JP2013057786A - Laser source device and image projection apparatus - Google Patents

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Yuichi Miura
雄一 三浦
Kazuhiro Yoshida
和弘 吉田
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Ushio Denki KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser source device that allows the sufficient reduction of speckle noise, and to provide an image projection apparatus with which a projection image of reliably reduced sighting of speckle noise on a projection screen is obtained, and of which the laser source device has reduced failure rate.SOLUTION: The laser source device comprises: a laser source including a plurality of laser beam emitting units; lighting control means for causing the respective laser beam emitting units to light in a pulsed manner sequentially at a lighting repetition frequency of 15 Hz or more; and an optical member for condensing a laser beam emitted from the laser source and for emitting the condensed light. The laser beams emitted from the respective laser beam emitting units are condensed on the same position on an optical axis of the optical member. An image projection apparatus comprises the laser source device, and an integrator of which an optical axis is identical with the rotational axis of a reflection system, and of which an irradiated surface is disposed on a condensed position of reflected light from a second reflecting mirror.

Description

本発明は、レーザ光源装置、および、当該レーザ光源装置を具えた例えばプロジェクタ装置等の画像投影装置に関する。   The present invention relates to a laser light source device and an image projection device such as a projector device provided with the laser light source device.

現在、例えば、液晶パネルやDMD(登録商標)素子を用いた画像投影装置としてプロジェクタ装置が広く用いられているが、近年においては、プロジェクタ装置に用いられる光源として、レーザ光を利用する技術の開発が進められている。   Currently, for example, a projector apparatus is widely used as an image projection apparatus using a liquid crystal panel or a DMD (registered trademark) element, but in recent years, development of a technique using a laser beam as a light source used in the projector apparatus. Is underway.

しかしながら、プロジェクタ装置における光源としてレーザ光源装置が用いられる場合には、スクリーン上において、『スペックルノイズ』と称される、ギラギラとしたチラツキが生ずることが観測される。この現象は、コヒーレント光であるレーザ光をスクリーン等に投射して映像光を観測すると、位相の合った光が干渉して観測者の網膜上に光量の強弱が生じることで発生するものである。   However, when a laser light source device is used as a light source in the projector device, it is observed that a glaring flicker called “speckle noise” occurs on the screen. This phenomenon occurs when the image light is observed by projecting a laser beam, which is coherent light, onto a screen or the like, and the light in phase is interfered and the intensity of light is generated on the retina of the observer. .

スペックルノイズを低減する方法としては、これまでに種々の方法が提案されている。 例えば、特許文献1の特許第4379482号公報には、レーザ光源から出射されるレーザ光の光路を変換して重畳照明素子に入射させる光路変換手段を移動手段によって移動させてレーザ光源装置からインテグレータに至る光路を時間的に変化させることによりスペックルノイズを低減させる方法が記載されている。   Various methods have been proposed so far for reducing speckle noise. For example, in Japanese Patent No. 4379482 of Patent Document 1, an optical path conversion unit that converts an optical path of laser light emitted from a laser light source and enters the superimposed illumination element is moved by a moving unit, and the laser light source device is transferred to the integrator. A method is described in which speckle noise is reduced by temporally changing the optical path to reach.

特許第4379482号公報Japanese Patent No. 4379482

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、スペックル低減手段としての光路変換手段を機械的に駆動させることが必要となり、レーザ光源装置自体が大型化すると共に、駆動部の耐久性がレーザ光源の寿命に比べて短く、レーザ光源装置の故障率を高める原因となる、といった問題がある。   However, in the method described in Patent Document 1, it is necessary to mechanically drive the optical path conversion means as the speckle reduction means, and the laser light source device itself is increased in size, and the durability of the drive unit is the same as that of the laser light source. There is a problem that it is shorter than the lifetime and increases the failure rate of the laser light source device.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、スペックルノイズを十分に低減することのできるレーザ光源装置、および、投射画面におけるスペックルノイズの視認が確実に低減された投影画像が得られると共に、レーザ光源装置の故障率が低減された画像投影装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and a laser light source device capable of sufficiently reducing speckle noise, and a projection in which speckle noise on a projection screen is surely reduced. It is an object of the present invention to provide an image projection apparatus in which an image is obtained and the failure rate of the laser light source device is reduced.

本発明のレーザ光源装置は、複数のレーザ光出射部を具えたレーザ光源と、前記レーザ光出射部の各々を順次に15Hz以上の点灯繰り返し周波数でパルス状に点灯させる点灯制御手段と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を集光して出射する光学部材とを具えてなり、
前記レーザ光出射部の各々から出射されるレーザ光が前記光学部材の光軸上の同一の位置に集光されることを特徴とする。
The laser light source device of the present invention includes a laser light source having a plurality of laser light emitting portions, lighting control means for sequentially turning on each of the laser light emitting portions at a lighting repetition frequency of 15 Hz or more, and the laser. An optical member that condenses and emits laser light emitted from the light source;
The laser light emitted from each of the laser light emitting portions is condensed at the same position on the optical axis of the optical member.

本発明のレーザ光源装置においては、前記レーザ光出射部は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸に沿って延びる軸と垂直な同一平面上に並ぶよう複数配置された構成とすることができる。また、前記レーザ光出射部は、当該レーザ光出射部から出射されるレーザ光の光軸に沿って延びる軸を中心とする同一円周上の位置に並ぶよう配置された構成とされていることが好ましい。   In the laser light source device of the present invention, a plurality of the laser light emitting portions are arranged so as to be aligned on the same plane perpendicular to the axis extending along the optical axis of the laser light emitted from the laser light source. Can do. In addition, the laser light emitting portion is configured to be arranged at a position on the same circumference around an axis extending along the optical axis of the laser light emitted from the laser light emitting portion. Is preferred.

また、本発明のレーザ光源装置においては、前記レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、
前記点灯制御手段が、当該赤色レーザ光源、当該青色レーザ光源および当該緑色レーザ光源の各々に対応して設けられた構成とされていることが好ましい。
In the laser light source device of the present invention, the laser light source includes a red laser light source that emits red laser light, a blue laser light source that emits blue laser light, and a green laser light source that emits green laser light. Including
It is preferable that the lighting control unit is configured to correspond to each of the red laser light source, the blue laser light source, and the green laser light source.

さらにまた、本発明のレーザ光源装置においては、前記レーザ光出射部の各々は、レーザ素子と当該レーザ素子から出射されたレーザ光の広がり角を制御するコリメータレンズにより構成されたものとすることができる。   Still further, in the laser light source device of the present invention, each of the laser beam emitting portions may be constituted by a laser element and a collimator lens that controls a spread angle of the laser beam emitted from the laser element. it can.

本発明の画像投影装置は、上記のレーザ光源装置と、当該レーザ光源装置より入射されるレーザ光を均一な強度の光として出射するインテグレータとを具えており、
前記インテグレータは、光軸が当該レーザ光源装置における前記光学部材の光軸に一致し、かつ、光入射面が当該レーザ光源装置から出射されるレーザ光が集光される位置に配置されていることを特徴とする。
An image projection device of the present invention comprises the above laser light source device and an integrator that emits laser light incident from the laser light source device as light of uniform intensity,
The integrator is arranged such that the optical axis coincides with the optical axis of the optical member in the laser light source device, and the light incident surface is disposed at a position where the laser light emitted from the laser light source device is condensed. It is characterized by.

本発明のレーザ光源装置によれば、レーザ光源における複数のレーザ光出射部の各々が、点灯制御手段によって、順次に所定のサイクルでパルス状に点灯されると共に、レーザ光出射部の各々から出射されるレーザ光が光学部材によって当該光学部材の光軸上の同一の位置に集光される構成とされていることにより、出射されるレーザ光は、集光位置に対して入射方向が時間的に変化されることとなる。これにより、当該レーザ光源装置から出射されるレーザ光による干渉パターンの位置が時間的にずれること(互いに異なる複数種の干渉パターンが重ね合わせられること)により干渉パターンが平均化されるので、スペックルノイズを確実に低滅することができる。また、機械的駆動機構を有さないので、レーザ光源装置の故障率を低減することができる。   According to the laser light source device of the present invention, each of the plurality of laser beam emitting units in the laser light source is sequentially turned on in a predetermined cycle by the lighting control means and emitted from each of the laser beam emitting units. Since the laser beam to be emitted is condensed at the same position on the optical axis of the optical member by the optical member, the incident direction of the emitted laser light is temporally relative to the condensing position. Will be changed. As a result, the interference pattern is averaged when the position of the interference pattern due to the laser light emitted from the laser light source device is shifted in time (multiple types of interference patterns different from each other are superimposed). Noise can be reliably reduced. In addition, since no mechanical drive mechanism is provided, the failure rate of the laser light source device can be reduced.

従って、上記レーザ光源装置を具えた投影装置によれば、投射画面におけるスペックルノイズの視認が確実に低減され、しかも、レーザ光源装置からインテグレータまでの光学的な距離が一定の大きさとなる構成を採ることもできるので、インテグレータでの光の補足率が時間的に変化することがなく、明るさの変化が低減された投影画像を得ることができる。   Therefore, according to the projection device including the laser light source device, the speckle noise on the projection screen is reliably reduced, and the optical distance from the laser light source device to the integrator is a constant size. Therefore, it is possible to obtain a projection image in which a change in brightness is reduced without a temporal change in the light capture rate in the integrator.

本発明の画像投影装置に係るプロジェクタ装置の一例における構成の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of a structure in an example of the projector apparatus which concerns on the image projector of this invention. 図1に示すプロジェクタ装置におけるレーザ光源装置を構成するレーザ光源の一例における構成の概略を示す、(A)平面図、(B)(A)におけるA−A線断面図である。2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A, illustrating an outline of a configuration of an example of a laser light source that constitutes a laser light source device in the projector apparatus illustrated in FIG. 1. 図2に示すレーザ光源の点灯方法を説明するための観念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a method of lighting the laser light source shown in FIG. 2. 図2に示すレーザ光源の点灯制御方法を示すタイミングチャート図である。It is a timing chart figure which shows the lighting control method of the laser light source shown in FIG. 本発明のレーザ光源装置におけるレーザ光源の他の構成例を示す、(A)平面図、(B)(A)におけるA−A線断面図である。It is the (A) top view which shows the other structural example of the laser light source in the laser light source apparatus of this invention, (B) AA sectional view taken on the line in (A). 本発明のレーザ光源装置におけるレーザ光源のさらに他の構成例を示す、(A)平面図、(B)(A)におけるA−A線断面図である。It is the (A) top view which shows the further another structural example of the laser light source in the laser light source apparatus of this invention, (A) The sectional view on the AA line in (A). 本発明のレーザ光源装置におけるレーザ光源のさらに他の構成例を示す、(A)平面図、(B)(A)におけるA−A線断面図である。It is the (A) top view which shows the further another structural example of the laser light source in the laser light source apparatus of this invention, (A) The sectional view on the AA line in (A).

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の画像投影装置に係るプロジェクタ装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
このプロジェクタ装置は、レーザ光源装置10と、レーザ光源装置10から入射されるレーザ光を均一な強度の光として出射するロッド状のインテグレータ50と、インテグレータ50から出射されるレーザ光の広がり角を制御してDMD(登録商標)などの空間変調素子52に入射させるコリメータレンズ51と、空間変調素子52において変調されて形成された映像光をスクリーンS上に拡大投射する投射レンズ53とを備えている。コリメータレンズ51は、その光軸がインテグレータ50の光軸CI と一致する状態で配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of an example of a projector apparatus according to an image projection apparatus of the present invention.
The projector device controls the laser light source device 10, the rod-shaped integrator 50 that emits laser light incident from the laser light source device 10 as light of uniform intensity, and the spread angle of the laser light emitted from the integrator 50. A collimator lens 51 that is incident on a spatial modulation element 52 such as DMD (registered trademark), and a projection lens 53 that enlarges and projects the image light modulated by the spatial modulation element 52 on the screen S. . The collimator lens 51 is arranged in a state where its optical axis coincides with the optical axis C I of the integrator 50.

レーザ光源装置10は、複数のレーザ光源を備えたレーザ光出射機構20と、各々のレーザ光源に対応する複数の電源26A,26B,26Cおよび複数の点灯制御手段27A,27B,27Cと、レーザ光出射機構20から出射されるレーザ光を集光してインテグレータ50の光入射面50Aに入射させる例えば凸レンズよりなる集光レンズ15とを備えている。集光レンズ15は、その光軸がインテグレータ50の光軸CI と一致する状態で配置されている。 The laser light source device 10 includes a laser light emitting mechanism 20 having a plurality of laser light sources, a plurality of power supplies 26A, 26B, 26C and a plurality of lighting control means 27A, 27B, 27C corresponding to each laser light source, and laser light. A condensing lens 15 made of, for example, a convex lens is provided for condensing the laser light emitted from the emission mechanism 20 and entering the light incident surface 50A of the integrator 50. The condenser lens 15 is arranged in a state where its optical axis coincides with the optical axis C I of the integrator 50.

レーザ光出射機構20は、青色レーザ光(波長460nm)を出射する青色レーザ光源21A,緑色レーザ光(波長530nm)を出射する緑色レーザ光源21Bおよび赤色レーザ光(例えば波長640nm)を出射する赤色レーザ光源21Cと、各々のレーザ光源21A,21B,21Cの光出射方向前方側の位置に配置された、互いに波長選択特性の異なる板状の第1のダイクロイックミラー28A,板状の第2のダイクロイックミラー28Bおよび板状の第3のダイクロイックミラー28Cとを備えている。
各々のレーザ光源21A,21B,21Cは、例えば、出射されるレーザ光の光軸が互いに平行に延びるよう、配置されており、各々のダイクロイックミラー28A,28B,28Cは、光出射面がレーザ光源21A,21B,21Cから出射されるレーザ光の光軸に対して傾斜した状態で、インテグレータレンズ50の光軸方向に互いに平行に並ぶよう配置されている。
The laser light emitting mechanism 20 includes a blue laser light source 21A that emits blue laser light (wavelength 460 nm), a green laser light source 21B that emits green laser light (wavelength 530 nm), and a red laser that emits red laser light (for example, wavelength 640 nm). The light source 21C, the plate-shaped first dichroic mirror 28A, and the plate-shaped second dichroic mirror, which are arranged at positions on the front side in the light emission direction of the respective laser light sources 21A, 21B, and 21C, have different wavelength selection characteristics. 28B and a plate-like third dichroic mirror 28C.
Each of the laser light sources 21A, 21B, and 21C is arranged, for example, so that the optical axes of the emitted laser light extend in parallel with each other, and each of the dichroic mirrors 28A, 28B, and 28C has a light emitting surface that is a laser light source. In a state inclined with respect to the optical axis of the laser beams emitted from 21A, 21B, and 21C, they are arranged in parallel with each other in the optical axis direction of the integrator lens 50.

青色レーザ光源21Aは、図2に示すように、平板状の支持基板25を具えており、この支持基板25における、当該支持基板25に垂直に延びる軸(以下、「レーザ光源の光軸」という。)CL を中心とする同一円周上の周方向に等間隔毎に並んだ位置に、複数(この例においては9つ)のレーザ光出射部22A〜22Iが配置されている。
各々のレーザ光出射部22A〜22Iは、例えば半導体レーザ素子よりなるレーザ素子23およびこのレーザ素子23から出射されたレーザ光の広がり角を制御するコリメータレンズ24により構成されており、各々のレーザ光出射部22A〜22Iからのレーザ光が例えばレーザ光源の光軸CL と平行に出射される。
この青色レーザ光源21Aは、レーザ光源の光軸CL がインテグレータ50の光軸CI と直交し、レーザ光源の光軸CL が第1のダイクロイックミラー28Aの光出射面と交差する位置と、インテグレータ50の光軸CI が第3のダイクロイックミラー28Cの光出射面と交差する位置とが一致する状態で、配置されている。
As shown in FIG. 2, the blue laser light source 21 </ b> A includes a flat support substrate 25, and an axis (hereinafter, referred to as “laser light source optical axis”) extending perpendicularly to the support substrate 25 in the support substrate 25. .) A plurality (nine in this example) of laser light emitting portions 22A to 22I are arranged at positions arranged at equal intervals in the circumferential direction on the same circumference centered on C L.
Each of the laser beam emitting units 22A to 22I includes a laser element 23 made of, for example, a semiconductor laser element, and a collimator lens 24 that controls the spread angle of the laser beam emitted from the laser element 23. in parallel to emit the optical axis C L of the laser beam from the emitting portion 22A~22I for example a laser light source.
The blue laser light source 21A is set to the position the optical axis C L of the laser light source is perpendicular to the optical axis C I of the integrator 50, the optical axis C L of the laser light source intersects the light emitting surface of the first dichroic mirror 28A, optical axis C I of the integrator 50 is in a state where a position intersecting the light emitting surface of the third dichroic mirror 28C coincide, is arranged.

青色レーザ光源21Aに係る点灯制御手段27Aは、各々のレーザ光出射部22A〜22Iのレーザ素子23に対する電源26Aよりの給電動作をON/OFF制御することによりレーザ光出射部22A〜22Iのレーザ素子23の各々を順次にパルス状に点灯させる機能を有する。
一のレーザ素子23の繰り返し点灯周波数fは15Hz以上、例えば100Hzとされる(図4参照)。この理由は、次のとおりである。すなわち、所定の時間の間に、スクリーンS上において表示される干渉パターン(スペックルパターン)の種類の数が多くなるほど、観測者によってスペックルノイズを認識されにくくすることができるが、一般に、人間の目の視認速度はおよそ1/15秒(15Hz)程度とされているので、レーザ光源におけるレーザ素子23の数との関係において、一のレーザ素子23の繰り返し点灯周波数を15Hz以上、すなわち人間の目の視認速度以上の点灯繰り返し周波数で点灯させれば、スクリーンS上においてスペックルノイズが視認されることを確実に防止することができるためである。一方、繰り返し点灯周波数が15Hzよりも小さい場合には、観測者はそれよりも少ないパターン(例えば本実施例のように9個のレーザ素子では、6種類程度)しか足し合わせられず、干渉パターンを平均化する数が少ないため、使用するレーザ素子の数に対して十分な効果を得ることができない。
また、一のレーザ素子23の点灯状態保持時間は長くとも1/30秒とされる。例えば、2個のレーザ素子を繰り返し点灯周波数15Hzで交互に点灯させる場合に、1/ 30秒間点灯状態を保持するとスペックルノイズ低減効果が得られる。
The lighting control means 27A related to the blue laser light source 21A performs ON / OFF control of the power feeding operation from the power supply 26A to the laser elements 23 of the respective laser beam emitting units 22A to 22I, thereby controlling the laser elements of the laser beam emitting units 22A to 22I. Each of 23 has a function of sequentially lighting in a pulse shape.
The repetition lighting frequency f of one laser element 23 is 15 Hz or more, for example, 100 Hz (see FIG. 4). The reason for this is as follows. That is, as the number of types of interference patterns (speckle patterns) displayed on the screen S increases during a predetermined time, speckle noise can be more difficult to be recognized by an observer. Since the eye viewing speed is about 1/15 second (15 Hz), the repetition lighting frequency of one laser element 23 is 15 Hz or more in relation to the number of laser elements 23 in the laser light source, that is, human This is because it is possible to reliably prevent the speckle noise from being visually recognized on the screen S by lighting at a lighting repetition frequency equal to or higher than the visual recognition speed. On the other hand, when the repetitive lighting frequency is lower than 15 Hz, the observer can add only a smaller pattern (for example, about six types with nine laser elements as in this embodiment), and the interference pattern is reduced. Since the number to be averaged is small, a sufficient effect cannot be obtained with respect to the number of laser elements to be used.
The lighting state holding time of one laser element 23 is 1/30 seconds at the longest. For example, in the case where two laser elements are alternately lit at a repetition frequency of 15 Hz, a speckle noise reduction effect can be obtained by maintaining the lit state for 1/30 second.

この例においては、緑色レーザ光源21Bおよび赤色レーザ光源21Cは、青色レーザ光源21Aと同一の構成を有し、緑色レーザ光源21Bは、レーザ光源の光軸CL がインテグレータ50の光軸CI と直交し、レーザ光源の光軸CL が第2のダイクロイックミラー28Bの光出射面と交差する位置と、インテグレータ50の光軸CI が第2のダイクロイックミラー28Cの光出射面と交差する位置とが一致する状態で、配置されており、赤色レーザ光源21Cは、レーザ光源の光軸CL がインテグレータ50の光軸CI と直交し、レーザ光源の光軸CL が第3のダイクロイックミラー28Cの光出射面と交差する位置と、インテグレータ50の光軸CI が第3のダイクロイックミラー28Cの光出射面と交差する位置とが一致する状態で、配置されている。
また、緑色レーザ光源21Bに係る点灯制御手段27Bおよび赤色レーザ光源21Cに係る点灯制御手段27Cについても、青色レーザ光源21Aに係る点灯制御手段27Aと同一の構成を有している。
In this example, green laser light source 21B and the red laser light source 21C has the same configuration as the blue laser light source 21A, the green laser light source 21B, the optical axis C L of the laser light source and the optical axis C I of the integrator 50 orthogonal, the position where the optical axis C L of the laser light source intersects the light exit surface of the second dichroic mirror 28B, a position where the optical axis C I of the integrator 50 intersects the light exit surface of the second dichroic mirror 28C The red laser light source 21C is arranged such that the optical axis C L of the laser light source is orthogonal to the optical axis C I of the integrator 50, and the optical axis C L of the laser light source is the third dichroic mirror 28C. In a state where the position intersecting with the light exit surface of the light source coincides with the position where the optical axis C I of the integrator 50 intersects with the light exit surface of the third dichroic mirror 28C. Has been.
The lighting control means 27B related to the green laser light source 21B and the lighting control means 27C related to the red laser light source 21C have the same configuration as the lighting control means 27A related to the blue laser light source 21A.

上記のプロジェクタ装置においては、レーザ光源装置10におけるレーザ光出射機構20から出射されたレーザ光が集光レンズ15によって集光されてインテグレータ50の光入射面50Aに入射される。具体的に説明すると、レーザ光出射機構20における青色レーザ光源21Aにおいては、図3(A)および図4(A)に示すように、第1のレーザ光出射部22Aのレーザ素子23に対する電源26Aよりの給電動作がON/OFF制御されることにより第1のレーザ光出射部22Aのレーザ素子23がパルス状に点灯される。次いで、図3(B)および図4(B)に示すように、第1のレーザ光出射部22Aのレーザ素子23に対する給電がOFFされて消灯されるのと同時に第2のレーザ光出射部22Bのレーザ素子23が点灯されるよう、第2のレーザ光出射部22Bのレーザ素子23に対する電源26Aよりの給電動作がON/OFF制御されることにより第2のレーザ光出射部22Bのレーザ素子23がパルス状に点灯される。そして、第3のレーザ光出射部22C〜第8のレーザ光出射部22Hの各々についても、第1のレーザ光出射部22Aおよび第2のレーザ光出射部22Bと同様に、順次にレーザ素子23がパルス状に点灯され、その後、図3(I)および図4(I)に示すように、第8のレーザ光出射部22Hのレーザ素子23に対する給電がOFFされて消灯されるのと同時に(図4(H))第9のレーザ光出射部22Iのレーザ素子23が点灯されるよう、第9のレーザ光出射部22Iのレーザ素子23に対する電源26Aよりの給電動作がON/OFF制御されることにより第9のレーザ光出射部22Iのレーザ素子23がパルス状に点灯される。このように、各々のレーザ光出射部22A〜22Iのレーザ素子23に対する電源26Aよりの給電動作が点灯制御手段によってON/OFF制御されることにより各々のレーザ光出射部22A〜22Iのレーザ素子23が順次にパルス状に点灯される。この例においては、図4(J)に示すように、各々のレーザ光出射部22A〜22Iにおけるレーザ素子23による光パルスが時間的に連続し、青色レーザ光源21全体として一定の出力が得られるよう各々のレーザ光出射部22A〜22Iのレーザ素子23が点灯制御される。
また、緑色レーザ光源21Bおよび赤色レーザ光源21Cにおいても、点灯制御手段27B,27Cによって青色レーザ光源21と同様の点灯制御が行われる。ここに、各々のレーザ光源21A,21B,21Cにおいては、インテグレータ50に対するレーザ光の入射方向が互いに同一である位置のレーザ光出射部におけるレーザ素子23が必ずしも同時に点灯される必要はない。
In the projector device described above, the laser light emitted from the laser light emitting mechanism 20 in the laser light source device 10 is condensed by the condenser lens 15 and is incident on the light incident surface 50A of the integrator 50. More specifically, in the blue laser light source 21A in the laser light emitting mechanism 20, as shown in FIGS. 3A and 4A, the power supply 26A for the laser element 23 of the first laser light emitting unit 22A. By turning ON / OFF the power supply operation, the laser element 23 of the first laser beam emitting portion 22A is lit in a pulse shape. Next, as shown in FIGS. 3B and 4B, the power supply to the laser element 23 of the first laser beam emitting unit 22A is turned off and the second laser beam emitting unit 22B is turned off at the same time. The power supply operation from the power source 26A to the laser element 23 of the second laser light emitting unit 22B is ON / OFF controlled so that the laser element 23 of the second laser light emitting unit 22B is turned on. Is lit in pulses. Further, each of the third laser light emitting part 22C to the eighth laser light emitting part 22H is also sequentially subjected to the laser element 23 similarly to the first laser light emitting part 22A and the second laser light emitting part 22B. Is turned on in a pulse shape, and thereafter, as shown in FIGS. 3 (I) and 4 (I), the power supply to the laser element 23 of the eighth laser beam emitting portion 22H is turned off and turned off simultaneously ( FIG. 4 (H)) The power supply operation from the power source 26A to the laser element 23 of the ninth laser light emitting part 22I is ON / OFF controlled so that the laser element 23 of the ninth laser light emitting part 22I is turned on. As a result, the laser element 23 of the ninth laser beam emitting portion 22I is turned on in pulses. In this way, the power supply operation from the power source 26A to the laser elements 23 of the respective laser beam emitting units 22A to 22I is ON / OFF controlled by the lighting control means, whereby the laser elements 23 of the respective laser beam emitting units 22A to 22I. Are sequentially turned on in pulses. In this example, as shown in FIG. 4 (J), the light pulses from the laser elements 23 in the respective laser light emitting portions 22A to 22I are temporally continuous, and a constant output is obtained as a whole of the blue laser light source 21. The laser elements 23 of the respective laser beam emitting portions 22A to 22I are controlled to be turned on.
In the green laser light source 21B and the red laser light source 21C, the same lighting control as that of the blue laser light source 21 is performed by the lighting control means 27B and 27C. Here, in each of the laser light sources 21A, 21B, and 21C, the laser elements 23 in the laser light emitting portions at positions where the incident directions of the laser light to the integrator 50 are the same do not necessarily have to be turned on simultaneously.

そして、青色レーザ光源21Aから出射された青色レーザ光が第1のダイクロイックミラー28Aにより反射され、その反射光が第2のダイクロイックミラー28Bを透過した透過光に、緑色レーザ光源21Bから出射された緑色レーザ光が第2のダイクロイックミラー28Bにより反射された反射光が合成され、さらに、第2のダイクロイックミラー28Bによって合成された青色レーザ光と緑色レーザ光の合成光が第3のダイクロイックミラー28Cを透過した透過光に、赤色レーザ光源21Cから出射された赤色レーザ光が第3のダイクロイックミラー28Cにより反射された反射光が合成されて出射される。   Then, the blue laser light emitted from the blue laser light source 21A is reflected by the first dichroic mirror 28A, and the reflected light passes through the second dichroic mirror 28B, and the green light emitted from the green laser light source 21B. The reflected light reflected by the second dichroic mirror 28B is combined, and the combined light of the blue laser light and the green laser light combined by the second dichroic mirror 28B is transmitted through the third dichroic mirror 28C. The transmitted light is combined with the reflected light of the red laser light emitted from the red laser light source 21C and reflected by the third dichroic mirror 28C, and emitted.

レーザ光出射機構20から出射された光(図1において二点鎖線で示す。)は、集光レンズ15によって、インテグレータ50の光入射面50Aに対する入射角度が例えば一定の大きさに維持されると共に、インテグレータ50の光入射面50Aに対する入射方向のみが経時的に変化される状態で、インテグレータ50の光入射面50Aにおける光軸CI 上の位置に集光されて入射される。
そして、インテグレータ50によって強度が均一化されたレーザ光は、インテグレータ50に対する入射角と同一の出射角で出射され、空間変調素子52によって変調されることにより形成された映像光が投射レンズ53を介してスクリーンSに拡大投射される。
The light emitted from the laser light emitting mechanism 20 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 1) is maintained by the condenser lens 15 at an incident angle with respect to the light incident surface 50A of the integrator 50, for example, at a constant magnitude. only the incident direction with respect to the light incident surface 50A of the integrator 50 is in a state of being changed over time, is incident is condensed at a position on the optical axis C I in the light incident surface 50A of the integrator 50.
The laser light whose intensity is made uniform by the integrator 50 is emitted at the same emission angle as the incident angle with respect to the integrator 50, and the image light formed by being modulated by the spatial modulation element 52 is passed through the projection lens 53. Is enlarged and projected on the screen S.

而して、上記構成のレーザ光源装置10によれば、各々のレーザ光源21A,21B,21Cにおける同一平面内に位置された複数のレーザ光出射部22A〜22Iの各々が点灯制御手段27A,27B,27Cによって順次に所定のサイクルでパルス状に点灯されると共に、レーザ光出射部22A〜22Iの各々から出射されるレーザ光が集光レンズ15によって当該集光レンズ15の光軸CI 上の同一の位置に集光される構成とされていることにより、各々のレーザ光源21A,21B,21Cから出射されるレーザ光は、集光位置に対する入射方向が時間的に変化されてインテグレータ50の光入射面50Aに入射されることとなる。これにより、スクリーンS上に形成される干渉パターンの位置が時間的にずれること(互いに異なる複数種の干渉パターンが重ね合わせられること)により干渉パターンが平均化されるので、スペックルノイズを確実に低滅することできる。また、機械的駆動機構を有さないので、装置の故障率を低減することができる。 Thus, according to the laser light source device 10 configured as described above, each of the plurality of laser light emitting portions 22A to 22I located in the same plane in each of the laser light sources 21A, 21B, and 21C is turned on by the lighting control means 27A and 27B. sequentially while being turned pulsed at a predetermined cycle by 27C, a laser beam emitted from each laser light emitting portion 22A~22I is on the optical axis C I of the condenser lens 15 by the condenser lens 15 Since the laser beams emitted from the respective laser light sources 21A, 21B, and 21C are configured to be focused at the same position, the incident direction with respect to the focused position is temporally changed so that the light from the integrator 50 is emitted. The light enters the incident surface 50A. As a result, the interference pattern is averaged by shifting the position of the interference pattern formed on the screen S in time (a plurality of different interference patterns are superimposed on each other), so that speckle noise can be reliably ensured. Can be extinct. In addition, since there is no mechanical drive mechanism, the failure rate of the apparatus can be reduced.

従って、上記レーザ光源装置10を具えたプロジェクタ装置によれば、スクリーンSにおけるスペックルノイズの視認が確実に低減され、しかも、機械的駆動機構を有さないので、装置の故障率を低減することができる。   Therefore, according to the projector device provided with the laser light source device 10, the speckle noise on the screen S can be surely reduced and the mechanical drive mechanism is not provided, so that the failure rate of the device can be reduced. Can do.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、青色レーザ光源、緑色レーザ光源および赤色レーザ光源のすべてが上記の実施形態に係る構成(点灯制御手段を具えた構成)を有している必要はなく、少なくとも一のレーザ光源が上記の実施形態に係る構成を有していれば、スペックルノイズ低減効果を得ることができる。
また、レーザ光源は、各々のレーザ素子の光パルスが時間的に連続するよう点灯制御される必要は必ずしもない。
さらにまた、レーザ光源の構成は上記実施の形態に係るものに限定されず、例えばレーザ光出射部の数(レーザ素子の数)は2個以上であればよく、光源が同一平面上に設置される必要はない。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, it is not necessary that all of the blue laser light source, the green laser light source, and the red laser light source have the configuration according to the above-described embodiment (the configuration that includes the lighting control unit), and at least one laser light source has the above-described implementation. If it has the structure which concerns on a form, the speckle noise reduction effect can be acquired.
Further, it is not always necessary for the laser light source to be controlled so that the light pulses of the respective laser elements are continuous in time.
Furthermore, the configuration of the laser light source is not limited to that according to the above embodiment. For example, the number of laser light emitting portions (the number of laser elements) may be two or more, and the light sources are installed on the same plane. There is no need to

さらにまた、図5に示すように、レーザ光源21は、複数のレーザ光出射部22が平板状の支持基板25における、当該支持基板25に垂直に延びる軸(レーザ光源の光軸)CL を中心とする互いに異なる円周上の位置であって、互いに等角度間隔毎に離間して並んだ位置に配置された構成のものとされていてもよい。このレーザ光源21においては、各々異なる円周上に位置される隣接する2つのレーザ光出射部22が一のグループとされ、各グループ221〜229毎に順次にレーザ素子23が所定の点灯繰り返し周波数(15Hz以上)でパルス状に点灯される。このようなレーザ光源21が用いられた構成のものにおいては、上記のスペックル低減効果を一層確実に得ることができると共に、レーザ光を高い強度で出射することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 5, the laser light source 21 has an axis (optical axis of the laser light source) C L in which a plurality of laser light emitting portions 22 extend perpendicularly to the support substrate 25 in the flat support substrate 25. It may be configured to be arranged at positions that are different from each other in the center and are arranged at intervals of equal angular intervals. In this laser light source 21, two adjacent laser beam emitting portions 22 positioned on different circumferences are made into one group, and the laser element 23 is sequentially turned on at a predetermined lighting repetition frequency for each group 221 to 229. Lights up in pulses at 15 Hz or higher. In the configuration using such a laser light source 21, the above speckle reduction effect can be obtained more reliably, and the laser beam can be emitted with high intensity.

さらにまた、図6に示すように、レーザ光源21は、複数(この例においては9つ)のレーザ光出射部22A〜22Iが二次元的にアレイ状に(縦横に並んで)配置された構成のものとされていてもよい。このレーザ光源21においては、レーザ光出射部22A〜22Iの各々から出射されるレーザ光の、インテグレータの光入射面に対する入射角が例えば0°〜25°の範囲内の大きさとされる。
このようなレーザ光源21を具えた構成のものにおいても、図2に示す構成のレーザ光源と同様に、各々のレーザ光出射部22A〜22Iのレーザ素子23に対する電源26Aよりの給電動作が点灯制御手段によってON/OFF制御されることにより各々のレーザ光出射部22A〜22Iのレーザ素子23が順次にパルス状に点灯され、例えば各々のレーザ光出射部22A〜22Iにおけるレーザ素子23による光パルスが時間的に連続し、レーザ光源21全体として一定の出力が得られるよう各々のレーザ光出射部22A〜22Iのレーザ素子23が点灯制御されることにより、上記の実施形態に係るものと同様の効果が得られる。
このような構成のレーザ光源21においても、図7に示すように、一方向、例えば横方向(縦方向であってもよい)に並ぶ3つのレーザ光出射部が一のグループとされ、各グループ221〜223毎に順次にレーザ素子23が所定の点灯繰り返し周波数(15Hz以上)でパルス状に点灯されるよう構成されていてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 6, the laser light source 21 has a configuration in which a plurality (nine in this example) of laser light emitting portions 22 </ b> A to 22 </ b> I are two-dimensionally arranged in an array (aligned vertically and horizontally). It may be said. In the laser light source 21, the incident angle of the laser light emitted from each of the laser light emitting portions 22 </ b> A to 22 </ b> I with respect to the light incident surface of the integrator is set in a range of, for example, 0 ° to 25 °.
Even in the configuration including such a laser light source 21, the power supply operation from the power source 26A to the laser elements 23 of the respective laser beam emitting portions 22A to 22I is controlled to be turned on, similarly to the laser light source having the configuration shown in FIG. By the ON / OFF control by the means, the laser elements 23 of the respective laser beam emitting units 22A to 22I are sequentially turned on in a pulse shape. For example, the light pulses by the laser elements 23 in the respective laser beam emitting units 22A to 22I are emitted. By controlling the lighting of the laser elements 23 of the respective laser beam emitting units 22A to 22I so as to obtain a constant output as a whole for the laser light source 21, the same effects as those according to the above embodiment are obtained. Is obtained.
Also in the laser light source 21 having such a configuration, as shown in FIG. 7, three laser light emitting portions arranged in one direction, for example, the horizontal direction (or may be the vertical direction) are made into one group. The laser element 23 may be configured to be lit in pulses at a predetermined lighting repetition frequency (15 Hz or higher) sequentially every 221 to 223.

10 レーザ光源装置
15 集光レンズ
20 レーザ光出射機構
21 レーザ光源
21A 青色レーザ光源
21B 緑色レーザ光源
21C 赤色レーザ光源
22,22A〜22I レーザ光出射部
221〜229 グループ
23 レーザ素子
24 コリメータレンズ
25 支持基板
26A,26B,26C 電源
27A,27B,27C 点灯制御手段
28A 第1のダイクロイックミラー
28B 第2のダイクロイックミラー
28C 第3のダイクロイックミラー
50 インテグレータ
50A 光入射面
51 コリメータレンズ
52 空間変調素子
53 投射レンズ
L レーザ光源の光軸
I インテグレータの光軸
S スクリーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser light source device 15 Condensing lens 20 Laser light emission mechanism 21 Laser light source 21A Blue laser light source 21B Green laser light source 21C Red laser light source 22, 22A-22I Laser light emission part 221-229 Group 23 Laser element 24 Collimator lens 25 Support substrate 26A, 26B, 26C Power supply 27A, 27B, 27C Lighting control means 28A First dichroic mirror 28B Second dichroic mirror 28C Third dichroic mirror 50 Integrator 50A Light incident surface 51 Collimator lens 52 Spatial modulation element 53 Projection lens C L optical axis S screen of the optical axis C I integrator of the laser light source

Claims (6)

複数のレーザ光出射部を具えたレーザ光源と、前記レーザ光出射部の各々を順次に15Hz以上の点灯繰り返し周波数でパルス状に点灯させる点灯制御手段と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を集光して出射する光学部材とを具えてなり、
前記レーザ光出射部の各々から出射されるレーザ光が前記光学部材の光軸上の同一の位置に集光されることを特徴とするレーザ光源装置。
A laser light source having a plurality of laser beam emitting units, lighting control means for sequentially lighting each of the laser beam emitting units in a pulsed manner at a lighting repetition frequency of 15 Hz or more, and a laser beam emitted from the laser light source An optical member that collects and emits light,
The laser light source apparatus characterized in that the laser light emitted from each of the laser light emitting portions is condensed at the same position on the optical axis of the optical member.
前記レーザ光出射部は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸に沿って延びる軸と垂直な同一平面上に並ぶよう複数配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光源装置。   2. The laser according to claim 1, wherein a plurality of the laser beam emitting units are arranged so as to be aligned on the same plane perpendicular to an axis extending along an optical axis of the laser beam emitted from the laser light source. Light source device. 前記レーザ光出射部は、当該レーザ光出射部から出射されるレーザ光の光軸に沿って延びる軸を中心とする同一円周上の位置に並ぶよう複数配置されていることを特徴とする請求項2に記載のレーザ光源装置。   A plurality of the laser beam emitting units are arranged so as to be arranged at positions on the same circumference centering on an axis extending along the optical axis of the laser beam emitted from the laser beam emitting unit. Item 3. The laser light source device according to Item 2. 前記レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、
前記点灯制御手段が、当該赤色レーザ光源、当該青色レーザ光源および当該緑色レーザ光源の各々に対応して設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のレーザ光源装置。
The laser light source includes a red laser light source that emits red laser light, a blue laser light source that emits blue laser light, and a green laser light source that emits green laser light,
The laser light source according to any one of claims 1 to 3, wherein the lighting control means is provided corresponding to each of the red laser light source, the blue laser light source, and the green laser light source. apparatus.
前記レーザ光出射部の各々は、レーザ素子と当該レーザ素子から出射されたレーザ光の広がり角を制御するコリメータレンズにより構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のレーザ光源装置。   Each of the said laser beam emitting part is comprised by the collimator lens which controls the spreading angle of the laser beam and the laser beam radiate | emitted from the said laser element. The laser light source device described. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のレーザ光源装置と、当該レーザ光源装置より入射されるレーザ光を均一な強度の光として出射するインテグレータとを具えており、
前記インテグレータは、光軸が当該レーザ光源装置における前記光学部材の光軸に一致し、かつ、光入射面が当該レーザ光源装置から出射されるレーザ光が集光される位置に配置されていることを特徴とする画像投影装置。
The laser light source device according to any one of claims 1 to 5 and an integrator that emits laser light incident from the laser light source device as light of uniform intensity,
The integrator is arranged such that the optical axis coincides with the optical axis of the optical member in the laser light source device, and the light incident surface is disposed at a position where the laser light emitted from the laser light source device is condensed. An image projection apparatus characterized by the above.
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