JP2015169725A - Light source module and projection device - Google Patents

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暁棠 葛
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良輔 下澤
吉宏 勢田
Yoshihiro Seida
吉宏 勢田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source module capable of properly controlling a light volume even when accuracy of arrangement of a light source element and light reduction component is low.SOLUTION: The light source module has a laser element for emitting light. The light emitted from the laser element enters a first light reduction member. The first light reduction member is configured so that its permeability is reduced at a constant ratio in a first direction in an incidence surface, and transmits light which enters with permeability corresponding to the incidence position. The light transmitted the first light reduction member then enters a second light reduction member. The second light reduction member is configured so that its permeability is increased at the same constant ratio with that of the first light reduction member in the first direction in the incidence surface, and transmits the light entered with permeability corresponding to the incidence position. Driving means drives the first light reduction member and/or second light reduction member along the first direction.

Description

本発明は、レーザ素子を具備する光源モジュールに関する。   The present invention relates to a light source module including a laser element.

通常、レーザ素子を用いた表示装置では、表示する画像に応じて、レーザ素子から出射させる光量を変化させている。具体的には、レーザ素子の駆動電流などを制御することで、レーザ素子の光量を変化させている。ところで、表示装置によっては、レーザ素子の光量を大きく低減させるような使われ方がなされる場合がある。例えば、照度が大きく変化するような環境の中で使用される表示装置(1つの例では車載用ヘッドアップディスプレイ)では、夜間の使用時には昼間の使用時よりもかなり低い光量に設定される傾向にある。そのような低い光量を実現するためにレーザ素子の駆動電流などを低くすると、レーザ素子の出力が不安定になるようなキンク(駆動電流と光出力との関係が非線形になるような現象)が発生する場合がある。キンクが発生すると、低輝度階調の制御が困難となり、映像がちらつく可能性がある。   Usually, in a display device using a laser element, the amount of light emitted from the laser element is changed according to the image to be displayed. Specifically, the light amount of the laser element is changed by controlling the drive current of the laser element. By the way, depending on the display device, it may be used in such a way as to greatly reduce the light quantity of the laser element. For example, in a display device (in one example, an in-vehicle head-up display) used in an environment where the illuminance changes greatly, the light intensity tends to be set to be much lower during nighttime use than during daytime use. is there. If the drive current of the laser element is lowered in order to realize such a low light quantity, there is a kink that causes the output of the laser element to become unstable (a phenomenon in which the relationship between the drive current and the optical output becomes nonlinear). May occur. When a kink occurs, it becomes difficult to control the low luminance gradation and the image may flicker.

このようなキンクは、駆動電流などを制御する手法とは別の手法にて光量を変化させれば抑制することができるものと考えられる。例えば、特許文献1には、偏光成分に応じて透過量の異なる同一の偏光ビームスプリッタを、外部鏡筒内に回転自在に配置された内部鏡筒の回転軸に直交する平面に対称かつ当該平面とそれぞれ角度θだけ傾けて配置し、レーザ光源からの直線偏光を光軸が内部鏡筒の回転軸と一致するように入射させ、内部鏡筒を所望の位置に回転させることで、出射光軸と入射光軸とを一致させつつ出射光の光量を調整する技術が提案されている。   Such a kink can be suppressed by changing the amount of light by a method different from the method for controlling the drive current and the like. For example, Patent Document 1 discloses that the same polarization beam splitter having a different transmission amount according to the polarization component is symmetrical to a plane orthogonal to the rotation axis of the inner barrel arranged rotatably in the outer barrel and the plane. And the linearly polarized light from the laser light source is made incident so that the optical axis coincides with the rotation axis of the inner lens barrel, and the inner lens barrel is rotated to a desired position, whereby the outgoing optical axis And a technique for adjusting the amount of outgoing light while matching the incident optical axis.

特開平11−258526号公報JP 11-258526 A

しかしながら、上記した特許文献1に記載された技術では、2つの偏光ビームスプリッタを収容した内部鏡筒を回転させていたため、部品点数が多くなり、装置が大型化する傾向にあった。加えて、特許文献1に記載された技術では、内部鏡筒の回転に連動して出射光の光軸が変化しないように、偏光ビームスプリッタを精度良く配置する必要があった。   However, in the technique described in Patent Document 1 described above, since the internal lens barrel that accommodates the two polarization beam splitters is rotated, the number of parts increases, and the apparatus tends to be large. In addition, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to accurately arrange the polarization beam splitter so that the optical axis of the emitted light does not change in conjunction with the rotation of the inner barrel.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、光源素子及び減光部品の配置の精度が悪くとも、光量を適切に制御することが可能な光源モジュールを提供することを主な目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a light source module capable of appropriately controlling the amount of light even if the accuracy of the arrangement of the light source element and the light reducing component is poor. Is the main purpose.

請求項に記載の発明は、設定された光量を出射する光源モジュールであって、光を発するレーザ素子と、前記光が入射する位置に配置され、当該光の入射面における第1方向に一定の割合で低下する透過率を有する第1の減光部材と、前記第1の減光部材を透過した光が入射する位置に配置され、当該光の入射面における前記第1方向に前記一定の割合で上昇する透過率を有する第2の減光部材と、光が入射する位置を変化させるように、前記第1の減光部材及び/又は前記第2の減光部材を前記第1方向に沿って駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする。   The invention described in claim is a light source module that emits a set amount of light, and is arranged at a position where the light is incident and a laser element that emits light, and is constant in a first direction on the incident surface of the light A first dimming member having a transmittance that decreases at a rate, and a position where light transmitted through the first dimming member is incident, and the constant rate in the first direction on the incident surface of the light The first dimming member and / or the second dimming member along the first direction so as to change the position where the light is incident and the second dimming member having a transmittance that rises at And driving means for driving.

第1実施例に係る光源モジュールの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the light source module which concerns on 1st Example. NDフィルタ部の構成を示す。The structure of an ND filter part is shown. NDフィルタの平面図及び透過特性を示す。The top view and transmission characteristic of ND filter are shown. NDフィルタによる減光の様子を示す。The state of light reduction by the ND filter is shown. NDフィルタの個々の透過特性及び合成透過特性を示すグラフである。It is a graph which shows each transmission characteristic and synthetic | combination transmission characteristic of ND filter. 第1実施例に係る光源モジュールの具体的な構成例を示す。The specific structural example of the light source module which concerns on 1st Example is shown. 第1実施例の変形例によるNDフィルタ部の構成を示す。The structure of the ND filter part by the modification of 1st Example is shown. 第2実施例に係る光源モジュールの概略構成を示す。The schematic structure of the light source module which concerns on 2nd Example is shown.

本発明の好適な実施形態では、設定された光量を出射する光源モジュールは、光を発するレーザ素子と、前記光が入射する位置に配置され、当該光の入射面における第1方向に一定の割合で低下する透過率を有する第1の減光部材と、前記第1の減光部材を透過した光が入射する位置に配置され、当該光の入射面における前記第1方向に前記一定の割合で上昇する透過率を有する第2の減光部材と、光が入射する位置を変化させるように、前記第1の減光部材及び/又は前記第2の減光部材を前記第1方向に沿って駆動する駆動手段と、を備える。   In a preferred embodiment of the present invention, the light source module that emits a set amount of light is disposed at a position where the light is incident, a laser element that emits light, and a constant ratio in the first direction on the light incident surface. And a first dimming member having a transmittance that decreases at a position where the light transmitted through the first dimming member is incident, and the light is incident at a certain ratio in the first direction on the incident surface. The first dimming member and / or the second dimming member along the first direction so that the second dimming member having the increasing transmittance and the position where the light is incident are changed. Driving means for driving.

上記の光源モジュールは、光を発するレーザ素子を備える。レーザ素子から出射した光は、第1の減光部材に入射する。第1の減光部材は、その透過率が、入射面における第1方向に一定の割合で低下するように構成されており、光の入射位置に対応する透過率で入射した光を透過する。第1の減光部材を透過した光は、第2の減光部材に入射する。第2の減光部材は、その透過率が、入射面における第1方向に、第1の減光部材と同じ一定の割合で上昇するように構成されており、光の入射位置に対応する透過率で入射した光を透過する。駆動手段は、第1の減光部材及び/又は第2の減光部材を、第1方向に沿って駆動する。好適な例では、減光部材はND(減光)フィルタである。   The light source module includes a laser element that emits light. The light emitted from the laser element enters the first dimming member. The first dimming member is configured such that the transmittance thereof decreases at a constant rate in the first direction on the incident surface, and transmits the incident light at a transmittance corresponding to the incident position of the light. The light transmitted through the first dimming member is incident on the second dimming member. The second dimming member is configured such that the transmittance thereof increases in the first direction on the incident surface at the same constant rate as that of the first dimming member, and the transmission corresponding to the incident position of light. Transmits incident light at a rate. The driving means drives the first dimming member and / or the second dimming member along the first direction. In a preferred example, the dimming member is an ND (dimming) filter.

上記の光源モジュールは、レーザ素子から出射した光を、第1及び第2の減光部材により設定された光量まで減光して出射する。ここで、第1の減光部材と第2の減光部材は、第1方向における位置の変化に対して透過率が逆方向に変化するように構成されているので、光の入射位置のずれに起因する第1の減光部材での透過率の変化と第2の減光部材での透過率の変化は相互に打ち消しあうため、入射位置のずれの影響を抑制することができる。   The light source module diminishes the light emitted from the laser element to the light amount set by the first and second light reducing members and emits the light. Here, the first dimming member and the second dimming member are configured such that the transmittance changes in the opposite direction with respect to the change in the position in the first direction. Since the change in the transmittance at the first dimming member and the change in the transmittance at the second dimming member due to the above cancel each other, the influence of the shift in the incident position can be suppressed.

上記の光源モジュールの好適な例では、前記駆動手段は、前記設定された光量に応じて、前記減光部材を前記入射面と平行な方向に移動させる。他の好適な例では、前記駆動手段は、前記設定された光量に応じて、前記減光部材を前記入射面内で回転させる。   In a preferred example of the light source module, the driving unit moves the dimming member in a direction parallel to the incident surface according to the set light amount. In another preferred example, the driving unit rotates the dimming member within the incident surface according to the set light amount.

上記の光源モジュールの一態様では、前記駆動手段は、前記第1の減光部材及び前記第2の減光部材を互いに逆方向に駆動する。これにより、レーザ素子からの光を、設定された光量に減光することができる。   In one aspect of the light source module, the driving unit drives the first dimming member and the second dimming member in opposite directions. Thereby, the light from a laser element can be reduced to the set light quantity.

上記の光源モジュールの他の一態様では、前記レーザ素子は、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子であり、前記減光部材は、前記複数のレーザ素子からの光の合成光を減光する。この態様では、複数の波長のレーザ光間の位置ずれの影響を低減することにより、カラーバランスを保ちつつ減光を行うことができる。   In another aspect of the light source module, the laser element is a plurality of laser elements that emit light of different wavelengths, and the dimming member attenuates a combined light from the plurality of laser elements. To do. In this aspect, it is possible to reduce the light while maintaining the color balance by reducing the influence of the positional deviation between the laser beams having a plurality of wavelengths.

好適な例では、上記の光源モジュールは投影装置の光源として使用される。   In a preferred example, the above light source module is used as a light source of a projection apparatus.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施例]
図1は、第1実施例に係る光源モジュール10の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、光源モジュール10は、レーザ素子1と、NDフィルタ部2と、アクチュエータ3と、制御部4とを有する。光源モジュール10は、例えば、投影装置(プロジェクタ)、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、光ピックアップなどに適用される。
[First embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a light source module 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the light source module 10 includes a laser element 1, an ND filter unit 2, an actuator 3, and a control unit 4. The light source module 10 is applied to, for example, a projection device (projector), a head-up display, a head-mounted display, an optical pickup, and the like.

レーザ素子1は、RGB3色のレーザ光を出射するレーザダイオード(LD:Laser Diode)を備え、赤色レーザ光Lr、緑色レーザ光Lg及び青色レーザ光LbをND(Neutral Density)フィルタ部2に向けて出射する。なお、以下の説明においては、レーザ光の色を区別する必要が無い場合には単に「レーザ光L」と記す。また、レーザ光のことを単に「光」と呼ぶことがある。   The laser element 1 includes a laser diode (LD) that emits RGB three-color laser light, and directs the red laser light Lr, the green laser light Lg, and the blue laser light Lb toward an ND (Neutral Density) filter unit 2. Exit. In the following description, when it is not necessary to distinguish the colors of the laser beams, they are simply referred to as “laser beams L”. In addition, laser light is sometimes simply referred to as “light”.

NDフィルタ部2は、同一形状の矩形の2枚のND(減光)フィルタ2A及び2Bで構成される(図2参照)。NDフィルタ2A、2Bは、可視光の全波長を所定の透過率で透過するフィルタである。NDフィルタ2A、2Bは、部位に応じて徐々に異なる透過率(光学濃度)を有するように、ND膜のパターンが入射面上に形成されている。   The ND filter unit 2 includes two rectangular ND (darkening) filters 2A and 2B having the same shape (see FIG. 2). The ND filters 2A and 2B are filters that transmit all wavelengths of visible light with a predetermined transmittance. In the ND filters 2A and 2B, the pattern of the ND film is formed on the incident surface so that the transmittance (optical density) gradually varies depending on the part.

アクチュエータ3は、入射面の向きを変えずにNDフィルタ2A、2Bを駆動し、光が入射されるNDフィルタ上の位置を変える。なお、アクチュエータ3は、本発明における「駆動手段」の一例である。   The actuator 3 drives the ND filters 2A and 2B without changing the direction of the incident surface, and changes the position on the ND filter where the light is incident. The actuator 3 is an example of the “driving means” in the present invention.

制御部4は、設定された光量、即ち、光源モジュール10から出射すべき光量に応じてアクチュエータ3を制御する。また、制御部4は、レーザ素子1に入力する電流又は電圧を制御する。この場合、制御部4は、レーザ素子1に入力する電流又は電圧を、レーザ素子1におけるキンク(電流又は電圧と光出力との関係が非線形になるような現象)の影響が生じない電流値又は電圧値以上に保持する。具体的には、レーザ素子1においてキンクの影響が生じる電流又は電圧についての閾値を予め求めておき、制御部4は、当該閾値以上の電流又は電圧をレーザ素子1に入力する。   The control unit 4 controls the actuator 3 according to the set light amount, that is, the light amount to be emitted from the light source module 10. The control unit 4 controls the current or voltage input to the laser element 1. In this case, the control unit 4 sets the current or voltage input to the laser element 1 to a current value that does not affect the kink in the laser element 1 (a phenomenon in which the relationship between the current or voltage and the optical output becomes nonlinear) or Hold above voltage. Specifically, a threshold value for a current or voltage that causes the kink in the laser element 1 is obtained in advance, and the control unit 4 inputs a current or voltage that is equal to or greater than the threshold value to the laser element 1.

次に、NDフィルタ部2について詳しく説明する。図2は、NDフィルタ部2の構成を示す。NDフィルタ2A、2Bは、レーザ素子1から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、レーザ素子1の光が入射される。NDフィルタ2A、2Bは、それぞれのレーザ素子1側の入射面が平行となるように配置されている。また、NDフィルタ2Aはレーザ素子1から出射された光Lが入射する位置に配置され、NDフィルタ2BはNDフィルタ2Aを透過した光Lが入射する位置に配置されている。こうして、レーザ素子1から出射した光は、NDフィルタ2AとNDフィルタ2Bを順に透過する。   Next, the ND filter unit 2 will be described in detail. FIG. 2 shows the configuration of the ND filter unit 2. The ND filters 2 </ b> A and 2 </ b> B are disposed with their incident surfaces directed perpendicular to the optical axis of the light emitted from the laser element 1, and the light of the laser element 1 is incident thereon. The ND filters 2A and 2B are arranged so that the incident surfaces on the respective laser elements 1 side are parallel to each other. The ND filter 2A is disposed at a position where the light L emitted from the laser element 1 is incident, and the ND filter 2B is disposed at a position where the light L transmitted through the ND filter 2A is incident. Thus, the light emitted from the laser element 1 passes through the ND filter 2A and the ND filter 2B in order.

図3(a)、(b)は、それぞれNDフィルタ2A、2Bの入射面を示す正面図、即ち、入射面をレーザ素子1側から見た図である。図3(c)、(d)は、それぞれNDフィルタ2A、2Bの透過特性を示す。図3(a)、(b)に示すように、NDフィルタ2A、2Bは矩形形状であり、その長手(長辺)方向、即ち図中のX方向に沿って透過率が連続的に変化するグラデーションフィルタとして構成される。   3A and 3B are front views showing the incident surfaces of the ND filters 2A and 2B, respectively, that is, the incident surfaces viewed from the laser element 1 side. 3C and 3D show the transmission characteristics of the ND filters 2A and 2B, respectively. As shown in FIGS. 3A and 3B, the ND filters 2A and 2B have a rectangular shape, and the transmittance continuously changes along the longitudinal (long side) direction, that is, the X direction in the drawing. Configured as a gradation filter.

具体的に、図3(c)に示すように、NDフィルタ2Aは、入射面上において所定の直線方向(X方向)に沿って透過率が連続的に上昇するように構成されている。なお、X方向と垂直な方向(Y方向)には透過率は変化しない。詳しくは、NDフィルタ2Aは、図3(a)において左から右の方向に透過率が徐々に増加するように構成されている。例えば、NDフィルタ2は、透過率が0%から100%の範囲内で変化するように構成されている。   Specifically, as illustrated in FIG. 3C, the ND filter 2A is configured such that the transmittance continuously increases along a predetermined linear direction (X direction) on the incident surface. Note that the transmittance does not change in the direction perpendicular to the X direction (Y direction). Specifically, the ND filter 2A is configured such that the transmittance gradually increases from left to right in FIG. For example, the ND filter 2 is configured such that the transmittance changes within a range of 0% to 100%.

一方、図3(d)に示すように、NDフィルタ2Bは、入射面上において所定の直線方向(X方向)に沿って透過率が連続的に低下するように構成されている。なお、X方向と垂直な方向(Y方向)には透過率は変化しない。詳しくは、NDフィルタ2Bは、図3(b)において左から右の方向に透過率が徐々に減少するように構成されている。例えば、NDフィルタ2は、透過率が100%から0%の範囲内で変化するように構成されている。   On the other hand, as shown in FIG. 3D, the ND filter 2B is configured such that the transmittance continuously decreases along a predetermined linear direction (X direction) on the incident surface. Note that the transmittance does not change in the direction perpendicular to the X direction (Y direction). Specifically, the ND filter 2B is configured such that the transmittance gradually decreases from left to right in FIG. For example, the ND filter 2 is configured so that the transmittance changes within a range of 100% to 0%.

図3から理解されるように、NDフィルタ2A、2Bは、透過率の変化の割合が同じものであって、その変化の方向が逆となっている。即ち、NDフィルタ2A、2Bは、透過率が変化する方向を反転させたものとなっている。実際には、同じ2つのフィルタのうちの一方を、入射面に対する法線を軸に180度回転させて配置すればよい。   As understood from FIG. 3, the ND filters 2A and 2B have the same rate of change in transmittance, and the direction of the change is reversed. That is, the ND filters 2A and 2B are obtained by inverting the direction in which the transmittance changes. Actually, one of the same two filters may be arranged by rotating 180 degrees about the normal to the incident surface.

次に、NDフィルタ2A、2Bによる減光動作について説明する。アクチュエータ3は、図2の矢印D1に示すように、NDフィルタ2A、2Bの入射面と平行な方向に、即ち、透過率が連続的に変化するX方向に、NDフィルタ2A、2Bを移動させる。制御部4は、光源モジュール10から出射すべき光量に基づいて、NDフィルタ2A、2Bを所望の位置に移動させるようにアクチュエータ3を制御する。具体的には、制御部4は、光源モジュール10から出射すべき光量に応じた所望の透過率が得られるNDフィルタ2A、2B上の箇所にレーザ素子1の光が照射されるように、アクチュエータ3を介してそれぞれNDフィルタ2A、2Bを移動させる。例えば、制御部4は、アクチュエータ3の制御量(例えば駆動電圧や駆動電流などであり、アクチュエータ3によってNDフィルタ2A、2Bを移動させる量や方向に対応する)と、NDフィルタ2A、2Bの合成透過率(アクチュエータ3の駆動により配置されたNDフィルタ2A、2Bの位置において、レーザ素子1の光が入射するNDフィルタ2A、2B上の箇所に対応する透過率)との関係を予め記憶しておき、当該関係及び光源モジュール10から出射すべき光量に基づいて、アクチュエータ3を制御する。   Next, the dimming operation by the ND filters 2A and 2B will be described. The actuator 3 moves the ND filters 2A and 2B in the direction parallel to the incident surfaces of the ND filters 2A and 2B, that is, in the X direction in which the transmittance continuously changes, as indicated by an arrow D1 in FIG. . The control unit 4 controls the actuator 3 so as to move the ND filters 2A and 2B to desired positions based on the amount of light to be emitted from the light source module 10. Specifically, the control unit 4 controls the actuator so that the light on the ND filters 2 </ b> A and 2 </ b> B that can obtain a desired transmittance according to the amount of light to be emitted from the light source module 10 is irradiated with light from the laser element 1. ND filters 2A and 2B are moved through 3 respectively. For example, the control unit 4 combines the control amount of the actuator 3 (for example, drive voltage or drive current, which corresponds to the amount or direction of movement of the ND filters 2A and 2B by the actuator 3) and the ND filters 2A and 2B. The relationship with the transmittance (transmittance corresponding to the location on the ND filters 2A and 2B on which the light of the laser element 1 is incident at the position of the ND filters 2A and 2B arranged by driving the actuator 3) is stored in advance. The actuator 3 is controlled based on the relationship and the amount of light to be emitted from the light source module 10.

図4は、NDフィルタ2A、2Bによる透過率の制御例を示す。図4(a)は、NDフィルタ2A、2Bにより、レーザ素子1からの出射光L(Lr、Lg、Lb)を100%透過させる場合を示す。この場合、制御部4は、NDフィルタ2Aの透過率が100%の位置と、NDフィルタ2Bの透過率が100%の位置とを出射光Lが通過するようにNDフィルタ2A、2Bを移動させる。これにより、2枚のNDフィルタ2A、2Bによる合成透過率は100%となる。   FIG. 4 shows an example of transmittance control by the ND filters 2A and 2B. FIG. 4A shows a case where 100% of the emitted light L (Lr, Lg, Lb) from the laser element 1 is transmitted by the ND filters 2A, 2B. In this case, the control unit 4 moves the ND filters 2A and 2B so that the emitted light L passes through a position where the transmittance of the ND filter 2A is 100% and a position where the transmittance of the ND filter 2B is 100%. . As a result, the combined transmittance of the two ND filters 2A and 2B is 100%.

図4(b)は、NDフィルタ2A、2Bにより、レーザ素子1からの出射光を40%透過させる場合を示す。この場合、制御部4は、NDフィルタ2Aの透過率が63%の位置と、NDフィルタ2Bの透過率が63%の位置とを出射光Lが通過するようにNDフィルタ2A、2Bを移動させる。これにより、2枚のNDフィルタ2A、2Bによる合成透過率は約40%となる。   FIG. 4B shows a case where 40% of the emitted light from the laser element 1 is transmitted by the ND filters 2A and 2B. In this case, the control unit 4 moves the ND filters 2A and 2B so that the emitted light L passes through the position where the transmittance of the ND filter 2A is 63% and the position where the transmittance of the ND filter 2B is 63%. . As a result, the combined transmittance of the two ND filters 2A and 2B is about 40%.

図4(c)は、NDフィルタ2A、2Bにより、レーザ素子1からの出射光を10%透過させる場合を示す。この場合、制御部4は、NDフィルタ2Aの透過率が33%の位置と、NDフィルタ2Bの透過率が33%の位置とを出射光Lが通過するようにNDフィルタ2A、2Bを移動させる。これにより、2枚のNDフィルタ2A、2Bによる合成透過率は約10%となる。   FIG. 4C shows a case where 10% of the light emitted from the laser element 1 is transmitted by the ND filters 2A and 2B. In this case, the control unit 4 moves the ND filters 2A and 2B so that the emitted light L passes through the position where the transmittance of the ND filter 2A is 33% and the position where the transmittance of the ND filter 2B is 33%. . As a result, the combined transmittance of the two ND filters 2A and 2B is about 10%.

次に、本実施例のようにNDフィルタを2段にすることの効果について説明する。NDフィルタが1段の場合、各色レーザ光の光軸にずれがあると、その位置に応じて透過率が大きく変化する。これにより、各色レーザ光のカラーバランスが崩れてしまう。NDフィルタを2段にすることにより、この不具合を解消することができる。   Next, the effect of using two stages of ND filters as in this embodiment will be described. In the case where the ND filter has one stage, if there is a deviation in the optical axis of each color laser beam, the transmittance largely changes depending on the position. Thereby, the color balance of each color laser beam will collapse. This problem can be solved by using two stages of ND filters.

図5は、NDフィルタを2段にした場合の、個々のNDフィルタ2A、2Bの透過特性と、2つのNDフィルタ2A、2Bによる合成透過特性とを示す。NDフィルタを2段にすることにより、合成透過率は、その頂点付近において、それぞれのNDフィルタの透過率よりも、レーザ光の入射位置の変化に対する透過率の変化を平坦化することができる。よって、合成透過率がほぼ平坦な位置にレーザ光を入射させることにより、各色レーザ光の光軸にずれがあっても、2段のNDフィルタ2A、2Bによる合計の減光量はほぼ同一となるため、カラーバランスを保ちつつ減光することが可能となる。   FIG. 5 shows the transmission characteristics of the individual ND filters 2A and 2B and the combined transmission characteristics of the two ND filters 2A and 2B when the ND filter has two stages. By using two stages of ND filters, the combined transmittance can flatten the change in transmittance with respect to the change in the incident position of the laser light near the top of the combined transmittance rather than the transmittance of each ND filter. Therefore, by making the laser light incident at a position where the combined transmittance is substantially flat, the total amount of light reduction by the two-stage ND filters 2A and 2B becomes substantially the same even if there is a deviation in the optical axis of each color laser light. Therefore, it is possible to reduce the light while maintaining the color balance.

例えば、図4(b)の例で、レーザ光Lgの光軸に対して、レーザLrの光軸が図中の奥側へ所定距離dだけずれているとする。この場合、1段目のNDフィルタ2Aでは、レーザ光Lrに対する透過率はレーザ光Lgに対する透過率よりも距離d分だけ低くなる。しかし、NDフィルタ2Aと2Bは透過率が同じ割合で逆方向に変化するように構成されているので、2段目のNDフィルタ2Bでは、レーザ光Lrに対する透過率はレーザ光Lgに対する透過率よりも距離d分だけ高くなる。即ち、基準となるレーザ光Lgの光軸に対するレーザ光Lrの光軸のずれにより1段目のNDフィルタ2Aで発生する透過率の誤差は、2段目のNDフィルタ2Bにより打ち消されることになり、2段のNDフィルタ2A、2Bによるレーザ光LgとLrのトータルの減光量はほぼ同じとなる。このような効果が各色のレーザ光について得られるため、カラーバランスのずれが防止できる。   For example, in the example of FIG. 4B, it is assumed that the optical axis of the laser Lr is shifted from the optical axis of the laser light Lg by a predetermined distance d toward the back side in the drawing. In this case, in the first-stage ND filter 2A, the transmittance with respect to the laser light Lr is lower than the transmittance with respect to the laser light Lg by the distance d. However, since the ND filters 2A and 2B are configured so that the transmittance changes in the opposite direction at the same rate, in the second-stage ND filter 2B, the transmittance with respect to the laser light Lr is higher than the transmittance with respect to the laser light Lg. Is also increased by the distance d. That is, the transmittance error generated in the first-stage ND filter 2A due to the deviation of the optical axis of the laser light Lr from the optical axis of the reference laser light Lg is canceled out by the second-stage ND filter 2B. The total light reduction amount of the laser beams Lg and Lr by the two-stage ND filters 2A and 2B is substantially the same. Since such an effect can be obtained for each color of laser light, deviation in color balance can be prevented.

図6は、第1実施例による光源モジュール10の具体的な構成例を示す。なお、光源モジュール10は、表示すべき画像に対応する画像信号が入力される画像信号入力部や、光源モジュール10からの光を走査するMEMSミラーなどを備えるプロジェクタ(投影装置)の光源として使用される。   FIG. 6 shows a specific configuration example of the light source module 10 according to the first embodiment. The light source module 10 is used as a light source of a projector (projection apparatus) including an image signal input unit to which an image signal corresponding to an image to be displayed is input, a MEMS mirror that scans light from the light source module 10, and the like. The

光源モジュール10は、赤色レーザ素子1Rと、緑色レーザ素子1Gと、青色レーザ素子1Bと、NDフィルタ2A、2Bと、ダイクロイックプリズム5と、を備える。なお、図6ではアクチュエータ3及び制御部4の図示を省略している。   The light source module 10 includes a red laser element 1R, a green laser element 1G, a blue laser element 1B, ND filters 2A and 2B, and a dichroic prism 5. In addition, illustration of the actuator 3 and the control part 4 is abbreviate | omitted in FIG.

レーザ素子1Rは赤色レーザ光Lrを出射し、レーザ素子1Gは緑色レーザ光Lgを出射し、レーザ素子1Bは青色レーザ光Lbを出射する。図6では、赤色レーザ光Lrを実線で表し、緑色レーザ光Lgを破線で表し、青色レーザ光Lbを一点鎖線で表している。   The laser element 1R emits red laser light Lr, the laser element 1G emits green laser light Lg, and the laser element 1B emits blue laser light Lb. In FIG. 6, the red laser beam Lr is represented by a solid line, the green laser beam Lg is represented by a broken line, and the blue laser beam Lb is represented by a one-dot chain line.

ダイクロイックプリズム5は、内部に反射面5a、5bが設けられている。反射面5aは、赤色レーザ光Lrを反射し、緑色レーザ光Lgを透過させる。反射面5bは、赤色レーザ光Lr及び緑色レーザ光Lgを反射し、青色レーザ光Lbを透過させる。これにより、ダイクロイックプリズム5によって各色レーザ光が導かれることで、レーザ素子1R、1G、1Bから出射された赤色レーザ光Lr、緑色レーザ光Lg及び青色レーザ光Lbの全てがNDフィルタ2A、2Bに入射する。つまり、赤色レーザ光Lr、緑色レーザ光Lg及び青色レーザ光Lbを合成した合成光がNDフィルタ2A、2Bに入射する。   The dichroic prism 5 is provided with reflecting surfaces 5a and 5b. The reflecting surface 5a reflects the red laser light Lr and transmits the green laser light Lg. The reflection surface 5b reflects the red laser light Lr and the green laser light Lg and transmits the blue laser light Lb. Thereby, each color laser beam is guided by the dichroic prism 5 so that all of the red laser beam Lr, the green laser beam Lg, and the blue laser beam Lb emitted from the laser elements 1R, 1G, and 1B are transmitted to the ND filters 2A and 2B. Incident. That is, the combined light obtained by combining the red laser light Lr, the green laser light Lg, and the blue laser light Lb is incident on the ND filters 2A and 2B.

NDフィルタ2A、2Bは、上述したものであり、アクチュエータ3及び制御部4によって制御される。具体的には、制御部4は、プロジェクタによって投影すべき画像の輝度などに基づいて、アクチュエータ3によってNDフィルタ2A、2Bを移動させる制御と、レーザ素子1R、1G、1Bのそれぞれに電流を供給する制御とを行う。これにより、光源モジュール10は設定された光量の光を出射する。   The ND filters 2A and 2B are as described above, and are controlled by the actuator 3 and the control unit 4. Specifically, the control unit 4 controls the movement of the ND filters 2A and 2B by the actuator 3 based on the brightness of the image to be projected by the projector, and supplies current to each of the laser elements 1R, 1G, and 1B. Control. As a result, the light source module 10 emits a set amount of light.

(変形例1)
上記の実施例では、アクチュエータ3によりNDフィルタ2A、2Bの両方を移動させることとしたが、広い調光範囲が必要でない場合には、いずれか一方のNDフィルタを固定してもよい。例えば、NDフィルタ2Aのみを移動可能とし、NDフィルタ2Bを固定する。この場合でも、NDフィルタ2Aの透過率の変化よりも合成透過率の変化は平坦であるため、各色レーザ光の光軸にずれがあってもカラーバランスを保ちつつ減光することが可能となる。
(Modification 1)
In the above embodiment, both the ND filters 2A and 2B are moved by the actuator 3. However, when a wide dimming range is not required, either one of the ND filters may be fixed. For example, only the ND filter 2A is movable and the ND filter 2B is fixed. Even in this case, since the change in the combined transmittance is flatter than the change in the transmittance of the ND filter 2A, even if there is a deviation in the optical axis of each color laser beam, it is possible to reduce the light while maintaining the color balance. .

(変形例2)
上記の実施例では、NDフィルタ2A、2Bを矩形形状のグラデーションフィルタとしたが、その代わりに円形のグラデーションフィルタを使用してもよい。図7は、円形のNDフィルタ7A、7Bを使用した例を示す。図示のように、NDフィルタ7A、7Bは、中心点Cを中心とする円からなる円板形状に構成されている。
(Modification 2)
In the above embodiment, the ND filters 2A and 2B are rectangular gradation filters, but a circular gradation filter may be used instead. FIG. 7 shows an example using circular ND filters 7A and 7B. As shown in the figure, the ND filters 7A and 7B are configured in a disc shape composed of a circle centered on the center point C.

NDフィルタ7Aは、入射面上において、中心点Cを中心とする円の円周方向22に沿って透過率が連続的に変化するようなグラデーションフィルタとして構成されている。具体的には、NDフィルタ7Aは、円周方向22に沿って透過率が低下するように構成されている。なお、中心点Cを中心とする円の半径方向21には透過率は変化しない。   The ND filter 7A is configured as a gradation filter whose transmittance continuously changes along a circumferential direction 22 of a circle centered on the center point C on the incident surface. Specifically, the ND filter 7 </ b> A is configured so that the transmittance decreases along the circumferential direction 22. The transmittance does not change in the radial direction 21 of the circle centered on the center point C.

NDフィルタ7Bも、入射面上において、中心点Cを中心とする円の円周方向22に沿って透過率が連続的に変化するようなグラデーションフィルタとして構成されている。但し、NDフィルタ7Bは、NDフィルタ7Aとは逆に、円周方向22に沿って透過率が上昇するように構成されている。なお、中心点Cを中心とする円の半径方向21には透過率は変化しない。   The ND filter 7B is also configured as a gradation filter whose transmittance continuously changes along the circumferential direction 22 of a circle centered on the center point C on the incident surface. However, the ND filter 7B is configured so that the transmittance increases along the circumferential direction 22 contrary to the ND filter 7A. The transmittance does not change in the radial direction 21 of the circle centered on the center point C.

この場合、アクチュエータ3は、図7中の矢印D2に示すように、中心点Cを中心にしてNDフィルタ7A、7Bを回転させる。なお、アクチュエータ3は、NDフィルタ7Aと7Bを逆方向に回転させる。また、制御部4は、光源モジュール10から出射すべき光量に基づいて、NDフィルタ7A、7Bがそれぞれ所望の回転角度となるようにアクチュエータ3を制御する。具体的には、制御部4は、光源モジュール10から出射すべき光量に応じた所望の透過率が得られるNDフィルタ7A、7B上の箇所にレーザ素子1の光が照射されるように、アクチュエータ3を介してNDフィルタ7A、7Bを回転させる。   In this case, the actuator 3 rotates the ND filters 7A and 7B around the center point C as indicated by an arrow D2 in FIG. The actuator 3 rotates the ND filters 7A and 7B in the reverse direction. Further, the control unit 4 controls the actuator 3 based on the amount of light to be emitted from the light source module 10 so that the ND filters 7A and 7B each have a desired rotation angle. Specifically, the control unit 4 controls the actuator so that the light on the ND filters 7A and 7B from which a desired transmittance corresponding to the amount of light to be emitted from the light source module 10 is obtained is irradiated with light from the laser element 1. 3, the ND filters 7A and 7B are rotated.

(変形例3)
上記の実施例では、レーザ素子1の光がNDフィルタ2に直接入射される構成を示したが、レーザ素子1とNDフィルタ2A、2Bとの間に光学素子(レンズやミラーやプリズムなど)を設け、レーザ素子1の光が当該光学素子を介してNDフィルタ2A、2Bに入射されるようにしても良い。
(Modification 3)
In the above-described embodiment, the configuration in which the light of the laser element 1 is directly incident on the ND filter 2 is shown. However, an optical element (such as a lens, mirror, or prism) is interposed between the laser element 1 and the ND filters 2A and 2B. The light from the laser element 1 may be incident on the ND filters 2A and 2B via the optical element.

[第2実施例]
図8は、第2実施例の光源モジュール20の構成を示す。第2実施例の光源モジュール20は、NDフィルタ2Aのみを備える。第2実施例では、NDフィルタ2Bに代えて、各色レーザ光Lの光軸の位置に応じて各色レーザ素子の発光光量を補正することにより、調光時のカラーバランスを維持する。
[Second Embodiment]
FIG. 8 shows a configuration of the light source module 20 of the second embodiment. The light source module 20 of the second embodiment includes only the ND filter 2A. In the second embodiment, in place of the ND filter 2B, the color balance at the time of light control is maintained by correcting the light emission amount of each color laser element according to the position of the optical axis of each color laser light L.

具体的には、図8に示すように、レーザ素子1とNDフィルタ2Aとの間にハーフミラー31を配置し、各色レーザ光Lの一部をハーフミラー31で反射して受光部32に入射させる。受光部32は入射したレーザ光Lの光量を検出して制御部4へ送る。制御部4は、受光部32により検出された各色レーザ光Lの光量に基づいて、基準位置からの各色レーザ光Lの位置ずれを検出する。   Specifically, as shown in FIG. 8, a half mirror 31 is arranged between the laser element 1 and the ND filter 2 </ b> A, and a part of each color laser beam L is reflected by the half mirror 31 to enter the light receiving unit 32. Let The light receiving unit 32 detects the amount of incident laser light L and sends it to the control unit 4. The control unit 4 detects the positional deviation of each color laser beam L from the reference position based on the light amount of each color laser beam L detected by the light receiving unit 32.

そして、制御部4は、各色レーザ光Lの基準位置からのずれの方向及び量に応じて、各色レーザ光ごとに必要な補正量を算出する。具体的には、NDフィルタ2Aの透過特性を示すデータを基に設定された補正テーブルを参照して、各色レーザ素子に供給する電流又は電圧を補正する。即ち、基準位置からの位置ずれによる光量のずれを補正するように、レーザ素子1から出射する各色レーザ光Lの光量を変更する。これにより、第2実施例によっても、カラーバランスを保ちつつ減光することが可能となる。   Then, the control unit 4 calculates a necessary correction amount for each color laser beam according to the direction and amount of deviation of each color laser beam L from the reference position. Specifically, the current or voltage supplied to each color laser element is corrected with reference to a correction table set based on data indicating the transmission characteristics of the ND filter 2A. That is, the light amount of each color laser beam L emitted from the laser element 1 is changed so as to correct the light amount shift due to the positional shift from the reference position. As a result, the second embodiment can also reduce the light while maintaining the color balance.

1 レーザ素子
2 NDフィルタ部
2A、2B、7A、7B NDフィルタ
3 アクチュエータ
4 制御部
7A、7B NDフィルタ
10、20 光源モジュール
31 ハーフミラー
32 受光部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser element 2 ND filter part 2A, 2B, 7A, 7B ND filter 3 Actuator 4 Control part 7A, 7B ND filter 10, 20 Light source module 31 Half mirror 32 Light receiving part

Claims (7)

設定された光量を出射する光源モジュールであって、
光を発するレーザ素子と、
前記光が入射する位置に配置され、当該光の入射面における第1方向に一定の割合で低下する透過率を有する第1の減光部材と、
前記第1の減光部材を透過した光が入射する位置に配置され、当該光の入射面における前記第1方向に前記一定の割合で上昇する透過率を有する第2の減光部材と、
光が入射する位置を変化させるように、前記第1の減光部材及び/又は前記第2の減光部材を前記第1方向に沿って駆動する駆動手段と、
を備えることを特徴とする光源モジュール。
A light source module that emits a set amount of light,
A laser element that emits light;
A first dimming member disposed at a position where the light is incident and having a transmittance that decreases at a constant rate in a first direction on the incident surface of the light;
A second dimming member that is disposed at a position where light transmitted through the first dimming member is incident and has a transmittance that increases in the first direction in the first direction on the light incident surface;
Driving means for driving the first dimming member and / or the second dimming member along the first direction so as to change a position where light is incident;
A light source module comprising:
前記減光部材は、NDフィルタであることを特徴とする請求項1に記載の光源モジュール。   The light source module according to claim 1, wherein the dimming member is an ND filter. 前記駆動手段は、前記設定された光量に応じて、前記減光部材を前記入射面と平行な方向に移動させることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源モジュール。   The light source module according to claim 1, wherein the driving unit moves the dimming member in a direction parallel to the incident surface according to the set light amount. 前記駆動手段は、前記設定された光量に応じて、前記減光部材を前記入射面内で回転させることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源モジュール。   The light source module according to claim 1, wherein the driving unit rotates the dimming member within the incident surface according to the set light amount. 前記駆動手段は、前記第1の減光部材及び前記第2の減光部材を互いに逆方向に駆動することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光源モジュール。   5. The light source module according to claim 1, wherein the driving unit drives the first dimming member and the second dimming member in directions opposite to each other. 6. 前記レーザ素子は、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子であり、
前記減光部材は、前記複数のレーザ素子からの光の合成光を減光することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光源モジュール。
The laser elements are a plurality of laser elements that emit light having different wavelengths,
The light source module according to claim 1, wherein the dimming member diminishes combined light of the light from the plurality of laser elements.
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光源モジュールを備えることを特徴とする投影装置。   A projection apparatus comprising the light source module according to claim 1.
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