(57)【要約】  周囲環境温度が高温になった場合であっても、赤、青、緑のレーザ光の色合いを一定に保つレーザ投射装置を提供する。  レーザ投射装置は、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、赤色レーザ光源の温度を検出する温度センサと、温度センサが検出した赤色レーザ光源の温度に基づいて、赤色レーザ光源の熱を外部に放熱する放熱手段と、を有する。
2007040089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、
前記赤色レーザ光源の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサが検出した前記赤色レーザ光源の温度に基づいて、前記赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、
を有するレーザ投射装置。
【請求項２】
青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、
緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、
をさらに有し、
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源の熱を前記青色レーザ光源及び前記緑色レーザ光源の熱より多く放熱する、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項３】
前記放熱手段は冷却水により各レーザ光源を冷却する、請求項２に記載のレーザ投射装置。
【請求項４】
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源を水冷した後の冷却水により、前記青色レーザ光源と前記緑色レーザ光源を水冷する請求項３に記載のレーザ投射装置。
【請求項５】
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源の温度を環境温度よりも低温にする冷却手段を備える、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項６】
前記冷却手段は、ペルチェ素子である、請求項５に記載のレーザ投射装置。
【請求項７】
前記放熱手段は、空冷ファンを備える請求項２に記載のレーザ投射装置。
【請求項８】
前記空冷ファンは、前記赤色レーザ光源を放熱した後の廃熱で、前記青色レーザ光源及び前記緑色レーザ光源を放熱するように配置される請求項７に記載のレーザ投射装置。
【請求項９】
前記赤色レーザ光源は、前記青色レーザ光源と前記緑色レーザ光源よりも、前記空冷ファンの近くに配置される請求項８に記載のレーザ投射装置。
【請求項１０】
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源の温度が高いときに動作する請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項１１】
前記赤色レーザ光源は赤色半導体レーザであり、前記放熱手段は、前記赤色半導体レーザの活性層の温度を９０度以下に保つように、前記赤色半導体レーザの熱を放熱する、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項１２】
前記赤色レーザ光源の波長をロックする波長ロック手段をさらに備える、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項１３】
前記青色レーザ光源は、ＧａＮ青色半導体レーザである、請求項２に記載のレーザ投射装置。
【請求項１４】
前記青色レーザ光源の波長は、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲である、請求項１３に記載のレーザ投射装置。
【請求項１５】
前記緑色レーザ光源は、光波長変換素子を備える、請求項２に記載のレーザ投射装置。
【請求項１６】
液晶パネルをさらに有する、請求項２に記載のレーザ投射装置。
【請求項１７】
各レーザ光源と前記放熱手段は、前記液晶パネルの側面側に設けられる、請求項１６に記載のレーザ投射装置。
【請求項１８】
前記液晶パネルの側面の中央に各レーザ光源から出射されるレーザ光を前記液晶パネルに入射する光入射口を備える、請求項１７に記載のレーザ投射装置。
【請求項１９】
前記放熱手段は、
空気を取り込む吸入口と、
空気を排出する排出口と、
前記吸入口付近に設けられた空冷ファンと、
を有し、
前記吸入口と前記排出口は、前記レーザ投射装置の側面の対辺に設けられる、請求項１７に記載のレーザ投射装置。
【請求項２０】
前記放熱手段は、
空気を取り込む吸入口と、
空気を排出する排出口と、
前記吸入口付近に設けられた空冷ファンと、
を有し、
前記吸入口は前記レーザ投射装置の側面に設けられ、前記排出口は前記レーザ投射装置の背面に設けられる、請求項１７に記載のレーザ投射装置。
【請求項２１】
前記放熱手段は、
空気を取り込む吸入口と、
空気を排出する排出口と、
前記吸入口付近に設けられた空冷ファンと、
を有し、
前記吸入口は前記レーザ投射装置の側面に設けられ、前記排出口は前記レーザ投射装置の底面に設けられる、請求項１７に記載のレーザ投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ光を利用する光情報分野で使用されるレーザ投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光をスクリーンに投射する従来のレーザ投射装置が特許文献１に開示されている。特許文献１のレーザ投射装置を図１５に示す。従来のレーザ投射装置１５０は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）のレーザ光を連続発光する短波長レーザ光源である赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２、及び緑色レーザ光源３を有する。赤色レーザ光源１は赤色のレーザ光を出射する半導体レーザであり、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３は半導体レーザのレーザ光を波長変換して、青色及び緑色のレーザ光を出射する構成を有する。各レーザ光源から出射される赤、青、緑の３色のレーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ミラー５及びレンズ系６ａを介して、空間変調素子７に投射される。空間変調素子７は、映像信号をレーザ光に載せるために各色の変調を行い、映像信号を載せたレーザ光を出射する。空間変調素子７から出射される映像は、レンズ系６ｂで拡大され、スクリーン８上に投影される。スクリーン８の映像は、スクリーン８の手前、すなわちレーザ投射装置１５０側から観測される。
【特許文献１】特許第３４６０８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のレーザ投射装置は各レーザ光源の出力を一定にした場合でも、周囲環境温度が変化するとレーザ光の波長がずれ、スクリーン８に投射する色のバランスが変化して、色合いがずれるという問題があった。特に、半導体レーザである赤色レーザ光源１は、材料の特性により、温度に対して波長が変わりやすい。そのため、周囲環境温度が高温になると、ＲＧＢの色合いがずれやすくなる。【０００４】
本発明は、周囲環境温度が高温のときであっても、赤、青、緑のレーザ光の色合いを一定に保つレーザ投射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のレーザ投射装置は、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、赤色レーザ光源の温度を検出する温度センサと、温度センサが検出した赤色レーザ光源の温度に基づいて、赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、を有する。【０００６】
上記レーザ投射装置は、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、をさらに有しても良い。この場合、放熱手段は、赤色レーザ光源の熱を青色レーザ光源及び緑色レーザ光源の熱より多く放熱することが好ましい。【０００７】
放熱手段は冷却水により各レーザ光源を冷却しても良い。放熱手段は、赤色レーザ光源を水冷した後の冷却水により、青色レーザ光源と緑色レーザ光源を水冷しても良い。【０００８】
放熱手段は、赤色レーザ光源の温度を環境温度よりも低温にする冷却手段を備えても良い。冷却手段は、ペルチェ素子であっても良い。【０００９】
放熱手段は、空冷ファンを備えても良い。空冷ファンは、赤色レーザ光源を放熱した後の廃熱で、青色レーザ光源及び緑色レーザ光源を放熱するように配置されても良い。赤色レーザ光源は、青色レーザ光源と緑色レーザ光源よりも、空冷ファンの近くに配置されても良い。【００１０】
放熱手段は、赤色レーザ光源の温度が高いときに動作しても良い。【００１１】
赤色レーザ光源は赤色半導体レーザであり、放熱手段は、赤色半導体レーザの活性層の温度を９０度以下に保つように、赤色半導体レーザの熱を放熱しても良い。【００１２】
上記レーザ投射装置は、赤色レーザ光源の波長をロックする波長ロック手段をさらに備えても良い。【００１３】
青色レーザ光源は、ＧａＮ青色半導体レーザであっても良い。青色レーザ光源の波長は、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲であっても良い。【００１４】
緑色レーザ光源は、光波長変換素子を備えても良い。【００１５】
上記レーザ投射装置は、液晶パネルをさらに有しても良い。【００１６】
各レーザ光源と放熱手段は、液晶パネルの側面側に設けられても良い。液晶パネルの側面の中央に各レーザ光源から出射されるレーザ光を液晶パネルに入射する光入射口を備えても良い。【００１７】
放熱手段は、空気を取り込む吸入口と、空気を排出する排出口と、吸入口付近に設けられた空冷ファンと、を有し、吸入口と排出口は、レーザ投射装置の側面の対辺に設けられても良い。【００１８】
放熱手段は、空気を取り込む吸入口と、空気を排出する排出口と、吸入口付近に設けられた空冷ファンと、を有し、吸入口はレーザ投射装置の側面に設けられ、排出口はレーザ投射装置の背面に設けられても良い。【００１９】
放熱手段は、空気を取り込む吸入口と、空気を排出する排出口と、吸入口付近に設けられた空冷ファンと、を有し、吸入口はレーザ投射装置の側面に設けられ、排出口はレーザ投射装置の底面に設けられても良い。【００２０】
本発明の別のレーザ投射装置は、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、各レーザ光源から出射されるレーザ光を入射される液晶パネルと、赤色レーザ光源の熱を放熱する空冷ファンと、を有し、各レーザ光源と空冷ファンは液晶パネルの側面側に設けられ、且つ赤色レーザ光源は、青色レーザ光源及び緑色レーザ光源よりも空冷ファンの近くに配置される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のレーザ投射装置によれば、周囲環境温度が高温のときであっても、赤、青、緑のレーザ光の色合いを一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１のレーザ投射装置の構成図
【図２】人間の赤、青、緑に対する感度を示す図
【図３】本発明の実施形態１の放熱手段を示す図
【図４】本発明の実施形態１の外気と各レーザ光源の温度分布を示す図
【図５】本発明の実施形態２の放熱手段を示す図
【図６】本発明の実施形態２の外気と各レーザ光源の温度分布を示す図
【図７】本発明の実施形態３のレーザ投射装置の構成図
【図８】本発明の実施形態３の放熱手段を示す図
【図９】本発明の実施形態４のレーザ投射装置の構成図
【図１０】本発明の実施形態４のレーザ投射装置における吸入口と排出口の他の配置を示す図
【図１１】本発明の実施形態４のレーザ投射装置における吸入口と排出口のさらに他の配置を示す図
【図１２】本発明の実施形態４のレーザ投射装置における吸入口と排出口のさらに他の配置を示す図
【図１３】（ａ）は本発明の実施形態５の温度センサの配置を示す図、（ｂ）は赤色半導体レーザチップ１３１の構成図
【図１４】本発明の実施形態６の波長ロック手段の構成図
【図１５】従来のレーザ投射装置の構成図
【符号の説明】
【００２３】
１      赤色レーザ光源
２      青色レーザ光源
３      緑色レーザ光源
４      放熱部
５      ミラー
６ａ，６ｂ    レンズ系
７      空間変調素子
８      スクリーン
９      水平偏向装置
１０    垂直偏向装置
３１    冷却水
５１    ペルチェ素子
８１    吸入口
８２    排出口
８３    空冷ファン
８４    放熱フィン
９５    液晶パネル
９６    光入射口
１００、１５０、７００、９００    レーザ投射装置
１１１  台
１３１  赤色半導体レーザチップ
１３２  半導体レーザ固定ジグ
１３３  温度センタ
１３４  活性層
１４１  レンズ
１４２  ＶＢＧ
９００ａ、９００ｂ、９００ｃ  液晶テレビ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３    レーザ光
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。【００２５】
（実施形態１）
本発明の実施形態１のレーザ投射装置の構成を図１に示す。本実施形態のレーザ投射装置は、スクリーン８に画像を映し出すプロジェクションディスプレイである。【００２６】
［レーザ投射装置の全体構成］
本実施形態のレーザ投射装置１００は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）のレーザ光を連続発光する短波長レーザ光源である、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２、及び緑色レーザ光源３を有する。【００２７】
赤色レーザ光源１は、赤色のレーザ光を出射する赤色半導体レーザである。本実施形態において、赤色レーザ光源１は、波長６４０ｎｍ、出力４ＷのＡｌＧａＩｎＰの赤色半導体レーザである。【００２８】
青色レーザ光源２は、青色のレーザ光を出射するＧａＮ半導体レーザであり、本実施形態においては、波長４５０ｎｍ、出力２．５ＷのＧａＮ半導体レーザである。【００２９】
緑色レーザ光源３は、半導体レーザから出射される赤外光を光波長変換素子（ＳＨＧ（Second Harmonic Generation）素子）により光波長変換して、緑色のレーザ光を出射する構成を有する。半導体レーザは、Ｇｄ：ＹＶＯ４の固体レーザによる共振器内で、パワー密度を向上させる。共振器内部に光波長変換素子を入れることにより、波長５３２ｎｍの３Ｗの緑色のレーザ光を取り出す。本実施形態においては、波長８１０ｎｍ、出力１２Ｗの半導体レーザが使用され、光波長変換素子としてＭｇＯドープのＬｉＮｂＯ３基板が使用される。【００３０】
レーザ投射装置１００は、各レーザ光源から出射されたレーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を反射するミラー５を備える。レーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ミラー５で反射されることにより、方向が変わり、レンズ系６ａに投射される。レーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、レンズ系６ａに投射されるときに、ミラー５により合波される。【００３１】
レーザ投射装置１００は、レーザ光に映像信号を載せるためにレンズ系６ａを介して投射されたレーザ光を変調する空間変調素子７、及び空間変調素子７から出力されるレーザ光を拡大してスクリーン８に投射するレンズ系６ｂをさらに備える。本実施形態において、空間変調素子７は、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）である。ミラー５、レンズ６ａ、６ｂ、及び空間変調素子７は、本実施形態の光学系を構成する。スクリーン８から反射される散乱光は、スクリーン８の前、すなわちレーザ投射装置１００側から観測される。【００３２】
本実施形態において、スクリーン８は、通常の水銀ランプを用いたプロジェクタで使用されるゲイン１のスクリーンで、サイズが９０インチである。レーザ投射装置１００が全白を出力したとき、スクリーン８の明るさは２００ルクス程度となる。【００３３】
［３原色に対する目の感度］
図２に、赤、青、緑の３原色に対する人間の目の感度を示す。図２の横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は感度の相対値を示す。相対値の最大値は「１」とする。図２に示すように、青の波長は４５０ｎｍがピークであり、緑の波長は５５０ｎｍがピークである。赤の波長は６００ｎｍがおおよそのピークであるが、深い赤と認識されるのは６４０ｎｍの波長又は６４０ｎｍより長い波長である。【００３４】
赤色半導体レーザである赤色レーザ光源１は、材料の特性により、外気の温度変化によって発振波長が変化する。ＡｌＧａＩｎＰの赤色レーザ光源１は、０．２ｎｍ／度の大きな波長変化を持つため、例えば外気温が２０度から７０度まで変化すると、波長が約１０ｎｍ変化する。例えば、波長が６４０ｎｍから６５０ｎｍに変化すると、感度が４割程低下してしまう。そのため、正しい色合いが保てない。色合いを保つために、赤色レーザ光源１のパワーを上昇させることにより感度を補えば、赤色レーザ光源１の活性層の温度が約１０〜２０度上昇し、赤色レーザ光源１は劣化してしまう。よって、赤色レーザ光源１のパワーを上昇させることはできない。【００３５】
本実施形態のレーザ投射装置１００は、赤色レーザ光源１のパワーを上昇させなくても色合いを保てるように、図１に示す放熱部４をさらに備える。放熱部４は、レーザ投射装置１００の筐体内の熱を外部に放出する。【００３６】
［各レーザ光源の放熱］
図３に、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２、及び緑色レーザ光源３の熱を放熱する放熱部４に関連する構成を示す。放熱部４は、冷却水３１を出力する放熱手段である。冷却水３１は、赤色レーザ光源１を冷却後、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３から熱を奪い、放熱部４に戻る。放熱部４は、冷却水３１の熱をレーザ投射装置１００の外部に放熱する。放熱部４は、冷却水３１の温度が大幅に低下した後、再び赤色レーザ光源１を冷却するために冷却水３１を流す。【００３７】
外気と各レーザ光源の入射口３２ａ、３２ｂ、３２ｃの冷却水の温度を図４に示す。図４に示すように、外気の温度が３０度の時、赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水３１の温度は３１度、青色レーザ光源２の入射口３２ｂの冷却水３１の温度は４１度、緑色レーザ光源３の入射口３２ｃの冷却水３１の温度は５１度である。また、外気温が３５度のときの赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水３１の温度は３６度であった。【００３８】
本実施形態のレーザ投射装置１００において、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３は、赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水の温度が最も低くなるように、配置される。赤色レーザ光源１は、冷却水３１により、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３より優先的に放熱されるため、赤色レーザ光源１の温度が最も低く保たれる。これにより、周囲環境温度が変化しても、赤色半導体レーザの発振波長の変動を極めて小さくすることができる。レーザ光の色合いを一定に保つことが可能となる。さらに、赤色レーザ光源１の出力を上昇させずにすむため、赤色レーザ光源１の寿命を大幅に改善できる。これにより、工業的価値が高くなる。さらに、レーザ投射装置１００全体の消費電力を低減することができる。【００３９】
赤色レーザ光源１の熱が放熱されることにより冷却水３１の温度は上昇する。温度が高くなった冷却水３１により、青色レーザ光源２の熱は放熱されるため、青色レーザ光源２の温度は、赤色レーザ光源１の温度ほど低くならない。しかし、ＧａＮ半導体レーザである青色レーザ光源２の波長変化は、０．０５ｎｍ／度であるため、青色レーザ光源２は、温度が高い場合であっても、色合いを保つことができる。また、図２に示すように、青色レーザ光源２は、波長４５０ｎｍの波長近傍において、波長変化に対する色合いの変化が小さいため、温度により波長が変化しても色合いを保つことができる。【００４０】
緑色レーザ光源３の熱は、青色レーザ光源２の熱を放熱した後の冷却水３１により、放熱されるため、図４に示すように、緑色レーザ光源３の入射口３２ｃの冷却水３１の温度は、赤色レーザ光源１と青色レーザ光源３と比較して、最も高くなる。例えば、外気温が３５度のとき、緑色レーザ光源３の入射口３２ｃの冷却水３１の温度は、５６度まで上昇した。そのため、緑色レーザ光源３は、赤色レーザ光源１や青色レーザ光源２と比較すると、あまり放熱されない。しかし、光波長変換素子を備えた緑色レーザ光源３は温度に対して波長がほとんど変化しないため、緑色レーザ光源１が高温であっても、色合いを保つことができる。【００４１】
外気温が３５度のとき、本実施形態のレーザ投射装置１００は、約２万時間の連続動作を達成することができた。一方、赤色レーザ光源１と緑色レーザ光源３の位置を替えて、赤色レーザ光源１が高温側になる構成にすると、１００時間程度で赤色レーザ光源１は劣化した。赤色レーザ光源１の温度が最も低くなるように赤色レーザ光源１を配置して、冷却水３１により赤色レーザ光源１の熱を放熱することにより、安定したパワーで、色再現性とコントラストが良い映像をスクリーン８に投射することができる。【００４２】
なお、本実施形態では冷却水３１は水であったが、他に油等液体を用いても良い。さらにヒートパイプ等を利用することも可能である。【００４３】
（実施形態２）
本発明の実施形態２の放熱手段の構成を図５に示す。本実施形態のレーザ投射装置の全体構成は、図１のレーザ投射装置１００と同じである。本実施形態は、放熱手段が実施形態１と異なる。本実施形態の放熱手段は、冷却水３１を出力する放熱部４に加えて、冷却手段であるペルチェ素子５１を有する。ペルチェ素子５１は赤色レーザ光源１に対して設けられる。冷却水３１は、赤色レーザ光源１に設けられたペルチェ素子２１を冷却後、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３の順に熱を奪い、放熱部４に到達する。放熱部４は、実施形態１と同様に、冷却水３１の熱をレーザ投射装置１００の筐体の外部に放熱し、冷却水３１の温度が大幅に低下した後、再びレーザ光源１、２、３の冷却に用いる。【００４４】
外気温度が３０度のときの各レーザ光源の入射口３２ａ、３２ｂ、３２ｃの冷却水の温度を図６に示す。図６に示すように、赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水の温度は２５度、青色レーザ光源２の入射光３２ｂの冷却水の温度は４０度、緑色レーザ光源３の入射口３２ｃの冷却水の温度は５０度である。ペルチェ素子５１を用いたことにより、実施形態１と比較して、赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水の温度を低く保つことができる。赤色レーザ光源１の温度は、外気温度よりも低温に保たれる。よって、赤色レーザ光源１の発振波長は、外気温度が上昇しても、変化しない。【００４５】
通常、外気温度が５０度に達すると、冷却なしの場合、赤色レーザ光源１の活性層の温度は９０度以上に達し、寿命が急激に低下する。しかし、ペルチェ素子５１を備えたことにより、赤色レーザ光源１を低温に保持することができるため、活性層の温度を９０度以下に保つことができる。これにより、赤色レーザ光源１の寿命の低下を防ぐことができる。【００４６】
なお、放熱部４は、外気温度が高くないとき（例えば３０度未満のとき）に作動せず、外気温度が高いとき（例えば３０度以上のとき）のみ作動しても良い。これにより、レーザ投射装置１００の年間の消費電力を大幅に低減できる。【００４７】
なお、ペルチェ素子５１の代わりに、冷蔵庫で用いられるコンプレツサを冷却手段として用いても良い。【００４８】
（実施形態３）
本発明の実施形態３のレーザ投射装置の全体の構成を図７に示す。本実施形態のレーザ投射装置７００は、背面投射型のプロジェクションディスプレイである。本実施形態のレーザ投射装置７００は、実施形態１と同じ、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３を備える。さらに、本実施形態のレーザ投射装置７００は、レーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にそれぞれ映像信号を載せる変調器４、変調器４から出射されるレーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を偏向する水平偏向装置９、及び水平偏向装置９により偏向されたレーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をスクリーン８上にスキャンする垂直偏向装置１０を有する。本実施形態の垂直偏向装置１０として、ガルバノミラーが用いられる。スクリーン８は、背面からレーザ光を投射される。人はスクリーン８の前面から透過される散乱光を観測する。【００４９】
本実施形態のレーザ投射装置７００は、放熱手段をさらに備える。本実施形態の放熱手段に関連する構成を図８に示す。本実施形態のレーザ投射装置７００は、空気を取り入れるための吸入口８１と、空気を排出するための排出口８２とを備える。赤色レーザ光源１は、青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３よりも吸入口８１に近い場所に配置される。各レーザ光源に対して、放熱フィン８４が設けられる。吸入口８１と赤色レーザ光源１との間には、空冷ファン８３が設けられる。青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３は、赤色レーザ光源１と排出口８２との間に配置される。吸入口８１から取り入れられた空気は赤色レーザ光源１を冷却後、青色レーザ光源２および緑色レーザ光源３から熱を奪い、排出口８２に到達する。熱は排出口８２からレーザ投射装置７００の筐体の外部へ放出される。吸入口８１、空冷ファン８３、排出口８２、及び放熱フィン８４は、本実施形態の放熱手段を構成する。【００５０】
本実施形態は、吸入口８１付近に空冷ファン８３を配置し、青色レーザ光源２および緑色レーザ光源３よりも吸入口８１に近い位置に赤色レーザ光源１を配置することにより、赤色レーザ光源１の放熱効果を高めることができる。これにより、外気温度が上昇した場合に赤色レーザ光源１の発振波長が変化することを防ぐことができる。本実施形態は、実施形態１と同様の効果を有する。本実施形態の放熱手段によれば、光出力４Ｗの赤色レーザ光源１の温度を所定の温度以内、例えば「環境温度＋１５度」以内に維持することができる。環境温度の最高値が例えば３５度の場合、赤色レーザ光源１の温度の最高値を５０度に抑えることができる。これにより、赤色レーザ光源１の寿命が短くなることを防ぐことができる。【００５１】
（実施形態４）
本発明の実施形態４のレーザ投射装置を図９に示す。本実施形態のレーザ投射装置９００は、透過型の液晶パネル９５のバックライトとしてレーザ光源１，２，３を用いる液晶テレビである。赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３は、実施形態１と同じである。各レーザ光源には、実施形態３と同様に、放熱フィン８４が設けられる。本実施形態において、液晶パネル９５は４０インチであり、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３の出力は、それぞれ８Ｗ、４Ｗ、５Ｗである。【００５２】
本実施形態のレーザ投射装置９００は、液晶パネル９５の側面の中央に光入射口９６を備える。光入射口９６は、図９において液晶パネル９５の下側の側面、すなわちレーザ投射装置９００を縦置きにした場合に液晶パネル９５の底面となる面に設けられる。各レーザ光源から出射されるレーザ光は、破線で示すように光入射口９６から液晶パネル９５に入射される。【００５３】
レーザ投射装置９００は、液晶パネル９５の下側の筐体の側面に吸入口８１と排出口８２とを有し、吸入口８１付近に空冷ファン８３を有する。空冷ファン８３の近傍に赤色レーザ光源１が配置され、赤色レーザ光源１と排出口８２との間に、緑色レーザ光源３と青色レーザ光源２が配置される。本実施形態において、青色レーザ光源２が排出口８２側に配置される。吸入口８１から取り入れられた空気は赤色レーザ光源１を放熱後、緑色レーザ光源３及び青色レーザ光源２から熱を奪い、排出口８２に到達する。排出口８２は、熱を筐体の外部に放出する。吸入口８１、空冷ファン８３、放熱フィン８４及び排出口８２は、本実施形態の放熱手段を構成する。【００５４】
本実施形態によれば、実施形態１〜３と同様の効果を有する。すなわち、赤色レーザ光源１の熱を放熱することにより、周囲環境温度が変化しても赤色半導体レーザの発振波長の変動を極めて小さくすることができる。【００５５】
液晶パネル９５は熱に弱い。本実施形態のように各レーザ光源の熱が液晶パネル９５側に伝導しないように、吸入口８１、空冷ファン８３、レーザ光源１，２，３、及び排出口８２を配置することにより、液晶パネル９５の劣化を防ぐことができる。【００５６】
また、液晶パネル９５の側面の中央又は中央付近に設けられた光入射口９６からレーザ光を入射することにより、液晶パネル９５の光の均一性、特に左右のバランスを良くすることができる。【００５７】
なお、吸入口８１と排出口８２の位置は、図９に限定されない。吸入口８１と排出口８２の位置は、液晶パネル９５に赤、青、緑のレーザ光源１、２、３の熱が伝導しない位置であって、赤色レーザ光源１が青色及び緑色のレーザ光源２，３の廃熱の影響を受けない位置であれば良い。例えば、図１０から図１２に示す位置に、吸入口８１と排出口８２とを設けても良い。図１０〜１２において、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３の位置は図９と同じであり、図面上の筐体の中央から左側に赤色レーザ光源１が配置され、中央から右側に青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３が配置される。図１０〜１２において、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３は、図示を省略している。【００５８】
図１０の液晶テレビ９００ａにおいて、吸入口８１は筐体の左右の側面に設けられ、排出口８２は筐体の背面の底面寄りの中央に設けられる。赤色レーザ光源１は、吸入口８１と排出口８２との間に設けられ、吸入口８１と赤色レーザ光源１との間に空冷ファン８３が設けられる。この配置により、赤色レーザ光源１は、青色及び緑色のレーザ光源２，３の廃熱の影響を受けない。排出口８２は、赤色レーザ光源１の熱を液晶テレビ９００ａの背面から放熱する。熱を背面から放出することにより、液晶テレビ９００ａを見ているユーザが熱を感じないようにすることができる。【００５９】
図１１の液晶テレビ９００ｂにおいて、吸入口８１は筐体の左右の側面に設けられ、排出口８２は、筐体の底面の中央に設けられる。空冷ファン８３は、左右の吸入口８１付近に設けられる。赤色レーザ光源１は、空冷ファン８３と排出口８２との間に設けられる。排出口８２は、赤色レーザ光源１の熱を液晶テレビ９００ｂの底面から放熱する。熱を底面から放出する液晶テレビ９００ｂは、液晶テレビ９００ｂを壁に掛ける場合や壁を背にして床面に配置する場合に適している。液晶テレビ９００ｂは、壁側に熱の影響を与えないようにすることができる。また、液晶テレビ９００ｂに台１１１を設けて、液晶テレビ９００ｂと床面との間に隙間を設けることにより、放熱効果を高めることができる。なお、液晶テレビ９００ｂを壁に掛けて使用する場合は、台１１１が無くても良い。【００６０】
図１２の液晶テレビ９００ｃにおいて、吸入口８１は筐体の一方の側面に設けられ、排出口８２は、吸入口８１が設けられた側面の対辺に近い、筐体の背面に設けられる。赤色レーザ光源１の熱は、背面に設けられた排出口８２から外部に放出されるため、液晶テレビ９００ｃを見ているユーザに熱を感じさせないようにすることができる。なお、排出口８２の大きさを広くすることにより、放熱効果をさらに高めることができる。吸入口８１及び空冷ファン８３の配置は、図９と同じである。【００６１】
なお、図９〜１２において、赤色レーザ光源１は図面上の筐体の左側に配置されたが、吸入口８１、排出口８２、及び空冷ファン８３の位置を左右逆にして、赤色レーザ光源１を筐体の右側に配置しても良い。【００６２】
また、レーザ投射装置と放熱手段との組み合わせは、上記実施形態に限定されない。例えば、実施形態１又は実施形態２のレーザ投射装置１００は、実施形態３又は実施形態４の空冷による放熱手段を備えても良い。実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００、９００は、実施形態１又は実施形態２の水冷による放熱手段を備えても良い。【００６３】
また、実施形態３及び実施形態４のレーザ投射装置７００，９００は、実施形態２のペルチェ素子５１を赤色レーザ光源１に備えて、ペルチェ素子５１による冷却と空冷ファン８３を用いた放熱とを組み合わせても良い。【００６４】
（実施形態５）
赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサについて説明する。本実施形態のレーザ投射装置は、赤色レーザ光源１の温度を検出するために温度センサを備え、温度センサが検出した温度に基づいて動作する。本実施形態のレーザ投射装置は、実施形態１〜４のいずれかのレーザ投射装置と同じ構成を有する。温度センサの配置を図１３（ａ）に示す。温度センサ１３３は、赤色レーザ光源１を固定する金属の半導体レーザ固定ジグ１３２に埋め込まれており、赤色レーザ光源１のパッケージの温度を検出する。【００６５】
赤色レーザ光源１は、パッケージの中に赤色レーザ光を発光する赤色半導体レーザチップ１３１を有する。赤色半導体レーザチップ１３１の層の構造を図１３（ｂ）に示す。赤色半導体レーザチップ１３１は、光を発光する活性層１３４を含む複数の層で形成される。本実施形態において、活性層１３４の温度は、温度センサ１３３が検出したパッケージの温度より約２０度高い。【００６６】
［１つの温度センサを用いた場合の放熱の制御］
赤色レーザ光源１は、活性層１３４の温度が９０度以上に達してしまうと、寿命が急激に低下する。例えば、赤色レーザ光源１の発光パワーが８Ｗを超えると、環境温度が３５度のときであっても、活性層１３４の温度が９０度以上に達してしまうことがある。そのため、本実施形態のレーザ投射装置は、赤色半導体レーザチップ１３１の活性層１３４の温度を９０度以下に保つように、すなわち温度センサ１３３が検出したパッケージの温度が７０度を超えないように、温度センサ１３３が検出した温度に基づいて、装置全体を制御する。レーザ投射装置は、まず放熱手段を制御する。【００６７】
例えば、本実施形態のレーザ投射装置が冷却水３１を流す放熱部４を備える実施形態１又は実施形態２のレーザ投射装置１００と同じ構成を有する場合、温度センサ１３３が検出した温度が７０度より十分に低いときに放熱部４を動作させず、温度センサ１３３が検出した温度が７０度に近づくと、放熱部４を動作させる。また、本実施形態のレーザ投射装置が空冷ファン８３を備える実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００，９００と同じ構成を有する場合、温度センサ１３３が検出した温度が高いときに空冷ファン８３の回転数を上げて、低いときに回転数を下げる。【００６８】
本実施形態のレーザ投射装置が、実施形態２のペルチェ素子５１を実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００，９００の赤色レーザ光源１に対して備えた構成を有する場合、温度センサ１３３が検出したパッケージの温度が高温のとき（例えば７０度に近い高温のとき）にペルチェ素子５１と空冷ファン８３の両方を動作させ、低温のとき（例えば７０度より十分に低いとき）は空冷ファン８３のみを動作させるようにしても良い。【００６９】
本実施形態のレーザ投射装置は、放熱手段を動作させても赤色半導体レーザチップ１３１の活性層１３４の温度が９０度以下にならないときは、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３の出力を均等に下げる。【００７０】
本実施形態のレーザ投射装置が実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００，９００と同じ構成を有する場合、空冷ファン８３とは別の予備のファンをさらに備え、空冷ファン８３だけでは活性層１３４の温度が十分に低下しない場合に、予備のファンを動作させても良い。【００７１】
本実施形態のレーザ投射装置は、活性層１３４の温度が下がらない場合に、警告を示すメッセージを表示しても良い。例えば、本実施形態のレーザ投射装置が実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００，９００と同じ構成を有する場合、空冷ファン８３の回転数を上げても活性層１３４の温度が十分に低下しないときに、「ファンの掃除をしてください」等のメッセージを表示しても良い。レーザ投射装置は、メッセージを表示するための表示部をさらに備えても良い。また、実施形態４のレーザ投射装置の場合、液晶パネル９５にメッセージを表示しても良い。【００７２】
レーザ光源１，２，３は、発光効率及び投射効率が良いため、従来のランプ光源などと比較して、消費電力を低減できる一方、発熱源であるレーザ光源１、２、３を冷却するためには発熱の数倍の消費電力が必要となる。環境温度の変化に関わらず、常に放熱手段を動作させてレーザ光源１を冷却し、温度を一定にすると、消費電力が増大する。本実施形態は、温度センサ１３３を赤色レーザ光源１に設けて、温度センサ１３３が検出した温度に基づいて、放熱手段及びレーザ光源の動作を制御することにより、消費電力が増大することを防ぐことができる。なお、上記の温度センサ１３３が検出した温度に基づく放熱手段及びレーザ光源の制御は、レーザ投射装置に設けられた制御部により行っても良い。【００７３】
［複数の温度センサを用いた場合の放熱の制御］
なお、温度センサの数は本実施形態に限定されず、レーザ投射装置は複数の温度センサを備えて、複数の温度センサによる検出結果により、放熱手段やレーザ光源を制御しても良い。例えば、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３に加えて、レーザ投射装置全体の温度を検出する温度センサを備えても良い。この場合、レーザ投射装置は、レーザ投射装置全体の温度を検出する温度センサと、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３との両方の検出結果に基づいて、放熱手段の動作及び各レーザ光源の出力パワー等を制御しても良い。例えば、赤色レーザ光源１用の温度センサ１３３に基づいて動作する赤色レーザ光源１用の空冷ファン８３と、レーザ投射装置全体の温度を検出する別の温度センサに基づいて動作するレーザ投射装置全体用の空冷ファンとをそれぞれ設ける。赤色レーザ光源１の温度がレーザ投射装置全体の温度を超えたときに、赤色レーザ光源１用の空冷ファン８３の回転数を上げる。また、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３とレーザ投射装置全体の温度を検出する温度センサとの両方の検出結果が所定の温度より高い場合に、赤色レーザ光源１用とレーザ投射装置の全体用の空冷ファン８３を同時にフル回転させる。フル回転させても二つの温度センサの温度が所定の温度を超えるときは、赤色、青色、緑色のレーザ光源１、２、３の出力を均等に低下させる。【００７４】
また、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３に加えて、青又は緑のレーザ光源２，３の温度を検出する温度センサを備えても良い。また、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３と、レーザ投射装置全体の温度を検出する温度センサとに加えて、さらに別の温度センサを設けても良い。本実施形態のレーザ投射装置は、少なくとも赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３を備えていれば良い。【００７５】
なお、本実施形態においては、活性層１３４の温度が９０度を超えないように制御したが、この温度は９０度に限らない。例えば活性層１３４の温度が９０度より低い温度を超えないように制御しても良い。また、本実施形態において、活性層１３４の温度が、温度センサ１３３が検出したパッケージの温度より約２０度高い場合について説明したが、温度センサ１３３が検出する温度と活性層１３４の温度との差は、放熱構造及び出力等により変化することは言うまでもない。従って、本実施形態においては、温度センサ１３３が検出したパッケージの温度が７０度を超えないように制御したが、この温度は７０度に限定されず、レーザ投射装置は温度センサ１３３が検出する温度と活性層１３４の温度との差を考慮して、放熱手段やレーザ光源の出力を制御すれば良い。【００７６】
（実施形態６）
本実施形態のレーザ投射装置は、赤色レーザ光の波長をロックする波長ロック手段を有する。本実施形態のレーザ投射装置は、実施形態１〜４のいずれかのレーザ投射装置と同じ構成を有する。波長ロック手段の構成を図１４に示す。本実施形態の波長ロック手段は、赤色レーザ光を波長ロックするＶＢＧ（ボリューム・ブラッグ・グレーティング）１４２である。赤色レーザ光源１から出射された赤色レーザ光は、レンズ１４１を介して、ＶＢＧ１４２に入射される。ＶＢＧ１４２は、９０％のレーザ光を透過し、１０％を赤色レーザ光源１に戻す。ＶＢＧ１４２は波長選択性を有し、赤色レーザ光源１から出射されるレーザ光はＶＢＧ１４２の波長にロックされる。これにより、環境温度が約３０度変化しても、赤色レーザ光源１の発振波長を一定にすることができる。【００７７】
環境温度の変化が小さい間は、ＶＢＧ１４２により、発振波長を一定にすることができる。環境温度の変化が大きい場合は波長ロックがはずれるため、波長ロックがはずれたときは放熱手段を動作させる。これにより、低消費電力でＲＧＢの色合いを一定に保つことができる。なお、ＶＢＧ１４２は高出力が可能なワイドストライプの半導体レーザに対しても波長ロックが可能である。また、ＶＢＧ１４２は、小型で量産が容易である。【００７８】
なお、実施形態１〜６において、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３の波長のピーク値及び出力パワーは上記実施形態に限らない。例えば、波長６５０ｎｍの出力２Ｗの赤色レーザ光源１、波長５３０ｎｍ、出力１．１Ｗの緑色レーザ光源３、及び波長４４７ｎｍの出力０．９Ｗの青色レーザ光源２を用いても良い。【００７９】
なお、実施形態１〜６において、青色レーザ光源２は、４４０〜４６０ｎｍの範囲の半導体レーザが好ましい。【００８０】
また、実施形態１〜６のレーザ投射装置は、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２、及び緑色レーザ光源３を有したが、レーザ光源の数は本実施形態に限定されず、例えば青緑色を発光するレーザ光源を加えても良い。【００８１】
なお、実施形態１〜４のレーザ投射装置において、赤色レーザ光源１が最も放熱される構成であれば、青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３の位置は、上記実施形態に限定されない。例えば、青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３の位置は逆であっても良い。また、上記実施形態１〜６のレーザ投射装置は、赤、青、及び緑の全てのレーザ光源の熱を放熱したが、上記実施形態の青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３であれば環境温度が高温であっても色合いを保つことができるため、必ずしも放熱する必要はない。上記実施形態の赤、青、緑のレーザ光源１，２及び３であれば、少なくとも赤色レーザ光源１の熱を放熱すれば良い。【００８２】
なお、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３の種類は、実施形態１〜６に限定しない。例えば、光波長変換素子を用いずに、緑色のレーザ光を発光する半導体レーザが実現すれば、緑色の半導体レーザを用いても良い。【００８３】
上記実施形態では、青色レーザ光源２として青色のレーザ光を出射するＧａＮ半導体レーザを用い、緑色レーザ光源３として光波長変換素子により緑色のレーザ光を出射する光源を用いたため、青色と緑色のレーザ光源２，３は、環境温度の変化に対して波長の変化が小さかった。よって、レーザ投射装置は、赤色半導体レーザを用いた赤色レーザ光源１を優先的に放熱した。しかし、赤色レーザ光源１より波長の変化が大きい他の色のレーザ光源を用いる場合は、他の色のレーザ光源が最も放熱される構成であっても良い。本発明のレーザ投射装置は、放熱手段により、環境温度に対して波長がずれやすい光源がより放熱されるように構成されていれば良い。【００８４】
なお、実施形態１〜４のレーザ投射装置は、映像を表示するプロジェクションディスプレイや液晶テレビであったが、レーザ投射装置の種類は上記実施形態に限らない。例えば、レーザ光を使用した照明装置であっても良い。上記実施形態の各放熱手段は、レーザ光を使用する装置に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のレーザ投射装置は、環境温度変化に関わらず、赤色レーザ光源の発振波長を一定にすることができるという効果を有し、映像を表示するプロジェクションディスプレイや液晶テレビ等に有用である。
【図１】
2007040089.tif 000003
【図２】
2007040089.tif 000004
【図３】
2007040089.tif 000005
【図４】
2007040089.tif 000006
【図５】
2007040089.tif 000007
【図６】
2007040089.tif 000008
【図７】
2007040089.tif 000009
【図８】
2007040089.tif 000010
【図９】
2007040089.tif 000011
【図１０】
2007040089.tif 000012
【図１１】
2007040089.tif 000013
【図１２】
2007040089.tif 000014
【図１３】
2007040089.tif 000015
【図１４】
2007040089.tif 000016
【図１５】
2007040089.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月28日(2007.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、
緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、
赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、
前記赤色レーザ光源の温度を検出する赤色温度センサと、
前記赤色温度センサが検出した前記赤色レーザ光源の温度に基づいて、少なくとも前記赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、
を有し、
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源の温度が所定温度を超えないように、前記赤色レーザ光源の熱を前記青色レーザ光源及び前記緑色レーザ光源の熱より多く放熱するレーザ投射装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源を放熱した後の廃熱で、前記青色レーザ光源及び前記緑色レーザ光源を放熱するように配置される空冷ファンである、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項９】
前記赤色レーザ光源は、前記青色レーザ光源と前記緑色レーザ光源よりも、前記空冷ファンの近くに配置される請求項８に記載のレーザ投射装置。
【請求項１０】
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源の温度が高いときに動作する請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項１１】
前記赤色レーザ光源は赤色半導体レーザであり、前記放熱手段は、前記赤色半導体レーザの活性層の温度を９０度以下に保つように、前記赤色半導体レーザの熱を放熱する、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項１２】
前記赤色レーザ光源の波長をロックする波長ロック手段をさらに備える、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項１３】
前記青色レーザ光源は、ＧａＮ青色半導体レーザであり、前記緑色レーザ光源は、光波長変換素子を備える、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項１４】
前記赤色レーザ光源以外のレーザ投射装置内の他の部分の温度を検出する他の温度センサをさらに有し、前記放熱手段は、前記赤色温度センサと前記他の温度センサとに基づいて動作する、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、
緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、
赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、
前記青色、緑色、赤色レーザ光源から発光されたレーザ光を照射される液晶パネルと、
前記赤色レーザ光源の温度を検出する赤色温度センサと、
前記赤色温度センサが検出した前記赤色レーザ光源の温度に基づいて、少なくとも前記赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、
を有し、
前記青色、緑色、赤色レーザ光源は、それぞれのレーザ光源の熱が前記液晶パネル側に伝導しない位置に配置され、
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源の温度が所定温度を超えないように、前記赤色レーザ光源の熱を前記青色レーザ光源及び前記緑色レーザ光源の熱より多く放熱する、液晶テレビ装置。
【請求項１７】
各レーザ光源と前記放熱手段は、前記液晶パネルの側面側に設けられる、請求項１６に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１８】
前記液晶パネルの側面の中央に各レーザ光源から出射されるレーザ光を前記液晶パネルに入射する光入射口を備える、請求項１７に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１９】
前記放熱手段は、
空気を取り込む吸入口と、
空気を排出する排出口と、
前記吸入口付近に設けられた空冷ファンと、
を有し、
前記吸入口と前記排出口は、前記液晶テレビ装置の側面の対辺に設けられる、請求項１７に記載の液晶テレビ装置。
【請求項２０】
前記放熱手段は、
空気を取り込む吸入口と、
空気を排出する排出口と、
前記吸入口付近に設けられた空冷ファンと、
を有し、
前記吸入口は前記液晶テレビ装置の側面に設けられ、前記排出口は前記液晶テレビ装置の背面に設けられる、請求項１７に記載の液晶テレビ装置。
【請求項２１】
前記放熱手段は、
空気を取り込む吸入口と、
空気を排出する排出口と、
前記吸入口付近に設けられた空冷ファンと、
を有し、
前記吸入口は前記液晶テレビ装置の側面に設けられ、前記排出口は前記液晶テレビ装置の底面に設けられる、請求項１７に記載の液晶テレビ装置。
【請求項２２】
前記赤色レーザ光源以外の液晶テレビ装置内の他の部分の温度を検出する他の温度センサをさらに有し、前記放熱手段は、前記赤色温度センサと前記他の温度センサとに基づいて動作する、請求項１６に記載の液晶テレビ装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、半導体レーザ光を利用する光情報分野で使用されるレーザ投射装置及び液晶テレビ装置に関する。
背景技術
［０００２］
レーザ光をスクリーンに投射する従来のレーザ投射装置が特許文献１に開示されている。特許文献１のレーザ投射装置を図１５に示す。従来のレーザ投射装置１５０は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）のレーザ光を連続発光する短波長レーザ光源である赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２、及び緑色レーザ光源３を有する。赤色レーザ光源１は赤色のレーザ光を出射する半導体レーザであり、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３は半導体レーザのレーザ光を波長変換して、青色及び緑色のレーザ光を出射する構成を有する。各レーザ光源から出射される赤、青、緑の３色のレーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ミラー５及びレンズ系６ａを介して、空間変調素子７に投射される。空間変調素子７は、映像信号をレーザ光に載せるために各色の変調を行い、映像信号を載せたレーザ光を出射する。空間変調素子７から出射される映像は、レンズ系６ｂで拡大され、スクリーン８上に投影される。スクリーン８の映像は、スクリーン８の手前、すなわちレーザ投射装置１５０側から観測される。
特許文献１：特許第３４６０８４０号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００３］
従来のレーザ投射装置は各レーザ光源の出力を一定にした場合でも、周囲環境温度が変化するとレーザ光の波長がずれ、スクリーン８に投射する色のバランスが変化して、色合いがずれるという問題があった。特に、半導体レーザである赤色レーザ光源１は、材料の特性により、温度に対して波長が変わりやすい。そのため、周囲環境温度が高温になると、ＲＧＢの色合いがずれやすくなる。
［０００４］
本発明は、周囲環境温度が高温のときであっても、赤、青、緑のレーザ光の色合いを一定に保つレーザ投射装置及び液晶テレビ装置を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
課題を解決するための手段
［０００５］
本発明のレーザ投射装置は、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、赤色レーザ光源の温度を検出する赤色温度センサと、赤色温度センサが検出した赤色レーザ光源の温度に基づいて、少なくとも赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、を有し、放熱手段は、赤色レーザ光源の温度が所定温度を超えないように、赤色レーザ光源の熱を青色レーザ光源及び緑色レーザ光源の熱より多く放熱する。
［０００６］
［０００７］
［０００８］
［０００９］
放熱手段は、赤色レーザ光源を放熱した後の廃熱で、青色レーザ光源及び緑色レーザ光源を放熱するように配置される空冷ファンであっても良い。赤色レーザ光源は、青色レーザ光源と緑色レーザ光源よりも、空冷ファンの近くに配置されても良い。
［００１０］
放熱手段は、赤色レーザ光源の温度が高いときに動作しても良い。
［００１１］
赤色レーザ光源は赤色半導体レーザであり、放熱手段は、赤色半導体レーザの活性層の温度を９０度以下に保つように、赤色半導体レーザの熱を放熱しても良い。
［００１２］
上記レーザ投射装置は、赤色レーザ光源の波長をロックする波長ロック手段をさらに備えても良い。
［００１３］
青色レーザ光源は、ＧａＮ青色半導体レーザであり、緑色レーザ光源は、光波長変換素子を備えても良い。
［００１４］
上記レーザ投射装置は、赤色レーザ光源以外のレーザ投射装置内の他の部分の温度を検出する他の温度センサをさらに有し、放熱手段は、赤色温度センサと他の温度センサとに基づいて動作しても良い。
［００１５］
本発明の液晶テレビ装置は、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、赤色のレーザ光を発光する赤色
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
レーザ光源と、青色、緑色、赤色レーザ光源から発光されたレーザ光を照射される液晶パネルと、赤色レーザ光源の温度を検出する赤色温度センサと、赤色温度センサが検出した赤色レーザ光源の温度に基づいて、少なくとも赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、を有し、青色、緑色、赤色レーザ光源は、それぞれのレーザ光源の熱が液晶パネル側に伝導しない位置に配置され、放熱手段は、赤色レーザ光源の温度が所定温度を超えないように、赤色レーザ光源の熱を青色レーザ光源及び緑色レーザ光源の熱より多く放熱する。液晶テレビ装置は、実施形態４のレーザ投射装置に相当する。
［００１６］
各レーザ光源と放熱手段は、液晶パネルの側面側に設けられても良い。液晶パネルの側面の中央に各レーザ光源から出射されるレーザ光を液晶パネルに入射する光入射口を備えても良い。
［００１７］
放熱手段は、空気を取り込む吸入口と、空気を排出する排出口と、吸入口付近に設けられた空冷ファンと、を有し、吸入口と排出口は、液晶テレビ装置の側面の対辺に設けられても良い。
［００１８］
放熱手段は、空気を取り込む吸入口と、空気を排出する排出口と、吸入口付近に設けられた空冷ファンと、を有し、吸入口は液晶テレビ装置の側面に設けられ、排出口は液晶テレビ装置の背面に設けられても良い。
［００１９］
放熱手段は、空気を取り込む吸入口と、空気を排出する排出口と、吸入口付近に設けられた空冷ファンと、を有し、吸入口は液晶テレビ装置の側面に設けられ、排出口は液晶テレビ装置の底面に設けられても良い。上記液晶テレビ装置は、赤色レーザ光源以外の液晶テレビ装置内の他の部分の温度を検出する他の温度センサをさらに有し、放熱手段は、赤色温度センサと他の温度センサとに基づいて動作しても良い。
［００２０］
本発明の別の液晶テレビ装置は、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、各レーザ光源から出射されるレーザ光を入射される液晶パネルと、赤色レーザ光源の熱を放熱する空冷ファンと、を有し、各レーザ光源と空冷ファンは液晶パネルの側面側に設けられ、且つ赤色レーザ光源は、青色レーザ光源及び緑色レーザ光源よりも空冷ファンの近くに配置される。
発明の効果
［００２１］
本発明のレーザ投射装置及び液晶テレビ装置によれば、周囲環境温度が高温のときであっても、赤、青、緑のレーザ光の色合いを一定に保つことができる。
図面の簡単な説明
［００２２］
［図１］本発明の実施形態１のレーザ投射装置の構成図
［図２］人間の赤、青、緑に対する感度を示す図
［図３］本発明の実施形態１の放熱手段を示す図
［図４］本発明の実施形態１の外気と各レーザ光源の温度分布を示す図
［図５］本発明の実施形態２の放熱手段を示す図
［図６］本発明の実施形態２の外気と各レーザ光源の温度分布を示す図
［図７］本発明の実施形態３のレーザ投射装置の構成図
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月9日(2008.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、
緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、
赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、
前記赤色レーザ光源の温度を検出する赤色温度センサと、
前記赤色温度センサが検出した前記赤色レーザ光源の温度に基づいて、少なくとも前記赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、
を有し、
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源の温度が所定温度を超えないように、前記赤色レーザ光源の熱を前記青色レーザ光源及び前記緑色レーザ光源の熱より多く放熱するレーザ投射装置。
【請求項２】
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源を放熱した後の廃熱で、前記青色レーザ光源及び前記緑色レーザ光源を放熱するように配置される空冷ファンである、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項３】
前記赤色レーザ光源は、前記青色レーザ光源と前記緑色レーザ光源よりも、前記空冷ファンの近くに配置される請求項２に記載のレーザ投射装置。
【請求項４】
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源の温度が高いときに動作する請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項５】
前記赤色レーザ光源は赤色半導体レーザであり、前記放熱手段は、前記赤色半導体レーザの活性層の温度を９０度以下に保つように、前記赤色半導体レーザの熱を放熱する、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項６】
前記赤色レーザ光源の波長をロックする波長ロック手段をさらに備える、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項７】
前記青色レーザ光源は、ＧａＮ青色半導体レーザであり、前記緑色レーザ光源は、光波長変換素子を備える、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項８】
前記赤色レーザ光源以外のレーザ投射装置内の他の部分の温度を検出する他の温度センサをさらに有し、前記放熱手段は、前記赤色温度センサと前記他の温度センサとに基づいて動作する、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項９】
前記放熱手段は空冷ファンを有し、
前記赤色レーザ光源の温度が上昇した際、前記空冷ファンの回転数を上げる、請求項１に記載のレーザ投射装置。
【請求項１０】
青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、
緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、
赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、
前記青色、緑色、赤色レーザ光源から発光されたレーザ光を照射される液晶パネルと、
前記赤色レーザ光源の温度を検出する赤色温度センサと、
前記赤色温度センサが検出した前記赤色レーザ光源の温度に基づいて、少なくとも前記赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、
を有し、
前記青色、緑色、赤色レーザ光源は、それぞれのレーザ光源の熱が前記液晶パネル側に伝導しない位置に配置され、
前記放熱手段は、前記赤色レーザ光源の温度が所定温度を超えないように、前記赤色レーザ光源の熱を前記青色レーザ光源及び前記緑色レーザ光源の熱より多く放熱する、液晶テレビ装置。
【請求項１１】
各レーザ光源と前記放熱手段は、前記液晶パネルの側面側に設けられる、請求項１０に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１２】
前記液晶パネルの側面の中央に各レーザ光源から出射されるレーザ光を前記液晶パネルに入射する光入射口を備える、請求項１１に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１３】
前記放熱手段は、
空気を取り込む吸入口と、
空気を排出する排出口と、
前記吸入口付近に設けられた空冷ファンと、
を有し、
前記吸入口と前記排出口は、前記液晶テレビ装置の側面の対辺に設けられる、請求項１１に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１４】
前記放熱手段は、
空気を取り込む吸入口と、
空気を排出する排出口と、
前記吸入口付近に設けられた空冷ファンと、
を有し、
前記吸入口は前記液晶テレビ装置の側面に設けられ、前記排出口は前記液晶テレビ装置の背面に設けられる、請求項１１に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１５】
前記放熱手段は、
空気を取り込む吸入口と、
空気を排出する排出口と、
前記吸入口付近に設けられた空冷ファンと、
を有し、
前記吸入口は前記液晶テレビ装置の側面に設けられ、前記排出口は前記液晶テレビ装置の底面に設けられる、請求項１１に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１６】
前記赤色レーザ光源以外の液晶テレビ装置内の他の部分の温度を検出する他の温度センサをさらに有し、前記放熱手段は、前記赤色温度センサと前記他の温度センサとに基づいて動作する、請求項１０に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１７】
前記放熱手段は、周囲環境温度が変化したとき、前記赤外レーザ光源の波長変動が小さくなるように働く、請求項１０に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１８】
前記放熱手段は空冷ファンを有し、
前記赤色レーザ光源の温度が上昇した際、前記空冷ファンの回転数を上げる、請求項１０に記載の液晶テレビ装置。
【請求項１９】
前記空冷ファンの回転数を上げた後、前記赤色レーザ光源の温度が低下しない場合、メッセージを前記液晶パネルに表示する、請求項１８に記載の液晶テレビ装置。
【請求項２０】
赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、
青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、
緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、
各レーザ光源から出射されるレーザ光を入射される液晶パネルと、
前記赤色レーザ光源の熱を放熱する空冷ファンと、
を有し、
各レーザ光源と前記空冷ファンは前記液晶パネルの側面側に設けられ、且つ赤色レーザ光源は、青色レーザ光源及び緑色レーザ光源よりも空冷ファンの近くに配置される、液晶テレビ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ光を利用する光情報分野で使用されるレーザ投射装置及び液晶テレビ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光をスクリーンに投射する従来のレーザ投射装置が特許文献１に開示されている。特許文献１のレーザ投射装置を図１５に示す。従来のレーザ投射装置１５０は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）のレーザ光を連続発光する短波長レーザ光源である赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２、及び緑色レーザ光源３を有する。赤色レーザ光源１は赤色のレーザ光を出射する半導体レーザであり、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３は半導体レーザのレーザ光を波長変換して、青色及び緑色のレーザ光を出射する構成を有する。各レーザ光源から出射される赤、青、緑の３色のレーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ミラー５及びレンズ系６ａを介して、空間変調素子７に投射される。空間変調素子７は、映像信号をレーザ光に載せるために各色の変調を行い、映像信号を載せたレーザ光を出射する。空間変調素子７から出射される映像は、レンズ系６ｂで拡大され、スクリーン８上に投影される。スクリーン８の映像は、スクリーン８の手前、すなわちレーザ投射装置１５０側から観測される。
【特許文献１】特許第３４６０８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のレーザ投射装置は各レーザ光源の出力を一定にした場合でも、周囲環境温度が変化するとレーザ光の波長がずれ、スクリーン８に投射する色のバランスが変化して、色合いがずれるという問題があった。特に、半導体レーザである赤色レーザ光源１は、材料の特性により、温度に対して波長が変わりやすい。そのため、周囲環境温度が高温になると、ＲＧＢの色合いがずれやすくなる。
【０００４】
本発明は、周囲環境温度が高温のときであっても、赤、青、緑のレーザ光の色合いを一定に保つレーザ投射装置及び液晶テレビ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のレーザ投射装置は、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、赤色レーザ光源の温度を検出する赤色温度センサと、赤色温度センサが検出した赤色レーザ光源の温度に基づいて、少なくとも赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、を有し、放熱手段は、赤色レーザ光源の温度が所定温度を超えないように、赤色レーザ光源の熱を青色レーザ光源及び緑色レーザ光源の熱より多く放熱する。
【０００６】
放熱手段は、赤色レーザ光源を放熱した後の廃熱で、青色レーザ光源及び緑色レーザ光源を放熱するように配置される空冷ファンであっても良い。赤色レーザ光源は、青色レーザ光源と緑色レーザ光源よりも、空冷ファンの近くに配置されても良い。
【０００７】
放熱手段は、赤色レーザ光源の温度が高いときに動作しても良い。
【０００８】
赤色レーザ光源は赤色半導体レーザであり、放熱手段は、赤色半導体レーザの活性層の温度を９０度以下に保つように、赤色半導体レーザの熱を放熱しても良い。
【０００９】
上記レーザ投射装置は、赤色レーザ光源の波長をロックする波長ロック手段をさらに備えても良い。
【００１０】
青色レーザ光源は、ＧａＮ青色半導体レーザであり、緑色レーザ光源は、光波長変換素子を備えても良い。
【００１１】
上記レーザ投射装置は、赤色レーザ光源以外のレーザ投射装置内の他の部分の温度を検出する他の温度センサをさらに有し、放熱手段は、赤色温度センサと他の温度センサとに基づいて動作しても良い。放熱手段は空冷ファンを有し、赤色レーザ光源の温度が上昇した際、空冷ファンの回転数を上げても良い。
【００１２】
本発明の液晶テレビ装置は、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、青色、緑色、赤色レーザ光源から発光されたレーザ光を照射される液晶パネルと、赤色レーザ光源の温度を検出する赤色温度センサと、赤色温度センサが検出した赤色レーザ光源の温度に基づいて、少なくとも赤色レーザ光源の熱を放熱する放熱手段と、を有し、青色、緑色、赤色レーザ光源は、それぞれのレーザ光源の熱が液晶パネル側に伝導しない位置に配置され、放熱手段は、赤色レーザ光源の温度が所定温度を超えないように、赤色レーザ光源の熱を青色レーザ光源及び緑色レーザ光源の熱より多く放熱する。液晶テレビ装置は、実施形態４のレーザ投射装置に相当する。
【００１３】
各レーザ光源と放熱手段は、液晶パネルの側面側に設けられても良い。液晶パネルの側面の中央に各レーザ光源から出射されるレーザ光を液晶パネルに入射する光入射口を備えても良い。
【００１４】
放熱手段は、空気を取り込む吸入口と、空気を排出する排出口と、吸入口付近に設けられた空冷ファンと、を有し、吸入口と排出口は、液晶テレビ装置の側面の対辺に設けられても良い。
【００１５】
放熱手段は、空気を取り込む吸入口と、空気を排出する排出口と、吸入口付近に設けられた空冷ファンと、を有し、吸入口は液晶テレビ装置の側面に設けられ、排出口は液晶テレビ装置の背面に設けられても良い。
【００１６】
放熱手段は、空気を取り込む吸入口と、空気を排出する排出口と、吸入口付近に設けられた空冷ファンと、を有し、吸入口は液晶テレビ装置の側面に設けられ、排出口は液晶テレビ装置の底面に設けられても良い。上記液晶テレビ装置は、赤色レーザ光源以外の液晶テレビ装置内の他の部分の温度を検出する他の温度センサをさらに有し、放熱手段は、赤色温度センサと他の温度センサとに基づいて動作しても良い。放熱手段は、周囲環境温度が変化したとき、赤外レーザ光源の波長変動が小さくなるように働いても良い。放熱手段は空冷ファンを有し、赤色レーザ光源の温度が上昇した際、空冷ファンの回転数を上げても良い。空冷ファンの回転数を上げた後、赤色レーザ光源の温度が低下しない場合、メッセージを液晶パネルに表示しても良い。
【００１７】
本発明の別の液晶テレビ装置は、赤色のレーザ光を発光する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を発光する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を発光する緑色レーザ光源と、各レーザ光源から出射されるレーザ光を入射される液晶パネルと、赤色レーザ光源の熱を放熱する空冷ファンと、を有し、各レーザ光源と空冷ファンは液晶パネルの側面側に設けられ、且つ赤色レーザ光源は、青色レーザ光源及び緑色レーザ光源よりも空冷ファンの近くに配置される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のレーザ投射装置及び液晶テレビ装置によれば、周囲環境温度が高温のときであっても、赤、青、緑のレーザ光の色合いを一定に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施形態１）
本発明の実施形態１のレーザ投射装置の構成を図１に示す。本実施形態のレーザ投射装置は、スクリーン８に画像を映し出すプロジェクションディスプレイである。
【００２１】
［レーザ投射装置の全体構成］
本実施形態のレーザ投射装置１００は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）のレーザ光を連続発光する短波長レーザ光源である、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２、及び緑色レーザ光源３を有する。
【００２２】
赤色レーザ光源１は、赤色のレーザ光を出射する赤色半導体レーザである。本実施形態において、赤色レーザ光源１は、波長６４０ｎｍ、出力４ＷのＡｌＧａＩｎＰの赤色半導体レーザである。
【００２３】
青色レーザ光源２は、青色のレーザ光を出射するＧａＮ半導体レーザであり、本実施形態においては、波長４５０ｎｍ、出力２．５ＷのＧａＮ半導体レーザである。
【００２４】
緑色レーザ光源３は、半導体レーザから出射される赤外光を光波長変換素子（ＳＨＧ（Second Harmonic Generation）素子）により光波長変換して、緑色のレーザ光を出射する構成を有する。半導体レーザは、Ｇｄ：ＹＶＯ４の固体レーザによる共振器内で、パワー密度を向上させる。共振器内部に光波長変換素子を入れることにより、波長５３２ｎｍの３Ｗの緑色のレーザ光を取り出す。本実施形態においては、波長８１０ｎｍ、出力１２Ｗの半導体レーザが使用され、光波長変換素子としてＭｇＯドープのＬｉＮｂＯ３基板が使用される。
【００２５】
レーザ投射装置１００は、各レーザ光源から出射されたレーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を反射するミラー５を備える。レーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ミラー５で反射されることにより、方向が変わり、レンズ系６ａに投射される。レーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、レンズ系６ａに投射されるときに、ミラー５により合波される。
【００２６】
レーザ投射装置１００は、レーザ光に映像信号を載せるためにレンズ系６ａを介して投射されたレーザ光を変調する空間変調素子７、及び空間変調素子７から出力されるレーザ光を拡大してスクリーン８に投射するレンズ系６ｂをさらに備える。本実施形態において、空間変調素子７は、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）である。ミラー５、レンズ６ａ、６ｂ、及び空間変調素子７は、本実施形態の光学系を構成する。スクリーン８から反射される散乱光は、スクリーン８の前、すなわちレーザ投射装置１００側から観測される。
【００２７】
本実施形態において、スクリーン８は、通常の水銀ランプを用いたプロジェクタで使用されるゲイン１のスクリーンで、サイズが９０インチである。レーザ投射装置１００が全白を出力したとき、スクリーン８の明るさは２００ルクス程度となる。
【００２８】
［３原色に対する目の感度］
図２に、赤、青、緑の３原色に対する人間の目の感度を示す。図２の横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は感度の相対値を示す。相対値の最大値は「１」とする。図２に示すように、青の波長は４５０ｎｍがピークであり、緑の波長は５５０ｎｍがピークである。赤の波長は６００ｎｍがおおよそのピークであるが、深い赤と認識されるのは６４０ｎｍの波長又は６４０ｎｍより長い波長である。
【００２９】
赤色半導体レーザである赤色レーザ光源１は、材料の特性により、外気の温度変化によって発振波長が変化する。ＡｌＧａＩｎＰの赤色レーザ光源１は、０．２ｎｍ／度の大きな波長変化を持つため、例えば外気温が２０度から７０度まで変化すると、波長が約１０ｎｍ変化する。例えば、波長が６４０ｎｍから６５０ｎｍに変化すると、感度が４割程低下してしまう。そのため、正しい色合いが保てない。色合いを保つために、赤色レーザ光源１のパワーを上昇させることにより感度を補えば、赤色レーザ光源１の活性層の温度が約１０〜２０度上昇し、赤色レーザ光源１は劣化してしまう。よって、赤色レーザ光源１のパワーを上昇させることはできない。
【００３０】
本実施形態のレーザ投射装置１００は、赤色レーザ光源１のパワーを上昇させなくても色合いを保てるように、図１に示す放熱部４をさらに備える。放熱部４は、レーザ投射装置１００の筐体内の熱を外部に放出する。
【００３１】
［各レーザ光源の放熱］
図３に、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２、及び緑色レーザ光源３の熱を放熱する放熱部４に関連する構成を示す。放熱部４は、冷却水３１を出力する放熱手段である。冷却水３１は、赤色レーザ光源１を冷却後、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３から熱を奪い、放熱部４に戻る。放熱部４は、冷却水３１の熱をレーザ投射装置１００の外部に放熱する。放熱部４は、冷却水３１の温度が大幅に低下した後、再び赤色レーザ光源１を冷却するために冷却水３１を流す。
【００３２】
外気と各レーザ光源の入射口３２ａ、３２ｂ、３２ｃの冷却水の温度を図４に示す。図４に示すように、外気の温度が３０度の時、赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水３１の温度は３１度、青色レーザ光源２の入射口３２ｂの冷却水３１の温度は４１度、緑色レーザ光源３の入射口３２ｃの冷却水３１の温度は５１度である。また、外気温が３５度のときの赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水３１の温度は３６度であった。
【００３３】
本実施形態のレーザ投射装置１００において、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３は、赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水の温度が最も低くなるように、配置される。赤色レーザ光源１は、冷却水３１により、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３より優先的に放熱されるため、赤色レーザ光源１の温度が最も低く保たれる。これにより、周囲環境温度が変化しても、赤色半導体レーザの発振波長の変動を極めて小さくすることができる。レーザ光の色合いを一定に保つことが可能となる。さらに、赤色レーザ光源１の出力を上昇させずにすむため、赤色レーザ光源１の寿命を大幅に改善できる。これにより、工業的価値が高くなる。さらに、レーザ投射装置１００全体の消費電力を低減することができる。
【００３４】
赤色レーザ光源１の熱が放熱されることにより冷却水３１の温度は上昇する。温度が高くなった冷却水３１により、青色レーザ光源２の熱は放熱されるため、青色レーザ光源２の温度は、赤色レーザ光源１の温度ほど低くならない。しかし、ＧａＮ半導体レーザである青色レーザ光源２の波長変化は、０．０５ｎｍ／度であるため、青色レーザ光源２は、温度が高い場合であっても、色合いを保つことができる。また、図２に示すように、青色レーザ光源２は、波長４５０ｎｍの波長近傍において、波長変化に対する色合いの変化が小さいため、温度により波長が変化しても色合いを保つことができる。
【００３５】
緑色レーザ光源３の熱は、青色レーザ光源２の熱を放熱した後の冷却水３１により、放熱されるため、図４に示すように、緑色レーザ光源３の入射口３２ｃの冷却水３１の温度は、赤色レーザ光源１と青色レーザ光源３と比較して、最も高くなる。例えば、外気温が３５度のとき、緑色レーザ光源３の入射口３２ｃの冷却水３１の温度は、５６度まで上昇した。そのため、緑色レーザ光源３は、赤色レーザ光源１や青色レーザ光源２と比較すると、あまり放熱されない。しかし、光波長変換素子を備えた緑色レーザ光源３は温度に対して波長がほとんど変化しないため、緑色レーザ光源１が高温であっても、色合いを保つことができる。
【００３６】
外気温が３５度のとき、本実施形態のレーザ投射装置１００は、約２万時間の連続動作を達成することができた。一方、赤色レーザ光源１と緑色レーザ光源３の位置を替えて、赤色レーザ光源１が高温側になる構成にすると、１００時間程度で赤色レーザ光源１は劣化した。赤色レーザ光源１の温度が最も低くなるように赤色レーザ光源１を配置して、冷却水３１により赤色レーザ光源１の熱を放熱することにより、安定したパワーで、色再現性とコントラストが良い映像をスクリーン８に投射することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では冷却水３１は水であったが、他に油等液体を用いても良い。さらにヒートパイプ等を利用することも可能である。
【００３８】
（実施形態２）
本発明の実施形態２の放熱手段の構成を図５に示す。本実施形態のレーザ投射装置の全体構成は、図１のレーザ投射装置１００と同じである。本実施形態は、放熱手段が実施形態１と異なる。本実施形態の放熱手段は、冷却水３１を出力する放熱部４に加えて、冷却手段であるペルチェ素子５１を有する。ペルチェ素子５１は赤色レーザ光源１に対して設けられる。冷却水３１は、赤色レーザ光源１に設けられたペルチェ素子２１を冷却後、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３の順に熱を奪い、放熱部４に到達する。放熱部４は、実施形態１と同様に、冷却水３１の熱をレーザ投射装置１００の筐体の外部に放熱し、冷却水３１の温度が大幅に低下した後、再びレーザ光源１、２、３の冷却に用いる。
【００３９】
外気温度が３０度のときの各レーザ光源の入射口３２ａ、３２ｂ、３２ｃの冷却水の温度を図６に示す。図６に示すように、赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水の温度は２５度、青色レーザ光源２の入射光３２ｂの冷却水の温度は４０度、緑色レーザ光源３の入射口３２ｃの冷却水の温度は５０度である。ペルチェ素子５１を用いたことにより、実施形態１と比較して、赤色レーザ光源１の入射口３２ａの冷却水の温度を低く保つことができる。赤色レーザ光源１の温度は、外気温度よりも低温に保たれる。よって、赤色レーザ光源１の発振波長は、外気温度が上昇しても、変化しない。
【００４０】
通常、外気温度が５０度に達すると、冷却なしの場合、赤色レーザ光源１の活性層の温度は９０度以上に達し、寿命が急激に低下する。しかし、ペルチェ素子５１を備えたことにより、赤色レーザ光源１を低温に保持することができるため、活性層の温度を９０度以下に保つことができる。これにより、赤色レーザ光源１の寿命の低下を防ぐことができる。
【００４１】
なお、放熱部４は、外気温度が高くないとき（例えば３０度未満のとき）に作動せず、外気温度が高いとき（例えば３０度以上のとき）のみ作動しても良い。これにより、レーザ投射装置１００の年間の消費電力を大幅に低減できる。
【００４２】
なお、ペルチェ素子５１の代わりに、冷蔵庫で用いられるコンプレツサを冷却手段として用いても良い。
【００４３】
（実施形態３）
本発明の実施形態３のレーザ投射装置の全体の構成を図７に示す。本実施形態のレーザ投射装置７００は、背面投射型のプロジェクションディスプレイである。本実施形態のレーザ投射装置７００は、実施形態１と同じ、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３を備える。さらに、本実施形態のレーザ投射装置７００は、レーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にそれぞれ映像信号を載せる変調器４、変調器４から出射されるレーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を偏向する水平偏向装置９、及び水平偏向装置９により偏向されたレーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をスクリーン８上にスキャンする垂直偏向装置１０を有する。本実施形態の垂直偏向装置１０として、ガルバノミラーが用いられる。スクリーン８は、背面からレーザ光を投射される。人はスクリーン８の前面から透過される散乱光を観測する。
【００４４】
本実施形態のレーザ投射装置７００は、放熱手段をさらに備える。本実施形態の放熱手段に関連する構成を図８に示す。本実施形態のレーザ投射装置７００は、空気を取り入れるための吸入口８１と、空気を排出するための排出口８２とを備える。赤色レーザ光源１は、青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３よりも吸入口８１に近い場所に配置される。各レーザ光源に対して、放熱フィン８４が設けられる。吸入口８１と赤色レーザ光源１との間には、空冷ファン８３が設けられる。青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３は、赤色レーザ光源１と排出口８２との間に配置される。吸入口８１から取り入れられた空気は赤色レーザ光源１を冷却後、青色レーザ光源２および緑色レーザ光源３から熱を奪い、排出口８２に到達する。熱は排出口８２からレーザ投射装置７００の筐体の外部へ放出される。吸入口８１、空冷ファン８３、排出口８２、及び放熱フィン８４は、本実施形態の放熱手段を構成する。
【００４５】
本実施形態は、吸入口８１付近に空冷ファン８３を配置し、青色レーザ光源２および緑色レーザ光源３よりも吸入口８１に近い位置に赤色レーザ光源１を配置することにより、赤色レーザ光源１の放熱効果を高めることができる。これにより、外気温度が上昇した場合に赤色レーザ光源１の発振波長が変化することを防ぐことができる。本実施形態は、実施形態１と同様の効果を有する。本実施形態の放熱手段によれば、光出力４Ｗの赤色レーザ光源１の温度を所定の温度以内、例えば「環境温度＋１５度」以内に維持することができる。環境温度の最高値が例えば３５度の場合、赤色レーザ光源１の温度の最高値を５０度に抑えることができる。これにより、赤色レーザ光源１の寿命が短くなることを防ぐことができる。
【００４６】
（実施形態４）
本発明の実施形態４のレーザ投射装置を図９に示す。本実施形態のレーザ投射装置９００は、透過型の液晶パネル９５のバックライトとしてレーザ光源１，２，３を用いる液晶テレビである。赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３は、実施形態１と同じである。各レーザ光源には、実施形態３と同様に、放熱フィン８４が設けられる。本実施形態において、液晶パネル９５は４０インチであり、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３の出力は、それぞれ８Ｗ、４Ｗ、５Ｗである。
【００４７】
本実施形態のレーザ投射装置９００は、液晶パネル９５の側面の中央に光入射口９６を備える。光入射口９６は、図９において液晶パネル９５の下側の側面、すなわちレーザ投射装置９００を縦置きにした場合に液晶パネル９５の底面となる面に設けられる。各レーザ光源から出射されるレーザ光は、破線で示すように光入射口９６から液晶パネル９５に入射される。
【００４８】
レーザ投射装置９００は、液晶パネル９５の下側の筐体の側面に吸入口８１と排出口８２とを有し、吸入口８１付近に空冷ファン８３を有する。空冷ファン８３の近傍に赤色レーザ光源１が配置され、赤色レーザ光源１と排出口８２との間に、緑色レーザ光源３と青色レーザ光源２が配置される。本実施形態において、青色レーザ光源２が排出口８２側に配置される。吸入口８１から取り入れられた空気は赤色レーザ光源１を放熱後、緑色レーザ光源３及び青色レーザ光源２から熱を奪い、排出口８２に到達する。排出口８２は、熱を筐体の外部に放出する。吸入口８１、空冷ファン８３、放熱フィン８４及び排出口８２は、本実施形態の放熱手段を構成する。
【００４９】
本実施形態によれば、実施形態１〜３と同様の効果を有する。すなわち、赤色レーザ光源１の熱を放熱することにより、周囲環境温度が変化しても赤色半導体レーザの発振波長の変動を極めて小さくすることができる。
【００５０】
液晶パネル９５は熱に弱い。本実施形態のように各レーザ光源の熱が液晶パネル９５側に伝導しないように、吸入口８１、空冷ファン８３、レーザ光源１，２，３、及び排出口８２を配置することにより、液晶パネル９５の劣化を防ぐことができる。
【００５１】
また、液晶パネル９５の側面の中央又は中央付近に設けられた光入射口９６からレーザ光を入射することにより、液晶パネル９５の光の均一性、特に左右のバランスを良くすることができる。
【００５２】
なお、吸入口８１と排出口８２の位置は、図９に限定されない。吸入口８１と排出口８２の位置は、液晶パネル９５に赤、青、緑のレーザ光源１、２、３の熱が伝導しない位置であって、赤色レーザ光源１が青色及び緑色のレーザ光源２，３の廃熱の影響を受けない位置であれば良い。例えば、図１０から図１２に示す位置に、吸入口８１と排出口８２とを設けても良い。図１０〜１２において、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３の位置は図９と同じであり、図面上の筐体の中央から左側に赤色レーザ光源１が配置され、中央から右側に青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３が配置される。図１０〜１２において、青色レーザ光源２及び緑色レーザ光源３は、図示を省略している。
【００５３】
図１０の液晶テレビ９００ａにおいて、吸入口８１は筐体の左右の側面に設けられ、排出口８２は筐体の背面の底面寄りの中央に設けられる。赤色レーザ光源１は、吸入口８１と排出口８２との間に設けられ、吸入口８１と赤色レーザ光源１との間に空冷ファン８３が設けられる。この配置により、赤色レーザ光源１は、青色及び緑色のレーザ光源２，３の廃熱の影響を受けない。排出口８２は、赤色レーザ光源１の熱を液晶テレビ９００ａの背面から放熱する。熱を背面から放出することにより、液晶テレビ９００ａを見ているユーザが熱を感じないようにすることができる。
【００５４】
図１１の液晶テレビ９００ｂにおいて、吸入口８１は筐体の左右の側面に設けられ、排出口８２は、筐体の底面の中央に設けられる。空冷ファン８３は、左右の吸入口８１付近に設けられる。赤色レーザ光源１は、空冷ファン８３と排出口８２との間に設けられる。排出口８２は、赤色レーザ光源１の熱を液晶テレビ９００ｂの底面から放熱する。熱を底面から放出する液晶テレビ９００ｂは、液晶テレビ９００ｂを壁に掛ける場合や壁を背にして床面に配置する場合に適している。液晶テレビ９００ｂは、壁側に熱の影響を与えないようにすることができる。また、液晶テレビ９００ｂに台１１１を設けて、液晶テレビ９００ｂと床面との間に隙間を設けることにより、放熱効果を高めることができる。なお、液晶テレビ９００ｂを壁に掛けて使用する場合は、台１１１が無くても良い。
【００５５】
図１２の液晶テレビ９００ｃにおいて、吸入口８１は筐体の一方の側面に設けられ、排出口８２は、吸入口８１が設けられた側面の対辺に近い、筐体の背面に設けられる。赤色レーザ光源１の熱は、背面に設けられた排出口８２から外部に放出されるため、液晶テレビ９００ｃを見ているユーザに熱を感じさせないようにすることができる。なお、排出口８２の大きさを広くすることにより、放熱効果をさらに高めることができる。吸入口８１及び空冷ファン８３の配置は、図９と同じである。
【００５６】
なお、図９〜１２において、赤色レーザ光源１は図面上の筐体の左側に配置されたが、吸入口８１、排出口８２、及び空冷ファン８３の位置を左右逆にして、赤色レーザ光源１を筐体の右側に配置しても良い。
【００５７】
また、レーザ投射装置と放熱手段との組み合わせは、上記実施形態に限定されない。例えば、実施形態１又は実施形態２のレーザ投射装置１００は、実施形態３又は実施形態４の空冷による放熱手段を備えても良い。実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００、９００は、実施形態１又は実施形態２の水冷による放熱手段を備えても良い。
【００５８】
また、実施形態３及び実施形態４のレーザ投射装置７００，９００は、実施形態２のペルチェ素子５１を赤色レーザ光源１に備えて、ペルチェ素子５１による冷却と空冷ファン８３を用いた放熱とを組み合わせても良い。
【００５９】
（実施形態５）
赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサについて説明する。本実施形態のレーザ投射装置は、赤色レーザ光源１の温度を検出するために温度センサを備え、温度センサが検出した温度に基づいて動作する。本実施形態のレーザ投射装置は、実施形態１〜４のいずれかのレーザ投射装置と同じ構成を有する。温度センサの配置を図１３（ａ）に示す。温度センサ１３３は、赤色レーザ光源１を固定する金属の半導体レーザ固定ジグ１３２に埋め込まれており、赤色レーザ光源１のパッケージの温度を検出する。
【００６０】
赤色レーザ光源１は、パッケージの中に赤色レーザ光を発光する赤色半導体レーザチップ１３１を有する。赤色半導体レーザチップ１３１の層の構造を図１３（ｂ）に示す。赤色半導体レーザチップ１３１は、光を発光する活性層１３４を含む複数の層で形成される。本実施形態において、活性層１３４の温度は、温度センサ１３３が検出したパッケージの温度より約２０度高い。
【００６１】
［１つの温度センサを用いた場合の放熱の制御］
赤色レーザ光源１は、活性層１３４の温度が９０度以上に達してしまうと、寿命が急激に低下する。例えば、赤色レーザ光源１の発光パワーが８Ｗを超えると、環境温度が３５度のときであっても、活性層１３４の温度が９０度以上に達してしまうことがある。そのため、本実施形態のレーザ投射装置は、赤色半導体レーザチップ１３１の活性層１３４の温度を９０度以下に保つように、すなわち温度センサ１３３が検出したパッケージの温度が７０度を超えないように、温度センサ１３３が検出した温度に基づいて、装置全体を制御する。レーザ投射装置は、まず放熱手段を制御する。
【００６２】
例えば、本実施形態のレーザ投射装置が冷却水３１を流す放熱部４を備える実施形態１又は実施形態２のレーザ投射装置１００と同じ構成を有する場合、温度センサ１３３が検出した温度が７０度より十分に低いときに放熱部４を動作させず、温度センサ１３３が検出した温度が７０度に近づくと、放熱部４を動作させる。また、本実施形態のレーザ投射装置が空冷ファン８３を備える実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００，９００と同じ構成を有する場合、温度センサ１３３が検出した温度が高いときに空冷ファン８３の回転数を上げて、低いときに回転数を下げる。
【００６３】
本実施形態のレーザ投射装置が、実施形態２のペルチェ素子５１を実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００，９００の赤色レーザ光源１に対して備えた構成を有する場合、温度センサ１３３が検出したパッケージの温度が高温のとき（例えば７０度に近い高温のとき）にペルチェ素子５１と空冷ファン８３の両方を動作させ、低温のとき（例えば７０度より十分に低いとき）は空冷ファン８３のみを動作させるようにしても良い。
【００６４】
本実施形態のレーザ投射装置は、放熱手段を動作させても赤色半導体レーザチップ１３１の活性層１３４の温度が９０度以下にならないときは、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３の出力を均等に下げる。
【００６５】
本実施形態のレーザ投射装置が実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００，９００と同じ構成を有する場合、空冷ファン８３とは別の予備のファンをさらに備え、空冷ファン８３だけでは活性層１３４の温度が十分に低下しない場合に、予備のファンを動作させても良い。
【００６６】
本実施形態のレーザ投射装置は、活性層１３４の温度が下がらない場合に、警告を示すメッセージを表示しても良い。例えば、本実施形態のレーザ投射装置が実施形態３又は実施形態４のレーザ投射装置７００，９００と同じ構成を有する場合、空冷ファン８３の回転数を上げても活性層１３４の温度が十分に低下しないときに、「ファンの掃除をしてください」等のメッセージを表示しても良い。レーザ投射装置は、メッセージを表示するための表示部をさらに備えても良い。また、実施形態４のレーザ投射装置の場合、液晶パネル９５にメッセージを表示しても良い。
【００６７】
レーザ光源１，２，３は、発光効率及び投射効率が良いため、従来のランプ光源などと比較して、消費電力を低減できる一方、発熱源であるレーザ光源１、２、３を冷却するためには発熱の数倍の消費電力が必要となる。環境温度の変化に関わらず、常に放熱手段を動作させてレーザ光源１を冷却し、温度を一定にすると、消費電力が増大する。本実施形態は、温度センサ１３３を赤色レーザ光源１に設けて、温度センサ１３３が検出した温度に基づいて、放熱手段及びレーザ光源の動作を制御することにより、消費電力が増大することを防ぐことができる。なお、上記の温度センサ１３３が検出した温度に基づく放熱手段及びレーザ光源の制御は、レーザ投射装置に設けられた制御部により行っても良い。
【００６８】
［複数の温度センサを用いた場合の放熱の制御］
なお、温度センサの数は本実施形態に限定されず、レーザ投射装置は複数の温度センサを備えて、複数の温度センサによる検出結果により、放熱手段やレーザ光源を制御しても良い。例えば、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３に加えて、レーザ投射装置全体の温度を検出する温度センサを備えても良い。この場合、レーザ投射装置は、レーザ投射装置全体の温度を検出する温度センサと、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３との両方の検出結果に基づいて、放熱手段の動作及び各レーザ光源の出力パワー等を制御しても良い。例えば、赤色レーザ光源１用の温度センサ１３３に基づいて動作する赤色レーザ光源１用の空冷ファン８３と、レーザ投射装置全体の温度を検出する別の温度センサに基づいて動作するレーザ投射装置全体用の空冷ファンとをそれぞれ設ける。赤色レーザ光源１の温度がレーザ投射装置全体の温度を超えたときに、赤色レーザ光源１用の空冷ファン８３の回転数を上げる。また、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３とレーザ投射装置全体の温度を検出する温度センサとの両方の検出結果が所定の温度より高い場合に、赤色レーザ光源１用とレーザ投射装置の全体用の空冷ファン８３を同時にフル回転させる。フル回転させても二つの温度センサの温度が所定の温度を超えるときは、赤色、青色、緑色のレーザ光源１、２、３の出力を均等に低下させる。
【００６９】
また、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３に加えて、青又は緑のレーザ光源２，３の温度を検出する温度センサを備えても良い。また、赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３と、レーザ投射装置全体の温度を検出する温度センサとに加えて、さらに別の温度センサを設けても良い。本実施形態のレーザ投射装置は、少なくとも赤色レーザ光源１の温度を検出する温度センサ１３３を備えていれば良い。
【００７０】
なお、本実施形態においては、活性層１３４の温度が９０度を超えないように制御したが、この温度は９０度に限らない。例えば活性層１３４の温度が９０度より低い温度を超えないように制御しても良い。また、本実施形態において、活性層１３４の温度が、温度センサ１３３が検出したパッケージの温度より約２０度高い場合について説明したが、温度センサ１３３が検出する温度と活性層１３４の温度との差は、放熱構造及び出力等により変化することは言うまでもない。従って、本実施形態においては、温度センサ１３３が検出したパッケージの温度が７０度を超えないように制御したが、この温度は７０度に限定されず、レーザ投射装置は温度センサ１３３が検出する温度と活性層１３４の温度との差を考慮して、放熱手段やレーザ光源の出力を制御すれば良い。
【００７１】
（実施形態６）
本実施形態のレーザ投射装置は、赤色レーザ光の波長をロックする波長ロック手段を有する。本実施形態のレーザ投射装置は、実施形態１〜４のいずれかのレーザ投射装置と同じ構成を有する。波長ロック手段の構成を図１４に示す。本実施形態の波長ロック手段は、赤色レーザ光を波長ロックするＶＢＧ（ボリューム・ブラッグ・グレーティング）１４２である。赤色レーザ光源１から出射された赤色レーザ光は、レンズ１４１を介して、ＶＢＧ１４２に入射される。ＶＢＧ１４２は、９０％のレーザ光を透過し、１０％を赤色レーザ光源１に戻す。ＶＢＧ１４２は波長選択性を有し、赤色レーザ光源１から出射されるレーザ光はＶＢＧ１４２の波長にロックされる。これにより、環境温度が約３０度変化しても、赤色レーザ光源１の発振波長を一定にすることができる。
【００７２】
環境温度の変化が小さい間は、ＶＢＧ１４２により、発振波長を一定にすることができる。環境温度の変化が大きい場合は波長ロックがはずれるため、波長ロックがはずれたときは放熱手段を動作させる。これにより、低消費電力でＲＧＢの色合いを一定に保つことができる。なお、ＶＢＧ１４２は高出力が可能なワイドストライプの半導体レーザに対しても波長ロックが可能である。また、ＶＢＧ１４２は、小型で量産が容易である。
【００７３】
なお、実施形態１〜６において、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３の波長のピーク値及び出力パワーは上記実施形態に限らない。例えば、波長６５０ｎｍの出力２Ｗの赤色レーザ光源１、波長５３０ｎｍ、出力１．１Ｗの緑色レーザ光源３、及び波長４４７ｎｍの出力０．９Ｗの青色レーザ光源２を用いても良い。
【００７４】
なお、実施形態１〜６において、青色レーザ光源２は、４４０〜４６０ｎｍの範囲の半導体レーザが好ましい。
【００７５】
また、実施形態１〜６のレーザ投射装置は、赤色レーザ光源１、青色レーザ光源２、及び緑色レーザ光源３を有したが、レーザ光源の数は本実施形態に限定されず、例えば青緑色を発光するレーザ光源を加えても良い。
【００７６】
なお、実施形態１〜４のレーザ投射装置において、赤色レーザ光源１が最も放熱される構成であれば、青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３の位置は、上記実施形態に限定されない。例えば、青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３の位置は逆であっても良い。また、上記実施形態１〜６のレーザ投射装置は、赤、青、及び緑の全てのレーザ光源の熱を放熱したが、上記実施形態の青色レーザ光源２と緑色レーザ光源３であれば環境温度が高温であっても色合いを保つことができるため、必ずしも放熱する必要はない。上記実施形態の赤、青、緑のレーザ光源１，２及び３であれば、少なくとも赤色レーザ光源１の熱を放熱すれば良い。
【００７７】
なお、赤、青、緑のレーザ光源１，２，３の種類は、実施形態１〜６に限定しない。例えば、光波長変換素子を用いずに、緑色のレーザ光を発光する半導体レーザが実現すれば、緑色の半導体レーザを用いても良い。
【００７８】
上記実施形態では、青色レーザ光源２として青色のレーザ光を出射するＧａＮ半導体レーザを用い、緑色レーザ光源３として光波長変換素子により緑色のレーザ光を出射する光源を用いたため、青色と緑色のレーザ光源２，３は、環境温度の変化に対して波長の変化が小さかった。よって、レーザ投射装置は、赤色半導体レーザを用いた赤色レーザ光源１を優先的に放熱した。しかし、赤色レーザ光源１より波長の変化が大きい他の色のレーザ光源を用いる場合は、他の色のレーザ光源が最も放熱される構成であっても良い。本発明のレーザ投射装置は、放熱手段により、環境温度に対して波長がずれやすい光源がより放熱されるように構成されていれば良い。
【００７９】
なお、実施形態１〜４のレーザ投射装置は、映像を表示するプロジェクションディスプレイや液晶テレビであったが、レーザ投射装置の種類は上記実施形態に限らない。例えば、レーザ光を使用した照明装置であっても良い。上記実施形態の各放熱手段は、レーザ光を使用する装置に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明のレーザ投射装置は、環境温度変化に関わらず、赤色レーザ光源の発振波長を一定にすることができるという効果を有し、映像を表示するプロジェクションディスプレイや液晶テレビ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態１のレーザ投射装置の構成図
【図２】人間の赤、青、緑に対する感度を示す図
【図３】本発明の実施形態１の放熱手段を示す図
【図４】本発明の実施形態１の外気と各レーザ光源の温度分布を示す図
【図５】本発明の実施形態２の放熱手段を示す図
【図６】本発明の実施形態２の外気と各レーザ光源の温度分布を示す図
【図７】本発明の実施形態３のレーザ投射装置の構成図
【図８】本発明の実施形態３の放熱手段を示す図
【図９】本発明の実施形態４のレーザ投射装置の構成図
【図１０】本発明の実施形態４のレーザ投射装置における吸入口と排出口の他の配置を示す図
【図１１】本発明の実施形態４のレーザ投射装置における吸入口と排出口のさらに他の配置を示す図
【図１２】本発明の実施形態４のレーザ投射装置における吸入口と排出口のさらに他の配置を示す図
【図１３】（ａ）は本発明の実施形態５の温度センサの配置を示す図、（ｂ）は赤色半導体レーザチップ１３１の構成図
【図１４】本発明の実施形態６の波長ロック手段の構成図
【図１５】従来のレーザ投射装置の構成図
【符号の説明】
【００８２】
１      赤色レーザ光源
２      青色レーザ光源
３      緑色レーザ光源
４      放熱部
５      ミラー
６ａ，６ｂ    レンズ系
７      空間変調素子
８      スクリーン
９      水平偏向装置
１０    垂直偏向装置
３１    冷却水
５１    ペルチェ素子
８１    吸入口
８２    排出口
８３    空冷ファン
８４    放熱フィン
９５    液晶パネル
９６    光入射口
１００、１５０、７００、９００    レーザ投射装置
１１１  台
１３１  赤色半導体レーザチップ
１３２  半導体レーザ固定ジグ
１３３  温度センタ
１３４  活性層
１４１  レンズ
１４２  ＶＢＧ
９００ａ、９００ｂ、９００ｃ  液晶テレビ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３    レーザ光
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007040089.tif 000018
【図２】
2007040089.tif 000019
【図３】
2007040089.tif 000020
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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