JP2015191004A - Light source device and image projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を出射する複数の光源と、光を検出する光検出部とを備える光源装置に関する。また、本発明は、光源装置を備える画像投影装置に関する。 The present invention relates to a light source device including a plurality of light sources that emit laser light and a light detection unit that detects light. The present invention also relates to an image projection apparatus including a light source device.
従来、光源装置として、レーザ光を出射する光源と、光を検出する光検出部とを備える光源装置が、知られている(例えば、特許文献1)。斯かる光源装置によれば、光検出部が光源から出射されるレーザ光の一部を検出できるため、光源の出力状態を検出することができる。 Conventionally, as a light source device, a light source device including a light source that emits laser light and a light detection unit that detects light is known (for example, Patent Document 1). According to such a light source device, since the light detection unit can detect a part of the laser light emitted from the light source, the output state of the light source can be detected.
ところで、特許文献1に係る光源装置においては、光検出部は、光源から出射されるレーザ光の光路上に配置され、基幹系(実際に装置として使用される系統)のレーザ光以外のレーザ光を検出しているため、光検出部の配置がフレキシブルに対応できない。したがって、光源を複数有する光源装置においては、1つや2つといった特定の光源の出力状態しか検出することができないため、光源全体としての出力状態を正確に検出することができない。 By the way, in the light source device according to Patent Document 1, the light detection unit is disposed on the optical path of the laser light emitted from the light source, and laser light other than the laser light of the backbone system (system actually used as the device). Therefore, the arrangement of the light detection unit cannot be flexibly handled. Therefore, in a light source device having a plurality of light sources, only the output state of a specific light source such as one or two can be detected, and thus the output state of the entire light source cannot be detected accurately.
よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、複数の光源の出力状態を正確に検出することができる光源装置及び画像投影装置を提供することを課題とする。 Therefore, in view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a light source device and an image projection device that can accurately detect output states of a plurality of light sources.
本発明に係る光源装置は、レーザ光を出射する複数の光源と、前記複数の光源から出射される光の一部を透過又は反射させる光学部材と、前記光学部材で透過又は反射される光が入射される光学系と、前記光学系から出射される光を検出する光検出部と、を備え、前記光学系は、入射される光の光強度を均一化して出射するインテグレータ光学系及び入射される光を拡散して出射する拡散光学系の、少なくとも一方を備える。 The light source device according to the present invention includes a plurality of light sources that emit laser light, an optical member that transmits or reflects a part of the light emitted from the plurality of light sources, and light that is transmitted or reflected by the optical member. An incident optical system; and a light detection unit that detects light emitted from the optical system, the optical system including an integrator optical system that emits light with uniform light intensity of incident light and an incident light And at least one of a diffusion optical system that diffuses and emits the emitted light.
本発明に係る光源装置によれば、光学部材は、光源から出射されたレーザ光の一部を透過又は反射する。そして、光学系は、光学部材で透過又は反射された光が入射される。その後、光検出部は、光学系から出射された光を検出する。 According to the light source device of the present invention, the optical member transmits or reflects a part of the laser light emitted from the light source. The optical system receives light transmitted or reflected by the optical member. Thereafter, the light detection unit detects light emitted from the optical system.
光学系は、入射される光の光強度を均一化して出射するインテグレータ光学系(又は/及び、入射される光を拡散して出射する拡散光学系)を備えるため、光検出部は、特定の光源から出射された光だけでなく、複数の光源から出射された光を包括的に検出することができる。したがって、複数の光源の出力状態を正確に検出することができる。 The optical system includes an integrator optical system (or / and a diffusing optical system that diffuses and emits incident light) that emits light with uniform intensity of incident light. Not only the light emitted from the light source but also the light emitted from a plurality of light sources can be comprehensively detected. Therefore, it is possible to accurately detect output states of a plurality of light sources.
また、本発明に係る光源装置においては、前記複数の光源から発散して出射される光が第1面に入射され、当該光を平行な光にして前記光学部材に向けて第2面から出射するコリメータ光学系を備え、前記光学部材は、前記光学部材で反射される反射光が前記コリメータ光学系の前記第2面に入射するように、配置され、前記光学系は、当該反射光が前記コリメータ光学系の前記第1面から前記光学系に向けて出射するように、配置される、
という構成でもよい。
In the light source device according to the present invention, the light emitted from the plurality of light sources is emitted from the second surface toward the optical member by making the light parallel to the first surface. A collimator optical system, and the optical member is arranged so that the reflected light reflected by the optical member is incident on the second surface of the collimator optical system, and the optical system includes the reflected light Arranged so as to be emitted from the first surface of the collimator optical system toward the optical system,
It may be configured as follows.
斯かる構成によれば、複数の光源から出射される発散光は、コリメータ光学系の第1面に入射され、コリメータ光学系の第2面から出射される光は、平行光となって、光学部材に向かう。光学部材が所定位置に配置されているため、光学部材で反射される反射光がコリメータ光学系の第2面に入射する。このとき、光学部材が平行光を反射しているため、コリメータ光学系の第2面に入射される反射光は、平行光である。 According to such a configuration, the divergent light emitted from the plurality of light sources is incident on the first surface of the collimator optical system, and the light emitted from the second surface of the collimator optical system is converted into parallel light, which is optical. Head to the member. Since the optical member is disposed at a predetermined position, the reflected light reflected by the optical member enters the second surface of the collimator optical system. At this time, since the optical member reflects parallel light, the reflected light incident on the second surface of the collimator optical system is parallel light.
そして、光学系が所定位置に配置されているため、当該反射光は、コリメータ光学系の第1面から光学系に向けて出射する。このとき、コリメータ光学系の第2面に入射された反射光が平行光であるため、コリメータ光学系の第1面から出射される光は、収束光となる。これにより、コリメータ光学系は、光源から出射された発散光を平行にして光学部材へ出射する機能だけでなく、光学部材で反射された平行光を収束させて光学系へ出射する機能を併せ持つ。 And since the optical system is arrange | positioned in the predetermined position, the said reflected light radiate | emits toward the optical system from the 1st surface of a collimator optical system. At this time, since the reflected light incident on the second surface of the collimator optical system is parallel light, the light emitted from the first surface of the collimator optical system becomes convergent light. Accordingly, the collimator optical system has not only a function of collimating the diverging light emitted from the light source and emitting it to the optical member, but also a function of converging the parallel light reflected by the optical member and emitting it to the optical system.
また、本発明に係る光源装置においては、前記光学系は、前記コリメータ光学系の前記第1面から出射される反射光が入射される入射部を備え、前記入射部は、前記コリメータ光学系の前記第1面から出射される反射光の集光位置に配置される、という構成でもよい。 Moreover, in the light source device according to the present invention, the optical system includes an incident part on which the reflected light emitted from the first surface of the collimator optical system is incident, and the incident part is an element of the collimator optical system. It may be arranged at the condensing position of the reflected light emitted from the first surface.
斯かる構成によれば、コリメータ光学系の第1面から出射される反射光が入射される光学系の入射部は、当該反射光の集光位置に配置されている。これにより、光検出部は、複数の光源から出射された光を、さらに包括的に検出することができるため、複数の光源の出力状態をさらに正確に検出することができる。 According to such a configuration, the incident part of the optical system into which the reflected light emitted from the first surface of the collimator optical system is incident is disposed at the condensing position of the reflected light. Thereby, since the light detection part can detect the light radiate | emitted from the several light source more comprehensively, it can detect the output state of a several light source more correctly.
また、本発明に係る光源装置においては、前記光学部材は、前記光源から出射される光の一部を反射させるべく、光が入射される平面状の入射面を備えると共に、光学ガラスのみで形成され、前記光学系は、前記光学部材で反射される反射光が入射されるように、配置される、という構成でもよい。 Moreover, in the light source device according to the present invention, the optical member includes a planar incident surface on which light is incident so as to reflect a part of the light emitted from the light source, and is formed only of optical glass. The optical system may be arranged so that the reflected light reflected by the optical member is incident thereon.
斯かる構成によれば、光源から出射される光が光学部材の入射面で入射する際に、当該光の一部が光学部材の入射面で反射される。また、光学系が所定位置に配置されているため、光学部材で反射される反射光が光学系に入射される。 According to such a configuration, when light emitted from the light source is incident on the incident surface of the optical member, a part of the light is reflected on the incident surface of the optical member. Further, since the optical system is disposed at a predetermined position, the reflected light reflected by the optical member is incident on the optical system.
そして、光学部材が光学ガラスのみで形成され且つ光学部材の入射面が平面状に形成されているため、光の波長による反射率の誤差(光の波長に対する反射率のグラフにおけるリップル)を抑制することができる。したがって、使用状況や環境状況等の変化に伴って、複数の光源から出射されるレーザ光の波長が変化しても、複数の光源の出力状態を正確に検出することができる。 Since the optical member is formed only of optical glass and the incident surface of the optical member is formed in a flat shape, an error in reflectance due to the wavelength of light (ripple in the reflectance graph with respect to the wavelength of light) is suppressed. be able to. Therefore, even if the wavelengths of the laser beams emitted from the plurality of light sources change with changes in usage conditions, environmental conditions, etc., the output states of the plurality of light sources can be accurately detected.
また、本発明に係る画像投影装置は、前記光源装置を少なくとも一つ備え、前記光学部材で透過及び反射される光のうち、一方は、前記光検出部で検出され、他方は、投射光として用いられる。 In addition, the image projection apparatus according to the present invention includes at least one of the light source devices, and one of the lights transmitted and reflected by the optical member is detected by the light detection unit, and the other is projected light. Used.
以上の如く、本発明は、複数の光源の出力状態を正確に検出することができるという優れた効果を奏する。 As described above, the present invention has an excellent effect that the output states of a plurality of light sources can be accurately detected.
<第1実施形態>
以下、本発明に係る光源装置及び画像投影装置における第1の実施形態について、図1〜図4を参酌して説明する。なお、各図(図5〜図7も同様)において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of a light source device and an image projection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In each figure (the same applies to FIGS. 5 to 7), the dimensional ratio in the drawing does not necessarily match the actual dimensional ratio.
図1に示すように、本実施形態に係る画像投影装置1は、それぞれ異なる色の光を出射する複数(本実施形態においては3つ)の光源装置2(2R,2G,2B)を備えている。また、画像投影装置1は、光源装置2から出射されたレーザ光を入射して光画像を生成する画像光学系60と、画像光学系60から出射された光画像を入射してスクリーン80に投影する投影光学系(例えば、投影レンズ)70とを備えている。 As shown in FIG. 1, the image projection apparatus 1 according to the present embodiment includes a plurality (three in the present embodiment) of light source devices 2 (2R, 2G, and 2B) that emit light of different colors. Yes. Further, the image projection device 1 receives the laser light emitted from the light source device 2 and generates an optical image, and the light image emitted from the image optical system 60 is incident and projected onto the screen 80. Projection optical system (for example, projection lens) 70.
第1の光源装置2Rは、第1の色(例えば、赤色)の光を出射し、第2の光源装置2Gは、第2の色(例えば、緑色)の光を出射し、第3の光源装置2Bは、第3の色(例えば、青色)の光を出射する。即ち、複数の光源装置2R,2G,2Bは、それぞれ異なる波長の光を出射している。 The first light source device 2R emits light of a first color (for example, red), the second light source device 2G emits light of a second color (for example, green), and a third light source The device 2B emits light of a third color (for example, blue). That is, the plurality of light source devices 2R, 2G, and 2B emit light having different wavelengths.
画像光学系60は、光源装置2から出射された光を変調することで光画像にする空間変調素子60aと、全反射プリズム60bと、ダイクロイックプリズム60cとを備えている。また、画像光学系60は、第2の光源装置2Gから出射されたレーザ光を反射する反射ミラー60dを備えている。本実施形態においては、各空間変調素子60aは、デジタルマイクロミラーデバイスとしている。なお、画像光学系60は、透過型又は反射型液晶素子である空間変調素子60aを備える、という構成でもよい。 The image optical system 60 includes a spatial modulation element 60a that converts the light emitted from the light source device 2 into an optical image, a total reflection prism 60b, and a dichroic prism 60c. In addition, the image optical system 60 includes a reflection mirror 60d that reflects the laser light emitted from the second light source device 2G. In the present embodiment, each spatial modulation element 60a is a digital micromirror device. The image optical system 60 may include a spatial modulation element 60a that is a transmissive or reflective liquid crystal element.
図2に示すように、光源装置2は、レーザ光を出射する複数(図2において5つ)の光源11と、各光源11から出射されたレーザ光が入射される複数(図2において5つ)の光ファイバ12とを備えている。また、光源装置2は、光ファイバ12から出射された光が入射されるコリメータ光学系13と、コリメータ光学系13から出射される光の一部を反射させる光学部材21と、光学部材21を透過した光が入射される収束レンズ14を備えている。 As shown in FIG. 2, the light source device 2 includes a plurality (five in FIG. 2) of light sources 11 that emit laser light, and a plurality (five in FIG. 2) to which the laser light emitted from each light source 11 is incident. ) Optical fiber 12. The light source device 2 also includes a collimator optical system 13 into which the light emitted from the optical fiber 12 is incident, an optical member 21 that reflects a part of the light emitted from the collimator optical system 13, and the optical member 21. The converging lens 14 into which the incident light is incident is provided.
そして、光源装置2は、収束レンズ14から出射された光が入射されるロッドインテグレータ15と、ロッドインテグレータ15から出射された光が入射される結像レンズ16とを備えている。さらに、光源装置2は、光学部材21で反射された光が入射される光学系22と、光学系22から出射される光を検出する光検出部23とを備えている。なお、図2において、1点鎖線は、光源11から光学部材21までの光を示し、2点鎖線は、光学部材21を透過した光を示している。 The light source device 2 includes a rod integrator 15 into which light emitted from the converging lens 14 is incident, and an imaging lens 16 into which light emitted from the rod integrator 15 is incident. Further, the light source device 2 includes an optical system 22 into which light reflected by the optical member 21 is incident, and a light detection unit 23 that detects light emitted from the optical system 22. In FIG. 2, a one-dot chain line indicates light from the light source 11 to the optical member 21, and a two-dot chain line indicates light transmitted through the optical member 21.
各光源11は、図示していないが、レーザ光を出射する半導体レーザを少なくとも一つ備えている。また、各光源11は、必要に応じて、半導体レーザから出射されたレーザ光を光ファイバ12に効率良く入射させるためのレンズを備えていてもよい。 Although not shown, each light source 11 includes at least one semiconductor laser that emits laser light. Moreover, each light source 11 may be provided with the lens for making the laser beam radiate | emitted from the semiconductor laser efficiently inject into the optical fiber 12 as needed.
複数の光ファイバ12は、それぞれの出射面が面一となるように、配置されている。即ち、複数の光ファイバ12の出射面は、同一平面上に、配置されている。例えば、複数の光ファイバ12の出射面側は、束ねられた状態で保持部材(図示していない)に保持されている、所謂、バンドル構造である。 The plurality of optical fibers 12 are arranged so that their emission surfaces are flush with each other. That is, the emission surfaces of the plurality of optical fibers 12 are arranged on the same plane. For example, the emission surface side of the plurality of optical fibers 12 has a so-called bundle structure that is held by a holding member (not shown) in a bundled state.
コリメータ光学系13は、コリメータレンズから構成されている。複数の光源11から出射されて光ファイバ12を経由して発散する光は、コリメータ光学系13の第1面13aに入射され、コリメータ光学系13は、当該光を平行光にして、光学部材21に向けて第2面13bから出射する。 The collimator optical system 13 includes a collimator lens. Light that is emitted from the plurality of light sources 11 and diverges through the optical fiber 12 is incident on the first surface 13a of the collimator optical system 13, and the collimator optical system 13 converts the light into parallel light and converts it into an optical member 21. It radiates | emits from the 2nd surface 13b toward.
収束レンズ14は、光学部材21を透過した光を収束させて、ロッドインテグレータ15に向けて出射する。そして、コリメータ光学系13及び収束レンズ14は、光ファイバ12の出射面の像をロッドインテグレータ15の入射面に結像させている。 The converging lens 14 converges the light transmitted through the optical member 21 and emits the light toward the rod integrator 15. The collimator optical system 13 and the converging lens 14 form an image of the exit surface of the optical fiber 12 on the entrance surface of the rod integrator 15.
ロッドインテグレータ15は、出射面の照度を均一にすべく、入射される光の光強度を均一化して出射している。結像レンズ16は、ロッドインテグレータ15の出射面の像を画像光学系60の空間変調素子60aの入射面に結像している。 The rod integrator 15 emits light with uniform intensity of incident light so that the illuminance on the exit surface is uniform. The imaging lens 16 forms an image of the exit surface of the rod integrator 15 on the incident surface of the spatial modulation element 60 a of the image optical system 60.
図3に示すように、光学部材21は、コリメータ光学系13の第2面13bから出射された光が入射される平面状の入射面21aを備えている。光学部材21は、平板状に形成されている。そして、光学部材21は、光学部材21で反射される反射光がコリメータ光学系13の第2面13bに入射するように、配置されている。 As shown in FIG. 3, the optical member 21 includes a planar incident surface 21 a on which light emitted from the second surface 13 b of the collimator optical system 13 is incident. The optical member 21 is formed in a flat plate shape. The optical member 21 is arranged so that the reflected light reflected by the optical member 21 enters the second surface 13 b of the collimator optical system 13.
本実施形態においては、光学部材21は、光学ガラスのみで形成されている。なお、光学部材21は、平板状の光学ガラスの入射面(又は/及び出射面)に誘電体多層膜(反射抑制コーティング)を施されて、入射される光の一部を反射(又は透過)する部材である、という構成でもよい。 In the present embodiment, the optical member 21 is formed of only optical glass. The optical member 21 is provided with a dielectric multilayer film (reflection suppression coating) on an incident surface (or / and an output surface) of a flat optical glass, and reflects (or transmits) part of incident light. The structure of being a member to be used may be used.
光学系22は、コリメータ光学系13の第1面13aから出射される反射光が入射される入射部22aと、入射部22aから出射された反射光が入射されるインテグレータ光学系22bとを備えている。本実施形態においては、入射部22aは、入射された反射光をインテグレータ光学系22bに向けて反射する反射部材である。 The optical system 22 includes an incident portion 22a where the reflected light emitted from the first surface 13a of the collimator optical system 13 is incident, and an integrator optical system 22b where the reflected light emitted from the incident portion 22a is incident. Yes. In the present embodiment, the incident portion 22a is a reflecting member that reflects incident reflected light toward the integrator optical system 22b.
図3において、1点鎖線は、光源11から光学部材21までの光を示し、2点鎖線は、光学部材21を透過した光を示し、破線は、光学部材21で反射された光を示している。光学部材21で反射された平行な反射光は、コリメータ光学系13の第2面13bに入射され、コリメータ光学系13は、当該反射光を第1面13aから収束させて出射している。 In FIG. 3, a one-dot chain line indicates light from the light source 11 to the optical member 21, a two-dot chain line indicates light transmitted through the optical member 21, and a broken line indicates light reflected by the optical member 21. Yes. The parallel reflected light reflected by the optical member 21 is incident on the second surface 13b of the collimator optical system 13, and the collimator optical system 13 converges and emits the reflected light from the first surface 13a.
光学系22は、コリメータ光学系13の第1面13aから出射された反射光が光学系22に向かうように、配置されている。具体的には、光学系22の入射部22aは、コリメータ光学系13の第1面13aから出射される反射光の集光位置に配置されている。 The optical system 22 is arranged so that the reflected light emitted from the first surface 13 a of the collimator optical system 13 is directed to the optical system 22. Specifically, the incident portion 22 a of the optical system 22 is disposed at a condensing position of reflected light emitted from the first surface 13 a of the collimator optical system 13.
インテグレータ光学系22bは、入射される光の光強度を均一化して、光検出部23に向けて出射している。本実施形態においては、インテグレータ光学系22bは、ロッドインテグレータから構成されている。なお、インテグレータ光学系22bは、フライアイレンズから構成されてもよく、また、ロッドインテグレータ及びフライアイレンズの両方から構成されてもよい。 The integrator optical system 22 b equalizes the light intensity of the incident light and emits it toward the light detection unit 23. In the present embodiment, the integrator optical system 22b is composed of a rod integrator. The integrator optical system 22b may be composed of a fly eye lens, or may be composed of both a rod integrator and a fly eye lens.
光検出部23は、光量を測定する光センサである。本実施形態においては、光検出部23は、光学系22(インテグレータ光学系22b)から出射された光の一部を受光して、光量を測定している。なお、光検出部23は、光学系22から出射された光の全部を受光して、光量を測定する、という構成でもよい。 The light detection unit 23 is an optical sensor that measures the amount of light. In the present embodiment, the light detection unit 23 receives a part of the light emitted from the optical system 22 (integrator optical system 22b) and measures the amount of light. The light detection unit 23 may receive all of the light emitted from the optical system 22 and measure the light amount.
このように、光学部材21を透過した光は、光源装置2から出射され、画像投影装置1の投射光(基幹系の光)として用いられる。また、光学部材21で反射された光は、光検出部23で検出され、複数の光源11の出力状態を検出する検出光として用いられる。そして、制御部90は、光検出部23で検出した光量に基づいて、例えば、光源11に供給する電力(電流、電圧)等により、光源11の出力を制御する。 In this way, the light transmitted through the optical member 21 is emitted from the light source device 2 and used as projection light (basic light) of the image projection device 1. The light reflected by the optical member 21 is detected by the light detection unit 23 and used as detection light for detecting the output states of the plurality of light sources 11. Then, the control unit 90 controls the output of the light source 11 based on the amount of light detected by the light detection unit 23, for example, with power (current, voltage) supplied to the light source 11.
ここで、光学部材21の材質について、説明する。 Here, the material of the optical member 21 will be described.
光学部材21の反射率においては、光の波長による誤差(光の波長に対する反射率のグラフにおけるリップル)が存在する場合がある。例えば、平板状の光学ガラスの入射面に、誘電体多層膜(反射抑制コーティング)を施された光学部材においては、一般的に、基準となる反射率(例えば、0.5%)に対して、光の波長による±0.05〜0.15%(基準の反射率の10%〜30%)の誤差が存在する。 In the reflectance of the optical member 21, there may be an error due to the wavelength of light (ripple in the graph of the reflectance with respect to the wavelength of light). For example, in an optical member in which a dielectric multilayer film (reflection suppressing coating) is applied to the incident surface of a flat optical glass, generally, the reflectance (for example, 0.5%) serving as a reference is There is an error of ± 0.05 to 0.15% (10% to 30% of the reference reflectance) depending on the wavelength of light.
それに対して、平板状の光学ガラスのみで形成される光学部材21においては、基準となる反射率(例えば、4%)に対して、光の波長による誤差が存在しない。したがって、光学部材21は、光学ガラスのみで形成されている、という構成が好ましい。 On the other hand, in the optical member 21 formed only of the flat optical glass, there is no error due to the wavelength of light with respect to the reference reflectance (for example, 4%). Therefore, the structure that the optical member 21 is formed only with optical glass is preferable.
また、光学部材21は、コリメータ光学系13から出射される光の光軸L1に対して入射面21aが傾斜して交差するように、配置されている。そこで、コリメータ光学系13から出射される光が光学部材21に入射する入射角θ1について、図4を参酌して、説明する。 Further, the optical member 21 is disposed so that the incident surface 21a is inclined and intersects the optical axis L1 of the light emitted from the collimator optical system 13. Therefore, the incident angle θ1 at which the light emitted from the collimator optical system 13 enters the optical member 21 will be described with reference to FIG.
図4に示すように、光学部材21に対する光の入射角が異なることに伴って、光学部材21の入射面21aでの反射率も異なっている。図4のグラフは、空気(屈折率:1)中から光学ガラス(屈折率:1.5)の光学部材21に入射した光の反射率を、フレネルの式から求めたものである。図4において、実線R1は、P偏光の場合を示しており、破線R2は、S偏光の場合を示している。 As shown in FIG. 4, as the incident angle of light with respect to the optical member 21 is different, the reflectance at the incident surface 21 a of the optical member 21 is also different. The graph of FIG. 4 is obtained by calculating the reflectance of light incident on the optical member 21 of optical glass (refractive index: 1.5) from air (refractive index: 1) from the Fresnel equation. In FIG. 4, a solid line R1 indicates the case of P-polarized light, and a broken line R2 indicates the case of S-polarized light.
例えば、45°の入射角で光学部材21に光が入射されると、反射光の殆どがS偏光となる。そして、入射角が0度(即ち、光学部材21に対して垂直に入射する角度)に近づくほど、偏光による反射率の差は、小さくなる。具体的には、入射角が10°以下であれば、偏光による反射率の差は、20%以下になり、入射角が5°以下であれば、偏光による反射率の差は、殆どなくなる。 For example, when light is incident on the optical member 21 at an incident angle of 45 °, most of the reflected light becomes S-polarized light. Then, the closer the incident angle is to 0 degrees (that is, the angle incident perpendicularly to the optical member 21), the smaller the difference in reflectance due to polarized light. Specifically, if the incident angle is 10 ° or less, the difference in reflectance due to polarized light is 20% or less, and if the incident angle is 5 ° or less, the difference in reflectance due to polarized light is almost eliminated.
したがって、コリメータ光学系13から出射される光(光軸L1)が光学部材21に入射する入射角θ1は、10°以下となることが好ましい。そして、コリメータ光学系13から出射される光(光軸L1)が光学部材21に入射する入射角θ1は、5°以下となることがさらに好ましい。 Therefore, the incident angle θ1 at which the light (optical axis L1) emitted from the collimator optical system 13 enters the optical member 21 is preferably 10 ° or less. The incident angle θ1 at which the light (optical axis L1) emitted from the collimator optical system 13 enters the optical member 21 is more preferably 5 ° or less.
以上より、本実施形態に係る光源装置2によれば、光学部材21は、光源11から出射されたレーザ光の一部を反射する。そして、光学系22は、光学部材21で反射された光が入射される。その後、光検出部23は、光学系22から出射された光の一部を検出する。 As described above, according to the light source device 2 according to the present embodiment, the optical member 21 reflects a part of the laser light emitted from the light source 11. Then, the light reflected by the optical member 21 enters the optical system 22. Thereafter, the light detection unit 23 detects a part of the light emitted from the optical system 22.
光学系22は、入射される光の光強度を均一化して出射するインテグレータ光学系22bを備えるため、光検出部23は、特定の光源11から出射された光だけでなく、複数の光源11から出射された光を包括的に検出することができる。したがって、複数の光源11の出力状態を正確に検出することができる。 Since the optical system 22 includes the integrator optical system 22b that uniformizes and emits the light intensity of incident light, the light detection unit 23 receives not only light emitted from the specific light source 11 but also a plurality of light sources 11. The emitted light can be comprehensively detected. Therefore, the output states of the plurality of light sources 11 can be accurately detected.
また、本実施形態に係る光源装置2によれば、複数の光源11から出射される発散光は、光ファイバ12を経由して、コリメータ光学系13の第1面13aに入射され、コリメータ光学系13の第2面13bから出射される光は、平行光となって、光学部材21に向かう。光学部材21が所定位置に配置されているため、光学部材21で反射される反射光がコリメータ光学系13の第2面13bに入射する。このとき、光学部材21が平行光を反射しているため、コリメータ光学系13の第2面13bに入射される反射光は、平行光である。 Further, according to the light source device 2 according to the present embodiment, divergent light emitted from the plurality of light sources 11 is incident on the first surface 13a of the collimator optical system 13 via the optical fiber 12, and the collimator optical system. The light emitted from the second surface 13 b of the thirteenth light becomes parallel light and travels toward the optical member 21. Since the optical member 21 is disposed at a predetermined position, the reflected light reflected by the optical member 21 enters the second surface 13 b of the collimator optical system 13. At this time, since the optical member 21 reflects the parallel light, the reflected light incident on the second surface 13b of the collimator optical system 13 is parallel light.
そして、光学系22が所定位置に配置されているため、当該反射光は、コリメータ光学系13の第1面13aから光学系22に向けて出射する。このとき、コリメータ光学系13の第2面13bに入射された反射光が平行光であるため、コリメータ光学系13の第1面13aから出射される光は、収束光となる。これにより、コリメータ光学系13は、光源11から出射された光を平行にして光学部材21へ出射する機能だけでなく、光学部材21で反射された光を収束させて光学系22へ出射する機能を併せ持つ。 Since the optical system 22 is disposed at a predetermined position, the reflected light is emitted from the first surface 13 a of the collimator optical system 13 toward the optical system 22. At this time, since the reflected light incident on the second surface 13b of the collimator optical system 13 is parallel light, the light emitted from the first surface 13a of the collimator optical system 13 becomes convergent light. Thereby, the collimator optical system 13 not only has a function of collimating the light emitted from the light source 11 and emitting it to the optical member 21, but also a function of converging the light reflected by the optical member 21 and emitting it to the optical system 22. Have both.
また、本実施形態に係る光源装置2によれば、コリメータ光学系13の第1面13aから出射される反射光が入射される光学系22の入射部22aは、当該反射光の集光位置に配置されている。これにより、光検出部23は、複数の光源11から出射された光を、さらに包括的に検出することができるため、複数の光源11の出力状態をさらに正確に検出することができる。 Further, according to the light source device 2 according to the present embodiment, the incident portion 22a of the optical system 22 on which the reflected light emitted from the first surface 13a of the collimator optical system 13 is incident is at the condensing position of the reflected light. Has been placed. Thereby, since the light detection part 23 can detect the light radiate | emitted from the several light source 11 more comprehensively, it can detect the output state of the several light source 11 more correctly.
また、本実施形態に係る光源装置2によれば、光源11から出射される光が光学部材21の入射面21aで入射する際に、当該光の一部が光学部材21の入射面21aで反射される。また、光学系22が所定位置に配置されているため、光学部材21で反射される反射光が光学系22に入射される。 Further, according to the light source device 2 according to the present embodiment, when light emitted from the light source 11 is incident on the incident surface 21 a of the optical member 21, a part of the light is reflected on the incident surface 21 a of the optical member 21. Is done. Further, since the optical system 22 is disposed at a predetermined position, the reflected light reflected by the optical member 21 enters the optical system 22.
そして、光学部材21が光学ガラスのみで形成され且つ光学部材21の入射面21aが平面状に形成されているため、光の波長による反射率の誤差(光の波長に対する反射率のグラフにおけるリップル)を抑制することができる。したがって、使用状況や環境状況等の変化に伴って、複数の光源11から出射されるレーザ光の波長が変化しても、複数の光源11の出力状態を正確に検出することができる。 Since the optical member 21 is formed only of optical glass and the incident surface 21a of the optical member 21 is formed in a flat shape, the reflectance error due to the wavelength of light (ripple in the reflectance graph with respect to the wavelength of light). Can be suppressed. Therefore, even if the wavelengths of the laser beams emitted from the plurality of light sources 11 change with changes in usage conditions, environmental conditions, etc., the output states of the plurality of light sources 11 can be accurately detected.
<第2実施形態>
次に、本発明に係る光源装置及び画像投影装置における第2の実施形態について、図5及び図6を参酌して説明する。なお、図5及び図6において、図1〜図4の符号と同一の符号を付した部分は、第1実施形態と同様の構成又は要素を表し、その説明は、繰り返さない。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the light source device and the image projection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4 represent the same configurations or elements as those in the first embodiment, and the description thereof will not be repeated.
図5に示すように、本実施形態に係る画像投影装置1は、異なる色(例えば、赤色、緑色、青色)の光を順番に繰り返して出射する光源装置2を備えている。また、画像投影装置1は、画像光学系60と、投影光学系70とを備えている。 As shown in FIG. 5, the image projection apparatus 1 according to the present embodiment includes a light source device 2 that emits light of different colors (for example, red, green, and blue) repeatedly in order. Further, the image projection apparatus 1 includes an image optical system 60 and a projection optical system 70.
本実施形態においては、空間変調素子60aは、光源装置2と同期させることで、各色の画像を形成している。なお、画像光学系60は、当該光を色分離させて、複数の空間変調素子60aで各色の画像を形成した後、再び色合成する、という構成でもよい。斯かる構成においては、光源装置2は、異なる色の光を同時に出射してもよい。 In the present embodiment, the spatial modulation element 60 a forms an image of each color by synchronizing with the light source device 2. Note that the image optical system 60 may be configured such that the light is color-separated and an image of each color is formed by the plurality of spatial modulation elements 60a, and then color synthesis is performed again. In such a configuration, the light source device 2 may emit light of different colors at the same time.
図6に示すように、光源装置2は、各色(波長)ごとに、複数の光源11と、複数の光ファイバ12と、コリメータ光学系13と、光学部材21と、光学系22と、光検出部23とを備えている。なお、光源11と、光ファイバ12と、コリメータ光学系13と、光学部材21と、光学系22とを有する構成は、光源部10という。 As shown in FIG. 6, the light source device 2 includes a plurality of light sources 11, a plurality of optical fibers 12, a collimator optical system 13, an optical member 21, an optical system 22, and light detection for each color (wavelength). Part 23. A configuration including the light source 11, the optical fiber 12, the collimator optical system 13, the optical member 21, and the optical system 22 is referred to as a light source unit 10.
複数(本実施形態においては3つ)の光源部10は、それぞれ異なる色(波長)の光を出射する。第1の光源部10Rは、第1の色(例えば、赤色)の光を出射し、第2の光源部10Gは、第2の色(例えば、緑色)の光を出射し、第3の光源部10Bは、第3の色(例えば、青色)の光を出射する。 A plurality (three in the present embodiment) of the light source units 10 emit light of different colors (wavelengths). The first light source unit 10R emits light of a first color (for example, red), the second light source unit 10G emits light of a second color (for example, green), and a third light source The unit 10B emits light of a third color (for example, blue).
そして、光源装置2は、収束レンズ14と、ロッドインテグレータ15と、結像レンズ16とをそれぞれ一つずつ備えている。さらに、光源装置2は、複数の光源部10から出射される光を合成して収束レンズ14に入射する合成光学系17を備えている。なお、合成光学系17は、反射ミラー17aと、ダイクロイックミラー17bとを備えている。 The light source device 2 includes a converging lens 14, a rod integrator 15, and an imaging lens 16. Further, the light source device 2 includes a combining optical system 17 that combines the light emitted from the plurality of light source units 10 and enters the converging lens 14. The combining optical system 17 includes a reflecting mirror 17a and a dichroic mirror 17b.
以上より、本実施形態に係る光源装置2によれば、複数の光源部10に対して、収束レンズ14と、ロッドインテグレータ15と、結像レンズ16とは、共通化されている。したがって、装置の簡素化を図ることができる。 As described above, according to the light source device 2 according to the present embodiment, the converging lens 14, the rod integrator 15, and the imaging lens 16 are made common to the plurality of light source units 10. Therefore, the apparatus can be simplified.
なお、本発明は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記した複数の実施形態の各構成や各方法等を任意に採用して組み合わせてもよく(1つの実施形態に係る各構成や各方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく)、さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。 In addition, this invention is not limited to the structure of above-described embodiment, Moreover, it is not limited to an above-described effect. In addition, the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention. For example, the configurations and methods of the plurality of embodiments described above may be arbitrarily adopted and combined (the configurations and methods according to one embodiment may be combined with the configurations and methods according to the other embodiments). Further, it is of course possible to arbitrarily select configurations, methods, and the like according to various modifications described below and adopt them in the configurations, methods, and the like according to the above-described embodiments.
上記実施形態に係る光源装置2においては、光学系22は、光学部材21で反射される光が入射され、光検出部23は、光学系22から出射される光を検出する、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、図7に示すように、光学系22は、光学部材21を透過する光が入射され、光検出部23は、光学系22から出射される光を検出する、という構成でもよい。 In the light source device 2 according to the above embodiment, the optical system 22 is configured such that light reflected by the optical member 21 is incident, and the light detection unit 23 detects light emitted from the optical system 22. . However, the light source device according to the present invention is not limited to such a configuration. For example, in the light source device according to the present invention, as shown in FIG. 7, the optical system 22 receives light that passes through the optical member 21, and the light detection unit 23 detects light emitted from the optical system 22. It may be configured to do.
斯かる構成によれば、光学部材21を透過した光(図7において2点鎖線で示している)は、光検出部23で検出され、複数の光源11の出力状態を検出する検出光として用いられる。また、図7に係る構成においては、光学部材21で反射された光(図7において破線で示している)は、光源装置2から出射され、画像投影装置1の投射光として用いられている。 According to such a configuration, light transmitted through the optical member 21 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 7) is detected by the light detection unit 23 and used as detection light for detecting the output states of the plurality of light sources 11. It is done. In the configuration according to FIG. 7, the light reflected by the optical member 21 (shown by a broken line in FIG. 7) is emitted from the light source device 2 and used as the projection light of the image projection device 1.
また、上記実施形態に係る光源装置2においては、光学部材21で反射された光は、コリメータ光学系13を経由して、光学系22に入射される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、光学部材21で反射された光は、直接、光学系22に入射される、という構成でもよい。 In the light source device 2 according to the above embodiment, the light reflected by the optical member 21 is incident on the optical system 22 via the collimator optical system 13. However, the light source device according to the present invention is not limited to such a configuration. For example, the light source device according to the present invention may be configured such that the light reflected by the optical member 21 is directly incident on the optical system 22.
また、上記実施形態に係る光源装置2においては、光学系22は、インテグレータ光学系22bを備える、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、光学系は、入射される光を拡散して出射する拡散光学系を備える、という構成でもよく、また、インテグレータ光学系22b及び拡散光学系の両方を備える、という構成でもよい。なお、拡散光学系は、拡散板から構成されている。 Moreover, in the light source device 2 according to the above-described embodiment, the optical system 22 includes the integrator optical system 22b. However, the light source device according to the present invention is not limited to such a configuration. For example, in the light source device according to the present invention, the optical system may include a diffusion optical system that diffuses and emits incident light, and includes both the integrator optical system 22b and the diffusion optical system. The structure of, may be used. The diffusion optical system is composed of a diffusion plate.
また、上記実施形態に係る光源装置2においては、コリメータ光学系13は、一つのコリメータレンズからなる、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、コリメータ光学系は、複数のレンズを備える、という構成でもよい。 In the light source device 2 according to the above-described embodiment, the collimator optical system 13 is configured by one collimator lens. However, the light source device according to the present invention is not limited to such a configuration. For example, in the light source device according to the present invention, the collimator optical system may include a plurality of lenses.
斯かるコリメータ光学系においては、複数の光源11から出射される光が入射され且つ光学部材21で反射された反射光を光学系22に向けて出射する第1面は、所定のレンズに備えられ、光源11からの光を光学部材21に向けて出射し且つ光学部材21で反射される反射光が入射される第2面は、別のレンズに備えられている。 In such a collimator optical system, the first surface that receives the light emitted from the plurality of light sources 11 and emits the reflected light reflected by the optical member 21 toward the optical system 22 is provided in a predetermined lens. The second surface on which the reflected light that is emitted from the light source 11 toward the optical member 21 and reflected by the optical member 21 is incident is provided in another lens.
また、上記実施形態に係る光源装置2においては、光学部材21は、平板状に形成される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、光学部材21は、コリメータ光学系13又は収束レンズ14等と兼用する、即ち、コリメータ光学系13又は収束レンズ14等の入射面で反射した光が、光学系22に入射される、という構成でもよい。 Moreover, in the light source device 2 which concerns on the said embodiment, it is the structure that the optical member 21 is formed in flat form. However, the light source device according to the present invention is not limited to such a configuration. For example, in the light source device according to the present invention, the optical member 21 is also used as the collimator optical system 13 or the converging lens 14, that is, the light reflected by the incident surface of the collimator optical system 13 or the converging lens 14 is optical. It may be configured to be incident on the system 22.
1…画像投影装置、2…光源装置、2R…第1の光源装置、2G…第2の光源装置、2B…第3の光源装置、10…光源部、10R…第1の光源部、10G…第2の光源部、10B…第3の光源部、11…光源、12…光ファイバ、13…コリメータ光学系、13a…第1面、13b…第2面、14…収束レンズ、15…ロッドインテグレータ、16…結像レンズ、17…合成光学系、17a…反射ミラー、17b…ダイクロイックミラー、21…光学部材、21a…入射面、22…光学系、22a…入射部、22b…インテグレータ光学系、23…光検出部、60…画像光学系、60a…空間変調素子、60b…全反射プリズム、60c…ダイクロイックプリズム、60d…反射ミラー、70…投影光学系、80…スクリーン、90…制御部、L1…光軸、θ1…入射角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image projector, 2 ... Light source device, 2R ... 1st light source device, 2G ... 2nd light source device, 2B ... 3rd light source device, 10 ... Light source part, 10R ... 1st light source part, 10G ... 2nd light source part, 10B ... 3rd light source part, 11 ... Light source, 12 ... Optical fiber, 13 ... Collimator optical system, 13a ... 1st surface, 13b ... 2nd surface, 14 ... Converging lens, 15 ... Rod integrator , 16 ... Imaging lens, 17 ... Synthetic optical system, 17a ... Reflecting mirror, 17b ... Dichroic mirror, 21 ... Optical member, 21a ... Incident surface, 22 ... Optical system, 22a ... Incident part, 22b ... Integrator optical system, 23 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Photodetection part 60 ... Image optical system, 60a ... Spatial modulation element, 60b ... Total reflection prism, 60c ... Dichroic prism, 60d ... Reflection mirror, 70 ... Projection optical system, 80 ... Screen, 90 ... Control , L1 ... optical axis, .theta.1 ... incident angle
Claims (5)
前記複数の光源から出射される光の一部を透過又は反射させる光学部材と、
前記光学部材で透過又は反射される光が入射される光学系と、
前記光学系から出射される光を検出する光検出部と、を備え、
前記光学系は、入射される光の光強度を均一化して出射するインテグレータ光学系及び入射される光を拡散して出射する拡散光学系の、少なくとも一方を備える光源装置。 A plurality of light sources for emitting laser light;
An optical member that transmits or reflects part of the light emitted from the plurality of light sources;
An optical system on which light transmitted or reflected by the optical member is incident;
A light detection unit for detecting light emitted from the optical system,
The optical system is a light source device including at least one of an integrator optical system that emits light with uniform light intensity of incident light and a diffusion optical system that diffuses and emits incident light.
前記光学部材は、前記光学部材で反射される反射光が前記コリメータ光学系の前記第2面に入射するように、配置され、
前記光学系は、当該反射光が前記コリメータ光学系の前記第1面から前記光学系に向けて出射するように、配置される請求項1に記載の光源装置。 A collimator optical system that radiates and emits light from the plurality of light sources is incident on the first surface, converts the light into parallel light, and exits from the second surface toward the optical member;
The optical member is arranged so that the reflected light reflected by the optical member is incident on the second surface of the collimator optical system,
The light source device according to claim 1, wherein the optical system is arranged so that the reflected light is emitted from the first surface of the collimator optical system toward the optical system.
前記入射部は、前記コリメータ光学系の前記第1面から出射される反射光の集光位置に配置される請求項2に記載の光源装置。 The optical system includes an incident portion on which reflected light emitted from the first surface of the collimator optical system is incident.
The light source device according to claim 2, wherein the incident unit is disposed at a condensing position of reflected light emitted from the first surface of the collimator optical system.
前記光学系は、前記光学部材で反射される反射光が入射されるように、配置される請求項1〜3の何れか1項に記載の光源装置。 The optical member includes a planar incident surface on which light is incident so as to reflect a part of the light emitted from the light source, and is formed only of optical glass.
The light source device according to claim 1, wherein the optical system is arranged so that reflected light reflected by the optical member is incident thereon.
前記光学部材で透過及び反射される光のうち、一方は、前記光検出部で検出され、他方は、投射光として用いられる画像投影装置。
Comprising at least one light source device according to any one of claims 1 to 4,
Of the light transmitted and reflected by the optical member, one is detected by the light detection unit, and the other is an image projection device used as projection light.
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