(57)【要約】【課題】簡易な構成かつ製造コストの低減が可能な波長変換素子を用いて、高い効率で光を射出することが可能な光源装置等を提供すること。【解決手段】発光素子である半導体素子１１と、波長変換素子であるＳＨＧ素子１２と、を有し、波長変換素子は、発光素子から射出した光が入射する第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１から入射した光を射出する第２面Ｓ２と、を備え、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２の間を透過する光の波長を変換する光学結晶１５と、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２のうち少なくとも第１面Ｓ１に設けられ、光学結晶１５へ入射する光を透過させる光透過層である第１光透過層１４及び第２光透過層１６と、を有し、光透過層は、発光素子からの光に対する位相整合温度を目標として温度が調節された光学結晶１５へ発光素子からの光を入射させたときの光透過層の所定温度を含む温度範囲において屈折率温度係数が正である部材を用いて構成される。【選択図】図７
2009251006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する発光素子と、
前記発光素子から射出した光の波長を変換する波長変換素子と、を有し、
前記波長変換素子は、
前記発光素子から射出した光が入射する第１面と、前記第１面から入射した光を射出す
る第２面と、を備え、前記第１面及び前記第２面の間を透過する光の波長を変換する光学
結晶と、
前記第１面及び前記第２面のうち少なくとも前記第１面に設けられ、前記光学結晶へ入
射する光を透過させる光透過層と、を有し、
前記光透過層は、前記発光素子からの光に対する位相整合温度を目標として温度が調節
された前記光学結晶へ前記発光素子からの光を入射させたときの前記光透過層の所定温度
を含む温度範囲において屈折率温度係数が正である部材を用いて構成されることを特徴と
する光源装置。
【請求項２】
前記第２面から射出した光が入射する位置に設けられ、前記発光素子との間にて前記発
光素子からの光を共振させる共振器と、
前記第１面に設けられた前記光透過層である第１光透過層と、
前記第２面に設けられた前記光透過層である第２光透過層と、を有することを特徴とす
る請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第２光透過層は、前記共振器にて光を収束させることを特徴とする請求項２に記載
の光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置から射出した光を
用いて画像を表示することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
第１面と、前記第１面とは反対側に設けられた第２面と、を備え、前記第１面及び前記
第２面の間を透過する光の波長を変換する光学結晶と、
前記第１面及び前記第２面のうち少なくとも前記第１面に設けられ、前記光学結晶へ入
射する光を透過させる光透過層と、を有し、
前記光透過層は、所定温度を含む温度範囲において屈折率温度係数が正である部材を用
いて構成されることを特徴とする波長変換素子。
【請求項６】
前記第１面に設けられた前記光透過層である第１光透過層と、
前記第２面に設けられた前記光透過層である第２光透過層と、を有することを特徴とす
る請求項５に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記第１光透過層及び前記第２光透過層は、前記第１光透過層及び前記第２光透過層が
前記所定温度であるとき、前記第１面及び前記第２面の間にて光を収束させることを特徴
とする請求項６に記載の波長変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、プロジェクタ及び波長変換素子、特に、プロジェクタの光源装置
に用いられる波長変換素子の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの光源装置として、レーザ光源を用いる技術が提案されている。プ
ロジェクタ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、
良好な演色性、長寿命、瞬時に点灯及び消灯が可能である等の特長がある。レーザ光源は
、発光素子からの基本波光をそのままの波長で射出するものに対して、基本波光の波長を
変換して射出するものがある。基本波光の波長を変換する波長変換素子として、例えば第
二高調波発生（Second−Harmonic  Generation；ＳＨＧ）素子が知られている。ＳＨＧ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。波長変換素子は、通常、波長変換素子を透過
する光のエネルギー密度に略比例して、波長変換効率が向上することが知られている。例
えば、特許文献１には、波長変換素子を構成する光学結晶のうち光を入射させる入射面及
び光を射出させる射出面の少なくとも一方を球面とする技術が提案されている。入射面及
び射出面の少なくとも一方を球面等の曲面としてレンズ作用を持たせることにより、光学
結晶内で光を収束させる。光学結晶内で光を収束させ、光のエネルギー密度を高めること
で、波長変換素子は、高い効率での波長変換が可能となる。波長変換素子を用いる光源装
置は、別途集光レンズを用いる場合に対して簡易な構成にできる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４８０６６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、光学結晶に曲面を形成するには、非常に高い精度での加工や研磨が必要となる
ために、波長変換素子の製造コストの低減が困難で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、簡易な構成かつ製造コストの低減が可能な波長
変換素子を用いて、高い効率で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
るプロジェクタ、及び、簡易な構成かつ製造コストの低減が可能で、高い効率での波長変
換を可能とする波長変換素子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】
【０００５】
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、光を射出す
る発光素子と、発光素子から射出した光の波長を変換する波長変換素子と、を有し、波長
変換素子は、発光素子から射出した光が入射する第１面と、第１面から入射した光を射出
する第２面と、を備え、第１面及び第２面の間を透過する光の波長を変換する光学結晶と
、第１面及び第２面のうち少なくとも第１面に設けられ、光学結晶へ入射する光を透過さ
せる光透過層と、を有し、光透過層は、発光素子からの光に対する位相整合温度を目標と
して温度が調節された光学結晶へ発光素子からの光を入射させたときの光透過層の所定温
度を含む温度範囲において屈折率温度係数が正である部材を用いて構成されることを特徴
とする。
【０００６】
光透過層へ入射した光は、光透過層の熱レンズ効果による屈折作用を受ける。所定温度
において屈折率温度係数が正である部材により構成された光透過層を用いることで、光学
結晶内において光を収束させる。光学結晶内で光を収束させ、光のエネルギー密度を高め
ることで、波長変換素子は、高い効率での波長変換が可能となる。また、光学結晶上に光
透過層を形成することは比較的容易であって、波長変換素子を簡易な構成とし、製造コス
トを低減できる。これにより、簡易な構成かつ製造コストの低減が可能な波長変換素子を
用いて、高い効率で光を射出することが可能な光源装置を得られる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、第２面から射出した光が入射する位置に設けら
れ、発光素子との間にて発光素子からの光を共振させる共振部と、第１面に設けられた光
透過層である第１光透過層と、第２面に設けられた光透過層である第２光透過層と、を有
することが望ましい。これにより、発光素子及び共振器の間で往復させる光を高い効率で
波長変換できる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、第２光透過層は、共振器にて光を収束させるこ
とが望ましい。共振器で反射した光は、共振器へ入射したときと略同じ光路を逆に辿り、
発光素子の方向へ進行する。これにより、発光素子及び共振器の間で往復させる光の損失
を低減させる。
【０００９】
さらに、本発明に係るプロジェクタは、上記の光源装置を有し、光源装置から射出した
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、高い
効率で光を射出させる。これにより、高い効率で明るい画像を表示可能なプロジェクタを
得られる。
【００１０】
さらに、本発明に係る波長変換素子は、第１面と、第１面とは反対側に設けられた第２
面と、を備え、第１面及び第２面の間を透過する光の波長を変換する光学結晶と、第１面
及び第２面のうち少なくとも第１面に設けられ、光学結晶へ入射する光を透過させる光透
過層と、を有し、光透過層は、所定温度を含む温度範囲において屈折率温度係数が正であ
る部材を用いて構成されることを特徴とする。所定温度とは、光学結晶へ入射させる光に
対する位相整合温度を目標として温度が調整された光学結晶へ光を入射させたときの光透
過層の温度であるとする。これにより、簡易な構成かつ製造コストの低減が可能で、高い
効率での波長変換を可能とする波長変換素子を得られる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、第１面に設けられた光透過層である第１光透過
層と、第２面に設けられた光透過層である第２光透過層と、を有することが望ましい。こ
れにより、第１面から光学結晶へ入射する光、第２面から光学結晶へ入射する光のいずれ
も光学結晶内で収束させることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、第１光透過層及び第２光透過層は、第１光透過
層及び第２光透過層が所定温度であるとき、第１面及び第２面の間にて光を収束させるこ
とが望ましい。これにより、第１面及び第２面の間にて光のエネルギー密度を高め、高い
効率で波長変換できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【実施例１】
【００１４】
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、第１波長の基本波光を射出する
面発光型の半導体素子である。半導体素子１１は、第１波長の光を射出する発光素子とし
て機能する。基本波光は、例えば赤外光である。第１波長は、例えば１０６４ｎｍである
。
【００１５】
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。基板２１は、例えば
、半導体ウエハからなる。ミラー層２２は、基板２１の上に形成されている。ミラー層２
２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２２を構成する各
層の厚さ、各層の材料、層の数は、第１波長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。活性層２３は、ミラー層２２の表面に積層させて設けられてい
る。活性層２３は、不図示の電力供給部に接続されている。電力供給部を介して所定量の
電流が供給されると、活性層２３は基本波光を射出する。半導体素子１１は、活性層２３
の射出面から、ミラー層２２や基板２１に略直交する方向へ基本波光を射出する。
【００１６】
図１に戻って、ＳＨＧ素子１２は、半導体素子１１及び外部共振器１３の間の光路中に
設けられている。ＳＨＧ素子１２は、半導体素子１１から射出した第１波長の基本波光を
波長変換することにより、第２波長の高調波光を射出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。第２波長は、第１波長の半分の波長であって、例えば５３２ｎ
ｍである。
【００１７】
ＳＨＧ素子１２は、第１光透過層１４、光学結晶１５、第２光透過層１６、及びヒータ
１７を有する。光学結晶１５は、例えば、非線形光学結晶である。非線形光学結晶として
は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の分極反転結晶（Periodically  Poled
Lithium  Niobate；ＰＰＬＮ）を用いる。光学結晶１５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。光学結晶１５は、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２を有す
る直方体形状をなしている。第１面Ｓ１は、光学結晶１５のうち半導体素子１１へ向けら
れた面である。第２面Ｓ２は、光学結晶１５のうち第１面Ｓ１とは反対側の面であって、
外部共振器１３へ向けられた面である。光学結晶１５は、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２の間
を透過する光の波長を変換する。
【００１８】
第１光透過層１４は、光学結晶１５の第１面Ｓ１に設けられている。第１光透過層１４
は、半導体素子１１から光学結晶１５の第１面Ｓ１へ入射する光を透過させる光透過層で
ある。第２光透過層１６は、光学結晶１５の第２面Ｓ２に設けられている。第２光透過層
１６は、外部共振器１３から光学結晶１５の第２面Ｓ２へ入射する光を透過させる光透過
層である。第１光透過層１４及び第２光透過層１６は、所定温度を含む温度範囲において
屈折率温度係数が正である透明部材を用いて構成されている。なお、第１光透過層１４及
び第２光透過層１６は、光学的に略透明であることが好ましいが、光透過性を有していれ
ば良く、必ずしも透明である必要はない。
【００１９】
屈折率温度係数は、温度を変化させた場合における屈折率の変化量を表す。屈折率温度
係数が正である場合、温度上昇に応じて、屈折率は高くなる。ヒータ１７は、光学結晶１
５へ熱を供給することにより光学結晶１５の温度を調節する。ヒータ１７としては、例え
ば電熱ヒータを用いる。
【００２０】
外部共振器１３は、半導体素子１１から射出した第１波長の基本波光を共振させる共振
器である。外部共振器１３としては、回折により第１波長の光を選択的に反射する体積ホ
ログラムを用いる。体積ホログラムは、赤外領域において、第１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。また、体積ホログラム
は、可視領域において、第２波長を含む広い波長域の光を透過させる。
【００２１】
体積ホログラムは、例えば、ＶＨＧ（Volume  Holographic  Grating）である。ＶＨＧ
は、ＬｉＮｂＯ３、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され
ている。体積ホログラムには、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。体積ホログラムは、干渉縞に対して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。干渉縞は、外部共振器１３へ入射した光を反射する反射構
造として機能する。半導体素子１１のミラー層２２（図２参照）、及び外部共振器１３は
、第１波長の光を共振させる共振構造を構成する。
【００２２】
図３は、サーミスタ２５による計測結果に基づいて光学結晶１５の温度を調節するため
のブロック構成を示す。サーミスタ２５は、光学結晶１５の温度の変化を抵抗値の変化と
して温度制御部２６へ出力する。温度制御部２６は、サーミスタ２５により計測された温
度と光学結晶１５の設定温度との温度差から、ヒータ１７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１７へ供給する。温度制御部２６は、サーミスタ２
５による計測結果に基づいてヒータ１７のフィードバック制御を行う。光学結晶１５の設
定温度は、半導体素子１１からの第１波長の基本波光に対して光学結晶１５が位相整合条
件を満足する位相整合温度である。ヒータ１７は、設定温度である位相整合温度を目標と
して、光学結晶１５の温度を調節する。
【００２３】
なお、ヒータ１７は、光学結晶１５の温度を調節可能であればいずれの位置に設けても
良く、図１に示す位置に設ける場合に限られない。温度調節部としては、ヒータ１７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。図１では、サ
ーミスタ２５及び温度制御部２６の図示を省略している。サーミスタ２５は、光学結晶１
５の温度を計測可能であれば、いずれの位置に設けても良い。
【００２４】
図４は、本実施例の比較例に係る光源装置３０の概略構成を示す。本比較例のＳＨＧ素
子３１は、図１に示す本実施例のＳＨＧ素子１２から第１光透過層１４及び第２光透過層
１６を取り除いたものである。半導体素子１１は、熱レンズ効果により、収束ぎみの基本
波光を射出する。半導体素子１１は、電流供給、及び基本波光の照射により局所的に温度
が上昇する。熱レンズ効果は、局所的な温度上昇から生じた屈折率分布によって、レンズ
と同様に光を屈折させる現象である。
【００２５】
外部共振器１３は、半導体素子１１から射出する光の焦点と反射構造とを一致させて配
置される。基本波光の焦点と反射構造とを一致させることで、外部共振器１３で反射した
光は、外部共振器１３へ入射するときと略同じ光路を逆に辿って、半導体素子１１へ入射
する。本比較例の場合、半導体素子１１から射出した光のエネルギー密度は、外部共振器
１３の位置において最も高くなる。ＳＨＧ素子３１において高い波長変換効率を実現する
には、光学結晶１５内でさらに光を収束させることが望ましい。
【００２６】
図５は、本実施例に係る光源装置１０において、ＳＨＧ素子１２に設けられた第１光透
過層１４へ入射する光の振舞いを説明するものである。図６は、図５に示すｘ方向におけ
る位置と、第１光透過層１４の温度、屈折率との関係を説明するものである。ｘ方向は、
半導体素子１１からの基本波光の進行方向に直交する方向であるとする。図６に示すグラ
フは、縦軸及び横軸のいずれも、単位は任意であるとする。
【００２７】
第１光透過層１４は、ヒータ１７により温度が調節されている光学結晶１５（図１参照
）からの熱を受ける。また、第１光透過層１４は、半導体素子１１（図１参照）からの基
本波光が照射することによって、局所的な温度上昇が生じる。図６の上段において実線で
表すように、第１光透過層１４の温度は、半導体素子１１からの光束の中心位置Ｃで最も
高くなり、中心位置Ｃから離れるに従って低くなる。第１光透過層１４を構成する透明部
材は、ヒータ１７により温度が調節された光学結晶１５へ半導体素子１１からの光を入射
させたときの第１光透過層１４の所定温度を含む温度範囲において、屈折率温度係数が正
となる性質を持つ。
【００２８】
屈折率温度係数が正である温度範囲において、第１光透過層１４は、温度が高くなるに
従って屈折率が高くなる。図６の下段において実線で表すように、第１光透過層１４の屈
折率は、半導体素子１１からの光束の中心位置Ｃで最も高くなり、中心位置Ｃから離れる
に従って低くなる。
【００２９】
ヒータ１７からの熱によって第１光透過層１４が光学結晶１５の位相整合温度Ｔｓｈｇ
と同じ温度になるとする。第１光透過層１４を構成する部材の屈折率温度係数をｄ（Δｎ
／ΔＴ）、半導体素子１１からの光が照射するときの第１光透過層１４の中心位置Ｃの温
度をＴｃとすると、第１光透過層１４に生じる屈折率差は、（Ｔｃ−Ｔｓｈｇ）×ｄ（Δ
ｎ／ΔＴ）となる。第１光透過層１４は、かかる屈折率分布により、半導体素子１１から
入射した光束を収束させる。
【００３０】
第２光透過層１６は、第１光透過層１４と同様に、入射した光束を収束させる。第２光
透過層１６を構成する透明部材は、ヒータ１７により温度が調節された光学結晶１５へ半
導体素子１１からの光を入射させたときの第２光透過層１６の所定温度を含む温度範囲に
おいて、屈折率温度係数が正となる性質を持つ。第１光透過層１４及び第２光透過層１６
は、熱レンズ効果により、凸レンズと同様に機能する。なお、屈折率温度係数が負である
場合、第１光透過層１４の屈折率は、図６の下段において破線で示すように、半導体素子
１１からの光束の中心位置Ｃで最も低くなり、中心位置Ｃから離れるに従って高くなる。
【００３１】
図７は、本実施例に係る光源装置１０における光の振舞いを説明するものである。上記
の比較例の場合と同様に、半導体素子１１は、熱レンズ効果により収束ぎみの基本波光を
射出する。半導体素子１１から第１光透過層１４へ入射した光は、第１光透過層１４での
屈折作用により収束する。第１面Ｓ１から光学結晶１５へ入射した光は、第１面Ｓ１及び
第２面Ｓ２の間の焦点において収束し、焦点を通過した後は拡散する。第２面Ｓ２から射
出し第２光透過層１６へ入射した光は、第２光透過層１６での屈折作用により収束する。
第２光透過層１６は、外部共振器１３にて光を収束させる。外部共振器１３は、第２光透
過層１６から射出する光の焦点に反射構造を一致させて配置される。
【００３２】
第１光透過層１４の後側焦点と、第２光透過層１６の前側焦点とは、略一致する。第２
光透過層１６の後側焦点と、外部共振器１３の反射構造とは、略一致する。第１光透過層
１４の焦点距離は、第１光透過層１４を構成する部材の屈折率温度係数、及び第１光透過
層１４の膜厚により決定される。第１光透過層１４を構成する部材を適宜選択すること、
第１光透過層１４の膜厚を調整することにより、所望の焦点距離の第１光透過層１４を得
られる。第２光透過層１６について所望の焦点距離とする場合も、第１光透過層１４の場
合と同様に、第２光透過層１６を構成する部材を適宜選択し、第２光透過層１６の膜厚を
調整する。第１光透過層１４及び第２光透過層１６により所望の位置で光を収束させるこ
とが可能であることから、光源装置１０は、比較的高い自由度の設計が可能である。
【００３３】
第１面Ｓ１から光学結晶１５へ基本波光を入射させることにより生じた高調波光は、外
部共振器１３を透過し、光源装置１０の外部へ進行する。光学結晶１５で波長変換されず
に外部共振器１３へ入射した基本波光は、外部共振器１３で反射する。外部共振器１３で
反射した光は、外部共振器１３へ入射するときと略同じ光路を逆に辿って、ＳＨＧ素子１
２へ入射する。第２光透過層１６により外部共振器１３にて光を収束させることで、半導
体素子１１及び外部共振器１３の間で往復させる光の損失を低減させる。
【００３４】
ＳＨＧ素子１２から半導体素子１１へ入射した基本波光は、ミラー層２２（図２参照）
で反射し、ＳＨＧ素子１２の方向へ進行する。ミラー層２２及び外部共振器１３の間で基
本波光を共振させることにより、活性層２３（図２参照）は、基本波光を増幅させる。ま
た、ミラー層２２及び外部共振器１３で反射した基本波光は、活性層２３により新たに射
出した基本波光と共振して増幅される。ＳＨＧ素子１２は、第１光透過層１４及び第２光
透過層１６により光学結晶１５内で光を収束させ、光のエネルギー密度を高めることで、
高い効率での波長変換が可能となる。
【００３５】
第１光透過層１４及び第２光透過層１６は、例えば、光学結晶１５の表面に材料を塗布
することにより形成される。第１光透過層１４及び第２光透過層１６は、例えば、互いに
並列させた複数の光学結晶１５に対して一括して材料を塗布することにより形成でき、量
産に適している。ＳＨＧ素子１２は、光学結晶１５上に形成された第１光透過層１４及び
第２光透過層１６を用いる簡易な構成により、高い波長変換効率を実現できる。これによ
り、ＳＨＧ素子１２について、簡易な構成かつ製造コストの低減を可能とし、高い効率で
波長変換された光を射出できるという効果を奏する。光源装置１０は、簡易な構成かつ製
造コストの低減が可能なＳＨＧ素子１２を用いて、高い効率で光を射出することができる
。
【００３６】
第１光透過層１４及び第２光透過層１６を構成する透明部材としては、例えば、ガラス
、石英、ポリミド、エタロン等を用いる。ガラスとしては、例えば、株式会社オハラの光
学ガラスＬ−ＬＡＨ８１、Ｌ−ＬＡＨ８４、Ｓ−ＬＡＨ６０、Ｓ−ＬＡＨ７９、ＰＢＨ５
６等を用いる。第１光透過層１４及び第２光透過層１６は、ヒータ１７により温度が調節
された光学結晶１５へ半導体素子１１からの光を入射させたときの所定温度において屈折
率温度係数が大きい部材を用いて構成することが望ましい。屈折率温度係数が大きいほど
、第１光透過層１４及び第２光透過層１６は、光を進行させる方向について薄型にできる
。第１光透過層１４及び第２光透過層１６を薄型にすることで、第１光透過層１４及び第
２光透過層１６での吸収による光の損失を低減させることができる。ガラスを用いて構成
された第１光透過層１４及び第２光透過層１６は、例えば、スパッタによりガラス材料の
薄膜を形成する手法や、ＳＯＧ（spin  on  glass）を液状にし、数百度程度で焼くこと
により固化させる手法を用いて、光学結晶１５に形成する。
【００３７】
ＳＨＧ素子１２は、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２の間の中心に近い位置を焦点とすること
が望ましい。これにより、光学結晶１５内における光のエネルギー密度を最も高め、ＳＨ
Ｇ素子１２は、最も高い効率で光を波長変換させることができる。光源装置１０は、外部
共振器１３を有するものに限られない。例えば、光源装置１０は、内部に共振構造を持つ
半導体素子とＳＨＧ素子１２とを組み合わせることで、外部共振器１３を省略しても良い
。この場合、ＳＨＧ素子１２は、第１光透過層１４及び第２光透過層１６のうち、第２光
透過層１６を省略しても良い。ＳＨＧ素子１２は、少なくとも第１光透過層１４により光
を収束させることで、波長変換効率を高める効果を得られる。
【実施例２】
【００３８】
図８は、本発明の実施例２に係るプロジェクタ４０の概略構成を示す。プロジェクタ４
０は、スクリーン４９に光を投写し、スクリーン４９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４０は、赤色（Ｒ）光用
光源装置４１Ｒ、緑色（Ｇ）光用光源装置４１Ｇ、青色（Ｂ）光用光源装置４１Ｂを有す
る。各色光用光源装置４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ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４０は、各色光用光源装置４１Ｒ、４
１Ｇ、４１Ｂからの光を用いて画像を表示する。
【００３９】
Ｒ光用光源装置４１Ｒは、Ｒ光を射出する光源装置である。拡散素子４２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４２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；ＣＧ
Ｈ）を用いる。フィールドレンズ４３は、Ｒ光用光源装置４１Ｒからの光を平行化させ、
Ｒ光用空間光変調装置４４Ｒへ入射させる。Ｒ光用空間光変調装置４４Ｒは、画像信号に
応じてＲ光を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４４Ｒ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４５へ入射する。
【００４０】
Ｇ光用光源装置４１Ｇは、Ｇ光を射出する光源装置である。拡散素子４２及びフィール
ドレンズ４３を経た光は、Ｇ光用空間光変調装置４４Ｇへ入射する。Ｇ光用空間光変調装
置４４Ｇは、画像信号に応じてＧ光を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４４Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプ
リズム４５のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００４１】
Ｂ光用光源装置４１Ｂは、Ｂ光を射出する光源装置である。拡散素子４２及びフィール
ドレンズ４３を経た光は、Ｂ光用空間光変調装置４４Ｂへ入射する。Ｂ光用空間光変調装
置４４Ｂは、画像信号に応じてＢ光を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４４Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプ
リズム４５のうちＲ光が入射する面、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。
【００４２】
クロスダイクロイックプリズム４５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４６、４７を有する。第１ダイクロイック膜４６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４７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４５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４８の方向へ射出する。投写レンズ４８は、クロスダイク
ロイックプリズム４５で合成された光をスクリーン４９に向けて投写する。
【００４３】
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４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを
用いることにより、プロジェクタ４０は、高い効率で明るい画像を表示することができる
。なお、プロジェクタ４０は、各色光用光源装置４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの少なくとも一
つが上記の光源装置１０と同様の構成であれば良い。例えば、Ｒ光用光源装置４１Ｒは、
半導体素子からの光を波長変換せずそのまま射出する構成であっても良い。
【００４４】
プロジェクタ４０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  Valv
e）等を用いても良い。プロジェクタ４０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４０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４０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４０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４０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４０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。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明に係る光源装置は、プロジェクタに用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図２】半導体素子の断面構成を模式的に表した図。
【図３】光学結晶の温度を調整するためのブロック構成を示す図。
【図４】実施例１の比較例に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図５】ＳＨＧ素子に設けられた第１光透過層へ入射する光の振舞いを説明する図。
【図６】ｘ方向における位置と、第１光透過層の温度、屈折率との関係を示す図。
【図７】実施例１に係る光源装置における光の振舞いを説明する図。
【図８】本発明の実施例２に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１０  光源装置、１１  半導体素子、１２  ＳＨＧ素子、１３  外部共振器、１４  第
１光透過層、１５  光学結晶、１６  第２光透過層、１７  ヒータ、Ｓ１  第１面、Ｓ２
第２面、２１  基板、２２  ミラー層、２３  活性層、２５  サーミスタ、２６  温度
制御部、３０  光源装置、３１  ＳＨＧ素子、４０  プロジェクタ、４１Ｒ  Ｒ光用光源
装置、４１Ｇ  Ｇ光用光源装置、４１Ｂ  Ｂ光用光源装置、４２  拡散素子、４３  フィ
ールドレンズ、４４Ｒ  Ｒ光用空間光変調装置、４４Ｇ  Ｇ光用空間光変調装置、４４Ｂ
Ｂ光用空間光変調装置、４５  クロスダイクロイックプリズム、４６  第１ダイクロイ
ック膜、４７  第２ダイクロイック膜、４８  投写レンズ、４９  スクリーン
【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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