光源装置及投影仪的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如能够在投影仪等光学装置中使用的使用了半导体激光器等发光元件和光纤的光源装置及投影仪。
【背景技术】
[0002]例如，在DLP(注册商标)投影仪及液晶投影仪这样的图像显示用的投影仪、光掩模曝光装置中，以往使用氙灯及超高压水银灯等高亮度放电灯(HID灯)。
[0003]作为一例，用图4说明投影仪的原理(参考:日本特开2004-252112号等)。图4是说明本发明的投影仪所涉及的现有投影仪的一种的局部的一个方式的图。
[0004]来自由高亮度放电灯等构成的光源(SjA)的光通过由凹面反射镜及透镜等构成的聚光构件(省略图示)的帮助等，输入到光均匀化构件(FmA)的入射端(PmiA)，并从射出端(PmoA)输出。
[0005]在此，作为光均勾化构件(FmA)，例如可以使用光导。光导还被称为棒状积分器、光隧道等名称，通过由玻璃、树脂等透光性的材料形成的棱柱构成。作为光均匀化构件(FmA)而使用光导的情况下，输入到入射端(PmiA)的光根据与光纤相同的原理，一边在光均匀化构件(FmA)的侧面反复进行全反射，一边在光均匀化构件(FmA)中传播。因此，由光导构成的光均匀化构件(FmA)即使在输入到入射端(PmiA)的光的分布中存在不均匀，也发挥使得射出端(PmoA)上的照度充分均匀化的作用。
[0006]另外，关于光导，除了上述的通过由玻璃、树脂等透光性的材料形成的棱柱构成的光导以外，还有形成为中空的方筒且其内表面为反射镜、一边在内表面反复进行反射一边传播光而能够发挥与由棱柱构成的光导相同的作用的光导。
[0007]此外，在图4的投影仪中，配置有照明透镜(EjlA)，使得由从射出端(PmoA)输出的光形成的该射出端(PmoA)的四边形的像在二维光振幅调制元件(DmjA)上成像。因此，由从射出端(PmoA)输出的光对二维光振幅调制元件(DmjA)进行照明。但是，在图4中，在照明透镜(EjlA)与二维光振幅调制元件(DmjA)之间配置有反射镜(MjA)。
[0008]并且，二维光振幅调制元件(DmjA)根据影像信号，按各像素，将光调制成朝向向投影透镜(Ej2A)入射的方向、或朝向不入射的方向，从而在屏幕(Tj)上显示图像。
[0009]另外，如上所述的二维光振幅调制元件还被称为光阀，在图4的光学系统的情况下，作为二维光振幅调制元件(DmjA)，通常使用DMD(注册商标)(数字微镜器件)的情况较多。
[0010]关于光均匀化构件，除了上述的光导以外，还有称为蝇眼积分器的名称的构件。关于将该蝇眼积分器用作光均匀化构件的投影仪，作为一例，用图5说明其原理(参考:日本特开2001-142141号等)。图5是说明本发明的投影仪所涉及的现有投影仪的一种的局部的一个方式的图。
[0011]在图5的投影仪中，来自由高亮度放电灯等构成的光源(SjB)的光通过由凹面反射镜及透镜等构成的准直构件(省略图示)的帮助等，作为大致平行光束而输入到由蝇眼积分器形成的光均勾化构件(FmB)的入射端(PmiB)，并从射出端(PmoB)输出。
[0012]在此，光均匀化构件(FmB)由入射侧的前级蝇眼透镜(FlB)、射出侧的后级蝇眼透镜(F2B)、及照明透镜(EjlB)的组合构成。
[0013]前级蝇眼透镜(FlB)及后级蝇眼透镜(F2B)均在纵向及横向上排列多个同一焦距、同一形状的四边形的透镜而形成。
[0014]前级蝇眼透镜(FlB)的各透镜、以及位于各自后级的后级蝇眼透镜(F2B)的对应的透镜构成称为柯勒照明的光学系统，从而在纵向及横向上排列多个柯勒照明光学系统。
[0015]通常情况下，柯勒照明光学系统是指，由两张透镜构成、且将对象面(想照明的面)均匀地照明的系统。上述两张透镜被配置成，在通过前级透镜聚光而照明对象面时，前级透镜不是在对象面上成像出光源像，而是在后级透镜中央的面上成像出光源像，后级透镜在对象面上成像出前级透镜的外形的四边形。后级透镜的作用在于，防止在没有该后级透镜的情况下发生的现象、具体地说在光源不完全是点光源而是具有有限的大小时对象面的四边形的像周围部的照度根据上述大小而降低的现象。通过该后级透镜的作用，使得不取决于光源的大小，到对象面的四边形的像的周围部都能够成为均匀的照度。
[0016]在此，在图5的光学系统的情况下，以向光均匀化构件(FmB)输入大致平行光束为基本，因此前级蝇眼透镜(FlB)与后级蝇眼透镜(F2B)的间隔被配置成与它们的焦距相等，因此作为柯勒照明光学系统的均匀照明的对象面的像在无限远处生成。但是，由于在后级蝇眼透镜(F2B)的后级配置有照明透镜(EjlB)，因此对象面从无限远靠近到照明透镜(EjlB)的焦点面上。
[0017]在纵向及横向上排列有多个的柯勒照明光学系统与入射光轴(ZiB)平行，相对于各自的中心轴，大致轴对称地输入光束，因此输出光束也大致轴对称。因此，通过以相同角度入射到透镜面的光线与透镜面上的入射位置无关地折射成朝向焦点面上的同一点这一透镜的性质即透镜的傅里叶变换作用，所有柯勒照明光学系统的输出在照明透镜(EjlB)的焦点面上的同一对象面上成像。
[0018]其结果，前级蝇眼透镜(FlB)的各透镜面上的照度分布全部重合，因此与I个柯勒照明光学系统的情况相比照度分布更均匀的I个合成四边形的像形成在入射光轴(ZiB)上。通过在上述合成四边形的像的位置配置二维光振幅调制元件(DmjB)，由从射出端(PmoB)输出的光照明作为照明对象的二维光振幅调制元件(DmjB)。但是，在照明时，在照明透镜(EjlB)与二维光振幅调制元件(DmjB)之间配置偏振分束器(MjB)，由此使光朝向二维光振幅调制元件(DmjB)反射。
[0019]并且，二维光振幅调制元件(DmjB)根据影像信号，按各像素以使光的偏振方向旋转90度或不旋转的方式调制来进行反射，从而只有旋转的光透过偏振分束器(MjB)而入射到投影透镜(Ej3B)，在屏幕(Tj)上显示图像。
[0020]另外，在图5的光学系统的情况下，作为二维光振幅调制元件(DmjB)，通常使用LCOS(注册商标)(硅液晶器件)的情况较多。在这种液晶器件的情况下，只能有效地调制规定的偏振方向的光的成分，因此通常情况下，与规定的偏振方向平行的成分直接透过。但是，在图5的光学系统中，仅使与规定的偏振方向垂直的成分的偏振方向旋转90度，结果，用于能够有效利用所有光的偏振对齐功能元件(PcB)插入到例如后级蝇眼透镜(F2B)的后级。此外，为了向二维光振幅调制元件(DmjB)入射大致平行光，例如在其刚刚之前插入场透镜(Field lens) (Ej2B)。
[0021]另外，关于二维光振幅调制元件，除了图5所示的反射型以外，透射型的液晶器件(IXD)也能够进行适合的光学配置而使用(参考:日本特开平10-133303号等)。
[0022]然而，在通常的投影仪中，为了彩色显示图像，例如在上述光均匀化构件的后级配置色轮等动态滤色器，以R(红)/G (绿)/B (蓝)的颜色顺序光束照明上述二维光振幅调制元件，通过分时来实现彩色显示。或者，在上述光均匀化构件的后级配置分光镜、分色棱镜，通过按R/G/B的3原色进行颜色分解后的光来照明按各颜色独立设置的二维光振幅调制元件，或者配置用于进行R/G/B的3原色的调制光束的颜色合成的分光镜、分色棱镜。但是，为了避免变得复杂，在图4、图5中省略。
[0023]但是，高亮度放电灯存在从投入电力到光功率的转换效率低即热损耗大或寿命短等缺点。
[0024]作为克服了这些缺点的代替光源，近年来LED、半导体激光器等固体光源得到关注。
[0025]其中，关于LED，与放电灯相比，热损耗小，且寿命长，但是关于所放射的光，与放电灯同样没有指向性，因此在上述的投影仪及曝光装置等只能利用特定方向的光的用途中，存在光的利用效率低的问题。
[0026]另一方面，关于半导体激光器，由于其高相干性，存在产生斑点的缺点，但是例如能够通过使用扩散板等各种技术改良来克服，与LED同样，热损耗小，寿命长，且指向性高，因此在上述的投影仪及曝光装置等只能利用特定方向的光的用途中，也存在光的利用效率高的优点。此外，能够利用高指向性来高效地进行光纤的光传送，因此能够分离半导体激光器的设置场所和投影仪等利用其光的场所，能够提高装置设计的自由度。
[0027]但是，半导体激光器即使在流过相同电流的情况下，由于环境温度变化或自己发热引起的温度上升、以及累积通电时间的增加引起的劣化，明亮度也发生变化，因此在将其应用于投影仪的情况下，优选进行反馈控制，以进行光量稳定化。为了实现这一点，必须有测定光量的构件，尤其是优选在投影仪的光入口即光纤的射出端设置用于测定R/G/B各颜色的光的光量的光传感器。
[0028]然而，关于光纤，存在上述便利性的反面，由于将石英等脆弱的玻璃用作材料，因此有存在断裂的危险性的缺点。
[0029]例如，想要实现具有I万ANSI流明的明亮度的投影仪的情况下，虽然还取决于光学系统的效率，但还需要用光纤传送约200W的光功率。因此，即使分为6根光纤来传送，每I根也必须传送30W以上的光功率。此外，若进一步增加光纤的根数，则虽然能够减小每I根的功率，但成本增加，因此不能随意增加光纤的根数。此外，若传送这样大功率的光纤断裂，则从断裂部位泄漏光功率，被为了机械地保护光纤而设置的覆盖材料吸收，存在覆盖材料烧坏的可能性，因此在发生光纤断裂时，需要检测其并将半导体激光器灭灯的安全对策。
[0030]在光纤中，从这种有烧坏部件的可能性的高功率应用到通信用等低功率应用，一直以来开发着用于检测断裂的技术。
[0031]例如，在专利文献I (日本特开平06-050841号)中主要记载有如下技术，对于通信用的光纤，从发送侧和应传送的波长的光一起送出与其不同波长的监控用的光，在接收侧设置将监控用的光反射而使其返回的滤波器，在发送侧监视是否有监控用的光的返回，来检测光纤的断裂。
[0032]此外，在专利文献2(日本特开平09-269248)号中主要记载有如下技术，对于通信用的光纤，根据入射了脉冲光时的返回光的波形，检测是否有光纤的断裂，在断裂了的情况下，计算到断裂点为止的距离。
[0033]此外，在专利文献3 (日本特开平10-038751号)中主要记载有如下技术，对于激光加工用的高功率光纤，在入射端侧及射出端侧各自的透镜系统附近设置检测透镜系统内的杂散光的光传感器，比较两个光传感器的检测光量来检测光纤的断裂。
[0034]此外，在专利文献4 (日本特开平11-005187号)中主要记载有如下技术，对于激光加工用的高功率光纤，设置覆盖其的保护管，在其内侧排列配置检测从光纤泄漏的激光的多个传感器，检测光纤的断裂。
[0035]此外，在专利文献5 (日本特开平11-344417号)中主要记载有如下技术，对于激光加工用的高功率光纤，从发送侧和应传送的波长的光一起送出与其不同波长的监控用的光，在接收侧监视是否有监控用的光，从而检测光纤的断裂。
[0036]此外，在专利文献6 (日本特开2002-350694号)及专利文献7 (日本特开2004-219244号)中记载有如下技术，对于通信用及激光加工用的光纤，在其外周面设置导电性覆膜，通过监视入射端侧和射出端侧之间的导通状态，来检测光纤的断裂。
[0037]此外，在专利文献8 (日本特开2003-279444号)中主要记载有如下技术，对于激光加工用的高功率光纤，沿着串联连接的电缆设置多个温度熔断器，通过温度熔断器的熔断来检测光纤的断裂。
[0038]此外，在专利文献9 (日本特开2006-064399号)中主要记载有如下技术，对于通信用的光纤，根据入射了施加过调制的光时的返回调制光的相位差，检测是否有光纤的断裂，在断裂了的情况下，计算到断裂点为止的距离。
[0039]此外，在专利文献10(日本特开2012-147860号)中主要记载有如下技术，对于内窥镜照明用的光纤，根据在光的入射端侧测定的入射光量与返回光量之比来检测光纤的断
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[0040]然而，作为上述的投影仪用光源而应用半导体激光器的情况下，适用这些现有技术并不有益。
[0041]其原因在于，在并用多根光纤的情况下，按每I根光纤实施监控用光源及断裂检测机构等任何措施，会造成成本上升。
[0042]如上所述，若为了光量稳定化而在光纤的射出端设置用于测定R/G/B各颜色的光的光量的光传感器，则确立能够转用该光传感器的光纤的断裂检测技术是有益的。
[0043]现有技术文献
[0044]专利文献