JP2010101891A - High intensity pulsed light source configuration - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野
本発明は、概して広帯域光源に関し、より具体的にはクロマティックポイントセンサー（chromatic point sensor）などの精密測定装置に使用するのに適した高強度で安定した広帯域光源に関する。
The present invention relates generally to broadband light sources, and more particularly to high intensity and stable broadband light sources suitable for use in precision measuring devices such as chromatic point sensors.
発明の背景
光学式高さセンサーに色共焦点技術を使用することが知られている。その全体が参照により本明細書中に組み込まれている米国特許出願公開第２００６／０１０９４８３Ａ１号に記載されているように、軸上色分散または縦色分散とも呼ばれる軸上色収差を有する光学素子を用いて、焦点までの軸方向距離が波長と共に変わるような広帯域光源の焦点を合わせることができる。したがって一つの波長だけが表面に正確に焦点を結ぶことになり、その集束素子に対する表面の高さまたは位置により、どの波長が最もよく焦点を結ぶかが決まる。表面から反射すると、その光はピンホールまたは光ファイバーの末端などの検出器の小さな孔の上に再び焦点を結ぶ。表面から反射し、光学システムを通って入／出力ファイバーへ戻ると、その表面でうまく焦点を結んだ波長のみがファイバー上でうまく焦点を結ぶ。その他のすべての波長はファイバー上でうまく焦点を結ばず、したがってあまり多くのパワーをファイバーにカップリングできないことになる。したがってファイバーを通って戻った光に関しては、その信号レベルは、その表面の表面高さまたは位置に対応する波長に対して最大になることになる。分光計型検出器は、表面高さを求めるためにそれぞれの波長に対する信号レベルを測定する。
BACKGROUND OF THE INVENTION It is known to use color confocal technology for optical height sensors. Using an optical element having axial chromatic aberration, also referred to as axial chromatic dispersion or longitudinal chromatic dispersion, as described in US Patent Application Publication No. 2006 / 0109483A1, which is incorporated herein by reference in its entirety. Thus, it is possible to focus a broadband light source such that the axial distance to the focus varies with wavelength. Thus, only one wavelength is accurately focused on the surface, and the height or position of the surface relative to the focusing element determines which wavelength is best focused. When reflected from the surface, the light is refocused onto a small hole in the detector, such as a pinhole or the end of an optical fiber. When reflected from the surface and back through the optical system to the input / output fiber, only those wavelengths that are well focused on that surface will be well focused on the fiber. All other wavelengths do not focus well on the fiber, and so much power cannot be coupled into the fiber. Thus, for light returning through the fiber, its signal level will be maximized for a wavelength corresponding to the surface height or position of the surface. The spectrometer type detector measures the signal level for each wavelength to determine the surface height.
いくつかの製造業者は、上記のように動作し、工業用環境に狙いを定めた光学式測長器（chromatic confocal）に適した実用的で小型のシステムをクロマティックポイントセンサー（ＣＰＳ）と呼ぶ。このようなシステムと共に用いられる小型の色分散型光学アセンブリーは「光学ペン」と呼ばれる。光学ペンは、光ファイバーを経由してＣＰＳの電装部部分に接続される。ＣＰＳは、ファイバーを通して光を伝送して光ペンから出力し、戻り光を検出し分析する分光計を形成する。 Some manufacturers call a practical and compact system suitable for chromatic confocals that operate as described above and are aimed at an industrial environment as a chromatic point sensor (CPS). A small color dispersion optical assembly used with such a system is called an “optical pen”. The optical pen is connected to the electrical part of the CPS via an optical fiber. A CPS forms a spectrometer that transmits light through a fiber and outputs it from a light pen to detect and analyze return light.
既知の実施方法では連続波キセノンアークランプが、３０ｋＨｚ程度の測定速度を有するＣＰＳ用の高強度広帯域（例えば、白色）光源として一般に使用される。キセノンアークランプは、ＣＰＳのスペクトル域、ひいては高さ測定範囲にわたる広帯域光の放射を可能にする。これはまた、約３０ｋＨｚの測定速度および約３３μ秒（＝１／３０×１０-3）の読出時間においてすぐれたＳ／Ｎ比を得るための十分なエネルギーを有する高強度光源でもある。しかしながら、実際に応用する場合、キセノンアークランプは、望ましい寿命および安定性とは決して言えないようないくつかの望ましくない特性を示す。光源のスペクトル放射の変化によるＣＰＳ較正のいかなる変動も最小限にするために、またＣＰＳの休止時間を最小限にするためには安定した長寿命の光源が望ましい。さらに、多くの製造加工品は複数種の異なる材料を含み、それらは異なる反射率特性を有し、ひいては、様々な輝度で飽和する。したがってＣＰＳ光源は、ハイブリッド材料の測定を可能にするようにそのＣＰＳ測定速度以上の速度（例えば、３０ｋＨｚ）において、輝度変調型（例えば、より低い輝度からより高い輝度まで）であることが好ましい。このような高速な光変調は、既知のキセノンアークランプでは現実的でない。 In known implementations, a continuous wave xenon arc lamp is commonly used as a high intensity broadband (eg, white) light source for CPS having a measurement rate on the order of 30 kHz. Xenon arc lamps allow broadband light emission over the CPS spectral range and thus the height measurement range. It is also a high intensity light source with sufficient energy to obtain a good S / N ratio at a measurement rate of about 30 kHz and a readout time of about 33 μsec (= 1/30 × 10 −3 ). However, in practical applications, xenon arc lamps exhibit some undesirable properties that are by no means desirable life and stability. A stable and long-lived light source is desirable to minimize any variation in CPS calibration due to changes in the spectral emission of the light source and to minimize CPS downtime. In addition, many manufactured workpieces contain multiple different materials, which have different reflectance characteristics and thus saturate at various brightnesses. Accordingly, the CPS light source is preferably luminance modulated (eg, from lower to higher brightness) at a speed (eg, 30 kHz) above its CPS measurement rate to allow measurement of the hybrid material. Such fast light modulation is not practical with known xenon arc lamps.
発明の概要
この概要は、下記に詳細な説明の中でさらに述べる単純化した形の概念のうちの選ばれたものを紹介するために提供する。この概要は、特許請求される主題の主要な特徴を明らかにするものではなく、また特許請求される主題の範囲を決める際の助けとして用いるものでもない。
SUMMARY OF THE INVENTION This summary is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described below in the detailed description. This summary does not reveal key features of the claimed subject matter nor is it intended to be used as an aid in determining the scope of the claimed subject matter.
本発明の様々な例示的実施形態によれば、安定した長寿命を有し、かつＣＰＳまたは他の精密測定装置の一般的な測定速度以上の速度で変調することができる高強度広帯域光源構造が提供される。本発明は、さらにこのような光源構造の操作方法を提供する。 In accordance with various exemplary embodiments of the present invention, a high-intensity broadband light source structure that has a stable long life and can be modulated at a rate that is greater than the typical measurement rate of CPS or other precision measurement devices. Provided. The present invention further provides a method for operating such a light source structure.
様々な例示的実施形態において、高強度広帯域光源構造は、可動部材アクチュエーターに装着された可動部材と、この可動部材と連動する発光蛍光体ブレンドと、放射光出力領域に関して固定される照射スポットにおいて発光蛍光体ブレンドを照らすように構成された入力光源と、可動部材アクチュエーターおよび入力光源に操作可能に連結された光源制御装置とを含む。作動中、出力光源（例えば、レーザー）は、照射スポットに高強度入力光を与え、それによってそのスポットにおける発光蛍光体ブレンドに高強度広帯域出力光を放射させる。同時に、可動部材アクチュエーターの動作と共に照射スポットは、発光蛍光体ブレンドに対して連続的に位置を変えて発光蛍光体ブレンドの光退色を減じ、それによって蛍光体ブレンドの寿命、ひいては光源構造の寿命を延ばす。 In various exemplary embodiments, the high-intensity broadband light source structure emits light at a movable member mounted on a movable member actuator, a light emitting phosphor blend associated with the movable member, and an illumination spot that is fixed with respect to the emitted light output region. An input light source configured to illuminate the phosphor blend and a light source controller operably coupled to the movable member actuator and the input light source. In operation, an output light source (eg, a laser) provides high intensity input light to the illuminated spot, thereby causing the luminescent phosphor blend at that spot to emit high intensity broadband output light. At the same time, with the movement of the movable member actuator, the illumination spot is continuously repositioned relative to the luminescent phosphor blend to reduce the photobleaching of the luminescent phosphor blend, thereby reducing the lifetime of the phosphor blend and hence the light source structure. extend.
本発明の一態様によれば、可動部材と連動する発光蛍光体ブレンドは、光源構造の寿命を大部分の用途において満足のいくように延ばすのに十分な照射スポットの公称面積の少なくとも２００倍の面積にわたって分布する。 In accordance with one aspect of the present invention, the phosphor phosphor blend associated with the movable member is at least 200 times the nominal area of the illumination spot sufficient to satisfactorily extend the lifetime of the light source structure in most applications. Distributed over the area.
本発明の別の態様によれば、入力光源は、発光蛍光体ブレンドに高強度広帯域出力光を放射させるのに十分な、照射スポットで少なくとも２０Ｗ／ｍｍ2の平均強度を与えるように構成される。 According to another aspect of the invention, the input light source is configured to provide an average intensity of at least 20 W / mm 2 at the illumination spot sufficient to cause the luminescent phosphor blend to emit high intensity broadband output light. .
本発明のさらなる態様によれば、光源制御装置は、その光源構造が使用することができる測定器の読出時間である最大３３マイクロ秒のパルス持続時間が含めた少なくとも１つのパルス持続時間で入力光源を動作させるように構成される。 According to a further aspect of the present invention, the light source control device has an input light source with at least one pulse duration, including a pulse duration of up to 33 microseconds, which is the readout time of the instrument that the light source structure can use. Configured to operate.
本発明の別の態様によれば、光源制御装置は、少なくとも１０ｍ／秒、１００ｍ／秒などの速度を含めた、照射スポット全域にわたる少なくとも１つの速度の発光蛍光体ブレンドを与えるように可動部材アクチュエーターを作動させるように構成される。 In accordance with another aspect of the present invention, the light source controller includes a movable member actuator to provide a light emitting phosphor blend of at least one speed across the illumination spot, including speeds of at least 10 m / sec, 100 m / sec, etc. Configured to operate.
本発明の一態様によれば、光源構造は光ファイバーを含み、その光ファイバーの入射孔が放射光出力領域中に配置される。 According to one aspect of the present invention, the light source structure includes an optical fiber, and an incident hole of the optical fiber is disposed in the radiation output region.
本発明の別の態様によれば、照射スポットは最大５０〜１００ミクロンの公称スポット径を有し、かつ放射光出力領域と重なる光ファイバーの入射孔が照射スポットから離れた所に配置される。 According to another aspect of the invention, the illumination spot has a nominal spot diameter of up to 50-100 microns, and the optical fiber entrance aperture overlapping the radiated light output region is located away from the illumination spot.
本発明のさらなる態様によれば、可動部材と連動する発光蛍光体ブレンドが反射面上に分布し、入力光ファイバーの出射孔および出力光ファイバーの入射孔が発光蛍光体ブレンドの同じ側に配置される。さらに、この入力光ファイバーの出射孔および出力光ファイバーの入射孔は、同一の孔であってもよい。 According to a further aspect of the present invention, the light emitting phosphor blend associated with the movable member is distributed on the reflective surface, and the exit aperture of the input optical fiber and the entrance aperture of the output optical fiber are disposed on the same side of the light emitting phosphor blend. Further, the exit hole of the input optical fiber and the incident hole of the output optical fiber may be the same hole.
本発明のさらに別の態様によれば、照射スポットは半径Ｒを有するほぼ円形であり、発光蛍光体ブレンドは約ＴＥの発光時間（すなわち減衰時間）を有し、かつその発光蛍光体ブレンドは照射スポット全域で２Ｒ／ＴＥおよびＲ／ＴＥから選択される速度で動く。 According to yet another aspect of the invention, the illumination spot is substantially circular with a radius R, the light emitting phosphor blend has an emission time (ie, decay time) of about TE, and the light emission phosphor blend is irradiated. It moves at a speed selected from 2R / TE and R / TE throughout the spot.
本発明の上記態様および付随する多くの利点が下記の詳細な説明を参照することによってより良く理解されるようになるのと同様に、添付図面と合わせて見た場合、それらは一層容易に理解されるようになるはずである。 The above aspects of the invention and many of the attendant advantages will become more readily understood when viewed in conjunction with the accompanying drawings, as will be better understood by reference to the following detailed description. Should be done.
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明に対する背景を提供するために、下記はクロマティックポイントセンサー（ＣＰＳ）システムに適用される本発明の様々な例示的実施形態による光源構造を全般的に述べる。しかしながらこのような光源構造が、他の精密測定装置などの様々な他のシステムにも同様に十分適用されることは当業者には明らかであろう。
DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS To provide background for the present invention, the following generally describes light source structures according to various exemplary embodiments of the present invention as applied to a chromatic point sensor (CPS) system. However, it will be apparent to those skilled in the art that such a light source structure applies equally well to various other systems, such as other precision measuring devices.
図１は、例示的クロマティックポイントセンサー１００の構成図である。図１に示すようにクロマティックポイントセンサー１００は、光学ペン１２０および電子部分１６０を含む。光学ペン１２０は、入／出力光ファイバーサブアセンブリー１０５、ハウジング１３０、および光学部分１５０を含む。この入／出力光ファイバーサブアセンブリー１０５は、取付用ねじ１１０を用いてハウジング１３０の端部に取り付けることができる装着要素１８０を含む。この入／出力光ファイバーサブアセンブリー１０５は、入／出力光ファイバー（図示せず）を包む光ファイバーケーブル１１２を経由して、また光ファイバーコネクター１０８を経由してその入／出力光ファイバーを受け取る。この入／出力光ファイバーは、約５０ミクロンのコア径を有する多モードファイバー（ＭＭＦ）であることができる。この入／出力光ファイバーは、孔１９５を通して出力ビームを出力し、孔１９５を通った反射された測定信号光を受け取る。 FIG. 1 is a block diagram of an exemplary chromatic point sensor 100. As shown in FIG. 1, the chromatic point sensor 100 includes an optical pen 120 and an electronic portion 160. Optical pen 120 includes an input / output optical fiber subassembly 105, a housing 130, and an optical portion 150. The input / output optical fiber subassembly 105 includes a mounting element 180 that can be attached to the end of the housing 130 using mounting screws 110. The input / output optical fiber subassembly 105 receives the input / output optical fiber via an optical fiber cable 112 that encloses an input / output optical fiber (not shown) and via an optical fiber connector 108. The input / output optical fiber can be a multimode fiber (MMF) having a core diameter of about 50 microns. The input / output optical fiber outputs an output beam through the hole 195 and receives the reflected measurement signal light through the hole 195.
作動中、孔１９５を通ってファイバーの末端から放射された光は、光学部分１５０によって焦点を合わせられる。光学部分は、光学式測長センサーシステムについて知られているように、光軸ＯＡに沿った焦点がその光の波長によって決まる異なる距離にあるような軸上色分散を与えるレンズを含む。光は、加工品表面１９０上で焦点を結ぶ。加工品表面１９０から反射すると、反射光は、限界光線ＬＲ１およびＬＲ２によって示されるように光学部分１５０により孔１９５上に再び焦点を結ぶ。この軸上色分散により一つの波長のみが、光ペン１００から表面１９０までの測定距離に合致する合焦距離ＦＤを有することになる。表面１９０で最も良く焦点を結ぶ波長はまた、孔１９５で最も良く焦点を結ぶ反射光の波長でもあることになる。孔１９５は反射光を空間的に濾波し、その結果、主に最も良く焦点を結んだ波長が孔１９５を通過し、光ファイバーケーブル１１２のコアに入る。光ファイバーケーブル１１２は、加工品表面１９０までの測定距離に対応する支配的強度を有する波長を決定するために使用される波長検出器１６２へ反射信号光を送る。 In operation, light emitted from the end of the fiber through hole 195 is focused by optical portion 150. The optical portion includes a lens that provides on-axis chromatic dispersion such that the focal points along the optical axis OA are at different distances determined by the wavelength of the light, as is known for optical length sensor systems. The light is focused on the workpiece surface 190. Upon reflection from the workpiece surface 190, the reflected light is refocused onto the hole 195 by the optical portion 150 as indicated by the limiting rays LR1 and LR2. Due to this axial chromatic dispersion, only one wavelength has a focus distance FD that matches the measurement distance from the light pen 100 to the surface 190. The wavelength that is best focused at the surface 190 will also be the wavelength of the reflected light that is best focused at the hole 195. The hole 195 spatially filters the reflected light, so that mainly the best focused wavelength passes through the hole 195 and enters the core of the fiber optic cable 112. The fiber optic cable 112 sends reflected signal light to a wavelength detector 162 that is used to determine a wavelength having a dominant intensity corresponding to the measured distance to the workpiece surface 190.
電子部分１６０は、ファイバーカプラー１６１、波長検出器１６２、光源１６４、信号処理部１６６、およびメモリー部分１６８を含む。波長検出器１６２は、分散素子（例えば、グレーティング）が光ファイバーケーブル１１２を通った反射光を受け取り、得られたスペクトル強度のプロフィールを検出器アレイ１６３に伝送する分光機構を含む。 The electronic portion 160 includes a fiber coupler 161, a wavelength detector 162, a light source 164, a signal processing unit 166, and a memory portion 168. The wavelength detector 162 includes a spectroscopic mechanism in which a dispersive element (eg, a grating) receives the reflected light that has passed through the fiber optic cable 112 and transmits the resulting spectral intensity profile to the detector array 163.
信号処理部１６６によって制御される広帯域光源１６４は、光カプラ−１６１（例えば、２×１光カプラ−）を経由してファイバーケーブル１１２と結合している。上記のように光は、その焦点距離が光の波長と共に変るように縦色収差を生ずる光学ペン１２０を通って伝わる。ファイバーを通って最も効率的に送り返される光の波長は、表面１９０上で焦点が合った波長である。この反射された波長依存性光度は、次いで再びファイバーカプラー１６１を通過し、光の約５０％が波長検出器１６２に向かう。この検出器は、検出器アレイ１６３の測定軸に沿って画素のアレイ全体にわたって分布したスペクトル強度のプロフィールを受け取り、対応するプロフィールデータを与えるように演算する。表面までの測定距離は、メモリー部分１６８中に格納された距離較正ルックアップ表によって求められる。 The broadband light source 164 controlled by the signal processing unit 166 is coupled to the fiber cable 112 via an optical coupler-161 (for example, 2 × 1 optical coupler). As described above, light travels through the optical pen 120 that produces longitudinal chromatic aberration so that its focal length varies with the wavelength of the light. The wavelength of light that is most efficiently transmitted back through the fiber is the wavelength focused on the surface 190. This reflected wavelength-dependent luminous intensity then passes again through the fiber coupler 161 and about 50% of the light goes to the wavelength detector 162. The detector receives a spectral intensity profile distributed across the array of pixels along the measurement axis of the detector array 163 and operates to provide corresponding profile data. The measured distance to the surface is determined by a distance calibration lookup table stored in memory portion 168.
本発明の様々な例示的実施形態によれば、光源１６４は、図２に示すような蛍光体系高強度広帯域光源構造２００を備えることができる。図２において光源構造２００は、ホストシステム（例えば、ＣＰＳシステム）中で（またはそれと一緒に）使用され、したがってホストシステム制御装置（例えば、ＣＰＳ制御装置／信号処理部）１６６’およびホストシステム光応用部（例えば、光ペン）１２０’に連結される。 In accordance with various exemplary embodiments of the present invention, the light source 164 can comprise a fluorescence based high intensity broadband light source structure 200 as shown in FIG. In FIG. 2, the light source structure 200 is used in (or in conjunction with) a host system (eg, CPS system), and thus a host system controller (eg, CPS controller / signal processor) 166 ′ and host system optical applications. Connected to a part (eg, a light pen) 120 ′.
光源構造２００は、可動部材アクチュエーター２０４に装着された可動部材２０２を含む。この例示的実施形態において可動部材２０２は、この例示的実施形態中では入力光Ｌ1と同心の、一般には光源構造２００の光軸と平行して延びる軸２０７の周りで回転可能な回転円盤の形態をとる。可動部材２０２は、ロータリーアクチュエーター（例えば、マイクロドライブ精密回転モーター）２０６に装着され、続いてリニアアクチュエーター（例えば、マイクロドライブ精密リニアモーター）２０８に装着される。したがって、この例示的実施形態においては、ロータリーアクチュエーター２０６およびリニアアクチュエーター２０８が、共に可動部材アクチュエーター２０４を形成する。発光蛍光体ブレンド（または組成物）２１０は可動部材２０２と連動しており、例えば、発光蛍光体ブレンド２１０は図示のように可動部材２０２の表面を覆って配置される。 The light source structure 200 includes a movable member 202 attached to a movable member actuator 204. In this exemplary embodiment, the movable member 202 is a rotating disk that is concentric with the input light L 1 in this exemplary embodiment and is rotatable about an axis 207 that extends generally parallel to the optical axis of the light source structure 200. Takes form. The movable member 202 is attached to a rotary actuator (eg, a microdrive precision rotary motor) 206, and subsequently attached to a linear actuator (eg, a microdrive precision linear motor) 208. Thus, in this exemplary embodiment, rotary actuator 206 and linear actuator 208 together form movable member actuator 204. The light emitting phosphor blend (or composition) 210 is interlocked with the movable member 202. For example, the light emitting phosphor blend 210 is disposed so as to cover the surface of the movable member 202 as illustrated.
発光蛍光体ブレンド２１０は、広帯域光（例えば、ＣＰＳシステムに使用する場合、４００〜７００ｎｍ）を生成するのに適した型のものであり、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、および／または赤色発光蛍光体の組合せを挙げることができる。本発明に使用するのに適した型の蛍光体ブレンドは、参照により本明細書中に組み込まれる米国特許第６，２５５，６７０号、第６，７６５，２３７号、第７，０２６，７５５号、および第７，０８８，０３８号中に開示されている。これらの特許は、広帯域光を出力するように連続波ＵＶ ＬＥＤと密着または隣接面接触した蛍光体ブレンドについて記載している。別法では、またはこれに加えて本発明に使用するのに適した型の蛍光体ブレンドは、参照により本明細書中に組み込まれる米国特許第６，０６６，８６１号、第６，４１７，０１９号、および第６，６４１，４４８号中に開示されている。これらの特許は、連続青色ＬＥＤ光を吸収し、広帯域光を出力するＹＡＧ−Ｃｅ+系蛍光体ブレンドについて記載している。 The light emitting phosphor blend 210 is of a type suitable for generating broadband light (eg, 400-700 nm when used in a CPS system) and is a blue light emitting phosphor, a green light emitting phosphor, and / or a red color. A combination of light emitting phosphors can be mentioned. A type of phosphor blend suitable for use in the present invention is described in US Pat. Nos. 6,255,670, 6,765,237, 7,026,755, which are incorporated herein by reference. And in US Pat. No. 7,088,038. These patents describe phosphor blends in intimate or adjacent surface contact with continuous wave UV LEDs to output broadband light. Alternatively, or in addition to the types of phosphor blends suitable for use in the present invention, US Pat. Nos. 6,066,861, 6,417,019, which are incorporated herein by reference. No., and 6,641,448. These patents describe YAG-Ce + based phosphor blends that absorb continuous blue LED light and output broadband light.
光源構造２００はさらに、照射スポット２２４で発光蛍光体ブレンド２１０を照射する入力光Ｌ1を出力する入力光源２１２を含む。照射スポット２２４は、下記で詳細に述べる放射光出力領域２１６に関して固定される。光源構造２００はまた、可動部材アクチュエーター２０４と入力光源２１２の両方に操作可能に連結された光源制御装置２１８を含む。 The light source structure 200 further includes an input light source 212 that outputs input light L 1 that irradiates the light emitting phosphor blend 210 at the irradiation spot 224. The illumination spot 224 is fixed with respect to the emitted light output region 216 described in detail below. The light source structure 200 also includes a light source controller 218 that is operably coupled to both the movable member actuator 204 and the input light source 212.
この例示的実施形態では可動部材２０２は、入力光源２１２からの入力光Ｌ1がその可動部材２０２を通り抜けて伝わり、入力光源２１２に面する側と反対の可動部材２０２の他方の側に配置される発光蛍光体ブレンド２１０を照射スポット２２４において照射するように入力光Ｌ1に対して実質上透過性の材料で作られる。本発明の様々な例示的実施形態によれば、入力光源２１２は、高強度入力光を与えるようにスミレ色（例えば、波長４０５ｎｍ）ダイオードレーザー（例えば、５００ｍＷ、１Ｗ）などのレーザー光源であることができる。様々な実施形態において、入力光源２１２は、発光蛍光体ブレンド２１０からの高強度広帯域放射を達成するために、５〜８００ミクロン程度の、より具体的には５０〜１００ミクロンの直径を有する照射スポット２２４において２０〜２００Ｗ／ｍｍ2の平均強度を与えるように構成される。入力光源２１２はまた、１個または複数個のダイオード（ＬＥＤ）で形成することもできる。 In this exemplary embodiment, the movable member 202 is disposed on the other side of the movable member 202 opposite to the side facing the input light source 212 as input light L 1 from the input light source 212 travels through the movable member 202. The light emitting phosphor blend 210 is made of a material that is substantially transparent to the input light L 1 so as to irradiate it at the irradiation spot 224. According to various exemplary embodiments of the present invention, the input light source 212 is a laser light source such as a violet (eg, wavelength 405 nm) diode laser (eg, 500 mW, 1 W) to provide high intensity input light. Can do. In various embodiments, the input light source 212 is an illumination spot having a diameter on the order of 5 to 800 microns, more specifically 50 to 100 microns, in order to achieve high intensity broadband emission from the luminescent phosphor blend 210. 224 is configured to provide an average strength of 20-200 W / mm 2 . The input light source 212 can also be formed of one or more diodes (LEDs).
有利にはさらに入力光源２１２は、ホストシステムの測定速度以上の３０〜８０ｋＨｚ程度の高い輝度変調速度を維持する。具体的には入力光源２１２の輝度は、パルス幅変調技術（ＰＷＭ）を用いて光電子光学的に変調することができる。光源制御装置２１８は、１００〜２００ナノ秒（または６．６７〜１０ＭＨｚ）程度のパルス持続時間を含めた、少なくとも１つのパルス持続時間を有する入力光源２１２を作動させるように構成される。一例では読出時間（例えば、３３μ秒）よりも２５５倍速い、すなわち約１２９ナノ秒（３３μ秒／２５５）のパルス持続時間を有する入力光源を作動させることによって８ビットの輝度レベル変動を達成することができる。 In addition, the input light source 212 preferably maintains a high brightness modulation rate on the order of 30-80 kHz above the measurement rate of the host system. Specifically, the luminance of the input light source 212 can be modulated optoelectronically using a pulse width modulation technique (PWM). The light source controller 218 is configured to operate the input light source 212 having at least one pulse duration, including a pulse duration on the order of 100-200 nanoseconds (or 6.67-10 MHz). In one example, achieving an 8-bit intensity level variation by operating an input light source that is 255 times faster than the readout time (eg, 33 μsec), ie, having a pulse duration of about 129 nanoseconds (33 μsec / 255) Can do.
任意選択で光源構造２００は、レンズの組合せなどの焦点調整光学素子２１９をさらに含むことができ、それは入力光源２１２と可動部材２０２の間に配置される。光源構造２００は、例えば、レンズの組合せなどの焦点調整光学素子２２２と、光ファイバー１１２’とを含む出力光路光学要素セット（output light path optical element set）２２０をさらに含むことができる。出力光路光学要素セット２２０の入射孔２１４は、それを設ける場合、放射光出力領域２１６（この例示的実施形態における焦点調整光学素子２２２の入射孔に一致する）中に配置される。 Optionally, the light source structure 200 can further include a focus adjustment optic 219, such as a combination of lenses, which is disposed between the input light source 212 and the movable member 202. The light source structure 200 can further include an output light path optical element set 220 that includes a focusing optical element 222, such as a combination of lenses, and an optical fiber 112 '. The incident aperture 214 of the output optical path optical element set 220, if provided, is disposed in the emitted light output region 216 (corresponding to the incident aperture of the focus adjustment optical element 222 in this exemplary embodiment).
作動中、光源制御装置２１８は、１０ｍ／秒、２０ｍ／秒などの少なくとも１つの速度で発光蛍光体ブレンド２１０が照射スポット２２４を横切るように可動部材アクチュエーター２０４を操作する。可動部材アクチュエーター２０４がロータリーアクチュエーター２０６およびリニアアクチュエーター２０８を含むこの例示的実施形態ではそのロータリーアクチュエーター２０６は、円盤形状の可動部材２０２を回転させるように構成されかつ制御され、一方、リニアアクチュエーター２０８は、照射スポット２２４に関して円盤形状の可動部材２０２を、例えば、半径方向内方へ直線的に移動させるように構成されかつ制御される。したがって照射スポット２２４は、ほぼ円形の螺旋状経路に沿って発光蛍光体ブレンド２１０を円盤形状の可動部材２０２の周辺縁部上の点からその中心点へ向かって横切ることができる。このように発光蛍光体ブレンド２１０上を照射スポット２２４が横切ることにより連続的に広帯域光を発生させ、それにより最大約３３μ秒の読出時間を維持する。 In operation, the light source controller 218 operates the movable member actuator 204 such that the light emitting phosphor blend 210 traverses the illumination spot 224 at at least one speed, such as 10 m / sec, 20 m / sec. In this exemplary embodiment where the movable member actuator 204 includes a rotary actuator 206 and a linear actuator 208, the rotary actuator 206 is configured and controlled to rotate the disc-shaped movable member 202, while the linear actuator 208 is The disc-shaped movable member 202 with respect to the irradiation spot 224 is configured and controlled to move linearly inward in the radial direction, for example. Accordingly, the illumination spot 224 can traverse the phosphor phosphor blend 210 from a point on the peripheral edge of the disc-shaped movable member 202 toward its center point along a substantially circular spiral path. In this way, the irradiation spot 224 crosses over the light emitting phosphor blend 210 to continuously generate broadband light, thereby maintaining a maximum readout time of about 33 μsec.
入力光によって照射されると、照射スポット２２４で発光蛍光体ブレンド２１０は、広帯域出力光Ｌ2を放射する。具体的には発光蛍光体ブレンド２１０は、第１波長（または波長範囲）を有する入力光Ｌ1を吸収し、この第１波長とは異なる一般に第１波長よりも長い第２波長を有する広帯域出力光Ｌ2を放射する。発光蛍光体ブレンド２１０から放射される出力光は放射光出力領域２１６に向けられ、さらにホストシステム光応用部１２０’へ、例えば、ホストシステムがＣＰＳシステムの場合には光学ペンなどへ送達される。照射スポット２２４から出力光路光学要素セット２２０の入射孔２１４までの距離は、照射スポット２２４が最大５０ミクロンの公称スポット径を有する場合は１５０〜２５０ミクロン程度に設定することができる。次いでホストシステム光応用部１２０’は、受け取った広帯域光を用いてクロマティック共焦点検出演算などの光演算を行う。 When illuminated by input light, the luminescent phosphor blend 210 emits broadband output light L 2 at the illumination spot 224. Specifically, the light emitting phosphor blend 210 absorbs input light L 1 having a first wavelength (or wavelength range) and is a broadband output having a second wavelength that is different from the first wavelength and generally longer than the first wavelength. Light L 2 is emitted. The output light emitted from the light emitting phosphor blend 210 is directed to the emitted light output region 216 and further delivered to the host system light application unit 120 ′, for example, to an optical pen or the like when the host system is a CPS system. The distance from the irradiation spot 224 to the incident hole 214 of the output optical path optical element set 220 can be set to about 150 to 250 microns when the irradiation spot 224 has a nominal spot diameter of 50 microns at the maximum. Next, the host system light application unit 120 ′ performs optical computation such as chromatic confocal detection computation using the received broadband light.
本発明の様々な例示的実施形態によれば可動部材アクチュエーター２０４の速度、またはより具体的には発光蛍光体ブレンド２１０が照射スポット２２４を横切る速度は、発光蛍光体ブレンド２１０の光漂白または変退色を最小限にするように設定される。手短に言えば光漂白は、蛍光体を刺激して蛍光性にするのに必要な露光による蛍光材料中の蛍光体の光化学的破壊である。したがって光漂白は、露出繰り返し回数だけでなく露光の強さまたは時間幅を低減することによって制御することができる。ある程度の強度の入力光は蛍光体ブレンドを刺激して高強度広帯域光を放射させるために必要であるので、入力光の強度は閾値範囲を超えて下げることができない。したがって、本発明の様々な例示的実施形態によれば、露光の時間幅および露出繰り返し回数（すなわち吸収−発光サイクル）を制御して光漂白を減らす。光漂白は、蛍光材料の累積総露光時間、すなわち（露出強度）×（露光時間幅）×（露出繰り返し回数）と相互関係があると考えられる。光漂白の低減は、さらに安定した長寿命を有する高強度広帯域光源構造をもたらす。したがって特定の発光蛍光体ブレンド２１０の特性に応じて、光源構造の寿命を、（発光蛍光体ブレンド２１０が塗布される可動部材の総面積）／（照射スポット２２４の面積）×（露光の時間幅）×（露出繰り返し回数）としておおよそ計算することができる。本発明によれば、発光蛍光体ブレンド２１０が塗布される可動部材の総面積は、現実的には１０，０００〜５０，０００時間程度の得られる光源構造の寿命を達成するように照射スポット２２４の面積の少なくとも２００倍になるように設定される。 According to various exemplary embodiments of the present invention, the speed of the movable member actuator 204, or more specifically, the speed at which the luminescent phosphor blend 210 traverses the illumination spot 224, is determined by the photobleaching or fading of the luminescent phosphor blend 210. Is set to be minimal. In short, photobleaching is the photochemical destruction of the phosphor in the phosphor material by the exposure necessary to stimulate the phosphor to become fluorescent. Thus, photobleaching can be controlled by reducing the intensity or duration of exposure as well as the number of exposure repeats. Since some intensity of input light is needed to stimulate the phosphor blend to emit high intensity broadband light, the intensity of the input light cannot be reduced beyond the threshold range. Thus, according to various exemplary embodiments of the present invention, photobleaching is reduced by controlling the duration of exposure and the number of exposure repetitions (ie, absorption-emission cycles). Photobleaching is considered to correlate with the cumulative total exposure time of the fluorescent material, that is, (exposure intensity) × (exposure time width) × (number of exposure repetitions). Reduction of photobleaching results in a high intensity broadband light source structure with a more stable and long life. Therefore, according to the characteristics of the specific light-emitting phosphor blend 210, the lifetime of the light source structure is expressed as (total area of movable member to which the light-emitting phosphor blend 210 is applied) / (area of irradiation spot 224) × (exposure time width). ) X (number of exposure repetitions). According to the present invention, the total area of the movable member to which the light emitting phosphor blend 210 is applied is practically the irradiation spot 224 so as to achieve the lifetime of the obtained light source structure of about 10,000 to 50,000 hours. It is set to be at least 200 times the area of.
露光の時間幅は、入力光源２１２の作動パルス持続時間を、例えば、最大３３マイクロ秒に制限することによって制御することができる。本発明の様々な実施形態によれば、露光の時間幅は、照射スポット２２４に対して一定の速度で発光蛍光体ブレンド２１０を動かすことによってさらに制御（制限）される。発光蛍光体ブレンド２１０が位置を変えるにつれて、最初照射スポット２２４の内側にあるその部分は、照射スポット２２４を離れてその露光の時間幅をこの部分に限定する。 The duration of the exposure can be controlled by limiting the operating pulse duration of the input light source 212 to, for example, a maximum of 33 microseconds. According to various embodiments of the present invention, the duration of exposure is further controlled (limited) by moving the luminescent phosphor blend 210 at a constant rate relative to the illuminated spot 224. As the phosphor phosphor blend 210 changes position, that portion that is initially inside the illuminated spot 224 leaves the illuminated spot 224 and limits the duration of its exposure to this portion.
露出繰り返し回数はまた、照射スポット２２４に対して発光蛍光体ブレンド２１０を動かすことによっても制御することができる。いくつかの実施形態では、照射スポット２２４は、発光蛍光体ブレンド２１０の任意の部分がたった一度だけ入力光Ｌ1に曝されるように、ほぼ円形の螺旋状経路に沿って発光蛍光体ブレンド２１０を横切る。他の実施形態では光漂白を最小限にするように螺旋状横断路を予め決められる制御された回数の範囲で繰り返すことができる。例えば、ロータリーアクチュエーター２０６は、照射スポット２２４が制御された回数（繰り返し回数）の範囲で可動円盤２０２の外周に沿って発光蛍光体ブレンド２１０を横断するように円盤形状可動部材２０２を回転させることができる。次いでリニアアクチュエーター２０８は、照射スポット２２４が可動部材２０２上で半径方向内方に位置決めされるように可動部材２０２を移動させることができる。その後、ロータリーアクチュエーター２０６は、照射スポット２２４が制御された回数（繰り返し回数）の範囲で可動円盤２０２の外周の半径方向内方にある円形経路に沿って発光蛍光体ブレンド２１０を横断するように可動部材２０２を回転させることができる。この過程を繰り返すことができ、照射スポット２２４は可動部材２０２上で、毎回半径方向内方へ位置決めされる。 The number of exposure repeats can also be controlled by moving the phosphor phosphor blend 210 relative to the illumination spot 224. In some embodiments, the illumination spot 224 is a light emitting phosphor blend 210 along a generally circular spiral path so that any portion of the light emitting phosphor blend 210 is exposed to the input light L 1 only once. Across. In other embodiments, the spiral traverse can be repeated for a predetermined controlled number of times to minimize photobleaching. For example, the rotary actuator 206 can rotate the disk-shaped movable member 202 so as to cross the light-emitting phosphor blend 210 along the outer periphery of the movable disk 202 within the range of the number of times the irradiation spot 224 is controlled (the number of repetitions). it can. The linear actuator 208 can then move the movable member 202 such that the irradiation spot 224 is positioned radially inward on the movable member 202. Thereafter, the rotary actuator 206 is movable so as to traverse the phosphor phosphor blend 210 along a circular path radially inward of the outer periphery of the movable disk 202 within a range of the number of times the irradiation spot 224 is controlled (number of repetitions). The member 202 can be rotated. This process can be repeated, and the irradiation spot 224 is positioned on the movable member 202 inward in the radial direction every time.
ロータリーアクチュエーター２０６は、定線速度（例えば、１０ｍ／秒、１００ｍ／秒）、定角速度（例えば、４００ｒｐｍ、８００ｒｐｍ）、可変線速度、または可変速度で可動部材２０２を回転させることができることに注目されたい。定角速度を使用する場合、照射スポット２２４が発光蛍光体ブレンド２１０を横断する線速度は、円盤形状の可動部材２０２に対する照射スポット２２４の半径位置に応じて変化する。変化する線速度は、露光の時間幅または露出繰り返し回数を制限する場合、発光蛍光体ブレンド２１０の全域で一様に光漂白を減らすように考慮すべきである。例えば、累積総露出時間（露光の時間幅×露出繰り返し回数）が発光蛍光体ブレンド２１０全域で実質的に同一であるように回転数、ひいては露出繰り返し回数を、円盤形状可動部材２０２全体にわたって半径方向外方の円形経路と比べて半径方向内方の円形経路について減らすことができる。 It is noted that the rotary actuator 206 can rotate the movable member 202 at a constant linear velocity (eg, 10 m / sec, 100 m / sec), a constant angular velocity (eg, 400 rpm, 800 rpm), a variable linear velocity, or a variable velocity. I want. When the constant angular velocity is used, the linear velocity at which the irradiation spot 224 traverses the light emitting phosphor blend 210 changes according to the radial position of the irradiation spot 224 with respect to the disc-shaped movable member 202. The changing linear velocity should be considered to reduce photobleaching uniformly across the luminescent phosphor blend 210 when limiting the duration of exposure or the number of exposure repeats. For example, the number of rotations, and thus the number of exposure repetitions, in the radial direction over the entire disk-shaped movable member 202 so that the accumulated total exposure time (exposure time width × number of exposure repetitions) is substantially the same throughout the light emitting phosphor blend 210 The radial inner circular path can be reduced compared to the outer circular path.
図３は、本発明の様々な例示的実施形態による蛍光体系高強度広帯域光源構造２００’の別の実施形態を例示する。図３において図２中のものと同一または類似の要素は、その同一または類似の参照番号で書き記される。図３の構造２００’は、可動部材２０２が入力光Ｌ1（および発光蛍光体ブレンド２１０から放射される出力光Ｌ2）を実質上反射する材料から作られるか、またはそれから作られる表面を含むという点で図２の構造２００とは異なる。したがって入力光源２１２は、出力光路光学要素セット２２０と同じ側に配置される。入力光源２１２からの入力光Ｌ1は、この例示的実施形態中では任意選択の焦点調整光学素子２２３および入力光ファイバー３１２を含む入力光路光学要素セット３２０によって受光される。この例示的実施形態では、入力光ファイバー３１２は、２本のファイバー３１２ａおよび３１２ｂが共に入力光ファイバーを形成するように連結される。同様に出力光路光学要素セット２２０は、焦点調整光学素子２２２’と、２本の光ファイバー３１２ｂおよび１１２Ａ’を含むことができる。入力光ファイバー３１２の遠位半分３１２ａおよび近位半分３１２ｂと、出力光ファイバー１１２Ａ’とは、例えば、ファイバースプリッター３１７を介して光学的に全体として連結される。この構造では入力光路光学要素セット３２０の出射孔３１４と、出力光路光学要素セット２２０の入射孔２１４’とは、発光蛍光体ブレンド２１０の同じ側に配置され、さらにそれらは図示のように互いに一致することができる。 FIG. 3 illustrates another embodiment of a phosphor-based high intensity broadband light source structure 200 ′ according to various exemplary embodiments of the present invention. 3, elements that are the same or similar to those in FIG. 2 are marked with the same or similar reference numbers. Structure 200 ′ of FIG. 3 includes a surface in which movable member 202 is made of or made from a material that substantially reflects input light L 1 (and output light L 2 emitted from light emitting phosphor blend 210). This is different from the structure 200 of FIG. Accordingly, the input light source 212 is disposed on the same side as the output optical path optical element set 220. Input light L 1 from the input light source 212 is received by an input optical path optical element set 320 that in this exemplary embodiment includes an optional focusing optical element 223 and an input optical fiber 312. In this exemplary embodiment, the input optical fiber 312 is coupled so that the two fibers 312a and 312b together form an input optical fiber. Similarly, the output optical path optical element set 220 can include a focusing optical element 222 ′ and two optical fibers 312b and 112A ′. The distal half 312a and the proximal half 312b of the input optical fiber 312 and the output optical fiber 112A ′ are optically coupled together, for example, via a fiber splitter 317. In this structure, the exit aperture 314 of the input optical path optical element set 320 and the entrance aperture 214 ′ of the output optical path optical element set 220 are located on the same side of the light emitting phosphor blend 210, and they coincide with each other as shown. can do.
作動中、入力光源２１２からの入力光Ｌ1は入力光路光学要素セット２２３を通って伝わり、そこから出射孔３１４を通って出射して、照射スポット２２４で発光蛍光体ブレンド２１０を照射する。可動要素２０２、あるいはその中または上に含まれる表面は、実質上すべての入力光Ｌ1が発光蛍光体ブレンド２１０によって吸収され、かつその発光蛍光体ブレンド２１０から放射される実質上すべて出力光Ｌ2が放射光出力領域２１６に向けられるように、入力光Ｌ1を、また同様に発光蛍光体ブレンド２１０から放射される出力光Ｌ2を実質上反射する材料から作られる。この例示的実施形態では、放射光出力領域２１６は、出力光路光学要素セット２２０の入射孔２１４’と名目上は一致する。発光蛍光体ブレンド２１０から放射される出力光Ｌ2は、入射孔２１４’を通って出力光路光学要素セット２２０に入り、それを通り抜けて伝わり、ホストシステム光応用部１２０’、例えば、ホストシステムがＣＰＳシステムの場合は光学ペンに入力される。次いでホストシステム光応用部１２０’は、受け取った広帯域光を用いてクロマティック共焦点検出演算などの光演算を行う。 In operation, the input light L 1 from the input light source 212 travels through the input optical path optical element set 223, exits through the exit hole 314, and irradiates the luminescent phosphor blend 210 at the illumination spot 224. The movable element 202, or the surface contained therein or on it, substantially all of the input light L 1 is absorbed by the light emitting phosphor blend 210 and substantially all of the output light L emitted from the light emitting phosphor blend 210. Made from a material that substantially reflects the input light L 1 and also the output light L 2 emitted from the luminescent phosphor blend 210 so that 2 is directed to the emitted light output region 216. In this exemplary embodiment, the emitted light output region 216 nominally coincides with the entrance aperture 214 ′ of the output optical path optical element set 220. The output light L 2 emitted from the light emitting phosphor blend 210 enters the output optical path optical element set 220 through the incident hole 214 ′, travels through it, and is transmitted by the host system light application unit 120 ′, for example, the host system. In the case of a CPS system, it is input to an optical pen. Next, the host system light application unit 120 ′ performs optical computation such as chromatic confocal detection computation using the received broadband light.
上記のように、図２の実施形態における可動部材２０２は、実質上入射光に対して透過性の、さらに発光蛍光体ブレンド２１０から放射される出力光に対して透過性であってもよい材料から作られる。したがって発光蛍光体ブレンド２１０から放射される出力光の一部は、放射光出力領域２１６に向けられるのではなく、その代わりに可動部材２０２を通って送り返され、失われる。可動部材２０２が入力光Ｌ1および出力光Ｌ2を実質上反射する図３の実施形態は、実質上すべての出力光を放射光出力領域２１６に向けることによって、それが発光蛍光体ブレンド２１０からの出力光を有効利用する点で有利である。さらに図３の実施形態は、入力光路光学要素セット３２０の出射孔３１４および出力光路光学要素セット２２０の入射孔２１４’の２つの孔が単一の孔によって得られるので、それらを調心する必要がない点で有利なこともある。 As described above, the movable member 202 in the embodiment of FIG. 2 may be substantially transparent to incident light and may be transparent to output light emitted from the light emitting phosphor blend 210. Made from. Thus, a portion of the output light emitted from the luminescent phosphor blend 210 is not directed to the emitted light output region 216 but is instead sent back through the movable member 202 and lost. The embodiment of FIG. 3 in which the movable member 202 reflects substantially the input light L 1 and the output light L 2 directs substantially all of the output light to the emitted light output region 216 so that it is out of the luminescent phosphor blend 210. This is advantageous in that the output light of is effectively used. Furthermore, the embodiment of FIG. 3 requires alignment of the two holes, the exit hole 314 of the input optical path optical element set 320 and the entrance hole 214 ′ of the output optical path optical element set 220, as a single hole. It may be advantageous in that there is no.
図４は、本発明の様々な例示的実施形態による蛍光体系高強度広帯域光源構造２００”のさらに別の実施形態を例示する。図４において図２および図３中のものと同一または類似の要素は、それらの同一または類似の参照番号で書き記される。図４の構造２００”は、可動部材２０２が、この例示的実施形態では出力光Ｌ2と一直線に並べられる光源構造２００”の光軸に対してほぼ直角に延びる軸２０７’の周りを回るように配置される点で図３の構造２００’とは異なる。この実施形態では発光蛍光体ブレンド２１０は、ほぼ円盤形状の可動部材２０２の、幅「Ｗ」を有する円周上に、かつ円周に沿って設けられる。 4 illustrates yet another embodiment of a phosphor-based high-intensity broadband light source structure 200 "according to various exemplary embodiments of the present invention. In FIG. 4, the same or similar elements as those in FIGS. 2 and 3 Are written with their same or similar reference numbers. The structure 200 ″ of FIG. 4 is the light of the light source structure 200 ″ in which the movable member 202 is aligned with the output light L 2 in this exemplary embodiment. 3 differs from the structure 200 ′ of FIG. 3 in that it is disposed about an axis 207 ′ that extends substantially perpendicular to the axis.In this embodiment, the phosphor phosphor blend 210 is a generally disc-shaped movable member 202. On a circumference having a width “W” and along the circumference.
図３の実施形態の場合と同様に入力光源２１２は、可動要素２０２に関して出力光路光学要素セット２２０と同じ側に配置される。入力光源２１２からの入力光Ｌ1は入力光路光学要素セット３２０に入り、そこから出射孔３１４を通って出射して、照射スポット２２４で発光蛍光体ブレンド２１０を照射する。発光蛍光体ブレンド２１０から放射される出力光Ｌ2は、放射光出力領域２１６内に配置された入射孔２１４’を通って出力光路光学要素セット２２０に入る。入力光路光学要素セット３２０の出射孔３１４および出力光路光学要素セット２２０の入射孔２１４’は、発光蛍光体ブレンド２１０の同じ側に配置され、さらに図示のように互いに一致してもよい。また図３の実施形態の場合のように、可動要素２０２あるいはその中またはその上に含まれる表面は、実質上すべての入力光が発光蛍光体ブレンド２１０によって吸収され、かつその発光蛍光体ブレンド２１０から放射される実質上すべての出力光が放射光出力領域２１６に向けられるように、好ましくは入力光Ｌ1および出力光Ｌ2を実質上反射する材料から作られる。発光蛍光体ブレンド２１０から放射される出力光Ｌ2は、出力光路光学要素セット２２０を通って送出されてホストシステム光応用部１２０’に入力される。 As in the embodiment of FIG. 3, the input light source 212 is located on the same side of the movable element 202 as the output optical path optical element set 220. The input light L 1 from the input light source 212 enters the input optical path optical element set 320, exits from there through the exit hole 314, and irradiates the light emitting phosphor blend 210 at the irradiation spot 224. The output light L 2 emitted from the luminescent phosphor blend 210 enters the output optical path optical element set 220 through an incident aperture 214 ′ disposed in the emitted light output region 216. The exit aperture 314 of the input optical path optical element set 320 and the entrance aperture 214 ′ of the output optical path optical element set 220 are located on the same side of the light emitting phosphor blend 210 and may further coincide with each other as shown. Also, as in the embodiment of FIG. 3, the movable element 202 or the surface contained therein or thereon has substantially all of the input light absorbed by the light emitting phosphor blend 210 and the light emitting phosphor blend 210. Is preferably made of a material that substantially reflects the input light L 1 and the output light L 2 so that substantially all of the output light emitted from is directed to the emitted light output region 216. The output light L 2 emitted from the light emitting phosphor blend 210 is transmitted through the output optical path optical element set 220 and input to the host system light application unit 120 ′.
作動中、光源制御装置２１８は、１０ｍ／秒、１００ｍ／秒などの少なくとも１つの速度で発光蛍光体ブレンド２１０が照射スポット２２４を横切るように可動部材アクチュエーター２０４を操作する。他の実施形態の場合と同様にロータリーアクチュエーター２０６は、円盤形状の可動部材２０２を回転させるように構成されかつ制御され、一方、リニアアクチュエーター２０８は、照射スポット２２４に関して円盤形状の可動部材２０２を直線的に移動させるように構成されかつ制御される。発光蛍光体ブレンド２１０は、幅「Ｗ」を有する円盤形状の可動部材２０２の円周上に設けられるので、照射スポット２２４は、円周上の幅「Ｗ」の一端に近い点から、幅「Ｗ」を跨いだ他端に近い点に向かってほぼ螺旋経路に沿って発光蛍光体ブレンド２１０を横断する。 In operation, the light source controller 218 operates the movable member actuator 204 so that the phosphor phosphor blend 210 traverses the illumination spot 224 at at least one speed, such as 10 m / sec, 100 m / sec, and so on. As in the other embodiments, the rotary actuator 206 is configured and controlled to rotate the disc-shaped movable member 202, while the linear actuator 208 linearly moves the disc-shaped movable member 202 with respect to the irradiation spot 224. Configured and controlled to move in a controlled manner. Since the phosphor phosphor blend 210 is provided on the circumference of the disc-shaped movable member 202 having the width “W”, the irradiation spot 224 has a width “W” from a point close to one end of the width “W” on the circumference. Cross the luminescent phosphor blend 210 substantially along a spiral path toward a point near the other end across W ”.
他の実施形態の場合と同様に入力光の強度は、十分に高強度の出力光が発光蛍光体ブレンド２１０から確実に放出されるように制御される。また露光の時間幅は、入力光源２１２の作動パルス持続時間を限定することによって、かつ／または照射スポット２２４に対して一定の速度で発光蛍光体ブレンド２１０を動かすことによって制御される。この速度は、定速でもまた可変速度でもよい。発光蛍光体ブレンド２１０がほぼ円盤形状の可動部材２０２の円周に沿って配置されるこの例示的実施形態の場合、線速度と角速度は、発光蛍光体ブレンド２１０の全面積にわたって１対１の対応を有する。どの型の速度が使用されるかに関係なく、パルス持続時間および／または移動速度は、望ましくない光漂白を最小限にするように制御される。 As in other embodiments, the intensity of the input light is controlled to ensure that a sufficiently high intensity output light is emitted from the light emitting phosphor blend 210. The duration of the exposure is also controlled by limiting the operating pulse duration of the input light source 212 and / or by moving the luminescent phosphor blend 210 at a constant rate relative to the illumination spot 224. This speed may be constant or variable. For this exemplary embodiment where the light emitting phosphor blend 210 is disposed along the circumference of the generally disk-shaped movable member 202, the linear and angular velocities have a one-to-one correspondence over the entire area of the light emitting phosphor blend 210. Have Regardless of which type of speed is used, the pulse duration and / or travel speed is controlled to minimize undesirable photobleaching.
さらに、他の実施形態の場合と同様に露出繰り返し回数は、照射スポット２２４に対して発光蛍光体ブレンド２１０を動かすことによって制御することができる。いくつかの実施形態では照射スポット２２４は、発光蛍光体ブレンド２１０のどの部分もたった一度だけ入力光に曝されるように、ほぼ螺旋状の経路に沿って発光蛍光体ブレンド２１０を横断することができる。他の実施形態ではこのほぼ螺旋状の経路を、制御された回数（繰り返し回数）の範囲で横断することもできる。さらに他の実施形態では、このほぼ螺旋状の横断経路を、制御された回数の範囲で繰り返すこともできる。例えば、ロータリーアクチュエーター２０６は、照射スポット２２４が制御された回数（繰り返し回数）の範囲で幅「Ｗ」の一端に近い円形経路に沿って発光蛍光体ブレンド２１０を横断するように、円盤形状の可動部材２０２を回転させることができる。次いでリニアアクチュエーター２０８は、照射スポット２２４が幅「Ｗ」に沿って移動するように可動部材２０２を移すことができる。その後、ロータリーアクチュエーター２０６は、照射スポット２２４が以前の円形経路からの円形経路の偏位に沿って（幅「Ｗ」に沿って）、制御された回数の範囲で発光蛍光体ブレンド２１０を横断するように可動部材２０２を回転させることができる。この過程は、円形経路が幅「Ｗ」のも一方の端に近くなるまで繰り返すことができる。 Further, as in other embodiments, the number of exposure repetitions can be controlled by moving the phosphor phosphor blend 210 relative to the illuminated spot 224. In some embodiments, the illumination spot 224 may traverse the luminescent phosphor blend 210 along a generally helical path so that any portion of the luminescent phosphor blend 210 is exposed to the input light only once. it can. In other embodiments, the substantially spiral path can be traversed a controlled number of times (repetition times). In still other embodiments, this generally spiral traversing path can be repeated a controlled number of times. For example, the rotary actuator 206 is movable in a disc shape so as to traverse the phosphor phosphor blend 210 along a circular path near one end of the width “W” within a controlled number of times (repetition times) of the irradiation spot 224. The member 202 can be rotated. The linear actuator 208 can then move the movable member 202 such that the illumination spot 224 moves along the width “W”. The rotary actuator 206 then traverses the luminescent phosphor blend 210 for a controlled number of times along the deviation of the illumination spot 224 from the previous circular path (along the width “W”). Thus, the movable member 202 can be rotated. This process can be repeated until the circular path is closer to one end of width “W”.
図５は、本発明の様々な例示的実施形態による光源構造を操作する際になすべきいくつかの考慮事項を例示する。手短に言えば、図５は、可動部材の動いている基体部分を示し、発光蛍光体ブレンド５１０と、ファイバーの末端５１４を有する光ファイバー５１２ｂとを含む。図５に示すように、ファイバーの末端５１４は、２Ｒの有効孔径を有する。明確にするために動いている基体部分に対して垂直な光線のみが例示されており、これについては下記で述べる。本発明による光源構造において追加の光線も操作可能であることを当業者は理解するはずである。しかし、本発明の様々な例示的実施形態による光源構造の基本動作および設計上の考慮事項は、垂直光線を考察することによって理解することができる。 FIG. 5 illustrates some considerations to be made when operating a light source structure according to various exemplary embodiments of the present invention. Briefly, FIG. 5 shows a moving substrate portion of a movable member, which includes a light emitting phosphor blend 510 and an optical fiber 512b having a fiber end 514. As shown in FIG. 5, the fiber end 514 has an effective pore size of 2R. For the sake of clarity, only light rays perpendicular to the moving substrate part are illustrated, as will be described below. One skilled in the art should understand that additional light beams can be manipulated in the light source structure according to the present invention. However, the basic operation and design considerations of a light source structure according to various exemplary embodiments of the present invention can be understood by considering vertical rays.
作動中、ファイバーの末端５１４は、レーザーダイオードＬＥＤなどの光源（図示せず）から光ファイバー５１２ｂによって受光された入力光５１６のための出射孔を与える。入力光５１６は、時間ｔ０で照射スポット５２４の発光蛍光体ブレンドに到達する。この説明の目的では、発光蛍光体ブレンドは瞬時に照射され、かつ時間ｔ０で発光面位置ＥＳＬ（ｔ０）５２８から出力光５４０を放射し始めると仮定する。したがって、図５は、時間ｔ０において照射スポット５２４と一致する発光面位置ＥＳＬ（ｔ０）、および時間△ｔが経過した後の移動した発光面位置ＥＳＬ（ｔ０＋△ｔ）を示す。図示のように動いている基体部分５０２が速度ｖで動くならば、移動した発光面位置ＥＳＬ（ｔ０＋△ｔ）は初期の発光面位置ＥＳＬ（ｔ０）に関して変位量ｄ＝（ｖ×△ｔ）の所にあるであろうことが理解されるはずである。 In operation, the fiber end 514 provides an exit aperture for input light 516 received by the optical fiber 512b from a light source (not shown) such as a laser diode LED. The input light 516 reaches the light emitting phosphor blend at the irradiation spot 524 at time t0. For purposes of this description, assume that the phosphor phosphor blend is instantaneously illuminated and begins to emit output light 540 from the light emitting surface position ESL (t0) 528 at time t0. Accordingly, FIG. 5 shows the light emitting surface position ESL (t0) coincident with the irradiation spot 524 at time t0 and the light emitting surface position ESL (t0 + Δt) moved after the time Δt has elapsed. If the moving base portion 502 moves at a speed v as shown in the figure, the moved light emitting surface position ESL (t0 + Δt) is displaced d = (v × Δt) with respect to the initial light emitting surface position ESL (t0). It should be understood that it will be.
説明のために、図５は、発光面位置ＥＳＬ（ｔ）が、代表する３つの光寄与領域ＣＲ低、ＣＲ中、およびＣＲ高を含んでいることを示す。これらすべての光寄与領域ＣＲ低、ＣＲ中、およびＣＲ高は、出力光５４０が時間ｔ０でファイバーの末端５１４に入ることを可能にするであろうということが理解されるはずである。その後、蛍光体ブレンドが△ｔよりも長い発光時間にわたって光を放射すると仮定すると、光寄与領域ＣＲ低は、ファイバーの末端５１４に入る出力光への寄与を終えるような、動いている基体部分５０２の運動の方向に沿ってファイバーの末端５１４から離れた変位位置（displacement）に達する第１番目の領域であることになる。しばらくして光寄与領域ＣＲ中が、次にそれもまたファイバーの末端５１４に入る出力光への寄与を終えるような、動いている基体部分５０２の運動の方向に沿ってファイバーの末端５１４から離れた同様の変位位置に達する。最後に光寄与領域ＣＲ高が、ファイバーの末端５１４の横断を終えることになり（図５に示した時間間隔△ｔの後しばらくして）、これもまたファイバーの末端５１４に入る出力光への寄与を終えるような、動いている基体部分５０２の運動の方向に沿ってファイバーの末端５１４から離れた変位位置に達する。 For illustration purposes, FIG. 5 shows that the light emitting surface position ESL (t) includes three representative light contribution regions CR low , CR in , and CR high . It should be understood that all these light contribution regions CR low , during CR, and CR high will allow the output light 540 to enter the fiber end 514 at time t0. Thereafter, assuming that the phosphor blend emits light over a light emission time longer than Δt, the light contribution region CR low is such that the moving substrate portion 502 ends its contribution to the output light entering the fiber end 514. The first region to reach a displacement away from the end 514 of the fiber along the direction of motion. A while to the optical contributing region CR, then it is also like finish contribution to output light entering the end 514 of the fiber away from the fiber end 514 along the direction of movement of the base portion 502 in motion A similar displacement position is reached. Finally, the light contribution region CR height will finish traversing the fiber end 514 (sometime after the time interval Δt shown in FIG. 5), which is also to the output light entering the fiber end 514 A displacement position away from the fiber end 514 along the direction of motion of the moving substrate portion 502 is reached, ending the contribution.
上記に概略を述べた簡単なモデルを用いると、ｔ０後の任意の時間ｔでファイバーの末端５１４に入る出力光５４０は、発光面位置ＥＳＬ（ｔ）とファイバーの末端５１４の突出部との間の重なり合う面積（これは、この簡単なモデルでは照射スポット５２４と同一）である網掛けした面積５５０にほぼ比例する。蛍光体ブレンドが、（２Ｒ／ｖ）よりも長い発光時間にわたって光を放射すると仮定すると、経時的に網掛けした面積５５０の積分は、経時的にファイバーの末端５１４に入る蛍光体ブレンドからの光エネルギー入力量にほぼ比例する。 Using the simple model outlined above, the output light 540 entering the fiber end 514 at any time t after t0 is between the emitting surface position ESL (t) and the protrusion at the fiber end 514. Are roughly proportional to the shaded area 550, which is the same area as the illumination spot 524 in this simple model. Assuming that the phosphor blend emits light over an emission time longer than (2R / v), the integral of the area 550 shaded over time is the light from the phosphor blend entering the fiber end 514 over time. It is almost proportional to the amount of energy input.
しかしながら、蛍光体ブレンドからファイバーの末端５１４に入る光エネルギー入力率を最大限にすることに関しては複数の操作上の考慮事項がある。一つの検討によれば、出力光５４０の全部または大部分がファイバーの末端５１４に入るように（発光面位置ＥＳＬ（ｔ）がファイバーの末端５１４からずれる前に）、蛍光体ブレンドが（２Ｒ／ｖ）よりも短い発光時間にわたって光を放射することが望ましい。しかし更なる検討によれば、所望の光エネルギー入力率はきわめて大きく、蛍光体ブレンドの一般的な発光時間よりもかなり長い時間（例えば、４００ｎ秒程度の発光時間）の間持続しなければならない。さらに蛍光体ブレンドは「疲労」した状態になり、それが照射されて元の効率で再び光を放射することができるまでには若干の回復時間を必要とする。例えば、その最初の発光時間の間の追加の照射が全く無効果である恐れがある。したがって、この考察によれば、蛍光体ブレンドからファイバーの末端５１４への持続的な高い光エネルギー入力率のためには、蛍光体ブレンドの新鮮な部分を照射スポット５２４中に位置決めすることができ、かつそれを照射してファイバーの末端５１２に入力用の放射光の新鮮で効率的な供給源を与えることができるように、最初の発光面位置ＥＳＬ（ｔ）をファイバーの末端５１４から移動させる（例えば、大まかに言えば、蛍光体ブレンドの発光時間程度の時間内に）ことが望ましい。 However, there are several operational considerations regarding maximizing the light energy input rate entering the fiber end 514 from the phosphor blend. According to one study, the phosphor blend is (2R /) so that all or most of the output light 540 enters the fiber end 514 (before the emitting surface location ESL (t) is offset from the fiber end 514). It is desirable to emit light over a shorter emission time than v). However, further studies have shown that the desired light energy input rate is very large and must last for a time significantly longer than the typical emission time of the phosphor blend (eg, an emission time on the order of 400 nsec). In addition, the phosphor blend becomes "fatigue" and requires some recovery time before it can be irradiated and emit light again at its original efficiency. For example, the additional illumination during that initial emission time may be completely ineffective. Thus, according to this consideration, for a sustained high light energy input rate from the phosphor blend to the fiber end 514, a fresh portion of the phosphor blend can be positioned in the illumination spot 524, And the initial emitting surface position ESL (t) is moved from the fiber end 514 so that it can be irradiated to provide a fresh and efficient source of input radiation at the fiber end 512 (see FIG. For example, generally speaking, it is desirable that the phosphor blend is within the light emission time.
上記に概略を述べた望ましい条件はある程度相反しており、互いにバランスを持たせなければならないことが理解されるはずである。実際には、約Ｒだけ発光面位置ＥＳＬ（ｔ）の変位の後、重なり合う面積５５０は、ある増加率で減少し始める。したがって、いくつかの実施形態では、約ＴＥ（一般には５０〜４００ｎ秒）の蛍光体ブレンド発光時間（すなわち減衰時間）とすれば、約２Ｒ／ＴＥまたはＲ／ＴＥ程度の速度で蛍光体ブレンドを動かすことが望ましい。このような場合では、発光面位置ＥＳＬ（ｔ）からの利用可能な放射光の大部分がファイバーの末端５１４に入力されうる一方で、同時にファイバーの末端５１４に入る放射光入力の高い、持続的な比率を維持するために、蛍光体ブレンドの新鮮な部分が、照射スポット５２４の大部分を占めるように位置決めされ、約ＴＥの照射サイクル時間間隔で照射されうる。もちろんいくつかの実施形態では、より良いエネルギー効率のために、またはより高い放射光エネルギー入力率を達成するために、それぞれより遅いかまたはより速い運動速度を、適切な照射率（例えば、適切な照射ストローブ速度または連続照射）と共に使用することもできる。したがって前述の操作条件の提案はあくまでも例示であって、限定するものではない。 It should be understood that the desirable conditions outlined above are somewhat conflicting and must be balanced with one another. In practice, after the displacement of the light emitting surface position ESL (t) by about R, the overlapping area 550 begins to decrease at a certain increase rate. Thus, in some embodiments, assuming a phosphor blend emission time (ie, decay time) of about TE (generally 50-400 nsec), the phosphor blend is made at a rate on the order of about 2R / TE or R / TE. It is desirable to move it. In such a case, most of the available radiation from the emitting surface location ESL (t) can be input to the fiber end 514, while at the same time the radiation input entering the fiber end 514 is high and persistent. In order to maintain a good ratio, a fresh portion of the phosphor blend can be positioned to occupy most of the illumination spot 524 and irradiated at an irradiation cycle time interval of about TE. Of course, in some embodiments, for better energy efficiency or to achieve a higher radiant energy input rate, a slower or faster motion speed, respectively, with a suitable irradiation rate (e.g. a suitable Irradiation strobe speed or continuous irradiation). Therefore, the above-mentioned proposal of the operating condition is merely an example and is not limited.
本発明の様々な例示的実施形態を示し、記載してきたが、この開示内容に基づいて、これらの例示し、記載した特徴の構成および操作の順序における非常に多くの変形形態が当業者には明らかであろう。例えば、可動部材２０２の形状および／または構造は、軸の周りを回転する円盤には限定されず、軸の周りを回転する任意の他の形状、または直線的に移動する任意の他の形状（例えば、往復可動部材）を含むことができる。別の例としては、発光蛍光体ブレンドは、入力光源２１２からの入力光に基づく広帯域光を生成するのに適しているが、その広帯域光の一部を、入力光源２１２とは異なる青色ＬＥＤなどの別個の光源から発生させることもでき、または別個の光源からの光で補うこともできる。したがって本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その中で様々な変更を行うことができることが理解されるはずである。 While various exemplary embodiments of the present invention have been shown and described, many variations in the construction and order of operation of these illustrated and described features will occur to those skilled in the art based on this disclosure. It will be clear. For example, the shape and / or structure of the movable member 202 is not limited to a disk that rotates about an axis, but any other shape that rotates about an axis, or any other shape that moves linearly ( For example, a reciprocating movable member) can be included. As another example, the light emitting phosphor blend is suitable for generating broadband light based on input light from the input light source 212, but a portion of the broadband light is different from the input light source 212, such as a blue LED. Can be generated from a separate light source or supplemented with light from a separate light source. Accordingly, it should be understood that various modifications can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
１００・・・クロマティックポイントセンサー、１０５・・・入／出力光ファイバーサブアセンブリー、１０８・・・光ファイバーコネクター、１１０・・・取付用ねじ、１１２・・・光ファイバーケーブル、１１２’・・・出力光ファイバー、１１２ａ’・・・出力光ファイバーの遠位半分、１１２ｂ’・・・出力光ファイバーの近位半分、１２０・・・光学ペン、１２０’・・・ホストシステム光応用部、１３０・・・ハウジング、１５０・・・光学部分、１６０・・・電子部分、１６１・・・光ファイバーカプラー、１６２・・・波長検出器、１６３・・・検出器アレイ、１６４・・・光源、１６６・・・信号処理部、１６６’・・・ホストシステム制御装置、１６８・・・メモリー部分、１８０・・・装着要素、１９０・・・加工品表面、１９５・・・孔、２００・・・光源構造、２００’・・・光源構造、２００”・・・光源構造、２０２・・・可動部材、２０４・・・可動部材アクチュエーター、２０６・・・ロータリーアクチュエーター、２０７・・・軸、２０７’・・・軸、２０８・・・リニアアクチュエーター、２１０・・・発光蛍光体ブレンド、２１２・・・入力光源、２１４・・・入射孔、２１４’・・・入射孔、２１６・・・放射光出力領域、２１８・・・光源制御装置、２１９・・・焦点調整光学素子、２２０・・・出力光路光学要素セット、２２２・・・焦点調整光学素子、２２３・・・焦点調整光学素子、２２４・・・照射スポット、３２０・・・入力光路光学要素セット、３１４・・・出射孔、５０２・・・基体部分、５１０・・・蛍光体ブレンド、５１２・・・光ファイバー、５１４・・・光ファイバーの末端、５１６・・・入力光、５２４・・・照射スポット、５２８・・・発光面位置ＥＳＬ（ｔ０）、５４０・・・出力光、５５０・・・発光面位置ＥＳＬ（ｔ）とファイバーの末端の突出部との間の重なり合う面積、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Chromatic point sensor, 105 ... Input / output optical fiber subassembly, 108 ... Optical fiber connector, 110 ... Mounting screw, 112 ... Optical fiber cable, 112 '... Output optical fiber, 112a′—distal half of output optical fiber, 112b′—proximal half of output optical fiber, 120—optical pen, 120′—host system light application, 130—housing, 150 ..Optical part, 160 ... electronic part, 161 ... optical fiber coupler, 162 ... wavelength detector, 163 ... detector array, 164 ... light source, 166 ... signal processing part, 166 '... Host system control device, 168 ... Memory part, 180 ... Mounting element, 190 ... Processed product Surface, 195 ... hole, 200 ... light source structure, 200 '... light source structure, 200 "... light source structure, 202 ... movable member, 204 ... movable member actuator, 206 ... Rotary actuator, 207 ... axis, 207 '... axis, 208 ... linear actuator, 210 ... light emitting phosphor blend, 212 ... input light source, 214 ... incident aperture, 214' ... · Incident hole, 216 ··· Radiation output region, 218 ··· Light source control device, 219 ··· Focus adjustment optical element, 220 ··· Output optical path optical element set, 222 ··· Focus adjustment optical element, 223 ... Focus adjustment optical element, 224 ... irradiation spot, 320 ... input optical path optical element set, 314 ... outgoing hole, 502 ... base portion, 510 ... phosphor blend 512, optical fiber, 514, optical fiber end, 516, input light, 524, irradiation spot, 528, light emitting surface position ESL (t0), 540, output light, 550, ..Overlapping area between light emitting surface position ESL (t) and protrusion at the end of fiber
Claims (15)
可動部材アクチュエーターに装着された可動部材と、
前記可動部材と連動する発光蛍光体ブレンドと、
放射光出力領域に関して固定される照射スポットにおいて前記発光蛍光体ブレンドを照射するように構成された入力光源と、
前記可動部材アクチュエーターおよび前記入力光源に操作可能に連結された光源制御装置と
を含み、
前記可動部材と連動する前記発光蛍光体ブレンドが、前記照射スポットの公称面積の少なくとも２００倍の面積にわたって分布し、
前記入力光源が、前記照射スポットにおいて少なくとも２０Ｗ／ｍｍ2の平均強度を与えるように構成され、
前記光源制御装置が、最大３３マイクロ秒のパルス持続時間を含めて、少なくとも１つのパルス持続時間で前記入力光源を作動させるように構成され、かつ
前記光源制御装置が、少なくとも１０ｍ／秒の速度を含めて、前記照射スポット全域で前記発光蛍光体ブレンドの少なくとも１つの速度を与えるように前記可動部材アクチュエーターを作動させるように構成される、
光源構造。 A light source structure for a pulse broadband light source,
A movable member attached to the movable member actuator;
A light emitting phosphor blend in conjunction with the movable member;
An input light source configured to illuminate the phosphor phosphor blend at an illumination spot that is fixed with respect to the emitted light output region;
A light source control device operably coupled to the movable member actuator and the input light source,
The light emitting phosphor blend in conjunction with the movable member is distributed over an area at least 200 times the nominal area of the illuminated spot;
The input light source is configured to provide an average intensity of at least 20 W / mm 2 at the illumination spot;
The light source controller is configured to operate the input light source with at least one pulse duration, including a pulse duration of up to 33 microseconds, and the light source controller has a speed of at least 10 m / sec. And configured to actuate the movable member actuator to provide at least one velocity of the phosphor phosphor blend across the illumination spot.
Light source structure.
前記照射スポットにおいて少なくとも２０Ｗ／ｍｍ2の平均強度を与えるように前記入力光源を制御するステップと、
最大３３マイクロ秒のパルス持続時間を含めた、少なくとも１つのパルス持続時間で前記入力光源を制御するステップと、
少なくとも１０ｍ／秒の速度で前記照射スポットに対して前記発光蛍光体ブレンドを動かすように前記可動部材アクチュエーターを制御するステップと
を含む方法。 A movable member mounted on a movable member actuator; a light emitting phosphor blend that is interlocked with the movable member; and an input light source configured to irradiate the light emitting phosphor blend at an irradiation spot that is fixed with respect to a radiated light output region; A light source structure operating method including the movable member actuator and a light source control device operably connected to the input light source,
Controlling the input light source to provide an average intensity of at least 20 W / mm 2 at the illumination spot;
Controlling the input light source with at least one pulse duration, including a pulse duration of up to 33 microseconds;
Controlling the movable member actuator to move the light emitting phosphor blend relative to the illumination spot at a speed of at least 10 m / sec.
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