JP6792194B2 - Wavelength estimation device, light source device, image display device, object device, wavelength estimation method and light source control method - Google Patents
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Description
本発明は、波長推定装置、光源装置、画像表示装置、物体装置、波長推定方法及び光源制御方法に関する。 The present invention relates to a wavelength estimation device, a light source device, an image display device, an object device, a wavelength estimation method, and a light source control method.
従来、光源からの光の波長を測定する波長測定方式(例えば光バンドパスフィルタを用いるスーパーヘテロダイン方式等)が知られている。 Conventionally, a wavelength measurement method for measuring the wavelength of light from a light source (for example, a superheterodyne method using an optical bandpass filter) is known.
また、発光波長帯域が異なる複数の光源からの光を合成し、虚像を表示する装置が知られている(例えば特許文献1、2参照)。
Further, there are known devices that synthesize light from a plurality of light sources having different emission wavelength bands and display a virtual image (see, for example,
例えば特許文献1、2に開示されている装置等において高品質の虚像を表示するためには、光源からの光の波長を測定もしくは精度良く推定する必要がある。
For example, in order to display a high-quality virtual image in the devices disclosed in
しかしながら、例えば特許文献1、2に開示されている装置等に、従来の波長測定方式を導入すると、構成が煩雑化することが懸念される。
However, if the conventional wavelength measurement method is introduced into the devices disclosed in
本発明は、光源からの光の波長を推定する波長推定装置であって、前記光源からの光を
受光する光検出器と、前記光源の周辺の雰囲気温度を検出する検出系と、前記光検出器での受光光量と、前記検出系で検出された雰囲気温度と、式λ=λ(0)+α×(Ta−Ta(0))+β×(P−P(0))と、に基づいて前記波長を推定する推定手段と、を備える波長推定装置である。但し、λ:現在の波長、λ(0):基準波長、α:温度係数、Ta:現在の雰囲気温度、Ta(0):基準波長測定時の雰囲気温度、β:光量係数、P:現在の発光光量、P(0):基準波長測定時の発光光量である。
The present invention is a wavelength estimation device that estimates the wavelength of light from a light source, the light detector that receives the light from the light source, the detection system that detects the ambient temperature around the light source, and the light detection. Based on the amount of light received by the device, the ambient temperature detected by the detection system, and the equation λ = λ (0) + α × (Ta-Ta (0)) + β × (PP (0)). It is a wavelength estimation device including the estimation means for estimating the wavelength. However, λ: current wavelength, λ (0): reference wavelength, α: temperature coefficient, Ta: current atmospheric temperature, Ta (0): atmospheric temperature at the time of reference wavelength measurement, β: light amount coefficient, P: current Emission light amount, P (0): Emission light amount at the time of reference wavelength measurement.
本発明によれば、簡易な構成により、光源からの光の波長を精度良く推定できる。 According to the present invention, the wavelength of light from a light source can be estimated with high accuracy by a simple configuration.
以下に、一実施形態の画像表示装置としてのHUD装置100について図面を参照して説明する。なお、「HUD」は「ヘッドアップディスプレイ」の略称である。
Hereinafter, the
図1には、本実施形態のHUD装置100の全体構成が概略的に示されている。
FIG. 1 schematically shows the overall configuration of the
《HUD装置の全体構成》
ところで、ヘッドアップディスプレイの投射方式は、液晶パネル、DMDパネル(デジタルミラーデバイスパネル)、蛍光表示管(VFD)のようなイメージングデバイスで中間像を形成する「パネル方式」と、レーザ光源から出射されたレーザビームを2次元走査デバイスで走査し中間像を形成する「レーザ走査方式」がある。特に後者のレーザ走査方式は、全画面発光の部分的遮光で画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光/非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる。
<< Overall configuration of HUD device >>
By the way, the projection method of the head-up display is a "panel method" in which an intermediate image is formed by an imaging device such as a liquid crystal panel, a DMD panel (digital mirror device panel), and a vacuum fluorescent display (VFD), and is emitted from a laser light source. There is a "laser scanning method" in which an intermediate image is formed by scanning a laser beam with a two-dimensional scanning device. In particular, the latter laser scanning method, unlike the panel method in which an image is formed by partial shading of full-screen light emission, can assign light emission / non-light emission to each pixel, and thus generally forms a high-contrast image. be able to.
そこで、HUD装置100では「レーザ走査方式」を採用している。無論、投射方式として上記「パネル方式」を用いることもできる。
Therefore, the
HUD装置100は、一例として、車両、航空機、船舶、ロボット等の移動体に搭載され、該移動体のフロントウインドシールド50(図1参照)を介して該移動体の操縦に必要なナビゲーション情報(例えば移動体の速度、進行方向、目的地までの距離、現在地名称、移動体前方における物体の有無や位置、制限速度等の標識、渋滞情報などの情報)を視認可能にする。この場合、フロントウインドシールド50は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。以下では、HUD装置がフロントウインドシールド50を備える自動車に搭載される例を、主に説明する。
As an example, the
HUD装置100は、図1に示されるように、光源部11、光偏向器15及び走査ミラー20(例えば凹面鏡)を含む光走査手段10と、スクリーン30と、凹面ミラー40とを備え、フロントウインドシールド50に対して画像を形成する光(画像光)を照射することにより、視認者A(ここでは自動車の乗員である運転者)の視点位置から虚像Iを視認可能にする。つまり、視認者Aは、光走査手段10によりスクリーンに形成(描画)される画像(中間像)を、フロントウインドシールド50を介して虚像Iとして視認することができる。
As shown in FIG. 1, the
HUD装置100は、一例として、自動車のダッシュボードの下方に配置されており、視認者Aの視点位置からフロントウインドシールド50までの距離は、数十cmから精々1m程度である。
The
ここでは、凹面ミラー40は、虚像Iの結像位置が所望の位置になるように、一定の集光パワーを有するように既存の光学設計シミュレーションソフトを用いて設計されている。
Here, the
HUD装置100では、虚像Iが視認者Aの視点位置から1m以上かつ10m以下(好ましくは6m以下)の位置(奥行位置)に表示されるように、凹面ミラー40の集光パワーが設定されている。
In the
なお、通常、フロントウインドシールドは、平面でなく、僅かに湾曲している。このため、凹面ミラー40とフロントウインドシールド50の曲面により、虚像Iの結像位置が決定される。
Normally, the front windshield is not flat but slightly curved. Therefore, the image formation position of the virtual image I is determined by the curved surfaces of the
光源部11では、画像データに応じて変調されたR,G,Bの3色のレーザ光が合成される。3色のレーザ光が合成された合成光の一部は、光偏向器15の反射面に導かれる。光偏向器15は、半導体製造プロセス等で作製されたMEMSスキャナであり、直交する2軸周りに独立に揺動可能な単一の微小ミラーを含む。なお、光偏向器15は、1軸周りに揺動可能な微小ミラーを含むMEMSスキャナを2つ組み合わせたものであっても良い。また、スキャナとして、MEMSスキャナに限らず、例えばガルバノスキャナやポリゴンスキャナを用いても良い。光源部11、光偏向器15の詳細は、後述する。
The
光源部11からの画像データに応じた光(上記合成光の一部)は、光偏向器15で偏向され、走査ミラー20で広がりを抑制されつつ折り返されてスクリーン30に照射される。そこで、スクリーン30が光走査され該スクリーン30上に中間像が形成される。なお、凹面ミラー40は、フロントウインドシールド50の影響で中間像の水平線が上または下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように設計、配置されることが好ましい。
The light corresponding to the image data from the light source unit 11 (a part of the synthetic light) is deflected by the
スクリーン30を介した光は、凹面ミラー40でフロントウインドシールド50に向けて反射される。フロントウインドシールド50への入射光束の一部はフロントウインドシールド50を透過し、残部の少なくとも一部は視認者Aの視点位置(アイポイント)に向けて反射される。この結果、視認者Aはフロントウインドシールド50を介して中間像の拡大された虚像Iを視認可能となる。すなわち、視認者から見て虚像Iがフロントウインドシールド50越しに拡大表示される。
The light passing through the
なお、フロントウインドシールド50よりも視認者Aの視点位置側に透過反射部材としてコンバイナを配置し、該コンバイナに凹面ミラー40からの光を照射するようにしても、フロントウインドシールド50のみの場合と同様に虚像表示を行うことができる。
Even if a combiner is arranged as a transmission reflection member on the viewpoint position side of the viewer A with respect to the
《HUD装置の制御系のハードウェア構成》
図2には、HUD装置100の制御系のハードウェア構成を示すブロック図が示されている。HUD装置100の制御系は、図2に示されるように、FPGA600、CPU602、ROM604、RAM606、I/F608、バスライン610、LDドライバ6111、MEMSコントローラ615を備えている。
<< Hardware configuration of the control system of the HUD device >>
FIG. 2 shows a block diagram showing the hardware configuration of the control system of the
FPGA600は、画像データと、後述する光検出器117の出力もしくは信号処理部120の出力と、走査光検出部60の出力とに基づいてLDドライバ6111を介して後述するLDを制御するLD制御回路700、及びMEMSコントローラ615を介して光偏向器15を制御する光偏向器制御回路を含む。CPU602は、HUD装置100の各機能を制御する。ROM604は、CPU602がHUD装置の各機能を制御するために実行する画像処理用プログラムを記憶している。RAM606は、CPU602のワークエリアとして使用される。I/F608は、外部コントローラ等と通信するためのインターフェイスであり、例えば、自動車のCAN(Controller Area Network)等に接続される。
The
《HUD装置の機能ブロック》
図3には、HUD装置100の機能を示すブロック図が示されている。HUD装置100は、図3に示されるように、車両情報入力部800、外部情報入力部802、画像データ生成部804及び画像描画部806を備えている。車両情報入力部800には、CAN等から車両の情報(速度、走行距離、対象物までの距離、外界の明るさ等の情報)が入力される。外部情報入力部802には、外部ネットワークから車両外部の情報(GPSからのナビ情報等)が入力される。画像データ生成部804は、車両情報入力部800及び外部情報入力部802から入力される情報に基づいて、描画すべき画像の画像データを生成し、FPGA600に送る。画像描画部806は、制御部8060を備え、該制御部8060は、FPGA600に画像描画を開始もしくは終了させるための制御信号を送信する。
<< Functional block of HUD device >>
FIG. 3 shows a block diagram showing the functions of the
《光偏向器の構成》
図4には、光偏向器15の構成が示されている。光偏向器15は、半導体プロセスにて製造されたMEMSスキャナであり、図4に示されるように、反射面を有するミラー150と、X軸方向に並ぶ複数の梁を含み、隣り合う2つの梁が折り返し部を介して蛇行するように接続された一対の蛇行部152とを有する。各蛇行部152の隣り合う2つの梁は、梁A(152a)、梁B(152b)とされ、枠部材154に支持されている。複数の梁には、複数の圧電部材156(例えばPZT)が個別に設けられている。各蛇行部の隣り合う2つの梁の圧電部材に異なる電圧を印加することで、該蛇行部の隣り合う2つの梁が異なる方向に撓み、それが蓄積されて、ミラー150がX軸周り(=垂直方向)に大きな角度で回転することになる。このような構成により、X軸を中心とした垂直方向の光走査が、低電圧で可能となる。一方、Y軸を中心とした水平方向では、ミラー150に接続されたトーションバーなどを利用した共振による光走査が行われる。
<< Configuration of optical deflector >>
FIG. 4 shows the configuration of the
以上のように構成される光偏向器15によって、スクリーン30の画像描画領域に対してレーザビームが2次元的に走査(例えばラスタースキャン)されるとともに(図5参照)、レーザビームの走査位置に応じてLDの発光制御を行うことで画素毎の描画、虚像の表示を行うことができる。なお、図5において、Psは、走査線ピッチである。
The
《光走査、虚像表示》
HUD装置100からは、瞬間的にはレーザビーム径に相当する点像しか投射されないが、非常に高速に走査させるため、一フレーム画像内では十分に人間の目に残像が残っている。この残像現象を利用することで、運転者には、あたかも「表示エリア」に像を投射させているように知覚される。実際には、スクリーン30に映った像が、凹面ミラー40とフロントウインドシールド50によって反射されて運転者に「表示エリア」において虚像として知覚される。このような仕組みであるので、像を表示させない場合は、LDの発光を停止すれば良い。つまり、「表示エリア」において虚像が表示される箇所以外の箇所の輝度を実質0にすることが可能となる。
《Optical scanning, virtual image display》
From the
すなわち、HUD装置100による虚像の結像位置は、該虚像を結像可能な所定の「表示エリア」内の任意の位置となる。この「表示エリア」は、HUD装置の設計時の仕様で決まる。
That is, the imaging position of the virtual image by the
このように、「レーザ走査方式」を採用したことにより、表示したい部分以外では、表示の必要がないためLDを消灯したり、光量を低下させたりするなどの措置を取ることができる。 In this way, by adopting the "laser scanning method", it is possible to take measures such as turning off the LD or reducing the amount of light because there is no need to display the portion other than the portion to be displayed.
これに対して、例えば液晶パネル及びDMDパネルのようなイメージングデバイスで中間像を表現する「パネル方式」では、パネル全体を照明する必要があるため、画像信号としては非表示とするために黒表示であったとしても、液晶パネルやDMDパネルの特性上、完全には0にし難いため、黒部が浮き上がって見えることがあったが、レーザ走査方式ではその黒浮きを無くすことが可能となる。 On the other hand, in the "panel method" in which an intermediate image is expressed by an imaging device such as a liquid crystal panel and a DMD panel, it is necessary to illuminate the entire panel, so that the image signal is displayed in black in order to hide it. Even if it is, the black part may appear to be raised because it is difficult to completely set it to 0 due to the characteristics of the liquid crystal panel or the DMD panel, but the laser scanning method makes it possible to eliminate the black part.
ここで、図5に示されるように、スクリーン30における画像描画領域(「有効走査領域」とも呼ぶ)の周辺領域に、走査光検出部60が設けられている。走査光検出部60は、光偏向器15の動作を検出するために設けられ、信号領域に光が照射されることで走査タイミング(ビームの走査位置)を検出し、環境や経時変化に伴う光偏向器15の特性変化を制御して一定の画質を保つために用いられる。走査光検出部60としては、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタ等を含んで構成される。走査光検出部60の出力信号は、FPGA600に送られる。
Here, as shown in FIG. 5, the scanning
《光源部》
以下に、光源部11について詳細に説明する。図6には、光源部11の構成が概略的に示されている。以下では、図6等に示されるαβγ3次元直交座標系を適宜用いて説明する。
《Light source part》
The
光源部11は、一例として図6に示されるように、単数あるいは複数の発光点を有する発光素子と該発光素子を収容するパッケージとを含む光源を複数(例えば3つ)備えている。3つの光源の発光素子を、それぞれ発光素子111R、111B、111Gと呼ぶ。
As shown in FIG. 6 as an example, the
また、光源部11は、上記3つの光源に加えて、複数(例えば3つ)のカップリングレンズ112R、112G、112B、複数(例えば3つ)のアパーチャ部材113R、113G、113B、2つの光路合成素子114、115、反射ミラー118、集光レンズ116、光検出器117などを備えている。光源部11の各構成部材は、筐体11aに組み付けられている。
Further, in addition to the above three light sources, the
各発光素子は、発振波長帯域(発光波長帯域)が互いに異なる端面発光型の半導体レーザ(LD:レーザダイオード)である。発光素子111R、111G、111Bの発振波長(設計値)をλR、λG、λBとすると、例えばλR=653nm、λG=515nm、λB=453nmである。ここでは、発光素子111R、111G、111Bの出射方向はいずれも+α方向である。各発光素子は、LDドライバ6111が設けられた回路基板200に実装されている。以下では、各発光素子を「半導体レーザ」や「LD」とも呼ぶ。
Each light emitting element is an end face light emitting type semiconductor laser (LD: laser diode) having different oscillation wavelength bands (emission wavelength bands). Assuming that the oscillation wavelengths (design values) of the
LD111R、111G、111Bから出射された光束Lr、Lg、Lbは、対応するカップリングレンズ112R、112G、112Bにより後続の光学系にカップリングされる。
The luminous fluxes Lr, Lg, and Lb emitted from the LD111R, 111G, and 111B are coupled to the subsequent optical system by the corresponding
カップリングされた光束は、対応するアパーチャ部材113R、113G、113Bにより整形される。各アパーチャ部材の開口形状は、光束の発散角等に応じて円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状とすることができる。
The coupled light flux is shaped by the corresponding
アパーチャ部材113Bを介した光束Lbは、反射ミラー118で−β方向に向けて反射され、光路合成素子114(例えばダイクロイックミラー)に入射する。
The luminous flux Lb via the
アパーチャ部材113Gを介した光束Lgは、光路合成素子114(例えばダイクロイックミラー)で光束Lbと光路合成される。詳述すると、反射ミラー118を介した光束Lbは光路合成素子114の中心を−β方向に透過し、アパーチャ部材113Gを介した光束Lgは光路合成素子114の中心で−β方向に反射される。
The luminous flux Lg via the
そして、光束Lgと光束Lbが合成された合成光束Lgbと、アパーチャ部材113Rを介した光束Lrとが光路合成素子115で合成され、その合成光束が透過光束と反射光束に分岐される。なお、ここでは、2つの光路合成素子114、115、反射ミラー118は、別体とされているが、これらの少なくとも2つは一体的に設けられても良い。
Then, the combined luminous flux Lgb in which the luminous flux Lg and the luminous flux Lb are combined and the luminous flux Lr via the
詳述すると、合成光束Lgbは、一部が光路合成素子115の中心を−β方向に透過し、残部が光路合成素子115の中心で+α方向に反射される。アパーチャ部材113Rを介した光束Lrは、一部が光路合成素子115の中心で−β方向に反射され、残部が光路合成素子115の中心を+α方向に透過する。
More specifically, a part of the combined luminous flux Lgb is transmitted in the −β direction through the center of the optical
すなわち、光路合成素子115から、合成光束Lgbの一部と光束Lrの一部が合成された合成光束Lrgb1が−β方向に出射され、合成光束Lgbの残部と光束Lrの残部が合成された合成光束Lrgb2が+α方向に出射される。
That is, from the optical
合成光束Lrgb1は、筐体11aの開口の周囲部に該開口を覆うように取り付けられた光透過窓部材5を介して光偏向器15に照射され、スクリーン30上での画像描画(虚像表示)に用いられる。なお、光路合成素子115と光偏向器15との間に、例えば光偏向器15側に凹面が向くメニスカスレンズを設置しても良い。
The combined luminous flux Lrgb1 is applied to the
合成光束Lrgb2は、集光レンズ116を介して光検出器117に導かれる。光検出器117は、受光した合成光束Lrgb2の光量に応じた信号をLD制御回路700に出力する。光検出器117は、受光素子117aと、該受光素子117aの出力電流を電圧信号(受光信号)に変換する電流電圧変換器117bとを含んで構成される。受光素子117aとしては、例えばフォトダイオード(PD)やフォトトランジスタを用いることができる。
The combined luminous flux Lrgb2 is guided to the
電流電圧変換器117bの後段には、受光信号を時間平均する信号処理部120が設けられている。信号処理部120は、ある時間帯Tに入力された受光信号を積算し、その積算値を時間平均し(Tで割って)、LD制御回路700に出力する。なお、信号処理部120は、必須ではなく、電流電圧変換器117bからの受光信号をLD制御回路700に直接出力しても良い。
A
なお、図6から明らかなように、各発光素子から光路合成素子115までの光路長は互いに異なる。具体的には、発光素子111Bから光路合成素子115までの光路長が最長であり、発光素子111Rから光路合成素子115までの光路長が最短である。これは、虚像で白を構成する際、RGBの合成比率は約2.5:1:0.5であり、赤の光量が多く必要であり、逆に青の光量は小さくてよいことに由来しており、発光素子による光利用効率の低下を抑制するためである。
As is clear from FIG. 6, the optical path lengths from each light emitting element to the optical
LD制御回路700は、光検出器117の出力信号に基づいて、発光素子毎の変調信号(パルス信号)を生成し、LDドライバ6111に送る。LDドライバ6111は、発光素子毎の変調信号に応じた駆動電流を該発光素子に印加する。
The
ところで、HUD装置において所望の色の虚像を表示するためには、光源部11で所望の色の光を生成する必要がある。
By the way, in order to display a virtual image of a desired color in the HUD device, it is necessary for the
すなわち、発振波長λR、λG、λBの3つの半導体レーザ111R、111G、111Bから出射され合成される光(出射光)のパワーバランスが適正である必要がある。
That is, it is necessary that the power balance of the light (emitted light) emitted from the three
そこで、発光素子111R、111G、111Bの発光光量の比(駆動電流の比)を、所望の色の光を生成するための、発振波長λR、λG、λBに応じた比a:b:cに設定すれば、理論上は、所望の色の光を生成できるはずである。
Therefore, the ratio of the amount of emitted light (ratio of the driving current) of the
しかしながら、実際には、半導体レーザの発振波長は、周辺の雰囲気温度や、半導体レーザに注入される電流量(駆動電流)に応じて増減する発光光量によって変動するため、所望の色の光を生成できなくなることが懸念される。特に、HUD装置では、車両の周辺環境の明暗のダイナミックレンジが大きいため、それに対応するために要求される発光光量の変動が大きくなり、かつ時間や車両の位置によって雰囲気温度が変動し、ひいては発振波長が変動してしまう。すなわち、発振波長が設計値からずれてしまう。発振波長がずれれば発振波長を含む発振波長帯域もずれることになる。 However, in reality, the oscillation wavelength of the semiconductor laser fluctuates depending on the ambient ambient temperature and the amount of emitted light that increases or decreases depending on the amount of current (driving current) injected into the semiconductor laser, so that light of a desired color is generated. There is concern that it will not be possible. In particular, in the HUD device, since the dynamic range of light and darkness of the surrounding environment of the vehicle is large, the fluctuation of the amount of emitted light required to cope with it becomes large, and the atmospheric temperature fluctuates depending on the time and the position of the vehicle, which in turn oscillates. The wavelength fluctuates. That is, the oscillation wavelength deviates from the design value. If the oscillation wavelength deviates, the oscillation wavelength band including the oscillation wavelength also deviates.
そこで、HUD装置において、所望の色の虚像を表示するためには、各半導体レーザの出射光の波長をタイムリーにモニタし、モニタした波長に基づいて該半導体レーザの発光光量を適切に制御する必要がある。 Therefore, in order to display a virtual image of a desired color in the HUD device, the wavelength of the emitted light of each semiconductor laser is monitored in a timely manner, and the amount of emitted light of the semiconductor laser is appropriately controlled based on the monitored wavelength. There is a need.
波長を測定する方法としては、光バンドパスフィルタを利用したスーパーヘテロダイン方式などが知られているが、これを導入するとHUD装置が大型化してしまい、車両内における設置スペースの制約から小型化が要求されるHUD装置の性質上、好ましくない。 As a method for measuring wavelength, a superheterodyne method using an optical bandpass filter is known, but when this is introduced, the HUD device becomes large and miniaturization is required due to the limitation of the installation space in the vehicle. This is not preferable due to the nature of the HUD device.
そこで、発明者らは、半導体レーザの種類に拠らず、発振波長の温度依存性が線形であることに着目し、この性質を利用することにより半導体レーザの出射光の波長を精度よく推定できることを見出した。 Therefore, the inventors have focused on the fact that the temperature dependence of the oscillation wavelength is linear regardless of the type of the semiconductor laser, and by utilizing this property, the wavelength of the emitted light of the semiconductor laser can be estimated accurately. I found.
ここで、波長推定部700aによって推定される波長(推定対象の波長)について説明する。図7には、縦マルチモード発振している高出力半導体レーザのスペクトラム分布を示している。
Here, the wavelength estimated by the
図7から分かるように、このようなスペクトラム分布を発振波長帯域に有している半導体レーザでは、縦単一モード発振する半導体レーザと異なり、何を以ってこの半導体レーザの出射光の波長(推定対象の波長)と定めるかは、非常に難しい。 As can be seen from FIG. 7, in a semiconductor laser having such a spectrum distribution in the oscillation wavelength band, unlike a semiconductor laser that oscillates in a vertical single mode, the wavelength of the emitted light of this semiconductor laser ( It is very difficult to determine the wavelength to be estimated.
しかし、HUD装置において虚像の色を生成することを考えた場合、推定対象の波長を、縦マルチモードにおけるピーク強度の−20dB以上の強度を有する波長成分を加重平均した波長と定義すると、この波長に基づいたパワーバランスと色生成の相関が非常に高いことが発明者らの検討で分かった。 However, when considering the generation of virtual image colors in a HUD device, if the wavelength to be estimated is defined as the wavelength obtained by weighted averaging the wavelength components having an intensity of -20 dB or more of the peak intensity in the vertical multimode, this wavelength is defined. The inventors have found that the correlation between power balance and color generation based on is very high.
−20dBよりも小さい強度を有する波長成分は、色生成の誤差としては殆んど無視できるし、また加重平均波長であれば、LEDなどで採用されているドミナント波長のように半導体レーザの色座標を求める必要がないので、測定も容易である。 Wavelength components with an intensity smaller than -20 dB can be almost ignored as an error in color generation, and if it is a weighted average wavelength, the color coordinates of a semiconductor laser like the dominant wavelength used in LEDs and the like. It is easy to measure because it is not necessary to obtain.
一方、縦単一モード発振する半導体レーザでは、単一のスペクトルの波長そのものが推定対象の波長である。 On the other hand, in a semiconductor laser that oscillates in a vertical single mode, the wavelength of a single spectrum itself is the wavelength to be estimated.
以下に、「発振波長の温度依存性」(「半導体レーザの出射光の温度依存性」)について具体的に説明する。 The "temperature dependence of the oscillation wavelength" ("the temperature dependence of the emitted light of the semiconductor laser") will be specifically described below.
図8〜図10には、発振波長の設計値が653nm(赤)、515nm(緑)、453nm(青)の半導体レーザについて、半導体レーザが収容されるパッケージの温度と、発振波長の実測値の関係が示されている。 8 to 10 show the temperature of the package in which the semiconductor laser is housed and the measured value of the oscillation wavelength for the semiconductor laser having the design value of the oscillation wavelength of 653 nm (red), 515 nm (green), and 453 nm (blue). The relationship is shown.
図8〜図10から、発振波長の温度依存性は、半導体レーザの種類に拠らず、
(1)周辺の雰囲気の温度による雰囲気温度依存性
(2)自己の発光光量に応じた自己発熱による自己温度依存性
の2種類の温度依存性があることが理解できる。
From FIGS. 8 to 10, the temperature dependence of the oscillation wavelength does not depend on the type of semiconductor laser.
It can be understood that there are two types of temperature dependence: (1) atmospheric temperature dependence due to the temperature of the surrounding atmosphere (2) self-temperature dependence due to self-heating according to the amount of emitted light.
半導体レーザの出射光の波長を正確に推定するためには、これら2種類の温度依存性を加味する必要がある。 In order to accurately estimate the wavelength of the emitted light of the semiconductor laser, it is necessary to take these two types of temperature dependence into consideration.
そこで、本実施形態では、以下に詳細に説明するように、例えば温度センサ130(図6参照)を用いて半導体レーザの周辺の雰囲気温度をモニタし、かつ光検出器117を用いて半導体レーザの発光光量をモニタすることにより、「雰囲気温度依存性」と「自己温度依存性」の両面から各半導体レーザの出射光の波長を推定することとしている。
Therefore, in the present embodiment, as will be described in detail below, for example, the temperature sensor 130 (see FIG. 6) is used to monitor the ambient temperature around the semiconductor laser, and the
図6に戻り、LD制御回路700は、波長推定部700a、パワーバランス決定部700b、変調信号生成部700cを含む。
Returning to FIG. 6, the
波長推定部700aは、光検出器117の出力信号と、温度センサ130又は後述する検出手段の出力とに基づいて、各半導体レーザの出射光の波長を推定する。そこで、波長推定部700aと、光検出器117と、温度センサ130又は検出手段とを含んで波長推定装置が構成される。
The
具体的には、波長推定部700aは、受光素子117aでの受光光量Pmoni(光検出器117の出力信号)をモニタし、Pmoniに対し、半導体レーザから受光素子117aまでの光利用効率ηを演算して、現在の半導体レーザの発光光量Pに変換する(P=Pmoni÷η)。
Specifically, the
半導体レーザの発振方法としては、HUD装置の虚像としてどのような情報を生成するかによって、さまざまなパルス発振が考えられるが、発光光量Pを「時間平均された時間平均光量」と定義すると、波長の推定が精度よくできることを発明者らは見出した。 As the oscillation method of the semiconductor laser, various pulse oscillations can be considered depending on what kind of information is generated as a virtual image of the HUD device. If the emitted light amount P is defined as "time averaged time average light amount", the wavelength The inventors have found that the estimation can be performed accurately.
ここで、上述の如く半導体レーザの出射光の波長は雰囲気温度依存性があるため、温度センサ130を、半導体レーザの雰囲気温度を取得できる位置に設置するのが好ましい。
Here, since the wavelength of the emitted light of the semiconductor laser depends on the ambient temperature as described above, it is preferable to install the
なお、温度センサ130で雰囲気温度を検出するのに代えて、半導体レーザが収容されるパッケージの温度であるパッケージ温度Tpkを温度センサ(以下では「パッケージ温度センサ」と呼ぶ)でモニタしても良い。パッケージ温度センサとしては、接触型及び非接触型のいずれを用いても良い。パッケージ温度Tpk、雰囲気温度Ta、半導体レーザの温度TLDについて、Tpk=Ta+TLDが成立するので、パッケージ温度Tpkと半導体レーザの温度TLDから雰囲気温度Taを求めることができる。
Instead of detecting the ambient temperature with the
ここで、半導体レーザの温度TLDは、パルス発振の周期に対するon時間の比、すなわちDuty比に依存する。
そこで、予め各色の半導体レーザのDuty比に応じた該半導体レーザの温度TLDを波長推定部700aのファームウェアに書き込んでおき、パッケージ温度Tpkを取得したときのパルス発振の情報(各色の半導体レーザのDuty比)から該半導体レーザの温度TLDをファームウェアから読み出して、Tpk−TLDを計算することで、雰囲気温度Taを求めれば良い。この際、必ずしも全ての半導体レーザについてTpk−TLDを算出しTaを求める必要はなく、少なくとも1つの半導体レーザについてTpk−TLDを算出しTaを求めれば良い。但し、半導体レーザ間でTpk−TLDに誤差が生じることもあるので、複数の半導体レーザについてTpk−TLDを算出しTaを求め、Taの平均値や中央値を採用することが好ましい。
Here, the temperature TLD of the semiconductor laser depends on the ratio of the on-time to the period of pulse oscillation, that is, the duty ratio.
Therefore, advance write the temperature T LD of the semiconductor laser in accordance with the pre-Duty ratio of the respective colors of the semiconductor laser in the firmware of the
また、半導体レーザを点灯していない状態(Duty比=0%)では半導体レーザの温度TLDが最も低く、半導体レーザの温度TLDが最も高いのは連続点灯(Duty比=100%)のときであり、その間のDuty比の変化に対する半導体レーザの温度変化は線形性を仮定できる。
そこで、各色の半導体レーザについて、半導体レーザを点灯していない状態での半導体レーザの温度TLDと、連続点灯した際の半導体レーザの温度TLDとを波長推定部700aのファームウェアに書き込んでおき、パッケージ温度Tpkを取得したときの半導体レーザの温度TLDをDuty比に基づいて計算で求めても良い。この場合も、上記と同様の理由から、少なくとも1つの半導体レーザについてTLDを求めれば良い。
Moreover, it not lit the semiconductor laser (Duty ratio = 0%), the lowest temperature T LD of the semiconductor laser, the temperature T LD of the semiconductor laser is highest when the continuous lighting (Duty ratio = 100%) Therefore, the temperature change of the semiconductor laser with respect to the change of the duty ratio during that period can be assumed to be linear.
Therefore, the semiconductor laser of each color, and the temperature T LD of the semiconductor laser in a state where no light the semiconductor laser in advance written the temperature T LD of the semiconductor laser at the time of continuous lighting in the firmware of the
また、半導体レーザを点灯していない状態(Duty比=0%)での半導体レーザの温度TLD=0℃であることが一般的なので、連続点灯した際の半導体レーザの温度TLDだけを波長推定部700aのファームウェアに書き込んでおき、パッケージ温度Tpkを取得したときの半導体レーザの温度TLDをDuty比に基づいて計算で求める際には、半導体レーザを点灯していない状態での半導体レーザの温度TLD=0℃として計算で求めても良い。この場合も、上記と同様の理由から、少なくとも1つの半導体レーザについてTLDを求めれば良い。
Further, since the temperature T LD of the semiconductor laser in the state where the semiconductor laser is not lit (Duty ratio = 0%) is generally 0 ° C., only the temperature TL of the semiconductor laser when continuously lit is the wavelength. leave written to the firmware of the
以上説明したようなパッケージ温度Tpkをモニタすることによる雰囲気温度Taの検出は、パッケージ温度センサと、半導体レーザのDuty比を取得するDuty比取得部と、上記ファームウェアと、Tpk−TLDを計算する演算部とを含む検出手段によって行われる。 Or detection of ambient temperature T a by monitoring the package temperature T pk as described includes a package temperature sensor, and Duty ratio acquisition unit for acquiring Duty ratio of the semiconductor laser, and the firmware, T pk -T LD It is performed by a detection means including a calculation unit for calculating.
なお、半導体レーザのパルス発振を高速化するためには、LDドライバ6111と半導体レーザの配線長は短い方が好ましいが、この場合、LDドライバ6111の駆動による発熱が、回路基板200のグランド層を伝搬し半導体レーザの温度上昇を助長する場合がある。この場合には、半導体レーザが収容されるパッケージ温度Tpkは、雰囲気温度Ta、半導体レーザの温度TLD、LDドライバ6111の温度TICの3つの温度成分が合成された温度となる。すなわち、Tpk=Ta+TLD+TICが成立する。
さらに、LDドライバ6111が各色の半導体レーザで共通である場合には、例えば、赤色だけ点灯して、それ以外の色は点灯していない場合など、Duty比以外の影響についても考慮する必要がある。このように、半導体レーザが収容されるパッケージ温度Tpkから雰囲気温度Taを抽出する方法においては、LDドライバ6111の温度TICによる影響にも配慮する必要がある。
In order to speed up the pulse oscillation of the semiconductor laser, it is preferable that the wiring length between the
Further, when the
本実施形態では、温度センサ130を、一例として、筐体11a内における各半導体レーザからある程度離れたアパーチャ部材113Bの近傍に設置している。無論、他のアパーチャ部材近傍、反射ミラー近傍、光路合成素子近傍、集光レンズ近傍等の他の位置に設けても良いが、いずれにしても半導体レーザの周辺の雰囲気温度を検出するのに適正な距離範囲に設置することが望ましい。
In the present embodiment, as an example, the
温度センサ130としては、発光素子周辺の雰囲気の温度を検出可能な温度センサであれば良く、例えば熱電対、サーミスタ、測温抵抗体、放射温度計等が挙げられる。
The
波長推定部700aは、受光素子117aでの受光光量をモニタするのに加えて、温度センサ130又は上記検出手段で検出した雰囲気温度をモニタし、半導体レーザの出射光の現在の波長を推定する。
In addition to monitoring the amount of light received by the
このとき、半導体レーザの出射光の現在の波長λは、
λ(0):基準波長
α:雰囲気温度係数
Ta:現在の雰囲気温度
Ta (0):基準波長測定時の雰囲気温度
β:光量係数
P:現在の発光光量
P(0):基準波長測定時の発光光量
として、次の(1)式で表される。
λ=λ(0)+α×(Ta−Ta (0))+β×(P−P(0))…(1)
At this time, the current wavelength λ of the emitted light of the semiconductor laser is
λ (0) : Reference wavelength α: Atmospheric temperature coefficient T a : Current atmospheric temperature Ta (0) : Atmospheric temperature at the time of reference wavelength measurement β: Light intensity coefficient P: Current emission light intensity P (0) : Reference wavelength measurement The amount of emitted light at an hour is expressed by the following equation (1).
λ = λ (0) + α × (T a −T a (0) ) + β × (PP (0) )… (1)
なお、温度係数αは図8〜図10における雰囲気温度依存性のグラフの傾きであり、光量係数βは図8〜図10における自己温度依存性のグラフの傾きである。 The temperature coefficient α is the slope of the atmosphere temperature dependence graph in FIGS. 8 to 10, and the light amount coefficient β is the slope of the self-temperature dependence graph in FIGS. 8 to 10.
基準波長λ(0)は、上記加重平均した波長であることが望ましい。この場合、実質的に現在の波長λも加重平均した波長となる。 The reference wavelength λ (0) is preferably a weighted average wavelength. In this case, the current wavelength λ is also a weighted average wavelength.
上記(1)式を用いることで、現在の雰囲気温度、現在の発光光量がいかなる値であっても、現在の波長λを精度良く推定することができる。 By using the above equation (1), the current wavelength λ can be estimated accurately regardless of the current atmospheric temperature and the current amount of emitted light.
基準波長λ(0)は、もし発光素子から発振されるパルス条件が常に固定されている場合には、任意の雰囲気温度Ta (0)、及び任意の光量P(0)における「ある1条件」で取得された波長で良いが、HUD装置100の虚像として生成される情報はさまざまであり、更に車外の輝度に応じてHUD装置100の虚像の輝度も変える必要があることから、パルス発振が1つの条件で固定されているということは一般的に考えにくい。
The reference wavelength λ (0) is “a certain condition” at an arbitrary atmospheric temperature Ta (0) and an arbitrary light intensity P (0) if the pulse condition oscillated from the light emitting element is always fixed. However, the information generated as a virtual image of the
この場合、基準波長λ(0)は、P(0)=0[W]における仮想的な波長と定義するのが好ましい。なぜならば、すべてのパルス条件で共通な状況は、P(0)=0[W]以外にないからである。 In this case, the reference wavelength λ (0) is preferably defined as a virtual wavelength at P (0) = 0 [W]. This is because there is no situation common to all pulse conditions other than P (0) = 0 [W].
当然、P(0)=0[W]という状況下で波長を実測することはできないが、図11に示されるようにP1、P2、…、P5、P6と半導体レーザの発光光量を変化させ、それに対応した波長λ1、λ2、…、λ5、λ6から線形補間することで、P(0)=0[W]における仮想的な波長を求めることができ、これが基準波長λ(0)である。この際、極短時間であれば、雰囲気温度は略一定とみなすことができるため、基準波長の測定誤差はほとんど生じない。 Naturally, the wavelength cannot be actually measured under the condition of P (0) = 0 [W], but as shown in FIG. 11, P 1 , P 2 , ..., P 5 , P 6 and the amount of emitted light of the semiconductor laser are emitted. The virtual wavelength at P (0) = 0 [W] can be obtained by linearly interpolating from the corresponding wavelengths λ 1 , λ 2 , ..., λ 5 and λ 6 by changing. The wavelength is λ (0) . At this time, since the ambient temperature can be regarded as substantially constant for an extremely short time, the measurement error of the reference wavelength hardly occurs.
なお、図11では、半導体レーザの発光光量を6段階に変化させて各段階で波長を測定しているが、これに限らず、要は、半導体レーザの発光光量を少なくとも2段階に変化させて各段階で波長を測定すれば良い。大抵のLDは線形性が非常に良いため、例えば2段階(低発光光量と高発光光量)で波長の測定を行って得られた2つのプロットを通る直線と縦軸の交点(切片)として基準波長を求めることもできる。 In FIG. 11, the emission light amount of the semiconductor laser is changed in 6 steps and the wavelength is measured in each step. However, the wavelength is not limited to this, and the point is that the emission light amount of the semiconductor laser is changed in at least 2 steps. The wavelength may be measured at each stage. Since most LDs have very good linearity, for example, the intersection (intercept) between the straight line and the vertical axis passing through the two plots obtained by measuring the wavelength in two steps (low emission light amount and high emission light amount) is used as a reference. You can also find the wavelength.
また、同一発振波長帯域(同一色)の半導体レーザ間でも、発振波長には±5nm程度の範囲の個体差があるため、個々の半導体レーザについて基準波長の測定を行うことが好ましい。 Further, even among semiconductor lasers having the same oscillation wavelength band (same color), there are individual differences in the oscillation wavelength in the range of about ± 5 nm, so it is preferable to measure the reference wavelength for each semiconductor laser.
一方、温度係数α、光量係数βは、半導体レーザ毎の個体差がほとんどないため、色毎に一定値に決まる。勿論、波長推定精度を高めるために、温度係数α、光量係数βを個体毎に予め測定して、その測定値を波長推定部700aのファームウェアに書き込んでも良い。
On the other hand, the temperature coefficient α and the light intensity coefficient β are determined to be constant values for each color because there is almost no individual difference for each semiconductor laser. Of course, in order to improve the wavelength estimation accuracy, the temperature coefficient α and the light amount coefficient β may be measured in advance for each individual, and the measured values may be written in the firmware of the
図11に示される基準波長を求めるプロセスは、波長測定器(スペクトルアナライザ等)を用いて半導体レーザ毎に行われる。取得された基準波長、基準波長測定時の雰囲気温度、基準波長測定時の発光光量は、上記(1)式に代入される。具体的には、取得された基準波長、該基準波長測定時の雰囲気温度及び発光光量の数値が波長推定部700aのファームウェアに書き込まれる。
The process of obtaining the reference wavelength shown in FIG. 11 is performed for each semiconductor laser using a wavelength measuring device (spectrum analyzer or the like). The acquired reference wavelength, the atmospheric temperature at the time of measuring the reference wavelength, and the amount of emitted light at the time of measuring the reference wavelength are substituted into the above equation (1). Specifically, the acquired reference wavelength, the atmospheric temperature at the time of measuring the reference wavelength, and the numerical values of the amount of emitted light are written in the firmware of the
波長推定部700aは、半導体レーザ111R、111G、111Bから異なるタイミングで出射され受光素子117aで異なるタイミングで受光された光の受光光量Pmoni (赤)、Pmoni (緑)、Pmoni (青)をモニタし、そのモニタ情報から現在の発光素子の発光光量P(赤)、P(緑)、P(青)を算出する(P(赤)=Pmoni (赤)÷η(赤)、P(緑)=Pmoni (緑)÷η(緑)、P(青)=Pmoni (青)÷η(青))。
The
そして、波長推定部700aは、温度センサ130又は上記検出手段での現在の雰囲気温度Taの情報から、各半導体レーザから出射されている光の現在の波長λを、上記(1)式により算出し、その算出結果をパワーバランス決定部700bに送る。
The
パワーバランス決定部700bは、画像データの画素毎の色と3つの半導体レーザの現在の波長に基づいて、該色の光を生成するのに好適な(適正な)パワーバランスとなるように各半導体レーザの発光光量を設定し、その設定値を変調信号生成部700cに送る。
The power
具体的には、例えば図17に示される色度座標において、3つの半導体レーザ111R、111G、111Bの現在の波長をそれぞれ650nm、515nm、445nmすると、3つの半導体レーザ111R、111G、111Bのうち2つの半導体レーザの発光光量を適当に決めてある色Pを生成し、残る1つの半導体レーザの発光光量を所望の色(ターゲット色)となるよう色Pに応じた適切な値に設定する。図17において650nm、515nm、445nmの3点を頂点とする三角形の中の全ての色を生成可能である。図17の馬蹄形の縁は「スペクトル軌跡」と呼ばれ、波長と色が対応するラインである。
Specifically, for example, in the chromaticity coordinates shown in FIG. 17, when the current wavelengths of the three
変調信号生成部700cは、パワーバランス決定部700bで設定された各発光素子の発光光量と画像データに基づいて、該発光素子毎の変調信号を生成し、走査光検出部60からの出力信号に基づく所定のタイミングでLDドライバ6111に出力する。
The modulation
これにより、3つの発光素子から出射光のパワーバランスが適正化されて所望の色の合成光が生成され、この合成光により画像描画領域が走査され、所望の色の虚像が表示される。 As a result, the power balance of the emitted light is optimized from the three light emitting elements to generate a composite light of a desired color, and the image drawing area is scanned by the composite light to display a virtual image of the desired color.
すなわち、画像データの画素毎の色情報を忠実に再現した高品質なカラーの虚像を表示することが可能となる。 That is, it is possible to display a high-quality color virtual image that faithfully reproduces the color information of each pixel of the image data.
以上、虚像の色に関して説明したが、虚像の明るさに関しては、3つの発光素子111R、111G、111Bの設定後の発光光量の比を一定に保ちつつ各発光光量を一律に増減することで、虚像を所望の色かつ所望の明るさに制御することが可能である。
The color of the virtual image has been described above. Regarding the brightness of the virtual image, by uniformly increasing or decreasing the amount of emitted light while keeping the ratio of the amount of emitted light after setting of the three
以下に、本実施形態の光源制御処理について図12を参照して説明する。図12のフローチャートは、LD制御回路700によって実行される処理アルゴリズムに基づいている。この光源制御処理は、例えばHUD装置100が搭載される自動車の電気系統がONになりHUD装置100が起動したときに開始される。HUD装置100が起動すると、光偏向器15が動作を開始する。
The light source control process of this embodiment will be described below with reference to FIG. The flowchart of FIG. 12 is based on a processing algorithm executed by the
最初のステップS1では、各発光素子を点灯させる。具体的には、変調信号生成部700cが、画像データの各画素の色に応じて発光素子毎の変調信号を生成し、走査光検出部60の出力信号に基づく所定タイミングでLDドライバ6111に出力する。この結果、発光素子毎の変調信号に応じた駆動電流が該発光素子に印加され、画像データに応じた画像のスクリーン30への描画、ひいては虚像の表示が開始される。
In the first step S1, each light emitting element is turned on. Specifically, the modulation
次のステップS2では、所定回走査されたか否かを判断する。具体的には、走査光検出部60の出力信号と光偏向器15の水平走査周波数に基づいて、主走査方向における往復もしくは片道の走査回数をカウントし、カウント数が所定回になったときに、次のステップS3に移行する。すなわち、走査回数が所定回になるまで、待ちの状態となる。なお、「所定回」としては、往復走査単位でカウントする場合には1回〜少なくとも1フレーム分の往復走査の回数で良く、片道走査単位でカウントする場合には1回〜少なくとも1フレーム分の片道走査の回数で良い。
In the next step S2, it is determined whether or not the scan has been performed a predetermined number of times. Specifically, the number of reciprocating or one-way scanning in the main scanning direction is counted based on the output signal of the scanning
ステップS3では、「発光光量設定処理」を実施する。発光光量設定処理の詳細については、後述する。 In step S3, the "emission light amount setting process" is performed. The details of the emission light amount setting process will be described later.
次のステップS4では、各発光素子を設定後の発光光量で点灯する。具体的には、ステップS3で設定された発光光量で各発光素子を点灯する。これにより、3つの発光素子の出射光のパワーバランスが適正となり、所望の色の虚像が表示される。 In the next step S4, each light emitting element is lit with the amount of light emitted after setting. Specifically, each light emitting element is turned on with the amount of light emitted set in step S3. As a result, the power balance of the emitted light of the three light emitting elements becomes appropriate, and a virtual image of a desired color is displayed.
次のステップS5では、処理終了であるか否かを判断する。HUD装置100が搭載される自動車の電気系統がONのとき、ここでの判断が否定されステップS2に戻り、OFFになったとき、ここでの判断が肯定されフローが終了する。
In the next step S5, it is determined whether or not the processing is completed. When the electric system of the automobile on which the
なお、上記光源制御処理のステップS2では、所定回走査されたか否かを判断しているが、これに代えて、所定時間が経過したか否かを判断しても良い。 In step S2 of the light source control process, it is determined whether or not the scanning has been performed a predetermined number of times. Instead, it may be determined whether or not a predetermined time has elapsed.
以下に、上記光源制御処理のステップS3の「発光光量設定処理」について図13を参照して説明する。図13のフローチャートは、LD制御回路700によって実行される処理アルゴリズムに基づいている。この発光光量設定処理は、走査光が有効走査領域(画像描画領域)に照射されない時間帯(画像描画されない時間帯)、例えば走査光が有効走査領域の周辺領域に照射されるときや、連続するフレーム間の遷移時間に実施される。
Hereinafter, the “emission light amount setting process” in step S3 of the light source control process will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 13 is based on a processing algorithm executed by the
最初のステップS12では、発光素子毎の時間平均光量を取得する。具体的には、各発光素子を順次点灯させ、信号処理部120からの、点灯毎の受光信号が時間平均された信号を取得する。
In the first step S12, the time average light amount for each light emitting element is acquired. Specifically, each light emitting element is turned on in sequence, and a signal from the
次のステップS13では、温度センサ130で検出した雰囲気温度を取得する。
In the next step S13, the ambient temperature detected by the
次のステップS14では、取得された時間平均光量(現在の発光光量)及び雰囲気温度(現在の雰囲気温度)に基づいて各発光素子の出射光の波長λを推定する。具体的には、上記(1)式を用いて波長λを推定する。 In the next step S14, the wavelength λ of the emitted light of each light emitting element is estimated based on the acquired time average light amount (current emitted light amount) and atmospheric temperature (current atmospheric temperature). Specifically, the wavelength λ is estimated using the above equation (1).
次のステップS15では、推定された波長λに基づいて、各発光素子の発光光量を設定する(図17参照)。 In the next step S15, the amount of emitted light of each light emitting element is set based on the estimated wavelength λ (see FIG. 17).
なお、上記実施形態では、受光素子を、半導体レーザを収容するパッケージの外部に設けているが、例えば図14、図15にそれぞれ示される変形例1、2のように半導体レーザを収容するパッケージ内に設けることも可能である。 In the above embodiment, the light receiving element is provided outside the package accommodating the semiconductor laser, but in the package accommodating the semiconductor laser as shown in the modified examples 1 and 2 shown in FIGS. 14 and 15, for example. It is also possible to provide it in.
HUD装置で用いる半導体レーザは高出力のものが求められるため、低出力の半導体レーザで一般的に採用されているバック光モニタ方式をそのまま転用することは難しい。 Since a semiconductor laser used in a HUD device is required to have a high output, it is difficult to directly use the back light monitor method generally used for a low output semiconductor laser.
このため、上記実施形態では、複数の半導体レーザから出射されたビームを合成した後、分岐させ、一方の分岐光を受光素子117aに導光している。
Therefore, in the above embodiment, the beams emitted from the plurality of semiconductor lasers are combined and then branched, and one of the branched lights is guided to the
しかし、この場合、HUD装置の虚像側に導光される他方の分岐光の光量損失が懸念される。 However, in this case, there is a concern about the loss of the amount of light of the other branch light guided to the virtual image side of the HUD device.
そこで、変形例1、2のように受光素子内蔵の光源を用いれば、この問題は軽減される。 Therefore, if a light source having a built-in light receiving element is used as in the first and second modifications, this problem can be alleviated.
変形例1では、図14に示されるように、半導体レーザから出射されたビームが、パッケージの開口の周囲部に該開口を覆うように取り付けられたカバーガラス(光透過窓部材)で透過光と反射光に分岐され、その反射光が受光素子で受光される。 In the first modification, as shown in FIG. 14, the beam emitted from the semiconductor laser is transmitted by a cover glass (light transmitting window member) attached to the periphery of the opening of the package so as to cover the opening. It is branched into reflected light, and the reflected light is received by the light receiving element.
また、バック光モニタ方式の変形例2では、図15に示されるように、半導体レーザの一端面から出射された光をカバーガラスを介して放射させ、半導体レーザの他端面から出射された光を減光素子(NDフィルタ)を介して受光素子に入射させることで、受光素子における光量飽和を抑制している。 Further, in the second modification of the back light monitor method, as shown in FIG. 15, the light emitted from one end surface of the semiconductor laser is radiated through the cover glass, and the light emitted from the other end surface of the semiconductor laser is emitted. By incident light on the light receiving element via the dimming element (ND filter), saturation of the amount of light in the light receiving element is suppressed.
そして、変形例1、2の光源を、それぞれ上記実施形態のように赤、緑、青の3色分用意した変形例3、4によれば、光源毎に受光素子が設けられているため、上記光源制御処理、上記発光光量設定処理において各光源の発光素子を同時に点灯させ受光素子で同時に受光することができる。この場合、発光光量の設定をより短時間で行うことができる。
Then, according to the
また、以上説明した上記実施形態及び各変形例の波長推定方法では、複数の光源を有する光源装置を例にとって説明したが、図16に示される変形例5のように、単一の光源を有する光源装置にも適用可能である。単一の光源を用いる場合も、出射光の波長を精度良く推定することにより、光源の発光光量を精度良く設定することができる。単一の光源(例えば半導体レーザ)を有する光源装置の用途としては、例えばモノクロ画像を表示する画像表示装置、レーザ加工機、レーザアニール装置、レーザ点火プラグ等が挙げられる。 Further, in the above-described embodiment and the wavelength estimation method of each modification, a light source device having a plurality of light sources has been described as an example, but as in the modification 5 shown in FIG. 16, a single light source is provided. It can also be applied to light source devices. Even when a single light source is used, the amount of emitted light from the light source can be set accurately by estimating the wavelength of the emitted light with high accuracy. Applications of a light source device having a single light source (for example, a semiconductor laser) include, for example, an image display device for displaying a monochrome image, a laser processing machine, a laser annealing device, a laser spark plug, and the like.
この場合、光源の出射光の波長を波長推定部で推定し、その推定結果に基づいてパワー設定部で発光光量を算出し、その算出結果に基づいて変調信号生成部で変調信号を生成することで、光源を所望の発光光量で点灯させることができる。 In this case, the wavelength of the emitted light of the light source is estimated by the wavelength estimation unit, the amount of emitted light is calculated by the power setting unit based on the estimation result, and the modulation signal is generated by the modulation signal generation unit based on the calculation result. Therefore, the light source can be turned on with a desired amount of emitted light.
また、本発明の画像表示装置は、HUD装置のみならず、例えばヘッドマウントディスプレイ装置、プロンプタ装置、プロジェクタ装置への適用も可能である。この場合も、所望の色の画像を表示することが可能である。 Further, the image display device of the present invention can be applied not only to a HUD device but also to, for example, a head-mounted display device, a prompter device, and a projector device. In this case as well, it is possible to display an image of a desired color.
例えば、プロジェクタ装置に適用する場合には、該プロジェクタ装置をHUD装置100と同様に構成することができる。すなわち、凹面ミラー40を介した画像光を映写幕や壁面等に投影すれば良い。なお、凹面ミラー40を設けずにスクリーン30を介した画像光を映写幕や壁面等に投影しても良い。また、凹面ミラー40の代わりに自由曲面ミラーを用いても良い。
For example, when applied to a projector device, the projector device can be configured in the same manner as the
また、本発明の光源及び波長推定装置を備える光源装置は、例えば感光体を露光して画像を形成するカラープリンタ、カラー複写機等の画像形成装置の露光用光源としても用いることができる。この場合も、所望の色の画像を形成することが可能である。 Further, the light source device provided with the light source and the wavelength estimation device of the present invention can also be used as an exposure light source for an image forming device such as a color printer or a color copier that exposes a photoconductor to form an image. In this case as well, it is possible to form an image of a desired color.
以上の説明では、半導体レーザの出射光の波長の雰囲気温度依存性と自己温度依存性の両面から出射光の波長を推定したが、例えば半導体レーザの雰囲気温度が略一定と見做せる環境下では、変形例6として、自己温度依存性のみ(受光素子117aの受光光量もしくは平均化光量のみ)に基づいて出射光の波長を推定しても良い。この場合には、温度センサ130や上記検出手段が設けられなくても良い。
In the above explanation, the wavelength of the emitted light is estimated from both the atmospheric temperature dependence and the self-temperature dependence of the wavelength of the emitted light of the semiconductor laser. For example, in an environment where the atmospheric temperature of the semiconductor laser can be regarded as substantially constant. As a modification 6, the wavelength of the emitted light may be estimated based only on the self-temperature dependence (only the amount of light received by the
ここで、「半導体レーザの雰囲気温度が略一定と見做せる環境下」とは、HUD装置100が搭載される車両内の温度が空調によって略一定に保たれる場合や、本発明の光源及び波長推定装置を含む光源装置を備える画像表示装置としての、ヘッドマウントディスプレイ装置、プロンプタ装置、プロジェクタ装置を室内で使用する場合に該室内の温度が空調によって略一定に保たれている場合が想定される。
Here, "in an environment where the atmospheric temperature of the semiconductor laser can be regarded as substantially constant" means that the temperature inside the vehicle on which the
具体的には、次の(2)式を用いて出射光の波長を推定することができる。 Specifically, the wavelength of the emitted light can be estimated using the following equation (2).
λ=λ(0)+β×(P−P(0))…(2)
但し、λ:現在の波長
λ(0):基準波長
β:光量係数
P:現在の発光光量
P(0):基準波長測定時の発光光量
λ = λ (0) + β × (PP (0) )… (2)
However, λ: current wavelength λ (0) : reference wavelength β: light intensity coefficient P: current emission light intensity P (0) : emission light intensity at the time of reference wavelength measurement
この場合も、上記実施形態と同様にして基準波長を求めることができる(図11参照)。この場合、縦マルチモード発振する半導体レーザにおいて、推定対象の波長を、例えば上記加重平均した波長としても良いし、ピーク強度での波長としても良い。 In this case as well, the reference wavelength can be obtained in the same manner as in the above embodiment (see FIG. 11). In this case, in the semiconductor laser that oscillates in the vertical multimode, the wavelength to be estimated may be, for example, the weighted average wavelength or the wavelength at the peak intensity.
以上説明した上記実施形態及び各変形例の波長推定装置は、光源からの光の波長を推定する波長推定装置であって、光源からの光を受光する光検出器と、該光検出器での受光光量に基づいて光源からの光の波長を推定する波長推定部と、を備えている。 The wavelength estimation device of the above-described embodiment and each modification described above is a wavelength estimation device that estimates the wavelength of light from a light source, and is a light detector that receives light from a light source and the light detector. It includes a wavelength estimation unit that estimates the wavelength of light from a light source based on the amount of received light.
この場合、光源からの波長を直接的に測定する方式(例えば光バンドパスフィルタを用いるスーパーヘテロダイン方式等)を導入することなく、該波長を精度良く推定できる。 In this case, the wavelength can be estimated accurately without introducing a method of directly measuring the wavelength from the light source (for example, a superheterodyne method using an optical bandpass filter).
すなわち、簡易な構成により、光源からの光の波長を精度良く推定できる。 That is, with a simple configuration, the wavelength of light from the light source can be estimated with high accuracy.
また、上記実施形態及び各変形例の波長推定装置は、光検出器からの受光光量に応じた信号を時間平均する信号処理部を更に備え、波長推定部は、信号処理部からの時間平均された信号に基づいて光源からの光の波長を推定することが好ましい。 Further, the wavelength estimation device of the above-described embodiment and each modification further includes a signal processing unit that time-averages the signal according to the amount of light received from the photodetector, and the wavelength estimation unit is time-averaged from the signal processing unit. It is preferable to estimate the wavelength of light from the light source based on the signal.
この場合、光源からの光の波長をより精度良く推定できる。 In this case, the wavelength of the light from the light source can be estimated more accurately.
また、上記実施形態及び変形例1〜5の波長推定装置は、光源の周辺の雰囲気温度を検出する検出系(温度センサ130や上記検出手段)を更に備え、波長推定部は、受光光量及び検出系で検出した雰囲気温度に基づいて光源からの光の波長を推定することが好ましい。
Further, the wavelength estimation devices of the above-described embodiments and
この場合、光源からの光の波長をより精度良く推定できる。 In this case, the wavelength of the light from the light source can be estimated more accurately.
また、λ=λ(0)+α×(Ta−Ta (0))+β×(P−P(0))が成立することが好ましい。
但し、λ:現在の波長
λ(0):基準波長
α:温度係数
Ta:現在の雰囲気温度
Ta (0):基準波長測定時の雰囲気温度
β:光量係数
P:現在の発光光量
P(0):基準波長測定時の発光光量
Further, it is preferable that λ = λ (0) + α × (T a − T a (0) ) + β × (PP (0) ) is established.
However, λ: current wavelength λ (0) : reference wavelength α: temperature coefficient T a : current atmospheric temperature Ta (0) : atmospheric temperature at the time of reference wavelength measurement β: light amount coefficient P: current emission light amount P ( 0) : Amount of emitted light when measuring the reference wavelength
また、基準波長λ(0)を、P(0)=0[W]における仮想的な波長とすることが好ましい。 Further, it is preferable that the reference wavelength λ (0) is a virtual wavelength at P (0) = 0 [W].
また、光源は、半導体レーザを含み、該半導体レーザは縦マルチモード発振しており、基準波長λ(0)は、縦マルチモードにおけるピーク強度の−20dB以上の強度を有する波長成分を加重平均した波長であることが好ましい。 Further, the light source includes a semiconductor laser, the semiconductor laser oscillates in the vertical multimode, and the reference wavelength λ (0) is a weighted average of wavelength components having an intensity of −20 dB or more of the peak intensity in the vertical multimode. It is preferably a wavelength.
また、発光素子を含む光源と、該光源からの光の波長を推定する上記実施形態及び各変形例の波長推定装置と、を備える光源装置によれば、光源からの光の波長を精度良く推定でき、その推定結果に基づいて光源の発光光量を適正に制御できる。この結果、所望の色の光を再現性良く生成できる。 Further, according to the light source device including the light source including the light emitting element and the wavelength estimation device of the above-described embodiment and each modification for estimating the wavelength of the light from the light source, the wavelength of the light from the light source is estimated with high accuracy. The amount of light emitted from the light source can be appropriately controlled based on the estimation result. As a result, light of a desired color can be generated with good reproducibility.
また、光源装置は、光源を駆動するLDドライバ(駆動回路)を更に備え、波長推定装置の温度センサ130は、検出する雰囲気温度がLDドライバの発熱の影響を受け難い位置に配置されることが好ましい。
Further, the light source device further includes an LD driver (drive circuit) for driving the light source, and the
また、上記実施形態、変形例6では、光源は複数(例えば3つ)あり、複数の光源の発光素子は、発光波長帯域が互いに異なり、複数の光源からの光を合成し、その合成光を分岐する光学系を更に備え、受光素子は、光学系からの分岐光の光路上に配置され、光源装置は、波長推定装置で測定された複数の光源からの光の波長に基づいて、複数の発光素子の発光光量を設定する発光光量設定手段を更に備えている。 Further, in the above embodiment and the sixth modification, there are a plurality of (for example, three) light sources, and the light emitting elements of the plurality of light sources have different emission wavelength bands, synthesize light from the plurality of light sources, and combine the combined light. Further provided with a branched optical system, the light receiving element is arranged on the optical path of the branched light from the optical system, and the light source device is a plurality of light sources based on the wavelengths of light from the plurality of light sources measured by the wavelength estimation device. Further, it is provided with a light emitting light amount setting means for setting the light emitting light amount of the light emitting element.
また、上記変形例1、3では、光源は、発光素子を収容する、カバーガラス(光透過窓部材)が設けられたパッケージ(収容体)を更に含み、発光素子からの光は、カバーガラスで透過光と反射光に分岐され、波長推定装置の受光素子は、反射光を受光するようにパッケージに収容されている。
Further, in the
また、上記変形例2、4では、発光素子は、端面発光型の半導体レーザであり、光源は、半導体レーザを収容する、カバーガラスが設けられたパッケージ(収容体)を更に含み、半導体レーザの一端面からの光は、カバーガラスを介してパッケージの外部に放射され、波長推定装置の受光素子は、半導体レーザの他端面からの光を受光するようにパッケージに収容されている。 Further, in the above modifications 2 and 4, the light emitting element is an end face light emitting type semiconductor laser, and the light source further includes a package (accommodating body) provided with a cover glass for accommodating the semiconductor laser, and the semiconductor laser. The light from one end surface is radiated to the outside of the package through the cover glass, and the light receiving element of the wavelength estimation device is housed in the package so as to receive the light from the other end surface of the semiconductor laser.
また、上記変形例2、4では、パッケージ内における半導体レーザの他端面と受光素子との間の光路上に減光素子が配置されることが好ましい。 Further, in the above modifications 2 and 4, it is preferable that the dimming element is arranged on the optical path between the other end surface of the semiconductor laser and the light receiving element in the package.
また、上記変形例3、4では、上記光源は複数(例えば3つ)あり、受光素子は、複数の光源に対応して複数あり、複数の光源の発光素子は、発光波長帯域が互いに異なり、波長推定装置で推定された複数の半導体レーザからの光の波長に基づいて、複数の半導体レーザの発光光量を設定する発光光量設定手段を更に備えている。
Further, in the
また、HUD装置100は、光源装置と、該光源装置からの光により画像を形成する光偏向器15(画像形成素子)と、画像を形成した光が照射されるスクリーン30と、を備えている。この場合、スクリーン30に画像を色再現性良く描画できる。
Further, the
また、スクリーン30を介した光をフロントウインドシールド50(透過反射部材)に向けて投射する凹面ミラー40(投光部)を更に備えるHUD装置100と、該HUD装置100が搭載される自動車と、を備える移動体装置によれば、視認性に優れた虚像を運転者に対して表示できる。
Further, a
また、上記実施形態及び各変形例の波長推定方法は、光源からの光の波長を測定する波長推定方法であって、光源からの光を受光する工程と、該受光する工程での受光結果に基づいて光源からの光の波長を推定する工程と、を含む。 Further, the wavelength estimation method of the above-described embodiment and each modification is a wavelength estimation method for measuring the wavelength of light from a light source, and is based on a step of receiving light from a light source and a light receiving result in the step of receiving light. It includes a step of estimating the wavelength of light from a light source based on it.
この場合、光源からの波長を直接的に測定する方式(例えば光バンドパスフィルタを用いるスーパーヘテロダイン方式等)を導入することなく、該波長を精度良く推定できる。 In this case, the wavelength can be estimated accurately without introducing a method of directly measuring the wavelength from the light source (for example, a superheterodyne method using an optical bandpass filter).
すなわち、簡易な構成により、光源からの光の波長を精度良く推定できる。 That is, with a simple configuration, the wavelength of light from the light source can be estimated with high accuracy.
上記実施形態及び変形例1〜5の波長推定方法は、光源の周辺の雰囲気温度を検出する工程を更に含み、推定する工程では、検出する工程での検出結果と受光結果に基づいて光源からの光の波長を推定する。
The wavelength estimation methods of the above-described embodiments and
この場合、光源からの光の波長をより精度良く推定できる。 In this case, the wavelength of the light from the light source can be estimated more accurately.
また、上記実施形態及び変形例3、4、6の光源制御方法は、発光波長が異なる複数の光源を制御する光源制御方法であって、複数の光源を発光させる工程と、複数の光源からの光を受光する工程と、受光する工程での受光結果に基づいて複数の光源からの光の波長を推定する工程と、推定する工程での推定結果に基づいて、複数の半導体レーザの発光光量を設定する工程と、を含む。
Further, the light source control methods of the above-described embodiments and
この場合、所望の色の光を再現性良く生成することができる。 In this case, light of a desired color can be generated with good reproducibility.
また、上記実施形態及び変形例1〜5の光源制御方法は、複数の光源の周辺の雰囲気温度を検出する工程を更に含み、推定する工程では、検出する工程での検出結果と受光結果に基づいて光源からの光の波長を推定する。
Further, the light source control methods of the above-described embodiments and
この場合、所望の色の光をより再現性良く生成することができる。 In this case, light of a desired color can be generated with better reproducibility.
例えば、上記実施形態及び変形例5、6における光源装置において、少なくとも1つの光源に対応する受光素子を複数設けても良い。具体的には、少なくとも1つの光源からの光を分岐させ、一方の分岐光を対応する受光素子で受光させ、他方の分岐光を合成し画像表示に用いれば良い。 For example, in the light source devices of the above-described embodiments and modifications 5 and 6, a plurality of light receiving elements corresponding to at least one light source may be provided. Specifically, the light from at least one light source may be branched, one branched light may be received by the corresponding light receiving element, and the other branched light may be combined and used for image display.
また、上記実施形態及び各変形例では、投光部は、凹面ミラー40から構成されているが、これに限らず、例えば、凸面鏡から構成されても良い。
Further, in the above embodiment and each modification, the light projecting portion is composed of the
また、上記実施形態及び各変形例では、走査ミラー20を有しているが、有していなくても良い。すなわち、光偏向器15で偏向された光を、光路を折り返さずに、スクリーン30に直接照射もしくは凸面レンズを介して照射するようにしても良い。また、走査ミラー20として平面鏡を用いても良い。
Further, in the above-described embodiment and each modification, the
また、上記実施形態及び各変形例では、発光素子としてLDを用いているが、例えばVCSEL等の他のレーザ、LED、有機EL素子、白色光源等の発光素子を用いても良い。 Further, although the LD is used as the light emitting element in the above embodiment and each modification, for example, another laser such as VCSEL, an LED, an organic EL element, a light emitting element such as a white light source may be used.
また、透過反射部材は、移動体のフロントガラスに限らず、例えばサイドガラス、リアガラス等であっても良く、要は、透過反射部材は、移動体に設けられ、移動体の搭乗者が該移動体の外部を視認するための窓部材(ウインドシールド)であることが好ましい。 Further, the transmission / reflection member is not limited to the windshield of the moving body, and may be, for example, a side glass, a rear glass, or the like. In short, the transmission / reflection member is provided on the moving body, and the passenger of the moving body is the moving body. It is preferable that the window member (windshield) for visually recognizing the outside of the windshield.
また、上記実施形態及び各変形例では、画像表示装置(HUD)は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等の移動体に搭載用のものとして説明したが、要は、物体に搭載されるものであれば良い。なお、「物体」は、移動体の他、恒常的に設置されるものや運搬可能なものを含む。 Further, in the above-described embodiment and each modification, the image display device (HUD) has been described as being mounted on a moving body such as a vehicle, an aircraft, a ship, or a robot, but the point is that the image display device (HUD) is mounted on an object. If it is good. In addition to moving objects, "objects" include objects that are permanently installed and objects that can be transported.
また、本発明の波長推定装置、光源装置、画像表示装置、物体装置は、上記実施形態及び各変形例で説明した構成に限定されず、適宜変更可能である。 Further, the wavelength estimation device, the light source device, the image display device, and the object device of the present invention are not limited to the configurations described in the above-described embodiment and each modification, and can be appropriately changed.
11…光源部、15…光偏向器(画像形成素子)、30…スクリーン、40…凹面ミラー(投光部)、50…フロントウインドシールド(透過反射部材)、100…HUD装置(画像表示装置)、118…反射ミラー(光学系の一部)、114…光路合成素子(光学系の一部)、115…光路合成素子(光学系の一部)、111R、111G、111B…発光素子(光源)、700a…波長推定部(推定手段)、700b…パワーバランス決定部(発光光量設定手段)、6111…LDドライバ(駆動回路)。 11 ... Light source unit, 15 ... Light deflector (image forming element), 30 ... Screen, 40 ... Concave mirror (light projection unit), 50 ... Front windshield (transmissive reflection member), 100 ... HUD device (image display device) , 118 ... Reflective mirror (part of optical system), 114 ... Optical path synthesis element (part of optical system), 115 ... Optical path synthesis element (part of optical system), 111R, 111G, 111B ... Light emitting element (light source) , 700a ... Wavelength estimation unit (estimation means), 700b ... Power balance determination unit (emission light amount setting means), 6111 ... LD driver (drive circuit).
Claims (15)
前記光源からの光を受光する光検出器と、
前記光源の周辺の雰囲気温度を検出する検出系と、
前記光検出器での受光光量と、前記検出系で検出された雰囲気温度と、式λ=λ(0)+α×(Ta−Ta(0))+β×(P−P(0))と、に基づいて前記波長を推定する推定手段と、を備える波長推定装置。
但し、λ:現在の波長
λ(0):基準波長
α:温度係数
Ta:現在の雰囲気温度
Ta(0):基準波長測定時の雰囲気温度
β:光量係数
P:現在の発光光量
P(0):基準波長測定時の発光光量 A wavelength estimation device that estimates the wavelength of light from a light source.
A photodetector that receives light from the light source and
A detection system that detects the ambient temperature around the light source,
The amount of light received by the photodetector , the ambient temperature detected by the detection system, and the formula λ = λ (0) + α × (Ta-Ta (0)) + β × (PP (0)). A wavelength estimation device including an estimation means for estimating the wavelength based on the above.
However, λ: current wavelength
λ (0): Reference wavelength
α: Temperature coefficient
Ta: Current ambient temperature
Ta (0): Atmospheric temperature at the time of reference wavelength measurement
β: Light intensity coefficient
P: Current amount of emitted light
P (0): Amount of emitted light when measuring the reference wavelength
前記推定手段は、前記信号処理部からの時間平均された信号に基づいて前記波長を推定することを特徴とする請求項1に記載の波長推定装置。 Further, a signal processing unit for time-averaging signals according to the amount of received light from the photodetector is provided.
The wavelength estimation device according to claim 1, wherein the estimation means estimates the wavelength based on a time-averaged signal from the signal processing unit.
前記半導体レーザは縦マルチモード発振しており、
前記基準波長λ(0)は、前記縦マルチモードにおけるピーク強度の−20dB以上の強度を有する波長成分を加重平均した波長であることを特徴とする請求項1に記載の波長推定装置。 The light source includes a semiconductor laser.
The semiconductor laser oscillates in vertical multimode.
The wavelength estimation device according to claim 1 , wherein the reference wavelength λ (0) is a wavelength obtained by weighted averaging wavelength components having an intensity of −20 dB or more of the peak intensity in the vertical multimode.
前記光源からの光の波長を推定する請求項1〜3のいずれか一項に記載の波長推定装置と、を備える光源装置。 A light source including a light emitting element and
A light source device comprising the wavelength estimation device according to any one of claims 1 to 3 , which estimates the wavelength of light from the light source.
前記波長推定装置の検出系は、温度センサを含み、
前記温度センサは、該温度センサで検出される雰囲気温度が前記駆動回路の発熱の影響を受け難い位置に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の光源装置。 Further provided with a drive circuit for driving the light source,
The detection system of the wavelength estimation device includes a temperature sensor.
The light source device according to claim 4 , wherein the temperature sensor is arranged at a position where the ambient temperature detected by the temperature sensor is not easily affected by heat generated by the drive circuit.
前記複数の光源の発光素子は、発光波長帯域が互いに異なり、
前記複数の光源からの光を合成し、その合成光を分岐する光学系を更に備え、
前記波長推定装置の光検出器は、前記光学系からの分岐光の光路上に配置され、
前記波長推定装置で推定された前記複数の光源からの光の波長に基づいて、前記複数の発光素子の発光光量を設定する発光光量設定手段を更に備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の光源装置。 There are multiple light sources,
The light emitting elements of the plurality of light sources have different emission wavelength bands.
An optical system that synthesizes light from the plurality of light sources and branches the combined light is further provided.
The photodetector of the wavelength estimation device is arranged on the optical path of the branched light from the optical system.
4. The fourth or fifth aspect of the present invention is characterized in that the emission light amount setting means for setting the emission light amount of the plurality of light emitting elements is further provided based on the wavelengths of the light from the plurality of light sources estimated by the wavelength estimation device. The light source device described.
前記発光素子からの光は、前記光透過窓部材で透過光と反射光に分岐され、
前記波長推定装置の光検出器は、前記反射光を受光するように前記収容体に収容された受光素子を含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の光源装置。 The light source further includes an accommodating body having a light transmitting window member accommodating the light emitting element.
The light from the light emitting element is branched into transmitted light and reflected light by the light transmitting window member.
The light source device according to claim 4 or 5 , wherein the photodetector of the wavelength estimation device includes a light receiving element housed in the housing so as to receive the reflected light.
前記光源は、前記半導体レーザを収容する、光透過窓部材を有する収容体を更に含み、
前記半導体レーザの一端面からの光は、前記光透過窓部材を介して前記収容体の外部に放射され、
前記波長推定装置の光検出器は、前記半導体レーザの他端面からの光を受光するように前記収容体に収容された受光素子を含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の光源装置。 The light emitting element is an end face light emitting type semiconductor laser.
The light source further includes an accommodating body having a light transmitting window member accommodating the semiconductor laser.
The light from one end surface of the semiconductor laser is radiated to the outside of the housing through the light transmitting window member.
The light source device according to claim 4 or 5 , wherein the photodetector of the wavelength estimation device includes a light receiving element housed in the housing so as to receive light from the other end surface of the semiconductor laser. ..
前記光検出器は、前記複数の光源に対応して複数あり、
前記複数の光源の発光素子は、発光波長帯域が互いに異なり、
前記波長推定装置で推定された前記複数の光源からの光の波長に基づいて、前記複数の発光素子の発光光量を設定する発光光量設定手段を更に備えることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載の光源装置。 There are multiple light sources,
There are a plurality of the photodetectors corresponding to the plurality of light sources.
The light emitting elements of the plurality of light sources have different emission wavelength bands.
The invention according to claim 7 to 9 , further comprising a light emitting light amount setting means for setting the emission light amount of the plurality of light emitting elements based on the wavelengths of light from the plurality of light sources estimated by the wavelength estimation device. The light source device according to any one item.
前記光源装置からの光により画像を形成する画像形成素子と、
前記画像を形成した光が照射されるスクリーンと、を備える画像表示装置。 The light source device according to any one of claims 4 to 10 .
An image forming element that forms an image with light from the light source device,
An image display device including a screen on which the light forming the image is irradiated.
前記画像表示装置が搭載される物体と、を備える物体装置。 The image display device according to claim 11 , further comprising a light projecting unit that projects light through the screen toward the transmission / reflection member.
An object device including an object on which the image display device is mounted.
前記光源からの光を受光する工程と、
前記光源の周辺の雰囲気温度を検出する工程と、
前記受光する工程での受光結果と、前記検出する工程で検出された雰囲気温度と、式λ=λ(0)+α×(Ta−Ta(0))+β×(P−P(0))と、に基づいて前記波長を推定する工程と、を含む波長推定方法。
但し、λ:現在の波長
λ(0):基準波長
α:温度係数
Ta:現在の雰囲気温度
Ta(0):基準波長測定時の雰囲気温度
β:光量係数
P:現在の発光光量
P(0):基準波長測定時の発光光量 A wavelength estimation method that measures the wavelength of light from a light source.
The process of receiving light from the light source and
The process of detecting the ambient temperature around the light source and
The light receiving result in the light receiving step, the atmospheric temperature detected in the detecting step, and the formula λ = λ (0) + α × (Ta−Ta (0)) + β × (PP (0)) , wavelength estimation method comprising the steps of estimating the wavelength based on.
However, λ: current wavelength
λ (0): Reference wavelength
α: Temperature coefficient
Ta: Current ambient temperature
Ta (0): Atmospheric temperature at the time of reference wavelength measurement
β: Light intensity coefficient
P: Current amount of emitted light
P (0): Amount of emitted light when measuring the reference wavelength
前記複数の光源を発光させる工程と、
前記複数の光源からの光を受光する工程と、
前記光源の周辺の雰囲気温度を検出する工程と、
前記受光する工程での受光結果と、前記検出する工程で検出された雰囲気温度と、式λ=λ(0)+α×(Ta−Ta(0))+β×(P−P(0))と、に基づいて前記複数の光源からの光の波長を推定する工程と、
前記推定する工程での推定結果に基づいて、前記複数の光源の発光光量を設定する工程と、を含む光源制御方法。
但し、λ:現在の波長
λ(0):基準波長
α:温度係数
Ta:現在の雰囲気温度
Ta(0):基準波長測定時の雰囲気温度
β:光量係数
P:現在の発光光量
P(0):基準波長測定時の発光光量 A light source control method that controls multiple light sources with different emission wavelengths.
The process of causing the plurality of light sources to emit light, and
The process of receiving light from the plurality of light sources and
The process of detecting the ambient temperature around the light source and
The light receiving result in the light receiving step, the atmospheric temperature detected in the detecting step, and the formula λ = λ (0) + α × (Ta−Ta (0)) + β × (PP (0)) , And the process of estimating the wavelength of light from the plurality of light sources based on
A light source control method including a step of setting emission light amounts of the plurality of light sources based on an estimation result in the estimation step.
However, λ: current wavelength
λ (0): Reference wavelength
α: Temperature coefficient
Ta: Current ambient temperature
Ta (0): Atmospheric temperature at the time of reference wavelength measurement
β: Light intensity coefficient
P: Current amount of emitted light
P (0): Amount of emitted light when measuring the reference wavelength
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