(57)【要約】【課題】外部共振器を用いて効率良く光を射出でき、かつスペックルノイズの発生を低減可能な光源装置、その光源装置を用いる照明装置、モニタ装置及び画像表示装置を提供すること。【解決手段】光を射出する複数の発光部１２を並列させた光源部である半導体素子１１と、光源部から射出された光を共振させる外部共振器である体積ホログラム１７と、光源部及び外部共振器の間の光路中に設けられ、光源部から射出された光の波長を変換する波長変換素子であるＳＨＧ素子１４と、光源部の温度を調節する流体流動部１３と、外部共振器の温度を調節する外部共振器用熱供給部１８と、波長変換素子の温度を調節する波長変換素子用熱供給部１５と、を有し、流体流動部１３、外部共振器用熱供給部１８及び波長変換素子用熱供給部１５は、複数の発光部１２を並列させた方向に略平行な方向である特定方向へ温度勾配を付与する。【選択図】図１
2009054672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する複数の発光部を並列させた光源部と、
前記光源部から射出された光を共振させる外部共振器と、
前記光源部及び前記外部共振器の間の光路中に設けられ、前記光源部から射出された光の波長を変換する波長変換素子と、
前記光源部の温度を調節する光源部用温度調節部と、
前記外部共振器の温度を調節する外部共振器用温度調節部と、
前記波長変換素子の温度を調節する波長変換素子用温度調節部と、を有し、
前記光源部用温度調節部、前記外部共振器用温度調節部及び前記波長変換素子用温度調節部は、複数の前記発光部を並列させた方向に略平行な方向である特定方向へ温度勾配を付与することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記外部共振器用温度調節部は、前記外部共振器へ熱を供給する外部共振器用熱供給部を有し、
前記外部共振器用熱供給部は、前記外部共振器のうち前記特定方向の一端である外縁部の近傍に設けられ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】
前記外部共振器用温度調節部は、前記外部共振器からの熱を放散させる外部共振器用放熱部を有し、
前記外部共振器用熱供給部は、前記外部共振器のうち第１外縁部の近傍に設けられ、
前記外部共振器用放熱部は、前記外部共振器のうち前記特定方向の一端であって前記第１外縁部とは反対側の第２外縁部の近傍に設けられ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】
前記外部共振器からの伝熱を遮断する外部共振器用断熱部を有し、
前記光源部から射出された光の進行方向に略平行な方向を第１方向、前記特定方向を第２方向、前記第１方向及び前記第２方向に略直交する方向を第３方向、とすると、
前記外部共振器用断熱部は、前記第３方向へ前記外部共振器と並列させて設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光源部用温度調節部は、流体が流動する流体流動部を有し、
前記流体は、前記流体流動部の内部を前記特定方向に略平行な方向へ流動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光源部用温度調節部は、前記光源部へ熱を供給する光源部用熱供給部を有し、
前記光源部用熱供給部は、前記光源部のうち前記特定方向の一端である外縁部の近傍に設けられることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記波長変換素子用温度調節部は、前記波長変換素子へ熱を供給する複数の波長変換素子用熱供給部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
複数の前記波長変換素子用熱供給部は、前記特定方向へ並列させて設けられることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記波長変換素子用熱供給部は、
前記波長変換素子の前記特定方向における中心に合わせて配置された波長変換素子用第１熱供給部と、
前記波長変換素子のうち前記特定方向の一端である外縁部の近傍に配置された波長変換素子用第２熱供給部と、を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記波長変換素子用第１熱供給部により供給された熱を拡散させる波長変換素子用熱拡散部を有することを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記光源部から射出された光の進行方向に略平行な方向を第１方向、前記特定方向を第２方向、とすると、
前記波長変換素子用熱供給部は、前記第２方向より前記第１方向へ長い形状をなすことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記光源部用温度調節部により付与される前記光源部の温度勾配、及び前記波長変換素子用温度調節部により付与される前記波長変換素子の温度勾配の少なくとも一方は、前記外部共振器用温度調節部により付与される前記外部共振器の温度勾配に基づいて決定されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の照明装置と、
前記照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とするモニタ装置。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置、特に、外部共振器を用いる光源装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置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。画像表示装置の光源装置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、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命である等の利点がある。コヒーレント光であるレーザ光を拡散面に照射させると、明点及び暗点がランダムに分布するスペックルパターンと呼ばれる干渉模様が現れることがある。スペックルパターンは、拡散面の各点で拡散した光同士がランダムに干渉し合うことにより発生する。画像を表示する際にスペックルパターンが認識されると、ぎらぎらとするちらつき感を観察者へ与えるため、画像観賞へ悪影響を及ぼすこととなる。このため、レーザ光源を用いる場合、スペックルノイズの発生を低減させることが望まれる。スペックルノイズの発生を低減させるためには、例えば、特許文献１には、異なる波長のレーザ光を射出する複数の発光素子をアレイ状に配置する技術が提案されている。特許文献１の技術では、各発光素子の温度を異ならせることで、各発光素子から射出されるレーザ光の波長を異ならせている。レーザ光のコヒーレンス長はレーザ光の波長幅におよそ反比例することから、波長幅を広くすることでコヒーレンス長を短くし、スペックルノイズの発生を低減させることが可能となる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４４７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザ光源としては、波長変換素子により波長が変換された高調波光を射出するものが知られている。波長変換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。また、レーザ光源は、光を共振させる外部共振器を用いることで、レーザ光の波長を狭帯域化でき、レーザ光の高出力化が可能となる。外部共振器及び波長変換素子を用いる場合、発光素子から光を射出させる段階で広い波長域を確保したとしても、外部共振器においてレーザ光は狭帯域化される。外部共振器でレーザ光が狭帯域化されると、スペックルノイズの発生を低減することが困難となる。これに対して、レーザ光の波長幅に対応して、外部共振器の全体について選択波長幅を広げることとすると、光を共振させることが困難となり、効率的なレーザ光の射出が難しくなる。以上のように、従来の技術によると、外部共振器を用いる構成においてスペックルノイズの発生を低減させること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、外部共振器を用いて効率良く光を射出でき、かつスペックルノイズの発生を低減可能な光源装置、その光源装置を用いる照明装置、モニタ装置及び画像表示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】
【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、光を射出する複数の発光部を並列させた光源部と、光源部から射出された光を共振させる外部共振器と、光源部及び外部共振器の間の光路中に設けられ、光源部から射出された光の波長を変換する波長変換素子と、光源部の温度を調節する光源部用温度調節部と、外部共振器の温度を調節する外部共振器用温度調節部と、波長変換素子の温度を調節する波長変換素子用温度調節部と、を有し、光源部用温度調節部、外部共振器用温度調節部及び波長変換素子用温度調節部は、複数の発光部を並列させた方向に略平行な方向である特定方向へ温度勾配を付与することを特徴とする。
【０００６】
光源部用温度調節部により光源部に温度勾配を付与することで、各発光部を用いて広い波長域の基本波光を射出できる。外部共振器用温度調節部により外部共振器に温度勾配を付与することで、広い波長域の基本波光を共振させ、かつ広い波長域の高調波光を射出できる。波長変換素子用温度調節部により波長変換素子に温度勾配を付与することで、広い波長域の基本波光を波長変換できる。光源部、外部共振器、波長変換素子の各温度勾配を適宜調節することで、光源部からの広い波長域の基本波光を共振させ、かつ波長変換された広い波長域の高調波光を効率良く射出できる。広い波長域の高調波光を射出可能とすることで、光源装置は、スペックルノイズの発生を低減できる。これにより、外部共振器を用いて効率良く光を射出でき、かつスペックルノイズの発生を低減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、外部共振器用温度調節部は、外部共振器へ熱を供給する外部共振器用熱供給部を有し、外部共振器用熱供給部は、外部共振器のうち特定方向の一端である外縁部の近傍に設けられることが望ましい。外部共振器用熱供給部を用いた熱の供給により、外部共振器のうち特定方向の一端である外縁部近傍の温度を上昇させる。これにより、外部共振器において特定方向へ温度勾配を付与することができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、外部共振器用温度調節部は、外部共振器からの熱を放散させる外部共振器用放熱部を有し、外部共振器用熱供給部は、外部共振器のうち第１外縁部の近傍に設けられ、外部共振器用放熱部は、外部共振器のうち特定方向の一端であって第１外縁部とは反対側の第２外縁部の近傍に設けられることが望ましい。外部共振器用放熱部を用いた放熱により、外部共振器のうち第２外縁部近傍の温度を低下させる。これにより、外部共振器において特定方向へ効率良く温度勾配を付与することができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、外部共振器からの伝熱を遮断する外部共振器用断熱部を有し、光源部から射出された光の進行方向に略平行な方向を第１方向、特定方向を第２方向、第１方向及び第２方向に略直交する方向を第３方向、とすると、外部共振器用断熱部は、第３方向へ外部共振器と並列させて設けられることが望ましい。これにより、第３方向についての熱の伝播を低減させ、第２方向へ効率良く温度勾配を付与することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、光源部用温度調節部は、流体が流動する流体流動部を有し、流体は、流体流動部の内部を特定方向に略平行な方向へ流動することが望ましい。流体は、特定方向に略平行な方向へ流動するとともに、光源部からの熱を受けることにより温度が上昇する。光源部には、流体が流動する方向へ向かうに従い温度が高くなるような温度勾配が生じる。これにより、光源部において特定方向へ温度勾配を付与することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、光源部用温度調節部は、光源部へ熱を供給する光源部用熱供給部を有し、光源部用熱供給部は、光源部のうち特定方向の一端である外縁部の近傍に設けられることが望ましい。これにより、光源部において容易に温度勾配を付与することができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、波長変換素子用温度調節部は、波長変換素子へ熱を供給する複数の波長変換素子用熱供給部を有することが望ましい。これにより、波長変換素子の通常の温度調節と、温度勾配の付与とが容易にできる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、複数の波長変換素子用熱供給部は、特定方向へ並列させて設けられることが望ましい。これにより、波長変換素子において特定方向へ温度勾配を付与することができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、波長変換素子用熱供給部は、波長変換素子の特定方向における中心に合わせて配置された波長変換素子用第１熱供給部と、波長変換素子のうち特定方向の一端である外縁部の近傍に配置された波長変換素子用第２熱供給部と、を有することが望ましい。これにより、主に波長変換素子用第１熱供給部を用いて通常の温度調節をし、かつ主に波長変換素子用第２熱供給部を用いて温度勾配を付与することができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、波長変換素子用第１熱供給部により供給された熱を拡散させる波長変換素子用熱拡散部を有することが望ましい。これにより、波長変換素子用第１熱供給部からの熱を均等に波長変換素子へ伝播させることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、光源部から射出された光の進行方向に略平行な方向を第１方向、特定方向を第２方向、とすると、波長変換素子用熱供給部は、第２方向より第１方向へ長い形状をなすことが望ましい。これにより、第１方向について波長変換素子の温度を均等にし、高い波長変換効率を実現できる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、光源部用温度調節部により付与される光源部の温度勾配、及び波長変換素子用温度調節部により付与される波長変換素子の温度勾配の少なくとも一方は、外部共振器用温度調節部により付与される外部共振器の温度勾配に基づいて決定されることが望ましい。外部共振器で反射する光の波長域は、外部共振器の温度勾配により決定する。外部共振器の反射特性に応じて光源部の温度勾配、波長変換素子の温度勾配を決定することで、波長変換後の高調波光を効率良く射出するための調整を容易にすることができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る照明装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする。上記の光源装置を用いることで、効率良く光を射出でき、かつスペックルノイズの発生を低減できる。これにより、高い効率で光を供給でき、かつスペックルノイズの発生を低減可能な照明装置を得られる。
【００１９】
さらに、本発明に係るモニタ装置は、上記の照明装置と、照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする。上記の照明装置を用いることで、高い効率で光を供給でき、かつスペックルノイズの発生を低減できる。これにより、明るく、かつ高品質な像をモニタすることが可能なモニタ装置を得られる。
【００２０】
さらに、本発明に係る画像表示装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの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で、効率良く光を射出でき、かつスペックルノイズの発生を低減できる。これにより、明るく、かつ高品質な画像を表示可能な画像表示装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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】
【００２２】
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、半導体素子１１、第二高調波発生（Second−Harmonic  Generation；ＳＨＧ）素子１４、及び体積ホログラム１７を有するアレイレーザである。半導体素子１１は、基本波光を射出する複数の発光部１２を並列させた光源部であって、例えば、面発光型の半導体素子である。基本波光は、例えば赤外光である。
【００２３】
半導体素子１１は、基本波光を反射する不図示のミラー層を有する。半導体素子１１は、流体流動部１３上に実装されている。半導体素子１１は、複数の発光部１２により複数の光を供給可能であれば良く、７つの発光部１２を備える構成に限られない。ここで、Ｚ軸方向は、半導体素子１１から射出された光の進行方向に略平行な第１方向である。半導体素子１１、ＳＨＧ素子１４、及び体積ホログラム１７は、Ｚ軸方向へ並列している。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向に略直交する方向であって、複数の発光部１２を並列させる方向に略平行な第２方向である。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に略直交する方向である。
【００２４】
ＳＨＧ素子１４は、基本波光が入射することにより、高調波光を射出する。高調波光は、基本波光の波長の半分の波長を持つ光であって、例えば可視光である。ＳＨＧ素子１４は、半導体素子１１から射出された光の波長を変換する波長変換素子である。ＳＨＧ素子１４は、半導体素子１１及び体積ホログラム１７の間の光路中に設けられている。ＳＨＧ素子１４は、例えば、非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の分極反転結晶（Periodically  Poled  Lithium  Niobate；ＰＰＬＮ）である。ＳＨＧ素子１４は、直方体形状をなしている。
【００２５】
分極反転構造は、コヒーレント長ごとに非線形光学定数の符号を反転させて構成されている。ＳＨＧ素子１４は、分極反転構造のピッチに対応する波長の光を波長変換する。分極反転構造の形成には、自発分極を持つ非線形光学結晶へ電圧を印加する手法が多く用いられている。分極反転構造は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板上に絶縁層の微細なパターンを形成し、金属膜或いは電解液を介して電圧を印加することにより得られる。ＳＨＧ素子１４の周囲には、波長変換素子用第２熱供給部１５、及び波長変換素子用熱拡散部１６が設けられている。
【００２６】
体積ホログラム１７は、半導体素子１１のミラー層との間において、半導体素子１１から射出された基本波光を共振させる外部共振器である。体積ホログラム１７は、基本波光を選択的に反射し、基本波光の波長とは異なる波長の光（高調波光を含む）を透過させる。体積ホログラム１７としては、例えば、ＶＨＧ（Volume  Holographic  Grating）を用いることができる。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できる。体積ホログラム１７の周囲には、外部共振器用熱供給部１８が設けられている。
【００２７】
ＶＨＧ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。ＶＨＧは、かかる干渉縞と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。体積ホログラム１７は、直方体形状をなしている。体積ホログラム１７は、板状に形成された材料を切り分けることで得られる。体積ホログラム１７は、切り分け前の材料の厚みや、材料から切り出すサイズを適宜変更することで、所望の大きさとすることができる。
【００２８】
図２は、体積ホログラム１７の温度を調節するための構成を説明するものである。外部共振器用熱供給部１８は、体積ホログラム１７へ熱を供給するヒータである。ヒータとしては、例えば電熱ヒータを用いることができる。外部共振器用熱供給部１８は、体積ホログラム１７のうちＸ軸方向の一端である第１外縁部２４に当接させて設けられている。外部共振器用放熱部２１は、体積ホログラム１７からの熱を放散させる。外部共振器用放熱部２１は、体積ホログラム１７の第２外縁部２５に当接させて設けられている。第２外縁部２５は、体積ホログラム１７のうちＸ軸方向の一端であって第１外縁部２４とは反対側である。
【００２９】
外部共振器用断熱部２２は、体積ホログラム１７からの伝熱を遮断する。２つの外部共振器用断熱部２２は、第３方向であるＹ軸方向において体積ホログラム１７、外部共振器用熱供給部１８及び外部共振器用放熱部２１を挟持する。外部共振器用断熱部２２は、Ｙ軸方向について体積ホログラム１７と並列させて設けられている。外部共振器用断熱部２２は、断熱性部材、例えば樹脂部材を用いて構成されている。体積ホログラム１７は、外部共振器用熱供給部１８、外部共振器用放熱部２１、及び外部共振器用断熱部２２により取り囲まれている。
【００３０】
外部共振器用熱供給部１８を用いた熱の供給により、体積ホログラム１７のうち第１外縁部２４近傍の部分の温度を上昇させる。また、外部共振器用放熱部２１を用いた放熱により、体積ホログラム１７のうち第２外縁部２５近傍の部分の温度を低下させる。外部共振器用熱供給部１８及び外部共振器用放熱部２１は、体積ホログラム１７の温度を調節する外部共振器用温度調節部として機能する。また、外部共振器用断熱部２２を用いた断熱により、Ｙ軸方向への熱の伝播を低減させる。外部共振器用熱供給部１８からの熱は、体積ホログラム１７内を外部共振器用放熱部２１の方向へ伝播する。体積ホログラム１７の温度Ｔ１は、図中Ｘ軸の矢印方向へ進行するに従いｔ１からｔ１’まで高くなるように分布する。このように、外部共振器用熱供給部１８及び外部共振器用放熱部２１は、体積ホログラム１７において特定方向であるＸ軸方向へ温度勾配を付与する。
【００３１】
体積ホログラム１７は、温度が上昇するに従って膨張する。干渉縞の間隔は、体積ホログラム１７が膨張するに従って広くなる。干渉縞の間隔が広くなるに従って、反射する光の波長、透過させる光の波長はいずれも長波長側へ変化する。体積ホログラム１７は、第２外縁部２５から第１外縁部２４へ（図中ＢからＡへ）向かうに従って、反射する基本波光の波長、透過させる高調波光の波長を長波長側へシフトさせることができる。従って、体積ホログラム１７は、広い波長域の基本波光を共振させ、かつ広い波長域の高調波光を射出できる。通常、体積ホログラム１７を構成する部材は、比較的低い熱伝導性を示す。体積ホログラム１７の熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／ｍＫ程度である。低い熱伝導性を示すことから、体積ホログラム１７へ容易に温度勾配を付与することができる。
【００３２】
図３は、半導体素子１１の温度を調節するための構成を説明するものである。流体である冷媒、例えば水は、流体流動部１３の内部を流動する。流体流動部１３は、半導体素子１１の温度を調節する光源部用温度調節部として機能する。流体流動部１３は、不図示の循環部に接続されている。循環部は、冷媒が流動する流路を形成する。冷媒の流動には、不図示の循環ポンプが用いられる。半導体素子１１で生じた熱は、流体流動部１３の内部を流動する冷媒へ伝達される。半導体素子１１の直下に流体流動部１３を配置することで、半導体素子１１の効率的な冷却を行うことができる。冷媒へ伝達された熱は、循環部にて冷媒を循環させる過程において周辺空気へ放出される。冷媒から周辺空気への放熱には、例えば熱交換器を用いることができる。
【００３３】
冷媒は、矢印で示すように、特定方向であるＸ軸方向に略平行な方向へ、流体流動部１３の内部を流動する。冷媒は、矢印方向へ流動し半導体素子１１からの熱を受けるに従って、温度が上昇する。半導体素子１１の直下の部分を矢印方向へ冷媒が流動するに従い、冷媒によって半導体素子１１から奪われる熱は減少する。このため、半導体素子１１の温度Ｔ２は、図中Ｘ軸の矢印方向へ進行するに従いｔ２からｔ２’まで高くなるように分布する。半導体素子１１から射出される光の波長は、半導体素子１１が高温であるほど長波長側へ変化する。半導体素子１１は、流体流動部１３における冷媒の上流側から下流側へ（図中ＢからＡへ）向かうに従って、射出させる基本波光の波長を長波長側へシフトさせることができる。従って、半導体素子１１は、各発光部１２を用いて広い波長域の基本波光を射出できる。
【００３４】
図４は、ＳＨＧ素子１４の温度を調節するための構成を説明するものである。波長変換素子用第１熱供給部２７及び波長変換素子用第２熱供給部１５は、ＳＨＧ素子１４へ熱を供給するヒータであって、ＳＨＧ素子１４の温度を調節する波長変換素子用温度調節部として機能する。ヒータとしては、例えば電熱ヒータを用いることができる。ＳＨＧ素子１４は、波長変換素子用熱拡散部１６上に実装されている。波長変換素子用熱拡散部１６は、波長変換素子用第１熱供給部２７により供給された熱を拡散させる。波長変換素子用熱拡散部１６は、高い熱伝導率を持つ部材、例えば金属部材である銅を用いて構成されている。
【００３５】
波長変換素子用第１熱供給部２７は、波長変換素子用熱拡散部１６のうちＳＨＧ素子１４が実装された面とは反対側の面に設けられている。波長変換素子用第１熱供給部２７は、ＳＨＧ素子１４のＸ軸方向における中心に合わせて配置されている。波長変換素子用第２熱供給部１５は、波長変換素子用熱拡散部１６のうちＳＨＧ素子１４が実装された面に設けられている。波長変換素子用第２熱供給部１５は、ＳＨＧ素子１４のうちＸ軸方向の一端である第１外縁部２８の近傍に配置されている。
【００３６】
図５は、図４に示す構成をＳＨＧ素子１４が設けられた側から見た平面構成を示す。波長変換素子用第１熱供給部２７、波長変換素子用第２熱供給部１５のいずれも、第２方向であるＸ軸方向より第１方向であるＺ軸方向へ長い短冊形状をなしている。波長変換素子用第１熱供給部２７、波長変換素子用第２熱供給部１５のいずれも、Ｚ軸方向についてＳＨＧ素子１４と略同じ長さで形成されている。
【００３７】
図６は、Ｘ軸方向の位置、及びＳＨＧ素子１４の温度Ｔ３の関係を示す。波長変換素子用第１熱供給部２７により供給された熱は、波長変換素子用熱拡散部１６にて均一化された後、ＳＨＧ素子１４へ伝播する。また、波長変換素子用第２熱供給部１５を用いた熱の供給により、ＳＨＧ素子１４のうち第１外縁部２８近傍の部分の温度を上昇させる。ＳＨＧ素子１４の温度Ｔ３は、図４中Ｘ軸の矢印方向へ進行するに従いｔ３からｔ３’まで高くなるように分布する。
【００３８】
このように、波長変換素子用第１熱供給部２７及び波長変換素子用第２熱供給部１５は、ＳＨＧ素子１４において特定方向であるＸ軸方向へ温度勾配を付与する。波長変換素子用第１熱供給部２７は、ＳＨＧ素子１４の温度Ｔ３をｔ３とする通常の温度調節を行う。波長変換素子用第２熱供給部１５は、ｔ３からｔ３’までＳＨＧ素子１４に温度勾配を付与する温度調節を行う。波長変換素子用第１熱供給部２７及び波長変換素子用第２熱供給部１５を用いることで、ＳＨＧ素子１４の通常の温度調節と、温度勾配の付与とが容易にできる。
【００３９】
ＳＨＧ素子１４は、温度が上昇するに従って膨張する。分極反転構造のピッチは、ＳＨＧ素子１４が膨張するに従って広くなる。分極反転構造のピッチが広くなるに従って、波長変換可能な光の波長は長波長側へ変化する。ＳＨＧ素子１４は、第２外縁部２９から第１外縁部２８へ（図中ＢからＡへ）向かうに従って、波長変換可能な基本波光の波長を長波長側へシフトさせることができる。従って、ＳＨＧ素子１４は、広い波長域の基本波光を波長変換できる。広い波長域の基本波光を波長変換するのに応じて、広い波長域の高調波光を射出することができる。Ｚ軸方向についてＳＨＧ素子１４と略同じ長さで形成された波長変換素子用第１熱供給部２７及び波長変換素子用第２熱供給部１５を用いることで、Ｚ軸方向についてＳＨＧ素子１４の温度を均等にできる。これにより、高い波長変換効率を実現できる。
【００４０】
以上のように、半導体素子１１、ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１７には、いずれも同じＸ軸方向へ温度勾配が付与される。体積ホログラム１７の温度勾配は、外部共振器用熱供給部１８により供給される熱量を変化させることで調節できる。ＳＨＧ素子１４の温度勾配は、波長変換素子用第２熱供給部１５により供給される熱量を変化させることで調節できる。半導体素子１１の温度勾配は、冷媒の温度及び流量の少なくとも一方を変化させることで調節できる。
【００４１】
半導体素子１１、ＳＨＧ素子１４、体積ホログラム１７の各温度勾配を適宜調節することで、半導体素子１１からの広い波長域の基本波光を共振させ、かつ波長変換された広い波長域の高調波光を効率良く射出できる。広い波長域の高調波光を射出可能とすることで、光源装置１０は、スペックルノイズの発生を低減できる。これにより、外部共振器を用いて効率良く光を射出でき、かつスペックルノイズの発生を低減できるという効果を奏する。
【００４２】
半導体素子１１、ＳＨＧ素子１４、体積ホログラム１７に温度勾配を付与する場合に、体積ホログラム１７により共振可能な光の波長域の幅は、半導体素子１１から射出させる光の波長域の幅、及び、ＳＨＧ素子１４で波長変換可能な光の波長域の幅のいずれに対しても小さくなる。光源部用温度調節部により付与される半導体素子１１の温度勾配、及び波長変換素子用温度調節部により付与されるＳＨＧ素子１４の温度勾配は、外部共振器用温度調節部により付与される体積ホログラム１７の温度勾配に基づいて決定されることが望ましい。これにより、波長変換後の高調波光を効率良く射出するための調整を容易にすることができる。
【００４３】
外部共振器用温度調節部の構成は、本実施例で説明するものに限られず、適宜変形しても良い。例えば、外部共振器用熱供給部１８、外部共振器用放熱部２１の位置は、適宜変更しても良い。また、体積ホログラム１７において十分温度勾配を付与することが可能であれば、外部共振器用放熱部２１及び外部共振器用断熱部２２の少なくとも一方を省略しても良い。光源部用温度調節部の構成、波長変換素子用温度調節部の構成も、適宜変形しても良い。例えば、光源部用温度調節部、波長変換素子用温度調節部にも、放熱部を適用しても良い。各熱供給部には、ヒータに代えて他の素子、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。
【００４４】
図７−１は、半導体素子１１の温度を調節するための構成の変形例を示す。光源部用熱供給部３１は、半導体素子１１へ熱を供給するヒータである。流体流動部１３及び光源部用熱供給部３１は、半導体素子１１の温度を調節する光源部用温度調節部として機能する。光源部用熱供給部３１は、流体流動部１３のうち半導体素子１１が実装された面に設けられている。光源部用熱供給部３１は、半導体素子１１のうちＸ軸方向の一端である、冷媒の下流側の外縁部３２の近傍に配置されている。
【００４５】
光源部用熱供給部３１により供給された熱は、流体流動部１３を介して、半導体素子１１へ伝播する。光源部用熱供給部３１を用いた熱の供給により、半導体素子１１のうち外縁部３２近傍の部分の温度を上昇させる。流体流動部１３に加えて光源部用熱供給部３１を用いることで、半導体素子１１において容易に温度勾配を付与することができる。光源部用熱供給部３１の位置は、本実施例で説明する場合に限られず、半導体素子１１において容易に温度勾配を付与可能ないずれの位置であっても良い。また、光源部用温度調節部としては、流体流動部１３を用いず光源部用熱供給部３１のみを用いることとしても良い。
【００４６】
図７−２は、半導体素子１１の温度を調節するための構成の他の変形例を示す。半導体素子１１は、基板３５上に実装されている。光源部用温度調節部である光源部用熱供給部３１は、基板３５のうち半導体素子１１が実装された面に設けられている。基板３５のうち半導体素子１１及び光源部用熱供給部３１が設けられた面とは反対側の面には、ヒートシンク３６が設けられている。
【００４７】
半導体素子１１で生じた熱は、基板３５及びヒートシンク３６を経て周辺空気へ放出される。光源部用熱供給部３１により供給された熱は、基板３５を介して、半導体素子１１へ伝播する。光源部用熱供給部３１を用いた熱の供給により、半導体素子１１のうち外縁部３２近傍の部分の温度を上昇させる。この場合も、半導体素子１１において容易に温度勾配を付与することができる。なお、ヒートシンク３６は、Ｘ軸方向について光源部用熱供給部３１から離れるに従い高い放熱効率を持たせることとしても良い。この場合、ヒートシンク３６は、Ｘ軸方向へ温度勾配を付与する光源部用温度調節部として機能する。これにより、半導体素子１１においてさらに温度勾配を付与することができる。
【００４８】
図８は、ＳＨＧ素子１４の温度を調節するための構成の変形例を示す。波長変換素子用第１熱供給部３３及び波長変換素子用第２熱供給部３４は、ＳＨＧ素子１４へ熱を供給するヒータであって、ＳＨＧ素子１４の温度を調節する波長変換素子用温度調節部として機能する。ヒータとしては、例えば電熱ヒータを用いることができる。波長変換素子用第１熱供給部３３及び波長変換素子用第２熱供給部３４は、波長変換素子用熱拡散部１６のうちＳＨＧ素子１４が実装された面とは反対側の面に設けられている。
【００４９】
波長変換素子用第１熱供給部３３は、ＳＨＧ素子１４のうち第２外縁部２９の位置に合わせて配置されている。波長変換素子用第２熱供給部３４は、ＳＨＧ素子１４のうち第１外縁部２８の位置に合わせて配置されている。波長変換素子用第１熱供給部３３及び波長変換素子用第２熱供給部３４は、特定方向であるＸ軸方向へ並列させて設けられている。
【００５０】
図９は、図８に示す構成をＳＨＧ素子１４が設けられた側から見た平面構成を示す。波長変換素子用第１熱供給部３３、波長変換素子用第２熱供給部３４のいずれも、第２方向であるＸ軸方向より第１方向であるＺ軸方向へ長い短冊形状をなしている。波長変換素子用第１熱供給部３３及び波長変換素子用第２熱供給部３４は、Ｚ軸方向についてＳＨＧ素子１４と略同じ長さで形成されている。これにより、Ｚ軸方向についてＳＨＧ素子１４の温度を均等にできる。
【００５１】
波長変換素子用第１熱供給部３３により供給された熱、波長変換素子用第２熱供給部３４により供給された熱は、いずれも波長変換素子用熱拡散部１６を経てＳＨＧ素子１４へ伝播する。本変形例では、波長変換素子用第１熱供給部３３、波長変換素子用第２熱供給部３４の双方による温度調節により、ＳＨＧ素子１４の通常の温度調節と、温度勾配を付与する温度調節とを行う。波長変換素子用第１熱供給部３３から供給される熱量に対して波長変換素子用第２熱供給部３４により供給される熱量を大きくすることで、図中Ｘ軸の矢印方向へ進行するに従い高温となるような温度勾配を付与することができる。この場合も、高い波長変換効率を実現できる。
【００５２】
波長変換素子用熱供給部は、２つである場合に限られず、１つ又は複数であれば良い。波長変換素子用熱供給部の形状及び位置も、本実施例で説明する場合に限られず、ＳＨＧ素子１４の通常の温度調節と、温度勾配を付与する温度調節が可能であればいずれの形状、位置であっても良い。外部共振器は、波長選択性を有するものであれば良く、体積ホログラム１７に限られない。外部共振器としては、例えば、バンドパスフィルタやダイクロイックミラーを用いても良い。光源装置１０は、例えば、半導体レーザ励起固体（Diode  Pumped  Solid  State；ＤＰＳＳ）レーザとしても良い。光源装置１０は、必要に応じて、偏光選択用フィルタ、波長選択用フィルタ等の光学素子を設けても良い。
【実施例２】
【００５３】
図１０は、本発明の実施例２に係るモニタ装置４０の概略構成を示す。モニタ装置４０は、装置本体４１と、光伝送部４２とを有する。装置本体４１は、上記実施例１の光源装置１０（図１参照）を備える。光伝送部４２は、２つのライトガイド４４、４５を有する。光伝送部４２のうち被写体（不図示）側の端部には、拡散板４６及び結像レンズ４７が設けられている。第１ライトガイド４４は、光源装置１０からの光を被写体へ伝送する。拡散板４６は、第１ライトガイド４４の射出側に設けられている。第１ライトガイド４４内を伝播した光は、拡散板４６を透過することにより、被写体側にて拡散する。光源装置１０から拡散板４６までの光路中の各部は、被写体を照明する照明装置を構成する。
【００５４】
第２ライトガイド４５は、被写体からの光をカメラ４３へ伝送する。結像レンズ４７は、第２ライトガイド４５の入射側に設けられている。結像レンズ４７は、被写体からの光を第２ライトガイド４５の入射面へ集光させる。被写体からの光は、結像レンズ４７により第２ライトガイド４５へ入射した後、第２ライトガイド４５内を伝播してカメラ４３へ入射する。
【００５５】
第１ライトガイド４４、第２ライトガイド４５としては、多数の光ファイバを束ねたものを用いることができる。光ファイバを用いることで、光を遠方へ伝送させることができる。カメラ４３は、装置本体４１内に設けられている。カメラ４３は、光源装置１０からの光により照明された被写体を撮像する撮像部である。第２ライトガイド４５から入射した光をカメラ４３へ入射させることで、カメラ４３による被写体の撮像ができる。上記実施例１の光源装置１０を用いることにより、高い効率で、かつスペックルノイズが低減された光を供給することができる。これにより、明るく、かつ高品質な像をモニタできるという効果を奏する。
【実施例３】
【００５６】
図１１は、本発明の実施例３に係るプロジェクタ５０の概略構成を示す。プロジェクタ５０は、スクリーン５９に光を供給し、スクリーン５９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５０は、赤色（Ｒ）光用光源装置５１Ｒ、緑色（Ｇ）光用光源装置５１Ｇ、青色（Ｂ）光用光源装置５１Ｂを有する。各色光用光源装置５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂ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５０は、各色光用光源装置５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂからの光を用いて画像を表示する画像表示装置である。
【００５７】
Ｒ光用光源装置５１Ｒは、Ｒ光を供給する光源装置である。拡散素子５２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５２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；ＣＧＨ）を用いることができる。フィールドレンズ５３は、Ｒ光用光源装置５１Ｒからの光を平行化させ、Ｒ光用空間光変調装置５４Ｒへ入射させる。Ｒ光用光源装置５１Ｒ、拡散素子５２、及びフィールドレンズ５３は、Ｒ光用空間光変調装置５４Ｒを照明する照明装置を構成する。Ｒ光用空間光変調装置５４Ｒは、照明装置からのＲ光を画像信号に応じて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５４Ｒ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５５へ入射する。
【００５８】
Ｇ光用光源装置５１Ｇは、Ｇ光を供給する光源装置である。拡散素子５２及びフィールドレンズ５３を経た光は、Ｇ光用空間光変調装置５４Ｇへ入射する。Ｇ光用光源装置５１Ｇ、拡散素子５２、及びフィールドレンズ５３は、Ｇ光用空間光変調装置５４Ｇを照明する照明装置を構成する。Ｇ光用空間光変調装置５４Ｇは、照明装置からのＧ光を画像信号に応じて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５４Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム５５のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００５９】
Ｂ光用光源装置５１Ｂは、Ｂ光を供給する光源装置である。拡散素子５２及びフィールドレンズ５３を経た光は、Ｂ光用空間光変調装置５４Ｂへ入射する。Ｂ光用光源装置５１Ｂ、拡散素子５２、及びフィールドレンズ５３は、Ｂ光用空間光変調装置５４Ｂを照明する照明装置を構成する。Ｂ光用空間光変調装置５４Ｂは、照明装置からのＢ光を画像信号に応じて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５４Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム５５のうちＲ光が入射する面、及び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）を用いることができる。
【００６０】
クロスダイクロイックプリズム５５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５６、５７を有する。第１ダイクロイック膜５６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５７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５５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５８の方向へ射出する。投写レンズ５８は、クロスダイクロイックプリズム５５で合成された光をスクリーン５９に向けて投写する。
【００６１】
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５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂを用いることにより、効率良く光を射出でき、かつスペックルノイズの発生を低減できる。これにより、明るく、かつ高品質な画像を表示できるという効果を奏する。従来、プロジェクタにおいて、光路中の素子やスクリーンを用いてスペックルノイズの発生を低減させる技術が提案されている。特定のスペックルパターンを認識させにくくするために、スクリーンや素子の機械的な駆動を用いる場合や、光の散乱を用いる場合がある。本発明は、駆動のための機構を別途設ける必要が無いため、これら従来の技術に対して、装置の大型化、振動による信頼性の低下、静粛性の悪化に対する措置を不要にできる利点がある。光の散乱を用いる技術に対して、本発明は、光利用効率の低下を低減できる利点がある。スクリーンの構成を用いてスペックルノイズの発生を低減させる技術に対して、本発明は、汎用のスクリーンが使用できる利点がある。
【００６２】
なお、プロジェクタ５０は、Ｒ光用光源装置５１Ｒ、Ｇ光用光源装置５１Ｇ、Ｂ光用光源装置５１Ｂがいずれも上記実施例の光源装置１０と同様の構成である場合に限られない。例えば、Ｒ光用光源装置５１Ｒは、ＳＨＧ素子を用いず光源部からの基本波光をそのまま射出するものとしても良い。
【００６３】
プロジェクタは、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  Valve）等を用いても良い。プロジェクタは、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。
【００６４】
本発明の光源装置は、画像表示装置である液晶ディスプレイに適用しても良い。本発明の光源装置と導光板とを組み合わせることにより、液晶パネルを照明する照明装置として用いることができる。この場合も、明るく高品質な画像を表示することができる。本発明の光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に適用される場合に限られない。本発明の光源装置は、例えば、レーザ光を用いた露光のための露光装置やレーザ加工装置等の光学系に用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明に係る光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【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】体積ホログラムの温度を調節するための構成を説明する図。
【図３】半導体素子の温度を調節するための構成を説明する図。
【図４】ＳＨＧ素子の温度を調節するための構成を説明する図。
【図５】図４に示す構成をＳＨＧ素子が設けられた側から見た平面構成を示す図。
【図６】Ｘ軸方向の位置、及びＳＨＧ素子の温度の関係を示す図。
【図７−１】半導体素子の温度を調節するための構成の変形例を示す図。
【図７−２】半導体素子の温度を調節するための構成の他の変形例を示す図。
【図８】ＳＨＧ素子の温度を調節するための構成の変形例を示す図。
【図９】図８に示す構成をＳＨＧ素子が設けられた側から見た平面構成を示す図。
【図１０】本発明の実施例２に係るモニタ装置の概略構成を示す図。
【図１１】本発明の実施例３に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１０  光源装置、１１  半導体素子、１２  発光部、１３  流体流動部、１４  ＳＨＧ素子、１５  波長変換素子用第２熱供給部、１６  波長変換素子用熱拡散部、１７  体積ホログラム、１８  外部共振器用熱供給部、２１  外部共振器用放熱部、２２  外部共振器用断熱部、２４  第１外縁部、２５  第２外縁部、２７  波長変換素子用第１熱供給部、２８  第１外縁部、２９  第２外縁部、３１  光源部用熱供給部、３２  外縁部、３３  波長変換素子用第１熱供給部、３４  波長変換素子用第２熱供給部、３５  基板、３６  ヒートシンク、４０  モニタ装置、４１  装置本体、４２  光伝送部、４３  カメラ、４４  第１ライトガイド、４５  第２ライトガイド、４６  拡散板、４７  結像レンズ、５０  プロジェクタ、５１Ｒ  Ｒ光用光源装置、５１Ｇ  Ｇ光用光源装置、５１Ｂ  Ｂ光用光源装置、５２  拡散素子、５３  フィールドレンズ、５４Ｒ  Ｒ光用空間光変調装置、５４Ｇ  Ｇ光用空間光変調装置、５４Ｂ  Ｂ光用空間光変調装置、５５  クロスダイクロイックプリズム、５６  第１ダイクロイック膜、５７  第２ダイクロイック膜、５８  投写レンズ、５９  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７−１】
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【図７−２】
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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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