(57)【要約】【課題】複数の光射出部から出力が変化した光射出部を簡易な構成により特定可能とする光源装置及びプロジェクタを提供すること。【解決手段】透過体である外部共振器１４において散乱した高調波光が入射する位置に設けられ、散乱した高調波光を検出する第１光検出部１５及び第２光検出部１６を有し、主光線の位置から第１光検出部１５へ散乱した高調波光が進行する過程において、透過体を散乱した高調波光が透過する距離を第１透過距離、主光線の位置から第２光検出部１６へ散乱した高調波光が進行する過程において、透過体を散乱した高調波光が透過する距離を第２透過距離、とし、光射出部１２ごとに第１透過距離及び第２透過距離を定義する場合に、複数の光射出部１２のうち少なくとも一つの光射出部１２についての第１透過距離及び第２透過距離の比が、他の光射出部１２についての第１透過距離及び第２透過距離の比とは異なる。【選択図】図１
2009271334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波光を射出する複数の光射出部と、
前記複数の光射出部から射出した前記基本波光を波長変換することにより高調波光を射出する波長変換素子と、
前記高調波光を透過させる光学素子、及び前記波長変換素子のうちのいずれか一方である透過体において散乱した前記高調波光が入射する位置に設けられ、前記散乱した高調波光を検出する第１光検出部及び第２光検出部と、を有し、
前記透過体内における前記光射出部からの光束の主光線の位置から前記第１光検出部へ前記散乱した高調波光が進行する過程において、前記透過体を前記散乱した高調波光が透過する距離を第１透過距離、前記主光線の位置から前記第２光検出部へ前記散乱した高調波光が進行する過程において、前記透過体を前記散乱した高調波光が透過する距離を第２透過距離、とし、前記光射出部ごとに前記第１透過距離及び前記第２透過距離を定義する場合に、
前記複数の光射出部のうち少なくとも一つの光射出部についての前記第１透過距離及び前記第２透過距離の比が、他の光射出部についての前記第１透過距離及び前記第２透過距離の比とは異なることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１透過距離及び前記第２透過距離の比が、全ての前記光射出部について異な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１光検出部による検出結果及び前記第２光検出部による検出結果に基づいて前記複数の光射出部の駆動を制御する光源制御部を有し、
前記光源制御部は、前記第１光検出部により検出された前記散乱した高調波光の光量の変化量、及び前記第２光検出部により検出された前記散乱した高調波光の光量の変化量の比に基づいて、前記複数の光射出部の駆動を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１光検出部により検出された前記散乱した高調波光の光量の変化量をＰ１、前記第２光検出部により検出された前記散乱した高調波光の光量の変化量をＰ２、前記透過体における前記散乱した高調波光の透過率をε、とすると、
前記光源制御部は、前記複数の光射出部のうち、前記第１透過距離及び前記第２透過距離が以下の関係式を満足するＬ１及びＬ２に略一致する光射出部を特定することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
Ｐ１／Ｐ２＝εＬ１−Ｌ２
【請求項５】
前記光源制御部は、前記光射出部ごとに駆動を制御可能であることを特徴とする請求項３又は４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光源制御部は、前記複数の光射出部のうち、前記第１光検出部による検出結果及び前記第２光検出部による検出結果に基づいて特定された光射出部に対する電力の供給を停止させ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】
前記光源制御部は、前記複数の光射出部のうち、前記第１光検出部による検出結果及び前記第２光検出部による検出結果に基づいて特定された光射出部に対する電力の供給を増加させることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項８】
前記光源制御部は、前記複数の光射出部のうち、前記第１光検出部による検出結果及び前記第２光検出部による検出結果に基づいて特定された光射出部以外の光射出部へ供給する電力を増加させることを特徴とする請求項５又は６に記載の光源装置。
【請求項９】
前記複数の光射出部からの各光束は、前記透過体内において特定方向へ並列され、
前記第１光検出部及び前記第２光検出部は、前記透過体のうち前記各光束を並列させた部分を介して、前記特定方向へ並列させて配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記複数の光射出部から射出した前記基本波光を共振させる前記光学素子である共振器を有し、
前記第１光検出部及び前記第２光検出部は、前記共振器において散乱した前記高調波光が入射する位置に設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びプロジェクタ、特に、複数の光射出部を有する光源装置の技術に関する。
【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を持つ。レーザ光源は、特に画像表示のための光源装置として用いる場合は、射出するレーザ光の光量を安定化させることが求められる。レーザ光の光量を安定化させるために、従来、レーザ光の光量の測定結果に基づいて発光素子の駆動を制御する自動出力制御（Automatic  Power  Control；ＡＰＣ）が行われている。例えば、特許文献１には、ビームスプリッタで分岐された高調波光を検出し、検出結果に基づいて半導体素子の駆動を制御する技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０３９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来開発されているレーザ光源を使用して画像を表示する場合、十分な光量を得るために、複数の光射出部を用いて光を供給する場合がある。レーザ光全体の光量を安定化させるために、複数の光射出部のうち出力が変化した光射出部を特定して駆動を制御可能であると、出力の変動が光射出部ごとにばらつきがある場合に有用である。これに対して、光射出部ごとに配置された光検出部を用いて、光射出部ごとの光量を測定すると、光射出部と同数の光検出部が必要であるために光源装置の構成が複雑になる。特に、光射出部同士を短い間隔で配置する場合には、光射出部ごとの正確な光量を検出することが困難である。上記の特許文献１に提案される技術の場合、複数の光射出部から出力が変化した光射出部を特定することは非常に困難である。このように、従来の技術によると、複数の光射出部のうち出力が変化した光射出部を特定す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、複数の光射出部を用いる構成において、出力が変化した光射出部を簡易な構成により特定可能とする光源装置、その光源装置を用いるプロジェクタ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、基本波光を射出する複数の光射出部と、複数の光射出部から射出した基本波光を波長変換することにより高調波光を射出する波長変換素子と、高調波光を透過させる光学素子、及び波長変換素子のうちのいずれか一方である透過体において散乱した高調波光が入射する位置に設けられ、散乱した高調波光を検出する第１光検出部及び第２光検出部と、を有し、透過体内における光射出部からの光束の主光線の位置から第１光検出部へ散乱した高調波光が進行する過程において、透過体を散乱した高調波光が透過する距離を第１透過距離、主光線の位置から第２光検出部へ散乱した高調波光が進行する過程において、透過体を散乱した高調波光が透過する距離を第２透過距離、とし、光射出部ごとに第１透過距離及び第２透過距離を定義する場合に、複数の光射出部のうち少なくとも一つの光射出部についての第１透過距離及び第２透過距離の比が、他の光射出部についての第１透過距離及び第２透過距離の比とは異なることを特徴とする。
【０００６】
透過体で散乱する高調波光は、透過体内を透過する距離に応じて光量が減衰している。複数の光射出部のうちある光射出部の出力が変化したとすると、第１光検出部で検出される高調波光の光量、及び第２光検出部で検出される高調波光の光量は、いずれも変化する。第１光検出部で検出される光量の変化量と、第２光検出部で検出される光量の変化量との関係は、第１透過距離及び第２透過距離に応じて異なってくる。第１透過距離及び第２透過距離の比が、他の光射出部についての第１透過距離及び第２透過距離の比とは異なる光射出部は、出力が変化した場合、第１光検出部による検出結果及び第２光検出部による検出結果を用いて特定可能である。出力が変化した光射出部を第１光検出部及び第２光検出部により特定可能とすることで、光射出部ごとに光検出部を設ける場合に比較して、光源装置を簡易な構成にできる。これにより、複数の光射出部を用いる構成において、出力が変化した光射出部を簡易な構成により特定可能とする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１透過距離及び第２透過距離の比が、全ての光射出部について異なることが望ましい。これにより、複数の光射出部全てから、出力が変化した光射出部を特定することができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、第１光検出部による検出結果及び第２光検出部による検出結果に基づいて複数の光射出部の駆動を制御する光源制御部を有し、光源制御部は、第１光検出部により検出された散乱した高調波光の光量の変化量、及び第２光検出部により検出された散乱した高調波光の光量の変化量の比に基づいて、複数の光射出部の駆動を制御することが望ましい。これにより、出力が変化した光射出部を特定し、光源装置からの高調波光の光量を安定化させる制御が可能となる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、第１光検出部により検出された散乱した高調波光の光量の変化量をＰ１、第２光検出部により検出された散乱した高調波光の光量の変化量をＰ２、透過体における散乱した高調波光の透過率をε、とすると、光源制御部は、複数の光射出部のうち、第１透過距離及び第２透過距離が以下の関係式を満足するＬ１及びＬ２に略一致する光射出部を特定することが望ましい。
Ｐ１／Ｐ２＝εＬ１−Ｌ２
【００１０】
これにより、第１光検出部による検出結果、及び第２光検出部による検出結果に基づいて、出力が変化した光射出部を特定することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、光源制御部は、光射出部ごとに駆動を制御可能であることが望ましい。これにより、出力が変化した光射出部を特定した場合に、光源装置からの高調波光の光量を安定化させるための適切な制御ができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、光源制御部は、複数の光射出部のうち、第１光検出部による検出結果及び第２光検出部による検出結果に基づいて特定された光射出部に対する電力の供給を停止させることが望ましい。出力が低下した光射出部が特定された場合に、かかる光射出部に対する電力の供給を停止させることで、無駄な電力消費を低減させることができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、光源制御部は、複数の光射出部のうち、第１光検出部による検出結果及び第２光検出部による検出結果に基づいて特定された光射出部に対する電力の供給を増加させることが望ましい。出力が低下した光射出部が特定された場合に、かかる光射出部について電力の増加により出力を増加させることが可能であれば、光源装置から射出する高調波光の光量を安定化させることができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、光源制御部は、複数の光射出部のうち、第１光検出部による検出結果及び第２光検出部による検出結果に基づいて特定された光射出部以外の光射出部へ供給する電力を増加させることが望ましい。出力が低下した光射出部が特定された場合に、かかる光射出部以外の光射出部について出力を増加させることで、光源装置からの高調波光の光量を安定化させることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、複数の光射出部からの各光束は、透過体内において特定方向へ並列され、第１光検出部及び第２光検出部は、透過体のうち各光束を並列させた部分を介して、特定方向へ並列させて配置されることが望ましい。これにより、第１透過距離及び第２透過距離の比を、全ての光射出部について異ならせることができる。また、光射出部ごとの第１透過距離及び第２透過距離の比の差をできるだけ大きく確保でき、出力が変化した光射出部を高い精度で特定できる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、複数の光射出部から射出した基本波光を共振させる光学素子である共振器を有し、第１光検出部及び第２光検出部は、共振器において散乱した高調波光が入射する位置に設けられることが望ましい。共振器へ入射した高調波光のうちの一部は、基本波光を選択的に反射するための反射構造において反射し、散乱する。これにより、第１光検出部及び第２光検出部において高調波光を検出できる。
【００１７】
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、安定した明るさの画像を表示可能なプロジェクタを得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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】
【００１９】
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、面発光型の半導体素子である。半導体素子１１は、複数、例えば９個の光射出部１２を有する。光射出部１２は、第１波長の基本波光を射出する。基本波光は、例えば赤外光である。９個の光射出部１２は、特定方向へ並列させて、略等間隔で配置されている。本実施例では、複数の光射出部１２を並列させた特定方向を、Ｘ軸方向とする。Ｙ軸は、Ｘ軸に垂直な軸である。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な軸である。
【００２０】
図２は、半導体素子１１のＹＺ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２２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Ｚ軸方向へ基本波光を射出する。
【００２１】
図１に戻って、半導体素子１１、第二高調波発生（Second−Harmonic  Generation；ＳＨＧ）素子１３、外部共振器１４は、Ｚ軸方向へ並列させて配置されている。ＳＨＧ素子１３は、半導体素子１１及び外部共振器１４の間の光路中に配置されている。ＳＨＧ素子１３は、各光射出部１２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る。ＳＨＧ素子１３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。
【００２２】
外部共振器１４は、各光射出部１２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１４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。外部共振器１４は、高調波光を透過させる光学素子としても機能する。
【００２３】
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１４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１４は、基本波光を共振させる共振構造を構成する。
【００２４】
外部共振器１４は、直方体形状をなしている。第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２は、外部共振器１４のうちＹ軸方向及びＺ軸方向に略平行な面である。第１光検出部１５は、第１側面Ｓ１に対向する位置に設けられている。第２光検出部１６は、第２側面Ｓ２に対向する位置に設けられている。第１光検出部１５及び第２光検出部１６は、散乱した高調波光を検出する。第１光検出部１５及び第２光検出部１６は、入射した光を電子信号に変換する受光素子、例えば、フォトダイオードを用いて構成されている。なお、半導体素子１１は、９個の光射出部１２を有する場合に限られず、特定方向へ並列させた複数の光射出部１２を有するものであれば良い。
【００２５】
図３は、光源装置１０の側面概略構成を示す。半導体素子１１の各光射出部１２（図１参照）から射出した基本波光は、主光線がいずれもＺ軸に略平行となるように進行し、ＳＨＧ素子１３へ入射する。ＳＨＧ素子１３へ入射した基本波光の一部は、ＳＨＧ素子１３で高調波光に変換される。半導体素子１１からＳＨＧ素子１３へ基本波光を入射させることにより生じた高調波光、及び波長変換されずにＳＨＧ素子１３を透過した基本波光は、外部共振器１４へ入射する。ＳＨＧ素子１３から外部共振器１４へ入射した高調波光の多くは、外部共振器１４を透過する。外部共振器１４を透過した高調波光は、光源装置１０外へ射出する。また、ＳＨＧ素子１３から外部共振器１４へ入射した高調波光の一部は、外部共振器１４の反射構造、例えば高屈折率部分及び低屈折率部分の界面での反射により散乱する。第１光検出部１５及び第２光検出部１６は、外部共振器１４で散乱した高調波光が入射する位置に設けられている。
【００２６】
ＳＨＧ素子１３から外部共振器１４へ入射した基本波光は、外部共振器１４で反射する。外部共振器１４で反射した基本波光は、ＳＨＧ素子１３へ入射する。波長変換されずに外部共振器１４側からＳＨＧ素子１３を透過した基本波光は、半導体素子１１へ入射する。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１３の方向へ進行する。ミラー層２２及び外部共振器１４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１４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。
【００２７】
図４は、光源装置１０の駆動を制御するためのブロック構成を示す。光源制御部２５は、光源装置１０の駆動を制御する。光源駆動部２６は、光源制御部２５による制御に従って、半導体素子１１を駆動する。光源駆動部２６は、各光射出部１２に接続され、各光射出部１２を個別に駆動する。光源制御部２５は、光射出部１２ごとに駆動を制御可能である。光検出処理部２７は、第１光検出部１５による検出結果、及び第２光検出部１６による検出結果を処理する。
【００２８】
光検出処理部２７は、第１光検出部１５からの電子信号、及び第２光検出部１６からの電子信号に応じて、半導体素子１１の駆動条件を設定する。光源制御部２５は、光源装置１０について設定された目標出力、及び光検出処理部２７により設定された駆動条件に応じて、半導体素子１１の駆動を制御する。半導体素子１１の駆動は、第１光検出部１５による検出結果、及び第２光検出部１６による検出結果に基づいてフィードバック制御される。光源装置１０は、ＡＰＣによりレーザ光の光量を安定させる。
【００２９】
さらに、光検出処理部２７は、第１光検出部１５により検出された、散乱した高調波光の光量の変化量、及び第２光検出部１６により検出された、散乱した高調波光の光量の変化量の比を計算する。光源制御部２５は、光検出処理部２７による計算結果に基づいて、出力が変化した光射出部１２を特定する。光源制御部２５は、第１光検出部１５による検出結果、及び第２光検出部１６による検出結果に基づいて、複数の光射出部１２を制御する。
【００３０】
図５は、図３に示す光源装置１０のＡＡ断面構成を示す。図示する断面は、光源装置１０のうち第１光検出部１５、外部共振器１４、第２光検出部１６が設けられた部分のＸＹ断面である。外部共振器１４の内部に示す複数の円は、各光射出部１２（図１参照）からの光束の断面を表している。光束の断面を表す円の中心は、光束の主光線の位置であるとする。複数の光射出部１２からの各光束は、外部共振器１４内において特定方向であるＸ軸方向へ並列している。第１光検出部１５及び第２光検出部１６は、外部共振器１４のうち各光束が並列する部分を介して、Ｘ軸方向へ並列させて配置されている。
【００３１】
各光束のうち、第１側面Ｓ１に最も近い光束の主光線の位置及び第１側面Ｓ１の間隔、第２側面Ｓ２に最も近い光束の主光線の位置及び第２側面Ｓ２の間隔は、同一の距離Ｌであるとする。また、各光束の主光線同士の間隔は、同一の距離ｄであるとする。高調波光は、各主光線の位置から放射状に散乱しているとする。
【００３２】
外部共振器１４内における光束の主光線の位置から図示するＸ軸の矢印の方向へ進行した高調波光は、外部共振器１４内を透過した後、第１光検出部１５へ入射する。主光線の位置から第１光検出部１５へ、散乱した高調波光が進行する過程において、外部共振器１４を散乱した高調波光が透過する距離を、第１透過距離とする。外部共振器１４内における光束の主光線の位置からＸ軸の矢印とは逆の方向へ進行した高調波光は、外部共振器１４内を透過した後、第２光検出部１６へ入射する。主光線の位置から第２光検出部１６へ、散乱した高調波光が進行する過程において、外部共振器１４を散乱した高調波光が進行する距離を、第２透過距離とする。第１透過距離及び第２透過距離は、光射出部１２ごとに定義される。第１透過距離及び第２透過距離は、半導体素子１１における光射出部１２の配置、半導体素子１１及び外部共振器１４の位置関係、外部共振器１４の形状に応じて決定される。
【００３３】
第１側面Ｓ１側から１番目の光束を進行させる１番目の光射出部１２について、第１透過距離はＬとなる。１番目の光射出部１２に隣接する２番目の光射出部１２について、第１透過距離はＬ＋ｄとなる。３番目の光射出部１２以降、第１透過距離は間隔ｄずつ増加し、ｉ番目の光射出部１２についての第１透過距離は、Ｌ＋（ｉ−１）ｄとなる。特定方向へ並列させた光射出部１２の総数をＮ、ｉ番目の光束における高調波光の光量をＰｉ、外部共振器１４における、散乱した高調波光の透過率をε、とすると、第１光検出部１５で検出される光量ＰＤ１は、以下の式で表される。但し、Ｎは２以上の整数、ｉは１≦ｉ≦Ｎを満足する整数とする。
【００３４】
【数１】
2009271334.tif 000003
【００３５】
１番目の光射出部１２について、第２透過距離はＬ＋（Ｎ−１）ｄとなる。２番目の光射出部１２以降も、第２透過距離は間隔ｄずつ減少し、ｉ番目の光射出部１２についての第２透過距離はＬ＋（Ｎ−ｉ）ｄとなる。第２光検出部１６で検出される光量ＰＤ２は、以下の式で表される。
【００３６】
【数２】
2009271334.tif 000004
【００３７】
ｉ＝ｎ番目の光束における高調波光の光量がＰｎからＰｎ’へ減少した場合に、第１光検出部１５で検出された光量がＰＤ１からＰＤ１’へ、第２光検出部１６で検出された光量がＰＤ２からＰＤ２’へ減少したとする。第１光検出部１５で検出された光量の変化量Ｐ１（＝ＰＤ１−ＰＤ１’）、第２光検出部１６で検出された光量の変化量Ｐ２（＝ＰＤ２−ＰＤ２’）は、以下の式で表される。
【００３８】
【数３】
2009271334.tif 000005
【００３９】
第１光検出部１５により検出された、散乱した高調波光の光量の変化量Ｐ１、及び第２光検出部１６により検出された、散乱した高調波光の光量の変化量Ｐ２の比Ｐ１／Ｐ２は、光検出処理部２７において以下のように計算される。
【００４０】
【数４】
2009271334.tif 000006
【００４１】
数値ｎは、比Ｐ１／Ｐ２を用いて、以下の式により求められる。
【００４２】
【数５】
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【００４３】
光源制御部２５は、光検出処理部２７での計算により求められた数値ｎによって、出力が低下した光射出部１２を特定する。光源制御部２５は、例えば、出力が低下したとして特定された光射出部１２に対する電力の供給を停止させる。例えば、経時変化により出力が低下した光射出部１２に対する電力の供給を停止させることにより、無駄な電力消費を低減させることが可能となる。光源制御部２５は、出力が低下した光射出部１２以外の光射出部１２へ供給する電力を増加させても良い。出力が低下した光射出部１２による低下分を他の光射出部１２で補うことで、光源装置１０から射出するレーザ光の光量の変動を低減させることができる。
【００４４】
以上のように、光源制御部２５は、第１光検出部１５による検出結果及び第２光検出部１６による検出結果を用いて計算された比Ｐ１／Ｐ２に基づいて、複数の光射出部１２の駆動を制御する。なお、光源制御部２５は、出力が低下したとして特定された光射出部１２へ供給する電力を増加させることとしても良い。出力が低下した光射出部１２について、電力の増加により出力を増加させることが可能であれば、光源装置１０から射出するレーザ光の光量の変動を低減させることができる。
【００４５】
本実施例に係る光源装置１０は、第１光検出部１５及び第２光検出部１６を用いて、出力が変化した光射出部１２を特定する。光源装置１０は、光射出部１２ごとに光検出部を設ける場合に比較して、簡易な構成にできる。これにより、複数の光射出部１２を用いる構成において、出力が変化した光射出部１２を簡易な構成により特定できるという効果を奏する。光源制御部２５は、出力が低下した光射出部１２を特定して駆動を制御する場合のみならず、出力が増加した光射出部１２を特定して駆動を制御することも可能である。正常値に対して出力が増加した光射出部１２を特定した場合、かかる光射出部１２へ供給する電力を低下させて出力を正常値に戻すことで、レーザ光の光量を安定させる。光源制御部２５は、光射出部１２ごとに駆動を制御する他、複数の光射出部１２の駆動を一括して制御することとしても良い。
【００４６】
１番目の光射出部１２についての第１透過距離及び第２透過距離の比は、Ｌ／｛Ｌ＋（Ｎ−１）ｄ｝となる。２番目の光射出部１２についての第１透過距離及び第２透過距離の比は、（Ｌ＋ｄ）／｛Ｌ＋（Ｎ−２）ｄ｝となる。３番目の光射出部１２以降についても、第１透過距離及び第２透過距離の比は、分子がｄずつ増加、分母がｄずつ減少する。Ｎ番目の光射出部１２についての第１透過距離及び第２透過距離の比は、｛Ｌ＋（Ｎ−１）ｄ｝／Ｌとなる。このように、第１透過距離及び第２透過距離の比が、全ての光射出部１２について異なっている。全ての光射出部１２について第１透過距離及び第２透過距離の比を異ならせることにより、複数の光射出部１２全てから、出力が変化した光射出部１２を特定することができる。
【００４７】
また、外部共振器１４のうち各光束を並列させた部分を介してＸ軸方向へ第１光検出部１５及び第２光検出部１６を並列させることで、光射出部１２ごとの第１透過距離及び第２透過距離の比の差ができるだけ大きく確保される。第１透過距離及び第２透過距離の比の差を大きく確保することにより、出力が変化した光射出部１２を高い精度で特定できる。
【００４８】
第１光検出部１５及び第２光検出部１６は、外部共振器１４のうち各光束を並列させた部分を介してＸ軸方向へ並列させる場合に限られない。第１透過距離及び第２透過距離の比が全ての光射出部１２について異なるような位置に第１光検出部１５及び第２光検出部１６を配置することで、複数の光射出部１２全てから、出力が変化した光射出部１２を特定することが可能となる。例えば、第１光検出部１５及び第２光検出部１６を配置する位置として、各光束の主光線に平行な面に関して互いに非対称となるような位置が好ましい。
【００４９】
次に、出力が変化した光射出部１２の特定について、第１透過距離及び第２透過距離の比が全ての光射出部１２について異なる構成全般に対して一般化した方法を、図６を用いて説明する。なお、図５を用いた上記の説明は、第１光検出部１５及び第２光検出部１６の位置を、外部共振器１４のうち各光束を並列させた部分を介してＸ軸方向へ並列するような位置に限定した場合である。
【００５０】
ｉ番目の光射出部１２についての第１透過距離をＬ１ｉ、第２透過距離をＬ２ｉとすると、第１光検出部１５で検出される光量ＰＤ１、第２光検出部１６で検出される光量ＰＤ２は、以下の式で表される。
【００５１】
【数６】
2009271334.tif 000008
【００５２】
ｉ＝ｎ番目の光射出部１２についての第１透過距離をＬ１ｎ、第２透過距離をＬ２ｎとする。ｎ番目の光束における高調波光の光量がＰｎからＰｎ’へ減少した場合に、第１光検出部１５で検出された光量の変化量Ｐ１（＝ＰＤ１−ＰＤ１’）、第２光検出部１６で検出された光量の変化量Ｐ２（＝ＰＤ２−ＰＤ２’）は、以下の式で表される。
【００５３】
【数７】
2009271334.tif 000009
【００５４】
第１光検出部１５により検出された、散乱した高調波光の光量の変化量Ｐ１、及び第２光検出部１６により検出された、散乱した高調波光の光量の変化量Ｐ２の比Ｐ１／Ｐ２は、光検出処理部２７において以下のように計算される。
【００５５】
【数８】
2009271334.tif 000010
【００５６】
光源制御部２５は、第１透過距離及び第２透過距離が以下の関係式を満足するＬ１及びＬ２に略一致する光射出部１２を、出力が変化したものとして特定する。
Ｐ１／Ｐ２＝εＬ１−Ｌ２
【００５７】
なお、各光射出部１２についての第１透過距離及び第２透過距離は、予め求められているものとする。例えば、光源制御部２５は、各光射出部１２についての第１透過距離及び第２透過距離を記憶することとしても良い。各光射出部１２は、略等間隔で配置される場合に限られず、任意の間隔で配置されていても良い。
【００５８】
本実施例に係る光源装置１０は、複数の光射出部１２全てから、出力が変化した光射出部１２を特定可能であるものに限られず、複数の光射出部１２のうちの少なくとも一つについて、出力が変化した場合に特定可能であれば良い。光源装置１０は、第１透過距離及び第２透過距離の比が、全ての光射出部１２について異なる構成である場合に限られない。光源装置１０は、複数の光射出部１２のうち少なくとも一つの光射出部１２についての第１透過距離及び第２透過距離の比が、他の光射出部１２についての第１透過距離及び第２透過距離の比とは異なる構成であれば、複数の光射出部１２のうちの少なくとも一つについて、出力が変化した場合に特定できる。
【００５９】
第１光検出部１５及び第２光検出部１６は、外部共振器１４以外の他の光学素子において散乱する高調波光を検出しても良い。例えば、高調波光を透過させる光学素子である偏光選択用フィルタや波長選択用フィルタを設ける構成とする場合に、第１光検出部１５及び第２光検出部１６は、偏光選択用フィルタや波長選択用フィルタにおいて散乱する高調波光を検出することとしても良い。
【実施例２】
【００６０】
図７は、本発明の実施例２に係る光源装置３０の概略構成を示す。本実施例に係る光源装置３０は、第１光検出部１５及び第２光検出部１６がＳＨＧ素子１３において散乱した高調波光を検出することを特徴とする。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。光源装置３０は、複数、例えば９個の半導体素子３１を有する。複数の半導体素子３１は、特定方向であるＸ軸方向へ並列させて配置されている。半導体素子３１は、内部に共振構造を有する端面発光型の半導体素子である。各半導体素子３１は、第１波長の基本波光であるレーザ光を射出する光射出部３２を有する。なお、光源装置３０は、９個の半導体素子３１を有する場合に限られず、特定方向へ並列させた複数の半導体素子３１を有するものであれば良い。
【００６１】
ＳＨＧ素子１３は、各光射出部３２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。各光射出部３２からの光束に沿ってＳＨＧ素子１３から射出した高調波光は、光源装置３０外へ射出する。また、ＳＨＧ素子１３で生じた高調波光の一部は、ＳＨＧ素子１３において散乱する。第１光検出部１５は、ＳＨＧ素子１３で散乱した高調波光が入射する位置であって、ＳＨＧ素子１３の第１側面Ｓ１１に対向する位置に設けられている。第２光検出部１６は、ＳＨＧ素子１３で散乱した高調波光が入射する位置であって、ＳＨＧ素子１３の第２側面Ｓ１２に対向する位置に設けられている。本実施例の場合も、上記実施例１の場合と同様に、出力が変化した光射出部３２を簡易な構成により特定することができる。光源装置３０は、端面発光型の半導体素子３１に代えて面発光型の半導体素子を用いても良く、複数の半導体素子３１に代えて、複数の光射出部を有する半導体素子を用いても良い。
【００６２】
なお、上記実施例１の光源装置１０も、外部共振器１４等の光学素子において散乱する高調波光を検出する構成に代えて、ＳＨＧ素子１３において散乱する高調波光を検出する構成としても良い。第１光検出部１５及び第２光検出部１６は、高調波光を透過させる光学素子、及びＳＨＧ素子１３のうちのいずれか一方である透過体において散乱した高調波光が入射する位置に設けられていれば良い。
【実施例３】
【００６３】
図８は、本発明の実施例３に係るプロジェクタ４０の概略構成を示す。プロジェクタ４０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、４１Ｇ、４１Ｂからの光を用いて画像を表示する。
【００６４】
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；ＣＧＨ）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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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、安定した明るさの画像を表示することができる。なお、各色光用光源装置４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、上記実施例２に係る光源装置３０（図７参照）と同様の構成としても良い。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、３０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。
【００６９】
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  Valve）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１０、３０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。
【００７０】
本発明に係る光源装置１０、３０は、プロジェクタ４０に適用される場合に限られない。光源装置１０、３０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。この場合も、安定した明るさの画像を表示することができる。光源装置１０、３０は、例えば、レーザ光を用いて照明された被写体をモニタするモニタ装置、レーザ光を用いた露光のための露光装置、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】
【００７１】
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】
【００７２】
【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ＹＺ断面構成を模式的に表した図。
【図３】光源装置の側面概略構成を示す図。
【図４】光源装置の駆動を制御するためのブロック構成を示す図。
【図５】図３に示す光源装置のＡＡ断面構成を示す図。
【図６】出力が変化した光射出部を特定する方法を説明する図。
【図７】本発明の実施例２に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図８】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】
【００７３】
１０  光源装置、１１  半導体素子、１２  光射出部、１３  ＳＨＧ素子、１４  外部共振器、１５  第１光検出部、１６  第２光検出部、Ｓ１  第１側面、Ｓ２  第２側面、２１  基板、２２  ミラー層、２３  活性層、２５  光源制御部、２６  光源駆動部、２７  光検出処理部、３０  光源装置、３１  半導体素子、３２  光射出部、Ｓ１１  第１側面、Ｓ１２  第２側面、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】
2009271334.tif 000011
【図２】
2009271334.tif 000012
【図３】
2009271334.tif 000013
【図４】
2009271334.tif 000014
【図５】
2009271334.tif 000015
【図６】
2009271334.tif 000016
【図７】
2009271334.tif 000017
【図８】
2009271334.tif 000018