９８８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載のレーザ装置では、熱伝導性基板の熱容量が大きいため、波長変換素子の温度変化に追従しにくくなる。したがって、レーザ素子を一定の温度で駆動している場合は、サーミスタによる温度測定は安定するが、レーザ出力の調光やレーザ素子の温度をある温度以下にするため、レーザ素子の温度を調整する場合には追従性が悪い。その結果、波長変換素子の変換効率が低下するという問題が生じる。また、サーミスタの熱容量を小さくすると、波長変換素子の温度変化に追従し易くなるが、外乱に乱され易く安定した出力を得ることが難しいという課題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、安定したレーザ光の出力を得ることができ、波長変換素子の変換効率を向上させることが可能な光源装置、プロジェクタ及びモニタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の光源装置は、レーザ光を射出する発光素子と、該発光素子から射出されたレーザ光のうち、一部の波長を所定の波長に変換するとともに、前記所定の波長に変換された光を射出する波長変換素子と、該波長変換素子の温度を検出するとともに、熱容量の異なる複数の温度検出部と、前記波長変換素子を加熱する加熱部と、複数の温度検出部により検出された温度に応じて波長変換素子の温度が所定の温度になるように前記加熱部を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記発光素子から射出されるレーザ光の出力が一定である期間では、前記複数の温度検出部のうち相対的な熱容量が最も大きい温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御し、前記発光素子から射出されるレーザ光の出力が変化する期間では、前記相対的な熱容量が最も大きい温度検出部以外の他の温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る光源装置では、例えば、緑色のレーザ光を射出させる場合、発光素子として、赤外光の波長の光源を用いる。これにより、発光素子から射出された光は、波長変換素子を透過し、緑色のレーザ光に変換されて射出する。
このとき、波長変換素子の温度は、発光素子から射出され波長変換素子に入射するレーザ光の出力により変化する。そこで、発光素子から射出されるレーザ光の出力に応じて、波長変換素子の温度が所定の温度になるように波長変換素子を加熱する。具体的には、レーザ光の出力が一定である期間では、相対的な熱容量が最も大きい温度検出部により検出された温度に応じて、波長変換素子を加熱する。したがって、熱容量の大きい温度検出部は、外乱に乱されにくいため、レーザの出力が一定である期間では熱容量の大きい温度検出部により温度を検出させることで、安定して波長変換素子の温度を検出することができる。
【０００８】
また、レーザ光の出力が変化する場合は、他の温度検出部により検出された温度に応じて、波長変換素子を加熱する。したがって、熱容量の小さい温度検出部は応答性が速いため、レーザの出力が変化する期間では熱容量の小さい温度検出部により温度を検出させることで、レーザ光の出力のわずかな変化でも検出することができる。
したがって、熱容量の異なる温度検出部を用い、レーザ光の出力に応じて好適な温度検出部により加熱部を制御することで、波長変換素子の温度変化による温度制御の追従性と安定性の双方をより向上させることが可能となる。すなわち、迅速かつ精度良く波長変換素子の温度を安定させることで波長変換素子から射出されるレーザ光の出力の変動を抑え、安定したレーザ光の出力を得ることができ、波長変換素子の変換効率を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の光源装置は、前記複数の温度検出部と前記加熱部とが、前記波長変換素子の同一面上に設けられていることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る光源装置では、複数の温度検出部と加熱部とを波長変換素子の同一面上にまとめて設けることにより、光源装置全体の構成が簡易となる。
また、例えば、１つの板に、複数の温度検出部と加熱部とを設け、この板を波長変換素子の一方の面に設けることにより、光源装置の組み立てが容易になる。
【００１１】
また、本発明の光源装置は、前記加熱部が前記波長変換素子の一方の面上に設けられ、前記複数の温度検出部が前記波長変換素子の前記一方の面と反対の他方の面上に設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る光源装置では、加熱部が波長変換素子の一方の面上に設けられ、複数の温度検出部が波長変換素子の他方の面上に設けられているため、加熱部の熱が複数の温度検出部に検出されにくい。したがって、温度検出部が検出する温度が加熱部の影響を受けにくくなるので、波長変換素子の温度を正確に検出することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の光源装置は、前記複数の温度検出部がそれぞれ温度検出パッドを備えることが好ましい。
本発明に係る光源装置では、複数の温度検出部がそれぞれ温度検出パッドを備えることにより、温度検出部同士が影響を受けないため、別々の温度検出部において、精度良く波長変換素子の温度を測定することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の光源装置は、前記温度検出部がサーミスタであり、前記複数の温度検出部を前記波長変換素子に付勢する付勢手段を備えることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る光源装置では、付勢手段により、複数のサーミスタを波長変換素子に押し付けるように付勢することで、サーミスタを波長変換素子に直接接触させても正確に波長変換素子の温度を検出することが可能となる。また、複数のサーミスタの高さが異なっていても、付勢手段により、複数のサーミスタを波長変換素子に押し付けることができるので、高さの異なるサーミスタを密着性良く波長変換素子に実装することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の光源装置は、前記発光素子よりレーザ光の射出が開始した時点から前記波長変換素子が所定の温度に到達するまでは、前記制御部が、前記他の温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る光源装置では、発光素子よりレーザ光の射出が開始した時点から波長変換素子が所定の温度に到達するまでは、制御部が、他の温度検出部により検出された温度に基づいて加熱部を制御することで、より速く波長変換素子を所定の温度に制御することができる。また、波長変換素子の初期温度を正確に合わせることにより、その後のレーザ出力の変化量を正確に検出できるため、より波長変換素子の温度変化に追従し易くなる。したがって、より安定したレーザ出力を得ることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の光源装置は、前記他の温度検出部を複数備え、前記制御部は、前記発光素子から射出されるレーザ光の出力の変化量が大きいほど、前記複数の他の温度検出部のうち相対的な熱容量の小さい前記温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することが好ましい。
【００１９】
本発明に係る光源装置では、他の温度検出部を複数備えることにより、波長変換素子の温度変化による温度制御の追従性をより向上させることが可能となる。すなわち、発光素子から射出されるレーザ光の出力の変化量が大きい期間では応答性の良い温度検出部、すなわち熱容量の小さい温度検出部により波長変換素子の温度を検出することにより、迅速に波長変換素子を所定の温度に制御することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の光源装置は、前記制御部は、前記波長変換素子の前記相対的な熱容量が最も大きい温度検出部により検出された温度が所定の温度範囲外であると判断した場合、前記他の温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することが好ましい。
【００２１】
波長変換素子の温度が、例えば外乱により所定の温度範囲外となった場合、波長変換素子を素早く所定の温度にする必要が生じる。このような場合に、本発明に係る光源装置では、他の温度検出部により検出された温度に基づいて制御部は加熱部を制御する。すなわち、相対的な熱容量が小さい温度検出部により検出された温度に基づいて波長変換素子の温度を制御することにより、波長変換素子の温度変化に迅速に対応することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の光源装置は、前記相対的な熱容量が最も大きい温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御している間、前記他の温度検出部により前記波長変換素子の温度を検出し、前記制御部は、前記波長変換素子の前記他の温度検出部により検出された温度が所定の温度範囲外であると判断した場合、割り込み信号により前記他の温度検出部により検出された温度に基づいて前記加熱部を制御することが好ましい。
【００２３】
本発明に係る光源装置では、相対的な熱容量が最も大きい温度検出部により検出された温度に基づいて加熱部を制御している間、応答性の良好な他の温度検出部により波長変換素子の温度を検出することにより、外乱を素早く検出することができる。そして、制御部は、割り込み信号により他の温度検出部により検出された温度に基づいて加熱部を制御するように切り替えることにより、波長変換素子の温度変化により迅速に対応することが可能となる。
【００２４】
本発明のプロジェクタは、上記の光源装置と、該光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、該光変調装置により形成された画像を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係るプロジェクタでは、光源装置より射出された光は光変調装置に入射される。そして、光変調装置により形成された画像が、投射装置によって投射される。このとき、光源装置より射出される光は、上述したように、波長変換素子の光の変換効率が高いため、この光源装置をプロジェクタに備えることにより、明るい画像を表示することが可能となる。
【００２６】
本発明のモニタ装置は、上記の光源装置と、該光源装置から射出された光により被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係るモニタ装置では、光源装置より射出された光は被写体を照射し、撮像手段により被写体を撮像する。このとき、光源装置より射出される光は、上述したように、波長変換素子の光の変換効率が高いため、明るい光により被写体が照射される。したがって、撮像手段により被写体を鮮明に撮像することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明に係る光源装置、プロジェクタ及びモニタ装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２８】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本発明に係る光源装置１０は、図１に示すように、赤外光を射出する半導体レーザチップ（発光素子）１１と、半導体レーザチップ１１から射出された光の波長を変換する波長変換素子１２と、波長変換素子１２より変換された光を透過し、変換されなかった波長の光を選択して反射させる波長選択素子１３とを備えている。なお、図１は光源装置１０の概略構成を示す図である。
【００２９】
半導体レーザチップ１１には、当該半導体レーザチップ１１を駆動させるレーザ駆動部１４が設けられている。
また、波長変換素子１２の一方の面１２ａには一面に接触した熱拡散板１５が設けられている。この熱拡散板１５の波長変換素子１２が接触する面１５ａの反対の面１５ｂには、第１サーミスタ（温度検出部）Ｔｈ１、第２サーミスタＴｈ２（温度検出部）及びヒータ（加熱部）１８が設けられている。なお、本実施形態では温度検出部として温度に応じて抵抗値が変化する接触型のサーミスタを用いる。
【００３０】
第１サーミスタＴｈ１の熱容量と第２サーミスタＴｈ２の熱容量とは異なっている。具体的には、第１サーミスタＴｈ１の熱容量は、第２サーミスタＴｈ２の熱容量より小さくなっている。すなわち、熱容量の小さい第１サーミスタＴｈ１は応答性が速いため、迅速に波長変換素子１２の温度を検出することができる。また、熱容量の大きい第２サーミスタＴｈ２は外乱に乱されにくいため、安定して波長変換素子１２の温度を検出することができる。
【００３１】
また、熱拡散板１５は、ヒータ１８の熱を波長変換素子１２全体に広げ、波長変換素子１２のレーザ光が進行する方向の温度を均一にするものである。すなわち、ヒータ１８において発生した熱により、熱拡散板１５を介して波長変換素子１２全体を加熱することが可能となっている。
【００３２】
また、レーザ駆動部１４、第１サーミスタＴｈ１、第２サーミスタＴｈ２及びヒータ１８には制御部２０が接続されている。
ここで、半導体レーザチップ１１から射出させるレーザ光の出力と波長変換素子１２の温度との関係を図２に示す。図２から分かるように、レーザ光の出力が一定である状態Ａ及び状態Ｃでは、波長変換素子１２の温度も変化することなく一定である。また、レーザ光の出力が変化する状態Ｂ、すなわち、レーザ光の出力が低くなる場合、波長変換素子１２の温度も同じ勾配で温度が低くなる。このように、レーザ光の出力の変化に応じて波長変換素子１２の温度も変動する。
【００３３】
次に、制御部２０の制御について説明する。
制御部２０がレーザ駆動部１４に送る出力信号が一定である期間では、すなわち、レーザ出力が図２に示す状態Ａ及び状態Ｃでは、第２サーミスタＴｈ２により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御する。また、制御部２０がレーザ駆動部１４に送る出力信号が変化する期間では、すなわち、レーザ出力が図２に示す状態Ｂでは、第１サーミスタＴｈ１により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御する。このように、制御部２０はレーザ駆動部１４に送る出力信号に基づいて参照するサーミスタを切り替える。そして、制御部２０は、第１サーミスタＴｈ１あるいは第２サーミスタＴｈ２により検出された温度に応じて波長変換素子１２の温度が目標値（所定の温度）になるようにヒータ１８を制御する。
なお、光源装置１０が駆動されると、レーザ光の出力は０から所定の値に変化する。このように、半導体レーザチップ１１からレーザ光が射出され、波長変換素子１２が所定の初期温度に到達するまでは、制御部２０が、第１サーミスタＴｈ１により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御する。
【００３４】
制御部２０の具体的な制御について図３に示すフローチャートを用いて説明する。
半導体レーザチップ１１にレーザ駆動部１４から初期の出力信号が送られると（ステップＳ１）、第１サーミスタＴｈ１により波長変換素子１２の温度を検出する（ステップＳ２）。すなわち、波長変換素子１２が初期温度に到達していない場合（ステップＳ３の「ＮＯ」）、制御部２０は、ヒータ１８により、第１サーミスタＴｈ１で検出された温度に基づいて、波長変換素子１２を目標値に到達するまで加熱させる（ステップＳ４）。一方、波長変換素子１２が初期温度である目標値（所定の温度）に到達した場合（ステップＳ３の「ＹＥＳ」）、第１サーミスタＴｈ１から第２サーミスタＴｈ２により波長変換素子１２の温度を検出するように切り替える（ステップＳ５）。
【００３５】
次に、制御部２０により、レーザ駆動部１４から半導体レーザチップ１１に送る出力信号が変化しているかを判断する（ステップＳ６）。そして、出力信号が変化していない場合（ステップＳ６の「ＮＯ」）、すなわち、図２に示す状態Ａのように、半導体レーザチップ１１から発光されるレーザ光の出力が一定である期間では、波長変換素子１２が目標値に到達しているかを判断する（ステップＳ７）。そして、波長変換素子１２が目標値に到達していない場合（ステップＳ７の「ＮＯ」）、制御部２０は、ヒータ１８により、第２サーミスタＴｈ２で検出された温度に基づいて、波長変換素子１２を目標値に到達するまで加熱させる（ステップＳ８）。一方、波長変換素子１２が目標値に到達した場合（ステップＳ７の「ＹＥＳ」）、第２サーミスタＴｈ２により波長変換素子１２の温度を検出する（ステップＳ５）。
【００３６】
また、レーザ駆動部１４から半導体レーザチップ１１に送る出力信号が変化した場合（ステップＳ６の「ＹＥＳ」）、すなわち、図２に示す状態Ｂのように、半導体レーザチップ１１から発光されるレーザ光の出力が変化する期間では、半導体レーザチップ１１の駆動を停止させたかを判断する（ステップＳ９）。そして、半導体レーザチップ１１の駆動を停止させた場合（ステップＳ９の「ＹＥＳ」）、光源装置１０の駆動は停止する。また、半導体レーザチップ１１の駆動を停止させていない場合（ステップＳ９の「ＮＯ」）、第１サーミスタＴｈ１により検出された温度に基づいて波長変換素子１２の温度を制御するため、ステップＳ２に戻る。
【００３７】
波長変換素子（第２高調波発生素子、ＳＨＧ：Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）１２は、図１に示すように、入射光をほぼ半分の波長に変換する非線形光学素子である。半導体レーザチップ１１から射出され、波長選択素子１３に向かう光（図１に示す実線）Ｗ３は、波長変換素子１２を通過することによって、ほぼ半分の波長の光に変換される。波長変換素子１２による波長変換効率は非線形の特性を有しており、例えば、波長変換素子１２に入射するレーザ光の強度が強いほど、変換効率が向上する。つまり、半導体レーザチップ１１から射出されたレーザ光のすべてが、所定波長のレーザ光に変換されるわけではない。
なお、図１に示す一点鎖線は半導体レーザチップ１１から射出されたレーザ光の中心軸Ｏである。
【００３８】
波長選択素子１３は、図１に示すように、波長変換素子１２から射出された所定の選択波長のレーザ光（図１に示す破線）Ｗ１を選択して半導体レーザチップ１１に向かって反射させることによって半導体レーザチップ１１の共振器ミラーとして機能するとともに、変換されたレーザ光（図１に示す二点鎖線）Ｗ２を透過させるものである。波長選択素子１３としては、例えば、周期格子を有するホログラムのような光学素子を用いることができる。
半導体レーザチップ１１から射出された基本波の光（図１に示す実線）Ｗ３は、半導体レーザチップ１１と波長選択素子１３との間で反射を繰り返し、増幅された後、レーザ光Ｗ２として、波長選択素子１３から射出されるようになっている。波長選択素子１３は様々な波長の光を透過させるが、そのうち、所定の波長の光だけが増幅されている。増幅された光の強度は、他の波長の光の強度と比較して著しく高い。よって、波長選択素子１３を透過した光Ｗ２は、ほぼ単一波長の光とみなすことができる。この光Ｗ２の波長は、波長選択素子１３の選択波長、つまり波長選択素子１３が反射する光Ｗ１の波長とほぼ同一である。波長選択素子１３は、所定の選択波長の光の一部（９８〜９９％程度）を反射するので、その残り（１〜２％程度）の光が出力光として利用されることになる。
また、波長選択素子１３は、波長変換素子１２によって所定の波長に変換されなかったレーザ光Ｗ１のみを選択して半導体レーザチップ１１に向かって反射させ、それ以外のレーザ光を透過させるものである。
【００３９】
本実施形態に係る光源装置１０では、熱容量の異なる第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２を備えているため、半導体レーザチップ１１から射出されるレーザ光の出力に応じて波長変換素子１２の温度を検出することができる。すなわち、熱容量の大きい第２サーミスタＴｈ２は、外乱の影響を受けにくい。このため、レーザの出力が一定である期間では第２サーミスタＴｈ２により波長変換素子１２温度を検出させることで、安定して波長変換素子１２の温度を検出することができる。また、熱容量の小さい第１サーミスタＴｈ１は、応答性が速い。このため、レーザ光の出力が変化する期間では第１サーミスタＴｈ１により波長変換素子１２温度を検出させることで、レーザ光の出力のわずかな変化でも検出することができる。したがって、迅速かつ精度良く波長変換素子の温度を安定させることで、波長変換素子から射出されるレーザ光の出力の変動を抑え、安定したレーザ光の出力を得ることが可能となる。
つまり、本実施形態の光源装置１０は、安定したレーザ光の出力を得ることができ、波長変換素子１２の変換効率を向上させることが可能である。
また、第１サーミスタＴｈ１，第２サーミスタＴｈ２及びヒータ１８を波長変換素子１２の一方の面１２ａ側に配置することで、光源装置１０全体の構造を簡易にすることが可能となる。
【００４０】
［第１実施形態の変形例］
図１に示す第１実施形態では、２つのサーミスタを用いたが、３つ以上のサーミスタを用いた光源装置２５について説明する。
光源装置２５は、図４に示すように、第１サーミスタＴｈ１，第２サーミスタＴｈ２及び第３サーミスタＴｈ３を備えている。この第１，第２，第３サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３は、この順に熱容量が大きくなっている。
制御部２０は、図５に示すように、レーザ光の出力の変化量がＰ１以下である期間では、相対的に最も熱容量が大きい第３サーミスタＴｈ３により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御する。また、制御部２０は、レーザ光の出力の変化量がＰ１からＰ２の範囲内である場合、相対的に２番目に熱容量が大きい第２サーミスタＴｈ２により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御する。さらに、制御部２０は、レーザ光の出力の変化量がＰ２以上である期間では、相対的に最も熱容量が小さい第１サーミスタＴｈ１により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御する。
【００４１】
本実施形態に係る光源装置２５では、レーザ光の出力の変化量がＰ１からＰ２の範囲内である場合、応答性及び安定性をある程度有する第２サーミスタＴｈ２により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御することにより、迅速かつ精度良く波長変換素子の温度を安定させることが可能となる。
このように、レーザ光の出力の変化量に応じて参照するサーミスタを代えることにより、波長変換素子１２の温度変化による温度制御の追従性をより向上させることが可能となる。
なお、サーミスタを３つ以上用いた場合も同様に、半導体レーザチップ１１から射出されるレーザ光の出力の変化量が大きいほど、制御部２０は、複数のサーミスタのうち相対的な熱容量の小さいサーミスタにより検出された温度に基づいてヒータ１８を制御すれば良い。
【００４２】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図６を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る光源装置１０と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る光源装置３０では、第１サーミスタＴｈ１及び第２サーミスタＴｈ２の配置において第１実施形態と異なる。その他の構成においては第１実施形態と同様である。
【００４３】
波長変換素子１２の一方の面１２ａの反対の他方の面１２ｂには、図６に示すように、第１サーミスタＴｈ１及び第２サーミスタＴｈ２が設けられた温度測定基板３１が接触して設けられている。この温度測定基板３１には、第１サーミスタＴｈ１が載置された第１温度検出パッド４２ａと、第２サーミスタＴｈ２が載置された第２温度検出パッド４２ｂとが設けられている。この第１温度検出パッド４２ａと第２温度検出パッド４２ｂとは同一の構成であるため、第１温度検出パッド４２ａについて説明する。
波長変換素子１２に接触する一方の面３１ａに矩形状の凹部３２が設けられている。また、波長変換素子１２の一方の面３１ａの反対の他方の面３１ｂの凹部３２に対向する位置に、矩形状の凹部３３が設けられている。さらに、凹部３２の底面と凹部３３の底面とは孔３４により接続され、温度測定基板３１には一方の面３１ａから他方の面３１ｂに貫通した貫通孔となっている。
【００４４】
貫通孔３５には伝導率が良好な金属材料が充填されており、第１温度検出パッド４２ａとなっている。この金属素材は、具体的には、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等の素材である。
第１温度検出パッド４２ａの波長変換素子１２側は、温度測定基板３１の一方の面３１ａと同一面になっており、温度測定基板３１を波長変換素子１２に接触させた際、第１温度検出パッド４２ａと波長変換素子１２とが接触する。
また、第１温度検出パッド４２ａの温度測定基板３１の他方の面３１ｂ側に、第１サーミスタＴｈ１が載置されている。同様に、第２温度検出パッド４２ｂの温度測定基板３１の他方の面３１ｂ側に、第２サーミスタＴｈ２が載置されている。
【００４５】
以上の構成により、波長変換素子１２の熱は、第１温度検出パッド４２ａを伝わり第１サーミスタＴｈ１により検出される。同様に、波長変換素子１２の熱は、第２温度検出パッド４２ｂを伝わり第２サーミスタＴｈ２により検出される。
また、波長変換素子１２の一方の面１２ａには、第１実施形態と同様に、熱拡散板１５が設けられ、この熱拡散板１５の面１５ａにはヒータ１８が設けられている。
また、第１実施形態と同様に、レーザ駆動部１４、第１サーミスタＴｈ１、第２サーミスタＴｈ２及びヒータ１８には制御部２０が接続されており、制御部２０の制御も、第１実施形態と同様である。
【００４６】
本実施形態に係る光源装置３０では、第１実施形態の光源装置１０と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の光源装置３０では、ヒータ１８が波長変換素子１２の一方の面１２ａ側に設けられ、第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２が波長変換素子１２の他方の面１２ｂ側に設けられているため、ヒータ１８の熱が第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２に検出されることがない。したがって、第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２に検出される温度がヒータ１８の熱の影響を受けないので、波長変換素子１２の温度を正確に検出することが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態のように、第１温度検出パッド４２ａ及び第２温度検出パッド４２ｂを設けることで、第１サーミスタＴｈ１及び第２サーミスタＴｈ２同士で温度検出に影響を与えることがないため、別々の第１サーミスタＴｈ１と第２サーミスタＴｈ２とにおいて、精度良く波長変換素子１２の温度を測定することが可能となる。
なお、本実施形態では、第１サーミスタＴｈ１と第２サーミスタＴｈ２とを別々の第１温度検出パッド４２ａ及び第２温度検出パッド４２ｂに載置させたが、同一の温度検出パッドを用いても良い。
また、本実施形態の第１温度検出パッド４２ａ及び第２温度検出パッド４２ｂを第１実施形態の熱拡散板１５に設けても良い。
【００４８】
［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図７を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置４０では、第１サーミスタＴｈ１及び第２サーミスタＴｈ２の実装において第２実施形態と異なる。その他の構成においては第１実施形態と同様である。
【００４９】
第２実施形態の光源装置１０では、温度測定基板３１により第１サーミスタＴｈ１及び第２サーミスタＴｈ２を波長変換素子１２の他方の面１２ｂに設けたが、本実施形態では、図７に示すように、温度測定基板３１を用いず、板バネ（付勢手段）４１により、第１サーミスタＴｈ１及び第２サーミスタＴｈ２を波長変換素子１２の他方の面１２ｂに実装する。なお、図７に示す光源装置４０は、第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２の実装を分かり易く説明するために、半導体レーザチップ１１及び波長選択素子１３を省略した図となっている。
【００５０】
波長変換素子１２は、凹部状の支持台４７に載置されている。この支持台４７に、板バネ４１の端部４１ａ及び反対側の端部４１ｂが固定されている。また、板バネ４１には、波長変換素子１２のレーザ光の進行方向から見て山折に曲げられた山折り部４３，４４が形成されている。これにより、山折り部４３と山折り部４４との間の谷部４５は、波長変換素子１２側に付勢されている。そして、この板バネ４１の谷部４５と波長変換素子１２との間に第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２が設けられている。
このようにして、波長変換素子１２の他方の面１２ｂに設けられた第１サーミスタＴｈ１及び第２サーミスタＴｈ２は板バネ４１により波長変換素子１２に押し付けられている。
また、板バネ４１の第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２側にはフレキシブル基板４６が実装されている。このフレキシブル基板４６により第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２において検出された温度が制御部２０に送られるようになっている。
【００５１】
本実施形態に係る光源装置４０では、第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２を波長変換素子１２に押し付けるように板バネ４１を付勢することで、第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２が波長変換素子１２に確実に密着するため、正確に波長変換素子１２の温度を検出することが可能となる。また、第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２の高さの異なる場合でも、板バネ４１により、第１，第２サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２を波長変換素子１２に押し付けることができるので、高さの異なるサーミスタを密着性良く波長変換素子１２に実装することが可能となる。
【００５２】
［第４実施形態］
次に、本発明に係る第４実施形態について、図８を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置では、制御部５１の制御において第１実施形態と異なる。その他の構成においては第１実施形態と同様である。
【００５３】
本実施形態の制御部５１のフローチャートは、図８に示すように、第１実施形態の制御フローに、外乱により波長変換素子１２の温度調整が必要であるかを判断する判断部を加えている。
すなわち、制御部５１は、波長変換素子１２が目標値に到達しているかを判断し（ステップＳ７）、波長変換素子１２が目標値に到達していない場合（ステップＳ７の「ＮＯ」）、波長変換素子１２の温度が所定の温度範囲外であるかを判断する（ステップＳ１１）。波長変換素子１２の温度が所定の温度範囲外である場合（ステップＳ１１の「ＹＥＳ」）、外乱による波長変換素子１２の温度変動により、温度制御が必要であると判断する。そして、第１サーミスタＴｈ１により検出された温度に基づいて波長変換素子１２の温度を制御するため、ステップＳ２に戻り第１サーミスタＴｈ１により波長変換素子１２の温度を検出する。
また、波長変換素子１２の温度が所定の温度範囲内である場合（ステップＳ１１の「ＹＥＳ」）、第２サーミスタＴｈ２により検出された温度に基づいて、波長変換素子１２を目標値に到達するまで加熱させる（ステップＳ８）。
【００５４】
本実施形態に係る光源装置では、制御部５１が、外乱により波長変換素子１２が所定の温度範囲外であると判断した場合、第１サーミスタＴｈ１により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御する。すなわち、波長変換素子１２の温度が所定の温度範囲外となった場合、波長変換素子１２を素早く所定の温度にする必要が生じる。このとき、第１サーミスタＴｈ１により検出された温度に基づいて波長変換素子１２の温度を制御することにより、波長変換素子１２の温度変化に迅速に対応することが可能となる。
【００５５】
［第４実施形態の変形例］
第４実施形態では、外乱による波長変換素子１２の温度変動により温度制御が必要である場合に、波長変換素子１２の温度を検出するサーミスタを切り替えていたが、第４実施形態の変形例の光源装置では、２つの第１サーミスタＴｈ１及び第２サーミスタＴｈ２により波長変換素子１２の温度を検出している。
【００５６】
すなわち、本変形例では、第２サーミスタＴｈ２により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御している間、第１サーミスタＴｈ１でも波長変換素子１２の温度を検出する。
具体的には、図９のブロック図に示すように、第２サーミスタＴｈ２により検出された温度データ及び第１サーミスタＴｈ１により検出された温度データは、いずれも制御部６１に送られる。そして、比較器６２において、第１サーミスタＴｈ１により検出された波長変換素子１２の温度が、外乱により波長変換素子１２の温度調整が必要であるかの比較を行う。そして、所定の温度範囲外である場合、外乱による波長変換素子１２の温度変動により、温度制御が必要であると判断する。そして、制御部６１には割り込み信号が送られ、制御部６１は、第１サーミスタＴｈ１により検出された温度に基づいて波長変換素子１２をヒータ１８により加熱する。
【００５７】
本実施形態に係る光源装置では、第２サーミスタＴｈ２により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御している間、応答性の良好な第１サーミスタＴｈ１により波長変換素子１２の温度を検出することにより、外乱を素早く検出することができる。そして、制御部６１は、割り込み信号により第１サーミスタＴｈ１により検出された温度に基づいてヒータ１８を制御するように切り替えることにより、波長変換素子１２の温度変化により迅速に対応することが可能となる。
【００５８】
なお、外乱の検出は、第４実施形態の光源装置のように、第２サーミスタＴｈ２により検出しても良く、本変形例のように、第１サーミスタＴｈ１により検出しても良く、さらには、第１サーミスタＴｈ１及び第２サーミスタＴｈ２のいずれにおいても外乱を検出する構成であっても良い。
【００５９】
［第５実施形態］
次に、本発明に係る第５実施形態について、図１０を参照して説明する。
本実施形態では、上記第１実施形態の光源装置１０を備えるプロジェクタ１００について説明する。なお、図１０中においては、簡略化のためプロジェクタ１００を構成する筐体は省略している。
【００６０】
プロジェクタ１００において、赤色光、緑色光、青色光を射出する赤色レーザ光源（光源装置）１０Ｒ，緑色レーザ光源（光源装置）１０Ｇ、青色レーザ光源（光源装置）１０Ｂとしては、上記第１実施形態の光源装置１０を用いる。
また、プロジェクタ１００は、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出されたレーザ光をそれぞれ変調する液晶ライトバルブ（光変調装置）１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂと、液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ１０７に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）１０６と、液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン１１０に投射する投射レンズ（投射装置）１０７とを備えている。
【００６１】
さらに、プロジェクタ１００は、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ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１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ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１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂを照明している。例えば、均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ、１０２Ｂは、例えば、ホログラム１０２ａ及びフィールドレンズ１０２ｂによって構成される。
【００６２】
各液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂ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１０６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射レンズ１０７によりスクリーン１１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００６３】
上述した本実施形態のプロジェクタ１００は、赤色レーザ光源１０Ｒ，緑色レーザ光源１０Ｇ，青色レーザ光源１０Ｂより射出される光は、波長変換素子１２による変換効率が高く均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂに射出されているため、投射レンズ１０７によって投射される光は明るい光となっている。したがって、スクリーン１１０に鮮明な画像を表示することができる。
【００６４】
なお、本実施形態のプロジェクタにおいて、赤色，緑色及び青色のレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ、１０Ｂについては、第１実施形態の光源装置１０を用いたものを説明したが、第２実施形態の光源装置３０を用いることも可能である。このとき、各光源装置１０のそれぞれに異なる実施形態の光源装置を採用することも可能であるし、同じ実施形態の光源装置を採用することも可能である。
【００６５】
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が、液晶以外のライトバルブを用いても良いし、反射型のライトバルブを用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
また、第１〜第４実施形態の光源装置（変形例を含む）は、走査型の画像表示装置にも適用される。このような画像表示装置の例を図１１に示す。図１１に示した画像表示装置２００は、第１実施形態の光源装置１０と、光源装置１０から射出された光をスクリーン２１０に向かって走査するＭＥＭＳミラー（走査手段）２０２と、光源装置１０から射出された光をＭＥＭＳミラー２０２に集光させる集光レンズ２０３とを備えている。光源装置１０から射出された光は、ＭＥＭＳミラー２０２を動かすことによって、スクリーン２１０上を横方向、縦方向に走査するように導かれる。カラーの画像を表示する場合は、半導体レーザチップ１１を構成する複数のエミッタを、赤、緑、青のピーク波長を持つエミッタの組み合わせによって構成すれば良い。
【００６６】
［第６実施形態］
次に、第１実施形態に係る光源装置１０を応用したモニタ装置３００の構成例について説明する。図１２は、モニタ装置の概略を示す模式図である。モニタ装置３００は、装置本体３１０と、光伝送部３２０とを備える。装置本体３１０は、前述した第１実施形態の光源装置１０を備える。
【００６７】
光伝送部３２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド３２１，３２２を備える。各ライトガイド３２１，３２２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３２１の入射側には光源装置１０が配設され、その出射側には拡散板３２３が配設されている。光源装置１０から出射したレーザ光は、ライトガイド３２１を伝って光伝送部３２０の先端に設けられた拡散板３２３に送られ、拡散板３２３により拡散されて被写体を照射する。
【００６８】
光伝送部３２０の先端には、結像レンズ３２４も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ３２４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３２２を伝って、装置本体３１０内に設けられた撮像手段としてのカメラ３１１に送られる。この結果、光源装置１０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３１１で撮像することができる。
【００６９】
以上のように構成されたモニタ装置３００によれば、高出力の光源装置１０により被写体を照射することができることから、カメラ３１１により得られる撮像画像の明るさを高めることができる。
【００７０】
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。
例えば第５，第６実施形態のプロジェクタでは、第１実施形態と同様の構造を備えた光源装置を用いたが、これに代えて、第２〜第４実施形態（変形例を含む）の光源装置を備えたプロジェクタであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す平面図である。
【図２】図１の光源装置のレーザ光の出力と波長変換素子の温度との関係を示すグラフである。
【図３】図１の光源装置の制御部のフローチャートを示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光源装置の変形例を示す平面図である。
【図５】図４の光源装置のレーザ光の出力と参照する温度検出部との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す要部断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る光源装置を示す要部断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る光源装置を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第４実施形態に係る光源装置の変形例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るプロジェクタを示す平面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す平面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るモニタ装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７２】
Ｔｈ１…第１サーミスタ、Ｔｈ２…第２サーミスタ、１０，２５，３０，４０…光源装置、１２…波長変換素子、１８…ヒータ（加熱部）、２０，５１，６１…制御部、４１…板バネ（付勢手段）、４２ａ…第１温度検出パッド、４２ｂ…第２温度検出パッド、１００…プロジェクタ、３００…モニタ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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