[发明专利]波长转换装置及利用该波长转换装置的图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够高效地将基波光转换成谐波光的波长转换装置及利用该波长转换装置的图像显示装置。

背景技术

近年来，正在研究开发使用激光器作为光源的投影仪、液晶电视等图像显示装置。接近理想点光源的激光光源能够高效地将光聚光到小面积上。因此，能够减小投影仪的光学系统，能够实现小型的投影仪。另外，若将直线偏振的激光利用于液晶电视的背光，则能够实现光利用效率高且低功耗的液晶电视。这是因为，由于液晶面板需要射入直线偏振的光，因此，当使用随机偏振光的灯或LED作为光源时，现有的液晶电视具有将光从随机偏振光转换到直线偏振光的偏振滤光器。若使用直线偏振的激光作为光源，则能够从液晶电视中去掉偏振滤光器，从而能够抑制光学损失。

在使用激光光源作为这种图像显示装置的光源的情况下，需要作为光的三原色的红色、绿色及蓝色的激光光源。然而，虽然红色及蓝色的高输出激光光源可通过半导体激光器来实现，但绿色的高输出激光光源因为难以形成可构成半导体激光器的实用上最合适的材料而难以实现。于是，例如通过波长转换元件将来自固体激光器的基波光波长转换为谐波从而输出绿色的高输出激光的波长转换装置受到关注，其面向批量生产的开发正在推进。所谓的固体激光器，是指利用激光介质得到激光的结构，例如有通过半导体激光器进行激励的半导体激光器激励的固体激光器等。

图15是表示现有的波长转换装置100的概略结构的俯视图。图15所示的现有的波长转换装置100包括激励用激光光源110、聚光透镜110c、激光介质120、凹面镜200、两个谐振镜130(130a、130b)以及波长转换元件140。从激励用激光光源110射出的激励光110a通过聚光透镜110c聚光并射入激光介质120。激光介质120吸收激励光110a，并通过两个谐振镜130(130a、130b)生成基波光120a。波长转换元件140配置在两个谐振镜130(130a、130b)之间，将基波光120a波长转换为谐波光160。此外，各个结构要素被固定配置在波长转换装置100的基座100a上。如图15所示，使基波光120a谐振的两个谐振镜130(130a、130b)的其中之一的谐振镜130a利用由凹面镜200的曲面形成的端面300。现有的波长转换装置100存在部件件数多、成本高的问题。因此，提出了以下结构：不在凹面镜200的端面300上而在波长转换元件140的端面上制作谐振镜130a，从而去掉凹面镜200。

但是，如果在波长转换元件140的端面上制作谐振镜130a，则存在与现有的波长转换装置100相比，从对激励用激光光源输入的电力向谐波光160转换的效率(以下称为从电到光的转换效率)降低的问题。

为了实现从电到光的转换效率较高的低功耗的绿色激光光源，需要在波长转换元件中高效地将基波光向谐波光转换。

因此，例如有以下方法：对输出基波光的激光介质的输入端部加热，使激光介质发生折射率变化，通过该折射率变化使在波长转换元件中传播的基波光会聚。由此，示出了以下内容：在波长转换元件中，与传播的基波光的光轴相垂直的面上的单位截面面积的光输出增大从而非线性效应增大，并且获得向谐波光的高转换效率(例如，参照专利文献1)。

另外，在图像显示装置中，当利用如此获得的高效率的绿色激光光源时，让该绿色激光光源动作使绿色激光的输出稳定在恒定的值对于维持显示图像的高质量的显示而言是重要的。因此，提出了通过驱动控制装置对使用波长转换元件的多个绿色激光光源进行电控制的、并通过场序方式(field sequential method)实现高亮度且高画质的图像显示装置(例如，参照专利文献2)。

但是，在所述的技术中，如此获得的谐波光的上升沿(rising edge)并不陡峭。因此，若将该谐波光原封不动地地用于图像显示装置，则存在难以获得高亮度的图像显示装置的问题。另外，由于上升沿不陡峭，因此存在灰度控制(gradation control)困难、难以获得高画质的问题。

专利文献1：日本专利公开公报特开平2-146784号

专利文献2：日本专利公开公报特开2008-250037号

发明内容

本发明是为了解决上述现有的问题，其目的在于提供一种高效率的波长转换装置，即使将该波长转换装置原封不动地用于图像显示装置，该图像显示装置也能够显示高亮度且高画质的图像、并且适于小型化及低成本化。