JP5524325B2 - 波長変換装置およびそれを用いた画像表示装置 - Google Patents
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Description
図1(a)は、本発明の実施の形態1にかかる波長変換装置10の概略構成を示す平面図、図1(b)は、本発明の実施の形態1にかかる波長変換装置10の励起用レーザ光源11を駆動するパルス変調信号の1例を示す図、図1(c)は、本発明の実施の形態1にかかる波長変換装置10の2つの共振器ミラーの平行度を説明する図である。
3.33θ+1<E<3.78θ+3 ・・・(1)
を満たすパルス変調信号を生成する。ここで、初期区間P1のエネルギーEは、初期区間P1の平均信号強度I1(ワット)と初期区間P1のパルス幅T1(秒)とを用いて、
E=I1×T1 ・・・(2)
で表される。したがって、この実施形態では、2つの共振器ミラー13a、13bの平行度に応じて、必要な励起光11aの強度を得ることが可能になっているため、高調波光16の強度を急峻に立ち上がらせることができる。
図5は、本発明の実施の形態2にかかる波長変換装置20の概略構成を示す平面図である。図5に示す波長変換装置20は、図1(a)に示す波長変換装置10と同様に、励起用レーザ光源11と、レーザ媒質12と、2つの共振器ミラー13(13a、13b)と、波長変換素子14と、駆動部15と、を備えている。
図7(a)〜図7(d)は、本発明の実施の形態3にかかる波長変換装置20(図5)の、パルス変調信号の立ち上がり部分の信号強度I1が、平均信号強度Iaveより高い電流波形で励起用レーザ光源11を駆動したときの励起光出力波形と高調波光出力波形を示す図で、図7(a)、図7(c)は高調波光出力波形を示す図、図7(b)、図7(d)は励起光出力波形を示す図である。図7(e)は図7(d)に示される励起光を出力するためのパルス変調信号を示す図である。図7(f)はパルス変調信号の別の例を示す図である。
I1=(Ip+I2)/2
となる。したがって、初期区間P1の平均信号強度I1は、図1(b)に示されるパルス変調信号と同様に、残余区間P2の平均信号強度I2より大きくなっている。また、図7(e)に示されるパルス変調信号についても、上記式(1)および式(2)を適用することができる。
図8(a)は、本発明の実施の形態4にかかる波長変換装置25を示す図、図8(b)は、駆動部15が生成するパルス変調信号を示す図、図8(c)、図8(d)は、集光レンズ11cの曲率および励起光11aのビーム径を示す図である。本発明の実施の形態4にかかる波長変換装置25は、集光レンズ11cとして液体レンズを用いる構成で、駆動部15と集光レンズ11cとが配線11eで接続されている。その他の構成は、図5に示される波長変換装置20と同様である。液体レンズは液体部に印加される電圧に応じて、凹凸の形状が変化するレンズである。集光レンズ11cの作用をもつ液体レンズの凹凸を変化させれば、レーザ媒質12に入射する励起光11aのビーム径を高速に変化させることができる。これによって、例えば、駆動部15が図8(b)に示されるパルス変調信号により励起用レーザ光源11をパルス変調駆動する場合に、レーザ媒質12に入射する励起光11aのビーム径は、パルス変調信号の立ち上がり部分が入射する時には励起光11aの平均ビーム径より小さくなるよう、液体レンズの曲率を大きくし、パルス変調信号の立ち下がり部分が入射する時には励起光11aの平均ビーム径より大きくなるよう、液体レンズの曲率を小さくする。
図9は、本発明の実施の形態5にかかる画像表示装置30の概略構成を示す平面図である。図9に示すように、本実施の形態5の画像表示装置30は、空間変調素子31と、この空間変調素子31を一方の主面32から照明する照明装置33と、を備えた画像表示装置30である。この照明装置33の光源は、複数のレーザ光源34を含んで構成され、レーザ光源34は、少なくとも赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光をそれぞれ出射するレーザ光源34R、34G、34Bを用いた構成からなる。そして、レーザ光源34のうち、少なくとも緑色レーザ光を出射するレーザ光源が、実施の形態1〜4で説明された波長変換装置10、20、25のいずれかの波長変換装置を含む固体レーザ光源34Sを用いた構成としている。
図14は、本発明の実施の形態6にかかる画像表示装置30がフィールドシーケンシャル方式により変調されるときのレーザ光と画像駆動信号とのタイミングを示す図で、図14(a)は、励起光を含むレーザ光の発光のタイミングを示す図、図14(b)は、空間変調素子の各画像の駆動信号のタイミングを示す図である。励起光出力の立ち上がりのタイミングを空間変調素子31の駆動信号の立ち上がりのタイミングより少し早くすることにより、G光34gの光出力の光パルスとフィールドシーケンシャル方式における空間変調素子31の駆動信号の立ち上がり時間を略同時とすることにより、階調制御を容易としている。
Claims (18)
- 励起光を発生する励起用光源と、
前記励起光により基本波光を発生するレーザ媒質と、
前記レーザ媒質を挟んで配置されて、前記基本波光を共振させる2つの共振器ミラーと、
前記2つの共振器ミラーの間に配置されて前記基本波光を高調波光に波長変換する波長変換素子と、
パルス変調信号を生成して前記励起用光源をパルス駆動する駆動部と、
前記励起用光源と前記レーザ媒質との間に配置され、曲率が変更可能な可変レンズとを備え、
前記レーザ媒質は、熱光学効果を有し熱光学定数が正である材料からなり、
前記駆動部により生成される前記パルス変調信号は、パルスの立ち上がりを含む初期区間と前記初期区間に続く残余区間とを有し、前記初期区間の平均信号強度が前記残余区間の平均信号強度よりも高く、
前記駆動部は、前記可変レンズを駆動して、前記パルス変調信号の前記初期区間では前記可変レンズの曲率を第1曲率値に設定し、前記パルス変調信号の前記残余区間では前記可変レンズの曲率を前記第1曲率値より小さい第2曲率値に設定することを特徴とする波長変換装置。 - 前記2つの共振器ミラーの平行度をθ(分)、前記パルス変調信号の前記初期区間におけるエネルギーをE(ジュール)としたとき、前記駆動部は、
3.33θ+1<E<3.78θ+3
を満たすパルス変調信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の波長変換装置。 - 前記レーザ媒質は、軸が前記励起光の入射方向に平行な円柱状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の波長変換装置。
- 円柱状の中空部を有し、前記レーザ媒質を前記中空部に収容して保持する保持部をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の波長変換装置。
- 前記レーザ媒質の直径は、前記レーザ媒質に入射する前記励起光の直径の2倍以上かつ5倍以下であることを特徴とする請求項4に記載の波長変換装置。
- 前記駆動部は、前記レーザ媒質が前記基本波光を発生するしきい値を超えない信号強度の直流信号を前記パルス変調信号に重畳した信号を生成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の波長変換装置。
- 前記2つの共振器ミラーのうち、一方の共振器ミラーは、前記レーザ媒質の端面で構成され、他方の共振器ミラーは、前記波長変換素子の端面で構成されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の波長変換装置。
- 前記レーザ媒質と前記波長変換素子とが、前記基本波光の光軸に沿って隣接して配置され、または接合されていることを特徴とする請求項7に記載の波長変換装置。
- 前記励起用レーザ光源の外部または内部に、波長選択部をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の波長変換装置。
- 前記波長変換素子から出る前記基本波光を受光する基本波光検出器をさらに備え、
前記駆動部は、前記基本波光検出器により受光された前記基本波光の出力波形に応じて前記励起用光源の変調の強さを変えることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の波長変換装置。 - 前記駆動部により生成される前記パルス変調信号は、立ち上がり時点の信号強度が最大であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の波長変換装置。
- 入射光を空間的に変調する空間変調素子と、
前記空間変調素子を一方の主面側から照明する光を出射するレーザ光源を有する照明部と、を備え、
前記照明部は、赤色レーザ光を出射する赤色レーザ光源、緑色レーザ光を出射する緑色レーザ光源および青色レーザ光を出射する青色レーザ光源を含んで構成され、
前記緑色レーザ光源は、請求項1ないし11のいずれか1項に記載の波長変換装置を含む固体レーザ光源で構成されていることを特徴とする画像表示装置。 - 入力される画像信号に基づき前記空間変調素子に駆動信号を供給して前記空間変調素子をフィールドシーケンシャル方式により駆動し、かつ、前記空間変調素子に供給する駆動信号に同期して前記赤色、緑色および青色レーザ光源を順に発光させる制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記固体レーザ光源の前記励起用光源のパルス駆動の立ち上がりを前記空間変調素子に供給する駆動信号の立ち上がりよりも早くすることを特徴とする請求項12に記載の画像表示装置。 - 入射光を空間的に変調する空間変調素子と、
赤色レーザ光を出射する赤色レーザ光源、緑色レーザ光を出射する緑色レーザ光源および青色レーザ光を出射する青色レーザ光源を有し、前記空間変調素子を一方の主面側から照明する照明部と、
入力される画像信号に基づき前記空間変調素子に駆動信号を供給して前記空間変調素子をフィールドシーケンシャル方式により駆動し、かつ、前記空間変調素子に供給する駆動信号に同期して前記赤色、緑色および青色レーザ光源を順に発光させる制御部と、
を備え、
前記緑色レーザ光源は、波長変換装置を含む固体レーザ光源で構成され、
前記波長変換装置は、
励起光を発生する励起用光源と、
熱光学効果を有し熱光学定数が正である材料からなり、前記励起光により基本波光を発生するレーザ媒質と、
前記レーザ媒質を挟んで配置されて、前記基本波光を共振させる2つの共振器ミラーと、
前記2つの共振器ミラーの間に配置されて前記基本波光を高調波光に波長変換する波長変換素子と、
前記励起用光源をパルス駆動する駆動部と、
前記励起用光源と前記レーザ媒質との間に配置され、曲率が変更可能な可変レンズとを含み、
前記制御部は、前記励起用光源のパルス駆動の立ち上がりを前記空間変調素子に供給する駆動信号の立ち上がりよりも早くし、
前記駆動部は、前記可変レンズを駆動して、前記励起用光源のパルス駆動の立ち上がり時には前記可変レンズの曲率を第1曲率値に設定し、前記空間変調素子に供給する駆動信号の立ち上がり時には前記可変レンズの曲率を前記第1曲率値より小さい第2曲率値に設定することを特徴とする画像表示装置。 - 前記制御部は、前記励起用光源のパルス駆動の立ち上がりを、フィールドシーケンシャル方式により駆動している前記空間変調素子に供給する1つ前の駆動信号の立ち下がりと同時とすることを特徴とする請求項13または14に記載の画像表示装置。
- 前記制御部は、前記空間変調素子を180Hz以上かつ1000Hz以下の周波数で駆動することを特徴とする請求項13ないし15のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- 前記空間変調素子により空間的に変調された前記高調波光を検出する高調波光検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記高調波光検出器により検出された前記高調波光の立ち上がりが前記空間変調素子の駆動信号の立ち上がりより遅れているか否かを判定し、遅れていると判定すると、前記励起用光源のパルス駆動の立ち上がりを早めることを特徴とする請求項13ないし16のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記空間変調素子は、反射型液晶表示パネルであることを特徴とする請求項12ないし17のいずれか1項に記載の画像表示装置。
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