JP2015125834A - Light source device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、プロジェクタなどの光学装置において使用可能な、半導体レーザなどの発光素子と光ファイバを用いた光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device using a light emitting element such as a semiconductor laser and an optical fiber, which can be used in an optical device such as a projector.
例えば、DLP(TM)プロジェクタや液晶プロジェクタのような画像表示用のプロジェクタや、フォトマスク露光装置においては、これまで、キセノンランプや超高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプ(HIDランプ)が使用されてきた。
一例として、本発明のプロジェクタに係わる従来のプロジェクタの一種の一部の一形態を説明する図である、図4を用いてプロジェクタの原理について述べる(参考:特開2004−252112号など)。
For example, high-intensity discharge lamps (HID lamps) such as xenon lamps and ultra-high pressure mercury lamps have been used in image display projectors such as DLP (TM) projectors and liquid crystal projectors, and photomask exposure apparatuses. I came.
As an example, the principle of the projector will be described with reference to FIG. 4, which is a diagram for explaining one form of a part of a conventional projector related to the projector of the present invention (reference: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-252112, etc.).
前記したように、高輝度放電ランプ等からなる光源(SjA)からの光は、凹面反射鏡やレンズ等からなる集光手段(図示を省略)の助けを借りるなどして、光均一化手段(FmA)の入射端(PmiA)に入力され、射出端(PmoA)から出力される。
ここで、前記光均一化手段(FmA)として、例えば、光ガイドを使うことができ、これは、ロッドインテグレータ、ライトトンネルなどの名称でも呼ばれており、ガラスや樹脂などの光透過性の材料からなる角柱によって構成され、前記入射端(PmiA)に入力された光は、光ファイバと同じ原理に従って、前記光均一化手段(FmA)の側面で全反射を繰り返しながら、前記光均一化手段(FmA)の中を伝播することにより、仮に前記入射端(PmiA)に入力された光の分布にムラがあったとしても、前記射出端(PmoA)上の照度が十分に均一化されるように機能する。
As described above, light from the light source (SjA) composed of a high-intensity discharge lamp or the like is obtained with the help of a light condensing means (not shown) composed of a concave reflecting mirror, a lens, or the like. FmA) is input to the incident end (PmiA) and output from the exit end (PmoA).
Here, as the light homogenizing means (FmA), for example, a light guide can be used, which is also called a name such as a rod integrator or a light tunnel, and is a light transmissive material such as glass or resin. In accordance with the same principle as that of an optical fiber, the light homogenizing means (FmiA) repeats total reflection on the side surface of the light homogenizing means (FmA). By propagating through FmA), even if the distribution of light input to the incident end (PmiA) is uneven, the illuminance on the exit end (PmoA) is sufficiently uniformed. Function.
なお、いま述べた光ガイドに関しては、前記した、ガラスや樹脂などの光透過性の材料からなる角柱によって構成されるものの他に、中空の角筒で、その内面が反射鏡になっており、同様に内面で反射を繰り返しながら光を伝播させ、同様の機能を果たすものもある。 As for the light guide just described, in addition to the above-described prisms made of a light-transmitting material such as glass and resin, a hollow square tube, the inner surface of which is a reflecting mirror, Similarly, there are some which perform the same function by propagating light while repeating reflection on the inner surface.
前記射出端(PmoA)の四角形の像が、2次元光振幅変調素子(DmjA)上に結像されるよう、照明レンズ(Ej1A)を配置することにより、前記射出端(PmoA)から出力された光によって前記2次元光振幅変調素子(DmjA)が照明される。
ただし、図4においては、前記照明レンズ(Ej1A)と前記2次元光振幅変調素子(DmjA)との間にミラー(MjA)を配置してある。
そして前記2次元光振幅変調素子(DmjA)は、映像信号に従って、画素毎に光を投影レンズ(Ej2A)に入射される方向に向かわせる、あるいは入射されない方向に向かわせるように変調することにより、スクリーン(Tj)上に画像を表示する。
The illumination lens (Ej1A) is arranged so that a square image of the emission end (PmoA) is formed on the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA), and is output from the emission end (PmoA). The two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA) is illuminated with light.
However, in FIG. 4, a mirror (MjA) is disposed between the illumination lens (Ej1A) and the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA).
Then, the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA) modulates the light so as to be directed to the direction in which the light is incident on the projection lens (Ej2A) or not to be incident on each pixel according to the video signal. An image is displayed on the screen (Tj).
なお、前記したような2次元光振幅変調素子は、ライトバルブと呼ばれることもあり、図4の光学系の場合は、前記2次元光振幅変調素子(DmjA)として、一般にDMD(TM)(ディジタル・マイクロミラー・デバイス)が使われることが多い。 The two-dimensional light amplitude modulation element as described above is sometimes called a light valve. In the case of the optical system shown in FIG. 4, the DMD (TM) (digital) is generally used as the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA).・ Micromirror devices are often used.
光均一化手段に関しては、前記した光ガイドの他に、フライアイインテグレータという名称で呼ばれるものもあり、この光均一化手段を使ったプロジェクタについて、一例として、本発明のプロジェクタに係わる従来のプロジェクタの一種の一部の一形態を説明する図である、図5を用いてその原理を述べる(参考:特開2001−142141号など)。 In addition to the above-described light guide, there is also a light uniformizing means called a fly eye integrator. As an example of a projector using this light uniformizing means, a conventional projector related to the projector of the present invention is used. The principle will be described with reference to FIG. 5, which is a diagram for explaining one form of one kind (reference: JP-A-2001-142141, etc.).
高輝度放電ランプ等からなる光源(SjB)からの光は、凹面反射鏡やレンズ等からなるコリメータ手段(図示を省略)の助けを借りるなどして、略平行光束として、フライアイインテグレータによる光均一化手段(FmB)の入射端(PmiB)に入力され、射出端(PmoB)から出力される。
ここで、前記光均一化手段(FmB)は、入射側の前段フライアイレンズ(F1B)と射出側の後段フライアイレンズ(F2B)と照明レンズ(Ej1B)の組合せで構成される。
前記前段フライアイレンズ(F1B)、前記後段フライアイレンズ(F2B)ともに、同一焦点距離、同一形状の四角形のレンズを、縦横それぞれに多数並べたものとして形成されている。
The light from the light source (SjB) composed of a high-intensity discharge lamp or the like is made into a uniform light beam by a fly-eye integrator with the help of collimator means (not shown) composed of a concave reflecting mirror or lens. Is input to the incident end (PmiB) of the converting means (FmB) and output from the exit end (PmoB).
Here, the light uniformizing means (FmB) is configured by a combination of an incident-side front stage fly-eye lens (F1B), an exit-side rear stage fly-eye lens (F2B), and an illumination lens (Ej1B).
Both the front fly-eye lens (F1B) and the rear fly-eye lens (F2B) are formed by arranging a large number of rectangular lenses having the same focal length and the same shape in the vertical and horizontal directions.
前記前段フライアイレンズ(F1B)の各レンズと、それぞれの後段にある、前記後段フライアイレンズ(F2B)の対応するレンズとは、ケーラー照明と呼ばれる光学系を構成しており、したがって、ケーラー照明光学系が縦横に多数並んでいることになる。
一般にケーラー照明光学系とは、2枚のレンズから構成され、前段レンズが光を集めて対象面を照明するに際し、前段レンズは、対象面に光源像を結像するのではなく、後段レンズ中央の面上に光源像を結像し、後段レンズが前段レンズの外形の四角形を対象面(照明したい面)に結像するよう配置することにより、対象面を均一に照明するものである。
後段レンズの働きは、もしこれが無い場合は、光源が完全な点光源でなく有限の大きさを持つとき、その大きさに依存して対象面の四角形の周囲部の照度が落ちる現象を防ぐためで、後段レンズによって、光源の大きさに依存せずに、対象面の四角形の周囲部まで均一な照度にすることができる。
Each lens of the front-stage fly-eye lens (F1B) and the corresponding lens of the rear-stage fly-eye lens (F2B) in the subsequent stage constitute an optical system called Koehler illumination. A large number of optical systems are arranged vertically and horizontally.
In general, the Kohler illumination optical system is composed of two lenses. When the front lens collects light and illuminates the target surface, the front lens does not form a light source image on the target surface, but the center of the rear lens. A light source image is formed on this surface, and the rear lens is arranged so as to form an image of the quadrangle of the outer shape of the front lens on the target surface (surface to be illuminated), thereby uniformly illuminating the target surface.
The function of the latter lens is to prevent the phenomenon that the illuminance around the square of the target surface falls depending on the size when the light source is not a perfect point light source but has a finite size if it is not Thus, the rear lens can make the illuminance uniform to the periphery of the square of the target surface without depending on the size of the light source.
ここで、図5の光学系の場合、前記光均一化手段(FmB)には略平行光束が入力されることを基本としているため、前記前段フライアイレンズ(F1B)と前記後段フライアイレンズ(F2B)との間隔は、それらの焦点距離に等しくなるように配置され、よってケーラー照明光学系としての均一照明の対象面の像は無限遠に生成される。
ただし、前記後段フライアイレンズ(F2B)の後段には、前記照明レンズ(Ej1B)を配置してあるため、対象面は、無限遠から前記照明レンズ(Ej1B)の焦点面上に引き寄せられる。
縦横に多数並んでいるケーラー照明光学系は、入射光軸(ZiB)に平行であり、それぞれの中心軸に対して略軸対称に光束が入力されるため、出力光束も略軸対称であるから、レンズ面に同じ角度で入射した光線は、レンズ面上の入射位置によらず、焦点面上の同じ点に向かうよう屈折される、というレンズの性質、即ちレンズのフーリエ変換作用により、全てのケーラー照明光学系の出力は、前記照明レンズ(Ej1B)の焦点面上の同じ対象面に結像される。
Here, in the case of the optical system of FIG. 5, since it is basically based on the input of a substantially parallel light beam to the light uniformizing means (FmB), the front fly-eye lens (F1B) and the rear fly-eye lens ( The distance from F2B) is set to be equal to the focal length thereof, and thus an image of the target surface of uniform illumination as the Kohler illumination optical system is generated at infinity.
However, since the illumination lens (Ej1B) is disposed at the rear stage of the rear fly-eye lens (F2B), the target surface is drawn toward the focal plane of the illumination lens (Ej1B) from infinity.
Since many Koehler illumination optical systems arranged in the vertical and horizontal directions are parallel to the incident optical axis (ZiB) and the light fluxes are input substantially axially symmetrically with respect to the respective central axes, the output light flux is also substantially axially symmetric. Because of the nature of the lens, that is, the Fourier transform action of the lens, all rays incident on the lens surface at the same angle are refracted toward the same point on the focal plane regardless of the incident position on the lens surface. The output of the Koehler illumination optical system is imaged on the same target surface on the focal plane of the illumination lens (Ej1B).
その結果、前記前段フライアイレンズ(F1B)の各レンズ面での照度分布が全て重ね合わされ、よって、ケーラー照明光学系が1個の場合よりも照度分布がより均一となった、1個の合成四角形の像が、前記入射光軸(ZiB)上に形成されることになる。
前記合成四角形の像の位置に2次元光振幅変調素子(DmjB)を配置することにより、前記射出端(PmoB)から出力された光によって、照明対象である前記2次元光振幅変調素子(DmjB)が照明される。
ただし、照明に際しては、前記照明レンズ(Ej1B)と前記2次元光振幅変調素子(DmjB)との間に偏光ビームスプリッタ(MjB)を配置して、これにより光が前記2次元光振幅変調素子(DmjB)に向けて反射されるようにしてある。
そして前記2次元光振幅変調素子(DmjB)は、映像信号に従って、画素毎に光の偏光方向を90度回転させる、あるいは回転させないように変調して反射することにより、回転させられた光のみが、前記偏光ビームスプリッタ(MjB)を透過して投影レンズ(Ej3B)に入射され、スクリーン(Tj)上に画像を表示する。
As a result, all the illuminance distributions on the respective lens surfaces of the preceding fly-eye lens (F1B) are superposed, so that the illuminance distribution becomes more uniform than in the case of a single Koehler illumination optical system. A square image is formed on the incident optical axis (ZiB).
By disposing a two-dimensional light amplitude modulation element (DmjB) at the position of the composite square image, the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjB) that is an object to be illuminated by light output from the emission end (PmoB). Is illuminated.
However, for illumination, a polarizing beam splitter (MjB) is disposed between the illumination lens (Ej1B) and the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjB), so that light is transmitted to the two-dimensional light amplitude modulation element ( DmjB) is reflected.
The two-dimensional light amplitude modulation element (DmjB) rotates the polarization direction of light by 90 degrees for each pixel according to the video signal, or modulates and reflects the light so that only the rotated light is reflected. Then, the light passes through the polarizing beam splitter (MjB) and is incident on the projection lens (Ej3B) to display an image on the screen (Tj).
なお、図5の光学系の場合、前記2次元光振幅変調素子(DmjA)として、一般にLCOS(TM)(シリコン液晶デバイス)が使われることが多い。
このような液晶デバイスの場合、規定の偏光方向の光の成分しか有効に変調できないため、普通は、規定の偏光方向に平行な成分はそのまま透過させるが、規定の偏光方向に垂直な成分のみ偏光方向を90度回転させ、結果として全ての光を有効利用できるようにするための偏光整列機能素子(PcB)が、例えば前記後段フライアイレンズ(F2B)の後段に挿入される。
また、前記2次元光振幅変調素子(DmjB)には略平行光が入射されるよう、例えばその直前に、フィールドレンズ(Ej2B)が挿入される。
In the case of the optical system of FIG. 5, generally, LCOS ™ (silicon liquid crystal device) is often used as the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA).
In the case of such a liquid crystal device, since only the light component in the specified polarization direction can be effectively modulated, normally the component parallel to the specified polarization direction is transmitted as it is, but only the component perpendicular to the specified polarization direction is polarized. A polarization alignment function element (PcB) for rotating the direction by 90 degrees and, as a result, enabling effective use of all light, is inserted, for example, in the rear stage of the rear fly-eye lens (F2B).
For example, a field lens (Ej2B) is inserted immediately before the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjB) so that substantially parallel light is incident thereon.
なお、2次元光振幅変調素子に関しては、図5に記載したような反射型のものの他に、透過型の液晶デバイス(LCD)も、それに適合する光学配置にして使用される(参考:特開平10−133303号など)。 As for the two-dimensional optical amplitude modulation element, in addition to the reflective type as shown in FIG. 5, a transmissive liquid crystal device (LCD) is also used with an optical arrangement suitable for it (reference: 10-133303 etc.).
ところで、通常のプロジェクタでは、画像をカラー表示するために、例えば、前記光均一化手段の後段にカラーホイールなどの動的色フィルタを配置して、R・G・B(赤および緑、青)の色順次光束として前記2次元光振幅変調素子を照明し、時分割によってカラー表示を実現したり、あるいは、前記光均一化手段の後段にダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを配置してR・G・Bの3原色に色分解した光で各色独立に設けた2次元光振幅変調素子を照明し、R・G・Bの3原色の変調光束の色合成を行うためのダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを配置したりするが、複雑になることを避けるため、図4、図5においては省略してある。 By the way, in a normal projector, in order to display an image in color, for example, a dynamic color filter such as a color wheel is disposed after the light uniformizing means, and R, G, B (red and green, blue) The two-dimensional light amplitude modulation element is illuminated as a color sequential light beam, and color display is realized by time division, or a dichroic mirror or dichroic prism is arranged at the subsequent stage of the light uniformizing means, and R, G, B A dichroic mirror and a dichroic prism are used to illuminate a two-dimensional light amplitude modulation element provided independently for each color with light separated into the three primary colors, and to perform color synthesis of modulated light beams of the three primary colors of R, G, and B. However, in order to avoid complication, it is omitted in FIGS.
しかしながら、前記した高輝度放電ランプは、投入電力から光パワーへの変換効率が低い、すなわち発熱損が大きい、あるいは寿命が短い、などの欠点を有していた。
これらの欠点を克服した代替光源として、近年、LEDや半導体レーザ等の固体光源が注目されている。
このうち、LEDについては、放電ランプと比較して発熱損が小さく、また長寿命であるが、放射される光に関しては、放電ランプと同様に指向性が無いため、前記したプロジェクタや露光装置等の、特定の方向の光のみが利用可能な用途においては、光の利用効率が低いという問題があった。
However, the high-intensity discharge lamp described above has drawbacks such as low conversion efficiency from input power to optical power, that is, a large heat loss or a short life.
In recent years, solid light sources such as LEDs and semiconductor lasers have attracted attention as alternative light sources that have overcome these drawbacks.
Among them, the LED has a smaller heat loss and a longer life than the discharge lamp, but the emitted light has no directivity like the discharge lamp. However, in applications where only light in a specific direction can be used, there is a problem that the light use efficiency is low.
一方、半導体レーザについては、その高い可干渉性に起因してスペックルが発生するという欠点があるが、例えば拡散板を用いるなどの種々の技術的改良により克服が可能であり、LEDと同様に、発熱損が小さく、長寿命である上に、指向性が高いため、前記したプロジェクタや露光装置等の、特定の方向の光のみが利用可能な用途においても、光の利用効率が高いという利点がある。
また、高い指向性を活かして、光ファイバによる光伝送を高効率で行えるため、半導体レーザの設置場所と、プロジェクタなど、その光を利用する場所とを分離することが可能であり、装置設計の自由度を高めることができる。
On the other hand, the semiconductor laser has a drawback that speckle is generated due to its high coherence, but it can be overcome by various technical improvements such as using a diffusion plate. Advantages of high light utilization efficiency even in applications where only light in a specific direction can be used, such as the projectors and exposure apparatuses described above, because of low heat loss, long life, and high directivity There is.
In addition, the high directivity makes it possible to perform optical transmission with high efficiency, so it is possible to separate the installation location of the semiconductor laser from the location where the light is used, such as a projector. The degree of freedom can be increased.
ただし、半導体レーザは、同じ電流を流す場合でも、環境温度変化または自己発熱による温度上昇によって、さらに累積通電時間の増加に伴う劣化によって明るさが変化するため、これをプロジェクタに応用する場合は、光量安定化を行うべくフィードバック制御されることが望ましい。
それを実現するためには、光量を測定する手段が必須であり、特に、プロジェクタへの光の入り口、即ち、光ファイバの出射端においてR・G・Bそれぞれの光量を測定するための光センサを設置することが望ましい。
However, even when the same current flows, the brightness of the semiconductor laser changes due to environmental temperature change or temperature rise due to self-heating, and deterioration due to increase in cumulative energization time, so when applying this to a projector, It is desirable to perform feedback control in order to stabilize the light amount.
In order to realize this, means for measuring the amount of light is essential, and in particular, an optical sensor for measuring the amounts of light of R, G, and B at the entrance of light to the projector, that is, at the exit end of the optical fiber. It is desirable to install.
ところで、光ファイバについては、前記した利便性の反面、石英などの脆弱なガラスを素材としているため、破断の危険性があるという欠点がある。
例えば、1万ANSIルーメンの明るさを有するプロジェクタを実現しようとする場合、光学系の効率にもよるが、約200Wの光パワーを光ファイバで伝送する必要がある。
このために、仮に6本の光ファイバに分けて伝送するとしても、1本あたり30W以上の光パワーを伝送しなければならないことになる。
因みに、光ファイバの本数をさらに増せば、1本あたりのパワーを減らすことができるが、コスト増となるため、無闇に光ファイバの本数を増すことはできない。
このような大きなパワーを伝送する光ファイバが破断すると、破断箇所から光パワーが漏洩して光ファイバを機械的に保護するために設けた被覆材に吸収され、被覆材が焼損に至る可能性があるため、光ファイバの破断が起きれば、それを検知して半導体レーザを消灯する安全対策が必要となる。
By the way, the optical fiber is disadvantageous in that it has a risk of breaking because it is made of fragile glass such as quartz, although it is convenient as described above.
For example, when a projector having a brightness of 10,000 ANSI lumens is to be realized, it is necessary to transmit optical power of about 200 W through an optical fiber, depending on the efficiency of the optical system.
For this reason, even if it is divided into six optical fibers and transmitted, it is necessary to transmit optical power of 30 W or more per one.
Incidentally, if the number of optical fibers is further increased, the power per one can be reduced. However, since the cost is increased, the number of optical fibers cannot be increased without any darkness.
When an optical fiber that transmits such a large power breaks, the optical power leaks from the broken portion and is absorbed by the coating material provided to mechanically protect the optical fiber, and the coating material may burn out. For this reason, if the optical fiber breaks, a safety measure is required to detect this and turn off the semiconductor laser.
このような部材の焼損の可能性があるような高パワー応用のものから通信用などの低パワー応用のものまで、従来より光ファイバの破断を検知するための技術が開発されて来た。
例えば、特開平06−050841号には、主として通信用の光ファイバに対し、伝送すべき波長の光とともに、それとは異なる波長のモニタ用の光を送信側から送出し、受信側ではモニタ用の光を反射して戻すフィルタを備え、送信側でモニタ用の光の戻りの有無を監視することにより、光ファイバの破断を検知する技術が記載されている。
Techniques for detecting optical fiber breakage have been developed in the past, from those with high power applications where there is a possibility of such member burning to those with low power applications such as communication.
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 06-050841, a light having a wavelength to be transmitted and a monitoring light having a wavelength different from that are transmitted from a transmitting side to a communication optical fiber, and a monitoring side is used on a receiving side. A technique is described that includes a filter that reflects and returns light, and detects the breakage of the optical fiber by monitoring whether the monitoring light returns on the transmission side.
さらに、例えば特開平09−269248号には、主として通信用の光ファイバに対し、パルス光を入射したときの戻り光の波形に基づいて、光ファイバの破断の有無を検知し、破断している場合は破断点までの距離を算出する技術が記載されている。 Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-269248, the presence or absence of breakage of the optical fiber is detected based on the waveform of the return light when the pulse light is incident mainly on the communication optical fiber, and is broken. In this case, a technique for calculating the distance to the breaking point is described.
また、例えば特開平10−038751号には、主としてレーザ加工用の高パワー光ファイバに対し、入射端側および出射端側それぞれのレンズ系近傍に、レンズ系内の迷光を検出する光センサを設けておき、両方の光センサの検出光量を比較して光ファイバの破断を検知する技術が記載されている。 Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-038751, an optical sensor for detecting stray light in a lens system is provided in the vicinity of each of the lens systems on the incident end side and the output end side, mainly for a high power optical fiber for laser processing. A technique for detecting breakage of an optical fiber by comparing the amounts of light detected by both optical sensors is described.
さらに、例えば特開平11−005187号には、主としてレーザ加工用の高パワー光ファイバに対し、それを覆う保護管を設け、その内側に光ファイバから漏洩するレーザ光を検出する複数のセンサを並べて配置し、光ファイバの破断を検知する技術が記載されている。 Further, for example, in JP-A-11-005187, a high-power optical fiber for laser processing is mainly provided with a protective tube for covering it, and a plurality of sensors for detecting laser light leaking from the optical fiber are arranged inside. A technique for placing and detecting the breakage of an optical fiber is described.
さらに、例えば特開平11−344417号には、主としてレーザ加工用の高パワー光ファイバに対し、伝送すべき波長の光とともに、それとは異なる波長のモニタ用の光を送信側から送出し、受信側でモニタ用の光の有無を監視することにより、光ファイバの破断を検知する技術が記載されている。 Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-344417, a high-power optical fiber for laser processing is sent from the transmission side together with light of a wavelength to be transmitted from the transmission side together with light of a wavelength to be transmitted. Describes a technique for detecting breakage of an optical fiber by monitoring the presence or absence of light for monitoring.
さらに、例えば特開2002−350694号、および特開2004−219244号には、通信用やレーザ加工用の光ファイバに対し、その外周面に導電性被膜を設け、入射端側と出射端側の間の導通状態を監視することにより光ファイバの破断を検知する技術が記載されている。 Furthermore, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-350694 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-219244, a conductive coating is provided on the outer peripheral surface of an optical fiber for communication or laser processing, and the incident end side and the output end side are provided. A technique for detecting the breakage of an optical fiber by monitoring a conduction state between them is described.
さらに、例えば特開2003−279444号には、主としてレーザ加工用の高パワー光ファイバに対し、多数の温度ヒューズを直列接続したケーブルを沿わせて設置し、温度ヒューズの溶断によって光ファイバの破断を検知する技術が記載されている。 Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-279444, a high-power optical fiber for laser processing is installed along a cable in which a large number of thermal fuses are connected in series, and the optical fiber is broken by melting the thermal fuse. The technology to detect is described.
さらに、例えば特開2006−064399号には、主として通信用の光ファイバに対し、変調を加えた光を入射したときの戻り変調光の位相差に基づいて、光ファイバの破断の有無を検知し、破断している場合は破断点までの距離を算出する技術が記載されている。 Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-064399, the presence or absence of breakage of an optical fiber is detected based on the phase difference of return modulated light when modulated light is incident on a communication optical fiber. A technique for calculating the distance to the breaking point when it is broken is described.
さらに、例えば特開2012−147860号には、主として内視鏡照明用の光ファイバに対し、光の入射端側で測定した入射光量と戻り光量の比に基づいて光ファイバの破断を検知する技術が記載されている。 Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-147860, a technique for detecting breakage of an optical fiber mainly based on a ratio of an incident light quantity and a return light quantity measured on the light incident end side with respect to an optical fiber for endoscope illumination. Is described.
しかしながら、これら従来の技術は、前記したようなプロジェクタ用光源として半導体レーザを応用する場合に適用する事は有利ではなかった。
その理由は、複数本の光ファイバを併用する場合、モニタ用光源や破断検出機構などの何らかの仕掛けを光ファイバの1本づつに施すことはコスト高となるからである。
前記したように、光量安定化を目的として、光ファイバの出射端においてR・G・Bそれぞれの光量を測定するための光センサを設置するのであれば、光ファイバの破断検知においても、これをこれを流用できることが望ましい。
ところが、複数本の光ファイバや複数個の駆動回路を有する光源装置であっても、光ファイバの1本づつの光量を分離して測定ができるようにすることは、前記と同様にコスト高となる上に、プロジェクタに供給する光束の光量安定化の達成のためには必要性に乏しく、全ての光ファイバからの総合した光量を、色別に測定できれば十分である。
しかし、このような、全ての光ファイバからの総合した光量しか測定できない条件では、光ファイバの破断検知を正しく行うことは出来なかった。
その理由は、仮に1本の光ファイバが破断しても、他の複数本の光ファイバから光が供給されて来るため、発光素子の劣化が進んでいなければ、光量安定化フィードバック制御によって、全ての光ファイバからの総合した光量が目標値に維持されてしまうからである。
However, it has not been advantageous to apply these conventional techniques when a semiconductor laser is applied as the projector light source as described above.
This is because, when a plurality of optical fibers are used in combination, it is expensive to apply some device such as a monitor light source or a break detection mechanism to each optical fiber.
As described above, for the purpose of stabilizing the light amount, if an optical sensor for measuring the respective light amounts of R, G, and B is installed at the output end of the optical fiber, this can be used for detecting the breakage of the optical fiber. It is desirable that this can be diverted.
However, even in a light source device having a plurality of optical fibers and a plurality of drive circuits, it is possible to separate and measure the amount of light of each optical fiber in the same manner as described above. Moreover, it is not necessary to achieve stabilization of the light amount of the light beam supplied to the projector, and it is sufficient if the total light amount from all the optical fibers can be measured for each color.
However, under such conditions where only the total amount of light from all optical fibers can be measured, the optical fiber breakage cannot be detected correctly.
The reason is that even if one optical fiber breaks, light is supplied from the other plural optical fibers. If the deterioration of the light emitting element has not progressed, the light amount stabilization feedback control This is because the total light amount from all the optical fibers is maintained at the target value.
したがって、全ての光ファイバからの総合した光量しか測定できない条件で、個々の光ファイバの状態を調べるためには、これまで、各光ファイバに光を導波している発光素子を、個別に点灯状態と消灯状態(または減光状態)とに制御して、そのときの全ての光ファイバからの総合した光量の測定結果を比較して分析する、などの方法によらざるを得なかった。
ところが、例えばプロジェクタに光束を供給する光源装置の場合、光ファイバに通す光量の意図的な増減を伴う光ファイバの破断検知シーケンスは、もしプロジェクタの稼動中に実施すると投影映像に悪影響が出るため、稼動開始の直後から映像投影の開始前の限定された期間内にしか実施することができなかった。
例えば、各光ファイバに光を導波している発光素子を一斉に起動するのではなく、1個づつ順に起動して行き、全ての光ファイバからの総合した光量が、期待される階段状の増光を示すか否かにより異常検知を試行する、などである。
稼動中でも、映像投影しない期間が存在する場合に、その旨の情報がプロジェクタから光源装置に伝達されるなら、その期間に実施することも可能であるが、それでも稼動中の常時監視はできないという問題があった。
Therefore, in order to investigate the state of individual optical fibers under the condition that only the total amount of light from all the optical fibers can be measured, the light-emitting elements that have guided light to each optical fiber have been individually turned on. It was unavoidable to use a method in which the measurement result of the total light amount from all the optical fibers at that time was compared and analyzed, for example, by controlling the state to the off state (or dimming state).
However, in the case of a light source device that supplies a light beam to a projector, for example, an optical fiber break detection sequence that involves intentional increase or decrease in the amount of light that passes through the optical fiber will adversely affect the projected image if performed while the projector is in operation. It was possible to carry out only within a limited period immediately after the start of operation and before the start of video projection.
For example, rather than starting the light-emitting elements that are guiding the light to each optical fiber all at once, starting them one by one in order, and the total light quantity from all the optical fibers is the expected stepped shape Anomaly detection is tried depending on whether or not the light is increased.
Even during operation, if there is a period during which no image is projected, if information to that effect is transmitted from the projector to the light source device, it can be performed during that period, but it is still not possible to monitor constantly during operation. was there.
本発明が解決しようとする課題は、個々の光ファイバではなく、全ての光ファイバのからの放射光を総合した出力光束を対象とした光量測定によって、稼動中においても、個々の光ファイバの破断等の異常を検知できるようにした光源装置およびプロジェクタを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that the individual optical fibers are broken even during operation by measuring the amount of light emitted from all the optical fibers instead of the individual optical fibers. It is an object of the present invention to provide a light source device and a projector that can detect abnormalities such as the above.
本発明における第1の発明の光源装置は、1個以上の発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)と、前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)を駆動する駆動回路(P1a,P1b,…,P2a,P2b,…)と、前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)から発せられた光を集光する集光光学系(Ec1,Ec2,…)と、前記集光光学系(Ec1,Ec2,…)が集光した光を入射端(Ei1,Ei2,…)で受け導光して出射端(Eo1,Eo2,…)から放射する光ファイバ(Ef1,Ef2,…)と、を具備するユニットを1個の要素光源(U1,U2,…)として、該要素光源(U1,U2,…)の複数個を有し、前記要素光源(U1,U2,…)のそれぞれの前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の前記出射端(Eo1,Eo2,…)からの放射光を総合して1個の出力光束(Fo)と成して出力する光源装置であって、該光源装置は、さらに、光センサ(A)と、前記光センサ(A)からの信号を受信して前記光センサ(A)への入射光量を測定し光量測定データ(Sh)を生成する光量測定回路(H)と、前記光量測定データ(Sh)を受信するとともに前記駆動回路(P1a,P1b,…,P2a,P2b,…)それぞれに対する出力電力相関量の設定と制御とを行う制御回路(Mc)と、を有し、前記光源装置は、前記要素光源(U1,U2,…)のそれぞれの前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の前記出射端(Eo1,Eo2,…)からの放射光を総合して1個の光束と成した、少なくともその一部が前記光センサ(A)に照射されることによって、前記制御回路(Mc)が、前記出力光束(Fo)の光量に相関する前記光量測定データ(Sh)を取得することができるように構成してあり、前記制御回路(Mc)は、前記要素光源(U1,U2,…)のなかから、1個の検査対象要素光源と、1個以上の変動補正要素光源とを選択した上で、前記制御回路(Mc)は、前記検査対象要素光源に属する、一つの波長帯域に属する前記発光素子を駆動する前記駆動回路全体を総合した出力電力相関量 Qu を、Quo から Quo + ΔQu まで、徐々に変化するよう前記検査対象要素光源に属する前記駆動回路を制御しながら、前記した出力電力相関量 Qu の変化に起因する前記波長帯域に対応する前記光量測定データの変化が打ち消されるよう、前記変動補正要素光源に属する前記駆動回路に対するフィードバック制御を行って、前記変動補正要素光源に属する、前記波長帯域に属する前記発光素子を駆動する前記駆動回路全体を総合した出力電力相関量 Qv を変化させるとともに、前記出力電力相関量 Qu の Quo から Quo + ΔQu までの変化に対する前記出力電力相関量 Qv の変化が Qvo から Qvo − ΔQv までであるとき、前記出力電力相関量 Qu の変化分に対する前記出力電力相関量 Qv の変化分についての比をとった変化分比 ΔQv / ΔQu の値を取得する変化分比取得シーケンスを実施し、前記変化分比 ΔQv / ΔQu を評価して、前記検査対象要素光源の異常を検知することを特徴とするものである。 The light source device according to the first aspect of the present invention includes one or more light emitting elements (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,...) And the light emitting elements (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,...). A driving circuit (P1a, P1b,..., P2a, P2b,...) And a condensing optical system (Ec1) that condenses light emitted from the light emitting elements (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,...). , Ec2,...) And the light collected by the condensing optical system (Ec1, Ec2,...) Is received and guided by the incident ends (Ei1, Ei2,...) And emitted from the exit ends (Eo1, Eo2,...). A unit including the radiating optical fibers (Ef1, Ef2,...) As one element light source (U1, U2,...), And a plurality of the element light sources (U1, U2,...), Each said optical fiber (U1, U2,...) f1, Ef2,...)) is a light source device that outputs radiation light from the emission ends (Eo1, Eo2,...) as a single output light beam (Fo). Further, a light sensor (A) and a light amount measuring circuit (H) for receiving a signal from the light sensor (A), measuring a light amount incident on the light sensor (A), and generating light amount measurement data (Sh) A control circuit (Mc) for receiving the light quantity measurement data (Sh) and setting and controlling the output power correlation amount for each of the drive circuits (P1a, P1b,..., P2a, P2b,...). And the light source device combines light emitted from the emission ends (Eo1, Eo2,...) Of the optical fibers (Ef1, Ef2,...) Of the element light sources (U1, U2,...). At least a part of one luminous flux By irradiating the light sensor (A), the control circuit (Mc) can acquire the light amount measurement data (Sh) correlated with the light amount of the output light beam (Fo). The control circuit (Mc) selects one inspection target element light source and one or more variation correction element light sources from the element light sources (U1, U2,...), And then performs the control. The circuit (Mc) gradually changes the output power correlation amount Qu that combines the entire drive circuits that drive the light emitting elements belonging to one wavelength band belonging to the inspection target element light source from Quo to Quo + ΔQu. While controlling the drive circuit belonging to the inspection target element light source, the change in the light quantity measurement data corresponding to the wavelength band due to the change in the output power correlation amount Qu is canceled out. Feedback control is performed on the drive circuit belonging to the fluctuation correction element light source to change an output power correlation amount Qv that is a total of the drive circuits that drive the light emitting elements belonging to the wavelength band that belong to the fluctuation correction element light source. In addition, when the change in the output power correlation amount Qv with respect to the change in the output power correlation amount Qu from Quo to Quo + ΔQu is from Qvo to Qvo−ΔQv, the output power with respect to the change in the output power correlation amount Qu. A change ratio acquisition sequence for acquiring a value of the change ratio ΔQv / ΔQu taking the ratio of the change in the correlation amount Qv is performed, the change ratio ΔQv / ΔQu is evaluated, and the element light source of the inspection target light source It is characterized by detecting an abnormality.
ただし、前記した記述における、一つの波長帯域、および前記波長帯域、とは、本発明の光源装置が唯一つの波長帯域に属する発光素子のみを含んでいる場合は、発光素子が属する当該波長帯域、を指し、また本発明の光源装置が複数の波長帯域に属する発光素子を含んでいる場合は、それらの波長帯域のうちの一つの注目する波長帯域、を指しており、これ以降における記述においても同様である。 However, in the above description, one wavelength band, and the wavelength band, when the light source device of the present invention includes only a light emitting element belonging to only one wavelength band, the wavelength band to which the light emitting element belongs, In addition, when the light source device of the present invention includes a light emitting element belonging to a plurality of wavelength bands, it refers to one of the wavelength bands of interest, and in the description below It is the same.
本発明における第2の発明の光源装置は、前記制御回路(Mc)は、前記した、前記検査対象要素光源として選択された前記要素光源に属する、前記波長帯域に属する前記発光素子を駆動する前記駆動回路が複数個存在するときは、そのうちの1個をさらに選択し、選択された前記駆動回路の出力電力相関量のみを変化することによって前記駆動回路全体を総合した出力電力相関量 Qu を変化させて変化分比取得シーケンスを実施することを、前記した選択された前記要素光源に属する、前記波長帯域に属する前記発光素子を駆動する前記駆動回路の全てに亘って順に実行し、取得した前記変化分比 ΔQv / ΔQu のうちの最も大きい値を評価して、選択された前記検査対象要素光源に属する前記光ファイバの異常を検知することを特徴とするものである。 In the light source device according to a second aspect of the present invention, the control circuit (Mc) drives the light emitting element belonging to the wavelength band belonging to the element light source selected as the inspection target element light source. When there are a plurality of drive circuits, one of them is further selected, and only the output power correlation amount of the selected drive circuit is changed, thereby changing the total output power correlation amount Qu of the drive circuit. And executing the change ratio acquisition sequence in sequence over all of the driving circuits that drive the light emitting elements belonging to the wavelength band, belonging to the selected element light source, and acquired. The largest value of the change ratios ΔQv / ΔQu is evaluated to detect an abnormality of the optical fiber belonging to the selected element light source to be inspected. Is.
本発明における第3の発明の光源装置は、前記制御回路(Mc)は、前記した、前記検査対象要素光源として選択された前記要素光源に属する、前記波長帯域に属する前記発光素子を駆動する前記駆動回路が複数個存在するときは、そのうちの1個をさらに選択し、選択された前記駆動回路の出力電力相関量のみを変化することによって前記駆動回路全体を総合した出力電力相関量 Qu を変化させて変化分比取得シーケンスを実施することを、前記した選択された前記要素光源に属する、前記波長帯域に属する前記発光素子を駆動する前記駆動回路の全てに亘って順に実行し、取得した前記変化分比 ΔQv / ΔQu のうちの最も大きい値をその検査対象要素光源における変化分比基準値とし、取得した前記変化分比 ΔQv / ΔQu についての前記変化分比基準値に対する比の値を評価して、対応する前記駆動回路およびそれに接続される前記発光素子の組の異常を検知することを特徴とするものである。 In the light source device according to a third aspect of the present invention, the control circuit (Mc) drives the light emitting element belonging to the wavelength band belonging to the element light source selected as the inspection target element light source. When there are a plurality of drive circuits, one of them is further selected, and only the output power correlation amount of the selected drive circuit is changed, thereby changing the total output power correlation amount Qu of the drive circuit. And executing the change ratio acquisition sequence in sequence over all of the driving circuits that drive the light emitting elements belonging to the wavelength band, belonging to the selected element light source, and acquired. The largest value of the change ratios ΔQv / ΔQu is set as the change ratio reference value for the inspection target element light source, and the obtained change ratio ΔQv / ΔQu is the previous value. Evaluating the value of the ratio of change in ratio reference value, and is characterized in that to detect the set of anomalies of the corresponding drive circuit and the light emitting element connected to it.
本発明における第4の発明の光源装置は、前記制御回路(Mc)は、前記した、前記変動補正要素光源として選択された前記要素光源に属する、前記波長帯域に属する前記発光素子を駆動する前記駆動回路が複数個存在するときは、そのうちの1個をさらに選択し、選択された前記駆動回路の出力電力相関量のみを変化することによって前記駆動回路全体を総合した出力電力相関量 Qv を変化させて変化分比取得シーケンスを実施することとし、前記駆動回路の1個を選択するに際しては、最も小さい値の前記変化分比 ΔQv / ΔQu を与えるものを選択することを特徴とするものである。 In the light source device according to a fourth aspect of the present invention, the control circuit (Mc) drives the light emitting element belonging to the wavelength band belonging to the element light source selected as the variation correction element light source. When there are a plurality of drive circuits, one of them is further selected, and only the output power correlation amount of the selected drive circuit is changed to change the total output power correlation amount Qv of the entire drive circuit. The change ratio acquisition sequence is executed, and when one of the drive circuits is selected, the one that gives the change ratio ΔQv / ΔQu having the smallest value is selected. .
本発明における第5の発明の光源装置は、前記制御回路(Mc)は、前記変動補正要素光源として選択可能な前記要素光源が複数個存在するときは、最も小さい値の前記変化分比 ΔQv / ΔQu を与えるものを選択することを特徴とするものである。 In the light source device according to a fifth aspect of the present invention, when there are a plurality of element light sources that can be selected as the variation correction element light source, the control circuit (Mc) has the smallest change ratio ΔQv / The one that gives ΔQu is selected.
本発明における第6の発明の光源装置は、前記制御回路(Mc)は、変化分比取得シーケンスの開始に際しては、前記波長帯域に属する同じ要素光源を変動補正要素光源とした前回の変化分比取得シーケンスにおいて設定した、前記出力電力相関量 Qu の変化分 ΔQu とは、逆符号の変化分 ΔQu を設定することを特徴とするものである。 In the light source device according to a sixth aspect of the present invention, at the start of the change ratio acquisition sequence, the control circuit (Mc) uses the same element light source belonging to the wavelength band as a variation correction element light source. The change ΔQu of the output power correlation amount Qu set in the acquisition sequence is characterized in that a change ΔQu of the opposite sign is set.
本発明における第7の発明の光源装置は、前記制御回路(Mc)は、変化分比取得シーケンスに際しては、前記出力電力相関量 Qu の変化分 ΔQu を負に設定し、前記変動補正要素光源として選択された前記要素光源に属する、前記駆動回路の複数個によって前記出力電力相関量 Qv の変化分 ΔQv を与えることを特徴とするものである。 In the light source device according to a seventh aspect of the present invention, the control circuit (Mc) sets the change ΔQu of the output power correlation amount Qu to a negative value during the change ratio acquisition sequence, and serves as the fluctuation correction element light source. A change ΔQv of the output power correlation amount Qv is given by a plurality of the drive circuits belonging to the selected element light source.
本発明における第8の発明の光源装置は、前記制御回路(Mc)は、稼動中の前記要素光源(U1,U2,…)の全てを、1個づつ順に前記検査対象要素光源として選択し、変化分比取得シーケンスを実施して前記検査対象要素光源の異常の検知を試行するシーケンスを定期的に実施することを特徴とするものである。 In the light source device according to an eighth aspect of the present invention, the control circuit (Mc) selects all of the active element light sources (U1, U2,...) As the inspection target element light sources one by one in order, A sequence for performing a change ratio acquisition sequence and trying to detect an abnormality of the inspection target element light source is periodically performed.
本発明における第9の発明の光源装置は、前記制御回路(Mc)は、前記した前記変動補正要素光源に属する前記駆動回路に対するフィードバック制御を行うに際しては、前記光量測定データとその目標値との差異が小さくなるように前記出力電力相関量 Qv を変化させることを特徴とするものである。 In the light source device according to a ninth aspect of the present invention, when the control circuit (Mc) performs feedback control on the drive circuit belonging to the variation correction element light source, the light quantity measurement data and a target value thereof are calculated. The output power correlation amount Qv is changed so as to reduce the difference.
本発明における第10の発明の光源装置は、前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)は、発光波長が複数種類の異なる波長帯域に属するものを含んでおり、前記光センサ(Ax,Ay,…)は、前記波長帯域に対応して光を選択的に透過する分光フィルタ(Erx,Ery,…)を備えた複数個のもので構成してあり、光源装置は、前記要素光源(U1,U2,…)のそれぞれの前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の前記出射端(Eo1,Eo2,…)からの複数種類の波長帯域の放射光を総合して1個の光束と成して、少なくともその一部を、複数個の前記光センサ(Ax,Ay,…)のそれぞれに照射することによって、前記制御回路(Mc)は、前記出力光束(Fo)のなかのそれぞれの前記波長帯域の光量に相関する前記光量測定データ(Shx,Shy,…)を受信することができるように構成してあり、変化分比取得シーケンスの実施に際しては、前記した出力電力相関量 Qu の変化が行われている前記駆動回路に接続される前記発光素子が属する前記波長帯域に対応する前記光センサの前記光量測定データを取得し、前記した出力電力相関量 Qu の変化が行われている前記駆動回路に接続される前記発光素子が属する前記波長帯域と同じ波長帯域に属する前記発光素子が接続される前記駆動回路のうちから選択して前記した出力電力相関量 Qv の変化を行うことを特徴とするものである。 In the light source device according to a tenth aspect of the present invention, the light emitting element (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,...) Includes a light emitting wavelength belonging to a plurality of different wavelength bands, and the optical sensor. (Ax, Ay,...) Includes a plurality of spectral filters (Erx, Ery,...) That selectively transmit light corresponding to the wavelength band. A total of radiation beams of a plurality of types of wavelength bands from the emission ends (Eo1, Eo2,...) Of the optical fibers (Ef1, Ef2,...) Of the element light sources (U1, U2,...) By irradiating at least a part of each of the plurality of photosensors (Ax, Ay,...) With the light flux, the control circuit (Mc) can generate the light flux (Fo). For the amount of light in each wavelength band The light quantity measurement data (Shx, Shy,...) Can be received, and when the change ratio acquisition sequence is executed, the output power correlation amount Qu is changed. The light amount measurement data of the photosensor corresponding to the wavelength band to which the light emitting element connected to the drive circuit belongs is acquired, and connected to the drive circuit in which the output power correlation amount Qu is changed. The output power correlation amount Qv is changed by selecting from among the drive circuits to which the light emitting elements belonging to the same wavelength band as the wavelength band to which the light emitting elements belong is connected.
本発明における第11の発明のプロジェクタは、第1から10の発明に記載の光源装置を利用して画像を投影表示することを特徴とするものである。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a projector for projecting and displaying an image using the light source device according to any one of the first to tenth aspects.
個々の光ファイバではなく、全ての光ファイバのからの放射光を総合した出力光束を対象とした光量測定によって、稼動中においても、個々の光ファイバの破断等の異常を検知できるようにした光源装置およびプロジェクタを提供することができる。 Light source that enables detection of abnormalities such as breakage of individual optical fibers even during operation by measuring the amount of light emitted from all the optical fibers instead of individual optical fibers. An apparatus and a projector can be provided.
先ず、本発明の光源装置を簡略化して示すブロック図である図1を用いて、本発明を実施するための形態について説明する。
要素光源(U1)に設けられている発光素子(Y1a,Y1b,…)は、駆動回路(P1a,P1b,…)によって駆動されて発光し、発せられた光は、例えばレンズから成る集光光学系(Ec1)によって光ファイバ(Ef1)の入射端(Ei1)に集光され、前記光ファイバ(Ef1)のコアを伝播して出射端(Eo1)から放射される。
ここで、説明を簡略化するために、当面は、本発明の光源装置が唯一つの波長帯域に属する発光素子のみを含んでいる場合を想定することとする。
複数の波長帯域に属する発光素子を含んでいる場合については後述する。
First, the form for implementing this invention is demonstrated using FIG. 1 which is a block diagram which simplifies and shows the light source device of this invention.
The light emitting elements (Y1a, Y1b,...) Provided in the element light source (U1) are driven by a drive circuit (P1a, P1b,...) To emit light. The light is condensed on the incident end (Ei1) of the optical fiber (Ef1) by the system (Ec1), propagates through the core of the optical fiber (Ef1), and is emitted from the emission end (Eo1).
Here, in order to simplify the description, it is assumed for the time being that the light source device of the present invention includes only light emitting elements belonging to only one wavelength band.
A case where light emitting elements belonging to a plurality of wavelength bands are included will be described later.
なお、前記発光素子(Y1a,Y1b,…)については、ここでは、例えば半導体レーザや、半導体レーザの放射光を、高調波発生・光パラメトリック効果などのような非線形光学現象を利用して波長変換する光源などであり、そのような光源の複数個を直列接続、あるいは並列接続、さらには直並列接続するなどして、1個の前記駆動回路(P1a,P1b,…)によって駆動できるものとしている。
また、前記駆動回路(P1a,P1b,…)については、ここでは、直流電源(図示を省略)によって給電される、例えば降圧チョッパや昇圧チョッパなど方式の回路によって構成された、DC/DCコンバータであり、前記発光素子(Y1a,Y1b,…)に規定の電力を投入できるものとしている。
For the light emitting elements (Y1a, Y1b,...), Here, for example, semiconductor laser or wavelength conversion of the emitted light of the semiconductor laser is performed using a nonlinear optical phenomenon such as harmonic generation / optical parametric effect. A plurality of such light sources are connected in series, in parallel, or in series-parallel, and can be driven by a single drive circuit (P1a, P1b,...). .
In addition, the drive circuits (P1a, P1b,...) Are here DC / DC converters configured by a circuit of a method such as a step-down chopper or a step-up chopper, which is fed by a DC power supply (not shown). Yes, it is assumed that prescribed power can be applied to the light emitting elements (Y1a, Y1b,...).
本発明の光源装置は、前記要素光源(U1)と同様の要素光源の複数個を有しており、これら要素光源(U1,U2,…)の光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の出射端(Eo1,Eo2,…)からの放射光は、総合されて1個の出力光束(Fo)として本発明の光源装置から出力される。
なお、複数個の前記出射端(Eo1,Eo2,…)からの放射光の総合方法としては、最も簡単には、前記出射端(Eo1,Eo2,…)が同一平面上に位置するように揃えて、前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の出射端部を束ねる事により実現することができる。
The light source device of the present invention has a plurality of element light sources similar to the element light source (U1), and the emission ends of the optical fibers (Ef1, Ef2,...) Of these element light sources (U1, U2,...). The radiated light from (Eo1, Eo2,...) Is combined and output as one output light beam (Fo) from the light source device of the present invention.
As a comprehensive method of radiated light from the plurality of emission ends (Eo1, Eo2,...), The simplest method is to align the emission ends (Eo1, Eo2,...) On the same plane. This can be realized by bundling the emission ends of the optical fibers (Ef1, Ef2,...).
前記出力光束(Fo)の光量に相関する光量測定データ(Sh)を生成するために、前記出力光束(Fo)と同様に、前記出射端(Eo1,Eo2,…)からの放射光の一部を総合した測定用出力光束(Fo’)を生成して光センサ(A)に照射し、該光センサ(A)の信号(Sg)を光量測定回路(H)によって増幅やAD変換等の必要な処理を行い、前記光量測定データ(Sh)を生成する。
なお、前記測定用出力光束(Fo’)は、前記出力光束(Fo)から分割して生成してもよいし、前記出力光束(Fo)の生成に際して生じた、有効に利用できない、迷光となる光などでもよく、前記出力光束(Fo)の光量に相関する光量を有するものであれば、どのような光でも利用できる。
そして制御回路(Mc)は、生成された前記光量測定データ(Sh)を取得することができ、さらに、駆動回路制御信号(J1a,J1b,…,J2a,J2b,…)を介して前記駆動回路(P1a,P1b,…,P2a,P2b,…)毎に独立に制御し、それぞれの前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)への投入電力に相関する量、すなわち前記駆動回路(P1a,P1b,…,P2a,P2b,…)それぞれの出力電力相関量に対応するデータを設定できるように構成されている。
In order to generate light quantity measurement data (Sh) that correlates with the light quantity of the output light beam (Fo), a part of the radiated light from the emission end (Eo1, Eo2,...) As with the output light beam (Fo). The output light beam (Fo ′) for measurement is generated and irradiated to the optical sensor (A), and the signal (Sg) of the optical sensor (A) is required to be amplified or AD converted by the light amount measuring circuit (H). Then, the light quantity measurement data (Sh) is generated.
The measurement output light beam (Fo ′) may be generated by being divided from the output light beam (Fo), or may be stray light that is generated when the output light beam (Fo) is generated and cannot be used effectively. Any light can be used as long as it has a light quantity correlated with the light quantity of the output light beam (Fo).
Then, the control circuit (Mc) can acquire the generated light quantity measurement data (Sh), and further via the drive circuit control signals (J1a, J1b,..., J2a, J2b,...) (P1a, P1b,..., P2a, P2b,...) Are controlled independently and correlated with the input power to the respective light emitting elements (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,. The circuit (P1a, P1b,..., P2a, P2b,...) Is configured so that data corresponding to the output power correlation amount can be set.
なお、ここで言う出力電力相関量としては、前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)それぞれに印加される電圧と流れる電流との積で定義される電力値を採用することは当然可能であるが、より簡便な指標、例えば前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)が半導体レーザの複数個を直列接続したものである場合では、それに発生する電圧(順方向電圧)が略一定であることを利用して、それらに流す電流値とすることができる。
また、直列接続の個数が異なるものが混在する場合は、電力値への相関が良くなるよう、たとえば、電流値に直列個数を乗じた代替値を出力電力相関量として採用するようにしてもよい。
As the output power correlation amount mentioned here, a power value defined by the product of the voltage applied to each of the light emitting elements (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,...) And the flowing current is adopted. Of course, a simpler index, for example, when the light emitting elements (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,...) Are a plurality of semiconductor lasers connected in series, the voltage ( By utilizing the fact that the forward voltage is substantially constant, it is possible to obtain a current value to flow through them.
In addition, when different numbers of series connections are mixed, for example, an alternative value obtained by multiplying the current value by the number of series may be adopted as the output power correlation amount so that the correlation with the power value is improved. .
本発明の光源装置の異常の有無を調べるために、前記制御回路(Mc)は、先ず、前記要素光源(U1,U2,…)のなかから異常の有無を検査する対象とする要素光源、すなわち検査対象要素光源を1個選択し、さらに、検査行為が前記出力光束(Fo)の光量への変動を及ぼさないよう、光量補正を行う機能を果たす要素光源、すなわち変動補正要素光源を1個または複数個選択する。
その上で前記制御回路(Mc)は、前記検査対象要素光源全体を総合した出力電力相関量 Qu を、初期値 Quo から Quo + ΔQu まで、徐々に変化するよう前記検査対象要素光源に属する前記駆動回路を制御しながら、これに並行して、前記出力電力相関量 Qu を変化させたことに起因して前記出力光束(Fo)の光量が変化しないように、すなわち前記光量測定データの変化が打ち消された状態が常に維持されるように、前記変動補正要素光源に属する前記駆動回路に対するフィードバック制御を行って、前記変動補正要素光源全体を総合した出力電力相関量 Qv を連続的に調整する。
そして前記出力電力相関量 Qu の Quo + ΔQu までの変化を終えたとき、前記出力電力相関量 Qv は、初期値 Qvo から Qvo − ΔQv まで変化していたとするとき、前記出力電力相関量 Qu の変化分に対する前記出力電力相関量 Qv の変化分についての比をとった変化分比 ΔQv / ΔQu の値を計算して取得する。
In order to examine the presence or absence of abnormality of the light source device of the present invention, the control circuit (Mc) first, the element light source to be inspected for abnormality from the element light sources (U1, U2,...), That is, One element light source to be inspected is selected, and further, one element light source that performs the function of correcting the light quantity so that the inspection action does not change the light quantity of the output light beam (Fo), that is, one fluctuation correction element light source or Select multiple.
Then, the control circuit (Mc) drives the drive belonging to the inspection target element light source so as to gradually change the output power correlation amount Qu of the entire inspection target element light source from an initial value Quo to Quo + ΔQu. In parallel with this, while controlling the circuit, the light quantity of the output light flux (Fo) does not change due to the change of the output power correlation amount Qu, that is, the change in the light quantity measurement data is canceled. Feedback control is performed on the drive circuit belonging to the fluctuation correction element light source so that the output power correlation amount Qv for the whole fluctuation correction element light source is integrated.
Then, when the change of the output power correlation amount Qu to Quo + ΔQu is finished, the output power correlation amount Qv changes from the initial value Qvo to Qvo−ΔQv, and the change of the output power correlation amount Qu. The value of the change ratio ΔQv / ΔQu is calculated and obtained by taking the ratio of the change in the output power correlation amount Qv to the minutes.
なお前記した、前記検査対象要素光源の出力電力相関量 Qu を初期値 Quo から徐々に変化させることを開始してから変化分比 ΔQv / ΔQu の値を取得するまでのシーケンスを、ここでは、変化分比取得シーケンスと呼ぶ。
本発明の光源装置においては、変化分比取得シーケンスによって取得した前記変化分比 ΔQv / ΔQu を評価して、前記検査対象要素光源の異常を検知することができ、その理由を以下において説明する。
The sequence from the start of gradually changing the output power correlation amount Qu of the element light source to be inspected from the initial value Quo until the value of the change ratio ΔQv / ΔQu is obtained, This is called a fraction acquisition sequence.
In the light source device of the present invention, the change ratio ratio ΔQv / ΔQu acquired by the change ratio acquisition sequence can be evaluated to detect an abnormality of the inspection target element light source, and the reason will be described below.
いま、簡単のため、前記要素光源(U1,U2,…)それぞれに含まれる前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)それぞれは、投入電力から光パワーへの変換効率が全て同じであり、前記集光光学系(Ec1,Ec2,…)と前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)を介して前記出力光束(Fo)に至る光の利用効率に、前記要素光源(U1,U2,…)毎の差異が全く無い、完全に正常な、単純化した場合を仮定し、前記した変化分比取得シーケンスを実施することを考える。
前記検査対象要素光源として前記要素光源(U2)を選択し、前記変動補正要素光源として前記要素光源(U1)を選択したとして、また前記要素光源(U2)に含まれる前記駆動回路(P2a,P2b,…)のなかから、出力電力相関量 Qu の変化を与える操作に使うための駆動回路、すなわち変化操作対象駆動回路として前記駆動回路(P2a)をさらに選択し、前記要素光源(U1)に含まれる前記駆動回路(P1a,P1b,…)のなかから、出力電力相関量 Qv を調整して変化を補正する操作に使うための駆動回路、すなわち補正操作対象駆動回路として前記駆動回路(P1a)をさらに選択したとする。
For simplicity, each of the light emitting elements (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,...) Included in each of the element light sources (U1, U2,...) Has all conversion efficiency from input power to optical power. The element light source (U1, Uc1, Ec2,...) And the light utilization efficiency of the light reaching the output light beam (Fo) through the optical fibers (Ef1, Ef2,. Suppose that there is no difference for each of U2,.
When the element light source (U2) is selected as the element light source to be inspected and the element light source (U1) is selected as the variation correction element light source, the drive circuits (P2a, P2b included in the element light source (U2)) ,...), The drive circuit (P2a) is further selected as a drive circuit for use in an operation that gives a change in the output power correlation amount Qu, that is, a change operation target drive circuit, and is included in the element light source (U1). Among the drive circuits (P1a, P1b,...) To be used for the operation of adjusting the output power correlation amount Qv to correct the change, that is, the drive circuit (P1a) as a correction operation target drive circuit. Assume further selection.
そして前記制御回路(Mc)は、前記駆動回路(P2a)の出力電力相関量 Qu を、徐々に ΔQu だけ増加させることと並行して、前記光量測定データ(Sh)を継続して監視し、その値、すなわち前記出力光束(Fo)の明るさが変化しないよう、前記駆動回路(P1a)の出力電力相関量 Qv を継続して調整する。
前記駆動回路(P2a)の出力電力相関量 Qu を増加させるため、当然、前記光量測定データ(Sh)の値が変化しないためには、前記駆動回路(P1a)の出力電力相関量 Qv は減少させなければならない。
そのようにして出力電力相関量 Qu が ΔQu だけ増加し終えた段階では、前記した単純化した仮定の下では、出力電力相関量 Qv の減少量 ΔQv は ΔQu に等しく、よって ΔQv = ΔQu であり、結局 ΔQv / ΔQu = 1 となるはずであるから、逆に言えば、変化分比 ΔQv / ΔQu の値を評価して、ΔQv / ΔQu = 1 が確認できれば、正常であることが判ることになる。
The control circuit (Mc) continuously monitors the light quantity measurement data (Sh) in parallel with gradually increasing the output power correlation amount Qu of the drive circuit (P2a) by ΔQu, The output power correlation amount Qv of the drive circuit (P1a) is continuously adjusted so that the value, that is, the brightness of the output light beam (Fo) does not change.
In order to increase the output power correlation amount Qu of the drive circuit (P2a), naturally, the output power correlation amount Qv of the drive circuit (P1a) is decreased so that the value of the light quantity measurement data (Sh) does not change. There must be.
Thus, at the stage where the output power correlation amount Qu has been increased by ΔQu, under the above-described simplified assumption, the decrease amount ΔQv of the output power correlation amount Qv is equal to ΔQu, and therefore ΔQv = ΔQu. After all, ΔQv / ΔQu = 1 should be obtained. In other words, if the value of the change ratio ΔQv / ΔQu is evaluated and ΔQv / ΔQu = 1 is confirmed, it is understood that the value is normal.
反対に、前記要素光源(U2)の前記光ファイバ(Ef2)が完全に破断しており、前記要素光源(U2)の光の利用効率が零である、完全に異常な、単純化した場合を仮定し、前記した変化分比取得シーケンスを実施することを考える。
この仮定の下では、前記駆動回路(P2a)の出力電力相関量 Qu を増加させても、前記発光素子(Y2a)から発した光は前記光ファイバ(Ef2)の前記出射端(Eo2)から全く出て来ないため、当然、前記制御回路(Mc)が前記駆動回路(P1a)の出力電力相関量 Qv を変化させなくても前記光量測定データ(Sh)の値は変化しない。
したがって ΔQv = 0 であり、結局 ΔQv / ΔQu = 0 となるはずであるから、逆に言えば、変化分比 ΔQv / ΔQu の値を評価して、ΔQv / ΔQu = 0 なる結果を得れば、異常であることが判ることになる。
On the contrary, the optical fiber (Ef2) of the element light source (U2) is completely broken, and the light use efficiency of the element light source (U2) is zero. Assume that the change ratio acquisition sequence described above is performed.
Under this assumption, even if the output power correlation amount Qu of the drive circuit (P2a) is increased, the light emitted from the light emitting element (Y2a) is completely transmitted from the emission end (Eo2) of the optical fiber (Ef2). Of course, since the control circuit (Mc) does not change the output power correlation amount Qv of the drive circuit (P1a), the value of the light quantity measurement data (Sh) does not change.
Therefore, since ΔQv = 0 and eventually should be ΔQv / ΔQu = 0, conversely, if the change ratio ΔQv / ΔQu is evaluated and the result ΔQv / ΔQu = 0 is obtained, It turns out that it is abnormal.
さらに前記要素光源(U1)の前記光ファイバ(Ef1)が完全に破断しており、前記要素光源(U1)の光の利用効率が零である、完全に異常な、単純化した場合を仮定し、前記した変化分比取得シーケンスを実施することを考える。
この仮定の下では、前記駆動回路(P1a)の出力電力相関量 Qv をいくら変化させても、前記発光素子(Y1a)から発した光は前記光ファイバ(Ef1)の前記出射端(Eo1)から全く出て来ないため、当然、前記制御回路(Mc)が与えた前記駆動回路(P2a)の出力電力相関量 Qu の変化に起因する前記光量測定データ(Sh)の値の変化を打ち消すことができない。
この症状は、前記駆動回路(P2a)の出力電力相関量 Qu を、初期値 Quo から徐々に変化させることを開始すれば、ΔQu まで変化させずとも早期に判明するから、判明し次第、変化分比取得シーケンスを中止すればよい。
この状況を、前記した例に対応して、敢えて数学的に表現すると ΔQv = ∞ であり、結局 ΔQv / ΔQu = ∞ となるはずであるから、逆に言えば、変化分比 ΔQv / ΔQu の値を評価して、ΔQv / ΔQu = ∞ なる結果を得ても、異常であることが判ることになる。
ただし、この場合は、異常の有無を検査する対象とする要素光源の異常ではないため、特別の扱いをする必要がある。
特別の扱いとは、具体的には、例えば、この状況を検知した場合は、変化分比取得シーケンスを直ちに中止して元の状態に戻し、稼働中の前記要素光源が3個以上ある光源装置の場合は、前記変動補正要素光源の選択をやり直すことが好適である。
Further, it is assumed that the optical fiber (Ef1) of the element light source (U1) is completely broken and the light use efficiency of the element light source (U1) is zero, which is completely abnormal and simplified. Consider that the change ratio acquisition sequence described above is performed.
Under this assumption, no matter how much the output power correlation amount Qv of the drive circuit (P1a) is changed, the light emitted from the light emitting element (Y1a) is emitted from the emission end (Eo1) of the optical fiber (Ef1). Since it does not appear at all, naturally, the change in the value of the light quantity measurement data (Sh) caused by the change in the output power correlation amount Qu of the drive circuit (P2a) given by the control circuit (Mc) can be canceled. Can not.
This symptom can be found early without changing the output power correlation amount Qu of the drive circuit (P2a) from the initial value Quo without changing it to ΔQu. The ratio acquisition sequence may be stopped.
If this situation is expressed mathematically corresponding to the above-mentioned example, ΔQv = ∞, which should eventually become ΔQv / ΔQu = ∞. In other words, the value of the change ratio ΔQv / ΔQu Even if the result of ΔQv / ΔQu = ∞ is obtained by evaluating the above, it is understood that it is abnormal.
However, in this case, it is not an abnormality of the element light source to be inspected for the presence or absence of abnormality, and special treatment is required.
Specifically, for example, when this situation is detected, the change ratio acquisition sequence is immediately stopped to return to the original state, and the light source device having three or more element light sources in operation In this case, it is preferable to reselect the variation correction element light source.
以上において説明したように、変化分比取得シーケンスを実施して変化分比 ΔQv / ΔQu を評価すれば、前記要素光源(U1,U2,…)の異常の有無を検知できることが理解できる。
当然ながら、現実の光源装置においては、いま仮定した単純化した条件が厳密に当て嵌まるとは限らず、変化分比 ΔQv / ΔQu が、必ず正確に 1 または 0、∞ の何れかになる訳ではないため、異常と判定するための閾値を決めて評価するなどの工夫が必要である。
As described above, it can be understood that the presence or absence of abnormality of the element light sources (U1, U2,...) Can be detected by executing the change ratio acquisition sequence and evaluating the change ratio ratio ΔQv / ΔQu.
Naturally, in the actual light source device, the simplified condition assumed here is not strictly applied, and the change ratio ΔQv / ΔQu is not necessarily exactly 1 or 0, ∞. Therefore, it is necessary to devise a method for determining and evaluating a threshold value for determining an abnormality.
ここで、正常の場合も、異常であっても、前記した変化分比取得シーケンスによって前記出力光束(Fo)の明るさが変化することが無い点に注意されたい。
そうなる理由は、前記した説明から明らかなように、前記出力光束(Fo)の明るさが変化しないように、前記制御回路(Mc)が、前記駆動回路(P1a)の出力電力相関量 Qv を意図的にフィードバック制御しているからであり、この特長により、本発明の光源装置は、例えばプロジェクタ用の光源として利用した場合、映像の投影中においても変化分比取得シーケンスを定期的に実施するなどして、光源装置の異常の有無を常時監視することができるようになる。
Here, it should be noted that the brightness of the output light beam (Fo) is not changed by the above-described change ratio acquisition sequence, whether normal or abnormal.
As is apparent from the above description, the reason for this is that the control circuit (Mc) sets the output power correlation amount Qv of the drive circuit (P1a) so that the brightness of the output light beam (Fo) does not change. This is because the feedback control is intentionally performed. Due to this feature, when the light source device of the present invention is used as a light source for a projector, for example, the change ratio acquisition sequence is periodically performed even during image projection. Thus, it becomes possible to constantly monitor the presence or absence of abnormality of the light source device.
なお、先の説明では、検査対象要素光源の出力電力相関量 Qu を徐々に、すなわち遅い速度で変化させる旨を記載したが、その理由は、もし変化が速過ぎる場合は、前記出力光束(Fo)の光量が変化しないように、変動補正要素光源のフィードバック制御が追いつかずに、前記出力光束(Fo)の光量が変動してしまうからである。
したがって、出力電力相関量 Qu を変化させる速度の遅さの程度については、前記したフィードバック制御が十分に追いつき、例えばプロジェクタ用など、光源装置の用途の照らして必要とされる、前記出力光束(Fo)の光量の安定性に対する精度が達成可能となる程度の遅さであればよい。
In the above description, it has been described that the output power correlation amount Qu of the element light source to be inspected is changed gradually, that is, at a slow speed. The reason is that if the change is too fast, the output luminous flux (Fo This is because the light amount of the output light beam (Fo) fluctuates without the feedback control of the fluctuation correction element light source catching up so that the light amount of () does not change.
Therefore, with respect to the degree of slowness in changing the output power correlation amount Qu, the above-described feedback control sufficiently catches up, and the output light flux (Fo) required in light of the use of the light source device, for example, for projectors. ) As long as the accuracy with respect to the stability of the light quantity can be achieved.
また、前記出力電力相関量 Qu を変化させる量 ΔQu の符号については、正または負の何れの選択も可能である。
一方、ΔQu の大きさ、すなわち絶対値については、これがあまりにも微小であれば、正確な評価・判定ができないため、光源装置の用途に照らして求められる異常検知に関する誤検知確率の低さを、達成するために必要なダイナミックレンジやSN比(信号対ノイズ比)が実現できる程度の、適度な大きさを与える必要があるが、具体的には実験的に決めるとよい。
The sign of the amount ΔQu that changes the output power correlation amount Qu can be either positive or negative.
On the other hand, if the magnitude of ΔQu, that is, the absolute value is too small, accurate evaluation / determination cannot be performed. Therefore, the low detection error probability related to abnormality detection required in light of the use of the light source device is It is necessary to give an appropriate size to the extent that a dynamic range and an SN ratio (signal-to-noise ratio) necessary for achieving it can be realized, but specifically, it may be determined experimentally.
先述の単純化した例においては、完全に破断した光ファイバでは、出射端から光が全く出て来ないものとして説明したが、実際の光源装置においては、破断の状態によっては、減衰した光が出て来る場合があり得る。
また、発光素子の劣化や駆動回路の故障が原因で、弱い光しか出て来こない場合があり得る。
ここでは、前記検査対象要素光源に前記駆動回路が複数個存在するときに、これらを区別して検知する方法について述べる。
In the simplified example described above, it has been described that a completely broken optical fiber does not emit any light from the exit end. However, in an actual light source device, depending on the state of breakage, attenuated light may be emitted. It can come out.
In addition, only weak light may be emitted due to deterioration of the light emitting element or failure of the drive circuit.
Here, a method of distinguishing and detecting when there are a plurality of the drive circuits in the inspection target element light source will be described.
前記検査対象要素光源として選択された前記要素光源(U2)に、複数個の前記駆動回路(P2a,P2b,…)が存在するときは、そのうちの1個を前記した変化操作対象駆動回路として選択し、選択された前記駆動回路の出力電力相関量を変化させることによって前記駆動回路全体を総合した出力電力相関量 Qu を変化させて変化分比取得シーケンスを実施することを、前記検査対象要素光源に属する前記駆動回路(P2a,P2b,…)の全てに亘って順に実行する。
このようにすることにより、前記駆動回路(P2a,P2b,…)のそれぞれに対応して変化分比 ΔQv / ΔQu を取得し、そのうちの最も大きい値を選択して調べ、それが規定した閾値に満たないと評価された場合は、前記検査対象要素光源に属する前記光ファイバ(Ef2)において、破断等の異常を検知したと見なすことができる。
その理由は、ある光ファイバが破断している場合、何れの発光素子から発した光であるかには関係無く、その光ファイバを通る光は全て減衰するため、劣化が最も進んでいない発光素子による検査、すなわち変化分比 ΔQv / ΔQu の最も大きい値によって評価するだけで十分だからである。
当然、前記要素光源(U2)の前記発光素子(Y2a,Y2b,…)の全ての劣化、または前記駆動回路(P2a,P2b,…)の全ての故障が原因で異常が検知される可能性も、原理的には排除できないが、前記したように、光ファイバの破断は、被覆材の焼損などの重大事故につながる可能性があるため、仮に誤検知であっても、光源装置全体の稼動停止や、検査対象要素光源のみの部分的稼動停止など、安全側の対策を発動させる結果になるだけであるため、大きな問題ではない。
When the element light source (U2) selected as the inspection target element light source includes a plurality of the drive circuits (P2a, P2b,...), One of them is selected as the change operation target drive circuit. And changing the output power correlation amount of the selected drive circuit to change the total output power correlation amount Qu of the entire drive circuit, and performing the change ratio acquisition sequence. Are sequentially executed over all of the drive circuits (P2a, P2b,...) Belonging to.
In this way, the change ratio ΔQv / ΔQu is obtained corresponding to each of the drive circuits (P2a, P2b,...), The largest value is selected and examined, and the threshold value defined by it is determined. When it is evaluated that it does not satisfy, it can be considered that an abnormality such as a break has been detected in the optical fiber (Ef2) belonging to the inspection target element light source.
The reason for this is that when a certain optical fiber is broken, all light passing through the optical fiber is attenuated regardless of which light emitting element emits the light, so that the light emitting element that has not progressed most deteriorates. This is because it is sufficient to evaluate by the inspection according to the above, that is, by evaluating with the largest value of the change ratio ΔQv / ΔQu.
Of course, an abnormality may be detected due to all deterioration of the light emitting elements (Y2a, Y2b,...) Of the element light source (U2) or all failures of the drive circuits (P2a, P2b,...). Although, in principle, it cannot be eliminated, as mentioned above, optical fiber breakage can lead to serious accidents such as burnout of the coating material. It is not a big problem because it only results in activating safety measures such as partial stoppage of only the inspection target element light source.
また、前記した、取出された最も大きい変化分比 ΔQv / ΔQu の値をその検査対象要素光源における変化分比基準値とし、前記駆動回路(P2a,P2b,…)のそれぞれを変化操作対象駆動回路に選択して取得した前記変化分比 ΔQv / ΔQu についての前記変化分比基準値に対する比の値、すなわち維持指数を計算する。
これらを1個づつ調べ、それが規定した閾値に満たないと評価されたものを見出した場合は、対応する前記駆動回路と、それに接続される前記発光素子との組の異常を検知したと見なすことができる。
その理由は、同じ波長帯域に属する発光素子では、投入電力から光パワーへの変換効率は元々個体差は少ないため、維持指数が小さい前記駆動回路と前記発光素子との組では、駆動回路または発光素子の何れかまたは両方の劣化が進んでいると考えられるからである。
ここで得た情報のみからは、駆動回路と発光素子の何れの異常であるかは識別できないが、この異常が検出された前記組に対しては、前記駆動回路の稼動の停止など、安全のための対応を実施することができる。
Further, the value of the largest change ratio ΔQv / ΔQu extracted as described above is used as the change ratio reference value in the inspection target element light source, and each of the drive circuits (P2a, P2b,...) Is changed operation target drive circuit. The value of the ratio with respect to the change ratio reference value for the change ratio ΔQv / ΔQu obtained by selecting the above, that is, the maintenance index is calculated.
When these are examined one by one and if it is found that they are evaluated as not satisfying the prescribed threshold value, it is considered that an abnormality in the pair of the corresponding driving circuit and the light emitting element connected thereto is detected. be able to.
The reason for this is that light-emitting elements belonging to the same wavelength band originally have little individual difference in the conversion efficiency from input power to optical power. Therefore, in the combination of the drive circuit and the light-emitting element with a small maintenance index, the drive circuit or light emission This is because one or both of the elements are considered to be deteriorated.
Only the information obtained here cannot identify which abnormality of the drive circuit and the light emitting element, but for the set in which this abnormality is detected, safety such as stoppage of the operation of the drive circuit is possible. Can be implemented.
いま、前記検査対象要素光源に前記駆動回路が複数個存在するときの扱いについて述べたが、ここでは、同様に前記変動補正要素光源に前記駆動回路が複数個存在するときの扱いについて述べる。
先述の単純化した例において述べた特別の扱いとした現象は、前記光ファイバの破断のみならず、前記変動補正要素光源における前記発光素子の劣化や前記駆動回路の故障によっても発生し得る。
前記変動補正要素光源の前記駆動回路全体を総合した出力電力相関量 Qv を変化させるための前記駆動回路の1個を選択する場合は、その駆動回路またはそれに接続された発光素子が完全に故障・劣化して光を全く発しないものを選択しないことは当然として、そのようなものと対極にある、可能な限り劣化の少ない健全な、すなわち投入電力から光パワーへの変換効率の高い前記駆動回路と前記発光素子との組を選択することが好適である。
Now, the handling when there are a plurality of the drive circuits in the element light source to be inspected has been described, but here the handling when there are a plurality of the drive circuits in the variation correction element light source will be described.
The specially treated phenomenon described in the simplified example described above may occur not only due to breakage of the optical fiber, but also due to deterioration of the light emitting element in the fluctuation correction element light source or failure of the drive circuit.
When selecting one of the drive circuits for changing the output power correlation amount Qv for the entire drive circuit of the fluctuation correction element light source, the drive circuit or the light emitting element connected thereto is completely broken. Of course, it is not necessary to select a device that does not emit light at all, and the drive circuit that is opposite to such a device is healthy with as little deterioration as possible, that is, with high conversion efficiency from input power to optical power. It is preferable to select a combination of the light emitting element and the light emitting element.
すなわち、前記変動補正要素光源として選択された前記要素光源(U1)に、複数個の前記駆動回路(P1a,P1b,…)が存在するときは、そのうちの1個を前記した補正操作対象駆動回路として選択し、選択された前記駆動回路の出力電力相関量を変化させることによって前記駆動回路全体を総合した出力電力相関量 Qv を変化させて変化分比取得シーケンスを実施することを、前記変動補正要素光源に属する前記駆動回路(P1a,P1b,…)の全てに亘って順に実行する。
ただし、変化分比取得シーケンスの実施のための前記検査対象要素光源は適当な1個を選択しておく。
このようにすることにより、前記駆動回路(P1a,P1b,…)のそれぞれに対応して変化分比 ΔQv / ΔQu が取得されるが、そのうちの最も小さい値を与える前記駆動回路を選択すればよい。
理由は、投入電力から光パワーへの変換効率が高いほど、与えた出力電力相関量 Qu の変化に起因する光量測定データの変化を打ち消すために必要な出力電力相関量 Qv の変化は小さくて済むからである。
That is, when the element light source (U1) selected as the variation correction element light source includes a plurality of the drive circuits (P1a, P1b,...), One of them is the correction operation target drive circuit described above. Changing the output power correlation amount of the selected drive circuit, and changing the output power correlation amount Qv for the entire drive circuit, and performing the change ratio acquisition sequence. This is executed in order over all the drive circuits (P1a, P1b,...) Belonging to the element light source.
However, one appropriate inspection target element light source for performing the change ratio acquisition sequence is selected in advance.
By doing this, the change ratio ΔQv / ΔQu is obtained corresponding to each of the drive circuits (P1a, P1b,...), And the drive circuit that gives the smallest value among them can be selected. .
The reason is that the higher the conversion efficiency from input power to optical power, the smaller the change in the output power correlation amount Qv necessary for canceling the change in the light quantity measurement data caused by the change in the applied output power correlation amount Qu. Because.
いま述べた方法は、前記変動補正要素光源のなかから前記駆動回路の1個を選択するために、記載のようなシーケンスを実施するものであった。
しかし、このようなシーケンスを特別に実施せずとも、先に説明した、前記検査対象要素光源において、前記駆動回路のそれぞれに対応して変化分比 ΔQv / ΔQu を取得し、そのうちの最も大きい値を選択して調べ、それが規定した閾値に満たないと評価された場合は、前記検査対象要素光源に属する前記光ファイバにおいて、破断等の異常を検知するシーケンスを、前記要素光源(U1)を前記検査対象要素光源として実施する際に取得する、最も大きい変化分比 ΔQv / ΔQu の値を与えた前記駆動回路を選択すればよい。
理由は、その駆動回路が投入電力から光パワーへの変換効率が最も高い前記駆動回路と前記発光素子との組に対応するからである。
The method just described implements the sequence as described in order to select one of the drive circuits from the variation correction element light source.
However, even if such a sequence is not specifically performed, the change ratio ΔQv / ΔQu is obtained corresponding to each of the drive circuits in the element light source to be inspected, and the largest value among them is obtained. If it is evaluated that it does not meet the prescribed threshold value, a sequence for detecting an abnormality such as a break in the optical fiber belonging to the element light source to be inspected is changed to the element light source (U1). What is necessary is just to select the said drive circuit which gave the value of the largest variation | change_quantity ratio (DELTA) Qv / (DELTA) Qu acquired when implementing as said inspection object element light source.
The reason is that the drive circuit corresponds to a set of the drive circuit and the light emitting element having the highest conversion efficiency from input power to optical power.
前記要素光源(U1,U2,…)全体のなかから前記変動補正要素光源の1個を選択するに際しては、光ファイバが、完全に破断して出射端から光が全く出て来ないものや、破断によって減衰した光が出て来るようなものを、前記変動補正要素光源を選択しないようにするため、可能な限り発光素子の出力光量から出力光束(Fo)の光量への伝達効率の高い前記要素光源を選択することが好適である。
しかし、この伝達効率の測定を可能にするためには、例えば前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の個々への入力光量を測定できるようにする必要があり、コスト高となってしまうため、代わりに、前記した、前記要素光源(U1,U2,…)それぞれにおいて可能な限り投入電力から光パワーへの変換効率の高い前記駆動回路と前記発光素子との組を選択することを前提として、前記要素光源(U1,U2,…)のうちで、最も高い投入電力から光パワーへの変換効率を有する前記駆動回路と前記発光素子との組を含む前記要素光源を前記変動補正要素光源として選択すればよい。
When selecting one of the fluctuation correction element light sources from the whole of the element light sources (U1, U2,...), The optical fiber is completely broken and no light comes out from the emission end, In order not to select the fluctuation correction element light source for light that is attenuated by breakage, the transmission efficiency from the output light amount of the light emitting element to the light amount of the output light beam (Fo) is as high as possible. It is preferred to select an element light source.
However, in order to enable measurement of this transmission efficiency, for example, it is necessary to be able to measure the amount of light input to each of the optical fibers (Ef1, Ef2,...), Which increases the cost. Instead, on the assumption that each of the element light sources (U1, U2,...) Has a high conversion efficiency from input power to optical power as much as possible in each element light source (U1, U2,...) Among the element light sources (U1, U2,...), The element light source including the combination of the drive circuit and the light emitting element having the conversion efficiency from the highest input power to optical power is selected as the variation correction element light source. do it.
このことは、取りも直さず、前記変動補正要素光源として選択可能な前記要素光源のうち、最も小さい値の前記変化分比 ΔQv / ΔQu を与えるものを選択すればよいことを意味する。
理由は、先述と同様に、投入電力から光パワーへの変換効率が高いほど、与えた出力電力相関量 Qu の変化に起因する光量測定データの変化を打ち消すために必要な出力電力相関量 Qv の変化は小さくて済むからである。
よって結局、前記要素光源(U1,U2,…)全体に含まれる前記駆動回路と前記発光素子との組の全体のなかで、最も大きな出力電力相関量 Qu が取得される前記駆動回路と前記発光素子との組を含む前記要素光源を前記変動補正要素光源として選択すればよいことが判る。
なお、前記変動補正要素光源の選択が完了後は、そのなかから補正操作対象駆動回路として、最も投入電力から光パワーへの変換効率の高い前記駆動回路と前記発光素子との組を選択することが好適であるが、さらに、例えば2番目に投入電力から光パワーへの変換効率の高い前記駆動回路と前記発光素子との組を、補正操作対象駆動回路として加えたり、さらに3番目に投入電力から光パワーへの変換効率の高い前記駆動回路と前記発光素子との組を加えるなどとしてもよい。
This means that the element light source that can be selected as the fluctuation correction element light source may be selected as the element that gives the change ratio ΔQv / ΔQu with the smallest value.
As described above, the reason is that the higher the conversion efficiency from input power to optical power, the higher the output power correlation amount Qv necessary to cancel the change in the light quantity measurement data caused by the change in the applied output power correlation amount Qu. The change is small.
Therefore, in the end, the drive circuit and the light emission from which the largest output power correlation amount Qu is obtained in the entire set of the drive circuit and the light emitting element included in the entire element light source (U1, U2,...). It can be seen that the element light source including the pair with the element may be selected as the variation correction element light source.
After the selection of the fluctuation correction element light source is completed, a combination of the drive circuit and the light emitting element having the highest conversion efficiency from input power to optical power is selected as a correction operation target drive circuit. In addition, for example, a pair of the drive circuit and the light emitting element having the second highest conversion efficiency from input power to optical power is added as a correction operation target drive circuit, or the third is input power. A combination of the drive circuit and the light emitting element having high conversion efficiency from light to optical power may be added.
したがって、先に説明した、前記検査対象要素光源において、前記駆動回路のそれぞれに対応して変化分比 ΔQv / ΔQu を取得し、そのうちの最も大きい値を選択して調べ、それが規定した閾値に満たないと評価された場合は、前記検査対象要素光源に属する前記光ファイバにおいて、破断等の異常を検知するシーケンスや、前記駆動回路と、それに接続される前記発光素子との組の異常を検知するシーケンスとも合わせた、一つの大きなシーケンス、すなわち要素光源走査総合検査シーケンスによって前記変動補正要素光源の決定を行うことが好適であり、この要素光源走査総合検査シーケンスの一例を以下に述べる。 Therefore, in the element light source to be inspected as described above, the change ratio ΔQv / ΔQu is obtained corresponding to each of the drive circuits, the largest value is selected and examined, and the threshold value defined by it is determined. If it is evaluated as not satisfying, in the optical fiber belonging to the element light source to be inspected, a sequence for detecting an abnormality such as a break or a combination of the drive circuit and the light emitting element connected thereto is detected. It is preferable to determine the variation correction element light source by one large sequence, that is, the element light source scanning comprehensive inspection sequence, and an example of this element light source scanning comprehensive inspection sequence will be described below.
先ず、前記要素光源(U1,U2,…)のなかから適当な1個、例えば1番目の前記要素光源(U1)を選択して仮の変動補正要素光源とし、それに含まれる前記駆動回路(P1a,P1b,…)のなかから適当な1個、例えば1番目の前記駆動回路(P1a)を補正操作対象駆動回路として選択する。
次に、前記要素光源(U1,U2,…)の2番目の前記要素光源(U2)を検査対象要素光源として選択し、この要素光源に含まれる前記発光素子(Y2a,Y2b,…)の全部に亘って、1番目の駆動回路(P2a)から順に、1個づつ変化操作対象駆動回路として選択した上で変化分比取得シーケンスを実施して変化分比 ΔQv / ΔQu を取得することにより、変化分比 ΔQv / ΔQu の値の列 R21,R22,… を生成する。
そして、この列のなかの最大値 Rm2 を、この要素光源における変化分比基準値として抽出し、前記した変化分比の列 R21,R22,… の各値を最大値 Rm2 で除して算出した値、すなわち維持指数の列 R21/Rm2,R22/Rm2,… を生成する。
そこで、この維持指数の列のなかで、規定した閾値に満たないものがあれば、その維持指数の値に対応する前記駆動回路と、それに接続される前記発光素子との組の異常を検知する。
First, an appropriate one of the element light sources (U1, U2,...), For example, the first element light source (U1), is selected as a temporary fluctuation correction element light source, and the drive circuit (P1a) included therein is selected. , P1b,...), An appropriate one, for example, the first drive circuit (P1a) is selected as a correction operation target drive circuit.
Next, the second element light source (U2) of the element light sources (U1, U2,...) Is selected as an inspection target element light source, and all of the light emitting elements (Y2a, Y2b,...) Included in this element light source are selected. Then, in order from the first drive circuit (P2a), the change operation ratio is obtained by selecting the change operation target drive circuits one by one and performing the change ratio acquisition sequence to acquire the change ratio ΔQv / ΔQu. A sequence of values R21, R22,... Of the ratio ΔQv / ΔQu is generated.
Then, the maximum value Rm2 in this column is extracted as the change ratio reference value for this element light source, and each value in the change ratio column R21, R22,... Is divided by the maximum value Rm2. Generate a sequence of values, ie, maintenance indices R21 / Rm2, R22 / Rm2,.
Therefore, if any of the maintenance index columns does not satisfy the prescribed threshold value, an abnormality in the set of the drive circuit corresponding to the maintenance index value and the light emitting element connected thereto is detected. .
そして、いま述べた前記要素光源(U2)に対して実施したことと同様の処理を、前記要素光源(U1,U2,…)の3番目およびそれ以降の、残りの要素光源全部に亘って、1個づつ順に選択して実施し、変化分比基準値の列 Rm2,Rm3,… を生成する。
これだけでは、仮の変動補正要素光源として選択した前記要素光源(U1)に関する情報が欠けているため、今度は、前記要素光源(U1)を除く前記要素光源全体のなかから適当な1個、例えば2番目の前記要素光源(U2)を選択して仮の変動補正要素光源とし、それに含まれる、前記駆動回路(P2a,P2b,…)のなかから適当な1個、例えば前記変化分比基準値 Rm2 を与えた駆動回路を補正操作対象駆動回路として選択する。
そして、前記要素光源(U1)を検査対象要素光源として選択し、前記した前記要素光源(U2)に対して実施したことと同様の処理を実施して、変化分比基準値 Rm1’を取得する。
さらに前記要素光源(U1)および前記要素光源(U2)を除く前記要素光源全体のなかから、比較対象としての適当な1個、例えば3番目の要素光源を検査対象要素光源として選択し、変化分比基準値 Rm3’を取得するとこの Rm3’に対する Rm3 の比が、前記要素光源(U2)を変動補正要素光源として取得した変化分比に対する前記要素光源(U1)を変動補正要素光源として取得した変化分比の比を与えるから、次式、
Rm1 = Rm1’・ Rm3 / Rm3’
によって、他と比較可能な前記要素光源(U1)に関する変化分比基準値が求められ、互いに比較可能な変化分比基準値の列 Rm1,Rm2,Rm3,… が決定される。
Then, the same processing as that performed for the element light source (U2) just described is applied to all the remaining element light sources of the third and subsequent element light sources (U1, U2,...). One by one is selected and executed in sequence, and a sequence of change ratio reference values Rm2, Rm3,... Is generated.
By this alone, information on the element light source (U1) selected as the temporary fluctuation correction element light source is lacking, so this time, an appropriate one of the element light sources excluding the element light source (U1), for example, The second element light source (U2) is selected as a temporary fluctuation correction element light source, and one of the drive circuits (P2a, P2b,...) Included therein, for example, the change ratio reference value is included. The drive circuit given Rm2 is selected as the correction operation target drive circuit.
Then, the element light source (U1) is selected as the inspection target element light source, and the same processing as that performed for the element light source (U2) is performed to obtain the change ratio reference value Rm1 ′. .
Furthermore, an appropriate one as a comparison target, for example, the third element light source is selected as an inspection target element light source from the entire element light sources excluding the element light source (U1) and the element light source (U2), and the change amount is changed. When the ratio reference value Rm3 ′ is obtained, the ratio of Rm3 to Rm3 ′ is a change obtained by using the element light source (U1) as the fluctuation correction element light source with respect to the change ratio obtained by using the element light source (U2) as the fluctuation correction element light source. Since the ratio of the fraction is given,
Rm1 = Rm1 '・ Rm3 / Rm3'
Thus, a change ratio reference value for the element light source (U1) that can be compared with the other is obtained, and a sequence of change ratio reference values Rm1, Rm2, Rm3,.
そして、この列のなかの最大値 Rg を総合変化分比基準値として抽出し、前記した変化分比基準値の列 Rm1,Rm2,Rm3,… の各値を総合変化分比基準値 Rg で除して算出した値、すなわち総合維持指数 Rm1/Rg,Rm2/Rg,Rm3/Rg,… を生成する。
そこで、この総合維持指数の列のなかで、規定した閾値に満たないものがあれば、その総合維持指数の値に対応する前記要素光源に属する前記光ファイバにおける破断等の異常を検知する。
Then, the maximum value Rg in this column is extracted as a total change ratio reference value, and each value of the above-described change ratio reference value column Rm1, Rm2, Rm3,... Is divided by the total change ratio reference value Rg. That is, the values calculated as above, that is, the overall maintenance indexes Rm1 / Rg, Rm2 / Rg, Rm3 / Rg,.
Therefore, if any of the total maintenance index columns does not satisfy the specified threshold value, an abnormality such as a break in the optical fiber belonging to the element light source corresponding to the value of the total maintenance index is detected.
以上において述べた要素光源走査総合検査シーケンスによって、前記駆動回路と、それに接続される前記発光素子との組の異常を検知、および前記光ファイバにおける破断等の異常を検知を試行するとともに、前記要素光源それぞれ毎において変化分比基準値を与える駆動回路が決定され、そのうちの最大値である総合変化分比基準値を与える要素光源が決定されるから、要素光源走査総合検査シーケンスは間欠的な実施とし、その間の期間においては、これらの決定された情報に基づいて、変動補正要素光源の選択や、補正操作対象駆動回路の選択、検査対象要素光源からの変化操作対象駆動回路の選択を行う、簡素化された検査シーケンスとしてもよい。 The element light source scanning comprehensive inspection sequence described above tries to detect an abnormality in the set of the drive circuit and the light emitting element connected to the drive circuit, and detect an abnormality such as a break in the optical fiber. The drive circuit that gives the change ratio reference value is determined for each light source, and the element light source that gives the maximum change ratio reference value, which is the maximum value, is determined. Therefore, the element light source scanning comprehensive inspection sequence is performed intermittently. In the period between them, based on the determined information, selection of the variation correction element light source, selection of the correction operation target drive circuit, selection of the change operation target drive circuit from the inspection target element light source, A simplified inspection sequence may be used.
先に、前記検査対象要素光源の出力電力相関量 Qu を初期値 Quo から Quo + ΔQu まで徐々に変化させながら、前記出力光束(Fo)の光量が変化しないよう、前記変動補正要素光源の出力電力相関量 Qv を初期値 Qvo から Qvo − ΔQv まで変化させて、変化分比 ΔQv / ΔQu の値を取得することを述べた。
そのとき、前記変化分比の取得後の処理については言及しなかったが、前記検査対象要素光源および前記変動補正要素光源の出力電力相関量 Qu および Qv を、変化させる前の、元の状態に戻してもよいが、特段の不都合が無ければ、元の状態に戻さずにおく処理とすることにより、処理時間が節約できる利点を得ることができる。
ただし、この処理の場合、変化分比取得シーケンスの開始に際しては、同じ要素光源を変動補正要素光源とした前回の変化分比取得シーケンスにおいて前記検査対象要素光源に設定した、前記出力電力相関量 Qu の変化分 ΔQu とは逆符号の変化分 ΔQu を、次に選択された前記検査対象要素光源に設定する、すなわち正の変化分と負の変化分とを交互に設定することが好適である。
First, the output power correlation amount Qu of the inspection target element light source is gradually changed from the initial value Quo to Quo + ΔQu, and the output power of the fluctuation correction element light source is not changed so that the light quantity of the output light beam (Fo) does not change. It was described that the correlation amount Qv is changed from the initial value Qvo to Qvo−ΔQv to obtain the value of the change ratio ΔQv / ΔQu.
At that time, the processing after acquisition of the change ratio was not mentioned, but the output power correlation amounts Qu and Qv of the inspection object light source and the fluctuation correction element light source are returned to the original state before being changed. However, if there is no particular inconvenience, it is possible to obtain an advantage that processing time can be saved by performing the processing without returning to the original state.
However, in the case of this process, at the start of the change ratio acquisition sequence, the output power correlation amount Qu set to the inspection target element light source in the previous change ratio acquisition sequence in which the same element light source is the fluctuation correction element light source. It is preferable to set the change ΔQu having the opposite sign to the change ΔQu of the next to the selected element light source to be inspected, that is, to set the positive change and the negative change alternately.
理由は、例えば負の、すなわち減少する方向の出力電力相関量 Qu の変化を前記検査対象要素光源に対して与えるならば、前記変動補正要素光源は出力電力相関量 Qv を増加させることになるが、これを元の状態に戻さずに、次の検査対象要素光源に対しても同じく減少する方向の出力電力相関量 Qu の変化を与えることを繰り返したならば、前記変動補正要素光源の出力電力相関量 Qv が増加し続けることになり、その結果、能力の限界に達して処理が続行できなくなったり、前記要素光源(U1,U2,…)の間の電力バランスが崩れて劣化の進行速度のバランスが崩れるなどの不都合が生じるからである。
この不都合が生じることは、正の変化を与える場合でも同様である。
同じ理由により、前記検査対象要素光源の1個の駆動回路に注目したとき、同じ駆動回路を変化操作対象駆動回路として選択する場合は、変化分比取得シーケンスのために正と負の出力電力相関量 Qu の変化を交互に与えることが好適である。
The reason is that, for example, if a change in the output power correlation amount Qu in a negative or decreasing direction is given to the inspection target element light source, the fluctuation correction element light source increases the output power correlation amount Qv. If the change of the output power correlation quantity Qu in the same decreasing direction is repeated for the next element light source to be inspected without returning this to the original state, the output power of the fluctuation correcting element light source As a result, the correlation amount Qv continues to increase, and as a result, the capacity limit is reached and processing cannot be continued, or the power balance between the element light sources (U1, U2,. This is because inconvenience such as loss of balance occurs.
This inconvenience occurs even when a positive change is given.
For the same reason, when paying attention to one drive circuit of the element light source to be inspected, if the same drive circuit is selected as the change operation target drive circuit, the positive and negative output power correlations for the change ratio acquisition sequence It is preferred to provide a change in the quantity Qu alternately.
なお、前記変化分比の取得後に、前記検査対象要素光源および前記変動補正要素光源の出力電力相関量 Qu および Qv を、変化分比取得シーケンス開始前の元の状態に戻す場合は、それぞれの初期値 Quo および Qvo を設定することにより、一足飛びに戻す方法もあるが、この場合、発光素子の発熱状態が急に変化することによる、出力光束(Fo)の総合した光量の不連続が発生する可能性があるため、変化分比取得シーケンスのために与えた変化と逆の変化を徐々に与えることによって元の状態に戻すことが好適である。
このことは、前記した特別の扱いの場合に元の状態に戻すときも同様である。
In addition, after the acquisition of the change ratio, the output power correlation amounts Qu and Qv of the inspection target element light source and the variation correction element light source are returned to the original state before the start of the change ratio acquisition sequence. There is also a method of returning to a short jump by setting the values Quo and Qvo, but in this case, a discontinuity in the total light quantity of the output light beam (Fo) may occur due to a sudden change in the heat generation state of the light emitting element Therefore, it is preferable to restore the original state by gradually giving a change opposite to the change given for the change ratio acquisition sequence.
This is the same when returning to the original state in the case of the special handling described above.
前記したように、変化分比取得シーケンスにおける前記出力電力相関量 Qu の変化分 ΔQu の大きさについては、必要なダイナミックレンジやSN比が実現できる程度の、適度な大きさを与えるべきであるが、ΔQu の符号を正または負の何れに設定しても、前記検査対象要素光源または前記変動補正要素光源の何れかにおいて電力を増加させる必要がある。
したがって、(絶対値の)大きな ΔQu を与えようとすると、前記駆動回路と前記発光素子との組が大きな電力増加の余裕を持っている必要があることになり、例えば、前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)の劣化が進行した状態の光源装置においては、実現が困難になる問題がある。
As described above, the magnitude of the change ΔQu of the output power correlation amount Qu in the change ratio acquisition sequence should be given an appropriate size that can realize the necessary dynamic range and SN ratio. Even if the sign of ΔQu is set to either positive or negative, it is necessary to increase power in either the inspection target element light source or the fluctuation correction element light source.
Therefore, to give a large ΔQu (absolute value), the pair of the drive circuit and the light emitting element needs to have a large margin for increasing the power. For example, the light emitting element (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,.
しかし、変化分比取得シーケンスに際しては、前記検査対象要素光源における前記出力電力相関量 Qu の変化分 ΔQu を負に設定することとし、前記変動補正要素光源として選択された前記要素光源に属する、前記駆動回路の複数個によって前記出力電力相関量 Qv の変化分 ΔQv を与えるようにするならば、前記検査対象要素光源で減少させた電力に見合う前記変動補正要素光源での電力増加分を、複数個の前記補正操作対象駆動回路で分担して供給することができるため、前記補正操作対象駆動回路1個あたりが担う電力増加分は僅かで済むようになり、問題を解決することができる。
なお、電力増加を担う複数個の前記補正操作対象駆動回路は、前記変動補正要素光源として選ばれた1個の要素光源から選択してもよいし、前記変動補正要素光源として選ばれた複数個の要素光源から選択するようにしてもよい。
前記補正操作対象駆動回路の選択に際しては、できる限り高い維持指数を示した前記駆動回路から選ぶことが好適である。
However, in the change ratio acquisition sequence, the change ΔQu of the output power correlation amount Qu in the inspection target element light source is set to be negative, and belongs to the element light source selected as the variation correction element light source. If the change ΔQv of the output power correlation amount Qv is given by a plurality of drive circuits, a plurality of power increases in the fluctuation correction element light source corresponding to the power reduced in the element light source to be inspected are plural. Thus, the correction operation target drive circuit can share and supply the power, so that the power increase per one correction operation target drive circuit is small, and the problem can be solved.
The plurality of correction operation target drive circuits responsible for power increase may be selected from one element light source selected as the fluctuation correction element light source, or a plurality of correction operation target drive circuits selected as the fluctuation correction element light source. You may make it select from these element light sources.
When selecting the correction operation target drive circuit, it is preferable to select from the drive circuits that have the highest possible maintenance index.
本発明の光源装置における変化分比取得シーケンスの実施の形態としては、稼動中の前記要素光源(U1,U2,…)の全てを、1個づつ順に前記検査対象要素光源として選択し、変化分比取得シーケンスを実施して前記検査対象要素光源の異常の検知を試行するシーケンス、すなわち検査対象要素光源走査シーケンスを定期的に実施することが好適であるが、いま述べた定期的実施の形態として、例えば10分間毎に間欠的に実施する形態や、間断なく継続的に実施する形態とすることができる。
当然ながら、前記した要素光源走査総合検査シーケンスも、いま述べた検査対象要素光源走査シーケンスの一種である。
As an embodiment of the change ratio acquisition sequence in the light source device of the present invention, all of the element light sources (U1, U2,...) That are in operation are selected as the inspection target element light sources one by one in order, It is preferable to periodically execute the ratio acquisition sequence to try to detect the abnormality of the inspection target element light source, that is, the inspection target element light source scanning sequence, but as the regular embodiment just described, For example, it can be set as the form implemented intermittently every 10 minutes, or the form implemented continuously without interruption.
Of course, the element light source scanning comprehensive inspection sequence described above is also a kind of the inspection object light source scanning sequence described above.
一般に、光源装置に対しては、光量の安定性が求められるが、本発明の光源装置において光量の安定化を実現する場合は、出力光束(Fo)の光量、すなわち前記光量測定データと、その目標値との差異が小さくなるように、前記要素光源(U1,U2,…)全体を合わせた出力電力を増加または減少させるようフィードバック制御する動作、すなわち光量安定化フィードバック制御動作を、前記検査対象要素光源走査シーケンスの定期的実施の合間に挿入することにより実現することができる。
しかし、本発明の光源装置において前記検査対象要素光源走査シーケンスを定期的に実施する際に、変化分比取得シーケンスにおける前記した動作形態である、前記した出力電力相関量 Qu の変化に起因する前記光量測定データの変化が打ち消されるよう、前記変動補正要素光源に属する前記駆動回路に対するフィードバック制御する動作形態を実現する動作形態の一種として、前記光量測定データとその目標値との差異が小さくなるように前記出力電力相関量 Qv を変化させる動作形態とすることにより、前記検査対象要素光源走査シーケンスが、前記した光量安定化フィードバック制御動作を兼ねるようにすることができる。
このようにする場合、例えば前記した前記変化分比の取得後に、前記検査対象要素光源および前記変動補正要素光源の出力電力相関量 Qu および Qv を、変化分比取得シーケンス開始前の元の状態に戻す動作に際しては、前記駆動回路(P1a,P1b,…,P2a,P2b,…)それぞれに与える電力負担量の配分を、例えば均等化するなど、適正化させるよう工夫することができる。
In general, the light source device is required to have stability of the light amount. However, in the light source device of the present invention, when stabilizing the light amount, the light amount of the output light beam (Fo), that is, the light amount measurement data, An operation for performing feedback control so as to increase or decrease the output power of the entire element light sources (U1, U2,...), That is, a light amount stabilization feedback control operation, so as to reduce the difference from the target value, that is, the inspection object. It can be realized by inserting it between periodic implementations of the element light source scanning sequence.
However, when the inspection target element light source scanning sequence is periodically performed in the light source device of the present invention, the operation mode described above in the change ratio acquisition sequence is caused by the change in the output power correlation amount Qu described above. As a kind of operation mode for realizing an operation mode for performing feedback control on the drive circuit belonging to the fluctuation correction element light source so that the change in the light amount measurement data is canceled, the difference between the light amount measurement data and its target value is reduced. Further, by adopting an operation mode in which the output power correlation amount Qv is changed, the inspection target element light source scanning sequence can also serve as the light amount stabilization feedback control operation described above.
In this case, for example, after acquiring the change ratio, the output power correlation amounts Qu and Qv of the inspection target element light source and the variation correction element light source are returned to the original state before the start of the change ratio acquisition sequence. In the returning operation, it can be devised to optimize the distribution of the power burden given to each of the drive circuits (P1a, P1b,..., P2a, P2b,...), For example.
図1に記載の本光源装置に関しては、これまで唯一つの波長帯域に属する発光素子のみを含んでいるものとしてきたが、そうであっても、例えば、R色の発光素子のみを実装した単色のR色の本光源装置と、G色の発光素子のみを実装した単色のG色の本光源装置と、B色の発光素子のみを実装した単色のB色の本光源装置、すなわち、合わせて3台の単色のR色、G色、B色の本光源装置を用いて、例えば、カラー表示が可能なプロジェクタを構成することが可能である。 The present light source device shown in FIG. 1 has been assumed to include only a light emitting element belonging to only one wavelength band so far. R color main light source device, monochromatic G color main light source device in which only G color light emitting elements are mounted, and monochromatic B color main light source device in which only B color light emitting elements are mounted, that is, a total of 3 For example, a projector capable of color display can be configured by using the single light source device of R, G, and B colors.
具体的には、例えば図4のような構造のプロジェクタ光学系において、第1の前記光均一化手段(FmA)の前記入射端(PmiA)に、図1の第1のR色の本光源装置の前記出力光束(Fo)を入力して第1の前記2次元光振幅変調素子(DmjA)をR色で照明し、前記2次元光振幅変調素子(DmjA)からの反射光によって形成されるR色の画像を生成する第1の光学系と、同様に第2の前記光均一化手段(FmA)の前記入射端(PmiA)に、第2のG色の本光源装置の前記出力光束(Fo)を入力して第2の前記2次元光振幅変調素子(DmjA)をG色で照明し、前記2次元光振幅変調素子(DmjA)からの反射光によって形成されるG色の画像を生成する第2の光学系と、第3の前記光均一化手段(FmA)の前記入射端(PmiA)に、第3のB色の本光源装置の前記出力光束(Fo)を入力して第3の前記2次元光振幅変調素子(DmjA)をB色で照明し、前記2次元光振幅変調素子(DmjA)からの反射光によって形成されるB色の画像を生成する第3の光学系とを用意し、生成されたR・G・Bの3色の画像を合成して投影レンズ(Ej2A)を用いてスクリーン(Tj)に投影するように構成すればよい。
なお、前記した3台の本光源装置において、前記制御回路(Mc)は共通とすることができる。
Specifically, for example, in the projector optical system having a structure as shown in FIG. 4, the first light source device for the first R color shown in FIG. 1 is provided at the incident end (PmiA) of the first light uniformizing means (FmA). The output light beam (Fo) is input to illuminate the first two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA) with R color, and R is formed by reflected light from the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA). Similarly to the first optical system for generating a color image, the output light beam (Fo) of the second G color light source device is similarly applied to the incident end (PmiA) of the second light uniformizing means (FmA). ) To illuminate the second two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA) with G color, and generate a G color image formed by the reflected light from the two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA). The second optical system and the incident light of the third light homogenizing means (FmA) (PmiA) is inputted with the output light beam (Fo) of the third B-color light source device to illuminate the third two-dimensional light amplitude modulation element (DmjA) with B color, and the two-dimensional light amplitude A third optical system that generates a B-color image formed by reflected light from the modulation element (DmjA), and synthesizes the generated three-color images of R, G, and B to produce a projection lens ( What is necessary is just to comprise so that it may project on a screen (Tj) using Ej2A).
In the three light source devices described above, the control circuit (Mc) can be common.
次に、本発明の光源装置を簡略化して示すブロック図である図2を用いて、本発明を実施するためのさらなる形態について説明する。
これまでは、本光源装置が唯一つの波長帯域に属する発光素子のみを含んでいる場合について説明して来たが、複数の波長帯域に属する発光素子を含んでいる場合は、これまで述べて来た動作を、それぞれの波長帯域毎に独立に実施すればよい。
Next, the further form for implementing this invention is demonstrated using FIG. 2 which is a block diagram which simplifies and shows the light source device of this invention.
So far, the case where the light source device includes only light emitting elements belonging to only one wavelength band has been described. However, the case where the light source device includes light emitting elements belonging to a plurality of wavelength bands has been described so far. The above operation may be performed independently for each wavelength band.
図2に記載の要素光源(U1,U2,…)が有する発光素子には、その発光波長が、例えばR・G・Bなど、複数種類の異なる波長帯域に属するものが含まれている。
図1について説明したものと同様に、要素光源(U1,U2,…)の光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の出射端からの複数種類の波長帯域が混合された放射光は、総合されて1個の、例えば白色の出力光束(Fo)として本発明の光源装置から出力される。
当然、前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)のそれぞれについて、1個の光ファイバに唯一つの波長帯域の光を導光させるようにしてもよいし、1個の光ファイバに複数の波長帯域の光を混合して、例えば白色光として導光させるようにしてもよい。
The light emitting elements included in the element light sources (U1, U2,...) Shown in FIG. 2 include those whose emission wavelengths belong to a plurality of different wavelength bands such as R, G, and B.
Similarly to what has been described with reference to FIG. 1, the radiated light in which a plurality of types of wavelength bands from the emission ends of the optical fibers (Ef1, Ef2,...) Of the element light sources (U1, U2,. It is output from the light source device of the present invention as one, for example, white output light beam (Fo).
Of course, for each of the optical fibers (Ef1, Ef2,...), Light of one wavelength band may be guided to one optical fiber, or a plurality of wavelength bands may be guided to one optical fiber. The light may be mixed and guided, for example, as white light.
そして、波長帯域別に前記出力光束(Fo)の光量に相関する光量測定データ(Shx,Shy,…)を生成するために、前記出力光束(Fo)と同様に、前記出射端からの複数種類の波長帯域が混合された放射光の一部を総合した測定用出力光束(Fo’)を生成して光センサ(Ax,Ay,…)に照射し、該光センサ(Ax,Ay,…)の信号(Sgx,Sgy,…)を光量測定回路(Hx,Hy,…)によって増幅やAD変換等の必要な処理を行い、前記光量測定データ(Shx,Shy,…)を生成する。
ただし、前記光センサ(Ax,Ay,…)には、前記波長帯域に対応して光を選択的に透過する分光フィルタ(Erx,Ery,…)が前置されている。
Then, in order to generate light quantity measurement data (Shx, Shy,...) That correlates with the light quantity of the output light beam (Fo) for each wavelength band, a plurality of types from the emission end are generated in the same manner as the output light beam (Fo). A measurement output light beam (Fo ′) in which a part of the radiated light having a mixed wavelength band is combined is generated and irradiated to the optical sensor (Ax, Ay,...), And the optical sensor (Ax, Ay,. The signal (Sgx, Sgy,...) Is subjected to necessary processing such as amplification and AD conversion by the light quantity measurement circuit (Hx, Hy,...) To generate the light quantity measurement data (Shx, Shy,...).
However, a spectral filter (Erx, Ery,...) That selectively transmits light corresponding to the wavelength band is placed in front of the optical sensor (Ax, Ay,...).
前記制御回路(Mc)は、前記検査対象要素光源として選択した前記要素光源に含まれる、変化分比取得シーケンスに適用すべく選択した波長帯域に属する発光素子が接続された前記駆動回路を選択し、さらに、前記変動補正要素光源として選択した前記要素光源に含まれる、前記した変化分比取得シーケンスに適用すべく選択した波長帯域と同じ波長帯域に属する発光素子が接続された前記駆動回路を選択した上で、これまでの説明と同様に変化分比取得シーケンスを実施する。
その際、前記制御回路(Mc)は、生成された波長帯域別の前記光量測定データ(Shx,Shy,…)をそれぞれ受信できるが、前記変化分比取得シーケンスの実施に際しては、前記光センサ(Ax,Ay,…)のうち、前記した出力電力相関量 Qu の変化が行われている前記駆動回路に接続される前記発光素子が属する前記波長帯域に対応する前記光センサの前記光量測定データのみを取得すればよい。
変化分比取得シーケンスは、本光源装置が含んでいる複数の波長帯域の全てに亘って、例えばR・G・Bの順に実施する。
しかし、各光ファイバが白色光を導光させるものの場合で、光ファイバの破断の有無のみを検知すればよいのであれば、前記要素光源(U1,U2,…)それぞれあたり1種の波長帯域について変化分比取得シーケンスを実施するだけでもよい。
The control circuit (Mc) selects the drive circuit to which the light emitting element belonging to the wavelength band selected to be applied to the change ratio acquisition sequence included in the element light source selected as the inspection target element light source is connected. Further, the drive circuit to which the light emitting element belonging to the same wavelength band as the wavelength band selected to be applied to the change ratio acquisition sequence included in the element light source selected as the fluctuation correction element light source is connected is selected. After that, the change ratio acquisition sequence is performed in the same manner as described above.
At this time, the control circuit (Mc) can receive the generated light amount measurement data (Shx, Shy,...) For each wavelength band, but when the change ratio acquisition sequence is performed, the optical sensor ( Ax, Ay,...), Only the light amount measurement data of the optical sensor corresponding to the wavelength band to which the light emitting element connected to the drive circuit in which the output power correlation amount Qu is changed belongs. Just get it.
The change ratio acquisition sequence is performed in the order of R, G, B, for example, over all of a plurality of wavelength bands included in the light source device.
However, in the case where each optical fiber guides white light and only the presence / absence of breakage of the optical fiber needs to be detected, one wavelength band for each of the element light sources (U1, U2,...). Only the change ratio acquisition sequence may be executed.
なお、波長帯域によって、あるいは前記光センサ(Ax,Ay,…)毎のバラツキや、分光感度の差異によって光検出感度の差異がある場合は、前記光量測定回路(Hx,Hy,…)のゲイン設定などにより、その差異を吸収すればよい。 If there is a difference in photodetection sensitivity due to wavelength bands, variations among the photosensors (Ax, Ay,...), Or differences in spectral sensitivity, the gain of the light quantity measurement circuit (Hx, Hy,...) The difference may be absorbed by setting or the like.
ところで、分光フィルタ(Erx,Ery,…)の分光特性が前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)の発光波長帯域と完全に整合していない場合、例えば、前記発光素子のうちの一つの波長帯域のもののみを発光させたとき、前記光量測定データ(Shx,Shy,…)においては、二つの色のデータが現れるような現象が起き、色データ混合が生じるため、そのままでは正しい処理ができない問題が生じる。
このような場合は、前記制御回路(Mc)は、色毎の前記光量測定データ(Shx,Shy,…)それぞれの線形演算によって正しい光量測定データに色補正して問題を回避することができる。
Incidentally, when the spectral characteristics of the spectral filters (Erx, Ery,...) Are not perfectly matched with the emission wavelength band of the light emitting elements (Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,...), For example, When light of only one wavelength band is emitted, in the light quantity measurement data (Shx, Shy,...), A phenomenon in which data of two colors appears and color data mixing occurs. Then, there is a problem that correct processing cannot be performed.
In such a case, the control circuit (Mc) can avoid the problem by performing color correction to correct light quantity measurement data by linear calculation of the light quantity measurement data (Shx, Shy,...) For each color.
具体的には、前記光量測定データ(Shx,Shy,…)のR・G・B各色の信号値を Vr,Vg,Vb とすると、色補正された波長帯域毎の信号値 Vx,Vy,Vz は、次の線形演算式
Vx = K11・Vr + K12・Vg + K13・Vb
Vy = K21・Vr + K22・Vg + K23・Vb
Vz = K31・Vr + K32・Vg + K33・Vb
によって求めればよい。
ここで、 K11,K12,…,K32,K33 は、線形演算のための定数係数であり、前記した色データ混合が補正されるような組み合わせを実験的に求めればよい。
因みに、前記した色データ混合が生じない場合は、前記した線形演算式において対角成分 K11,K22,K33 以外を0とすればよい。
Specifically, assuming that the signal values of the R, G, and B colors of the light quantity measurement data (Shx, Shy,...) Are Vr, Vg, and Vb, the signal values Vx, Vy, and Vz for each wavelength band that have been color corrected. Is the following linear calculation formula: Vx = K11 · Vr + K12 · Vg + K13 · Vb
Vy = K21 · Vr + K22 · Vg + K23 · Vb
Vz = K31 · Vr + K32 · Vg + K33 · Vb
It can be obtained by
Here, K11, K12,..., K32, K33 are constant coefficients for linear calculation, and a combination that corrects the color data mixture described above may be obtained experimentally.
Incidentally, when the above-mentioned color data mixing does not occur, it is only necessary to set the values other than the diagonal components K11, K22, and K33 to 0 in the above-described linear arithmetic expression.
以上のように構成することにより、複数種類の異なる波長帯域の光が混合された前記出力光束(Fo)を生成するものであっても、図2に記載の本発明の光源装置は、前記した変化分比取得シーケンスを実施することにより、前記要素光源(U1,U2,…)の異常、または前記駆動回路(P1a,P1b,…,P2a,P2b,…)とそれに接続される前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)とからなる組の異常を検出することができる。 With the configuration as described above, the light source device of the present invention shown in FIG. 2 is configured as described above even if the output light beam (Fo) in which light of a plurality of different wavelength bands is mixed is generated. By executing the change ratio acquisition sequence, the element light sources (U1, U2,...) Are abnormal, or the drive circuits (P1a, P1b,..., P2a, P2b,...) And the light emitting elements ( Y1a, Y1b,..., Y2a, Y2b,.
次に、本発明の光源装置の実施例の一形態を簡略化して示す図である図3を用いて、本発明を実施するための形態として、本発明の光源装置を利用した、本発明のプロジェクタの、特に光ファイバおよびその出射端以降の、より具体的な構成について述べる。
本光源装置は、R・G・Bの3原色に対応して、各色複数本の光ファイバ、すなわちR色光源用光ファイバ(EfR1,EfR2,…)、G色光源用光ファイバ(EfG1,EfG2,…)、B色光源用光ファイバ(EfB1,EfB2,…)は、それぞれ出射端を揃えて束ねられた、ファイババンドルとして構成され、これら3本のファイババンドルの出射端を、それぞれコリメータレンズ(EsR,EsG,EsB)で無限遠の像に変換した光束を、ミラー(HuR)およびダイクロイックミラー(HuG,HuB)を用いて色合成して、本光源装置の出力光束(Fo)を生成するように構成してある。
Next, referring to FIG. 3 which is a diagram showing a simplified form of an embodiment of the light source device of the present invention, the light source device of the present invention is used as a mode for carrying out the present invention. A more specific configuration of the projector, particularly after the optical fiber and its emission end, will be described.
This light source device corresponds to the three primary colors of R, G, and B, and a plurality of optical fibers of each color, that is, optical fibers for R color light sources (EfR1, EfR2,...) And optical fibers for G color light sources (EfG1, EfG2). ,..., B-color light source optical fibers (EfB1, EfB2,...) Are configured as fiber bundles that are bundled with their output ends aligned, and the output ends of these three fiber bundles are respectively connected to collimator lenses ( The luminous flux converted to an infinite image by EsR, EsG, EsB) is color-synthesized using a mirror (HuR) and a dichroic mirror (HuG, HuB) to generate an output luminous flux (Fo) of the light source device. It is configured.
そして、前記出力光束(Fo)は集光レンズ(Eu)に入力され、スペックルを除去するための拡散素子(Edm)を介して、ロッドインテグレータによる光均一化手段(Fm)の入射端(Pmi)に入射される。
前記光均一化手段(Fm)の射出端(Pmo)以降の光学系については、先に図4に関して述べたものと同様である。
当然ながら、本発明の光源装置は、フライアイインテグレータによる光均一化手段を用いた、先に図5に関して述べたプロジェクタにおいても利用できる。
The output light beam (Fo) is input to the condenser lens (Eu), and the incident end (Pmi) of the light uniformizing means (Fm) by the rod integrator is passed through the diffusion element (Edm) for removing speckle. ).
The optical system after the emission end (Pmo) of the light uniformizing means (Fm) is the same as that described above with reference to FIG.
Naturally, the light source device of the present invention can also be used in the projector described above with reference to FIG. 5 using light uniformizing means by a fly eye integrator.
前記ダイクロイックミラー(HuB)は、R・G色の光を可能な限り多く透過し、かつB色の光を可能な限り多く反射するように作成されているが、R・G色の反射光、およびB色の透過光が少なからず存在し、普通これらの光は迷光として捨てられるが、図3の本光源装置においては、これを有効利用して測定用出力光束(Fo’)を得るようにしてある。
前記測定用出力光束(Fo’)は、スペックルの影響による測定バラツキを抑えるための拡散素子(Eds)を介して、R・G・B各色をそれぞれ選択的に透過する分光フィルタ(ErR,ErG,ErB)を前置した、光センサ(AR,AG,AB)によって、R・G・B各色毎の光量を測定できるように構成されている。
なお、このようにして生成した前記測定用出力光束(Fo’)のR・G・B各色光の成分比は、前記出力光束(Fo)のそれと同じとは限らないが、前記光センサ(AR,AG,AB)の後段に設けられる、先に図2に関して述べた、各色毎の光量測定回路のゲインの設定によって補正が可能である。
The dichroic mirror (HuB) is formed so as to transmit as much R / G color light as possible and reflect as much B color light as possible. There are a lot of transmitted light of B and B colors, and these lights are usually discarded as stray light. However, in the light source device of FIG. 3, an output light beam (Fo ′) for measurement is obtained by utilizing this effectively. It is.
The measurement output light beam (Fo ') is a spectral filter (ErR, ErG) that selectively transmits each of R, G, and B colors via a diffusion element (Eds) for suppressing measurement variations due to speckle effects. , ErB) can be measured by the optical sensors (AR, AG, AB) in front of each color of R, G, B.
The component ratio of each color light of R, G, and B of the measurement output light beam (Fo ′) thus generated is not necessarily the same as that of the output light beam (Fo), but the optical sensor (AR , AG, AB) can be corrected by setting the gain of the light quantity measuring circuit for each color described above with reference to FIG.
なお、前記光センサ(AR,AG,AB)の設置に関しては、図3に記載の仕方以外にも、前記コリメータレンズ(EsR,EsG,EsB)の直後の3箇所の光束それぞれに対し、半透過ミラーを挿入するなどして一部を分割し、分割されたそれぞれの光束を前記光センサ(AR,AG,AB)に別々に照射するように構成することもできる。
この構成の場合、前記した光束分割用の半透過ミラーが追加で必要になる反面、前記分光フィルタ(ErR,ErG,ErB)が不要になる。
因みに、この構成としたときは、前記した合わせて3台の単色のR色、G色、B色の本光源装置を用いる場合に対応する。
Regarding the installation of the optical sensors (AR, AG, AB), in addition to the method shown in FIG. 3, the light beams at three positions immediately after the collimator lens (EsR, EsG, EsB) are semi-transmissive. It is also possible to divide a part by inserting a mirror or the like, and to irradiate each of the divided light beams onto the optical sensors (AR, AG, AB) separately.
In the case of this configuration, the above-described semi-transmission mirror for splitting the light beam is additionally required, but the spectral filters (ErR, ErG, ErB) are unnecessary.
Incidentally, this configuration corresponds to the case of using the three single-color R, G, and B light source devices as described above.
本発明は、プロジェクタなどの光学装置において使用可能な、半導体レーザなどの発光素子と光ファイバを用いた光源装置を設計・製造する産業において利用可能である。 The present invention can be used in an industry for designing and manufacturing a light source device using a light emitting element such as a semiconductor laser and an optical fiber, which can be used in an optical device such as a projector.
A 光センサ
AB 光センサ
AG 光センサ
AR 光センサ
Ax 光センサ
Ay 光センサ
DmjA 2次元光振幅変調素子
DmjB 2次元光振幅変調素子
Ec1 集光光学系
Ec2 集光光学系
Edm 拡散素子
Eds 拡散素子
Ef1 光ファイバ
Ef2 光ファイバ
EfB1 B色光源用光ファイバ
EfB2 B色光源用光ファイバ
EfG1 G色光源用光ファイバ
EfG2 G色光源用光ファイバ
EfR1 R色光源用光ファイバ
EfR2 R色光源用光ファイバ
Ei1 入射端
Ei2 入射端
Ej1A 照明レンズ
Ej1B 照明レンズ
Ej2A 投影レンズ
Ej2B フィールドレンズ
Ej3B 投影レンズ
Eo1 出射端
Eo2 出射端
ErB 分光フィルタ
ErG 分光フィルタ
ErR 分光フィルタ
Erx 分光フィルタ
Ery 分光フィルタ
EsB コリメータレンズ
EsG コリメータレンズ
EsR コリメータレンズ
Eu 集光レンズ
F1B 前段フライアイレンズ
F2B 後段フライアイレンズ
Fm 光均一化手段
FmA 光均一化手段
FmB 光均一化手段
Fo 出力光束
Fo’ 測定用出力光束
H 光量測定回路
HuB ダイクロイックミラー
HuG ダイクロイックミラー
HuR ミラー
Hx 光量測定回路
Hy 光量測定回路
J1a 駆動回路制御信号
J1b 駆動回路制御信号
J2a 駆動回路制御信号
J2b 駆動回路制御信号
LCD 液晶デバイス
Mc 制御回路
MjA ミラー
MjB 偏光ビームスプリッタ
P1a 駆動回路
P1b 駆動回路
P2a 駆動回路
P2b 駆動回路
PcB 偏光整列機能素子
Pmi 入射端
PmiA 入射端
PmiB 入射端
Pmo 射出端
PmoA 射出端
PmoB 射出端
Sg 信号
Sgx 信号
Sgy 信号
Sh 光量測定データ
Shx 光量測定データ
Shy 光量測定データ
SjA 光源
SjB 光源
Tj スクリーン
U1 要素光源
U2 要素光源
Y1a 発光素子
Y1b 発光素子
Y2a 発光素子
Y2b 発光素子
ZiB 入射光軸
A Optical sensor AB Optical sensor AG Optical sensor AR Optical sensor Ax Optical sensor Ay Optical sensor DmjA Two-dimensional optical amplitude modulation element DmjB Two-dimensional optical amplitude modulation element Ec1 Condensing optical system Ec2 Condensing optical system Edm Diffusing element Eds Diffusing element Ef1 Light Fiber Ef2 Optical fiber EfB1 Optical fiber for B color light source EfB2 Optical fiber for B color light source EfG1 Optical fiber for G color light source EfG2 Optical fiber for G color light source EfR1 Optical fiber for R color light source EfR2 Optical fiber for R color light source Ei1 Incident end Ei2 Entrance end Ej1A Illumination lens Ej1B Illumination lens Ej2A Projection lens Ej2B Field lens Ej3B Projection lens Eo1 Output end Eo2 Output end ErB Spectral filter ErG Spectral filter ErR Spectral filter Erx Spectral filter Er Spectral filter EsB Collimator lens sG collimator lens EsR collimator lens Eu condenser lens F1B front stage fly eye lens F2B rear stage fly eye lens Fm light uniformizing means FmA light uniformizing means FmB light uniformizing means Fo output light flux Fo 'output light flux H light quantity measuring circuit HuB dichroic Mirror HuG Dichroic mirror HuR Mirror Hx Light quantity measurement circuit Hy Light quantity measurement circuit J1a Drive circuit control signal J1b Drive circuit control signal J2a Drive circuit control signal J2b Drive circuit control signal LCD Liquid crystal device Mc Control circuit MjA Mirror MjB Polarization beam splitter P1a Drive circuit P1b Drive circuit P2a Drive circuit P2b Drive circuit PcB Polarization alignment functional element Pmi incident end PmiA incident end PmiB incident end Pmo exit end PmoA exit end PmoB exit end Sg signal Sgx signal Sgy signal No. Sh Light quantity measurement data Shx Light quantity measurement data Shy Light quantity measurement data SjA Light source SjB Light source Tj Screen U1 Element light source U2 Element light source Y1a Light emitting element Y1b Light emitting element Y2a Light emitting element Y2b Light emitting element ZiB Incident optical axis
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