JP2010177406A - Light source device and image display device - Google Patents

Light source device and image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2010177406A
JP2010177406A JP2009017707A JP2009017707A JP2010177406A JP 2010177406 A JP2010177406 A JP 2010177406A JP 2009017707 A JP2009017707 A JP 2009017707A JP 2009017707 A JP2009017707 A JP 2009017707A JP 2010177406 A JP2010177406 A JP 2010177406A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
source device
laser
output light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009017707A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Miyamae
章 宮前
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2009017707A priority Critical patent/JP2010177406A/en
Publication of JP2010177406A publication Critical patent/JP2010177406A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device of low power consumption, whose light conversion efficiency is less degraded even if the quantity of output light is adjusted, and to provide an image display device. <P>SOLUTION: A light source device comprises: a laser module 10 provided with a laser array chip 11 as a light-emitting element, an external mirror 17 as a resonator mirror, and a wavelength conversion element 16 to generate output light W2 that is wavelength-converted by passing a basic laser beam W1 generated between the laser array chip 11 and the external mirror 17 through the wavelength conversion element 16; and a controlling section 20 for driving the laser module 10 by a pulse-like driving signal 21. The controlling section 20 adjusts the quantity of the output light W2 by changing the pulse cycle 33 of the driving signal 21 of the laser module 10 according to a light-quantity controlling signal 23 that is input from the exterior. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光源装置、および画像表示装置に関する。   The present invention relates to a light source device and an image display device.

近年、プロジェクターなどの画像表示装置においては、従来のランプ光源よりも小型化、低消費電力化、高色域化が可能な、RGB3色固体光源を使用して液晶パネルなどのライトバルブの照明を行う方法が実用化されている。固体光源としては、例えばLED(Light Emitting Diode)光源やレーザー光源などが実用化されているが、特にレーザー光源は光束の指向性が高く、光を無駄なく使用することができて都合が良い。また、レーザー光源は出力光量を調整することが容易にできるため、RGBの出力光量配分を変えてホワイトバランスを調整したり、画像の視聴環境に応じて出力光量を調整したりすることが可能である。出力光量の調整方法としては、特許文献1に示すように、駆動する電流の絶対値、すなわち駆動電力の振幅を変化させて調整するのが一般的である。   In recent years, in image display devices such as projectors, light bulbs such as liquid crystal panels are illuminated using RGB three-color solid light sources that can be made smaller, lower power consumption, and higher color gamut than conventional lamp light sources. The method to do is put into practical use. For example, an LED (Light Emitting Diode) light source or a laser light source has been put to practical use as the solid light source. However, the laser light source is particularly convenient because it has high directivity of light flux and can use light without waste. Since the laser light source can easily adjust the output light amount, it is possible to adjust the white balance by changing the RGB output light amount distribution, or to adjust the output light amount according to the viewing environment of the image. is there. As a method for adjusting the amount of output light, as shown in Patent Document 1, it is common to adjust by changing the absolute value of the driving current, that is, the amplitude of the driving power.

特開平10−49901号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-49901

上記従来の技術には以下のような課題が残されている。すなわち、レーザー光源にはしきい値が存在し、ある値の駆動電力以下ではレーザー発振せず、出力光が得られないという特性がある。従って、駆動電力の振幅を調整して出力光量の調整を行うと光変換効率が低下するという現象が生じてしまう。ここでいう出力光量とは出力光の光パワーの時間平均値であり、光変換効率とは、出力光量を投入された駆動電力の時間平均値で割った値である。この光変換効率が低下するという現象は出力光量が小さいほど顕著になり、例えばほんの微小な光を出力しようとすると、投入された駆動電力のほとんどがしきい値を超えるための電力として消費されてしまうため、光変換効率は大きく低下してしまう。   The following problems remain in the conventional technology. That is, the laser light source has a threshold value, and there is a characteristic that laser light does not oscillate below a certain value of driving power and output light cannot be obtained. Therefore, if the output light quantity is adjusted by adjusting the amplitude of the driving power, a phenomenon that the light conversion efficiency is lowered occurs. The output light amount here is a time average value of the optical power of the output light, and the light conversion efficiency is a value obtained by dividing the output light amount by the time average value of the input driving power. This phenomenon that the light conversion efficiency decreases becomes more pronounced as the amount of output light decreases. For example, if only a very small amount of light is output, most of the input drive power is consumed as power to exceed the threshold. Therefore, the light conversion efficiency is greatly reduced.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するように、以下の形態または適用例として実現される。   The present invention is realized as the following forms or application examples so as to solve at least a part of the problems described above.

〔適用例1〕本適用例の光源装置は、発光素子と、共振器ミラーと、波長変換素子と、を含み、前記発光素子と前記共振器ミラーの間で発生した基本レーザー光を、前記波長変換素子に通して波長変換された出力光を生成するレーザーモジュールと、前記レーザーモジュールをパルス状の駆動信号で駆動する制御部と、からなる光源装置であって、前記制御部は、外部からの光量コントロール信号に応じて、前記レーザーモジュールの前記駆動信号のパルス周期を変化させることにより、前記出力光の光量を調整することを特徴とする。
かかる構成によれば、一定時間内でのパルス数を変化させることにより時間平均的に出力光量が調整されるためしきい値が低減し、出力光量の調整を行っても光変換効率の低下が少なく、消費電力が低減する。
Application Example 1 A light source device according to this application example includes a light emitting element, a resonator mirror, and a wavelength conversion element, and the basic laser light generated between the light emitting element and the resonator mirror A light source device comprising: a laser module that generates output light that has been wavelength-converted through a conversion element; and a control unit that drives the laser module with a pulsed drive signal. The light amount of the output light is adjusted by changing a pulse period of the drive signal of the laser module in accordance with a light amount control signal.
According to this configuration, the output light amount is adjusted on a time average basis by changing the number of pulses within a certain time, so that the threshold value is reduced, and even if the output light amount is adjusted, the light conversion efficiency is reduced. Less power consumption.

〔適用例2〕また、上記適用例に記載の光源装置であって、前記駆動信号のパルス幅が一定であることを特徴とする。
かかる構成によれば、各パルスにおけるレーザー光の出力が等しく、すなわち光変換効率は原理的に出力光量によらず一定となるため、好ましい。
Application Example 2 In the light source device according to the application example described above, the pulse width of the drive signal is constant.
This configuration is preferable because the output of the laser light in each pulse is equal, that is, the light conversion efficiency is constant regardless of the amount of output in principle.

〔適用例3〕また、上記適用例に記載の光源装置であって、前記駆動信号のパルス幅は、前記光量コントロール信号の光量指示値がより低いときにより長くなるよう制御されることを特徴とする。
かかる構成によれば、出力光量を低減させてパルス周期を長くしたときに、パルス間での冷却効果によって出力光の立ち上がりが遅くなり、光変換効率が低下してしまうことを補償することができる。
Application Example 3 In the light source device according to the application example, the pulse width of the drive signal is controlled to be longer when the light amount instruction value of the light amount control signal is lower. To do.
According to such a configuration, when the output light amount is reduced and the pulse cycle is lengthened, it is possible to compensate for the rise of the output light being delayed due to the cooling effect between the pulses and the light conversion efficiency being lowered. .

〔適用例4〕本適用例の画像表示装置は、上記適用例に記載の光源装置を備え、前記光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする画像表示装置である。
かかる構成によれば、上記適用例の光源装置を備えているので、出力光量の調整を行っても光変換効率の低下が少なく、低消費電力の画像表示装置を提供することが可能となる。
Application Example 4 An image display device according to this application example includes the light source device according to the application example described above, and displays an image using light from the light source device.
According to such a configuration, since the light source device of the above application example is provided, it is possible to provide an image display device with low power consumption with little reduction in light conversion efficiency even when the output light amount is adjusted.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について、図1、図2および図3を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る光源装置の全体ブロック図であり、図2はレーザーモジュールの上面図、図3は、図2のレーザーモジュールの側面図である。
図1に示すように、本実施形態に関わる光源装置は、制御部20とレーザーモジュール10から構成されている。制御部20では、レーザーモジュール10からの光量モニター信号22より出力光量を認識し、レーザーモジュール10の駆動信号21を調整して、出力光量が光量コントロール信号23の光量指示値と一致するようにフィードバック制御を行っている。すなわちAPC(Automatic Power Control)駆動を行っている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. FIG. 1 is an overall block diagram of a light source device according to the present embodiment, FIG. 2 is a top view of the laser module, and FIG. 3 is a side view of the laser module of FIG.
As shown in FIG. 1, the light source device according to this embodiment includes a control unit 20 and a laser module 10. The control unit 20 recognizes the output light amount from the light amount monitor signal 22 from the laser module 10, adjusts the drive signal 21 of the laser module 10, and performs feedback so that the output light amount matches the light amount instruction value of the light amount control signal 23. Control is in progress. That is, APC (Automatic Power Control) driving is performed.

本実施形態のレーザーモジュール10は、図2に示すように、発光素子としてのレーザーアレイチップ11と、共振器ミラーとしての外部ミラー17と、波長変換素子16とを備えており、これらは、基台2上に配置されている。   As shown in FIG. 2, the laser module 10 of the present embodiment includes a laser array chip 11 as a light emitting element, an external mirror 17 as a resonator mirror, and a wavelength conversion element 16. It is arranged on the table 2.

レーザーアレイチップ11は、GaAs基板上に半導体プロセスにより一括形成し切り出されたもので、基板面に対して垂直方向に光を出射する面発光レーザーアレイのチップであり、レーザー光を放射する7つの発光部11aを備えている。このレーザーアレイチップ11は、支持部13により支持されている。また、支持部13は、基台2上の一端部2a側に載置された固定部材3に固定されている。   The laser array chip 11 is a surface-emitting laser array chip that emits light in a direction perpendicular to the substrate surface, which is formed and cut out collectively on a GaAs substrate by a semiconductor process. A light emitting unit 11a is provided. The laser array chip 11 is supported by a support portion 13. Further, the support portion 13 is fixed to the fixing member 3 placed on the one end 2 a side on the base 2.

また、発光部11aから出射される7本の光のピーク波長は略等しく、本実施形態では1060nmである。発光部11aは、図2の拡大図に示すように、AlGaAsとGaAsが周期的に積層されたDBR(Distributed Bragg Reflector)層11b上に、InGaAsからなる活性層11cが積層された構成になっている。DBR層11bは高い反射率を持つミラーとして機能する。   Further, the peak wavelengths of the seven lights emitted from the light emitting unit 11a are substantially equal, and in this embodiment, 1060 nm. As shown in the enlarged view of FIG. 2, the light emitting portion 11a has a configuration in which an active layer 11c made of InGaAs is stacked on a DBR (Distributed Bragg Reflector) layer 11b in which AlGaAs and GaAs are periodically stacked. Yes. The DBR layer 11b functions as a mirror having a high reflectance.

外部ミラー17及び波長変換素子16は、発光部11aから射出された光の光路上に配置されている。 外部ミラー17は、VHG(Volume Holographic Grating)と呼ばれる高屈折率層と低屈折率層が周期的に繰り返された構造を持つ素子であり、1060nmの基本レーザー光W1の波長の光に対してのみ選択的に反射するミラーとして作用し、それ以外の波長の光に対しては透過させる機能を持つ。発光部11aから出射した基本レーザー光W1は外部ミラー17によって選択的に反射され、発光部11aに戻された後、発光部11aの中にあるDBR層11bにおいて再び反射する。このように、発光部11aと外部ミラー17との間にレーザー共振器構造が形成されるため、基本レーザー光W1は反射を繰り返し、活性層11cを通過することによって増幅されてレーザー発振状態となる。   The external mirror 17 and the wavelength conversion element 16 are disposed on the optical path of the light emitted from the light emitting unit 11a. The external mirror 17 is an element having a structure in which a high-refractive index layer and a low-refractive index layer called VHG (Volume Holographic Grating) are periodically repeated, and only for light having a wavelength of the basic laser light W1 of 1060 nm. It acts as a selectively reflecting mirror and has a function of transmitting light of other wavelengths. The basic laser light W1 emitted from the light emitting unit 11a is selectively reflected by the external mirror 17, returned to the light emitting unit 11a, and then reflected again by the DBR layer 11b in the light emitting unit 11a. Thus, since a laser resonator structure is formed between the light emitting portion 11a and the external mirror 17, the basic laser light W1 is repeatedly reflected and amplified by passing through the active layer 11c to enter a laser oscillation state. .

波長変換素子16としては、非線形光学素子であるPPLN(Periodically Poled Lithium Niobate)を用いており、図3に示すように、基台2上に載置された支持部材4上に設けられ、基本レーザー光W1が波長変換素子16のほぼ中心を通るように位置が調整されている。本実施形態では、発光部11aと外部ミラー17との間に波長変換素子16が配置されている。図3に示すように、発光部11aから出射され、外部ミラー17に向かう基本レーザー光W1の一部は、波長変換素子16を通過することによって、半分の波長(530nm)の光、すなわち2次高調波の光に変換される。外部ミラー17は、2次高調波の波長に対しては透過特性を持っているため、波長変換された2次高調波の光は出力光W2として外部ミラー17を通して外部に出力される。外部ミラー17に反射され、発光部11aに戻る基本レーザー光W1の一部も波長変換されるが、この光は発光部11a周辺で吸収され熱に変わる。本実施形態ではこの光は使用されずに吸収されてしまうが、波長選択フィルタなどを使用して適宜取り出し、出力光W2として使用してもかまわない。また、本実施形態ではレーザー共振器構造の中に波長変換素子16を配置したが、レーザー共振器構造の外に波長変換素子16を配置してもかまわない。この場合は、波長変換素子16の中を1回だけ基本レーザー光が通るため、波長変換された出力光W2は1方向にしか出力しない。   As the wavelength conversion element 16, PPLN (Periodically Poled Lithium Niobate), which is a nonlinear optical element, is used. As shown in FIG. 3, the wavelength conversion element 16 is provided on a support member 4 placed on the base 2 and is a basic laser. The position is adjusted so that the light W <b> 1 passes through substantially the center of the wavelength conversion element 16. In the present embodiment, the wavelength conversion element 16 is disposed between the light emitting unit 11 a and the external mirror 17. As shown in FIG. 3, a part of the basic laser light W <b> 1 emitted from the light emitting unit 11 a and directed to the external mirror 17 passes through the wavelength conversion element 16, thereby being half-wavelength light (530 nm), that is, secondary. It is converted into harmonic light. Since the external mirror 17 has transmission characteristics with respect to the wavelength of the second harmonic, the wavelength-converted second harmonic light is output to the outside through the external mirror 17 as output light W2. A part of the basic laser light W1 reflected by the external mirror 17 and returning to the light emitting unit 11a is also wavelength-converted, but this light is absorbed around the light emitting unit 11a and changed to heat. In the present embodiment, this light is absorbed without being used, but may be appropriately extracted using a wavelength selection filter or the like and used as the output light W2. In the present embodiment, the wavelength conversion element 16 is disposed in the laser resonator structure. However, the wavelength conversion element 16 may be disposed outside the laser resonator structure. In this case, since the basic laser light passes through the wavelength conversion element 16 only once, the wavelength-converted output light W2 is output only in one direction.

波長変換素子16における波長変換の効率(波長変換効率)は非線形の特性を有しており、例えば、波長変換素子16に入射する基本レーザー光W1の強度(振幅)が強いほど、波長変換効率が高くなる。ただし、波長変換素子16における全体の波長変換効率は40〜70%程度である。つまり、発光部11aから射出された基本レーザー光W1のすべてが、2次高調波である出力光W2に変換されるわけではない。   The wavelength conversion efficiency (wavelength conversion efficiency) in the wavelength conversion element 16 has a non-linear characteristic. For example, the stronger the intensity (amplitude) of the basic laser light W1 incident on the wavelength conversion element 16, the higher the wavelength conversion efficiency. Get higher. However, the overall wavelength conversion efficiency in the wavelength conversion element 16 is about 40 to 70%. That is, not all of the basic laser light W1 emitted from the light emitting unit 11a is converted into the output light W2 that is the second harmonic.

外部に出力された出力光W2は、ビームスプリッタ19を通過し、その一部が分離されて受光素子18に入射する。受光素子18は、入射した光の光量に応じた電流を出力し、光量モニター信号22として、受光素子18に接続されたモニターFPC(Flexible Printed Circuit)15を通じて制御部20に送っている。   The output light W <b> 2 output to the outside passes through the beam splitter 19, a part of which is separated and enters the light receiving element 18. The light receiving element 18 outputs a current corresponding to the amount of incident light and sends it as a light amount monitor signal 22 to the control unit 20 through a monitor FPC (Flexible Printed Circuit) 15 connected to the light receiving element 18.

発光部11aはワイヤボンディング11dにより給電FPC14に接続されており、さらに制御部20に接続されている。制御部20は給電FPC14を通じて駆動電力を発光部11aに供給し、レーザーモジュール10を駆動している。   The light emitting unit 11a is connected to the power supply FPC 14 by wire bonding 11d and further connected to the control unit 20. The control unit 20 supplies driving power to the light emitting unit 11 a through the power supply FPC 14 to drive the laser module 10.

つぎに、本実施形態に係る光源装置の駆動方法を従来の駆動方法と比較しながら図4〜図7を参照して説明する。図4は従来の駆動信号を示す図、図5はその駆動電力と出力光量の関係を示す図、図6は本実施形態における駆動信号を示す図、図7はその駆動電力と出力光量の関係を示す図である。なお、光源装置の構成については、図1〜図3を参照しながら説明する。   Next, a driving method of the light source device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 7 while comparing with a conventional driving method. 4 is a diagram showing a conventional drive signal, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the drive power and the output light amount, FIG. 6 is a diagram showing the drive signal in the present embodiment, and FIG. 7 is the relationship between the drive power and the output light amount. FIG. The configuration of the light source device will be described with reference to FIGS.

波長変換素子16は、基本レーザー光W1の瞬時パワーが大きいほど波長変換効率が高くなるため、一定信号で駆動するよりも、断続的な信号、すなわちパルス状の駆動信号で駆動するほうが、レーザーモジュール10の光変換効率が高くなる。パルス周期33は目に感じられないよう非常に短いほうが好ましく、一般的には数百μsから1μs程度の値で駆動される。発光素子としてのレーザーアレイチップ11や波長変換素子16の特性によって、光変換効率が高くなるようにパルス周期33とパルス幅34が決められる。   Since the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion element 16 increases as the instantaneous power of the basic laser light W1 increases, the laser module is driven by an intermittent signal, that is, a pulsed drive signal, rather than being driven by a constant signal. The light conversion efficiency of 10 is increased. The pulse period 33 is preferably very short so as not to be felt by the eyes, and is generally driven with a value of about several hundreds to 1 μs. The pulse period 33 and the pulse width 34 are determined so as to increase the light conversion efficiency depending on the characteristics of the laser array chip 11 and the wavelength conversion element 16 as light emitting elements.

従来における出力光量の調整は、図4に示すように駆動信号のパルス振幅31を変化させて出力光量を制御する方法を使用しており、パルス周期33は1μs、パルス幅34は0.5μsとする。その駆動電力と出力光量の関係は、図5に示すように11.5W程度のしきい値32を持った特性となる。すなわち、11.5Wまでは電力を投入してもほとんど光らず、それ以上の駆動電力で急激に出力光量が増加する特性となっている。   The conventional adjustment of the output light amount uses a method of controlling the output light amount by changing the pulse amplitude 31 of the drive signal as shown in FIG. 4, and the pulse period 33 is 1 μs and the pulse width 34 is 0.5 μs. To do. The relationship between the driving power and the output light quantity has a characteristic having a threshold value 32 of about 11.5 W as shown in FIG. In other words, even when power is applied up to 11.5 W, there is almost no light, and the output light quantity increases rapidly with more driving power.

ここで、しきい値32では出力光量が0になるわけではなく多少の光が出力されるが、これは発光部11aが複数あり、それぞれの発光部11aにおけるしきい値32が異なるために起きている現象である。ここでは図5に示すように、出力光量の傾きを直線近似して、出力光量が0になるラインとの交点の駆動電力をしきい値32としている。   Here, the threshold value 32 does not mean that the output light quantity is zero, but some light is output, but this occurs because there are a plurality of light emitting units 11a and the threshold values 32 in the respective light emitting units 11a are different. It is a phenomenon. Here, as shown in FIG. 5, the slope of the output light amount is linearly approximated, and the drive power at the intersection with the line where the output light amount becomes 0 is set as the threshold value 32.

本実施形態では、制御部20は、出力光量を0.5Wから4Wの範囲にて調整する。例えば、光量コントロール信号23が4Wに設定されたとき、制御部20は光量モニター信号22が4Wに相当する値になるように駆動信号21の振幅を調整して光源装置をAPC駆動する。   In the present embodiment, the control unit 20 adjusts the output light amount in the range of 0.5W to 4W. For example, when the light amount control signal 23 is set to 4 W, the control unit 20 performs APC driving of the light source device by adjusting the amplitude of the drive signal 21 so that the light amount monitor signal 22 becomes a value corresponding to 4 W.

図5に示すように、このときの駆動電力は42.6W、光変換効率は9.4%となった。この状態では光変換効率がほぼ最大の状態で駆動されていることがわかる。しかし、この光源装置を、出力光量が0.5Wになるように調整して使用した場合、駆動電力は16.2W、光変換効率は3.1%になり、光変換効率が低下してしまう。   As shown in FIG. 5, the driving power at this time was 42.6 W, and the light conversion efficiency was 9.4%. In this state, it can be seen that the light conversion efficiency is almost the maximum. However, when this light source device is used so that the output light amount is adjusted to 0.5 W, the driving power is 16.2 W, the light conversion efficiency is 3.1%, and the light conversion efficiency is lowered. .

上記従来例に対し、本実施形態では、図6に示すように駆動信号21のパルス幅34を変化させずにパルス周期33を変化させることにより、駆動電力の時間平均値を変化させて出力光量を調整する。制御部20では、光量コントロール信号23に応じたパルス周期33があらかじめ決められており、制御部20内のメモリに計算式として格納されている。このパルス周期33の計算式は事前の実験により最適な値が設定されている。例えば本実施形態では、以下の式(1)を用いる。   In contrast to the above-described conventional example, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, by changing the pulse period 33 without changing the pulse width 34 of the drive signal 21, the time average value of the drive power is changed and the output light quantity is changed. Adjust. In the control unit 20, a pulse period 33 corresponding to the light amount control signal 23 is determined in advance, and is stored as a calculation formula in a memory in the control unit 20. The calculation formula of the pulse period 33 is set to an optimum value by a prior experiment. For example, in this embodiment, the following formula (1) is used.

Figure 2010177406
Figure 2010177406

ここで、Tpはパルス周期33(μs)、Pvは光量コントロール信号23の光量指示値(W)である。ここでは、パルス幅34は上記従来例と等しい0.5μsとしている。
式(1)では、出力光量4Wにおけるパルス周期33は1μsとなり、前記従来例と等しい駆動条件となる。
Here, Tp is the pulse period 33 (μs), and Pv is the light quantity instruction value (W) of the light quantity control signal 23. Here, the pulse width 34 is set to 0.5 μs, which is equal to the conventional example.
In the equation (1), the pulse period 33 at the output light amount 4 W is 1 μs, and the driving conditions are the same as in the conventional example.

光量コントロール信号23を変更して出力光量を調整するときは、制御部20は、駆動信号21のパルス周期33を、式(1)に則って変更する。このときに光量コントロール信号23とほぼ等しい出力光量が得られるように式(1)の係数が決められている。例えば、出力光量が0.5Wになるように調整するときは、パルス周期33は式(1)より約3.3μsに設定される。この条件ではパルス振幅31を変更しなくても概ね0.5Wの出力光量が得られる。   When the output light quantity is adjusted by changing the light quantity control signal 23, the control unit 20 changes the pulse period 33 of the drive signal 21 according to the equation (1). At this time, the coefficient of the expression (1) is determined so that an output light amount substantially equal to the light amount control signal 23 is obtained. For example, when adjusting the output light amount to be 0.5 W, the pulse period 33 is set to about 3.3 μs from the equation (1). Under this condition, an output light amount of approximately 0.5 W can be obtained without changing the pulse amplitude 31.

さらに、制御部20は、光量モニター信号22が光量コントロール信号23に対応する値になるように駆動信号21のパルス振幅31を調整して光源装置をAPC駆動する。
このような駆動方法を用いた結果、駆動電力と出力光量の関係は図7のようになった。出力光量が0.5Wになるように調整して使用した場合、駆動電力は12.9W、光変換効率は3.9%となり、従来例に比べて改善されていることが分かる。また、しきい値32は8.8Wとなり、従来例に比べて低下している。
Further, the control unit 20 adjusts the pulse amplitude 31 of the drive signal 21 so that the light quantity monitor signal 22 becomes a value corresponding to the light quantity control signal 23 and APC drives the light source device.
As a result of using such a driving method, the relationship between the driving power and the output light quantity is as shown in FIG. When adjusted and used so that the amount of output light is 0.5 W, the driving power is 12.9 W and the light conversion efficiency is 3.9%, which is an improvement over the conventional example. Further, the threshold value 32 is 8.8 W, which is lower than the conventional example.

本実施形態のように、パルス幅34は変更せずに、パルス周期33を長くして出力光量の調整を行うことにより、出力光量の調整を行っても光変換効率の低下が少なくなるため、低消費電力の光源装置を提供することができる。本実施形態ではパルス振幅31を調整してAPC駆動したが、パルス周期33やパルス幅34を調整して駆動電力を調整し、APC駆動しても良い。   As in this embodiment, by adjusting the output light amount by increasing the pulse period 33 without changing the pulse width 34, the reduction in light conversion efficiency is reduced even if the output light amount is adjusted. A light source device with low power consumption can be provided. In this embodiment, the APC driving is performed by adjusting the pulse amplitude 31, but the APC driving may be performed by adjusting the driving power by adjusting the pulse period 33 and the pulse width 34.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について、図8および図9を参照して説明する。図8は本実施形態における駆動信号を示す図、図9はその駆動電力と出力光量の関係を示す図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram showing drive signals in this embodiment, and FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the drive power and the output light quantity.

本実施形態の駆動方法は、図8に示すようにパルス周期33とパルス幅34の両方を変更して制御する方法である。
本実施形態においても、制御部20は、出力光量を0.5Wから4Wの範囲にて調整する。出力光量が4Wにおける駆動条件は第1実施形態と同様であるが、図8に示すように駆動信号21のパルス周期33とパルス幅34の両方を変化させて出力光量を調整する。制御部20では、光量コントロール信号23に応じたパルス周期33とパルス幅34があらかじめ決められており、制御部20内のメモリに計算式として格納されている。このパルス周期33とパルス幅34の計算式は事前の実験により最適な値が設定されている。例えば本実施形態では、以下の式(2)、式(3)を用いる。
The driving method of the present embodiment is a method of controlling by changing both the pulse period 33 and the pulse width 34 as shown in FIG.
Also in the present embodiment, the control unit 20 adjusts the output light amount in the range of 0.5W to 4W. The drive condition when the output light quantity is 4 W is the same as that of the first embodiment, but the output light quantity is adjusted by changing both the pulse period 33 and the pulse width 34 of the drive signal 21 as shown in FIG. In the control unit 20, a pulse period 33 and a pulse width 34 corresponding to the light amount control signal 23 are determined in advance, and are stored as calculation formulas in a memory in the control unit 20. The calculation formulas for the pulse period 33 and the pulse width 34 are set to optimum values by a prior experiment. For example, in this embodiment, the following formulas (2) and (3) are used.

Figure 2010177406
Figure 2010177406

Figure 2010177406
Figure 2010177406

ここで、Tpはパルス周期33(μs)、Pvは光量コントロール信号23の光量指示値(W)、Twはパルス幅34(μs)である。
式(2)、式(3)では、出力光量4Wにおけるパルス周期33は1μs、パルス幅34は0.5μsとなり、前記従来例と等しい駆動条件であるが、光量指示値Pvが4Wよりも低いときには、パルス幅34は長くなり、パルス周期33はパルス幅34に応じてさらに長くなるという駆動条件になっている。
Here, Tp is the pulse period 33 (μs), Pv is the light amount instruction value (W) of the light amount control signal 23, and Tw is the pulse width 34 (μs).
In the expressions (2) and (3), the pulse period 33 in the output light quantity 4W is 1 μs, the pulse width 34 is 0.5 μs, and the driving conditions are the same as in the conventional example, but the light quantity instruction value Pv is lower than 4W. In some cases, the driving condition is that the pulse width 34 becomes longer and the pulse period 33 becomes longer according to the pulse width 34.

例えば、出力光量が0.5Wになるように調整するときは、パルス周期33は式(2)より約17.0μsに、パルス幅34は式(3)より2.3μsに設定される。この条件ではパルス振幅31を変更しなくても概ね0.5Wの出力光量が得られる。   For example, when the output light quantity is adjusted to 0.5 W, the pulse period 33 is set to about 17.0 μs from the equation (2), and the pulse width 34 is set to 2.3 μs from the equation (3). Under this condition, an output light amount of approximately 0.5 W can be obtained without changing the pulse amplitude 31.

さらに、制御部20は、光量モニター信号22が光量コントロール信号23に対応する値になるように駆動信号21のパルス振幅31を調整して光源装置をAPC駆動する。
このような駆動方法を用いた結果、駆動電力と出力光量の関係は図9のようになった。
Further, the control unit 20 adjusts the pulse amplitude 31 of the drive signal 21 so that the light quantity monitor signal 22 becomes a value corresponding to the light quantity control signal 23 and APC drives the light source device.
As a result of using such a driving method, the relationship between the driving power and the output light quantity is as shown in FIG.

出力光量が0.5Wになるように調整して使用した場合、駆動電力は11.9W、光変換効率は4.2%、しきい値32は6.8Wとなり、従来例のみならず、第1実施形態に比べてもさらに改善されていることが分かる。   When the output light amount is adjusted to 0.5 W, the driving power is 11.9 W, the light conversion efficiency is 4.2%, and the threshold value 32 is 6.8 W. It can be seen that the improvement is further improved compared to the first embodiment.

なお、本実施形態ではパルス振幅31を調整してAPC駆動したが、パルス周期33やパルス幅34を調整して駆動電力を調整し、APC駆動しても良い。   In this embodiment, the APC drive is performed by adjusting the pulse amplitude 31, but the drive power may be adjusted by adjusting the pulse period 33 and the pulse width 34 to perform the APC drive.

本実施形態のように、前記駆動信号のパルス幅34は、光量コントロール信号23の光量指示値がより低いときにより長くなるよう制御されることにより、出力光量を低減させてパルス周期33を長くしたときに、パルス間での冷却効果によって出力光の立ち上がりが遅くなり、光変換効率が低下してしまうことを補償することができる。また、波長変換素子のレーザー光を吸収する特性により、特に基本レーザー光の平均パワーが小さい時に波長変換素子の温度が低下してしまうような場合においても、光変換効率が低下してしまうことを補償することができる。このことにより、出力光量の調整を行っても光変換効率の低下がさらに少なくなるため、さらに低消費電力の光源装置を提供することができる。    As in this embodiment, the pulse width 34 of the drive signal is controlled to be longer when the light intensity instruction value of the light intensity control signal 23 is lower, thereby reducing the output light intensity and extending the pulse period 33. Sometimes, it is possible to compensate that the rise of the output light is delayed due to the cooling effect between the pulses and the light conversion efficiency is lowered. In addition, due to the characteristics of the wavelength conversion element that absorbs laser light, the light conversion efficiency is reduced even when the temperature of the wavelength conversion element decreases, particularly when the average power of the basic laser light is small. Can be compensated. As a result, even if the output light quantity is adjusted, the decrease in light conversion efficiency is further reduced, so that a light source device with even lower power consumption can be provided.

(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態について図10を参照して説明する。
本実施形態では、上記第1、第2実施形態の光源装置を備える画像表示装置としてのプロジェクターについて説明する。図10は本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, a projector as an image display device including the light source device of the first and second embodiments will be described. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the projector according to the present embodiment.

本実施形態のプロジェクター(画像表示装置)100は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出する赤色レーザー光源装置101R、緑色レーザー光源装置101G、青色レーザー光源装置101Bを備えており、これらレーザー光源装置が上記第1、第2実施形態の光源装置(レーザーモジュール10)である。   The projector (image display device) 100 according to the present embodiment includes a red laser light source device 101R, a green laser light source device 101G, and a blue laser light source device 101B that emit red light, green light, and blue light, respectively. The apparatus is the light source apparatus (laser module 10) of the first and second embodiments.

プロジェクター100は、レーザー光源装置101R,101G,101Bから射出された各色光をそれぞれ変調する透過型の液晶ライトバルブ(画像形成装置)104R,104G,104Bと、液晶ライトバルブ104R,104G,104Bから射出された光を合成して投射レンズ107に導くクロスダイクロイックプリズム(色合成手段)106と、液晶ライトバルブ104R,104G,104Bによって形成された像を拡大してスクリーン110に投射する投射レンズ(投射手段)107と、を備えている。さらに、プロジェクター100は、レーザー光源装置101R,101G,101Bから射出されたレーザー光の照度分布を均一化させるための均一化光学系102R,102G,102Bを備えており、照度分布が均一化された光によって液晶ライトバルブ104R,104G,104Bを照明している。本実施形態では、均一化光学系102R,102G、102Bは、例えばホログラム102aとフィールドレンズ102bによって構成されている。   The projector 100 emits light from the transmissive liquid crystal light valves (image forming apparatuses) 104R, 104G, and 104B and the liquid crystal light valves 104R, 104G, and 104B that modulate the color lights emitted from the laser light source devices 101R, 101G, and 101B, respectively. A projection lens (projection means) that magnifies and projects the image formed by the liquid crystal light valves 104R, 104G, and 104B and a cross dichroic prism (color synthesis means) 106 that synthesizes the light and guides it to the projection lens 107 107). Furthermore, the projector 100 includes uniformizing optical systems 102R, 102G, and 102B for making the illuminance distribution of the laser light emitted from the laser light source devices 101R, 101G, and 101B uniform, and the illuminance distribution is made uniform. The liquid crystal light valves 104R, 104G, and 104B are illuminated with light. In the present embodiment, the uniformizing optical systems 102R, 102G, and 102B are configured by, for example, a hologram 102a and a field lens 102b.

各液晶ライトバルブ104R,104G,104B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106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、合成された光は投射光学系である投射レンズ107によりスクリーン110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 respective liquid crystal light valves 104R, 104G, and 104B are incident on the cross dichroic prism 106. This prism is formed by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged in a cross shape on the inner surface thereof. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light representing a color image. The synthesized light is projected onto the screen 110 by the projection lens 107, which is a projection optical system, and an enlarged image is displayed.

本実施形態のプロジェクター100においては、赤色レーザー光源装置101R、緑色レーザー光源装置101G、青色レーザー光源装置101Bとして上記第1、第2実施形態の光源装置10が用いられているので、出力光量の調整を行っても光変換効率の低下が少ない、すなわち低消費電力のプロジェクターを実現することができる。   In the projector 100 according to the present embodiment, the light source device 10 according to the first and second embodiments is used as the red laser light source device 101R, the green laser light source device 101G, and the blue laser light source device 101B. It is possible to realize a projector with little reduction in light conversion efficiency, that is, low power consumption.

なお、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、反射型のライトバルブを用いても良いし、液晶以外の光変調装置を用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型液晶ライトバルブやDMD(Digital Micromirror 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すればよい。   Although a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulator, a reflective light valve may be used, or a light modulator other than liquid crystal may be used. Examples of such a light valve include a reflective liquid crystal light valve and a DMD (Digital Micromirror Device). What is necessary is just to change suitably the structure of a projection optical system according to the kind of light valve used.

本発明の実施形態に係る光源装置のブロック図である。It is a block diagram of the light source device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るレーザーモジュールの上面図である。It is a top view of the laser module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るレーザーモジュールの側面図である。It is a side view of the laser module concerning the embodiment of the present invention. 従来の駆動信号を示す図である。It is a figure which shows the conventional drive signal. 従来の駆動電力と出力光量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the conventional drive power and output light quantity. 本発明の第1実施形態に係る駆動信号を示す図である。It is a figure which shows the drive signal which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る駆動電力と出力光量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive electric power and output light quantity which concern on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る駆動信号を示す図である。It is a figure which shows the drive signal which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る駆動電力と出力光量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive electric power and output light quantity which concern on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るプロジェクターの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projector which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

10…レーザーモジュール、11…レーザーアレイチップ、16…波長変換素子、17…外部ミラー、18…受光素子、20…制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser module, 11 ... Laser array chip | tip, 16 ... Wavelength conversion element, 17 ... External mirror, 18 ... Light receiving element, 20 ... Control part.

Claims (4)

発光素子と、
共振器ミラーと、
波長変換素子と、を含み、
前記発光素子と前記共振器ミラーの間で発生した基本レーザー光を、前記波長変換素子に通して波長変換された出力光を生成するレーザーモジュールと、
前記レーザーモジュールをパルス状の駆動信号で駆動する制御部と、からなる光源装置であって、
前記制御部は、外部からの光量コントロール信号に応じて、前記レーザーモジュールの前記駆動信号のパルス周期を変化させることにより、前記出力光の光量を調整することを特徴とする光源装置。
A light emitting element;
A resonator mirror,
A wavelength conversion element,
A laser module that generates basic laser light generated between the light emitting element and the resonator mirror, and outputs wavelength-converted output light through the wavelength conversion element;
A light source device comprising: a controller that drives the laser module with a pulsed drive signal;
The light source apparatus according to claim 1, wherein the control unit adjusts a light amount of the output light by changing a pulse period of the drive signal of the laser module in accordance with a light amount control signal from the outside.
前記駆動信号のパルス幅が一定であることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein a pulse width of the drive signal is constant. 前記駆動信号のパルス幅は、前記光量コントロール信号の光量指示値がより低いときにより長くなるよう制御されることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   2. The light source device according to claim 1, wherein the pulse width of the drive signal is controlled to be longer when the light intensity instruction value of the light intensity control signal is lower. 請求項1から3のいずれか一項に記載の光源装置を備え、前記光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする画像表示装置。   An image display device comprising the light source device according to claim 1, wherein an image is displayed using light from the light source device.
JP2009017707A 2009-01-29 2009-01-29 Light source device and image display device Withdrawn JP2010177406A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009017707A JP2010177406A (en) 2009-01-29 2009-01-29 Light source device and image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009017707A JP2010177406A (en) 2009-01-29 2009-01-29 Light source device and image display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010177406A true JP2010177406A (en) 2010-08-12

Family

ID=42708060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009017707A Withdrawn JP2010177406A (en) 2009-01-29 2009-01-29 Light source device and image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010177406A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7296897B2 (en) Projection display apparatus, system, and method
JP4341685B2 (en) Light source device and projector
US7835409B2 (en) Illumination light source device and laser projection device
JP5211663B2 (en) Light source device, projector device, monitor device, lighting device
US7354157B2 (en) Image display device and light source device
JP4416018B2 (en) Wavelength conversion element, light source device, illumination device, monitor device, and projector
US7471854B2 (en) Laser module allowing direct light modulation and laser display employing the same
JP2008508559A (en) Projection display apparatus, system and method
KR20070116960A (en) Manufacturable vertical extended cavity surface emitting laser arrays
KR20080003386A (en) Frequency stabilized vertical extended cavity surface emitting lasers
JP2012195611A (en) Laser light source device, monitoring device, image display unit, and control method of laser light source device
US8050300B2 (en) Laser beam source device, lighting device, image display apparatus, and monitoring apparatus
US7839553B2 (en) Light source module
JP2007163973A (en) Light source device and projector equipped with light source device
JP2014228558A (en) Light source device and projector
US7801196B2 (en) Light source device, lighting device, monitoring device, and image display apparatus
JP2009044033A (en) Semiconductor laser, light source device, illumination device, projector and monitoring device
WO2008015951A1 (en) Display device
JP2010177406A (en) Light source device and image display device
KR100724971B1 (en) Laser projector for controlling light source by itself
US8541729B2 (en) Image display system having a detection of an overlapping in the output timing of laser beams
JP2008192717A (en) Laser light source device, projector, monitor device, and method of driving semiconductor laser
JP2006317662A (en) Light source device, scanning display unit, and projector
JP2007173491A (en) Light source device and projector
JP2007114460A (en) Image display device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120403