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JP2008159415A - Light source device and projector - Google Patents

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JP2008159415A
JP2008159415A JP2006347220A JP2006347220A JP2008159415A JP 2008159415 A JP2008159415 A JP 2008159415A JP 2006347220 A JP2006347220 A JP 2006347220A JP 2006347220 A JP2006347220 A JP 2006347220A JP 2008159415 A JP2008159415 A JP 2008159415A
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Japan
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light source
unit
source device
light
wavelength conversion
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Application number
JP2006347220A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Egawa
明 江川
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】波長変換素子の温度変化を低減させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給可能な光源装置、及び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】レーザ光を供給する光源部と、光源部からのレーザ光の波長を変換する波長変換素子であるSHG素子12と、弾性力を用いて基板16に対して波長変換素子を固定する固定部である板バネ部13と、波長変換素子と固定部との間に設けられ、波長変換素子の温度を計測する温度計測部であるサーミスタ40と、温度計測部による計測結果に基づいて波長変換素子の温度を調節する温度調節部と、を有する。
【選択図】図5
The present invention provides a light source device capable of reducing a temperature change of a wavelength conversion element and supplying laser light with a high efficiency and a stable amount of light, and a projector using the light source device.
A light source unit that supplies laser light, a SHG element that is a wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser light from the light source unit, and a wavelength conversion element that is fixed to a substrate using elastic force. Based on the measurement result by the temperature measurement unit and the thermistor 40 that is provided between the plate spring unit 13 that is the fixed unit, the temperature conversion unit that is provided between the wavelength conversion element and the fixed unit, and measures the temperature of the wavelength conversion element And a temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the conversion element.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクタ、特に、レーザ光を供給する光源装置の技術に関する。   The present invention relates to a light source device and a projector, and more particularly to a technology of a light source device that supplies laser light.

従来、レーザ光を供給する光源装置において、波長変換素子、例えば第二高調波発生(Second−Harmonic Generation;SHG)素子が用いられている。SHG素子を用いることで、例えば、容易に入手可能な汎用のレーザを用いて、所望の波長のレーザ光を供給することが可能となる。SHG素子は、温度変化によって屈折率分布が変化する場合、位相整合条件が崩れ、波長を変換する効率が低下することが知られている。高い効率で安定した光量のレーザ光を供給するためには、波長変換素子の温度変化を低減させることが望まれる。例えば、特許文献1に提案されている技術では、大きな熱伝導率を持つ部材を用いて波長変換素子を囲むことにより、周辺温度の影響を低減させている。   Conventionally, in a light source device that supplies laser light, a wavelength conversion element, for example, a second-harmonic generation (SHG) element is used. By using the SHG element, for example, it is possible to supply laser light having a desired wavelength using a general-purpose laser that can be easily obtained. In the SHG element, it is known that when the refractive index distribution changes due to a temperature change, the phase matching condition is broken and the wavelength conversion efficiency is lowered. In order to supply a highly efficient and stable laser beam, it is desired to reduce the temperature change of the wavelength conversion element. For example, in the technique proposed in Patent Document 1, the influence of the ambient temperature is reduced by surrounding the wavelength conversion element using a member having a large thermal conductivity.

特開平6−301426号公報JP-A-6-301426

波長変換素子は、周辺温度に応じて温度が変化する他、レーザ光を照射し続けることによっても温度が変化する。大きな熱伝導率を持つ部材により波長変換素子を囲むのみでは、波長変換素子の内部で生じた熱等による温度変化を低減させることは困難である。また、周辺温度が大幅に変動する場合等に、波長変換素子への影響を完全には排除し得ないこともある。このように、従来の技術によると、波長変換素子の温度変化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、波長変換素子の温度変化を低減させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給可能な光源装置、及び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。   The wavelength of the wavelength conversion element changes depending on the ambient temperature, and the temperature also changes by continuing to irradiate laser light. It is difficult to reduce the temperature change due to heat or the like generated inside the wavelength conversion element only by surrounding the wavelength conversion element with a member having a large thermal conductivity. In addition, when the ambient temperature fluctuates greatly, the influence on the wavelength conversion element may not be completely eliminated. As described above, according to the conventional technique, it is difficult to reduce the temperature change of the wavelength conversion element. The present invention has been made in view of the above-described problems, and a light source device capable of reducing a temperature change of a wavelength conversion element and supplying a laser beam with a high efficiency and a stable amount of light, and a projector using the light source device. The purpose is to provide.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、レーザ光を供給する光源部と、光源部からのレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、弾性力を用いて基板に対して波長変換素子を固定する固定部と、波長変換素子及び固定部の間に設けられ、波長変換素子の温度を計測する温度計測部と、温度計測部による計測結果に基づいて波長変換素子の温度を調節する温度調節部と、を有することを特徴とする光源装置を提供することができる。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a light source unit that supplies laser light, a wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser light from the light source unit, and an elastic force are used. Wavelength conversion based on the measurement result of the fixed part that fixes the wavelength conversion element to the substrate, the temperature measurement part that is provided between the wavelength conversion element and the fixed part, and that measures the temperature of the wavelength conversion element It is possible to provide a light source device including a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the element.

固定部は、基板の位置に対して波長変換素子を特定の位置に固定する。本発明の光源装置は、温度計測部による計測結果に基づいて温度調節部のフィードバック制御を行う。固定部を用いることにより、固定部の弾性力を用いて波長変換素子に温度計測部を当接させる。波長変換素子に温度計測部を十分当接させることで、波長変換素子の温度を正確に計測することが可能となる。正確に計測された波長変換素子の温度に基づいて温度調節部を制御することで、波長変換素子の温度変化を低減させることができる。また、外的要因による温度変化に対する影響も低減させることができる。これにより、波長変換素子の温度変化を低減させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給可能な光源装置を得られる。   The fixing unit fixes the wavelength conversion element at a specific position with respect to the position of the substrate. The light source device of the present invention performs feedback control of the temperature adjustment unit based on the measurement result by the temperature measurement unit. By using the fixing part, the temperature measuring part is brought into contact with the wavelength conversion element by using the elastic force of the fixing part. By sufficiently bringing the temperature measurement unit into contact with the wavelength conversion element, the temperature of the wavelength conversion element can be accurately measured. By controlling the temperature adjustment unit based on the accurately measured temperature of the wavelength conversion element, the temperature change of the wavelength conversion element can be reduced. In addition, the influence on the temperature change due to external factors can be reduced. Thereby, the temperature change of a wavelength conversion element can be reduced, and the light source device which can supply the laser beam of the stable light quantity with high efficiency can be obtained.

また、本発明の好ましい態様としては、固定部は、バネ力を用いて基板に対して波長変換素子を固定する板バネ部を備えることが望ましい。これにより、簡易かつ安価な製造を可能とし、かつ波長変換素子に温度計測部を十分当接させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the fixing portion includes a leaf spring portion that fixes the wavelength conversion element to the substrate using a spring force. As a result, simple and inexpensive manufacturing is possible, and the temperature measurement unit can be sufficiently brought into contact with the wavelength conversion element.

また、本発明の好ましい態様としては、波長変換素子は、基板側に設けられた第1面と、第1面とは反対側に設けられた第2面と、を備え、板バネ部は、第2面の中心部においてバネ力を付加することが望ましい。これにより、波長変換素子のうち熱が集中し易い中心部において積極的に放熱を行い、波長変換素子の温度の均一化を図れる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, the wavelength conversion element includes a first surface provided on the substrate side and a second surface provided on the side opposite to the first surface, and the leaf spring portion is It is desirable to apply a spring force at the center of the second surface. Thereby, heat can be actively dissipated in the central portion of the wavelength conversion element where heat tends to concentrate, and the temperature of the wavelength conversion element can be made uniform.

また、本発明の好ましい態様としては、温度調節部は、熱を供給する熱供給部と、温度計測部による計測結果に基づいて熱供給部を制御する制御部と、を備えることが望ましい。これにより、温度計測部による計測結果に基づいて波長変換素子の温度を調節することができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the temperature adjustment unit includes a heat supply unit that supplies heat and a control unit that controls the heat supply unit based on a measurement result by the temperature measurement unit. Thereby, the temperature of a wavelength conversion element can be adjusted based on the measurement result by a temperature measurement part.

また、本発明の好ましい態様としては、熱供給部及び波長変換素子の間に設けられ、熱供給部からの熱を拡散させる熱拡散部を有し、固定部は、熱拡散部に波長変換素子を固定することが望ましい。熱拡散部を用いることで、熱供給部からの熱を均一化させて波長変換素子へ伝播させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, a heat diffusion unit is provided between the heat supply unit and the wavelength conversion element, and diffuses heat from the heat supply unit. It is desirable to fix. By using the thermal diffusion unit, the heat from the heat supply unit can be made uniform and propagated to the wavelength conversion element.

また、本発明の好ましい態様としては、温度計測部は、固定部に接着されることが望ましい。これにより、所定の位置に温度計測部を固定でき、かつ接着剤等を介さずに波長変換素子に直接温度計測部を当接させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the temperature measurement unit is bonded to the fixed unit. Thereby, the temperature measurement unit can be fixed at a predetermined position, and the temperature measurement unit can be brought into direct contact with the wavelength conversion element without using an adhesive or the like.

また、本発明の好ましい態様としては、温度計測部に接続された配線部を有し、配線部は、固定部上に設けられることが望ましい。これにより、温度計測部による温度の計測を行うことができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to have a wiring part connected to the temperature measurement part, and the wiring part is provided on the fixed part. Thereby, temperature measurement by a temperature measurement part can be performed.

また、本発明の好ましい態様としては、配線部及び固定部の間に設けられた絶縁層を有することが望ましい。これにより、配線部と固定部とを絶縁させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to have an insulating layer provided between the wiring portion and the fixed portion. Thereby, a wiring part and a fixing | fixed part can be insulated.

さらに、本発明によれば、上記の光源装置と、光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。上記の光源装置を用いることで、波長変換素子の温度変化を低減させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給できる。これにより、高い効率で明るい画像を安定して表示可能なプロジェクタを得られる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a projector including the light source device described above and a spatial light modulation device that modulates light from the light source device in accordance with an image signal. By using the above light source device, it is possible to reduce the temperature change of the wavelength conversion element, and to supply a laser beam with a high amount of light with high efficiency. Thereby, a projector capable of stably displaying a bright image with high efficiency can be obtained.

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。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

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、半導体レーザ11を有する。半導体レーザ11は、端面発光型レーザであって、レーザ光を供給する光源部である。SHG素子12は、半導体レーザ11からのレーザ光の波長を変換する波長変換素子である。SHG素子12は、半導体レーザ11からのレーザ光を、2分の1の波長のレーザ光に変換して出射させる。例えば、半導体レーザ11からSHG素子12へ1064nmのレーザ光を入射させる場合、SHG素子12は、532nmのレーザ光を出射させる。SHG素子12としては、例えば、非線形光学結晶を用いることができる。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a light source device 10 according to Embodiment 1 of the present invention. The light source device 10 includes a semiconductor laser 11. The semiconductor laser 11 is an edge-emitting laser, and is a light source unit that supplies laser light. The SHG element 12 is a wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser light from the semiconductor laser 11. The SHG element 12 converts the laser beam from the semiconductor laser 11 into a laser beam having a half wavelength and emits it. For example, when 1064 nm laser light is incident on the SHG element 12 from the semiconductor laser 11, the SHG element 12 emits 532 nm laser light. As the SHG element 12, for example, a nonlinear optical crystal can be used.

支柱15の上には、熱拡散板14が積層されている。熱拡散板14は、後述するヒータからの熱を略均一に拡散させる熱拡散部である。SHG素子12は、熱拡散板14の上に設けられている。SHG素子12と熱的に接触させる要素がほぼ熱拡散板14のみである構成とすることで、SHG素子12は、殆ど熱拡散板14のみから熱の移動を受けることとなる。熱拡散板14により略均一に熱を拡散させることで、SHG素子12へ均一化された熱を供給することができる。均一化された熱をSHG素子12へ供給可能とすることで、SHG素子12全体の温度を均一化させることができる。熱拡散板14は、高い熱伝導率を持つ部材、例えば銅を用いて形成できる。半導体レーザ11及び支柱15は、共通の基板16上に設けられている。基板16は、不図示のパッケージに固定されている。   A thermal diffusion plate 14 is laminated on the support column 15. The thermal diffusion plate 14 is a thermal diffusion unit that diffuses heat from a heater, which will be described later, substantially uniformly. The SHG element 12 is provided on the thermal diffusion plate 14. By adopting a configuration in which the element that is in thermal contact with the SHG element 12 is substantially only the thermal diffusion plate 14, the SHG element 12 receives almost only the movement of heat from the thermal diffusion plate 14. By diffusing the heat substantially uniformly by the heat diffusing plate 14, the uniformed heat can be supplied to the SHG element 12. By enabling the uniform heat to be supplied to the SHG element 12, the temperature of the entire SHG element 12 can be made uniform. The thermal diffusion plate 14 can be formed using a member having high thermal conductivity, for example, copper. The semiconductor laser 11 and the support column 15 are provided on a common substrate 16. The substrate 16 is fixed to a package (not shown).

図2は、SHG素子12及びその周辺の各部を示す。SHG素子12は、板バネ部13によって覆われている。板バネ部13は、弾性力であるバネ力を用いて熱拡散板14にSHG素子12を固定する固定部である。支柱15に熱拡散板14を固定することで、SHG素子12は、基板16(図1参照)に対して固定される。このように、板バネ部13は、基板16の位置に対してSHG素子12を特定の位置に固定する。板バネ部13は、バネ性を備え、かつ熱に対する高い耐性を持つ部材、例えばリン青銅をプレスすることにより形成できる。板バネ部13は、リン青銅を用いる他、例えばステンレスを用いて形成しても良い。   FIG. 2 shows the SHG element 12 and each part around it. The SHG element 12 is covered with a leaf spring portion 13. The leaf spring portion 13 is a fixing portion that fixes the SHG element 12 to the heat diffusion plate 14 using a spring force that is an elastic force. By fixing the thermal diffusion plate 14 to the support column 15, the SHG element 12 is fixed to the substrate 16 (see FIG. 1). In this manner, the leaf spring portion 13 fixes the SHG element 12 at a specific position with respect to the position of the substrate 16. The leaf spring portion 13 can be formed by pressing a member having spring properties and high resistance to heat, such as phosphor bronze. The leaf spring 13 may be formed using, for example, stainless steel in addition to using phosphor bronze.

図3は、SHG素子12の斜視構成を示す。SHG素子12は、略矩形形状の第1面21及び第2面22を有する直方体形状をなしている。第1面21は、支柱15(図1参照)側に設けられ、熱拡散板14に当接している。第2面22は、第1面21とは反対側に設けられている。入射面23は、半導体レーザ11(図1参照)からの光を入射させる。出射面24は、SHG素子12を透過させたレーザ光を出射させる。2つの側面25、26は、第1面21、第2面22、入射面23、出射面24以外の面であって、いずれも第1面21、第2面22、入射面23、出射面24に略直交する。側面25、26は、互いに対向する。   FIG. 3 shows a perspective configuration of the SHG element 12. The SHG element 12 has a rectangular parallelepiped shape having a first surface 21 and a second surface 22 having a substantially rectangular shape. The first surface 21 is provided on the support column 15 (see FIG. 1) side and is in contact with the heat diffusion plate 14. The second surface 22 is provided on the side opposite to the first surface 21. The incident surface 23 allows light from the semiconductor laser 11 (see FIG. 1) to enter. The emission surface 24 emits laser light that has passed through the SHG element 12. The two side surfaces 25, 26 are surfaces other than the first surface 21, the second surface 22, the incident surface 23, and the exit surface 24, all of which are the first surface 21, the second surface 22, the entrance surface 23, and the exit surface. 24 is substantially orthogonal. The side surfaces 25 and 26 face each other.

図示するz方向は、レーザ光を進行させる方向である。x方向は、z方向に垂直な方向であって、水平方向である。y方向は、z方向に垂直な方向であって、鉛直方向である。SHG素子12へ正確にレーザ光を透過させるには、少なくともx方向及びy方向の位置、及びy軸回りの回転に関する正確なアライメントを要する。SHG素子12のアライメントは、通常の機械加工精度によって十分行うことができる。特に、SHG素子12のy方向についての位置は、熱拡散板14、支柱15の厚みに対応させて正確に調整可能である。この他、z方向の位置、x軸回り、z軸回りの回転に関してもアライメントを行うこととしても良い。   The z direction shown in the figure is a direction in which laser light travels. The x direction is a direction perpendicular to the z direction and is a horizontal direction. The y direction is a direction perpendicular to the z direction and is a vertical direction. In order to accurately transmit the laser beam to the SHG element 12, it is necessary to accurately align at least the positions in the x and y directions and the rotation around the y axis. The alignment of the SHG element 12 can be sufficiently performed with normal machining accuracy. In particular, the position of the SHG element 12 in the y direction can be accurately adjusted according to the thickness of the thermal diffusion plate 14 and the support column 15. In addition, the alignment may be performed with respect to the position in the z direction, the rotation about the x axis, and the rotation about the z axis.

図4は、支柱15の平面構成を示す。支柱15のうち、熱拡散板14側の面の中心部には、ヒータ31が埋め込まれている。ヒータ31は、熱を供給する熱供給部である。なお、ヒータ31は、熱拡散板14を経てSHG素子12へ熱を供給可能であれば良く、本実施例で説明する位置以外の位置に配置することとしても良い。   FIG. 4 shows a planar configuration of the support column 15. A heater 31 is embedded in the center of the surface of the support column 15 on the heat diffusion plate 14 side. The heater 31 is a heat supply unit that supplies heat. The heater 31 only needs to be able to supply heat to the SHG element 12 via the thermal diffusion plate 14, and may be disposed at a position other than the position described in the present embodiment.

図5は、SHG素子12及びその周辺の各部の断面構成を示す。板バネ部13は、SHG素子12の第2面22の中心部に対応して設けられた凹部19を有する。SHG素子12の第2面22と板バネ部13の凹部19との間には、サーミスタ40が設けられている。サーミスタ40は、SHG素子12の温度を計測する温度計測部である。板バネ部13は、凹部19において、サーミスタ40を介して第2面22の中心部へバネ力を付加する。サーミスタ40は、凹部19によるバネ力の付加によって、SHG素子12の第2面22に押し付けられる。SHG素子12は、凹部19によるバネ力の付加によって、熱拡散板14に押し付けられる。   FIG. 5 shows a cross-sectional configuration of the SHG element 12 and each of its surrounding parts. The leaf spring 13 has a recess 19 provided corresponding to the center of the second surface 22 of the SHG element 12. A thermistor 40 is provided between the second surface 22 of the SHG element 12 and the concave portion 19 of the leaf spring portion 13. The thermistor 40 is a temperature measurement unit that measures the temperature of the SHG element 12. The leaf spring portion 13 applies a spring force to the central portion of the second surface 22 via the thermistor 40 in the recess 19. The thermistor 40 is pressed against the second surface 22 of the SHG element 12 by applying a spring force by the recess 19. The SHG element 12 is pressed against the heat diffusing plate 14 by applying a spring force by the recess 19.

板バネ部13を用いることで、SHG素子12にサーミスタ40を十分当接させることができる。また、第1面21、第2面22に垂直な方向(図3に示すy方向)についてのSHG素子12のガタつきを防止できる。第2面22の中心部へバネ力を付加することで、SHG素子12がいずれかの向き(図3に示すx軸回りの回転、z軸回りの回転)に傾くことも防ぐことができる。   By using the leaf spring portion 13, the thermistor 40 can be sufficiently brought into contact with the SHG element 12. Moreover, the play of the SHG element 12 in the direction perpendicular to the first surface 21 and the second surface 22 (y direction shown in FIG. 3) can be prevented. By applying a spring force to the central portion of the second surface 22, it is possible to prevent the SHG element 12 from being inclined in any direction (rotation about the x axis and rotation about the z axis shown in FIG. 3).

板バネ部13は、SHG素子12の側面25、26に対応して設けられた凹部20、30を有する。板バネ部13は、凹部20、30において、側面25、26へバネ力を付加する。両側面25、26に付加されるバネ力は互いに対向するため、側面25、26に垂直な方向(図3に示すx方向)についてのガタつきを防止できる。SHG素子12は、第2面22側の凹部19と側面25、26側の凹部20、30によって上下左右が固定される。板バネ部13のうちSHG素子12の周囲を取り囲む周囲部32は、熱拡散板14に固定されている。周囲部32と熱拡散板14との固定には、例えば溶接を用いることができる。溶接は、SHG素子12に関して上述のアライメントを施した後に行われる。   The leaf spring portion 13 has recesses 20 and 30 provided corresponding to the side surfaces 25 and 26 of the SHG element 12. The leaf spring portion 13 applies a spring force to the side surfaces 25 and 26 in the recesses 20 and 30. Since the spring forces applied to the side surfaces 25 and 26 are opposed to each other, rattling in the direction perpendicular to the side surfaces 25 and 26 (the x direction shown in FIG. 3) can be prevented. The SHG element 12 is fixed vertically and horizontally by the concave portion 19 on the second surface 22 side and the concave portions 20 and 30 on the side surfaces 25 and 26 side. A peripheral portion 32 surrounding the periphery of the SHG element 12 in the leaf spring portion 13 is fixed to the heat diffusing plate 14. For example, welding can be used for fixing the peripheral portion 32 and the heat diffusing plate 14. Welding is performed after performing the above-described alignment with respect to the SHG element 12.

図6は、図5に示す構成のAA断面を示す。板バネ部13は、SHG素子12の入射面23側に設けられた入射側嵌合部33、及びSHG素子12の出射面24側に設けられた出射側嵌合部34を有する。入射側嵌合部33は、入射面23のうちレーザ光を入射させる領域L以外の領域においてSHG素子12を嵌合させる嵌合部である。出射側嵌合部34は、出射面24のうちレーザ光を出射させる領域L以外の領域においてSHG素子12を嵌合させる嵌合部である。これにより、レーザ光を遮ること無く、レーザ光の進行方向(図3に示すz方向)についてのSHG素子12のガタつきを防止できる。   FIG. 6 shows an AA section of the configuration shown in FIG. The leaf spring portion 13 includes an incident side fitting portion 33 provided on the incident surface 23 side of the SHG element 12 and an emission side fitting portion 34 provided on the emission surface 24 side of the SHG element 12. The incident side fitting portion 33 is a fitting portion for fitting the SHG element 12 in a region other than the region L where the laser beam is incident on the incident surface 23. The emission side fitting portion 34 is a fitting portion for fitting the SHG element 12 in a region other than the region L where the laser beam is emitted on the emission surface 24. Thereby, the play of the SHG element 12 in the traveling direction of the laser light (z direction shown in FIG. 3) can be prevented without blocking the laser light.

図7は、図6に示す構成のBB断面を示す。入射側嵌合部33、出射側嵌合部34のいずれも、支柱15側の端部35へ向かうに従い漸次広がりを持たせた形状を備える。入射側嵌合部33の端部35及び出射側嵌合部34の端部35の間隔をSHG素子12の幅より大きくすることで、板バネ部13へSHG素子12を容易に挿入させることが可能となる。入射側嵌合部33、出射側嵌合部34のうち端部35とは反対側についてはSHG素子12の幅と略同じか僅かに小さく形成されている。これにより、板バネ部13にSHG素子12を容易に固定させることができる。   FIG. 7 shows a BB cross section of the configuration shown in FIG. Each of the incident side fitting portion 33 and the emission side fitting portion 34 has a shape that gradually expands toward the end portion 35 on the support column 15 side. By making the interval between the end portion 35 of the incident side fitting portion 33 and the end portion 35 of the emission side fitting portion 34 larger than the width of the SHG element 12, the SHG element 12 can be easily inserted into the leaf spring portion 13. It becomes possible. Of the incident side fitting portion 33 and the emission side fitting portion 34, the side opposite to the end portion 35 is formed to be substantially the same as or slightly smaller than the width of the SHG element 12. Thereby, the SHG element 12 can be easily fixed to the leaf spring part 13.

図8は、サーミスタ40及びその周辺の各部を示す。サーミスタ40は、接着層41によって板バネ部13に接着されている。接着層41は、例えば熱硬化性樹脂を用いて構成されている。これにより、所定の位置にサーミスタ40を固定でき、かつSHG素子12にサーミスタ40を当接させることができる。サーミスタ40は、板バネ部13上に設けられたフレキシブルケーブル42に接続されている。フレキシブルケーブル42は、サーミスタ40に接続された配線部である。サーミスタ40は、フレキシブルケーブル42を介した電力供給によって温度の計測を行う。配線部としては、フレキシブルケーブル42の他、リード線等を用いることができる。   FIG. 8 shows the thermistor 40 and its surrounding parts. The thermistor 40 is bonded to the leaf spring portion 13 by an adhesive layer 41. The adhesive layer 41 is configured using, for example, a thermosetting resin. Thereby, the thermistor 40 can be fixed at a predetermined position, and the thermistor 40 can be brought into contact with the SHG element 12. The thermistor 40 is connected to a flexible cable 42 provided on the leaf spring portion 13. The flexible cable 42 is a wiring portion connected to the thermistor 40. The thermistor 40 measures temperature by supplying power via the flexible cable 42. As the wiring portion, a lead wire or the like can be used in addition to the flexible cable 42.

図9は、サーミスタ40による計測結果に基づいてSHG素子12の温度を調節するためのブロック構成を示す。制御部43は、サーミスタ40の出力に応じてヒータ駆動部44を制御する。ヒータ駆動部44は、制御部43による制御に応じてヒータ31を駆動する。このように、制御部43は、サーミスタ40による計測結果に基づいてヒータ31のフィードバック制御を行う。ヒータ31及び制御部43は、サーミスタ40による計測結果に基づいてSHG素子12の温度を調節する温度調節部を構成する。   FIG. 9 shows a block configuration for adjusting the temperature of the SHG element 12 based on the measurement result by the thermistor 40. The control unit 43 controls the heater driving unit 44 according to the output of the thermistor 40. The heater driving unit 44 drives the heater 31 according to control by the control unit 43. Thus, the control unit 43 performs feedback control of the heater 31 based on the measurement result by the thermistor 40. The heater 31 and the control unit 43 constitute a temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the SHG element 12 based on the measurement result by the thermistor 40.

板バネ部13のバネ力を用いてSHG素子12にサーミスタ40を十分当接させることで、SHG素子12の温度を正確に計測することが可能となる。正確に計測されたSHG素子12の温度に基づいてヒータ31を制御することで、SHG素子12の温度変化を低減させることができる。また、外的要因による温度変化に対する影響も低減させることができる。これにより、波長変換素子の温度変化を低減させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給することができるという効果を奏する。   The temperature of the SHG element 12 can be accurately measured by sufficiently bringing the thermistor 40 into contact with the SHG element 12 using the spring force of the leaf spring portion 13. By controlling the heater 31 based on the accurately measured temperature of the SHG element 12, the temperature change of the SHG element 12 can be reduced. In addition, the influence on the temperature change due to external factors can be reduced. As a result, the temperature change of the wavelength conversion element can be reduced, and a laser beam with a stable light quantity can be supplied with high efficiency.

なお、サーミスタ40とSHG素子12との間に熱伝導グリスや熱伝導接着剤を介在させても良い。これにより、SHG素子12にサーミスタ40を固定させ、かつサーミスタ40による正確な温度測定を行うことができる。また、図10に示すように、絶縁層46を設ける構成としても良い。絶縁層46は、配線45及び板バネ部13の間に設けられている。絶縁層46は、配線45と板バネ部13とを絶縁する。絶縁層46は、例えばポリイミド等の絶縁性樹脂を用いて形成できる。配線45は、サーミスタ40に接続された配線部であって、絶縁層46上に実装されている。配線45は、例えば金属膜をパターニングすることにより形成できる。サーミスタ40と配線45とは、例えばはんだ付けにより接続されている。   Note that heat conductive grease or a heat conductive adhesive may be interposed between the thermistor 40 and the SHG element 12. Thereby, the thermistor 40 can be fixed to the SHG element 12 and accurate temperature measurement can be performed by the thermistor 40. Further, as shown in FIG. 10, an insulating layer 46 may be provided. The insulating layer 46 is provided between the wiring 45 and the leaf spring portion 13. The insulating layer 46 insulates the wiring 45 from the leaf spring portion 13. The insulating layer 46 can be formed using, for example, an insulating resin such as polyimide. The wiring 45 is a wiring portion connected to the thermistor 40 and is mounted on the insulating layer 46. The wiring 45 can be formed by patterning a metal film, for example. The thermistor 40 and the wiring 45 are connected by, for example, soldering.

板バネ部13の周囲部32と熱拡散板14との固定には溶接を用いる他、図11に示すようにネジ36を用いることとしても良い。ネジ36は、周囲部32と熱拡散板14とを固定する他、周囲部32、熱拡散板14、及び支柱15を固定するものとしても良い。板バネ部13の周囲部32と熱拡散板14との固定にはネジ36を用いる場合に限られず、周囲部32と熱拡散板14とを固定可能な他の機械的構造を用いても良い。   In addition to using welding for fixing the peripheral portion 32 of the leaf spring portion 13 and the heat diffusion plate 14, a screw 36 may be used as shown in FIG. In addition to fixing the peripheral portion 32 and the heat diffusion plate 14, the screw 36 may fix the peripheral portion 32, the heat diffusion plate 14, and the support column 15. The fixing of the peripheral portion 32 of the leaf spring portion 13 and the heat diffusing plate 14 is not limited to the case where the screw 36 is used, and other mechanical structures capable of fixing the peripheral portion 32 and the heat diffusing plate 14 may be used. .

本発明の光源装置は、適宜構成を変更しても良い。例えば図12に示す光源装置50のように、面発光型レーザである半導体レーザ51を用いる構成としても良い。半導体レーザ51及び支柱15は、基板52上に固定されている。SHG素子12は、板バネ部13により、基板52に対して固定されている。光源装置に用いられる光源部としては、半導体レーザ11、51の他、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ等を用いても良い。   The configuration of the light source device of the present invention may be changed as appropriate. For example, as in a light source device 50 shown in FIG. 12, a semiconductor laser 51 that is a surface emitting laser may be used. The semiconductor laser 51 and the support column 15 are fixed on the substrate 52. The SHG element 12 is fixed to the substrate 52 by the leaf spring portion 13. As the light source unit used in the light source device, in addition to the semiconductor lasers 11 and 51, a solid laser, a liquid laser, a gas laser, or the like may be used.

図13に示す光源装置60は、半導体レーザ励起固体(Diode Pumped Solid State;DPSS)レーザ発振器である。光源装置60は、共振ミラー62、64を用いた共振器構造を有する。励起用レーザ61は、例えば、808nmの波長を持つレーザ光を供給する。励起用レーザ61からのレーザ光は共振ミラー62を通過した後、レーザ結晶63へ入射する。レーザ結晶63としては、例えばNd:YVO4結晶やNd:YAG(Y3Al512)結晶を用いることができる。 A light source device 60 shown in FIG. 13 is a semiconductor laser pumped solid state (DPSS) laser oscillator. The light source device 60 has a resonator structure using resonant mirrors 62 and 64. The excitation laser 61 supplies laser light having a wavelength of 808 nm, for example. The laser light from the excitation laser 61 passes through the resonance mirror 62 and then enters the laser crystal 63. As the laser crystal 63, for example, a Nd: YVO 4 crystal or a Nd: YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) crystal can be used.

レーザ結晶63は、励起されることによりレーザ発振し、例えば、1060nm前後の波長を持つレーザ光を供給する。レーザ結晶63からのレーザ光は、SHG素子12により半分の波長のレーザ光に変換される。例えば1064nmのレーザ光は、532nmのレーザ光に変換される。所望の波長に変換されたレーザ光は、共振ミラー64を通過する。所望の波長以外の波長のレーザ光は、共振ミラー64で反射する。2つの共振ミラー62、64間で所望の波長に変換されたレーザ光は、共振ミラー64を通過する。このようにして、所望の波長のレーザ光を効率良く出射させることができる。   The laser crystal 63 oscillates when excited, and supplies laser light having a wavelength of about 1060 nm, for example. Laser light from the laser crystal 63 is converted into laser light having a half wavelength by the SHG element 12. For example, a 1064 nm laser beam is converted into a 532 nm laser beam. The laser beam converted to a desired wavelength passes through the resonance mirror 64. Laser light having a wavelength other than the desired wavelength is reflected by the resonance mirror 64. The laser light converted to a desired wavelength between the two resonance mirrors 62 and 64 passes through the resonance mirror 64. In this way, laser light with a desired wavelength can be emitted efficiently.

図14は、本発明の実施例2に係るプロジェクタ70の概略構成を示す。プロジェクタ70は、スクリーン88に光を供給し、スクリーン88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。上記実施例1と重複する説明は省略する。プロジェクタ70は、赤色(R)光用光源装置80R、緑色(G)光用光源装置80G、青色(B)光用光源装置80Bを有する。各色光用光源装置80R、80G、80B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70は、各色光用光源装置80R、80G、80Bからの光を用いて画像を表示する。   FIG. 14 shows a schematic configuration of a projector 70 according to Embodiment 2 of the present invention. The projector 70 is a front projection type projector that views light by supplying light to the screen 88 and observing light reflected by the screen 88. A duplicate description with the first embodiment is omitted. The projector 70 includes a red (R) light source device 80R, a green (G) light source device 80G, and a blue (B) light source device 80B. Each of the color light source devices 80R, 80G, and 80B has the same configuration as the light source device 10 (see FIG. 1) of the first embodiment. The projector 70 displays an image using light from each color light source device 80R, 80G, 80B.

R光用光源装置80Rは、R光を供給する光源装置である。回折光学素子81は、レーザ光を回折させることにより、照明領域の整形及び拡大をする。また、回折光学素子81は、レーザ光の光量分布の均一化も行う。回折光学素子81としては、例えば、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82は、回折光学素子81からのレーザ光を平行化させ、R光用空間光変調装置83Rへ入射させる。R光用空間光変調装置83R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83R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84へ入射する。   The R light source device 80R is a light source device that supplies R light. The diffractive optical element 81 shapes and enlarges the illumination area by diffracting the laser light. The diffractive optical element 81 also makes the light amount distribution of the laser light uniform. As the diffractive optical element 81, for example, a computer generated hologram (CGH) can be used. The field lens 82 collimates the laser light from the diffractive optical element 81 and enters the R light spatial light modulator 83R. The spatial light modulator 83R for R light is a spatial light modulator that modulates R light according to an image signal, and is a transmissive liquid crystal display device. The R light modulated by the R light spatial light modulator 83R is incident on a cross dichroic prism 84 which is a color synthesis optical system.

G光用光源装置80Gは、G光を供給する光源装置である。回折光学素子81及びフィールドレンズ82を経たレーザ光は、G光用空間光変調装置83Gへ入射する。G光用空間光変調装置83G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83Gで変調されたG光は、R光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム84へ入射する。   The G light source device 80G is a light source device that supplies G light. The laser light that has passed through the diffractive optical element 81 and the field lens 82 enters the G light spatial light modulator 83G. The G light spatial light modulator 83G is a spatial light modulator that modulates G light according to an image signal, and is a transmissive liquid crystal display device. The G light modulated by the G light spatial light modulator 83G enters the cross dichroic prism 84 from a side different from the R light.

B光用光源装置80Bは、B光を供給する光源装置である。回折光学素子81及びフィールドレンズ82を経たレーザ光は、B光用空間光変調装置83Bへ入射する。B光用空間光変調装置83B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83Bで変調されたB光は、R光、G光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム84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。   The light source device for B light 80B is a light source device that supplies B light. The laser light that has passed through the diffractive optical element 81 and the field lens 82 enters the spatial light modulator 83B for B light. The spatial light modulator for B light 83B is a spatial light modulator that modulates B light according to an image signal, and is a transmissive liquid crystal display device. The B light modulated by the B light spatial light modulator 83B enters the cross dichroic prism 84 from a side different from the R light and the G light. As the transmissive liquid crystal display device, for example, a high temperature polysilicon TFT liquid crystal panel (HTPS) can be used.

クロスダイクロイックプリズム84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85、86を有する。第1ダイクロイック膜85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86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84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87の方向へ出射させる。投写レンズ87は、クロスダイクロイックプリズム84で合成された光をスクリーン88の方向へ投写する。   The cross dichroic prism 84 has two dichroic films 85 and 86 disposed substantially orthogonal to each other. The first dichroic film 85 reflects R light and transmits G light and B light. The second dichroic film 86 reflects B light and transmits R light and G light. The cross dichroic prism 84 combines the R light, the G light, and the B light incident from different directions and emits them in the direction of the projection lens 87. The projection lens 87 projects the light combined by the cross dichroic prism 84 in the direction of the screen 88.

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80R、80G、80Bを用いることにより、波長変換素子の温度変化を低減させ、高い効率で安定した光量のレーザ光を供給できる。これにより、高い効率で明るい画像を安定して表示できるという効果を奏する。プロジェクタ70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。   By using each color light source device 80R, 80G, 80B having the same configuration as the light source device 10 described above, it is possible to reduce the temperature change of the wavelength conversion element, and to supply a laser beam with a high efficiency and a stable light amount. Thereby, there is an effect that a bright image can be stably displayed with high efficiency. The projector 70 is not limited to the case where a transmissive liquid crystal display device is used as the spatial light modulation device. As the spatial light modulator, a reflective liquid crystal display (Liquid Crystal On Silicon; LCOS), DMD (Digital Micromirror Device), GLV (Grating Light Valve), or the like may be used.

プロジェクタ70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70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、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出射され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。さらに、本発明の光源装置は、プロジェクタに適用する場合に限られない。例えば、レーザ光を用いて露光を行う露光装置や、レーザ光により照明された像をモニタするモニタ装置等に適用することとしても良い。   The projector 70 is not limited to a configuration including a spatial light modulator for each color light. The projector 70 may be configured to modulate two or three or more color lights with one spatial light modulator. The projector may be a so-called rear projector that supplies light to one surface of the screen and observes an image by observing light emitted from the other surface of the screen. Furthermore, the light source device of the present invention is not limited to being applied to a projector. For example, the present invention may be applied to an exposure apparatus that performs exposure using laser light, a monitor apparatus that monitors an image illuminated by laser light, and the like.

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。   As described above, the light source device according to the present invention is suitable for use in a projector.

本発明の実施例1に係る光源装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the light source device which concerns on Example 1 of this invention. SHG素子及びその周辺の各部を示す図。The figure which shows each part of a SHG element and its periphery. SHG素子の斜視構成を示す図。The figure which shows the perspective structure of a SHG element. 支柱の平面構成を示す図。The figure which shows the planar structure of a support | pillar. SHG素子及びその周辺の各部の断面構成を示す図。The figure which shows the cross-sectional structure of each part of a SHG element and its periphery. 図5に示す構成のAA断面を示す図。The figure which shows the AA cross section of the structure shown in FIG. 図6に示す構成のBB断面を示す図。The figure which shows the BB cross section of the structure shown in FIG. サーミスタ及びその周辺の各部を示す図。The figure which shows each part of the thermistor and its periphery. SHG素子の温度を調節するためのブロック構成を示す図。The figure which shows the block structure for adjusting the temperature of a SHG element. 絶縁層を設ける構成を示す図。The figure which shows the structure which provides an insulating layer. ネジを用いて板バネ部を固定する構成を説明する図。The figure explaining the structure which fixes a leaf | plate spring part using a screw. 面発光型レーザを用いる構成を説明する図。The figure explaining the structure using a surface emitting laser. DPSSレーザ発振器について説明する図。The figure explaining a DPSS laser oscillator. 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。FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to a second embodiment of the invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 光源装置、11 半導体レーザ、12 SHG素子、13 板バネ部、14 熱拡散板、15 支柱、16 基板、19 凹部、20、30 凹部、21 第1面、22 第2面、23 入射面、24 出射面、25、26 側面、31 ヒータ、32 周囲部、33 入射側嵌合部、34 出射側嵌合部、35 端部、36 ネジ、40 サーミスタ、41 接着層、42 フレキシブルケーブル、43 制御部、44 ヒータ駆動部、45 配線、46 絶縁層、50 光源装置、51 半導体レーザ、52 基板、60 光源装置、61 励起用レーザ、62、64 共振ミラー、63 レーザ結晶、70 プロジェクタ、80R R光用光源装置、80G G光用光源装置、80B B光用光源装置、81 回折光学素子、82 フィールドレンズ、83R R光用空間光変調装置、83G G光用空間光変調装置、83B B光用空間光変調装置、84 クロスダイクロイックプリズム、85 第1ダイクロイック膜、86 第2ダイクロイック膜、87 投写レンズ、88 スクリーン   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source device, 11 Semiconductor laser, 12 SHG element, 13 Leaf spring part, 14 Thermal diffusion plate, 15 Support | pillar, 16 Substrate, 19 Recessed part, 20, 30 Recessed part, 21 1st surface, 22 2nd surface, 23 Incident surface, 24 exit surface, 25, 26 side surface, 31 heater, 32 peripheral portion, 33 entrance side fitting portion, 34 exit side fitting portion, 35 end portion, 36 screw, 40 thermistor, 41 adhesive layer, 42 flexible cable, 43 control , 44 heater driving unit, 45 wiring, 46 insulating layer, 50 light source device, 51 semiconductor laser, 52 substrate, 60 light source device, 61 excitation laser, 62, 64 resonant mirror, 63 laser crystal, 70 projector, 80R R light Light source device, 80 G light source device, 80 B light source device, 81 diffractive optical element, 82 field lens, 83 R spatial light modulator, 83G G-light spatial light modulator, 83B B-light spatial light modulator, 84 a cross dichroic prism, 85 a first dichroic film, 86 second dichroic film, 87 projection lens, 88 screen

Claims (9)

レーザ光を供給する光源部と、
前記光源部からの前記レーザ光の波長を変換する波長変換素子と、
弾性力を用いて基板に対して前記波長変換素子を固定する固定部と、
前記波長変換素子及び前記固定部の間に設けられ、前記波長変換素子の温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部による計測結果に基づいて前記波長変換素子の温度を調節する温度調節部と、を有することを特徴とする光源装置。
A light source unit for supplying laser light;
A wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser light from the light source unit;
A fixing portion for fixing the wavelength conversion element to the substrate using elastic force;
A temperature measuring unit that is provided between the wavelength converting element and the fixing unit and measures the temperature of the wavelength converting element;
And a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the wavelength conversion element based on a measurement result by the temperature measuring unit.
前記固定部は、バネ力を用いて前記基板に対して前記波長変換素子を固定する板バネ部を備えることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the fixing portion includes a leaf spring portion that fixes the wavelength conversion element to the substrate using a spring force. 前記波長変換素子は、前記基板側に設けられた第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、
前記板バネ部は、前記第2面の中心部においてバネ力を付加することを特徴とする請求項2に記載の光源装置。
The wavelength conversion element includes a first surface provided on the substrate side, and a second surface provided on the side opposite to the first surface,
The light source device according to claim 2, wherein the leaf spring portion applies a spring force at a central portion of the second surface.
前記温度調節部は、熱を供給する熱供給部と、前記温度計測部による計測結果に基づいて前記熱供給部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光源装置。   The said temperature control part is provided with the heat supply part which supplies heat, and the control part which controls the said heat supply part based on the measurement result by the said temperature measurement part, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The light source device according to claim 1. 前記熱供給部及び前記波長変換素子の間に設けられ、前記熱供給部からの熱を拡散させる熱拡散部を有し、
前記固定部は、前記熱拡散部に前記波長変換素子を固定することを特徴とする請求項4に記載の光源装置。
A thermal diffusion unit that is provided between the heat supply unit and the wavelength conversion element and diffuses heat from the heat supply unit;
The light source device according to claim 4, wherein the fixing unit fixes the wavelength conversion element to the thermal diffusion unit.
前記温度計測部は、前記固定部に接着されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the temperature measurement unit is bonded to the fixing unit. 前記温度計測部に接続された配線部を有し、
前記配線部は、前記固定部上に設けられ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。
It has a wiring part connected to the temperature measuring part,
The light source device according to claim 1, wherein the wiring portion is provided on the fixed portion.
前記配線部及び前記固定部の間に設けられた絶縁層を有することを特徴とする請求項7に記載の光源装置。   The light source device according to claim 7, further comprising an insulating layer provided between the wiring portion and the fixing portion. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタ。
The light source device according to any one of claims 1 to 8,
And a spatial light modulator that modulates light from the light source device in accordance with an image signal.
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JPWO2016167110A1 (en) * 2015-04-14 2018-02-08 ソニー株式会社 Illumination device and projection display device

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