JP2009271406A - Light source device, monitoring device, projector, and driving method of light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置、モニタ装置、プロジェクタ、及び光源装置の駆動方法に関するものである。 The present invention relates to a light source device, a monitor device, a projector, and a driving method of the light source device.
大画面化の有力な手段として、液晶パネルをライトバルブとして用いた投写型液晶プロジェクタが盛んに開発されている。この方式のプロジェクタでは、鮮やかな画像の再現のために光源の高輝度化が必須となっている。しかし、液晶パネルを用いて光源からの光を完全に遮断することは技術的に非常に難易度が高く、液晶パネルを透過する漏れ光が発生しやすい。そのため、光源の明るさが増加するほど、黒表示(または、暗表示)時に光漏れ等による黒浮きが顕著となり、光源の高輝度化がコントラストの向上に必ずしも反映されなくなる。 Projecting liquid crystal projectors using a liquid crystal panel as a light valve have been actively developed as an effective means for increasing the screen size. In this type of projector, it is essential to increase the brightness of the light source in order to reproduce vivid images. However, it is technically very difficult to completely block the light from the light source using the liquid crystal panel, and light leaking through the liquid crystal panel is likely to occur. Therefore, as the brightness of the light source increases, black floating due to light leakage or the like becomes more noticeable during black display (or dark display), and the increase in luminance of the light source is not necessarily reflected in the improvement in contrast.
一方、光源を高輝度にすることは、液晶パネルの耐熱の面からもマイナス要因となる。特に、全般に暗い画面の場合は、高輝度の光源からの光の大半を液晶パネルにより遮断しなければならないため、液晶パネルでの熱吸収も大きくなり、液晶パネルが備える偏光板等の構成材料の熱劣化による破損につながる。 On the other hand, increasing the brightness of the light source is a negative factor in terms of heat resistance of the liquid crystal panel. Especially when the screen is generally dark, most of the light from the high-brightness light source must be blocked by the liquid crystal panel, which increases the heat absorption of the liquid crystal panel, and the constituent materials such as polarizing plates provided in the liquid crystal panel It will lead to damage due to thermal degradation.
そこで、このような光源の高輝度化に伴う光漏れ(黒浮き)、液晶パネルでの熱吸収による破損、などの課題を解決する手段として、映像のピーク信号に基づき光源の出力を変化させコントラストを制御する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところが、特許文献1に記載されているようなメタルハライドランプでは、光源の出力を変化させる照明色温度の制約、瞬時・間欠点灯の不可、及び短寿命等について課題がある。そこで、このような課題を克服するメタルハライドランプに代わる光源として、レーザ光源に期待が寄せられている。複数のレーザ光源を集積したレーザアレイを、全体で1つの光源として用いることで、上記メタルハライドランプの課題を克服した光源とすることが検討されている。このようなレーザアレイ型光源では、例えば駆動させるレーザ光源の総数を変えることで、光源全体の明るさを調節することができると考えられる。 However, the metal halide lamp described in Patent Document 1 has problems with respect to restrictions on the illumination color temperature that changes the output of the light source, impossibility of instantaneous and intermittent lighting, short life, and the like. Accordingly, there is an expectation for a laser light source as a light source that can replace the metal halide lamp that overcomes such problems. It has been studied to use a laser array in which a plurality of laser light sources are integrated as one light source as a whole to overcome the above-described problems of the metal halide lamp. In such a laser array type light source, it is considered that the brightness of the entire light source can be adjusted, for example, by changing the total number of laser light sources to be driven.
本発明は、複数のレーザ光源を用い、各々のレーザ光源の出力(射出する光量)を確実に制御できる光源装置及び駆動方法を提供することを目的とする。また、このような光源装置を備えたモニタ装置を提供することを目的とする。更に、入力される画像信号等に応じて光源の出力を確実に制御することで、より高画質な画像表示を実現するプロジェクタを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light source device and a driving method that use a plurality of laser light sources and can reliably control the output (the amount of light emitted) of each laser light source. Moreover, it aims at providing the monitor apparatus provided with such a light source device. It is another object of the present invention to provide a projector that realizes higher-quality image display by reliably controlling the output of a light source according to an input image signal or the like.
発明者は、様々な検討を重ねた結果、複数のレーザ光源を備えたレーザアレイ型光源の各々のレーザ光源を、パルス信号を用いた変調駆動(以下、パルス駆動)方式にて駆動させる構成が良いとの発想に至った。パルス駆動方式を用いると、瞬間的に大容量の電流を流すことができるために強い発光強度が得られ、高輝度のレーザ光源を実現することができる。また、間欠的に非駆動状態を繰り返すことから、レーザ光源の総駆動時間を減らすことができ光源の長寿命化が可能となる。 As a result of various studies, the inventor has a configuration in which each laser light source of a laser array type light source including a plurality of laser light sources is driven by a modulation driving (hereinafter, pulse driving) method using a pulse signal. I came up with the idea of good. When the pulse driving method is used, since a large amount of current can be instantaneously passed, strong emission intensity can be obtained, and a high-luminance laser light source can be realized. Further, since the non-driving state is intermittently repeated, the total driving time of the laser light source can be reduced, and the life of the light source can be extended.
しかしながら、上記のような様々な利点がある一方で、パルス駆動方式を上記レーザアレイの駆動方式に適用すると、新たな課題が生じることも合わせて明らかとなった。この課題は、パルス駆動を行いレーザ光源の光量を変化させながら、更に駆動させるレーザ光源の総数を変化させる場合に生じる。 However, while having various advantages as described above, it has also been clarified that a new problem arises when the pulse driving method is applied to the driving method of the laser array. This problem occurs when the total number of laser light sources to be driven is changed while pulse driving is performed to change the light amount of the laser light source.
上記のようなレーザアレイでは、複数のレーザ光源を並列に接続した並列回路となる。印加電圧一定の条件下において、このような並列回路で駆動するレーザアレイのレーザ光源数を増加させた場合には、回路上の導通部分が増えるため回路全体として抵抗が下がる。すると、回路の配線等に生じる寄生インダクタンスや寄生キャパシタンスの影響が相対的に大きくなり、パルス駆動の駆動波形が変化してしまう。 The laser array as described above is a parallel circuit in which a plurality of laser light sources are connected in parallel. When the number of laser light sources of a laser array driven by such a parallel circuit is increased under a condition where the applied voltage is constant, the number of conductive portions on the circuit increases and the resistance of the entire circuit decreases. Then, the influence of parasitic inductance and parasitic capacitance generated in circuit wiring and the like becomes relatively large, and the drive waveform of pulse driving changes.
図14は、印加電圧一定の並列回路において、光源数の変化に対する駆動信号の波形の違いを示すシミュレーション結果である。図に示すように、光源数が1個の場合には駆動信号は矩形波となっているが、光源数が10個になると、三角波のようになまった駆動信号となっている。 FIG. 14 shows simulation results showing the difference in the waveform of the drive signal with respect to the change in the number of light sources in a parallel circuit with a constant applied voltage. As shown in the figure, when the number of light sources is one, the drive signal is a rectangular wave. However, when the number of light sources is ten, the drive signal is distorted like a triangular wave.
光源に流れる電流量は波形の積分値で表されることから、駆動する光源の総数によって、レーザ光源を流れる電流量が異なる。また、電力量は電流量と印加電圧の積で表されることから、駆動する光源の総数によってレーザ光源に投入する電力量が異なり、レーザ光源が射出する光量が異なることとなる。このように、レーザ光源の総数と光量が線形(正比例)の関係を示さなくなり、レーザアレイの光量制御が困難となってしまう。 Since the amount of current flowing through the light source is represented by an integral value of the waveform, the amount of current flowing through the laser light source varies depending on the total number of light sources to be driven. In addition, since the amount of power is represented by the product of the amount of current and the applied voltage, the amount of power input to the laser light source differs depending on the total number of light sources to be driven, and the amount of light emitted from the laser light source differs. In this way, the total number of laser light sources and the amount of light do not show a linear (direct proportion) relationship, making it difficult to control the light amount of the laser array.
そこで、上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、互いに並列に接続された複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源から1または2以上のレーザ光源を選択し、選択された前記1または2以上のレーザ光源の各々に、前記レーザ光源をパルス駆動する駆動信号を供給する光源駆動部と、を備え、前記光源駆動部は、複数種類の駆動信号の中から、選択したレーザ光源の総数に対応する駆動信号を選択することを特徴とする。 Therefore, in order to solve the above problems, the light source device of the present invention selects a plurality of laser light sources connected in parallel to each other and one or more laser light sources from the plurality of laser light sources, A light source drive unit that supplies a drive signal for pulse driving the laser light source to each of the one or more laser light sources, the light source drive unit selected from a plurality of types of drive signals The drive signal corresponding to the total number of is selected.
本発明において「駆動信号」とは、レーザ光源をパルス駆動させるためにレーザ光源に供給する駆動信号であり、「制御パラメータ」とは、駆動信号の波形のデューティ比(単位波形の幅に対する周期の比)、駆動信号の周波数、駆動信号の駆動電圧、駆動電流等であり、「複数種類の駆動信号」とは、駆動信号の波形のデューティ比、駆動信号の周波数、駆動信号の駆動電圧、駆動電流等の制御パラメータを変化させた駆動信号である。本発明の光源装置は、たとえ駆動させるレーザ光源の数が変化して寄生インダクタンスや寄生キャパシタンスの影響の程度が変化したとしても、駆動させるレーザ光源の総数に対応して、これらの駆動信号を変化させることで、所望の光量を射出させることができる。 In the present invention, the “drive signal” is a drive signal supplied to the laser light source in order to drive the laser light source in pulses, and the “control parameter” is the duty ratio of the waveform of the drive signal (the period of the cycle relative to the width of the unit waveform). Ratio), the frequency of the drive signal, the drive voltage of the drive signal, the drive current, etc. The “plurality of drive signals” means the duty ratio of the waveform of the drive signal, the frequency of the drive signal, the drive voltage of the drive signal, the drive This is a drive signal in which control parameters such as current are changed. The light source device of the present invention changes these drive signals in accordance with the total number of laser light sources to be driven even if the number of laser light sources to be driven changes and the degree of influence of parasitic inductance or parasitic capacitance changes. By doing so, a desired amount of light can be emitted.
本発明においては、前記光源駆動部は、前記複数のレーザ光源の各々に直列に接続するスイッチ回路を備え、前記スイッチ回路によって、前記レーザ光源をパルス駆動する前記駆動信号を供給することが望ましい。
この構成によれば、スイッチ回路のON状態/OFF状態を制御する制御信号を用いて、レーザ光源をパルス駆動させる駆動信号の制御パラメータを制御することができるため、駆動信号の調整が容易となる。
In the present invention, it is preferable that the light source driving unit includes a switch circuit connected in series to each of the plurality of laser light sources, and the switch circuit supplies the drive signal for driving the laser light source in pulses.
According to this configuration, it is possible to control the control parameter of the drive signal for driving the laser light source in pulses using the control signal for controlling the ON / OFF state of the switch circuit, so that the adjustment of the drive signal is facilitated. .
本発明においては、前記光源駆動部は、前記レーザ光源の総数と、前記レーザ光源の総数に応じた前記駆動信号と、の対応関係である信号選択条件を記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段から取得する前記信号選択条件に基づいて、前記レーザ光源の総数に対応する駆動信号を選択することが望ましい。
この構成によれば、信号選択条件の追加、削除、変更を自由に行うことができ、信号選択条件の管理が容易となる。また、実際にレーザ光源を駆動する場合、レーザ光源の総数に応じて即座に好適な駆動信号を得ることができるので、駆動の高速化に寄与することができる。
In the present invention, the light source drive unit includes storage means for storing a signal selection condition that is a correspondence relationship between the total number of the laser light sources and the drive signal corresponding to the total number of the laser light sources, and the storage means It is desirable to select a drive signal corresponding to the total number of the laser light sources based on the signal selection condition acquired from the above.
According to this configuration, signal selection conditions can be freely added, deleted, and changed, and the management of signal selection conditions is facilitated. Further, when actually driving the laser light source, a suitable drive signal can be obtained immediately in accordance with the total number of laser light sources, which can contribute to an increase in driving speed.
本発明においては、前記光源駆動部は、前記複数のレーザ光源が射出すべき光量と、前記射出すべき光量に応じた前記レーザ光源の総数と、の対応関係である光源数選択条件を記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段から取得する前記光源数選択条件に基づいて、前記射出すべき光量に対応する前記レーザ光源の総数を選択することが望ましい。
この構成によれば、光源数選択条件の追加、削除、変更を自由に行うことができ、光源数選択条件の管理が容易となる。また、実際にレーザ光源を駆動する場合、例えば入力される画像データに基づく射出すべき光量に応じて、即座に必要なレーザ光源の総数を得ることができるので、駆動の高速化に寄与することができる。
In the present invention, the light source driving unit stores a light source number selection condition that is a correspondence relationship between a light amount to be emitted by the plurality of laser light sources and a total number of the laser light sources according to the light amount to be emitted. It is desirable that a storage unit be provided and that the total number of the laser light sources corresponding to the amount of light to be emitted be selected based on the light source number selection condition acquired from the storage unit.
According to this configuration, the light source number selection condition can be freely added, deleted, and changed, and the management of the light source number selection condition is facilitated. Also, when actually driving the laser light source, for example, the total number of necessary laser light sources can be obtained immediately according to the amount of light to be emitted based on the input image data, which contributes to speeding up the drive. Can do.
本発明においては、前記光源数選択条件は、前記レーザ光源の総数の増加に対して前記射出すべき光量が線形で増加する対応関係であることが望ましい。
この構成によれば、レーザ光源の総数と射出される光量とが線形(正比例)の関係となるため、光量の調節が容易となる。
In the present invention, it is preferable that the light source number selection condition is a correspondence relationship in which the amount of light to be emitted increases linearly with respect to an increase in the total number of laser light sources.
According to this configuration, since the total number of laser light sources and the amount of emitted light have a linear (directly proportional) relationship, it is easy to adjust the amount of light.
本発明においては、前記光源駆動部は、前記複数種類の駆動信号の中から、前記制御パラメータのうちデューティ比を制御した駆動信号を選択することが望ましい。
レーザ光源をパルス駆動させる駆動信号において、駆動信号のデューティ比はレーザ光源のON状態/OFF状態の比に対応する。そのためデューティ比を変化させた駆動信号を選択することで、射出する光量を制御することができる。
In the present invention, it is preferable that the light source driving unit selects a driving signal in which a duty ratio is controlled among the plurality of types of driving signals.
In the drive signal for pulse driving the laser light source, the duty ratio of the drive signal corresponds to the ratio of the ON state / OFF state of the laser light source. Therefore, the amount of light emitted can be controlled by selecting a drive signal whose duty ratio is changed.
本発明においては、前記光源駆動部は、前記複数種類の駆動信号の中から、前記制御パラメータのうち駆動周波数を制御した駆動信号を選択することが望ましい。 In the present invention, it is preferable that the light source driving unit selects a driving signal whose driving frequency is controlled from the plurality of types of driving signals.
通常、回路には、配線パターンによる寄生抵抗(ESR)、寄生インダクタンス(ESL)、寄生キャパシタンス(ESC)が存在する。回路の負荷インピーダンスが大きく、電流量が少ないレーザ光源であれば、ESR、ESL、ESC等の寄生成分の影響は無視出来るが、回路の負荷インピーダンスが小さく電流量が大きいレーザ光源では、上記寄生成分の影響を無視出来なくなる。特に大電流パルス駆動を行うレーザ光源の場合は、上記寄生成分の中でも寄生インダクタンスの影響が大きくなる。 Normally, a circuit has a parasitic resistance (ESR), a parasitic inductance (ESL), and a parasitic capacitance (ESC) due to a wiring pattern. If the laser light source has a large circuit load impedance and a small amount of current, the influence of parasitic components such as ESR, ESL, and ESC can be ignored. However, in a laser light source having a small circuit load impedance and a large amount of current, The influence of can not be ignored. In particular, in the case of a laser light source that performs high-current pulse driving, the influence of parasitic inductance is large among the parasitic components.
相対的に影響の小さい寄生抵抗、寄生キャパシタンスを無視し、影響の大きい寄生インダクタンスに着目すると、寄生インダクタンスによる回路インピーダンスは、虚数j、駆動信号の角周波数ω、インダクタンスL(H)により、次式(1)で表すことができる。 If we ignore the parasitic resistance and parasitic capacitance which have relatively little influence, and pay attention to the parasitic inductance which has a great influence, the circuit impedance due to the parasitic inductance is expressed by the following equation by the imaginary number j, the angular frequency ω of the drive signal, and the inductance L (H). It can be represented by (1).
周期ωは、駆動周波数fを用いて次式(2)で表すことができる。 The period ω can be expressed by the following equation (2) using the drive frequency f.
式(1)(2)より、周波数を小さくすることで、回路の寄生インダクタンスの影響を小さくすることができるため、レーザ光源の総数の増加に対して小さい周波数の駆動信号を選択することで、射出する光量を制御することができる。 According to the equations (1) and (2), the influence of the parasitic inductance of the circuit can be reduced by reducing the frequency. Therefore, by selecting a drive signal having a low frequency with respect to the increase in the total number of laser light sources, The amount of light emitted can be controlled.
本発明においては、前記光源駆動部は、前記複数種類の駆動信号の中から、前記制御パラメータのうち駆動電圧または駆動電流の値である駆動値を制御した駆動信号を選択することが望ましい。
レーザ光源からは、レーザ光源に投入される電力量に対応した光量が射出される。電力量はレーザ光源を流れる電流量と印加電圧との積で求められるため、レーザ光源の総数の変化に対応して駆動電圧または駆動電流を変化させた駆動信号を選択することで、射出する光量を制御することができる。
In the present invention, it is preferable that the light source driving unit selects a driving signal that controls a driving value that is a value of a driving voltage or a driving current from among the plurality of types of driving signals.
The laser light source emits a light amount corresponding to the amount of power input to the laser light source. Since the amount of power is determined by the product of the amount of current flowing through the laser light source and the applied voltage, the amount of light emitted by selecting the drive signal with the drive voltage or drive current changed corresponding to the change in the total number of laser light sources Can be controlled.
本発明においては、前記駆動値を検出する駆動値検出手段と、検出される前記駆動値の検出値、及び前記レーザ光源の総数に対応して選択される前記駆動値の選択値に基づいて、前記複数のレーザ光源への供給する前記駆動信号の前記駆動値を制御する駆動値制御手段と、を有することが望ましい。
駆動値の検出値を実測すると共に、駆動値の選択値と該検出値とが一致するように駆動値を制御することができるため、駆動値を検出しない場合と比べ、より正確に駆動値を制御することが可能となり、正確に射出する光量を制御することができる。
In the present invention, based on the drive value detection means for detecting the drive value, the detected value of the detected drive value, and the selected value of the drive value selected corresponding to the total number of the laser light sources, It is desirable to have drive value control means for controlling the drive value of the drive signal supplied to the plurality of laser light sources.
Since the drive value can be controlled so that the detected value of the drive value coincides with the detected value of the drive value, the drive value can be controlled more accurately than when the drive value is not detected. This makes it possible to control the amount of light emitted accurately.
本発明のモニタ装置は、上述の光源装置と、前記光源装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、光源装置から射出する光量を確実に制御し、良好な撮像が可能なモニタ装置を提供することができる。
A monitor device according to the present invention includes the light source device described above and an imaging unit that captures an image of a subject illuminated by the light source device.
According to this configuration, it is possible to provide a monitor device that can reliably control the amount of light emitted from the light source device and can perform good imaging.
本発明のプロジェクタは、上述の光源装置と、前記光源装置からの光を画像信号に応じて変調する変調部と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、光源装置から射出する光量を確実に制御すると共に、光量が制御された光を変調部で変調することで、ダイナミックレンジが広く映像表現力に優れたプロジェクタを提供することができる。
According to another aspect of the invention, a projector includes the light source device described above and a modulation unit that modulates light from the light source device in accordance with an image signal.
According to this configuration, it is possible to reliably control the light amount emitted from the light source device and to modulate the light whose light amount is controlled by the modulation unit, thereby providing a projector having a wide dynamic range and excellent image expression power. it can.
本発明の光源装置の駆動方法は、複数のレーザ光源を備え、前記複数のレーザ光源から選択する1または2以上のレーザ光源の各々をパルス駆動させる光源装置の駆動方法であって、選択したレーザ光源の総数に対応して複数種類の駆動信号の中から選択される駆動信号によって、前記選択したレーザ光源の各々を駆動することを特徴とする。
この方法によれば、選択されたレーザ光源の総数に応じた駆動信号を各々のレーザ光源に供給するので、レーザ光源の総数の変化による光量の変化を抑制し、確実に制御された光量を射出することができる。
The driving method of the light source device of the present invention is a driving method of a light source device that includes a plurality of laser light sources and drives each one or two or more laser light sources selected from the plurality of laser light sources. Each of the selected laser light sources is driven by a drive signal selected from a plurality of types of drive signals corresponding to the total number of light sources.
According to this method, since a drive signal corresponding to the total number of selected laser light sources is supplied to each laser light source, a change in the light amount due to a change in the total number of laser light sources is suppressed, and a reliably controlled light amount is emitted. can do.
[第1実施形態]
以下、図1〜図8を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る光源装置について説明する。本実施形態では、本発明に係る光源装置を、半導体レーザアレイである半導体レーザ(LD)光源装置(以降、レーザ光源装置)に適用した例について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
[First Embodiment]
Hereinafter, the light source device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an example in which the light source device according to the present invention is applied to a semiconductor laser (LD) light source device (hereinafter referred to as a laser light source device) which is a semiconductor laser array will be described. In all the drawings below, the film thicknesses and dimensional ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
図1は、本実施形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。レーザ光源装置2は、レーザ光を射出する複数(本実施形態では10個)のレーザ光源10と、これらレーザ光源10を駆動する光源駆動部12と、を備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser light source device according to the present embodiment. The laser
本実施形態では、レーザ光源10として、光の共振する方向が基板面10aに対して垂直であり、レーザ光が基板面10aに対して垂直に射出するVCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)型と呼ばれるものを用いる。
In the present embodiment, the
複数のレーザ光源10は、例えば同一基板上に規則的に配置されたアレイ構造を備えている。本実施形態では、複数のレーザ光源10が1つの配列軸方向に並ぶ1次元のアレイ構造を備え、隣り合うレーザ光源10の間の距離が一定の距離となっている。複数のレーザ光源10がこのようなアレイ構造を備えることで、発光量を均一化することができる。更に各レーザ光源相互の隙間を小さくすることで、複数のレーザ光源10を全体で1つの光源として用いることができ、発光面積の広い光源として供することができる。
The plurality of
なお、レーザ光源10は、必ずしも複数の発光部が同一基板上に形成されたものに限ることはなく、個別に作製された複数のレーザ光源を支持基板上に実装するなどしてアレイ化したものであってもよい。また、複数のレーザ光源10が交差する2つの配列軸方向に並ぶ2次元のアレイ構造であってもよい。
The
図2は、本実施形態に係るレーザ光源装置の概略回路図である。図に示すように、レーザ光源装置2は、複数のレーザ光源10が並列回路を構成しており、光源駆動部12と接続されている。光源駆動部12は、10個全てのレーザ光源10に駆動信号を供給し、全てのレーザ光源10がパルス駆動される。光源駆動部12は、回路全体に電圧を印加し所定の駆動電流を供給する光源駆動回路14と、制御信号に基づいて各レーザ光源10をパルス駆動させ、複数のレーザ光源10から射出されるレーザ光の総量を制御する光源制御回路16と、入力される画像データ等に基づいて複数のレーザ光源10の出力を算出すると共に、レーザ光源10をパルス駆動させる適切な駆動条件を選択する駆動信号選択回路20と、を備える。
FIG. 2 is a schematic circuit diagram of the laser light source device according to the present embodiment. As shown in the figure, in the laser
本実施形態では、駆動信号選択回路20は光源駆動部12の一部を構成することとしたが、駆動信号選択回路20の機能の一部または全部を備える回路をレーザ光源装置2と別体に用意し、光源駆動部12に接続することとしてもよい。
In the present embodiment, the drive
光源制御回路16は、駆動するレーザ光源10の数を切り替えることにより射出するレーザ光の光量を制御する。前述のように、レーザ光源装置2は並列回路であり、各々のレーザ光源10を各自独立に制御することができる。
The light
光源制御回路16は、複数のレーザ光源10の各々に直列に接続されているスイッチ回路18と、各々のスイッチ回路18と接続され、各スイッチ回路18に個別の制御信号を供給しスイッチ回路18を制御するスイッチ制御回路17と、を備えている。
The light
スイッチ制御回路17は、個々のスイッチ回路18をON状態とするか、OFF状態とするかを制御する(切り替える)ための信号(制御信号)を供給する。スイッチ回路18は、スイッチ制御回路17から供給される制御信号に基づき、スイッチ回路18のON状態/OFF状態に応じた電流をレーザ光源10に供給し、レーザ光源10を駆動させる。
The
スイッチ回路18は、複数のレーザ光源10の各々について、駆動/非駆動を選択すると共に、スイッチ制御回路17から供給される制御信号に基づいて選択されたレーザ光源10をパルス駆動させる駆動信号を生成し、レーザ光源10に供給する。スイッチ回路18としては、スイッチ動作をする半導体素子であるトランジスタ等の3端子型素子を用いることができ、この場合には、スイッチ制御回路17は各スイッチ回路18のトランジスタのゲート端子に駆動信号に対応する駆動電位を供給する。本実施形態では、スイッチ回路18として、FET(Field effect transistor:電界効果トランジスタ)を用いる。
The
本実施形態のレーザ光源装置2は、駆動するレーザ光源10の数と、駆動するレーザ光源10の各々をパルス駆動させることで得られる階調出力と、を組み合わせることで、射出されるレーザ光の総量を制御する。
The laser
駆動信号選択回路20は、入力される画像データ等に基づいて、複数のレーザ光源10の出力を算出すると共に、レーザ光源10をパルス駆動させる適切な駆動信号を選択する。駆動信号選択回路20で行う駆動信号の選択方法については、後に詳述する。
The drive
図3は、各々のレーザ光源10の駆動について説明する説明図である。図3(a)は、1個のレーザ光源10への投入電流とレーザ光量との関係を示す図、いわゆる出力特性曲線であり、横軸が電流I(無単位)、縦軸が光量L(無単位)である。電流をゼロから増加させていくと、ある程度までは発光が開始しないが、ある値を超えると発光が開始し、それ以降は電流の増加に伴って光量が増加する領域S(遷移領域と呼ぶ)がしばらく続く。そして、ある値のところで光量が最大となり、それ以降は電流を増加させても光量はむしろ減少する。レーザ光源10は、一般的に以上のような出力特性を示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the driving of each
一方、図3(b)は横軸に電流I(無単位)、縦軸に光量/電流(dL/dI、無単位)をとり、これらの関係を示したものである。本実施形態では、光量/電流の値が最大、すなわち、出力特性曲線の勾配が最大となるときの電流値を「しきい値」と定義する。 On the other hand, FIG. 3B shows the relationship between the current I (no unit) on the horizontal axis and the light amount / current (dL / dI, no unit) on the vertical axis. In the present embodiment, the current value when the light amount / current value is maximum, that is, the gradient of the output characteristic curve is maximum is defined as “threshold value”.
複数のレーザ光源10を駆動する場合、レーザ光のしきい値の付近では各々のレーザ光源10の個体差による発光量の違いが顕著となり、同じ電流を投入したとしても、レーザ光源毎にその出力には大きな違いを生じる。そのため、パルス駆動させてレーザ光源10に流す駆動電流値として、個体差による影響が大きいレーザ光源のしきい値を避けた値を設定し、しきい値を避けた第1及び第2の電流値によりレーザ光源10を駆動させると、出力をより確実に制御することができる。
When driving a plurality of
第1の電流値には、複数のレーザ光源10の複数のしきい値Ithのうち、最も小さいしきい値Ithmin未満の値に設定され、第2の電流値には、最も大きいしきい値Ithmaxを超える値に設定することが好ましい。本実施形態では、全てのレーザ光源10が実質的にレーザ光を射出していない状態(OFF状態)の電流値を第1の電流値に設定し、全てのレーザ光源10が実質的にレーザ光を射出している状態(ON状態)の電流値を第2の電流値に設定して、第1及び第2の電流値の2値の電流値でパルス駆動させることにより、出力を容易且つ確実に制御する。
The first current value is set to a value less than the smallest threshold value Ithmin among the plurality of threshold values Ith of the plurality of
続いて、図4から図8を用いて、本実施形態のレーザ光源装置2の駆動方法を説明する。
Subsequently, a driving method of the laser
図4は、本実施形態のレーザ光源装置2の全体構成を説明する概略図である。本実施形態の光源駆動部12は、駆動信号選択回路20と光源制御回路16とを備えている。駆動信号選択回路20は、光源数選択手段22と駆動信号選択手段24と記憶手段26とを有している。また、光源制御回路16は、スイッチ制御回路17とスイッチ回路18とを有している。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the laser
外部から入力される光源装置2に入力される画像データ等の入力データは、光源駆動部12が備える駆動信号選択回路20に入力されて、入力データに応じた駆動信号が選択され、次いで選択された駆動信号が光源制御回路16に入力されることで、駆動信号に応じてレーザ光源10を駆動させる。以下、各構成について詳細に述べる。
Input data such as image data input to the
駆動信号選択回路20が備える光源数選択手段22は、入力データの最大輝度から射出すべき光量を算出すると共に、射出すべき光量に応じた駆動させるレーザ光源の総数を選択する。また、駆動信号選択手段24は、選択されたレーザ光源の総数に応じて好適な駆動信号を選択する。光源数選択手段22や駆動信号選択手段24には、DSP(Digital Signal Processor)、PLD(Programmable Logic Device)、CPLD(Complex PLD)、FPGA(Fielf Programmable Gate Alley)などの集積回路を用いることができる。
The light source number selection means 22 provided in the drive
また、記憶手段26は、射出すべき光量とレーザ光源の総数との対応関係である光源数選択条件と、レーザ光源の総数と駆動信号との対応関係である信号選択条件と、を記憶している。光源数選択手段22および駆動信号選択手段24は、記憶手段26から各選択条件を取得可能となっている。光源数選択条件と信号選択条件は、これらの対応関係を示す計算式を記憶させておき、対応する値を算出することとしても良く、また、予め算出した対応関係を示す複数のデータを集積したルックアップテーブルを記憶させておき、対応する値を選択することとしても良い。
Further, the storage means 26 stores a light source number selection condition that is a correspondence relationship between the amount of light to be emitted and the total number of laser light sources, and a signal selection condition that is a correspondence relationship between the total number of laser light sources and a drive signal. Yes. The light source
このような構成の駆動信号選択回路20にデータが入力されると、まず光源数選択手段22で、入力データの最大輝度から得られる射出すべき光量と、記憶手段26に記憶された光源数選択条件と、を用いて、駆動するレーザ光源の総数を算出する。
When data is input to the drive
次いで駆動信号選択手段24で、光源数選択手段22で算出されたレーザ光源の総数と、記憶手段26に記憶された信号選択条件と、を用いて、レーザ光源の総数に対する駆動信号を選択する。このようにして駆動信号選択回路20で選択された駆動信号は、光源制御回路16に入力される。
Next, the drive
光源制御回路16では、駆動信号選択回路20にて選択された駆動信号に基づいて、スイッチ制御回路17からレーザ光源10をパルス駆動させるスイッチ制御信号を供給する。スイッチ回路18では、スイッチ制御信号に応じてゲート電極に駆動電位が印加される。すると、スイッチ回路18は、スイッチ制御信号に応じて駆動信号であるパルス電流をレーザ光源10に供給し、レーザ光源10が点灯(発光)してレーザ光を射出する。本実施形態のレーザ光源装置2は、このようにして入力データを処理し、レーザ光を射出する。
The light
次に、図5から図8を用いて駆動信号の選択方法を説明する。本実施形態では、複数種類の駆動信号のうち、駆動波形のデューティ比もしくは駆動周波数を制御した駆動信号を選択してレーザ光源装置2を駆動する。以下の図5から図8の説明においては、図4に示す各構成要素の符号を使用して説明する。
Next, a drive signal selection method will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the laser
[1]デューティ比を制御した駆動信号を選択
本実施形態のレーザ光源装置2は、レーザ光源10に供給する駆動信号のデューティ比を制御した駆動信号を選択することによって、必要とする光量を射出させることができる。図5は、デューティ比の異なる駆動信号を説明する説明図である。図5(a)は、本発明を適用せずデューティ比を変更しない場合の駆動信号を示し、図5(b)は、本発明を適用しデューティ比を変更する場合の駆動信号を示す。
[1] Selection of Drive Signal with Controlled Duty Ratio The laser
図5(a)に示すように、駆動信号Pは周期T、幅τの単位駆動信号が複数(図では2つ)集合してなる。本実施形態のレーザ光源装置2は、複数のレーザ光源10が並列に接続されているため、駆動するレーザ光源10の総数が増加すると、回路の寄生インダクタンスや寄生キャパシタンスの影響が強まる。そのため、レーザ光源10に供給される駆動信号Pは回路のインピーダンスの影響を受け、図に示すような、三角波のようになまった駆動信号Pとなる。そのため、理想的な矩形波の駆動信号と比較すると、図に斜線部として示した遺失電流量d1だけレーザ光源に電流が供給されず、電力量が不足することとなる。
As shown in FIG. 5A, the drive signal P is composed of a plurality (two in the figure) of unit drive signals having a period T and a width τ. In the laser
そこで、本実施形態のレーザ光源装置2は、駆動信号Pのデューティ比r(周期Tに対する幅τの割合、τ/T)を制御することにより、遺失分を補い電流量の不足を解消することとしている。即ち、レーザ光源10に供給する駆動信号Pを、デューティ比r1(r1=τ1/T1)の駆動信号P1から、図5(b)に示すデューティ比r2(r2=τ2/T2)のスイッチ制御信号P2に変更する(ただし、r1<r2)。
Therefore, the laser
このように駆動信号Pのデューティ比rを変化させると、単位時間にレーザ光源10に流れる電流量が変化するため、レーザ光源10に対し、図に示す差分d2だけ多く電流を供給することが出来る。そのため、遺失電流量d1と差分d2とが等しくなるデューティ比rの駆動信号Pを選択することで、レーザ光源10へ投入する電力量を補うことができる。以上のように、レーザ光源装置2では、デューティ比rを制御した駆動信号Pを選択することで、必要とする光量を射出することができる。
When the duty ratio r of the drive signal P is changed in this way, the amount of current flowing through the
上記のような、好適な駆動信号による駆動を実現するため、レーザ光源装置2が備える光源駆動部12では次のような処理を行う。即ち、光源駆動部12に入力される入力データに基づき、光源数選択手段22において射出すべき最大の光量を算出し、算出した射出すべき光量を射出可能なレーザ光源の総数を算出する。次いで、駆動信号選択手段24においてレーザ光源の総数に対応する駆動信号のデューティ比を算出し、レーザ光源の総数が射出すべき光量を射出可能とする好適な駆動信号を選択する。次いで、選択したデューティ比を備えた駆動信号で、選択されたレーザ光源10を駆動させ、所望の光量を射出する。以下詳細に説明する。
In order to realize the above-described driving by a suitable driving signal, the light
図6は、デューティ比を制御した駆動信号を選択する方法を示した説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of selecting a drive signal whose duty ratio is controlled.
図6(a)は、光源数選択手段22で行われる処理について説明する図である。図は、選択するレーザ光源の総数(光源総数)を横軸に、レーザ光源から射出すべきレーザ光の光量を縦軸にとった、印加電圧一定の条件下における光源総数と光量との対応関係(光源数選択条件LC)を示すグラフである。
FIG. 6A is a diagram for explaining processing performed by the light source
前述のように、光源総数に応じた駆動信号を選択しない場合には、例えば光源総数が増加するとレーザ光源10に投入する電力量が低下する。そのため、図のグラフGのように、光源総数Nの増加に伴い、光源選択条件LCから緩やかに乖離する対応関係を示す。このような対応関係であると光量の制御が複雑となる。そこで、光量の制御を容易にするために、光源数選択条件LCとしては、光源総数の増加に伴い光量が線形に増加する関係を設定することが好ましい。このような光源選択条件LCは、例えば、1つのレーザ光源をパルス駆動させた場合に射出可能な光量を示すグラフG0を元に、正比例の関係を備えるものとして、複数のレーザ光源の射出光量を算出して設定することができる。
As described above, when the drive signal corresponding to the total number of light sources is not selected, for example, when the total number of light sources increases, the amount of power input to the
光源数選択手段22では、まず入力データを元に必要とする光量Lが求められ、光源選択条件LCに基づいて、必要光量Lを射出可能な光源総数Nが求められる。 The light source number selection means 22 first obtains the necessary light quantity L based on the input data, and obtains the total number N of light sources that can emit the necessary light quantity L based on the light source selection condition LC.
図6(b)は、駆動信号選択手段24で行われる処理について説明する図である。図は、光源総数を横軸に、光源総数に応じた駆動信号のデューティ比を縦軸にとった、印加電圧一定の条件下における光源総数とデューティ比との対応関係(駆動信号選択条件DC1)を示すグラフである。
FIG. 6B is a diagram for explaining processing performed by the drive
駆動信号選択条件DC1は、用いるレーザ光源や回路構成から、抵抗値やインピーダンス値を求め算出することができる。また、予め抵抗値やインピーダンス値を実測し、実測値に基づいて駆動信号選択条件DC1を設定しても構わない。 The drive signal selection condition DC1 can be calculated by obtaining a resistance value and an impedance value from the laser light source and circuit configuration to be used. Alternatively, the resistance value and the impedance value may be measured in advance, and the drive signal selection condition DC1 may be set based on the measured value.
駆動信号選択手段24では、駆動信号選択条件DC1に基づいて、光源総数Nを駆動させて必要光量Lを得ることができる駆動信号Pのデューティ比rが求められる。 The drive signal selection means 24 calculates the duty ratio r of the drive signal P that can drive the total number of light sources N and obtain the required light quantity L based on the drive signal selection condition DC1.
図6(c)は、デューティ比rの駆動信号Pで光源総数Nのレーザ光源10を駆動させた光量を示す図である。レーザ光源10を駆動する駆動信号Pが、光源総数Nの駆動に好適なデューティ比rを備えているため、光源選択条件LCを再現した駆動をさせることが可能となり、必要光量Lを射出させることができる。このようにして、本発明を適応して光源総数Nに適した駆動信号Pを選択することで、光源選択条件LCとグラフGとの乖離を埋め、確実に光量を制御した好適な駆動を実現することができる。
FIG. 6C is a diagram showing the amount of light when the
[2]駆動周波数を制御した駆動信号を選択
また、本実施形態のレーザ光源装置2は、レーザ光源10に供給する駆動信号の、駆動周波数を制御した駆動信号を選択することによって、必要とする光量を射出させることもできる。図7は、駆動信号Pの駆動周波数を示す図である。図7(a)は、本発明を適用せず駆動周波数を変更しない場合の駆動信号を示し、図7(b)は、本発明を適用し駆動周波数を変更する場合の駆動信号を示す。
[2] Selection of Drive Signal with Controlled Drive Frequency The laser
図7(a)に示す駆動周波数f1の駆動信号P3から、図7(b)に示す駆動周波数f2の駆動信号P4(ただし、f1>f2)に変更する場合、前述した式(1)(2)より、回路のインピーダンスはf2/f1倍に変化する。駆動周波数fは、例えばスイッチ制御回路17から供給するスイッチ制御信号の周波数を制御することで制御可能である。そのため、駆動周波数fを変更することで回路のインピーダンスを低減させることができ、その結果、レーザ光源10により多くの電流を供給し、より多くの電力をレーザ光源10へ投入することができる。以上のように、レーザ光源装置2では、駆動周波数fを制御した駆動信号Pを選択することで、必要とする光量を射出することができる。
When the drive signal P3 having the drive frequency f1 shown in FIG. 7A is changed to the drive signal P4 having the drive frequency f2 shown in FIG. 7B (where f1> f2), the above-described equations (1) and (2) ), The impedance of the circuit changes to f2 / f1 times. The drive frequency f can be controlled, for example, by controlling the frequency of the switch control signal supplied from the
上記のような、好適な駆動信号による駆動を実現するため、レーザ光源装置2が備える光源駆動部12では次のような処理を行う。即ち、レーザ光源装置2は、駆動信号選択手段24においてレーザ光源の総数に対応する駆動信号の駆動周波数を算出し、レーザ光源の総数が射出すべき光量を射出可能とする好適な駆動信号を選択する。次いで、選択したデューティ比を備えた駆動信号で、選択されたレーザ光源10を駆動させ、所望の光量を射出する。以下詳細に説明する。
In order to realize the above-described driving by a suitable driving signal, the light
図8は、駆動信号選択手段24で行われる処理について説明する図である。図は、光源総数を横軸に、光源総数に応じた駆動信号の駆動周波数を縦軸にとった、印加電圧一定の条件下における光源総数と駆動周波数との対応関係(駆動信号選択条件DC2)を示すグラフである。
FIG. 8 is a diagram for explaining processing performed by the drive
駆動信号選択条件DC2は、用いるレーザ光源や回路構成から、抵抗値やインピーダンス値を求め算出することができる。また、予め抵抗値やインピーダンス値を実測し、実測値に基づいて駆動信号選択条件DC2を設定しても構わない。 The drive signal selection condition DC2 can be calculated by obtaining a resistance value and an impedance value from the laser light source and circuit configuration to be used. Alternatively, the resistance value and the impedance value may be measured in advance, and the drive signal selection condition DC2 may be set based on the measured value.
駆動信号選択手段24では、駆動信号選択条件DC2に基づいて、光源総数Nを駆動させて必要光量Lを得ることができる駆動信号Pの駆動周波数fが求められる。このようにして、本発明を適応して光源総数Nに適した駆動信号Pを選択することで、好適な駆動を実現することができる。 The drive signal selection means 24 calculates the drive frequency f of the drive signal P that can drive the total number N of light sources and obtain the required light quantity L based on the drive signal selection condition DC2. In this manner, by selecting the drive signal P suitable for the total number N of light sources by applying the present invention, a suitable drive can be realized.
以上のような構成のレーザ光源装置2によれば、駆動させるレーザ光源10の光源総数Nに対応して、レーザ光源10の駆動信号Pのデューティ比r、駆動周波数fを変化させることで、必要光量Lを射出させることができる。
According to the laser
また、本実施形態では、複数のレーザ光源10の各々に直列に接続するスイッチ回路18を備え、スイッチ回路18によって、レーザ光源18にパルス駆動信号を供給することとしている。スイッチ回路18のON状態/OFF状態を制御するスイッチ制御信号を用いて、駆動信号Pを制御することができるため、駆動信号Pの調整が容易となる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、光源駆動部12は、光源総数Nと光源総数Nに応じた駆動信号Pとの対応関係である信号選択条件DCを記憶する記憶手段26を備え、信号選択条件DCに基づいて光源総数Nに対応する駆動信号Pを選択することとしている。そのため、信号選択条件DCの追加、削除、変更を自由に行うことができ、信号選択条件DCの管理が容易となる。また、実際にレーザ光源10を駆動する場合、光源総数Nに応じて即座に好適な駆動信号Pを得ることができるので、駆動の高速化に寄与することができる。
In the present embodiment, the light
また、本実施形態では、光源駆動部12は、必要光量Lと必要光量Lに応じた光源総数Nとの対応関係である光源数選択条件LCを記憶する記憶手段26を備え、光源数選択条件LCに基づいて光源総数Nを選択することとしている。そのため、光源数選択条件LCの追加、削除、変更を自由に行うことができ、光源数選択条件LCの管理が容易となる。また、実際にレーザ光源10を駆動する場合、例えば入力される画像データに基づく必要光量Lに応じて、即座に必要な光源総数Nを得ることができるので、駆動の高速化に寄与することができる。
In the present embodiment, the light
また、本実施形態では、光源数選択条件LCが、光源総数Nの増加に対して必要光量Lが線形で増加する対応関係となっているため、光量の調節が容易である。 Further, in the present embodiment, the light source number selection condition LC has a correspondence relationship in which the required light amount L increases linearly with respect to the increase in the total number N of light sources, so that the light amount can be easily adjusted.
また、以上のようなレーザ光源装置2の駆動方法によれば、選択されたレーザ光源10の光源総数Nに応じた駆動信号Pを各々のレーザ光源10に供給するので、光源総数Nの変化による光量の変化を抑制し、確実に制御された光量を射出することができる。
Further, according to the driving method of the laser
なお、本実施形態においては、全てのレーザ光源10にスイッチ回路18が直列に接続されており、全てのレーザ光源10をパルス駆動することとしたが、スイッチ回路18を接続しないレーザ光源を設け、連続駆動させるレーザ光源とパルス駆動させるレーザ光源を混在させることもできる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、光源数選択条件LCが、光源総数Nの増加に対して必要光量Lが線形で増加する対応関係となっていることとしたが、線形関係でない場合であっても、必要光量に基づいて光源総数Nを良好に選択することができる。 Further, in the present embodiment, the light source number selection condition LC has a correspondence relationship in which the required light amount L increases linearly with respect to the increase in the total number N of light sources. The total number of light sources N can be selected satisfactorily based on the required light quantity.
[第2実施形態]
図9は、本発明の第2実施形態に係るレーザ光源装置4の説明図である。本実施形態のレーザ光源装置4は、第1実施形態と一部共通している。したがって、本実施形態において第1実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is an explanatory diagram of the laser light source device 4 according to the second embodiment of the present invention. The laser light source device 4 of this embodiment is partly in common with the first embodiment. Therefore, in this embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the component which is common in 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
図に示すように、レーザ光源装置4は、回路の駆動値を検出する駆動値検出手段32と、検出手段32により検出される駆動値の検出値、および駆動信号選択回路20で選択した駆動信号の選択値に基づいて回路の駆動値を制御する駆動値制御手段34と、を有する。ここで、「駆動値」とは、駆動信号の制御パラメータのうち、電源駆動回路14によりレーザ光源10に加える駆動電圧または駆動電流の値を指す。
As shown in the figure, the laser light source device 4 includes a drive
図10は、本実施形態のレーザ光源装置4の全体構成を説明する概略図である。駆動信号選択回路26で選択された駆動信号のデータは、スイッチ制御回路17に供給されると共に、駆動値制御手段34に供給される。駆動値制御手段34は、駆動値検出手段32で検出される駆動値の検出値と選択された駆動信号の選択値とを比較し、検出値と選択値とを一致させるように光源駆動回路14を制御する。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the laser light source device 4 of the present embodiment. The drive signal data selected by the drive
図11は、駆動信号選択手段24で行われる処理について説明する図であり、図11(a)は制御する駆動値が駆動電圧である場合、図11(b)は制御する駆動値が駆動電流である場合を示す。図11(a)は、光源総数を横軸に、光源総数に応じた駆動信号の駆動電圧を縦軸にとった、光源総数と駆動電圧との対応関係(駆動信号選択条件DC3)を示すグラフであり、図11(b)は、光源総数を横軸に、光源総数に応じた駆動信号の駆動電流を縦軸にとった、光源総数と駆動電流との対応関係(駆動信号選択条件DC4)を示すグラフを示す。
11A and 11B are diagrams for explaining processing performed by the drive
本実施形態では、回路のインピーダンスの影響によりレーザ光源10を流れる電流量が減少し、そのために減少する電力量を補うために、レーザ光源10を駆動させる駆動値を制御する。電力量は、電流量と印加電圧との積により求めることができるため、印加電圧または電流量を制御することで、投入電力量を制御することができる。
In the present embodiment, the amount of current flowing through the
駆動信号選択条件DC3,4は、用いるレーザ光源や回路構成から、抵抗値やインピーダンス値を求め算出することができる。また、予め抵抗値やインピーダンス値を実測し、実測値に基づいて設定しても構わない。 The drive signal selection conditions DC3 and DC4 can be calculated by obtaining a resistance value and an impedance value from the laser light source and circuit configuration to be used. Alternatively, the resistance value or impedance value may be measured in advance and set based on the measured value.
駆動電圧を制御する場合、駆動信号選択手段24では、駆動信号選択条件DC3に基づいて、光源総数Nを駆動させて必要光量Lを得ることができる駆動信号Pの駆動電圧vが求められる。駆動電流を制御する場合、駆動信号選択手段24では、駆動信号選択条件DC4に基づいて、光源総数Nを駆動させて必要光量Lを得ることができる駆動信号Pの駆動電流jが求められる。このようにして、本発明を適応して光源総数Nに適した駆動信号Pを選択することで、好適な駆動を実現することができる。
When the drive voltage is controlled, the drive
以上のような構成のレーザ光源装置4によれば、光源総数Nの変化に対応して駆動電圧vまたは駆動電流jを変化させた駆動信号Pを選択することで、射出する光量を制御することができる。 According to the laser light source device 4 configured as described above, the amount of light emitted can be controlled by selecting the drive signal P in which the drive voltage v or the drive current j is changed in response to the change in the total number N of light sources. Can do.
また、駆動中のレーザ光源装置4について駆動値検出手段32を用いてを実測する駆動値の検出値と、駆動信号選択手段24によって選択された駆動値の選択値とに基づき、駆動値制御手段34を用いて検出値と選択値とを一致させるように駆動値を制御することとしている。そのため、より正確に駆動値を制御し、射出する光量を制御することが可能となる。 Further, based on the detection value of the drive value measured using the drive value detection means 32 for the laser light source device 4 being driven and the selection value of the drive value selected by the drive signal selection means 24, the drive value control means 34 is used to control the drive value so that the detected value matches the selected value. Therefore, it is possible to control the drive value more accurately and control the amount of light emitted.
なお、本実施形態のレーザ光源装置4は、スイッチ回路18を用いてレーザ光源10をパルス駆動するパルス駆動信号を生成することとしたが、光源駆動回路14がレーザ光源10をパルス駆動させるパルス駆動信号を生成することとしても良い。
Although the laser light source device 4 of the present embodiment generates a pulse drive signal for pulse driving the
[モニタ装置]
図12は、本発明に係るモニタ装置の概略構成図である。本実施の形態に係るモニタ装置50は、装置本体52と、光伝送部54と、を備える。装置本体52は、前述した第1実施形態のレーザ光源装置2を備え、その他に、光波長変換素子56及び反射ミラー58を備える。
[Monitor device]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a monitor device according to the present invention. The
光伝送部54は、光を送る側と受ける側の2本のライトガイド60,62を備える。各ライトガイド60,62は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド60の入射側にはレーザ光源装置2が配設され、その射出側には拡散板64が配設されている。レーザ光源装置2から射出したレーザ光は、ライトガイド60を伝って光伝送部54の先端に設けられた拡散板64に送られ、拡散板64により拡散されて被写体を照射する。
The
光伝送部54の先端には、結像レンズ66も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ66で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド62を伝って、装置本体52内に設けられた撮像部としてのカメラ68に送られる。この結果、レーザ光源装置2により射出したレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ68で撮像することができる。
An
以上のように構成されたモニタ装置50によれば、レーザ光源装置2から射出する光量を確実に制御し、良好な撮像が可能なモニタ装置50を提供することができる。
According to the
[プロジェクタ]
図13は、本発明に係るプロジェクタの概略構成図である。図中においては、簡略化のためプロジェクタ70を構成する筐体は省略している。本実施の形態に係るプロジェクタ70は、赤色光を射出する赤色レーザ光源装置72Rと、緑色光を射出する緑色レーザ光源装置72Gと、青色光を射出する青色レーザ光源装置72Bと、を備える。
[projector]
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a projector according to the present invention. In the drawing, the casing constituting the
赤色レーザ光源装置72Rは、前述した第1の実施の形態のレーザ光源装置2と同一の構成を備える。赤色のレーザ光LBrを射出する半導体レーザアレイである。緑色レーザ光源装置72Gは、前述した第1の実施の形態のレーザ光源装置2と同一の構成を備え、その他に、光波長変換素子56及び反射ミラー58を備える。この光波長変換素子56では、緑色の波長のレーザ光LBgを射出するように波長変換がなされている。青色レーザ光源装置72Bは、前述した第1の実施の形態のレーザ光源装置2と同一の構成を備え、その他に、光波長変換素子56及び反射ミラー58を備える。この光波長変換素子56では、青色の波長のレーザ光LBbを射出するように波長変換がなされている。
The red laser
又、プロジェクタ70は、液晶ライトバルブ(変調部)74R,74G,74Bと、クロスダイクロイックプリズム(色光合成部)76と、投写レンズ(投写部)78と、を備える。液晶ライトバルブ74R,74G,74Bは、各色のレーザ光源装置72R,72G,72Bから射出された各色のレーザ光LBr,LBg,LBbをパソコン等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する。クロスダイクロイックプリズム76は、液晶ライトバルブ74R,74G,74Bから射出された光を合成して投写レンズ78に導く。投写レンズ78は、液晶ライトバルブ74R,74G,74Bによって形成された像を拡大してスクリーン80に投写する。
The
更に、プロジェクタ70は、各レーザ光源装置72R,72G,72Bから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源装置72R,72G,72Bよりも光路下流側に、均一化光学系82R,82G,82Bを設けている。これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ74R,74G,74Bを照明している。例えば、均一化光学系82R,82G、82Bは、ホログラムやフィールドレンズによって構成される。
Further, the
各液晶ライトバルブ74R,74G,74Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム76に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に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十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ78によりスクリーン80上に投写され、拡大された画像が表示される。
The three color lights modulated by the liquid
以上のように構成されたプロジェクタ70によれば、レーザ光源装置72R,72G,72Bから射出する光量を確実に制御すると共に、光量が制御された光を液晶ライトバルブ74R,74G,74Bで変調することで、ダイナミックレンジが広く映像表現力に優れたプロジェクタ70を提供することができる。
According to the
尚、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micro mirror Device)が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。 Although a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device, a light valve other than liquid crystal may be used, or a reflective light valve may be used. Examples of such a light valve include a reflective liquid crystal light valve and a digital micro mirror device. The configuration of the projection optical system is appropriately changed depending on the type of light valve used.
尚、本発明は上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.
前記実施の形態では、半導体レーザアレイとしてVCSEL型のものを用いていたが、これに換えて、光の共振する方向が基板面に対して平行になる端面発光型の半導体レーザアレイを用いる構成としてもよい。更には、レーザ光源は、半導体レーザに換えて、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、自由電子レーザ等、他の種類のレーザとすることもできる。 In the above embodiment, the VCSEL type is used as the semiconductor laser array, but instead of this, an edge emitting semiconductor laser array in which the direction of light resonance is parallel to the substrate surface is used. Also good. Furthermore, the laser light source may be another type of laser such as a solid-state laser, a liquid laser, a gas laser, or a free electron laser instead of the semiconductor laser.
又、前記実施の形態のプロジェクタ70は、いわゆる3板式の液晶プロジェクタであったが、これに換えて、色毎に時分割でレーザ光源装置を点灯することにより1つのライトバルブのみでカラー表示を可能とした構成等の単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。
又、走査型のプロジェクタとしてもよい。
The
Further, a scanning projector may be used.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
2,4…光源装置、10…レーザ光源、12…光源駆動部、18…スイッチ回路、26…記憶手段、32…駆動値制御手段(電圧制御手段、電流制御手段)、34…駆動値検出手段(電圧検出手段、電流検出手段)、50…モニタ装置、68…カメラ(撮像部)、70…プロジェクタ、74R,74G,74B…液晶ライトバルブ(変調部)、DC…駆動信号選択条件(信号選択条件)、f…駆動周波数、j…駆動電流、L…必要光量(射出すべき光量)、LC…光源数選択条件、N…光源総数(レーザ光源の総数)、P…駆動信号、r…デューティ比、v…駆動電圧、
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記複数のレーザ光源から1または2以上のレーザ光源を選択し、選択された前記1または2以上のレーザ光源の各々に、前記レーザ光源をパルス駆動する駆動信号を供給する光源駆動部と、を備え、
前記光源駆動部は、制御パラメータが異なる複数種類の駆動信号の中から、選択したレーザ光源の総数に対応する駆動信号を選択することを特徴とする光源装置。 A plurality of laser light sources connected in parallel to each other;
A light source drive unit that selects one or more laser light sources from the plurality of laser light sources, and supplies a drive signal for pulse driving the laser light sources to each of the selected one or more laser light sources; Prepared,
The light source drive unit selects a drive signal corresponding to the total number of selected laser light sources from a plurality of types of drive signals having different control parameters.
前記スイッチ回路によって、前記駆動信号を供給することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 The light source driving unit includes a switch circuit connected in series to each of the plurality of laser light sources,
The light source device according to claim 1, wherein the driving signal is supplied by the switch circuit.
前記記憶手段から取得する前記信号選択条件に基づいて、前記レーザ光源の総数に対応する駆動信号を選択することを特徴とする請求項1または2に記載の光源装置。 The light source drive unit includes storage means for storing a signal selection condition that is a correspondence relationship between the total number of the laser light sources and the drive signal corresponding to the total number of the laser light sources,
3. The light source device according to claim 1, wherein a drive signal corresponding to the total number of the laser light sources is selected based on the signal selection condition acquired from the storage unit.
前記記憶手段から取得する前記光源数選択条件に基づいて、前記射出すべき光量に対応する前記レーザ光源の総数を選択することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光源装置。 The light source driving unit includes storage means for storing a light source number selection condition that is a correspondence relationship between the light amount to be emitted by the plurality of laser light sources and the total number of the laser light sources according to the light amount to be emitted,
4. The light source according to claim 1, wherein the total number of the laser light sources corresponding to the light amount to be emitted is selected based on the light source number selection condition acquired from the storage unit. 5. apparatus.
検出される前記駆動値の検出値、及び前記レーザ光源の総数に対応して選択される前記駆動値の選択値に基づいて、前記複数のレーザ光源への供給する前記駆動信号の前記駆動値を制御する駆動値制御手段と、を有することを特徴とする請求項8に記載の光源装置。 Driving value detecting means for detecting the driving value;
Based on the detected value of the detected drive value and the selected value of the drive value selected corresponding to the total number of the laser light sources, the drive value of the drive signal supplied to the plurality of laser light sources is determined. The light source device according to claim 8, further comprising drive value control means for controlling.
前記光源装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を備えることを特徴とするモニタ装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 9,
An image pickup unit for picking up an image of a subject illuminated by the light source device.
前記光源装置からの光を画像信号に応じて変調する変調部と、を備え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 9,
And a modulation unit that modulates light from the light source device in accordance with an image signal.
選択したレーザ光源の総数に対応して複数種類の駆動信号の中から選択される駆動信号によって、前記選択したレーザ光源の各々を駆動することを特徴とする光源装置の駆動方法。 A driving method of a light source device comprising a plurality of laser light sources, wherein one or more laser light sources selected from the plurality of laser light sources are pulse-driven,
A method of driving a light source device, wherein each of the selected laser light sources is driven by a drive signal selected from a plurality of types of drive signals corresponding to the total number of selected laser light sources.
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