(57)【要約】【課題】レーザ光源の構成部品の温度のそれぞれを最適に調整することにより、高効率な条件で駆動することが可能となされたレーザ光源装置を提供する。【解決手段】制御回路２１により、光センサによる半導体レーザ１０の光出力の検出値に基づいて、電力供給源２２から半導体レーザ素子１０へ供給する電流の値を制御するとともに、各サーミスタ２７，２８，２９により波長変換素子１１及び共振器ミラー１２の温度をそれぞれ検出しつつ、これら波長変換素子１１及び共振器ミラー１２の温度を温度制御素子２４，２５，２６によりそれぞれ独立に調整して発光光量を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザからの光が入射される波長変換素子と、
前記波長変換素子を経た光が入射される共振器ミラーと、
前記半導体レーザからの光出力を検出する光センサと、
前記半導体レーザに電力を供給する電力供給源を制御する制御回路と、
前記波長変換素子及び前記共振器ミラーの温度をそれぞれ検出するサーミスタと、
前記波長変換素子及び前記共振器ミラーの温度をそれぞれ独立に調整する温度制御素子と
を備え、
前記制御回路は、前記光センサによる前記半導体レーザの光出力の検出値に基づいて、前記電力供給源から前記半導体レーザへ供給する電流の値を制御するとともに、前記各サーミスタにより前記波長変換素子及び前記共振器ミラーの温度をそれぞれ検出しつつ、これら波長変換素子及び共振器ミラーの温度を前記温度制御素子によりそれぞれ独立に調整して、発光光量を調整する
ことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記半導体レーザの温度管理を行う
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源の出力光量を制御するレーザ光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビジョン装置やプロジェクタ装置に用いる光源として、レーザやＬＥＤなどの半導体光源が注目されている。特に、レーザ光源は、発光波長帯域が狭いため、レーザ光源を使用することにより、テレビジョン装置やプロジェクタ装置における再現可能な色の範囲を格段に広げることができ、表示画像の画質を大幅に改善することが期待できる。
【０００３】
ところで、従来のテレビジョン装置やプロジェクタ装置においては、表示画像や環境に応じて、光源の出力光量を動的に調整することによって、表示画質を最適化する技術が提案されている。
【０００４】
レーザ光源を用いたテレビジョン装置やプロジェクタ装置においても、より良質の表示画質を実現するため、光源の出力光量を調整することが望ましい。レーザ光源の出力光量を調整する技術として、特許文献１には、第１の共振キャビティの光路長及び第２の共振キャビティの光路長がほぼ一定となるように、各キャビティの温度を温度能動素子を用いてそれぞれ調整し、さらに、励起光源の温度を温度能動素子を用いて制御する技術が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、固体レーザ媒質の温度を、温度センサで検出しつつサーモモジュールで調整することにより、固体レーザ媒質の共振器長を調整する技術が記載されている。
【０００６】
これら従来の技術は、最も高効率な条件でレーザ光源を駆動するように、温度及び供給電力量を制御するものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−９３１８２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６３４００公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述したように表示画像や環境に応じて動的に光源の出力光量を制御しようとする場合には、従来の技術によっては、高効率な条件でレーザ光源を駆動することは困難である。これは、従来の技術においては、複数の部品から構成されるレーザ光源（固体レーザユニット）について、同一の温度制御を行っているからである。
【０００９】
すなわち、一般的なレーザ光源の構成部品である半導体レーザ、波長変換素子（非線形光学素子）及び共振器ミラーの温度特性は、それぞれ大きく異なっている。光源の出力光量を調整する際には、半導体レーザに供給する電力量を変化させるが、最適条件でレーザ光源を発光するためには、供給電力量の変化に応じて、各構成部品の温度のそれぞれを最適に調整する必要がある。
【００１０】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、レーザ光源の構成部品の温度のそれぞれを最適に調整することにより、高効率な条件で駆動することが可能となされたレーザ光源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】
【００１１】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係るレーザ光源装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１２】
〔構成１〕
半導体レーザと、半導体レーザからの光が入射される波長変換素子と、波長変換素子を経た光が入射される共振器ミラーと、半導体レーザからの光出力を検出する光センサと、半導体レーザに電力を供給する電力供給源を制御する制御回路と、波長変換素子及び共振器ミラーの温度をそれぞれ検出するサーミスタと、波長変換素子及び共振器ミラーの温度をそれぞれ独立に調整する温度制御素子とを備え、制御回路は、光センサによる半導体レーザの光出力の検出値に基づいて、電力供給源から半導体レーザへ供給する電流の値を制御するとともに、各サーミスタにより波長変換素子及び共振器ミラーの温度をそれぞれ検出しつつ、これら波長変換素子及び共振器ミラーの温度を温度制御素子によりそれぞれ独立に調整して、発光光量を調整することを特徴とするものである。
【００１３】
〔構成２〕
構成１を有するレーザ光源装置において、制御回路は、半導体レーザの温度管理を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
構成１を有する本発明に係るレーザ光源装置においては、制御回路は、光センサによる半導体レーザの光出力の検出値に基づいて、電力供給源から半導体レーザへ供給する電流の値を制御するとともに、各サーミスタにより波長変換素子及び共振器ミラーの温度をそれぞれ検出しつつ、これら波長変換素子及び共振器ミラーの温度を温度制御素子によりそれぞれ独立に調整するので、半導体レーザヘの供給電力量を動的に変化させたとしても、半導体レーザを最適な条件で発光させ、その出力を制御することができる。
【００１５】
構成２を有する本発明に係るレーザ光源装置においては、制御回路は、半導体レーザの温度管理を行うので、半導体レーザヘ供給する電流の値に応じた半導体レーザの温度上昇による半導体レーザの熱劣化や、短寿命化を防止することができる。
【００１６】
すなわち、本発明は、レーザ光源の構成部品の温度のそれぞれを最適に調整することにより、高効率な条件で駆動することが可能となされたレーザ光源装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るレーザ光源装置の構成について詳細に説明する。
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
図１は、一般的なレーザ光源の構成例を示すブロック図である。
【００１９】
本発明に係るレーザ光源装置におけるレーザ光源は、一般的なレーザ光源と同様に、図１に示すように、半導体レーザ１０、波長変換素子１１及び共振器ミラー１２から構成される。
【００２０】
このレーザ光源において、半導体レーザ１０に電力を供給すると、この半導体レーザ１０から赤外線Ｌ０が出力される。赤外線Ｌ０の一部は、波長変換素子（非線形光学素子）１１に入射し、この波長変換素子１１において第二次高調波である可視光線Ｌ１を発生させる。この可視光線Ｌ１は、共振器ミラー１２を透過して射出される。
【００２１】
赤外線Ｌ０及び可視光線Ｌ１の波長をλ０、λ１とすると、赤外線Ｌ０と可視光線Ｌ１との関係は、以下のように示される。
【００２２】
λ０＝２・λ１
また、波長変換素子１１において波長変換されなかった赤外線Ｌ０は、共振器ミラー１２において反射され、レーザ発振する。
【００２３】
図２は、本発明に係るレーザ光源装置の実施の形態における要部の構成を示すブロック図である。
【００２４】
本発明に係るレーザ光源装置は、図２に示すように、レーザ光源２０、制御回路２１及び電力供給源２２を有して構成される。レーザ光源２０は、前述したように、半導体レーザ１０、波長変換素子１１及び共振器ミラー１２から構成される。
【００２５】
また、このレーザ光源２０には、半導体レーザ１０、波長変換素子１１及び共振器ミラー１２のそれぞれに付随する温度制御素子２４，２５，２６及びサーミスタ２７，２８，２９を有している。各サーミスタ２７，２８，２９は、半導体レーザ１０、波長変換素子１１及び共振器ミラー１２の温度をそれぞれ検出する。また、各温度制御素子２４，２５，２６は、半導体レーザ１０、波長変換素子１１及び共振器ミラー１２の温度をそれぞれ独立に調整する。温度制御素子２４，２５，２６としては、例えば、ヒータやペルチェ素子などを使用することができる。
【００２６】
このレーザ光源装置においては、制御回路２１は、入力される光量調整信号に基づいて、電力供給源２２を制御し、レーザ光源２０に供給される電流量を制御する。また、制御回路２１は、各温度制御素子２４，２５，２６を独立に制御することにより、レーザ光源２０からの出力光量を調整する。
【００２７】
なお、出力光量を安定させるため、各温度制御素子２４，２５，２６の制御は、各サーミスタ２７、２８、２９からの検出値に基づいて、温度の再調整も行うようにするとよい。
【００２８】
図３は、本発明に係るレーザ光源装置の実施の形態における構成を示すブロック図である。
【００２９】
ところで、レーザ光源２０を構成する各部品１０，１１，１２は、温度に対してセンシティブである。そのため、環境温度の変化等の要因により、レーザ光源２０の出力光量が変化し得る。
【００３０】
そこで、このレーザ光源装置は、図３に示すように、レーザ光源２０からの出力光量を光センサ３０により検出し、この検出結果を制御回路２１にフィードバックすることにより、より安定した出力を得ることができる。
【００３１】
このレーザ光源装置においては、光センサ３０により得られる検出値に基づいて、レーザ光源２０ヘの電力供給量を制御することにより、出力光量をコントロールすることができる。そして、このレーザ光源装置においては、半導体レーザ１０に供給する電力量を変化させたときに、これに伴って半導体レーザ１０以外の部品（波長変換素子１１及び共振器ミラー１２）に熱的影響が発生するが、サーミスタ２８，２９により各部品の温度を検出し、温度制御素子２５，２６により、各部品ごとに独立に温度制御することができる。
【００３２】
〔第２の実施の形態〕
前述の第１の実施の形態においては、レーザ光源２０への供給電力量を制御することにより、レーザ光源２０の出力光量を調整している。しかし、供給電力量を制御すると、電源の回路規模の増大や、電源効率の悪化につながる場合がある。また、レーザ光源２０においては、電力供給量に依存して発光波長が変化し、出力光の色が変化して、光の品位が損なわれる場合がある。そこで、この第２の実施の形態においては、レーザ光源２０への供給電力量を一定の値として、レーザ光源２０の出力光量を調整する。
【００３３】
すなわち、このレーザ光源装置は、後述するように、レーザ光源２０の各構成部品（波長変換素子１１、または、共振器ミラー１２）の温度を制御することにより、出力光量をコントロールするようになっている。
【００３４】
図４は、波長変換素子１１における素子温度と第二次高調波の出力光量の関係を示すグラフである。
【００３５】
本発明に係るレーザ光源装置を構成する波長変換素子１１は、図４に示すように、温度特性を有している。すなわち、素子温度によって、第二次高調波の出力は変動する。この温度特性を利用し、波長変換素子１１の温度を積極的に制御することにより、レーザ光源２０の出力光である可視光線Ｌ１の光量を調整することができる。
【００３６】
図５は、レーザ光源の構成の他の例を示すブロック図である。
【００３７】
なお、レーザ光源には、図５に示すように、前述した構成とは異なる構成を採っているものが存在する。すなわち、図５に示すように、このレーザ光源４３は、半導体レーザ４０及び共振器ミラー４１により構成されており、このレーザ光源４３の外に波長変換素子４２が配置される。このレーザ光源４３からは、レーザ発振した赤外線Ｌ０が出力され、このレーザ光源４３の外において、波長変換素子４２により赤外線Ｌ０が可視光線Ｌ１に変換される。
【００３８】
このように構成されたレーザ光源４３を用いる場合であっても、前述したように、波長変換素子４２の温度制御を行うことにより、出力光量の調整を行うことが可能である。
【００３９】
図６は、共振器ミラー１２の温度特性を示すグラフであり、（ａ）は波長と透過率との関係を示し、（ｂ）は温度とピーク波長λｐとの関係を示す。
【００４０】
次に、共振器ミラー１２の温度特性について考える。共振器ミラー１２は、図６中の（ａ）に示すように、特定のピーク波長λｐを中心とする波長帯域の光のみを反射する特性がある。すなわち、共振器ミラー１２は、半導体レーザ１０から出力される赤外線Ｌ０の波長のみを反射することによりレーザ発振するように構成されている。したがって、この共振器ミラー１２は、波長変換素子１１により生成された可視光線Ｌ１は透過させ、レーザ光源２０から出力させる。
【００４１】
なお、共振器ミラー１２が反射する波長帯域の波長幅ｗは、１ｎｍ以下であることが多い。
【００４２】
そして、共振器ミラー１２は、図６中の（ｂ）に示すように、温度に依存してピーク波長λｐの波長が変化する。
【００４３】
このような共振器ミラー１２の温度特性を利用し、共振器ミラー１２における反射波長（ピーク波長λｐ）を積極的に制御することによって、赤外線Ｌ０の発振効率を変化させることができる。つまり、共振器ミラー１２の温度を制御することによって、レーザ光源２０の出力光量を調整することができる。
【００４４】
〔第３の実施の形態〕
さらに、本発明に係るレーザ光源装置においては、制御回路２１により、半導体レーザ１０の温度管理を行うことができる。
【００４５】
レーザ光源においては、半導体レーザ１０ヘ供給する電流の値に応じて半導体レーザ１０の温度上昇が生じ、半導体レーザ１０は、熱劣化や、短寿命化を起こす場合がある。そこで、半導体レーザ１０の温度管理を行うことにより、このような熱劣化や短寿命化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】一般的なレーザ光源の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るレーザ光源装置の実施の形態における要部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るレーザ光源装置の実施の形態における構成を示すブロック図である。
【図４】波長変換素子における素子温度と第二次高調波の出力光量の関係を示すグラフである。
【図５】レーザ光源の構成の他の例を示すブロック図である。
【図６】共振器ミラーの温度特性を示すグラフであり、（ａ）は波長と透過率との関係を示し、（ｂ）は温度とピーク波長との関係を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１０，４０  半導体レーザ
１１，４２  波長変換素子
１２，４１  共振器ミラー
２０，４３  レーザ光源
２１        制御回路
２２        電力供給源
２５，２６  温度制御素子
２８，２９  サーミスタ
３０        光センサ
【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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