JP2008152020A - Laser light source device, image display device, monitor device and lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ光源装置、画像表示装置、モニタ装置及び照明装置に関する。 The present invention relates to a laser light source device, an image display device, a monitor device, and an illumination device.
一般に、プロジェクタ用の照明光源としては、高圧水銀ランプが知られている。しかし、高圧水銀ランプは、色再現性範囲の制約や瞬時点灯、寿命などに問題がある。そこで、レーザ光源を照明光源として用いることが提案されている。
ところが、レーザ光源は、例えば青色光のような波長の短い光を十分な光量で直接発光することができない。そこで、基本波を第2高調波に変換するSHG(Second Harmonic Generation:第2高調波発生)素子を用いて、赤外光を青色光に変換している。
しかし、SHG素子は、波長変換効率の温度許容幅が狭いため、温度を一定に保持する必要がある。そこで、SHG素子の温度をサーミスタ素子などにより検出し、この検出結果に基づいてペルチェ素子などの温度調節手段によりSHG素子の温度を一定にすることを目的としたレーザ光源装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
However, the laser light source cannot directly emit light having a short wavelength such as blue light with a sufficient amount of light. Therefore, infrared light is converted into blue light using an SHG (Second Harmonic Generation) element that converts the fundamental wave into the second harmonic.
However, since the SHG element has a narrow temperature tolerance for wavelength conversion efficiency, it is necessary to keep the temperature constant. Therefore, a laser light source device has been proposed in which the temperature of the SHG element is detected by a thermistor element or the like, and the temperature of the SHG element is made constant by temperature adjusting means such as a Peltier element based on the detection result ( For example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記従来のレーザ光源装置においても、以下の課題が残されている。すなわち、SHG素子の温度制御は、サーミスタ素子などを用いてSHG素子の温度を検出することで行われている。しかし、SHG素子に熱容量があるので、供給された熱量に応じた温度(想定温度)に到達するまでにある程度の時間を要し、想定温度と検出時における実際の温度との間に誤差が生じてしまう。そのため、高い波長変換効率が得られる温度までSHG素子を加熱する駆動初期状態では、想定温度よりも低い温度が検出される。そして、SHG素子には、検出された温度と想定温度との差に応じた熱量が供給される。これにより、SHG素子が過度に加熱され、SHG素子が設定温度を超えて加熱されるオーバーシュートが発生するという問題がある。 However, the following problems remain in the conventional laser light source device. That is, the temperature control of the SHG element is performed by detecting the temperature of the SHG element using a thermistor element or the like. However, since the SHG element has a heat capacity, it takes a certain amount of time to reach a temperature (assumed temperature) corresponding to the amount of heat supplied, and an error occurs between the assumed temperature and the actual temperature at the time of detection. End up. Therefore, a temperature lower than the assumed temperature is detected in the initial driving state in which the SHG element is heated to a temperature at which high wavelength conversion efficiency is obtained. The SHG element is supplied with an amount of heat corresponding to the difference between the detected temperature and the assumed temperature. Thereby, there is a problem that the SHG element is excessively heated and an overshoot is generated in which the SHG element is heated exceeding the set temperature.
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、SHG素子の駆動初期状態におけるオーバーシュートを抑制したレーザ光源装置、画像表示装置、モニタ装置及び照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a laser light source device, an image display device, a monitor device, and an illumination device that suppress overshoot in an initial driving state of an SHG element.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかるレーザ光源装置は、基本波のレーザ光を射出する光源と、前記レーザ光の波長を変換する波長変換素子と、該波長変換素子の温度を検出する温度検出部と、前記波長変換素子の温度制御を行う温度制御部とを備え、前記温度検出部が、温度の検出間隔を前記波長変換素子の駆動初期よりも駆動安定期で短くするタイミング制御部を有することを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, a laser light source device according to the present invention includes a light source that emits fundamental laser light, a wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser light, a temperature detection unit that detects the temperature of the wavelength conversion element, A temperature control unit that controls the temperature of the wavelength conversion element, and the temperature detection unit includes a timing control unit that shortens a temperature detection interval in a driving stable period from an initial driving period of the wavelength conversion element. To do.
この発明では、駆動初期における温度の検出間隔を駆動安定期よりも長くすることで、検出温度との誤差の大きな駆動初期における温度の検出回数が少なくなるので、駆動初期におけるオーバーシュートを抑制できる。
すなわち、波長変換素子は、熱容量の影響により、供給された熱量に応じた温度に到達するまでにある程度の時間を要する。そのため、波長変換素子の温度を加熱後から短時間で検出すると、供給された熱量に応じた温度(想定温度)と実際の検出温度との間に誤差が生じる。また、設定温度と検出温度との差が大きい駆動初期では、温度制御部によって制御される波長変換素子の熱量の変化量が大きくなる。このため、駆動初期では、検出温度と実際の温度との誤差が大きくなる。
そこで、駆動初期において検出間隔を長くし、波長変換素子が想定温度に到達するまたは想定温度に近づくまでの時間を十分に確保することで、実際の検出温度と想定温度と差が小さくなる。これにより、波長変換素子に過度の熱量が供給され、設定温度を超えて加熱されることを防止する。したがって、駆動初期におけるオーバーシュートを抑制し、温度制御の高速化が図れる。
また、波長変換素子の温度が設定温度の近傍である駆動安定期において、温度の検出間隔を短くし、検出温度との誤差が小さい駆動安定期における温度の検出回数を多くする。これにより、駆動安定期における波長変換素子の温度制御の高精度化が図れる。
In the present invention, by setting the temperature detection interval in the initial stage of driving to be longer than that in the stable driving period, the number of times of temperature detection in the initial stage of driving with a large error from the detected temperature is reduced.
That is, the wavelength conversion element requires a certain amount of time to reach a temperature corresponding to the amount of heat supplied due to the influence of the heat capacity. Therefore, if the temperature of the wavelength conversion element is detected in a short time after heating, an error occurs between the temperature corresponding to the amount of heat supplied (assumed temperature) and the actual detected temperature. In the initial stage of driving when the difference between the set temperature and the detected temperature is large, the amount of change in the amount of heat of the wavelength conversion element controlled by the temperature control unit becomes large. For this reason, an error between the detected temperature and the actual temperature becomes large at the initial stage of driving.
Therefore, the difference between the actual detection temperature and the assumed temperature is reduced by lengthening the detection interval in the initial stage of driving and sufficiently securing the time until the wavelength conversion element reaches the assumed temperature or approaches the assumed temperature. This prevents an excessive amount of heat from being supplied to the wavelength conversion element and prevents the wavelength conversion element from being heated beyond the set temperature. Therefore, overshoot in the initial stage of driving can be suppressed and the temperature control can be speeded up.
Further, in the driving stable period in which the temperature of the wavelength conversion element is in the vicinity of the set temperature, the temperature detection interval is shortened, and the number of times of temperature detection in the driving stable period in which an error from the detected temperature is small is increased. Thereby, the temperature control of the wavelength conversion element in the stable driving period can be made highly accurate.
また、本発明にかかるレーザ光源装置は、前記温度検出部が、前記駆動初期と前記駆動安定期とを判別する判別部を備えることとしてもよい。
この発明では、判別部が波長変換素子の駆動初期と駆動安定期との判別を行い、タイミング制御部がこの判別に基づいて検出間隔を制御する。
In the laser light source device according to the present invention, the temperature detection unit may include a determination unit that determines the initial driving period and the stable driving period.
In the present invention, the discrimination unit discriminates between the driving initial stage and the driving stable period of the wavelength conversion element, and the timing control unit controls the detection interval based on this discrimination.
また、本発明にかかるレーザ光源装置は、前記判別部が、前記波長変換素子の設定温度と検出温度との差により前記駆動初期と前記駆動安定期とを判別することが好ましい。
この発明では、設定温度と検出温度との差が所定の値より小さくなったときに、判別部が駆動初期から駆動安定期に移行したと判別する。
In the laser light source device according to the present invention, it is preferable that the determination unit determines the initial driving period and the stable driving period based on a difference between a set temperature and a detection temperature of the wavelength conversion element.
In the present invention, when the difference between the set temperature and the detected temperature becomes smaller than a predetermined value, the determination unit determines that the driving has shifted from the initial driving period to the stable driving period.
また、本発明にかかるレーザ光源装置は、前記判別部が、前記波長変換素子の駆動時間により前記駆動初期と前記駆動安定期とを判別することが好ましい。
この発明では、波長変換素子の駆動時間が所定の時間を経過したときに、判別部が駆動初期から駆動安定期に移行したと判断する。
In the laser light source device according to the present invention, it is preferable that the determination unit determines the drive initial stage and the drive stable period based on a drive time of the wavelength conversion element.
In this invention, when the drive time of the wavelength conversion element has passed a predetermined time, the determination unit determines that the drive has shifted from the initial drive to the stable drive period.
また、本発明にかかるレーザ光源装置は、基本波のレーザ光を射出する光源と、前記レーザ光の波長を変換する波長変換素子と、該波長変換素子の温度を検出する温度検出部と、前記波長変換素子の温度制御を行う温度制御部とを備え、前記温度検出部が、最初の温度の検出を前記光源の駆動開始後とするタイミング制御部を有することを特徴とする。 A laser light source device according to the present invention includes a light source that emits fundamental laser light, a wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser light, a temperature detection unit that detects the temperature of the wavelength conversion element, And a temperature control unit that controls the temperature of the wavelength conversion element, and the temperature detection unit includes a timing control unit that detects the first temperature after starting the driving of the light source.
この発明では、波長変換素子がレーザ光により加熱された後に温度検出部により温度の検出を行うことで、波長変換素子の実際の温度と最初の検出温度との間の差を小さくでき、駆動初期におけるオーバーシュートを抑制できる。
すなわち、温度検出部による温度の最初の検出を光源の駆動後に行うことで、最初の検出までの間に、波長変換素子がレーザ光を吸収して加熱する。これにより、最初の検出時における設定温度と検出温度との間の差が、駆動開始時に最初の検出を行う場合と比較して小さくなる。そのため、温度制御部から波長変換素子に供給される熱量の変化量が小さくなる。したがって、上述したように、検出温度と実際の温度との間には誤差が発生するが、この誤差に起因した熱量の変化量が小さくなるので、駆動初期におけるオーバーシュートを抑制できる。
In the present invention, the temperature detection unit detects the temperature after the wavelength conversion element is heated by the laser beam, thereby reducing the difference between the actual temperature of the wavelength conversion element and the initial detection temperature, and driving the initial stage. Overshoot can be suppressed.
That is, by performing the first temperature detection by the temperature detection unit after driving the light source, the wavelength conversion element absorbs the laser beam and heats it until the first detection. As a result, the difference between the set temperature and the detected temperature at the time of the first detection becomes smaller than when the first detection is performed at the start of driving. Therefore, the amount of change in the amount of heat supplied from the temperature control unit to the wavelength conversion element is reduced. Therefore, as described above, an error occurs between the detected temperature and the actual temperature, but since the amount of change in the amount of heat caused by this error becomes small, overshoot in the initial stage of driving can be suppressed.
また、本発明にかかるレーザ光源装置は、前記温度制御部が、前記波長変換素子の温度を調節する調節部と、前記温度検出部の検出結果から前記調節部による温度の制御量を算出する制御量算出部とを有することとしてもよい。
この発明では、制御量算出部が検出結果から算出した制御量に基づいて、調節部が波長変換素子の温度を調節する。
Further, in the laser light source device according to the present invention, the temperature control unit adjusts the temperature of the wavelength conversion element, and the control for calculating the temperature control amount by the adjustment unit from the detection result of the temperature detection unit. It is good also as having a quantity calculation part.
In the present invention, the adjustment unit adjusts the temperature of the wavelength conversion element based on the control amount calculated from the detection result by the control amount calculation unit.
また、本発明にかかるレーザ光源装置は、前記調節部が、供給された電力により前記波長変換素子の加熱、冷却を行い、前記制御量算出部が、前記調節部に供給する電力量を算出することとしてもよい。
この発明では、調節部が供給された電力により波長変換素子を加熱、冷却することで、波長変換素子の温度を調節する。
In the laser light source device according to the present invention, the adjustment unit heats and cools the wavelength conversion element with the supplied power, and the control amount calculation unit calculates the amount of power to be supplied to the adjustment unit. It is good as well.
In this invention, the temperature of a wavelength conversion element is adjusted by heating and cooling a wavelength conversion element with the electric power which the adjustment part supplied.
また、本発明にかかるレーザ光源装置は、前記波長変換素子が、前記基本波の第2高調波を出力することが好ましい。
この発明では、基本波のレーザ光が、波長変換素子によりその波長が半分である第2高調波のレーザ光に変換される。
In the laser light source device according to the present invention, it is preferable that the wavelength conversion element outputs a second harmonic of the fundamental wave.
In the present invention, the fundamental laser beam is converted into the second harmonic laser beam whose wavelength is halved by the wavelength conversion element.
また、本発明にかかるレーザ光源装置は、前記温度検出部が、前記波長変換素子の温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ素子を有することが好ましい。
この発明では、サーミスタ素子の抵抗値の変化により、波長変換素子の温度を検出する。
In the laser light source device according to the present invention, it is preferable that the temperature detection unit includes a thermistor element whose resistance value changes according to the temperature of the wavelength conversion element.
In the present invention, the temperature of the wavelength conversion element is detected by a change in the resistance value of the thermistor element.
また、本発明にかかる画像表示装置は、上記記載のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出した光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、該光変調手段により形成された画像を投射する投射手段とを備えることを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、オーバーシュートの発生を抑制できる。したがって、レーザ光源装置からの射出光の光量が安定し、表示される画像品質が向上する。
An image display device according to the present invention includes the laser light source device described above, a light modulation unit that modulates light emitted from the laser light source device according to an image signal, and an image formed by the light modulation unit. And projection means for projecting.
In the present invention, the occurrence of overshoot can be suppressed as described above. Therefore, the amount of light emitted from the laser light source device is stabilized, and the displayed image quality is improved.
また、本発明にかかる画像表示装置は、上記記載のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置から射出した光を被投射面上で走査する走査手段とを備えることを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、オーバーシュートの発生を抑制できる。したがって、レーザ光源装置からの射出光の光量が安定し、表示される画像品質が向上する。
An image display device according to the present invention includes the laser light source device described above and a scanning unit that scans light emitted from the laser light source device on a projection surface.
In the present invention, the occurrence of overshoot can be suppressed as described above. Therefore, the amount of light emitted from the laser light source device is stabilized, and the displayed image quality is improved.
また、本発明にかかるモニタ装置は、上記記載のレーザ光源装置と該レーザ光源装置により照射された被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、オーバーシュートの発生を抑制できる。したがって、レーザ光源装置からの射出光の光量が安定し、撮像した画像の品質が向上する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a monitor apparatus comprising: the above-described laser light source apparatus; and an imaging unit that captures an image of a subject irradiated by the laser light source apparatus.
In the present invention, the occurrence of overshoot can be suppressed as described above. Therefore, the amount of light emitted from the laser light source device is stabilized, and the quality of the captured image is improved.
また、本発明にかかる照明装置は、上記記載のレーザ光源装置を備えることを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、オーバーシュートの発生を抑制できる。したがって、照明光の光量を安定させることができる。
Moreover, the illuminating device concerning this invention is equipped with the said laser light source device, It is characterized by the above-mentioned.
In the present invention, the occurrence of overshoot can be suppressed as described above. Therefore, the amount of illumination light can be stabilized.
[第1の実施形態]
以下、本発明におけるレーザ光源装置の第1の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図1はレーザ光源装置を示す概略構成図、図2はSHG素子による規格化した波長変換効率の温度依存性を示すグラフ、図3はSHG素子の温度及び温度検出タイミングを示す説明図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a laser light source device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a laser light source device, FIG. 2 is a graph showing temperature dependence of wavelength conversion efficiency normalized by the SHG element, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing temperature of the SHG element and temperature detection timing. It is.
〔レーザ光源装置〕
本実施形態におけるレーザ光源装置1は、例えば波長が900nmの赤外光を450nmの青色光に変換して射出するレーザ光源装置である。そして、レーザ光源装置1は、図1に示すように、基本波のレーザ光を射出する光源11とSHG素子12と外部共振ミラー(反射部)13と温度検出部14と温度制御部15とを備えている。
[Laser light source device]
The laser
光源11は、基本波である波長が例えば900nmの赤外光を射出するLD(Laser Diode)素子を備えている。また、光源11は、駆動制御部21から供給される駆動信号によりその駆動が制御されている。ここで、駆動制御部21は、交流電圧を直流電圧に変換するAC/DC変換器、電圧値を変更するDC/DC変換器及び制御回路を備えており、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)された駆動信号を光源11に供給している。
そして、光源11の射出端面には、赤外光の射出口を除いて例えば誘電体多層膜で構成された反射膜22が設けられている。この反射膜22は、基本波である赤外光と変換された青色光に対して高い反射率を有している。
The
A
SHG素子12は、例えば非線形結晶であるKNbO3(ニオブ酸カリウム)で構成されており、入射した波長900nmの赤外光を第2高調波である波長450nmの青色光に変換して射出する。ここで、SHG素子12の波長変換効率の温度依存性を、図2に示す。図2では、最大変換効率を1として規格化した波長変換効率の温度依存性を示している。図2に示すように、最大変換効率に対して90%以上の変換効率を得るためには、SHG素子12の温度を最大変換効率が得られる温度に対して±1℃以内で制御する必要がある。
外部共振ミラー13は、基本波である赤外光と変換された青色光に対して例えば99%程度の反射率を有している。
これら反射膜22、SHG素子12及び外部共振ミラー13によって、外部共振器23が構成されている。
The
The external
The
温度検出部14は、サーミスタ素子24と温度算出部(検出結果算出部)25と判別部26とタイミング制御部27とを備えている。
サーミスタ素子24は、例えば温度の上昇に伴ってその抵抗値が減少し、温度の下降に伴ってその抵抗値が増大する負特性のサーミスタ素子で構成されており、SHG素子12の温度変化に応じてその抵抗値が変化する。
温度算出部25は、タイミング制御部27からタイミング信号が供給されたときのサーミスタ素子24の抵抗値からSHG素子12の温度を算出し、この検出結果を温度制御部15に出力する構成となっている。
The
The
The
判別部26は、SHG素子12の設定温度と温度算出部25により算出されたSHG素子12の温度との差が所定の値(例えば1℃)以上であるときに駆動初期、所定の値より小さいときに駆動安定期であると判別する構成となっている。そして、判別部26は、その判別結果をタイミング制御部27に出力する構成となっている。なお、上記所定の値は、SHG素子12の熱容量やサーミスタ素子24の特性に応じてあらかじめ設定されている。
The discriminating
タイミング制御部27は、判別部26による判別結果に基づいて温度算出部25に対してサーミスタ素子24の抵抗値からSHG素子12の温度を算出させるタイミング信号を出力する。ここで、タイミング制御部27が出力するタイミング信号の間隔は、SHG素子12の駆動初期において例えば2秒となっており、駆動安定期において例えば0.1秒となっている。また、タイミング制御部27は、光源11の駆動と同時にタイミング信号を温度算出部25に出力する構成となっている。なお、駆動初期及び駆動安定期におけるタイミング信号の間隔は、SHG素子12の熱容量やサーミスタ素子24の特性に応じてあらかじめ設定されている。
The
ここで、温度検出部14によるSHG素子12の実際の検出温度とSHG素子12に供給された熱量に応じた温度(想定温度)との間には誤差が生じる。すなわち、SHG素子12を加熱すると、加熱に伴ってSHG素子12の温度が上昇するが、SHG素子12が熱容量を有しているためにSHG素子12の温度が供給された熱量に対応する温度まで変化するまでに時間を要する。したがって、SHG素子12の温度検出をより速く行うためにSHG素子12を加熱してから十分な時間(例えば2分)を与えずに短い時間(例えば0.1秒)で温度検出を行うと、SHG素子12が十分に加熱されていないので、SHG素子12の温度を供給された熱量に対応するSHG素子12の温度(想定温度)よりも低く検出することとなる。同様に、SHG素子12を冷却した場合においても遅延が生じるため、SHG素子12の温度を奪った熱量に対応するSHG素子12の温度よりも高く検出することとなる。
Here, an error occurs between the actual detection temperature of the
温度制御部15は、SHG素子12を加熱、冷却するヒータ(調節部)28と、ヒータ28に供給する電力量を算出する電力量算出部(制御量算出部)29とを備えており、SHG素子12の温度を波長変換効率が最大となる例えば53.5℃となるように制御する構成となっている。
ヒータ28は、電力量に応じて発熱し、SHG素子12を加熱する。なお、上述したように、SHG素子12は、波長変換効率が最大となる温度(53.5℃)が室温よりも十分に高いため、ヒータ28に供給される電力量が小さいと、SHG素子12は冷却されることとなる。
電力量算出部29は、温度算出部25から供給される検出結果を取得し、取得した検出結果とSHG素子12の設定温度(例えば53.5℃)との差分に基づいてPID制御法(比例制御(Proportional Control)、積分制御(Integral Control)及び微分制御(Derivative Control)を組み合わせたフィードバック制御方法の1つ)によりヒータ28に供給する電力量(制御量)を算出する構成となっている。
The
The
The power
以上のような構成のレーザ光源装置1では、光源11から射出した赤外光がSHG素子12に入射する。そして、SHG素子12は、赤外光から第2高調波である青色光を発生させ、一部を外部共振ミラー13から射出させる。
ここで、温度算出部25は、光源11の駆動開始とほぼ同時にタイミング制御部27から供給されるタイミング信号に基づいて、サーミスタ素子24の抵抗値からSHG素子12の温度検出を行う。そして、電力量算出部29は、検出温度と設定温度との差分に基づいてPID制御によりヒータ28に供給する電力量を算出する。そして、ヒータ28は、供給された電力量に応じて発熱してSHG素子12を加熱する。
In the laser
Here, the
また、判別部26は、検出温度と設定温度との差が所定の値(例えば1℃)以上である場合に、SHG素子12が駆動初期にあると判別し、その判別結果をタイミング制御部27に出力する。そして、タイミング制御部27は、温度算出部25に対して例えば2秒の間隔でタイミング信号を出力する。これにより、温度算出部25は、図3に示すように、光源11の駆動から2秒後にSHG素子12の温度検出を行う。そして、電力量算出部29が検出温度と設定温度との差分に基づいて電力量を算出し、ヒータ28が供給される電力量に応じてSHG素子12を加熱する。
その後、温度算出部25は、タイミング制御部27から供給されるタイミング信号に基づいて、2秒間隔でSHG素子12の温度検出を行う。そして、電力量算出部29が検出温度と設定温度との差分に基づいて電力量を算出し、ヒータ28が供給される電力量に応じてSHG素子12を加熱する。
In addition, when the difference between the detected temperature and the set temperature is equal to or greater than a predetermined value (for example, 1 ° C.), the
Thereafter, the
ところで、検出温度と設定温度との差が大きいほど、ヒータ28に供給される電力量の変化量は大きくなる。したがって、検出温度と設定温度との差が大きい駆動初期では、ヒータ28に供給される電力量が大きい。また、上述したように、SHG素子12の検出温度とSHG素子12の温度を供給された熱量に対応するSHG素子12の温度(想定温度)との間には誤差が発生しているので、駆動初期における検出温度が想定温度よりも低く見積もられている。そして、ヒータ28に供給される電力量の変化量が大きくなるほど、検出温度と想定温度との誤差が大きくなる。したがって、電力量算出部29は、過度の電力量をヒータ28に供給することとなる。
そこで、駆動初期における温度検出部14による検出間隔を2秒として検出間隔を長くし、SHG素子12が想定温度に到達するまたは近づくまでの時間を十分に確保することで、検出温度と想定温度との差が小さくなる。これにより、ヒータ28に対して過度の電力量が供給されることが防止される。
Incidentally, the greater the difference between the detected temperature and the set temperature, the greater the amount of change in the amount of power supplied to the
Therefore, the detection interval by the
また、判別部26は、検出温度と設定温度との差が所定の値(例えば1℃)以下である場合に、SHG素子12が駆動安定期にあると判別し、その判別結果をタイミング制御部27に出力する。そして、タイミング制御部27は、温度算出部25に対して例えば0.1秒の間隔でタイミング信号を出力する。これにより、温度算出部25は、タイミング制御部27から供給されるタイミング信号に基づいて、図3に示すように、0.1秒間隔でSHG素子12の温度検出を行う。そして、電力量算出部29が検出温度と設定温度との差分に基づいて電力量を算出し、ヒータ28が供給される電力量に応じてSHG素子12を加熱する。なお、SHG素子12の冷却は、ヒータ28に供給する電力量を減少させるか、電力を供給しないことによって行われる。このように、温度検出部14による検出回数を多くすることで、SHG素子12の温度制御が高速かつ高精度で行われる。
Further, when the difference between the detected temperature and the set temperature is equal to or less than a predetermined value (for example, 1 ° C.), the
以上のように、本実施形態におけるレーザ光源装置1によれば、温度検出部14による温度の検出間隔を駆動初期において例えば2秒として駆動安定期における検出間隔よりも長くすることで、SHG素子12が想定温度に到達するまたは近づくまでの時間を十分に確保できる。これにより、ヒータ28に対して電力が過度に供給されることを防止して、駆動初期におけるオーバーシュートを抑制できる。また、駆動安定期における温度の検出間隔を短くし、検出温度との誤差が小さい駆動安定期における温度の検出回数を多くする。
As described above, according to the laser
[第2の実施形態]
次に、本発明におけるレーザ光源装置の第2の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図4は、レーザ光源装置を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、第1の実施形態と温度検出部の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the laser light source device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the laser light source device. In this embodiment, since the configuration of the temperature detection unit is different from that of the first embodiment, this point will be mainly described, and the same reference numerals are given to the components described in the above embodiment, and the description will be given. Omitted.
本実施形態におけるレーザ光源装置30は、図4に示すように、温度検出部31の判別部32が光源11の駆動開始から所定の時間の経過前までを駆動初期と判別し、所定の時間の経過後を駆動安定期と判別する構成となっている。なお、この所定の時間は、SHG素子12の熱容量やサーミスタ素子24の特性などに応じてあらかじめ設定されている。
In the laser
以上のような構成のレーザ光源装置30では、上述と同様に、光源11から射出した赤外光をSHG素子12において第2高調波である青色光に変換し、一部を外部共振ミラー13から射出させる。
ここで、温度算出部25は、タイミング制御部42から出力するタイミング信号に基づいて、サーミスタ素子24の抵抗値からSHG素子12の温度検出を行う。また、判別部32は、光源11の駆動開始から所定の時間の経過前までを駆動初期と判別し、所定の時間の経過後を駆動安定期と判別し、その判別結果をタイミング制御部27に出力する。そして、タイミング制御部27は、温度算出部25へ出力するタイミング信号の間隔を駆動初期で例えば2秒とし、駆動安定期で例えば0.1秒とする。
電力量算出部29は、検出温度と設定温度との差分に基づいてPID制御によりヒータ28に供給する電力量を算出する。そして、ヒータ28は、供給された電力量に応じて発熱してSHG素子12を加熱する。
In the laser
Here, the
The electric
以上のように、本実施形態におけるレーザ光源装置30においても、上述した第1の実施形態と同様の作用、効果を奏する。
As described above, the laser
[第3の実施形態]
次に、本発明におけるレーザ光源装置の第3の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図5は、レーザ光源装置を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、第1の実施形態と温度検出部の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a laser light source device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the laser light source device. In this embodiment, since the configuration of the temperature detection unit is different from that of the first embodiment, this point will be mainly described, and the same reference numerals are given to the components described in the above embodiment, and the description will be given. Omitted.
本実施形態におけるレーザ光源装置40は、図5に示すように、温度検出部41がサーミスタ素子24と温度算出部25とタイミング制御部42とを有している。
タイミング制御部42は、光源11の駆動開始から所定時間の経過後に最初のタイミング信号を温度算出部25に出力する構成となっている。また、タイミング制御部42は、駆動初期及び駆動安定期にわたって一定の間隔でタイミング信号を出力する構成となっている。なお、この所定の時間は、SHG素子12の熱容量や光源11から射出する赤外光の光量、サーミスタ素子24の特性などに応じてあらかじめ設定されている。
As shown in FIG. 5, in the laser
The
以上のような構成のレーザ光源装置40では、上述と同様に、光源11から射出した赤外光をSHG素子12において第2高調波である青色光に変換し、一部を外部共振ミラー13から射出させる。
ここで、温度算出部25は、タイミング制御部42から出力するタイミング信号に基づいて、サーミスタ素子24の抵抗値からSHG素子12の温度検出を行う。このとき、タイミング制御部42は、図6に示すように、光源11の駆動開始から所定時間までタイミング信号を温度算出部25に出力しない。また、SHG素子12は、光源11から射出した赤外光を吸収して加熱される。そのため、最初のタイミング信号が供給されるときには、SHG素子12の温度が駆動開始時点よりも設定温度に近づくことになる。これにより、温度算出部25による最初の検出温度と設定温度との差が、駆動開始時点で最初の検出を行うことと比較して、小さくなる。
したがって、電力量算出部29がヒータ28に供給する電力量の変化量が小さくなることで、ヒータ28に対して過度の電力量が供給されることが防止される。
In the laser
Here, the
Accordingly, the amount of change in the amount of power supplied to the
以上のように、本実施形態におけるレーザ光源装置40によれば、SHG素子12がレーザ光により加熱された後に温度検出部41により温度の検出を行うことで、SHG素子12の実際の温度と最初の検出温度との間の誤差を小さくできるので、駆動初期におけるオーバーシュートを抑制できる。
As described above, according to the laser
〔プロジェクタ〕
上述した実施形態におけるレーザ光源装置1、30は、例えば図7に示すようなプロジェクタ(画像表示装置)100の光源装置として用いられる。ここで、図7は、プロジェクタ100を示す概略構成図である。
このプロジェクタ100は、図7に示すように、赤色光レーザ光源装置101A、緑色光レーザ光源装置101B及び青色光レーザ光源装置101Cと、各レーザ光源装置101A〜101Cから照射されるレーザ光を変調するライトバルブ(光変調手段)102A〜102Cと、ダイクロイックプリズム103と、投射レンズ(投射手段)104とを備えている。そして、プロジェクタ100から射出したカラー画像光は、スクリーン105上に投影される。
〔projector〕
The laser
As shown in FIG. 7, the
青色光レーザ光源装置101Cは、上述したレーザ光源装置1、30によって構成されている。
各ライトバルブ102A〜102Cは、例えば液晶装置で構成されており、それぞれが各レーザ光源装置101A〜101Cから射出したレーザ光を供給される画像信号に基づいて変調する構成となっている。
そして、各レーザ光源装置101A〜101Cと各ライトバルブ102A〜102Cとの間には、各レーザ光源装置101A〜101Cから各ライトバルブ102A〜102Cに対してレーザ光を均一に照射させるために均一化光学系106A〜106Cが設けられている。この均一化光学系106A〜106Cは、それぞれ例えばホログラム107A及びフィールドレンズ107Bによって構成される。
ダイクロイックプリズム103は、4つの直角プリズムを貼り合わせることによって構成されており、その界面には赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とがX字状に形成されている。これら誘電体多層膜により3つの色の光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。
投射レンズ104は、ダイクロイックプリズム103によって合成されたカラー画像を拡大してスクリーン105上に投影する構成となっている。
The blue light laser light source device 101C includes the laser
Each
And between each laser
The
The
以上のような構成のプロジェクタ100によれば、上述と同様の作用、効果を奏する。したがって、青色光レーザ光源装置101Cから照射される光量が安定し、スクリーン55上に投影される画像の品質が向上する。
なお、緑色光レーザ光源装置101Bも、青色光レーザ光源装置101Cと同様に、赤外光をSHG素子12により波長変換することで緑色のレーザ光を射出する構成としてもよい。
また、光変調手段として透過型の液晶装置であるライトバルブ102A〜102Cを用いているが、反射型の液晶装置や、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)など、他の光変調手段を用いてもよい。
According to the
The green laser
The
〔走査型画像表示装置〕
また、上述した実施形態におけるレーザ光源装置1、30は、例えば図8に示すような走査型画像表示装置(画像表示装置)110の光源装置としても用いられる。ここで、図8は、走査型画像表示装置110を示す概略構成図である。
この画像表示装置110は、図8に示すように、赤色光レーザ光源装置111A、緑色光レーザ光源装置111B及び青色光レーザ光源装置111Cと、ダイクロイックプリズム112と、各レーザ光源装置111A〜111Cから射出した光をスクリーン(被投射面)113に向けて走査するMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー(走査手段)114とを備えている。
青色光レーザ光源装置111Cは、上述したレーザ光源装置1、30によって構成されている。
この画像表示装置110では、各レーザ光源装置111A〜111Cからの射出光がMEMSミラー114の駆動によりスクリーン113の横方向及び縦方向に走査するように導かれることで、スクリーン113に画像を表示する。
以上のような構成の走査型画像表示装置110によっても、上述と同様の作用、効果を奏する。したがって、青色光レーザ光源装置111Cから照射される光量が安定し、スクリーン112に表示される画像の品質が向上する。
なお、緑色光レーザ光源装置111Bも、青色光レーザ光源装置111Cと同様に、赤外光をSHG素子12により波長変換することで緑色のレーザ光を射出する構成としてもよい。
[Scanning image display device]
Further, the laser
As shown in FIG. 8, the
The blue light laser light source device 111C includes the laser
In this
The scanning-type
The green laser
〔モニタ装置〕
そして、上述した実施形態におけるレーザ光源装置1、30は、例えば図9に示すようなモニタ装置120の光源装置としても用いられる。ここで、図9は、モニタ装置120を示す概略構成図である。
このモニタ装置120は、図9に示すように、本体部121と、本体部121に接続された光伝送部122とを備えている。
本体部121には、レーザ光源装置1、30と、撮像素子(撮像手段)123とが設けられている。
また、光伝送部122は、基端が本体部121に接続されており、レーザ光源装置1、30から射出する光を先端まで導光するライトガイド124と、先端から撮像素子123まで取得した画像を導光するライトガイド125とを備えている。これらライトガイド124、125は、それぞれ光ファイバ束で構成されている。また、光伝送部122は、先端に設けられてレーザ光源装置1、30からの光を先端から拡散した状態で射出させる拡散板126と、拡散板126から射出した光の反射光が入射する結像レンズ127とを備えている。
このモニタ装置120では、レーザ光源装置1、30からの射出光を拡散板126から被写体に照射し、その反射光を撮像素子123で受光することで被写体の画像を取得する。
以上のような構成のモニタ装置120によっても、上述と同様の作用、効果を奏する。したがって、レーザ光源装置1、30から被写体に照射される光量が安定し、撮像素子123により得られる画像の品質が向上する。
[Monitor device]
The laser
As shown in FIG. 9, the
The
The
In this
The
〔照明装置〕
さらに、上述した実施形態におけるレーザ光源装置1、30は、例えば図10に示すような照明装置130の光源装置としても用いられる。ここで、図10は、照明装置130を示す概略構成図である。
この照明装置130は、図10に示すように、レーザ光源装置1、30と、レーザ光源装置1、30から射出した光を拡散させる拡散部材131とを備えている。
以上のような構成の照明装置130によっても、上述と同様の作用、効果を奏する。したがって、レーザ光源装置1、30から射出する光量が安定する。
[Lighting device]
Furthermore, the laser
As shown in FIG. 10, the
The
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、サーミスタ素子が負特性のサーミスタ素子で構成されているが、正特性のサーミスタ素子で構成されてもよい。
また、第1の実施形態や第2の実施形態において、温度検出部は、第3の実施形態と同様に、光源の駆動開始後にSHG素子の最初の温度検出を行う構成としてもよい。
そして、第1の実施形態や第2の実施形態において、判別部は、駆動初期と駆動安定期との判別を設定温度との差や時間によって行う構成となっているが、他の方法で行う構成としてもよい。
さらに、第1の実施形態や第2の実施形態において、駆動初期と駆動安定期とでそれぞれ検出間隔を等間隔としているが、駆動初期における検出間隔が駆動安定期における検出間隔よりも長ければ、等間隔でなくてもよい。
また、第3の実施形態において、検出間隔を等間隔としているが、最初の温度検出を光源の駆動開始後に行うのであれば、等間隔でなくてもよい。
そして、駆動初期と駆動安定期との移行時において、温度の検出間隔を駆動初期または駆動安定期における検出間隔としてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, the thermistor element is composed of a thermistor element having negative characteristics, but may be composed of a thermistor element having positive characteristics.
In the first embodiment and the second embodiment, the temperature detection unit may be configured to detect the first temperature of the SHG element after the start of driving the light source, as in the third embodiment.
In the first embodiment and the second embodiment, the determination unit is configured to perform the determination of the initial driving period and the driving stable period based on the difference from the set temperature and the time. It is good also as a structure.
Furthermore, in the first embodiment and the second embodiment, the detection intervals are equal in the initial driving period and the driving stable period, respectively, but if the detection interval in the initial driving period is longer than the detection interval in the driving stable period, It may not be equally spaced.
In the third embodiment, the detection interval is set to be equal. However, if the first temperature detection is performed after driving of the light source is started, the detection interval may not be equal.
The temperature detection interval may be set as the detection interval in the initial driving period or the stable driving period at the time of transition between the initial driving period and the driving stable period.
また、サーミスタ素子の抵抗値を検出することで、SHG素子の温度を算出しているが、ショットキーダイオードや熱電対など他の検出値に基づいてSHG素子の温度を算出してもよい。
そして、ヒータによりSHG素子の加熱、冷却を行っているが、ペルチェ素子など、他の部材を用いてSHG素子の加熱、冷却を行ってもよい。
さらに、レーザ光源装置は、SHG素子を用いて赤外光を第2高調波である青色光に変換しているが、他の波長の赤外光を第2高調波である緑色光に変換するなど、他の波長の光に変換してもよい。
また、赤外光を基本波として射出する光源を用いているが、他の波長の光を基本波として射出する光源を用いてもよい。
そして、SHG素子により基本波を第2高調波に変換しているが、他の素子によって基本波を波長の異なる他の光に変換してもよい。
さらに、SHG素子と外部共振ミラーにより外部共振器を形成しているが、外部共振ミラーを光源とSHG素子との間に配置してもよい。
Further, although the temperature of the SHG element is calculated by detecting the resistance value of the thermistor element, the temperature of the SHG element may be calculated based on other detection values such as a Schottky diode or a thermocouple.
And although the SHG element is heated and cooled by the heater, the SHG element may be heated and cooled using other members such as a Peltier element.
Further, the laser light source device uses the SHG element to convert infrared light into blue light that is the second harmonic, but converts infrared light of other wavelengths into green light that is the second harmonic. For example, it may be converted into light of other wavelengths.
Moreover, although the light source which inject | emits infrared light as a fundamental wave is used, you may use the light source which inject | emits the light of another wavelength as a fundamental wave.
The fundamental wave is converted to the second harmonic by the SHG element, but the fundamental wave may be converted to other light having a different wavelength by another element.
Furthermore, although the external resonator is formed by the SHG element and the external resonance mirror, the external resonance mirror may be disposed between the light source and the SHG element.
1,30,40 レーザ光源装置、11 光源、12 SHG素子(波長変換素子)、14,31,41 温度検出部、15 温度制御部、24 サーミスタ素子、25 温度算出部(検出結果算出部)、26,32 判別部、27,42 タイミング制御部、28 ヒータ(調節部)、29 電力量算出部(制御量算出部)、100 プロジェクタ(画像表示装置)、101C,111C 青色光レーザ光源装置(レーザ光源装置)、102A〜102C ライトバルブ(光変調手段)、104 投射レンズ(投射手段)、110 走査型画像表示装置(画像表示装置)、113 スクリーン(被投射面)、114 MEMSミラー(走査手段)、120 モニタ装置、123 撮像素子(撮像手段)、130 照明装置 1, 30, 40 Laser light source device, 11 light source, 12 SHG element (wavelength conversion element), 14, 31, 41 Temperature detection unit, 15 Temperature control unit, 24 Thermistor element, 25 Temperature calculation unit (detection result calculation unit), 26, 32 Discriminating unit, 27, 42 Timing control unit, 28 Heater (adjustment unit), 29 Power amount calculation unit (control amount calculation unit), 100 Projector (image display device), 101C, 111C Blue light laser light source device (laser) Light source device), 102A to 102C light valve (light modulation means), 104 projection lens (projection means), 110 scanning image display device (image display device), 113 screen (projected surface), 114 MEMS mirror (scanning means) , 120 monitor device, 123 imaging device (imaging means), 130 illumination device
Claims (13)
前記レーザ光の波長を変換する波長変換素子と、
該波長変換素子の温度を検出する温度検出部と、
前記波長変換素子の温度制御を行う温度制御部とを備え、
前記温度検出部が、温度の検出間隔を前記波長変換素子の駆動初期よりも駆動安定期で短くするタイミング制御部を有することを特徴とするレーザ光源装置。 A light source that emits a fundamental laser beam;
A wavelength conversion element for converting the wavelength of the laser beam;
A temperature detector for detecting the temperature of the wavelength conversion element;
A temperature control unit for controlling the temperature of the wavelength conversion element,
The laser light source apparatus, wherein the temperature detection unit includes a timing control unit that shortens a temperature detection interval in a driving stable period from an initial driving period of the wavelength conversion element.
前記レーザ光の波長を変換する波長変換素子と、
該波長変換素子の温度を検出する温度検出部と、
前記波長変換素子の温度制御を行う温度制御部とを備え、
前記温度検出部が、最初の温度の検出を前記光源の駆動開始後とするタイミング制御部を有することを特徴とするレーザ光源装置。 A light source that emits a fundamental laser beam;
A wavelength conversion element for converting the wavelength of the laser beam;
A temperature detector for detecting the temperature of the wavelength conversion element;
A temperature control unit for controlling the temperature of the wavelength conversion element,
The laser light source apparatus, wherein the temperature detection unit includes a timing control unit that detects the initial temperature after the start of driving of the light source.
前記制御量算出部が、前記調節部に供給する電力量を算出することを特徴とする請求項6に記載のレーザ光源装置。 The adjustment unit performs heating and cooling of the wavelength conversion element by the supplied power,
The laser light source device according to claim 6, wherein the control amount calculation unit calculates an amount of electric power supplied to the adjustment unit.
該レーザ光源装置から射出した光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、
該光変調手段により形成された画像を投射する投射手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。 The laser light source device according to any one of claims 1 to 9,
Light modulating means for modulating light emitted from the laser light source device according to an image signal;
An image display apparatus comprising: a projecting unit that projects an image formed by the light modulating unit.
該レーザ光源装置から射出した光を被投射面上で走査する走査手段とを備えることを特徴とする画像表示装置 The laser light source device according to any one of claims 1 to 9,
An image display device comprising: scanning means for scanning light emitted from the laser light source device on a projection surface
該レーザ光源装置により照射された被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とするモニタ装置。 The laser light source device according to any one of claims 1 to 9,
A monitor device comprising: an imaging unit that images a subject irradiated by the laser light source device.
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---|---|---|---|---|
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