(57)【要約】【課題】高い効率で光を射出可能とし、かつ光量のモニタにより安定した光量の光を射出するための制御を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。【解決手段】光源装置１０は、基本波光を波長変換する波長変換素子１４を有する光源装置１０であって、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された基本波光の光路中に設けられた光学素子１６と、波長変換素子１４で基本波光を波長変換することにより得られた高調波光を検出する光検出部１８と、を有し、光検出部１８は、光学素子１６で散乱した高調波光を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波光を波長変換する波長変換素子を有する光源装置であって、
前記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された前記基本波光の光路中に設けられた光学素子と、
前記波長変換素子で前記基本波光を波長変換することにより得られた高調波光を検出する光検出部と、を有し、
前記光検出部は、前記光学素子で散乱した前記高調波光を検出することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記波長変換素子であ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】
前記基本波光を共振させる共振構造をさらに有し、
前記光学素子は、前記共振構造により共振させる光の波長を選択する波長選択素子であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の光射出部は、特定方向へ並列させて配置され、
前記光検出部は、前記光学素子で散乱した前記高調波光が入射する位置であって、前記光学素子内において前記複数の光射出部からの光が透過する領域のうち前記特定方向の略中心となる位置から前記特定方向と略垂直な方向に離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光学素子と前記光検出部との間に配置された集光レンズをさらに有し、
前記集光レンズは、前記光学素子内の光路中から前記集光レンズへ向かう過程で前記光学素子内において略等しい距離を透過した前記高調波光を、前記光検出部において集光させることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光学素子は、前記光学素子内で散乱した前記高調波光が射出する射出面を有しており、
前記射出面の少なくとも一部が曲面を備え、
前記曲面は、前記光学素子内の光路中から前記曲面に向かう過程で前記光学素子内において略等しい距離を透過した前記高調波光を前記光検出部において集光させることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光検出部の検出結果に基づいて前記光射出部を制御する光源制御部をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうちいずれか１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、波長変換された光を射出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。レーザ光源は、高出力化及び多色化に伴い、プロジェクタの光源として開発されている。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、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命等の利点がある。
【０００３】
レーザ光源において、半導体素子等の光射出部から射出される光の光量は、光射出部の温度等によって変動する。また、波長変換素子、例えば第二高調波発生（Second−Harmonic  Generation；ＳＨＧ）素子を用いるレーザ光源の場合、ＳＨＧ素子における光の変換効率はＳＨＧ素子の温度等によって変動する。光射出部から射出される光の光量やＳＨＧ素子における光の変換効率が変動すると、レーザ光源から射出されるレーザ光の光量が変動することとなる。そこで、レーザ光源から射出するレーザ光の光量の変動を検出し、その検出結果に基づいて光射出部に対する電力供給を制御することで、光量の安定化を図ることが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示のものは、光源装置にビームスプリッタを備え、光源装置から射出される前の光の一部をビームスプリッタによって分岐して、分岐された光の光量をフォトダイオード等の光検出器によって検出している。そして、分岐された光の光量の変動に基づいて光源装置から射出される光の光量の変動を検出している。
【０００５】
【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】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示のものは、光源装置から射出される前の光の一部をビームスプリッタによって分岐しているため、光源装置から射出される光の光量が低下してしまう。したがって、従来の技術によると光の利用効率が低下してしまうという問題を生じる。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、高い効率で光を射出可能とし、かつ光量のモニタにより安定した光量の光を射出するための制御を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】
【０００８】
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、基本波光を波長変換する波長変換素子を有する光源装置であって、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された基本波光の光路中に設けられた光学素子と、波長変換素子で基本波光を波長変換することにより得られた高調波光を検出する光検出部と、を有し、光検出部は、光学素子で散乱した高調波光を検出することを特徴とする。
【０００９】
光学素子内を透過する光のうち、所定の割合の光が散乱する。そのため、光学素子で散乱する光と光源装置から射出される光の光量との間には相関関係が認められる。したがって、光学素子で散乱した光を光検出器で検出することで、光源装置から射出される光の光量をモニタすることができる。
【００１０】
光源装置から光を射出する上で、光学素子内で所定の割合の光が散乱することは避けられない。通常であれば、そのような散乱光は損失するのみである。しかしながら、本件ではその散乱光を光検出器で検出して光量をモニタすることで、散乱光を有効に利用する。したがって、光源装置から射出される光の光量を低下させずに光量をモニタすることができる。これにより、光源装置から高い効率で光を射出可能とし、かつ光量のモニタにより安定した光量の光を射出するための制御が可能となる。ここで、光学素子で散乱する光とは、光学素子内を透過する際に、基本波光又は高調波光の光路に沿った進行方向とは異なる方向に進路を変えた光のことをいう。光は光学素子内を透過する過程で様々な方向に散乱する。光が様々な方向に散乱して、光検出部には複数の光路からの散乱光が到達するので、光源装置全体から射出される光の光量を１つの光検出器でモニタすることができる。したがって、部品点数の削減による製造コストの抑制、装置の小型化に寄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、光学素子は、波長変換素子であることが望ましい。光射出部から射出された基本波光は波長変換素子を透過する途中で、その一部が高調波光に波長変換される。そして、波長変換された高調波光の一部が波長変換素子を透過する過程で散乱する。波長変換素子で散乱した高調波光を検出することで、光量のモニタをすることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、基本波光を共振させる共振構造をさらに有し、光学素子は、共振構造により共振させる光の波長を選択する波長選択素子であることが望ましい。波長選択素子は基本波光の波長の光を共振させるべく選択的に反射する。波長変換素子により波長変換された高調波光は、波長選択素子で反射されずに波長選択素子内を透過する。そして、波長選択素子内を透過する高調波光の一部は、波長選択素子内を透過する過程で散乱する。波長選択素子で散乱した高調波光を検出することで、光源装置から射出される光の光量をモニタすることができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、複数の光射出部は、特定方向へ並列させて配置され、光検出部は、光学素子で散乱した高調波光が入射する位置であって、光学素子内において複数の光射出部からの光が透過する領域のうち特定方向の略中心となる位置から特定方向と略垂直な方向に離れた位置に配置されていることが望ましい。
【００１４】
光検出器が、光学素子で散乱した高調波光が入射する位置であって、光学素子内において複数の光射出部からの光が透過する領域のうち特定方向の略中心となる位置から特定方向と略垂直な方向に離れた位置に配置されているので、各光路から光検出器までの距離のばらつきを抑えることができる。光は空気中を透過する際に一定の割合で減衰する。したがって、一部の光路における光量が低下した場合、その光路から光検出器までの距離が異なれば、光検出器で検出する光量の変動量が異なってしまう。しかし、各光路から光検出器までの距離のばらつきが抑えられているので、散乱した高調波光の光量の変動を精度よく検出できるとともに、光源装置から射出される光の光量を精度よくモニタすることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子と光検出部との間に配置された集光レンズをさらに有し、集光レンズは、光学素子内の光路中から集光レンズへ向かう過程で光学素子内において略等しい距離を透過した高調波光を、光検出部において集光させることが望ましい。
【００１６】
光学素子内で散乱した高調波光は光学素子内を透過する過程で透過率に応じて減衰する。減衰による光量の低下量は透過距離に応じて異なる。したがって、一部の光路における光量が低下した場合、散乱した高調波光が光学素子内を透過する距離によって、光検出器で検出する散乱した高調波光の光量が異なってしまう。一般的に光が空気中を透過する際に減衰する割合に比べて、光学素子内を透過する際に減衰する割合の方が大きい。しかし、集光レンズが、光学素子内の光路中から集光レンズへ向かう過程で光学素子内において略等しい距離を透過した高調波光を、光検出部において集光させるので、光源装置から射出される光量のモニタをより一層精度よく行うことができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は光学素子内で散乱した高調波光が射出する射出面を有しており、射出面の少なくとも一部が曲面を備え、曲面は、光学素子内の光路中から曲面に向かう過程で光学素子内において略等しい距離を透過した高調波光を光検出部において集光させることが望ましい。
【００１８】
射出面の少なくとも一部が曲面を備え、曲面は、光学素子内の光路中から曲面に向かう過程で光学素子内において略等しい距離を透過した高調波光を光検出部において集光させるので、光源装置から射出される光量のモニタをより一層精度よく行うことができる。また、高調波光を集光させる曲面を光学素子の射出面が備えるので、高調波を集光させるための部材を新たに設ける必要が無く、部品点数の削減による装置の小型化に寄与することができる。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様としては、光検出部の検出結果に基づいて光射出部を制御する光源制御部をさらに有することが望ましい。光源制御部が光検出部の検出結果に基づいて光射出部を制御するので、光源装置から射出される光の光量を安定させることができる。
【００２０】
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により、高い効率で光を射出可能とし、かつ光量のモニタにより安定した光量の光を射出することができる。これにより、光源装置からの光量が安定することで、安定した明るさで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】
【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１２、ＳＨＧ素子（波長変換素子）１４、ＶＨＧ（波長選択素子）１６、フォトダイオード（光検出部）１８、光源制御部２０、光源駆動部２２を有して大略構成されている。光源装置１０は、半導体素子１２から射出された基本波光を波長変換して高調波光であるレーザ光として射出する。なお、半導体素子１２から射出される光の方向に向かう軸をＺ軸とする。Ｚ軸と直交し、紙面の奥行き方向に向かう軸をＸ軸とする。Ｚ軸とＸ軸とがなす平面に垂直な軸をＹ軸とする。
【００２３】
図２は、半導体素子１２の断面構成を模式的に示したものである。半導体素子１２は、基本波光を射出するための光源部である。基本波光は、例えば赤外光である。半導体素子１２は、面発光型の半導体素子である。基板２４は、例えば、半導体ウエハからなる。ミラー層２５は、基板２４の上に形成されている。ミラー層２５はＶＨＧ１６とで共振構造を構成する。ミラー層２５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２５を構成する各層の厚さ、各層の材料、層の数は、基本波光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。レーザ媒体（発光素子）２６は、ミラー層２５の表面に積層させて設けられている。レーザ媒体２６は、光源駆動部２２に接続されている。レーザ媒体２６は、電流が供給されると基本波光を射出する。
【００２４】
図３は、半導体素子１２のレーザ光が射出される面の正面図を示す。レーザ媒体２６には光射出部２８が複数設けられており、レーザ媒体２６に電流が供給されると光射出部２８のそれぞれが基本波光を射出する。光射出部２８はＸ軸方向（特定方向）に並列させて配置されている。レーザ媒体２６から射出される基本波光の光量は、レーザ媒体２６の温度によって変動する。レーザ媒体２６から射出される基本波光の光量が低下すれば、光源装置１０から射出されるレーザ光の光量も低下する。
【００２５】
ＳＨＧ素子１４は、光射出部２８から射出した基本波光の光路中に配置された光学素子である。ＳＨＧ素子１４は、光射出部２８からの基本波光を入射させることにより、基本波光の波長の半分に相当する波長の高調波光を射出する。ＳＨＧ素子１４は、光射出部２８から射出した光の波長を変換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。ＳＨＧ素子１４は、直方体形状をなしている。
【００２６】
ＳＨＧ素子１４としては、例えば、非線形光学結晶を用いる。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。ＳＨＧ素子１４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。ＳＨＧ素子１４を用いることで、容易に入手可能な汎用の光源を用いて、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。
【００２７】
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は、温度変化に伴って膨張・収縮することにより、分極反転構造のピッチが変化する。ＳＨＧ素子１４の温度変化に伴ってＳＨＧ素子１４の位相整合波長も変動し、基本波光を高調波光に変換する変換効率も変動する。したがって、ＳＨＧ素子１４の変換効率が低下すれば、光源装置１０から射出される高調波光としてのレーザ光の光量も低下する。
【００２８】
体積ホログラムであるＶＨＧ１６は、光射出部２８から射出された基本波光の光路中に設けられた光学素子である。ＶＨＧ１６には、ＳＨＧ素子１４から射出した光が入射する。ＶＨＧ１６は、共振構造を構成する外部共振器である。ＶＨＧ１６は、ミラー層２５との間で基本波光を共振させる共振構造を構成する。ＶＨＧ１６は、回折により基本波光を反射する。ＶＨＧ１６は、赤外領域において、特定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。ＶＨＧ１６は、ミラー層２５及びＶＨＧ１６の間で共振させる光の波長を選択する波長選択素子としての機能も果たす。ＶＨＧ１６を用いることにより、ミラー層２５及びＶＨＧ１６の間で共振させる光の狭帯域化ができる。また、ＶＨＧ１６は、可視領域において、高調波光の波長を含む広い波長域の光を透過させる。
【００２９】
ＶＨＧ１６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。ＶＨＧ１６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。ＶＨＧ１６は、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。
【００３０】
ＳＨＧ素子１４で波長変換された高調波光は、ＶＨＧ１６に反射されずにＶＨＧ１６内を透過する。ＶＨＧ１６内を透過する高調波光のうち所定の割合の高調波光は、ＶＨＧ１６の高屈折率部分と低屈折率部分との界面で高調波光の光路とは異なる方向に散乱してしまう。ＶＨＧ１６は直方体形状をなしており、その直方体形状を構成するそれぞれの面からＶＨＧ１６で散乱した高調波光が射出する。
【００３１】
図４は、ＶＨＧ１６とフォトダイオード１８を、Ｚ軸方向から見た正面図であり、ＶＨＧ１６内の高調波光の光路とフォトダイオード１８との位置関係を示す。フォトダイオード１８は、ＶＨＧ１６で散乱した高調波光を検出する。ＶＨＧ１６内を透過する高調波光のうち所定の割合の高調波光が散乱するので、フォトダイオード１８によって検出された高調波光の光量の変動量に基づいて、光源装置１０から射出されるレーザ光の変動量を導出することができる。
【００３２】
フォトダイオード１８は、ＶＨＧ１６で散乱した高調波光が入射する位置であって、ＶＨＧ１６内において複数の光射出部からの光が透過する領域のうちＸ軸方向の略中心となる中心点ＰからＸ軸方向と略垂直な方向であるＹ軸方向に離れた位置に配置されている。ＶＨＧ１６内には高調波光の光路が複数あるが、この配置により、それぞれの光路からフォトダイオード１８までの距離のばらつきを抑えることができる。したがって、ＶＨＧ１６で散乱した高調波光の光量の変動を精度よく検出できるとともに、光源装置１０から射出されるレーザ光の光量を精度よくモニタすることができる。フォトダイオード１８は、検出結果を光源制御部２０に送信する。なお、フォトダイオード１８は、ＳＨＧ素子１４で散乱する基本波光を除去するために、基本波光の波長の光を遮断する基本波カットフィルタを備えていてもよい。
【００３３】
光源制御部２０は、フォトダイオード１８から送信された検出結果に基づいて高調波光の光量の変動を検出する。光源制御部２０は、高調波光の光量の変動に基づいて光源駆動部２２を制御する。光源駆動部２２は、レーザ媒体２６に接続されている。光源駆動部２２は、光源制御部２０による制御に基づいて光射出部２８を駆動する。
【００３４】
例えば、ＳＨＧ素子１４の温度が上昇して変換効率が低下すると、ＳＨＧ素子１４内で高調波光に波長変換される基本波光の割合が低下する。波長変換される基本波光の割合が低下すると、ＶＨＧ１６に入射する高調波光の光量も低下する。そうすると、光源装置１０から射出される高調波光としてのレーザ光の光量及びＶＨＧ１６で散乱する高調波光の光量が低下する。
【００３５】
光源制御部２０は、フォトダイオード１８から送信される高調波光の検出結果に基づいて、ＶＨＧ１６で散乱する高調波光の低下、すなわち光源装置１０から射出されるレーザ光の光量の低下を検出する。光源制御部２０は、ＶＨＧ１６で散乱した高調波光の光量の低下を検出すると、光射出部２８から射出される基本波光の光量を増すべく光源駆動部２２を制御する。光源駆動部２２は、光源制御部２０による制御に基づいてレーザ媒体２６に供給される電流を増やし、光射出部２８から射出される基本波光の光量を増す。光射出部２８から射出される基本波光の光量が増すため、ＳＨＧ素子１４の変換効率の低下を補うことができ、光源装置１０から射出されるレーザ光の光量の安定化を図ることができる。
【００３６】
なお、本実施例１では、ＶＨＧ１６内において複数の光射出部２８からの光が透過する領域のうちＸ軸方向の略中心となる中心点ＰからＸ軸方向と略垂直な方向に離れた位置にフォトダイオードが配置されているが、この位置からずれた位置にフォトダイオードが配置されていてもよい。フォトダイオード１８が、中心点ＰからＸ軸方向と略垂直な方向に離れた位置からずれた位置に配置された場合であっても、ＶＨＧ１６で散乱した高調波光を検出することができる。この場合、各光路からフォトダイオード１８までの距離のばらつきはあるものの、ＶＨＧ１６で散乱した高調波光の検出に基づいて、光源装置１０から射出されるレーザ光の光量をモニタすることができる。また、フォトダイオード１８のサイズは、様々なものを採用することができる。小さいサイズのフォトダイオード１８を採用すれば装置の小型化を図ることができるし、大きいサイズのフォトダイオード１８を採用すれば多くの散乱光の検出に基づいて光量をモニタすることができる。
【００３７】
また、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高調波光の光路中に設けてもよく、偏光選択用フィルタ、波長選択用フィルタ等で散乱した高調波光を検出しても良い。
【００３８】
図５は、本実施例１の変形例１に係るＶＨＧ１６とフォトダイオード１８を、Ｚ軸方向から見た正面図である。上述した構成と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本変形例１は、ＶＨＧ１６とフォトダイオード１８との間に集光レンズ３８が配置されていることを特徴とする。
【００３９】
ＶＨＧ１６は直方体形状をなしており、直方体形状を構成するそれぞれの面からＶＨＧ１６で散乱した高調波光を射出する。集光レンズ３８は、ＶＨＧ１６内の光路中から集光レンズ３８に向かう過程でＶＨＧ１６内において略等しい距離を透過した高調波光をフォトダイオード１８において集光させるように形成されている。高調波光は、集光レンズ３８を透過する際に屈折する。この屈折によりＶＨＧ１６内での透過距離Ｌ１〜Ｌ１０が略等しい高調波光がフォトダイオード１８に集光される。
【００４０】
ＶＨＧ１６内で散乱した高調波光はＶＨＧ１６内での透過距離Ｌ１〜Ｌ１０に応じて所定の透過率で減衰する。例えば、いずれかの光路における光量が低下した場合、透過距離Ｌ１〜Ｌ１０にばらつきがあると、同じ光量の低下量であっても透過距離Ｌ１〜Ｌ１０の違いによって、フォトダイオード１８で検出される光量が異なってしまう。したがって、透過距離Ｌ１〜Ｌ１０にばらつきがある場合には、光源装置１０から射出されるレーザ光の光量のモニタ精度が落ちる場合がある。しかし、集光レンズ３８によって、透過距離Ｌ１〜Ｌ１０が略等しい高調波光がフォトダイオード１８に集光されるので、光源装置１０から射出されるレーザ光の光量のモニタを精度よく行うことができる。
【００４１】
なお、フォトダイオード１８が配置される位置のみによって透過距離を略等しくすることは、光射出部２８の数が３個以上の場合に困難となる。したがって、本変形例１に係る構成は、光射出部２８の数が３個以上である場合に特に効果的である。
【００４２】
図６は、本実施例１の変形例２に係るＶＨＧ３６とフォトダイオード１８をＺ軸方向から見た正面図である。上述した構成と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本変形例２は、ＶＨＧ３６の射出面（後述）が曲面を備えていることを特徴とする。
【００４３】
ＶＨＧ３６は略直方体形状をなしており、略直方体形状を構成するそれぞれの面からＶＨＧ３６で散乱した高調波光が射出する。略直方体形状を構成する面のうち、フォトダイオード１８と対向する射出面３６ａは外側に向けて凸状でシリンドリカル形状の曲面を備えている。射出面３６ａが備える曲面は、ＶＨＧ３６内の光路中から射出面３６ａに向かう過程でＶＨＧ３６内において略等しい距離を透過した高調波光をフォトダイオード１８において集光させるように形成されている。高調波光は、射出面３６ａから射出する際に屈折する。この屈折によりＶＨＧ３６内での透過距離Ｌ１１〜Ｌ２０が略等しい高調波光がフォトダイオード１８に集光される。
【００４４】
射出面３６ａが備える曲面によって、透過距離Ｌ１１〜Ｌ２０が略等しい高調波光がフォトダイオード１８に集光されるので、光源装置１０から射出されるレーザ光の光量のモニタを精度よく行うことができる。
【００４５】
なお、フォトダイオード１８が配置される位置のみによって透過距離を略等しくすることは、光射出部２８の数が３個以上の場合に困難となる。したがって、本変形例２に係る構成は、光射出部２８の数が３個以上である場合に特に効果的である。本変形例２に係る構成によれば、透過距離Ｌ１１〜Ｌ２０を略等しくするための特別な部材を設ける必要がなく、部品点数の削減による装置の小型化に寄与することができる。
【００４６】
本変形例２において射出面３６ａは、Ｘ軸方向にのみ曲率を有するシリンドリカル形状で形成されているが、これに限られず、Ｚ軸方向にも曲率を有する球面形状であってももちろん構わない。
【実施例２】
【００４７】
図７は、本発明の実施例２に係る光源装置４０の概略構成を示す。実施例１と同様の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施例２に係る光源装置４０は、ＳＨＧ素子１４で散乱した高調波光をフォトダイオード１８で検出することを特徴とする。
【００４８】
半導体素子４２は、半導体素子４２は内部に共振構造を有する面発光型の半導体素子であり、複数の光射出部４８がＸ軸方向（特定方向）に並列して配置されている。半導体素子４２は、光射出部４８から基本波光であるレーザ光を射出する。なお、複数の光射出部を特定方向に並列させて配置するために、端面発光型の半導体素子を並列させて配置してもよい。
【００４９】
ＳＨＧ素子１４は、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。ＳＨＧ素子１４から射出した高調波光は、光射出部から射出された基本波光の光路に沿って光源装置４０外へ射出する。また、ＳＨＧ素子１４で生じた高調波の一部は、ＳＨＧ素子１４において散乱する。
【００５０】
フォトダイオード１８は、ＳＨＧ素子１４で散乱した高調波光が入射する位置であって、ＳＨＧ素子１４内において複数の光射出部４８からの光が透過する領域のうちＸ軸方向の略中心となる中心点ＰからＸ軸方向と略垂直な方向に離れた位置に配置されている（図４も参照）。ＳＨＧ素子１４内には高調波光の光路が複数あるが、この配置により、それぞれの光路からフォトダイオード１８までの距離のばらつきを抑えることができる。したがって、ＳＨＧ素子１４で散乱した高調波光の光量の変動を精度よく検出できるとともに、光源装置４０から射出される高調波光としてのレーザ光の光量の変動を精度よくモニタすることができる。
【００５１】
なお、本実施例２も、上記実施例１の変形例１、変形例２と同様に、ＳＨＧ素子１４とフォトダイオード１８との間に集光レンズを配置したり（図５参照）、ＳＨＧ素子１４が曲面を備えるようにしたり（図６参照）してもよい。フォトダイオード１８に集光される高調波光のＳＨＧ素子１４内での透過距離を略等しくすることができる。
【００５２】
また、上記実施例１の光源装置１０も、ＳＨＧ素子１４で散乱する高調波光を検出する構成としてもよい。フォトダイオード１８は、高調波光を透過させる光学素子としてのＳＨＧ素子１４又はＶＨＧ１６のうちのいずれか一方で散乱した高調波光が入射する位置に設けられていればよい。
【実施例３】
【００５３】
図８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に光を投写し、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プロジェクタである。
【００５４】
Ｒ光用光源装置５１Ｒは、Ｒ光を射出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。
【００５５】
Ｇ光用光源装置５１Ｇは、Ｇ光を射出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。
【００５６】
Ｂ光用光源装置５１Ｂは、Ｂ光を射出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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、高い効率で安定した光量の光を射出できる。各色光用光源装置５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂは、上記実施例１の変形例１に係る光源装置１０（図５参照）、変形例２に係る光源装置１０（図６参照）、実施例２に係る光源装置１０（図７参照）と同様の構成としても良い。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、４０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。
【００５９】
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。
【００６０】
本発明の光源装置は、プロジェクタに適用される場合に限られない。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、安定した明るさの画像を表示することができる。本発明の光源装置は、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。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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示す図。
【図３】半導体素子のレーザ光が射出される面の正面図。
【図４】ＶＨＧとフォトダイオードを、Ｚ軸方向から見た正面図。
【図５】実施例１の変形例１に係るＶＨＧとフォトダイオードの正面図。
【図６】実施例１の変形例２に係るＶＨＧとフォトダイオードの正面図。
【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】
【００６２】
Ｌ１〜Ｌ２０  透過距離、Ｐ  中心点、１０，４０  光源装置、１２，４２  半導体素子（発光素子）、１４  ＳＨＧ素子（光学素子）（波長変換素子）、１６，３６  ＶＨＧ（光学素子）（波長選択素子）、３６ａ  射出面、１８  フォトダイオード（光検出部）、２０  光源制御部、２２  光源駆動部、２４  基板、２５  ミラー層、２６  レーザ媒体、２８，４８  光射出部、３８  集光レンズ、５０  プロジェクタ、５１Ｒ  赤色（Ｒ）光用光源装置、５１Ｇ  緑色（Ｇ）光用光源装置、５１Ｂ  青色（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】
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【図８】
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