WO2015151717A1 - 光検出装置及び光源装置 - Google Patents

光検出装置及び光源装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015151717A1
WO2015151717A1 PCT/JP2015/056590 JP2015056590W WO2015151717A1 WO 2015151717 A1 WO2015151717 A1 WO 2015151717A1 JP 2015056590 W JP2015056590 W JP 2015056590W WO 2015151717 A1 WO2015151717 A1 WO 2015151717A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
incident
optical element
scattered
detection device
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/056590
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕貴 山田
幹雄 清水
Original Assignee
ウシオ電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ウシオ電機株式会社 filed Critical ウシオ電機株式会社
Publication of WO2015151717A1 publication Critical patent/WO2015151717A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2053—Intensity control of illuminating light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0474—Diffusers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4228—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors arrangements with two or more detectors, e.g. for sensitivity compensation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/149—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3155—Modulator illumination systems for controlling the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3191—Testing thereof
    • H04N9/3194—Testing thereof including sensor feedback

Definitions

  • the present invention relates to a light detection device including a light detection unit that detects light, and to a light source device including the light detection device.
  • a light detection device including a light detection unit that detects light reflected by an incident surface out of light incident obliquely on a lens is known (for example, Patent Document 1). According to such a light detection device, it is possible to calculate and measure the amount of light transmitted through the lens based on the amount of light detected by the light detection unit.
  • the light When laser light is used, the light may be partially polarized.
  • the polarization state may change depending on the temperature of the laser.
  • an optical fiber when used, it may change depending on the optical fiber arrangement method.
  • the light when the light is incident on the incident surface of the lens, not only a part of the light is reflected by the incident surface but also a part of the light is scattered by the incident surface.
  • the polarization state of the light to measure differs, the light quantity of the light for every direction where scattered light scatters differs. For example, in the case of Rayleigh scattering, the amount of light scattered in the same direction as the polarization state is smaller than the amount of light scattered in a direction different from the polarization state.
  • the measurement accuracy of the amount of light to be measured (that is, the amount of light incident on the lens or the amount of light transmitted through the lens) is not stable.
  • the light detection device includes a light-transmitting optical element having an incident surface on which light is incident and an output surface that emits light, and at least a part of the light scattered on the incident surface and the output surface.
  • the plurality of light detection units detect scattered light scattered on the incident surface and the emission surface of the light-transmitting optical element
  • the calculation unit includes the plurality of light detection units. The sum of the detected light amounts is calculated. Thereby, the light quantity of the scattered light scattered in the predetermined range among the scattered lights scattered in various directions can be detected. Therefore, regardless of the polarization state of the light incident on the optical element, the light amount of the light (or light transmitted through the optical element) can be stably measured.
  • the optical detection device includes a reflection part that reflects light
  • the surface of the optical element includes the incident surface, the emission surface, and a side surface
  • the reflection unit includes:
  • a structure may be employed in which the light detection unit is bonded to a part of the side surface and detects light emitted from the other part of the side surface.
  • the reflecting portion that reflects light is bonded to a part of the side surface with respect to the surface of the optical element including the incident surface, the output surface, and the side surface.
  • the light detection unit detects light scattered from the incident surface and the emission surface and emitted from the other part of the side surface. Therefore, the light quantity of the scattered light scattered in the predetermined range among the scattered lights scattered in various directions can be detected. Therefore, regardless of the polarization state of the light incident on the optical element, the light amount of the light (or the light transmitted through the optical element) can be measured more stably.
  • the incident surface and the exit surface are each formed in a planar shape and are arranged in parallel, and the optical element is arranged with respect to the optical axis of the incident light.
  • the incident surface may be arranged so as to be orthogonal.
  • the light when the light is incident on the incident surface of the translucent optical element, the light is transmitted through the incident surface, reflected at the incident surface, and scattered at the incident surface. Divided. Further, the light transmitted through the incident surface is divided into light that is transmitted through the output surface, light that is reflected by the output surface, and light that is scattered by the output surface when exiting from the output surface.
  • the incident surface (outgoing surface) is arranged so as to intersect with the optical axis of the light at a large inclination, the transmitted light, reflected light, and scattered light on the incident surface (outgoing surface) of the optical element
  • the ratio of the amount of light greatly changes as the polarization state of the light to be measured changes. That is, as the polarization state of the light to be measured changes, the reflectance at the incident surface (outgoing surface) changes.
  • the incident surface is arranged so as to be orthogonal to the optical axis of the incident light (completely orthogonal and substantially orthogonal to intersect with a slight inclination).
  • the ratio of the amount of transmitted light, reflected light, and scattered light on the incident surface is substantially constant regardless of the polarization state of the incident light.
  • the exit surface is arranged in parallel with the entrance surface, the exit surface is orthogonal to the optical axis of the light transmitted through the entrance surface (completely orthogonal, and substantially intersecting with a slight inclination). (Orthogonal).
  • the ratio of the amount of transmitted light, reflected light, and scattered light at the exit surface is substantially constant regardless of the polarization state of the light transmitted through the incident surface, that is, the polarization state of the light incident on the optical element. is there.
  • the total amount of the scattered light can be made substantially constant. Therefore, it is possible to stably measure the light amount of the light (or light transmitted through the optical element) regardless of the polarization state of the light incident on the optical element.
  • the optical element may be formed in a flat plate shape.
  • the optical element is formed in a flat plate shape, the size of the optical element can be reduced. Thereby, since the space for installing the optical element can be reduced, the apparatus can be miniaturized.
  • the light detection device includes a translucent optical element having an incident surface on which light is incident and an output surface that emits light, and at least of light scattered on the incident surface and the output surface.
  • a light detection unit that detects a part of the optical element, and a reflection unit that reflects the light.
  • the surface of the optical element includes the incident surface, the emission surface, and a side surface. Joined to a part of the side surface, the light detection unit detects light emitted from the other part of the side surface.
  • the reflecting portion that reflects light is bonded to a part of the side surface with respect to the surface of the translucent optical element that includes the incident surface, the output surface, and the side surface. ing.
  • the light detection unit detects light scattered from the incident surface and the emission surface of the optical element and emitted from the other part of the side surface. Thereby, the light quantity of the scattered light scattered in the predetermined range among the scattered lights scattered in various directions can be detected. Therefore, regardless of the polarization state of the light incident on the optical element, the light amount of the light (or light that passes through the optical element) can be measured stably.
  • a light source device includes a light source unit that emits light and the light detection device.
  • the present invention has an excellent effect that the light quantity of the light can be stably measured regardless of the polarization state of the light to be measured.
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram of an image projection apparatus having a light source device according to an embodiment of the present invention. It is the whole light source device schematic diagram concerning the embodiment. It is a principal part perspective view of the photon detection apparatus which concerns on the same embodiment. It is a figure explaining the photon detection method of the photon detection apparatus concerning the embodiment. It is a principal part perspective view of the photon detection apparatus which concerns on other embodiment of this invention. It is a principal part perspective view of the photon detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. It is a principal part perspective view of the photon detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. It is a principal part perspective view of the photon detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. It is a principal part perspective view of the photon detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. It is a principal part perspective view of the photon detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention.
  • the image projection apparatus 1 includes a plurality (three in this embodiment) of light source devices 2 (2R, 2G, 2B) that emit light of different colors. 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.
  • projection optical system for example, projection lens
  • 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)
  • 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.
  • the image optical system 60 includes a polarization beam splitter 60a that transmits only a predetermined polarization component of the light emitted from the light source device 2, and spatial modulation that converts the light emitted from the polarization beam splitter 60a into an optical image. And an element 60b.
  • the image optical system 60 also includes a dichroic prism 60c that combines the lights transmitted by the spatial modulation elements 60b, and a reflection mirror 60d that reflects the laser light emitted from the first and third light source devices 2R and 2B. It has.
  • each spatial modulation element 60b is a transmissive liquid crystal element.
  • the image optical system 60 may include a spatial modulation element 60b that is a reflective liquid crystal element or a digital micromirror device.
  • the light source device 2 includes a plurality of light source units 21 that emit light.
  • the light source unit 21 includes a semiconductor laser 21a that emits laser light, and a collimator lens 21b that receives the light emitted from the semiconductor laser 21a and emits the light in parallel.
  • the light source device 2 includes a converging lens 22 that receives light emitted from a plurality of light source units 21 and converges the light, and an optical fiber 23 that receives light emitted from the converging lens 22. And a collimator lens 24 that receives light emitted from the fiber 23 and emits the light as parallel light.
  • the light source device 2 includes a light detection device 3 that detects light emitted from the collimator lens 24.
  • the light detection device 3 includes an optical element 4 on which light emitted from the collimator lens 24 is incident, and a reflection unit 5 that reflects the light.
  • the light detection device 3 includes a plurality of light detection units 6 that detect light, and a processing unit 7 that processes information on the amount of light detected by the light detection unit 6.
  • the optical element 4 has translucency and a refractive index different from that of air.
  • the optical element 4 is made of optical glass.
  • the surface of the optical element 4 includes an incident surface 41 on which light emitted from the collimator lens 24 is incident, an output surface 42 that passes through the optical element 4 and exits toward the image optical system 60, and other side surfaces. 43.
  • the entrance surface 41 and the exit surface 42 are each formed in a planar shape and are arranged in parallel.
  • the incident surface 41 is disposed so as to be orthogonal to the optical axis LA1 of the light L1 incident on the optical element 4.
  • the side surface 43 includes a plurality of flat surfaces 43a to 43d formed in a flat shape.
  • the first plane 43a and the second plane 43b are arranged in parallel, and the third plane 43c and the fourth plane 43d are arranged in parallel.
  • the first and second planes 43a and 43b are arranged so as to be orthogonal to the third and fourth planes 43c and 43d.
  • the optical element 4 is formed in a flat plate shape.
  • the optical element 4 has a flat plate shape in which the entrance surface 41 and the exit surface 42 are square and the side surface 43 is composed of four flat surfaces 43a to 43d.
  • the reflecting portion 5 is bonded to a part of the side surface 43 of the optical element 4. Specifically, the reflecting portion 5 is bonded to a part of the first and third planes 43a and 43c and all of the second and fourth planes 43b and 43d with respect to the side surface 43 of the optical element 4. Has been. That is, the reflection unit 5 is not disposed at a position facing the light detection unit 6, that is, at other portions of the first and third planes 43 a and 43 c.
  • the reflecting portion 5 is formed in a film shape on the side surface 43 of the optical element 4. In the present embodiment, the reflecting portion 5 is formed of a metal film such as Ag, Al, Au.
  • the light detection unit 6 includes an optical sensor that measures the amount of received light.
  • the light detection unit 6 is disposed so as to face the first and third planes 43 a and 43 c of the side surface 43 of the optical element 4.
  • six light detection units 6 are provided, and are arranged so as to face the first and third planes 43a and 43c, respectively, three by three.
  • the light detection unit 6 may include an optical system such as a lens and a mirror for efficiently making the light emitted from the side surface 43 of the optical element 4 incident on the optical sensor as necessary.
  • the processing unit 7 includes a calculation unit 7 a that calculates the sum of the amounts of light detected by the plurality of light detection units 6, and a control unit 7 b that controls the light source device 2.
  • the calculation unit 7a calculates the sum of the amounts of light detected at the same time by the plurality of light detection units 6, for example, the amount of light incident on the optical element 4 or the light emitted through the optical element 4 Calculate the amount of light.
  • the control part 7b controls the output of the light source part 21 with the electric power (electric current, voltage) etc. which are supplied to the light source part 21 based on the light quantity computed by the calculating part 7a.
  • the configurations of the light source device 2 and the light detection device 3 according to the present embodiment are as described above. Next, a light detection method of the light detection device 3 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the optical element 4 Since the optical element 4 has a refractive index different from that of air, as shown in FIG. 4, when the light L1 is incident on the incident surface 41 of the optical element 4, the transmitted light L21 is transmitted through the incident surface 41. The reflected light L22 is reflected by the incident surface 41 and the scattered light L23a to L23f is scattered by the incident surface 41. At this time, since the incident surface 41 is arranged so as to be orthogonal to the optical axis LA1 of the incident light L1, the ratio of the amount of transmitted light L21, reflected light L22, and scattered light L23 on the incident surface 41 is Regardless of the polarization state of the incident light L1, it is substantially constant.
  • “transmitted light” (indicated by a two-dot chain line in FIG. 4) is refracted.
  • “reflected light” (indicated by a one-dot chain line in FIG. 4) means light reflected at a reflection angle ⁇ 1
  • “scattered light” Refers to light other than That is, “scattered light” (indicated by a broken line in FIG. 4) includes light that is reflected at a reflection angle other than ⁇ 1 and light that is transmitted at a refractive index other than ⁇ 2.
  • the reflection angle ⁇ 1 and the refraction angle ⁇ 2 are each 0 °.
  • the transmitted light L21 transmitted through the incident surface 41 is emitted from the output surface 42
  • the transmitted light L31 transmitted through the output surface 42, the reflected light L32 reflected by the output surface 42, and the output surface 42 are scattered.
  • the exit surface 42 is arranged so as to be orthogonal to the optical axis LA21 of the transmitted light L21, the ratio of the amount of light of the transmitted light L31, reflected light L32, and scattered light L33 on the exit surface 42 is transmitted. Regardless of the polarization state of the light L21, that is, the light L1 incident on the optical element 4, it is substantially constant.
  • the scattered lights L23a to L23d transmitted through the incident surface 41 and the scattered lights L33a and L33b reflected by the exit surface 42 travel inside the optical element 4.
  • the light L23a directly incident on the side surface 43 and the light L23b incident on the emission surface 42 (or the incident surface 41) at an incident angle ⁇ 3 larger than the critical angle are emitted from the side surface 43.
  • the scattered light most of the light L23a incident on the exit surface 42 (or the entrance surface 41) at an incident angle ⁇ 4 smaller than the critical angle exits from the exit surface 42 (or the entrance surface 41) and exits.
  • a part of the pole reflected from the surface 42 (or the incident surface 41) is emitted from the side surface 43.
  • the side surface 43 is disposed orthogonal to the incident surface 41 and the exit surface 42, respectively.
  • the light L23b incident on the output surface 42 (or the incident surface 41) at an incident angle ⁇ 3 larger than the critical angle is mostly at an incident angle smaller than the critical angle. Since the light enters the side surface 43, the light is emitted from the side surface 43.
  • the optical element 4 is formed in a flat plate shape, the distance between the incident surface 41 and the exit surface 42 is small. Thereby, the incident angle with respect to the side surface 43 of the light L23a directly incident on the side surface 43 out of the scattered light traveling inside the optical element 4 is reduced. Therefore, the incident angle of the light L23a with respect to the side surface 43 is suppressed or prevented from becoming larger than the critical angle.
  • the light scattered from the incident surface 41 or the exit surface 42 of the optical element 4 and emitted from the side surface 43 is detected by the light detection unit 6.
  • the calculation unit 7a is based on the amount of light detected by the light detection unit 6.
  • the amount of light L1 incident on the optical element 4 or the amount of light L31 that exits the optical element 4 and travels toward the image optical system 60 is calculated.
  • the plurality of light detection units 6 detect the scattered lights L23 and L33 scattered by the incident surface 41 and the emission surface 42 of the optical element 4, and calculate the calculation unit. 7 a calculates the sum of the light amounts detected by the plurality of light detection units 6. Thereby, the light quantity of the scattered light scattered in the predetermined range among the scattered lights L23 and L33 scattered in various directions can be detected. Therefore, the light quantity of the light L1 (or the light L31 transmitted through the optical element 4) can be stably measured regardless of the polarization state of the light L1 incident on the optical element 4.
  • the reflecting portion 5 that reflects light with respect to the surface of the optical element 4 constituted by the incident surface 41, the exit surface 42, and the side surface 43 is provided on the side surface 43. It is joined to a part of.
  • the light detection unit 6 detects the light scattered from the incident surface 41 and the emission surface 42 and emitted from the other part of the side surface 43.
  • the amount of scattered light scattered in a predetermined range among the scattered lights L23 and L33 scattered in various directions can be detected. Therefore, regardless of the polarization state of the light L1 incident on the optical element 4, the amount of the light L1 (or the light L31 transmitted through the optical element 4) can be measured more stably.
  • the transmitted light L21 transmitted through the incident surface 41 and the incident surface It is divided into reflected light L22 reflected by 41 and scattered light L23 scattered by the incident surface 41.
  • the transmitted light L31 transmitted through the output surface 42, the reflected light L32 reflected by the output surface 42, and the scattering scattered by the output surface 42 It is divided into light L33.
  • the incident surface 41 (exit surface 42) is arranged so as to intersect with the optical axis LA1 (LA21) of the light L1 (L21) with a large inclination, the incident surface 41 (exit surface) of the optical element 4 is obtained. 42), the ratio of the amount of transmitted light L21 (L31), reflected light L22 (L32), and scattered light L23 (L33) varies greatly as the polarization state of the light to be measured changes. That is, as the polarization state of the light to be measured changes, the reflectance and the like at the incident surface 41 (outgoing surface 42) change.
  • the incident surface 41 is arranged so as to be orthogonal to the optical axis LA1 of the incident light L1. Thereby, the ratio of the light amounts of the transmitted light L21, the reflected light L22, and the scattered light L23 on the incident surface 41 is substantially constant regardless of the polarization state of the incident light L1.
  • the emission surface 42 is arranged in parallel with the incident surface 41, so that it is orthogonal to the optical axis LA 21 of the light L 21 transmitted through the incident surface 41. Has been placed. Thereby, the ratio of the amount of transmitted light L31, reflected light L32, and scattered light L33 on the exit surface 42 is the polarization state of the light L21 transmitted through the incident surface 41, that is, the polarization of the light L1 incident on the optical element 4. It is almost constant regardless of the state.
  • the total amount of the scattered light L23 and L33 is substantially constant. Can be. Therefore, it is possible to stably measure the light amount of the light L1 (or the light L31 transmitted through the optical element 4) regardless of the polarization state of the light L1 incident on the optical element 4.
  • the optical element 4 is formed in a flat plate shape, the size of the optical element 4 can be reduced. Thereby, since the space which installs the optical element 4 can be made small, an apparatus can be reduced in size.
  • this invention is not limited to the structure of above-described embodiment, and is not limited to the above-mentioned effect.
  • the present invention can of course be modified in various ways within the scope not departing from the gist of the present invention.
  • configurations, methods, and the like according to various modifications described below may be arbitrarily selected and employed in the configurations, methods, and the like according to the above-described embodiments.
  • the light detection device 3 according to the above embodiment is configured to include the reflection unit 5.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the light detection device according to the present invention may have a configuration in which the reflection unit 5 is not provided as shown in FIG.
  • the reflection unit 5 is not an essential configuration.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the light detection device according to the present invention may have a configuration in which one light detection unit 6 is provided as shown in FIG.
  • the light detection device according to the present invention when the reflection unit 5 is provided, it is sufficient that at least one light detection unit 6 is provided, and when the reflection unit 5 is not provided.
  • the light detection part 6 should just be provided with two or more.
  • the optical element 4 is configured to be formed in a square flat plate shape.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the optical element 4 is formed in a flat plate shape having a regular polygonal shape (a regular pentagonal shape in FIGS. 7 and 8).
  • the optical element 4 may be formed in a flat plate shape having a polygonal shape (rectangular shape in FIG. 9) composed of sides having different lengths.
  • the side surface 43 of the optical element 4 includes a plurality of planes 43a to 43e (43a to 43d).
  • a predetermined pair of planes are arranged in parallel (for example, the first and second planes 43a and 43b of the optical element 4 according to the above-described embodiment)
  • the reflector 5 bonded to the planes.
  • light continues to be reflected between the pair of planes many times. Such light is detected only slightly by the light detection unit 6 because its power gradually decreases every time it is reflected by the reflection unit 5 whose reflectance is not 100% (for example, a film having a reflectance of 98%). Can not.
  • the optical element 4 according to FIGS. 7 to 9 since the plurality of planes 43a to 43e (43a to 43d) are arranged so as to intersect each other, the light is reflected many times between the pair of planes. It can be suppressed from continuing. Therefore, the light quantity of the light L1 incident on the optical element 4 (or the light L31 transmitted through the optical element 4) can be measured more stably.
  • the reflecting unit 5 is configured to be bonded to the side surface 43 of the optical element 4.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the reflecting portion 5 is also applied to a part of the incident surface 41 (emission surface 42) corresponding to the shape of incident and emitted light, as shown in FIG. The structure of being joined may be sufficient.
  • the reflection unit 5 is formed in a film shape.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the reflecting portion 5 may be formed of a rod-like or plate-like member, and may be joined to the optical element 4 as shown in FIG.
  • maintain is provided, and the structure that the reflection part 5 is a junction part with the optical element 4 of this holding body 10 may be sufficient.
  • the optical element 4 is formed in a flat plate shape.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the optical element 4 may be formed in a rod shape (square column shape, column shape), and is formed in a spherical shape as shown in FIG. The structure of, may be used.
  • the light detection unit 6 detects the scattered light L23a and L23b emitted from the side surface 43 of the optical element 4.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the light detection unit 6 includes the scattered light L23c emitted from the incident surface 41 (emission surface 42), the scattered light L23e and L23f reflected by the incident surface 41, or the emission surface 42.
  • the configuration may be such that the scattered light L33c, L33d that has passed through is detected.
  • the optical element 4 is disposed between the collimator lens 24 and the image optical system 60.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the optical element 4 may be arranged between the optical fiber 23 and the collimator lens 24, and may be a downstream side of the projection optical system 70, that is, projection optics. It may be arranged between the system 70 and the screen 80.
  • the incident surface 41 is arranged so as to be orthogonal to the optical axis LA1 of the incident light L1.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the light detection device according to the present invention may be configured such that the incident surface 41 is disposed so as to be inclined and intersect with the optical axis LA1 of the incident light L1.
  • the incident surface 41 is preferably configured to be orthogonal (completely orthogonal and substantially orthogonal to intersect with a slight inclination) with respect to the optical axis LA1 of the incident light L1.
  • the ratio of the light quantity of the transmitted light L21, the reflected light L22, and the scattered light L23 on the incident surface 41 becomes substantially constant irrespective of the polarization state of the incident light L1.
  • the angle at which the incident surface 41 intersects the optical axis LA1 of the incident light L1 is preferably 0 ° to 10 °, and more preferably 0 ° to 5 °.
  • the emission surface 42 be arranged so as to be substantially orthogonal (completely orthogonal and slightly inclined and intersecting) with respect to the optical axis LA21 of the light L21 transmitted through the incident surface 41.
  • the ratio of the amount of transmitted light L31, reflected light L32, and scattered light L33 on the exit surface 42 is the polarization state of the light L21 transmitted through the incident surface 41, that is, the polarization of the light L1 incident on the optical element 4. It is almost constant regardless of the state.
  • the angle at which the exit surface 42 intersects the optical axis LA21 of the light L21 transmitted through the entrance surface 41 is preferably 0 ° to 10 °, and more preferably 0 ° to 5 °. preferable.
  • the incident surface 41 and the emission surface 42 of the optical element 4 are each formed in a planar shape.
  • the photodetection device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • at least one of the incident surface 41 and the emission surface 42 of the optical element 4 may be formed in a curved surface shape (for example, a curved shape).
  • the first embodiment has the following specifications as shown in FIG.
  • Optical element 4 shape and material Square and flat optical glass (length of 50 mm per side, thickness 4 mm) -Presence / absence of reflection part 5: None-Number of light detection parts 6: 6 (three are arranged for one side)
  • the second embodiment has the following specifications as shown in FIG.
  • Optical element 4 shape and material Square and flat optical glass (length of 50 mm per side, thickness 4 mm) -Presence / absence of reflector 5: None-Number of light detectors 6: 2 (one for each side)
  • Example 3 has the following specifications as shown in FIG.
  • Optical element 4 shape and material Square and flat optical glass (length of 50 mm per side, thickness 4 mm) -Presence / absence of reflector 5: Existence (Reflectivity: 98%) -Number of light detectors 6: 1
  • Example 4 has the following specifications as shown in FIG.
  • Optical element 4 shape and material Square and flat optical glass (length of 50 mm per side, thickness 4 mm) -Presence / absence of reflector 5: Existence (Reflectivity: 98%) -Number of light detection parts 6: 6 (three are arranged for one side)
  • the fifth embodiment has the following specifications as shown in FIG.
  • Optical element 4 shape and material regular pentagonal flat glass (one side length 30 mm, thickness 4 mm) -Presence / absence of reflector 5: Existence (Reflectivity: 98%) -Number of light detectors 6: 1
  • the comparative example has the following specifications as shown in FIG.
  • Optical element 4 shape and material Square and flat optical glass (length of 50 mm per side, thickness 4 mm) -Presence / absence of reflector 5: None-Number of light detectors 6: 1
  • the first embodiment has six light detecting sections 6 as compared to the comparative example having one light detecting section 6 (see FIG. 14). (See FIG. 5) and Example 2 (see FIG. 13), in which there are two light detection units 6, the detected light amount is stable regardless of the polarization direction. Therefore, a plurality of light detection units 6 are provided, and the calculation unit 7a calculates the sum of the amounts of light detected by the plurality of light detection units 6, so that the light is incident on the optical element 4 regardless of the polarization direction of the light. The amount of light can be measured stably.
  • the embodiment having the reflecting unit 5 as compared with the comparative example not having the reflecting unit 5 see FIG. 14
  • the detected light amount is stable regardless of the polarization direction. Accordingly, the provision of the reflecting section 5 makes it possible to stably measure the light amount of the light regardless of the polarization direction of the light incident on the optical element 4.
  • the detected light amount is more stable regardless of the polarization direction. Therefore, in the present invention, even a configuration in which a plurality of light detection units 6 are provided is preferably a configuration in which the reflection unit 5 is provided.
  • Example 3 that is a square plate shape
  • Example 5 which is a regular pentagonal flat plate shape
  • the detected light quantity is more stable regardless of the polarization direction. Therefore, in the present invention, in the configuration in which the reflecting portion 5 is provided, it is preferable that the plurality of planes 43a to 43e on the side surface 43 of the optical element 4 are arranged so as to intersect each other.
  • SYMBOLS 1 ... Image projector, 2 ... Light source device, 2R ... 1st light source device, 2G ... 2nd light source device, 2B ... 3rd light source device, 3 ... Photodetection device, 4 ... Optical element, 5 ... Reflection part , 6 ... light detection unit, 7 ... processing unit, 7a ... calculation unit, 7b ... control unit, 10 ... holder, 21 ... light source unit, 21a ... semiconductor laser, 21b ... collimator lens, 22 ... converging lens, 23 ... light Fiber, 24 ... Collimator lens, 41 ... Incident surface, 42 ... Emission surface, 43 ... Side surface, 43a to 43e ... Planar, 60 ... Image optical system, 60a ... Polarizing beam splitter, 60b ... Spatial modulation element, 60c ... Dichroic prism, 60d: reflection mirror, 70: projection optical system, 80: screen

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

　光源装置は、光検出装置を備え、光検出装置は、光が入射される入射面と光を出射する出射面を有する透光性の光学素子と、入射面及び出射面で散乱される光を検出する光検出部とを備えている。光検出装置は、複数の光検出部で検出される光量の和を演算する演算部を備えたり、光学素子の側面の一部に接合される反射部を備えたりする。

Description

光検出装置及び光源装置
　本発明は、光を検出する光検出部を備える光検出装置に関し、また、該光検出装置を備える光源装置に関する。
　従来、光検出装置として、レンズに斜めに入射された光のうち、入射面で反射された光を検出する光検出部を備える光検出装置が、知られている（例えば、特許文献１）。斯かる光検出装置によれば、光検出部が検出した光量に基づいて、レンズを透過した光量を演算して測定することができる。
　レーザ光が用いられる場合には、光が部分的に偏光していることがある。その偏光状態は、例えば半導体レーザではレーザの温度によって変化することがある。また、光ファイバを用いている場合には光ファイバ配置方法によっても変化することがある。
　ところで、光がレンズの入射面に入射する際には、一部の光が入射面で反射するだけでなく、一部の光が入射面で散乱する。そして、測定する光の偏光状態が異なっている場合、散乱光の散乱する方向ごとの光の光量は、異なっている。例えば、レーリー散乱の場合においては、偏光状態と同じ方向に散乱される光の光量は、偏光状態と異なる方向に散乱される光の光量よりも小さくなる。
　これにより、レンズに入射される光量が一定であっても、光検出部で検出される反射光や散乱光の光量が変わってしまう。したがって、測定対象である光量（即ち、レンズに入射される光量、又はレンズを透過する光量）の測定精度が安定しない。
日本国特開２０１１－１６５６０７号公報
　よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、測定対象である光の偏光状態に関わらず、当該光の光量を安定して測定することができる光検出装置及び光源装置を提供することを課題とする。
　本発明に係る光検出装置は、光が入射される入射面と光を出射する出射面とを有する透光性の光学素子と、前記入射面及び前記出射面で散乱される光の少なくとも一部を検出する複数の光検出部と、前記複数の光検出部で検出される光量の和を演算する演算部と、を備える。
　本発明に係る光検出装置によれば、複数の光検出部は、透光性の光学素子における入射面及び出射面で散乱される散乱光を検出し、演算部は、複数の光検出部で検出された光量の和を演算している。これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、当該光（又は光学素子を透過した光）の光量を安定して測定することができる。
　また、本発明に係る光検出装置においては、光を反射する反射部を備え、前記光学素子の表面は、前記入射面と、前記出射面と、側面と、から構成され、前記反射部は、前記側面の一部に接合され、前記光検出部は、前記側面の他部から出射する光を検出する、という構成でもよい。
　斯かる構成によれば、入射面と出射面と側面とから構成される光学素子の表面に対して、光を反射する反射部は、側面の一部に接合されている。そして、光検出部は、入射面及び出射面で散乱されて側面の他部から出射する光を検出している。これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、当該光（又は光学素子を透過した光）の光量をさらに安定して測定することができる。
　また、本発明に係る光検出装置においては、前記入射面と前記出射面とは、それぞれ平面状に形成されると共に、平行に配置され、前記光学素子は、入射される光の光軸に対して前記入射面が直交するように配置される、という構成でもよい。
　斯かる構成によれば、光は、透光性の光学素子の入射面に入射される際に、入射面を透過する光と、入射面で反射する光と、入射面で散乱する光とに分かれる。また、入射面を透過した光は、出射面から出射する際に、出射面を透過する光と、出射面で反射する光と、出射面で散乱する光とに分かれる。
　ところで、光の光軸に対して入射面（出射面）が大きく傾斜して交差するように配置されている場合、光学素子の入射面（出射面）における透過光、反射光、及び散乱光の光量の割合は、測定する光の偏光状態が変化することに伴って、大きく変化する。即ち、測定する光の偏光状態が変化することに伴って、入射面（出射面）における反射率等が変化する。
　そこで、斯かる構成においては、入射される光の光軸に対して入射面が直交（完全に直交、及び、少し傾斜して交差する略直交）するように配置されている。これにより、入射面における透過光、反射光、及び散乱光の光量の割合は、入射される光の偏光状態に関わらず、略一定である。
　さらに、斯かる構成においては、出射面は、入射面と平行に配置されているため、入射面を透過した光の光軸に対して直交（完全に直交、及び、少し傾斜して交差する略直交）するように配置されている。これにより、出射面における透過光、反射光、及び散乱光の光量の割合は、入射面を透過した光の偏光状態、即ち、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、略一定である。
　このように、入射面及び出射面における散乱光においては、光学素子に入射される光の偏光状態が異なっていても、散乱光の全体の光量を略一定にすることができる。したがって、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、当該光（又は光学素子を透過した光）の光量を安定して測定することが図れる。
　また、本発明に係る光検出装置においては、前記光学素子は、平板状に形成される、という構成でもよい。
　斯かる構成によれば、光学素子が平板状に形成されているため、光学素子の大きさを小さくすることができる。これにより、光学素子を設置するスペースを小さくすることができるため、装置を小型化することができる。
　また、本発明に係る光検出装置は、光が入射される入射面と光を出射する出射面とを有する透光性の光学素子と、前記入射面及び前記出射面で散乱される光の少なくとも一部を検出する光検出部と、光を反射する反射部と、を備え、前記光学素子の表面は、前記入射面と、前記出射面と、側面と、から構成され、前記反射部は、前記側面の一部に接合され、前記光検出部は、前記側面の他部から出射する光を検出する。
　本発明に係る光検出装置によれば、入射面と出射面と側面とから構成される透光性の光学素子の表面に対して、光を反射する反射部は、側面の一部に接合されている。そして、光検出部は、光学素子の入射面及び出射面で散乱されて側面の他部から出射する光を検出している。これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、当該光（又は光学素子を透過する光）の光量を安定して測定することができる。
　また、本発明に係る光源装置は、光を出射する光源部と、前記の光検出装置と、を備える。
　以上の如く、本発明は、測定対象である光の偏光状態に関わらず、当該光の光量を安定して測定することができるという優れた効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る光源装置を有する画像投影装置の全体概略図である。 同実施形態に係る光源装置の全体概略図である。 同実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 同実施形態に係る光検出装置の光検出方法を説明する図である。 本発明の他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 比較例に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明の実施例と比較例とにおける、光検出装置の偏光方向に対する検出光量比の関係を示す図である。 本発明の実施例と比較例とにおける、光検出装置の偏光方向に対する検出光量比の関係を示す図である。 本発明の実施例における、光検出装置の偏光方向に対する検出光量比の関係を示す図である。 本発明の実施例における、光検出装置の偏光方向に対する検出光量比の関係を示す図である。
　以下、本発明に係る光源装置及び光検出装置における一実施形態について、図１～図４を参酌して説明する。なお、各図（図５～図１４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。
　図１に示すように、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。
　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。
　画像光学系６０は、光源装置２から出射された光のうち所定の偏光成分のみを透過する偏光ビームスプリッタ６０ａと、偏光ビームスプリッタ６０ａ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６０ｂとを備えている。また、画像光学系６０は、各空間変調素子６０ｂで透過された光を合成するダイクロイックプリズム６０ｃと、第１及び第３の光源装置２Ｒ，２Ｂから出射されたレーザ光を反射する反射ミラー６０ｄとを備えている。
　本実施形態においては、各空間変調素子６０ｂは、透過型液晶素子としている。なお、画像光学系６０は、反射型液晶素子又はデジタルマイクロミラーデバイスである空間変調素子６０ｂを備える、という構成でもよい。
　図２に示すように、本実施形態に係る光源装置２は、光を出射する複数の光源部２１を備えている。該光源部２１は、レーザ光を出射する半導体レーザ２１ａと、半導体レーザ２１ａから出射された光が入射され、該光を平行な光にして出射するコリメータレンズ２１ｂとを備えている。
　光源装置２は、複数の光源部２１から出射された光が入射されて該光を収束させて出射する収束レンズ２２と、収束レンズ２２から出射された光が入射される光ファイバ２３と、光ファイバ２３から出射された光が入射されて該光を平行な光にして出射するコリメータレンズ２４とを備えている。また、光源装置２は、コリメータレンズ２４から出射された光を検出する光検出装置３を備えている。
　光検出装置３は、図２及び図３に示すように、コリメータレンズ２４から出射された光が入射される光学素子４と、光を反射する反射部５とを備えている。また、光検出装置３は、光を検出する複数の光検出部６と、光検出部６で検出した光量の情報を処理する処理部７とを備えている。
　光学素子４は、透光性を有すると共に、空気と異なる屈折率を有している。本実施形態においては、光学素子４は、光学ガラスから形成されている。そして、光学素子４の表面は、コリメータレンズ２４から出射された光が入射される入射面４１と、光学素子４を透過して画像光学系６０に向けて出射する出射面４２と、その他の側面４３とから構成されている。
　入射面４１と出射面４２とは、それぞれ平面状に形成されており、平行に配置されている。そして、入射面４１は、光学素子４に入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して直交するように、配置されている。
　側面４３は、平面状に形成される平面４３ａ～４３ｄを複数備えている。第１の平面４３ａと第２の平面４３ｂとは、平行に配置され、第３の平面４３ｃと第４の平面４３ｄとは、平行に配置されている。そして、第１及び第２の平面４３ａ，４３ｂは、第３及び第４の平面４３ｃ，４３ｄと、互いに直交するように配置されている。
　本実施形態においては、光学素子４は、平板状に形成されている。具体的には、光学素子４は、入射面４１及び出射面４２が正方形状で且つ側面４３が４つの平面４３ａ～４３ｄからなる平板形状である。
　反射部５は、光学素子４の側面４３の一部に接合されている。具体的には、反射部５は、光学素子４の側面４３に対して、第１及び第３の平面４３ａ，４３ｃの一部と、第２及び第４の平面４３ｂ，４３ｄの全部とに接合されている。即ち、反射部５は、光検出部６と対面する位置、即ち、第１及び第３の平面４３ａ，４３ｃの他部に配置されていない。そして、反射部５は、光学素子４の側面４３に膜状に形成されている。本実施形態においては、反射部５は、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ等の金属膜で形成されている。
　光検出部６は、受光した光量を測定する光センサを備えている。そして、光検出部６は、光学素子４の側面４３の第１及び第３の平面４３ａ，４３ｃに対面して配置されている。本実施形態においては、光検出部６は、６つ備えられており、第１及び第３の平面４３ａ，４３ｃにそれぞれ３つずつ対面するように配置されている。なお、光検出部６は、必要に応じて、光学素子４の側面４３から出射された光を光センサに効率良く入射させるためのレンズ及びミラー等の光学系を備えていてもよい。
　処理部７は、複数の光検出部６で検出される光量の和を演算する演算部７ａと、光源装置２を制御する制御部７ｂとを備えている。演算部７ａは、複数の光検出部６で同じ時間に検出された光量の和を演算し、例えば、光学素子４に入射された光の光量、又は光学素子４を透過して出射した光の光量を演算する。また、制御部７ｂは、演算部７ａで演算した光量に基づいて、光源部２１に供給する電力（電流、電圧）等により、光源部２１の出力を制御する。
　本実施形態に係る光源装置２及び光検出装置３の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る光検出装置３の光検出方法について、図４を参酌して説明する。
　光学素子４が空気と異なる屈折率を有しているため、図４に示すように、光Ｌ１は、光学素子４の入射面４１に入射する際に、入射面４１を透過する透過光Ｌ２１と、入射面４１で反射する反射光Ｌ２２と、入射面４１で散乱する散乱光Ｌ２３ａ～Ｌ２３ｆとに分かれる。このとき、入射面４１が入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して直交するように配置されているため、入射面４１における透過光Ｌ２１、反射光Ｌ２２、及び散乱光Ｌ２３の光量の割合は、入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定である。
　なお、光が第１の屈折率ｎ１の媒質から第２の屈折率ｎ２の媒質の境界面に入射角θ１で入射するとき、「透過光」（図４では２点鎖線で示す）は、屈折角θ２（＝θ１×ｎ１／ｎ２）で透過する光をいい、「反射光」（図４では１点鎖線で示す）は、反射角θ１で反射する光をいい、「散乱光」は、それ以外の光をいう。即ち、「散乱光」（図４では破線で示す）は、反射角θ１以外で反射する光と、屈折率θ２以外で透過する光とを含んでいる。本実施形態においては、反射角θ１及び屈折角θ２は、それぞれ０°である。
　また、入射面４１を透過した透過光Ｌ２１は、出射面４２から出射する際に、出射面４２を透過する透過光Ｌ３１と、出射面４２で反射する反射光Ｌ３２と、出射面４２で散乱する散乱光Ｌ３３ａ～Ｌ３３ｄとに分かれる。このとき、出射面４２が透過光Ｌ２１の光軸ＬＡ２１に対して直交するように配置されているため、出射面４２における透過光Ｌ３１、反射光Ｌ３２、及び散乱光Ｌ３３の光量の割合は、透過光Ｌ２１、即ち、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定である。
　散乱光Ｌ２３，Ｌ３３のうち、入射面４１を透過した散乱光Ｌ２３ａ～Ｌ２３ｄと出射面４２で反射された散乱光Ｌ３３ａ，Ｌ３３ｂとは、光学素子４の内部を進行する。そして、当該散乱光のうち、側面４３に直接入射した光Ｌ２３ａと、臨界角より大きい入射角θ３で出射面４２（または入射面４１）に入射した光Ｌ２３ｂとは、側面４３から出射する。なお、当該散乱光のうち、臨界角より小さい入射角θ４で出射面４２（または入射面４１）に入射した光Ｌ２３ａにおいては、大部分が出射面４２（または入射面４１）から出射し、出射面４２（または入射面４１）で反射される極一部が側面４３から出射する。
　そして、側面４３は、入射面４１及び出射面４２とそれぞれ直交して配置されている。これにより、光学素子４の内部を進行する散乱光のうち、臨界角より大きい入射角θ３で出射面４２（または入射面４１）に入射した光Ｌ２３ｂは、大部分が臨界角より小さい入射角で側面４３に入射するため、側面４３から出射される。
　また、光学素子４が平板状に形成されているため、入射面４１と出射面４２との距離が小さい。これにより、光学素子４の内部を進行する散乱光のうち、側面４３に直接入射する光Ｌ２３ａの側面４３に対する入射角は、小さくなる。したがって、当該光Ｌ２３ａの側面４３に対する入射角が臨界角よりも大きくなることを抑制又は防止している。
　そして、光学素子４の入射面４１又は出射面４２で散乱されて側面４３から出射された光は、光検出部６で検出される。上記したように、入射面４１及び出射面４２における、透過光、反射光、散乱光の光量の割合が略一定であるため、演算部７ａは、光検出部６で検出した光量に基づいて、光学素子４に入射した光Ｌ１の光量、又は光学素子４を出射して画像光学系６０に向かう光Ｌ３１の光量を演算する。
　以上より、本実施形態に係る光検出装置３によれば、複数の光検出部６は、光学素子４の入射面４１及び出射面４２で散乱される散乱光Ｌ２３，Ｌ３３を検出し、演算部７ａは、複数の光検出部６で検出された光量の和を演算している。これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光Ｌ２３，Ｌ３３のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、当該光Ｌ１（又は光学素子４を透過した光Ｌ３１）の光量を安定して測定することができる
　また、本実施形態に係る光検出装置３によれば、入射面４１と出射面４２と側面４３とから構成される光学素子４の表面に対して、光を反射する反射部５は、側面４３の一部に接合されている。そして、光検出部６は、入射面４１及び出射面４２で散乱されて側面４３の他部から出射する光を検出している。
　これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光Ｌ２３，Ｌ３３のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、当該光Ｌ１（又は光学素子４を透過した光Ｌ３１）の光量をさらに安定して測定することができる。
　また、本実施形態に係る光検出装置３によれば、光Ｌ１は、透光性の光学素子４の入射面４１に入射される際に、入射面４１を透過する透過光Ｌ２１と、入射面４１で反射する反射光Ｌ２２と、入射面４１で散乱する散乱光Ｌ２３とに分かれる。また、入射面４１を透過した光Ｌ２１は、出射面４２から出射する際に、出射面４２を透過する透過光Ｌ３１と、出射面４２で反射する反射光Ｌ３２と、出射面４２で散乱する散乱光Ｌ３３とに分かれる。
　ところで、光Ｌ１（Ｌ２１）の光軸ＬＡ１（ＬＡ２１）に対して入射面４１（出射面４２）が大きく傾斜して交差するように配置されている場合、光学素子４の入射面４１（出射面４２）における透過光Ｌ２１（Ｌ３１）、反射光Ｌ２２（Ｌ３２）、及び散乱光Ｌ２３（Ｌ３３）の光量の割合は、測定する光の偏光状態が変化することに伴って、大きく変化する。即ち、測定する光の偏光状態が変化することに伴って、入射面４１（出射面４２）における反射率等が変化する。
　そこで、本実施形態に係る光検出装置３においては、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して入射面４１が直交するように配置されている。これにより、入射面４１における透過光Ｌ２１、反射光Ｌ２２、及び散乱光Ｌ２３の光量の割合は、入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定である。
　さらに、本実施形態に係る光検出装置３においては、出射面４２は、入射面４１と平行に配置されているため、入射面４１を透過した光Ｌ２１の光軸ＬＡ２１に対して直交するように配置されている。これにより、出射面４２における透過光Ｌ３１、反射光Ｌ３２、及び散乱光Ｌ３３の光量の割合は、入射面４１を透過した光Ｌ２１の偏光状態、即ち、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定である。
　このように、入射面４１及び出射面４２における散乱光Ｌ２３，Ｌ３３においては、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態が異なっていても、散乱光Ｌ２３，Ｌ３３の全体の光量を略一定にすることができる。したがって、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、当該光Ｌ１（又は光学素子４を透過した光Ｌ３１）の光量を安定して測定することが図れる。
　また、本実施形態に係る光検出装置３によれば、光学素子４が平板状に形成されているため、光学素子４の大きさを小さくすることができる。これにより、光学素子４を設置するスペースを小さくすることができるため、装置を小型化することができる。
　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、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。
　上記実施形態に係る光検出装置３は、反射部５を備える、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置は、図５に示すように、反射部５を備えていない、という構成でもよい。要するに、本発明に係る光検出装置においては、光検出部６が複数備えられている場合には、反射部５は、必須の構成ではない。
　また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光検出部６は、６つ備えられる、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、図６に示すように、光検出部６は、１つ備えられる、という構成でもよい。要するに、本発明に係る光検出装置においては、反射部５が備えられている場合には、光検出部６は、１つ以上備えられていればよく、反射部５が備えられていない場合には、光検出部６は、２つ以上備えられていればよい。
　また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光学素子４は、正方形状の平板状に形成される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、図７及び図８に示すように、光学素子４は、正多角形状（図７及び図８では正五角形状）の平板状に形成される、という構成でもよく、また、図９に示すように、光学素子４は、異なる長さの辺からなる多角形状（図９では四角形状）の平板状に形成される、という構成でもよい。
　図７～図９に係る光学素子４においては、光学素子４の側面４３は、複数の平面４３ａ～４３ｅ（４３ａ～４３ｄ）を備えている。ところで、所定の一対の平面が平行に配置されている場合（例えば、上記実施形態に係る光学素子４の第１及び第２の平面４３ａ，４３ｂ）、当該平面に接合されている反射部５により、光が当該一対の平面間を何度も反射し続ける場合がある。そのような光は、反射率が１００％でない（例えば、反射率が９８％である膜状の）反射部５で反射するたびにパワーが少しずつ低下するため、光検出部６ではわずかしか検出できない。
　そこで、図７～図９に係る光学素子４においては、複数の平面４３ａ～４３ｅ（４３ａ～４３ｄ）が互いに交差するように配置されているため、光が一対の平面間を何度も反射し続けることを抑制できる。したがって、光学素子４に入射される光Ｌ１（又は光学素子４を透過した光Ｌ３１）の光量をさらに安定して測定することができる。
　また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、反射部５は、光学素子４の側面４３に接合されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、反射部５は、図１０に示すように、入射及び出射される光の形状に対応して、入射面４１（出射面４２）の一部にも接合されている、という構成でもよい。
　また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、反射部５は、膜状に形成されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、反射部５は、棒状又は板状の部材で形成されている、という構成でもよく、また、図１１に示すように、光学素子４と接合して保持する保持体１０が、備えられており、反射部５は、該保持体１０の光学素子４との接合部である、という構成でもよい。
　また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光学素子４は、平板状に形成されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、光学素子４は、ロッド状（四角柱状、円柱状）に形成されている、という構成でもよく、図１２に示すように、球状に形成されている、という構成でもよい。
　また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光検出部６は、光学素子４の側面４３から出射された散乱光Ｌ２３ａ，Ｌ２３ｂを検出する、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、光検出部６は、入射面４１（出射面４２）から出射した散乱光Ｌ２３ｃ、入射面４１で反射された散乱光Ｌ２３ｅ，Ｌ２３ｆ、又は出射面４２を透過した散乱光Ｌ３３ｃ，Ｌ３３ｄを検出する、という構成でもよい。
　また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光学素子４は、コリメータレンズ２４と画像光学系６０との間に配置されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、光学素子４は、光ファイバ２３とコリメータレンズ２４との間に配置されている、という構成でもよく、投影光学系７０の下流側、即ち、投影光学系７０とスクリーン８０との間に配置されている、という構成でもよい。
　また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して入射面４１が直交するように配置されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して入射面４１が傾斜して交差するように配置されている、という構成でもよい。
　なお、入射面４１は、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して、直交（完全に直交、及び、少し傾斜して交差する略直交）するように配置される構成が好ましい。これにより、入射面４１における透過光Ｌ２１、反射光Ｌ２２、及び散乱光Ｌ２３の光量の割合が、入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定となる。具体的には、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して入射面４１が交差する角度は、０°～１０°であることが好ましく、０°～５°であることがより好ましい。
　同様に、出射面４２は、入射面４１を透過した光Ｌ２１の光軸ＬＡ２１に対して、略直交（完全に直交、及び、少し傾斜して交差）するように配置される構成が好ましい。これにより、出射面４２における透過光Ｌ３１、反射光Ｌ３２、及び散乱光Ｌ３３の光量の割合が、入射面４１を透過した光Ｌ２１の偏光状態、即ち、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定となる。具体的には、入射面４１を透過した光Ｌ２１の光軸ＬＡ２１に対して出射面４２が交差する角度は、０°～１０°であることが好ましく、０°～５°であることがより好ましい。
　また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光学素子４の入射面４１及び出射面４２は、それぞれ平面状に形成されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、光学素子４の入射面４１及び出射面４２の少なくとも一方は、曲面状（例えば湾曲状）に形成されている、という構成でもよい。
　本発明の構成と効果を具体的に示すため、本発明に係る光検出装置の実施例とその比較例とについて、以下に説明する。
＜実施例１＞
　実施例１は、図５に示すように、以下のような仕様である。
　・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
　・反射部５の有無：なし
　・光検出部６の数：６つ（１つの辺に対して３つずつ配置）
＜実施例２＞
　実施例２は、図１３に示すように、以下のような仕様である。
　・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
　・反射部５の有無：なし
　・光検出部６の数：２つ（１つの辺に対して１つずつ配置）
＜実施例３＞
　実施例３は、図６に示すように、以下のような仕様である。
　・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
　・反射部５の有無：あり（反射率：９８％）
　・光検出部６の数：１つ
＜実施例４＞
　実施例４は、図３に示すように、以下のような仕様である。
　・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
　・反射部５の有無：あり（反射率：９８％）
　・光検出部６の数：６つ（１つの辺に対して３つずつ配置）
＜実施例５＞
　実施例５は、図７に示すように、以下のような仕様である。
　・光学素子４の形状及び材質：正五角形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ３０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
　・反射部５の有無：あり（反射率：９８％）
　・光検出部６の数：１つ
＜比較例＞
　比較例は、図１４に示すように、以下のような仕様である。
　・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
　・反射部５の有無：なし
　・光検出部６の数：１つ
＜検証方法＞
　光学素子４の入射面４１に対して直交するようにして、直線偏光の光を入射させる。そして、図１４に示すように、基準方向Ｄ１と偏光方向Ｄ２との交差角度θ５を変化させて、光検出部６で検出した光量の和を演算する。交差角度θ５が９０°である演算値を１として、他の交差角度における演算値の相対値を算出した。
＜検証結果＞
　反射部５を備えていない構成においては、図１５に示すように、光検出部６が１つである比較例（図１４参照）に対して、光検出部６が６つである実施例１（図５参照）と光検出部６が２つである実施例２（図１３参照）とは、偏光方向に関わらず、検出光量が安定している。したがって、光検出部６が複数備えられ、演算部７ａが複数の光検出部６で検出された光量の和を演算することで、光学素子４に入射される光の偏光方向に関わらず、当該光の光量を安定して測定することができる。
　また、光検出部６が１つ備えられている構成においては、図１６に示すように、反射部５を備えていない比較例（図１４参照）に対して、反射部５を備えている実施例３（図６参照）は、偏光方向に関わらず、検出光量が安定している。したがって、反射部５が備えられることで、光学素子４に入射される光の偏光方向に関わらず、当該光の光量を安定して測定することができる。
　また、光検出部６が複数備えられている構成においては、図１７に示すように、反射部５を備えていない実施例１（図５参照）に対して、反射部５を備えている実施例４（図３参照）は、偏光方向に関わらず、検出光量がさらに安定している。したがって、本発明においては、光検出部６が複数備えられている構成でも、反射部５が備えられている構成が好ましい。
　また、光検出部６が１つ備えられ且つ反射部５が備えられている構成においては、図１８に示すように、正方形状の平板状である実施例３（図６参照）に対して、正五角形状の平板状である実施例５（図７参照）は、偏光方向に関わらず、検出光量がさらに安定している。したがって、本発明においては、反射部５が備えられている構成では、光学素子４の側面４３における複数の平面４３ａ～４３ｅは、互いに交差するように配置される構成が好ましい。
　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、３…光検出装置、４…光学素子、５…反射部、６…光検出部、７…処理部、７ａ…演算部、７ｂ…制御部、１０…保持体、２１…光源部、２１ａ…半導体レーザ、２１ｂ…コリメータレンズ、２２…収束レンズ、２３…光ファイバ、２４…コリメータレンズ、４１…入射面、４２…出射面、４３…側面、４３ａ～４３ｅ…平面、６０…画像光学系、６０ａ…偏光ビームスプリッタ、６０ｂ…空間変調素子、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
 

Claims (6)

  1. 　光が入射される入射面と光を出射する出射面とを有する透光性の光学素子と、
    　前記入射面及び前記出射面で散乱される光の少なくとも一部を検出する複数の光検出部と、
    　前記複数の光検出部で検出される光量の和を演算する演算部と、を備える光検出装置。
  2. 　光を反射する反射部を備え、
    　前記光学素子の表面は、前記入射面と、前記出射面と、側面と、から構成され、
    　前記反射部は、前記側面の一部に接合され、
    　前記光検出部は、前記側面の他部から出射する光を検出する請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　前記入射面と前記出射面とは、それぞれ平面状に形成されると共に、平行に配置され、
    　前記光学素子は、入射される光の光軸に対して前記入射面が直交するように配置される請求項１又は２に記載の光検出装置。
  4. 　前記光学素子は、平板状に形成される請求項３に記載の光検出装置。
  5. 　光が入射される入射面と光を出射する出射面とを有する透光性の光学素子と、
    　前記入射面及び前記出射面で散乱される光の少なくとも一部を検出する光検出部と、
    　光を反射する反射部と、を備え、
    　前記光学素子の表面は、前記入射面と、前記出射面と、側面と、から構成され、
    　前記反射部は、前記側面の一部に接合され、
    　前記光検出部は、前記側面の他部から出射する光を検出する光検出装置。
  6. 　光を出射する光源部と、
    　請求項１～５の何れか１項に記載の光検出装置と、を備える光源装置。
     
PCT/JP2015/056590 2014-03-31 2015-03-06 光検出装置及び光源装置 WO2015151717A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014072694A JP2015194413A (ja) 2014-03-31 2014-03-31 光検出装置及び光源装置
JP2014-072694 2014-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015151717A1 true WO2015151717A1 (ja) 2015-10-08

Family

ID=54240050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/056590 WO2015151717A1 (ja) 2014-03-31 2015-03-06 光検出装置及び光源装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2015194413A (ja)
WO (1) WO2015151717A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019207186A (ja) * 2018-05-30 2019-12-05 Ｈｏｙａ Ｃａｎｄｅｏ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ株式会社 光量計及びこれを備える光照射装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009271334A (ja) * 2008-05-08 2009-11-19 Seiko Epson Corp 光源装置及びプロジェクタ
JP2011165607A (ja) * 2010-02-15 2011-08-25 Mitsubishi Electric Corp 光検出装置及び光源装置
JP2011170096A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Mitsubishi Electric Corp 画像投影装置および画像表示装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03140826A (ja) * 1989-10-25 1991-06-14 Tokin Corp 光パワーメータ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009271334A (ja) * 2008-05-08 2009-11-19 Seiko Epson Corp 光源装置及びプロジェクタ
JP2011165607A (ja) * 2010-02-15 2011-08-25 Mitsubishi Electric Corp 光検出装置及び光源装置
JP2011170096A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Mitsubishi Electric Corp 画像投影装置および画像表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015194413A (ja) 2015-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101911006B1 (ko) 이미지 센서 포지셔닝 장치 및 방법
JP6919266B2 (ja) 光射出装置および画像表示システム
JP2014240782A5 (ja)
JP2018166039A5 (ja)
JP2007506966A (ja) ガスセンサー
US9690106B2 (en) Light homogenization device
WO2015151717A1 (ja) 光検出装置及び光源装置
CN110032033B (zh) 光射出装置以及图像显示系统
US9945656B2 (en) Multi-function spectroscopic device
JPH10301056A (ja) 投・受光装置
TWI604259B (zh) 光源模組
US10384152B2 (en) Backscatter reductant anamorphic beam sampler
JP2011033436A (ja) チルトセンサ
JPH1151861A (ja) 液体濃度測定装置
US7508522B2 (en) Reflected light measuring apparatus and reflected light measuring method
US10309836B2 (en) Collimation evaluation device and collimation evaluation method
CN110268321A (zh) 投影型显示装置、投影型显示装置的控制方法、投影型显示装置的控制程序
JP2003097924A (ja) 形状測定装置および測定方法
US20170123301A1 (en) Light source apparatus and image projection apparatus
JP2018021829A (ja) 投影装置、計測装置、システム、および物品の製造方法
JP2015191004A (ja) 光源装置及び画像投影装置
JP6149500B2 (ja) 導光体および光源ユニット
JP2016046087A (ja) 光検出装置及び光源装置
JP2022180805A (ja) 光学式間隙測定装置及び光学式間隙測定方法
JP2014115233A (ja) 分光光学系、分光測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15773082

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase
122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15773082

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1