(57)【要約】  光源モジュールは、設定された光量を出射する。具体的には、光源モジュールは、光を発するレーザ素子と、レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタと、入射面の向きを変えずにＮＤフィルタを駆動し、光が入射されるＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、設定された光量に応じて駆動手段を制御する制御手段と、を備える。また、ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有する。
2014115236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された光量を出射する光源モジュールであって、
光を発するレーザ素子と、
前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタと、
前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、
前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とする光源モジュール。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記ＮＤフィルタを前記入射面と平行な方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記ＮＤフィルタを回転させることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記制御手段は、前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御すると共に、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記制御手段は、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値又は電圧値以上に保持することを特徴とする請求項４に記載の光源モジュール。
【請求項６】
画像を構成する光を投影する投影装置であって、
それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、
前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタと、
前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、
投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、
を有する光源モジュールを備え、
前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とする投影装置。
【請求項７】
光を発するレーザ素子と、前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を備え、設定された光量を出射する光源モジュールによって実行される制御方法であって、
前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備え、
前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とする光源モジュールの制御方法。
【請求項８】
それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュールを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行される制御方法であって、
投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備え、
前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とする投影装置の制御方法。
【請求項９】
それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュール、及びコンピュータを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行されるプログラムであって、
投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段として前記コンピュータを機能させ、
前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ素子を具備する光源モジュールの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、レーザ素子を用いた表示装置では、表示する画像に応じて、レーザ素子から出射させる光量を変化させている。具体的には、レーザ素子の駆動電流などを制御することで、レーザ素子の光量を変化させている。ところで、表示装置によっては、レーザ素子の光量を大きく低減させるような使われ方がなされる場合がある。例えば、照度が大きく変化するような環境の中で使用される表示装置（１つの例では車載用ヘッドアップディスプレイ）では、夜間の使用時には昼間の使用時よりもかなり低い光量に設定される傾向にある。そのような低い光量を実現するためにレーザ素子の駆動電流などを低くすると、レーザ素子の出力が不安定になるようなキンク（駆動電流と光出力との関係が非線形になるような現象）が発生する場合がある。キンクが発生すると、低輝度階調の制御が困難となり、映像がちらつく可能性がある。【０００３】
このようなキンクは、駆動電流などを制御する手法とは別の手法にて光量を変化させれば抑制することができるものと考えられる。例えば、特許文献１には、偏光成分に応じて透過量の異なる同一の偏光ビームスプリッタを、外部鏡筒内に回転自在に配置された内部鏡筒の回転軸に直交する平面に対称かつ当該平面とそれぞれ角度θだけ傾けて配置し、レーザ光源からの直線偏光を光軸が内部鏡筒の回転軸と一致するように入射させ、内部鏡筒を所望の位置に回転させることで、出射光軸と入射光軸とを一致させつつ出射光の光量を調整する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５８５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、２つの偏光ビームスプリッタを収容した内部鏡筒を回転させていたため、部品点数が多くなり、装置が大型化する傾向にあった。加えて、特許文献１に記載された技術では、内部鏡筒の回転に連動して出射光の光軸が変化しないように、偏光ビームスプリッタを精度良く配置する必要があった。【０００６】
本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、簡便な構成にて光量を適切に制御することが可能な光源モジュールなどを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項に記載の発明では、設定された光量を出射する光源モジュールは、光を発するレーザ素子と、前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とする。【０００８】
また、請求項に記載の発明では、画像を構成する光を投影する投影装置は、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、を有する光源モジュールを備え、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とする。【０００９】
また、請求項に記載の発明では、光源モジュールの制御方法は、光を発するレーザ素子と、前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を備え、設定された光量を出射する光源モジュールによって実行される制御方法であって、前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備え、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とする。【００１０】
また、請求項に記載の発明では、投影装置の制御方法は、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュールを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行される制御方法であって、投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備え、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とする。【００１１】
また、請求項に記載の発明では、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュール、及びコンピュータを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行されるプログラムは、投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段として前記コンピュータを機能させ、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有することを特徴とする。【００１２】
また、請求項に記載の発明では、記録媒体は、上記プログラムを記録したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施例に係る光源モジュールの概略構成を示すブロック図である。
【図２】ＮＤフィルタの具体的な動作を説明するための図を示す。
【図３】第１実施例による作用効果を説明するための図を示す。
【図４】第２実施例に係る光源モジュールの概略構成図を示す。
【図５】第３実施例に係る光源モジュールの概略構成図を示す。
【図６】適用例１に係るプロジェクタの概略構成図を示す。
【図７】適用例２に係るプロジェクタの概略構成図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の１つの観点では、設定された光量を出射する光源モジュールは、光を発するレーザ素子と、前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有する。
【００１５】
上記の光源モジュールでは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有するＮＤフィルタを用い、駆動手段及び制御手段によって、レーザ素子の光が入射されるＮＤフィルタの部位を変えることで、当該光源モジュールから出射される光の光量を制御する。好適な例では、ＮＤフィルタは、入射面上において、所定の方向に沿って透過率が徐々に変化するように構成されており、駆動手段は、ＮＤフィルタを当該所定の方向に沿って移動させる。
【００１６】
上記の光源モジュールによれば、前述した特許文献１に記載された技術と比較して、簡便な構成にて光量を制御することができる。具体的には、当該光源モジュールによれば、特許文献１に記載された技術と比較して、部品点数を少なくすることができ、装置の小型化が可能である。加えて、特許文献１に記載された技術のように、出射光の光軸が変化しないように部品を精度良く配置する必要はない。つまり、当該光源モジュールによれば、部品配置の精度が低くても、調光中に出射光の光軸が変化することはない。
【００１７】
なお、上記の光源モジュールにおいては、レーザ素子の光がＮＤフィルタに直接入射される構成に限定はされず、レーザ素子とＮＤフィルタとの間に所定の光学素子（レンズやミラーやプリズムなど）を設け、レーザ素子の光が当該所定の光学素子を介してＮＤフィルタに入射されることとしても良い。したがって、上記した「レーザ素子から発せられた光の光軸」には、厳密な意味でのレーザ素子から出射された光の光軸だけでなく、所定の光学素子から出射された光の光軸も含むものとする。
【００１８】
上記の光源モジュールの一態様では、前記駆動手段は、前記ＮＤフィルタを前記入射面と平行な方向に移動させる。例えば、ＮＤフィルタは、入射面上において、所定の直線方向に沿って透過率が徐々に変化するように構成されており、駆動手段は、ＮＤフィルタを当該直線方向に沿って移動させることができる。
【００１９】
上記の光源モジュールの他の一態様では、前記駆動手段は、前記ＮＤフィルタを回転させる。例えば、ＮＤフィルタは、入射面上において、所定の円における円周方向に沿って透過率が徐々に変化するように構成されており、駆動手段は、当該円の中心点を中心にしてＮＤフィルタを回転させることができる。
【００２０】
上記の光源モジュールの他の一態様では、前記制御手段は、前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御すると共に、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を制御する。この態様によれば、駆動手段に対する制御（つまり光が入射されるＮＤフィルタの部位を変えるための制御）と、レーザ素子に入力する電流又は電圧の制御とを行うことで、光源モジュールから出射させる光量を広範囲に渡って制御することが可能となる。
【００２１】
上記の光源モジュールにおいて好適には、前記制御手段は、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値又は電圧値以上に保持する。これにより、キンクの影響を適切に抑制することが可能となる。
【００２２】
本発明の他の観点では、画像を構成する光を投影する投影装置は、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、を有する光源モジュールを備え、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有する。
【００２３】
また、本発明の他の観点では、光源モジュールの制御方法は、光を発するレーザ素子と、前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を備え、設定された光量を出射する光源モジュールによって実行される制御方法であって、前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備え、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有する。
【００２４】
また、本発明の他の観点では、投影装置の制御方法は、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュールを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行される制御方法であって、投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備え、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有する。
【００２５】
また、本発明の他の観点では、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュール、及びコンピュータを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行されるプログラムは、投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段として前記コンピュータを機能させ、前記ＮＤフィルタは、部位に応じて徐々に異なる透過率を有する。
【００２６】
上記のプログラムは、記録媒体に記録した状態で好適に取り扱うことができる。
【実施例】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。【００２８】
［第１実施例］
まず、図１乃至図３を参照して、第１実施例について説明する。【００２９】
図１は、第１実施例に係る光源モジュール１０の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、光源モジュール１０は、主に、レーザ素子１と、ＮＤフィルタ２と、アクチュエータ３と、制御部４と、を有する。例えば、光源モジュール１０は、投影装置（プロジェクタ）や、ヘッドアップディスプレイや、ヘッドマウントディスプレイや、光ピックアップなどに適用される。なお、図１では、破線矢印によって光を表している。【００３０】
レーザ素子１は、レーザ光（以下では、レーザ光のことを単に「光」とも呼ぶ。）を出射するレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）である。レーザ素子１は、ＮＤフィルタ２に向けて光を出射する。【００３１】
ＮＤ（Neutral Density）フィルタ２は、矩形の１枚の減光フィルタ（可視光の全波長を所定の透過率で透過するフィルタ）にて構成される。具体的には、ＮＤフィルタ２は、部位に応じて徐々に異なる透過率（光学濃度）を有するように、ＮＤ膜のパターンが入射面上に形成されている。また、ＮＤフィルタ２は、レーザ素子１から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、レーザ素子１の光が入射される。こうしてＮＤフィルタ２に入射された光は、ＮＤフィルタ２を透過して出射される。【００３２】
アクチュエータ３は、入射面の向きを変えずにＮＤフィルタ２を駆動し、光が入射されるＮＤフィルタの部位を変える。なお、アクチュエータ３は、本発明における「駆動手段」の一例である。【００３３】
制御部４は、設定された光量（光源モジュール１０から出射すべき光量）に応じてアクチュエータ３を制御する。また、制御部４は、レーザ素子１に入力する電流又は電圧を制御する。この場合、制御部４は、レーザ素子１に入力する電流又は電圧を、レーザ素子１におけるキンク（電流又は電圧と光出力との関係が非線形になるような現象）の影響が生じない電流値又は電圧値以上に保持する。具体的には、レーザ素子１においてキンクの影響が生じる電流又は電圧についての閾値を予め求めておき、制御部４は、当該閾値以上の電流又は電圧をレーザ素子１に入力するように制御する。なお、制御部４は、本発明における「制御手段」の一例である。【００３４】
図２は、アクチュエータ３の駆動によるＮＤフィルタ２の具体的な動作を説明するための図である。図２（ａ）は、レーザ素子１の光がＮＤフィルタ２に入射される様子を示した斜視図であり、図２（ｂ）は、ＮＤフィルタ２の入射面を示す平面図である。【００３５】
図２（ａ）に示すように、ＮＤフィルタ２は、矩形から成る平板形状にて構成されると共に、レーザ素子１から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置される。また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＮＤフィルタ２は、同一入射面上で透過率が連続的に変化するグラデーションフィルタにて構成される。具体的には、ＮＤフィルタ２は、入射面上において、所定の直線方向（Ｘ方向）に沿って透過率が連続的に変化するように構成されている（なお、Ｘ方向と垂直な方向（Ｙ方向）には透過率が変化しない）。詳しくは、ＮＤフィルタ２は、図２（ｂ）において左から右の方向に透過率が徐々に上昇するように構成されている。言い換えると、ＮＤフィルタ２は、図２（ｂ）において右から左の方向に透過率が徐々に低下するように構成されている。例えば、ＮＤフィルタ２は、透過率が１００％から０．１％の範囲内で変化するように構成されている。【００３６】
アクチュエータ３は、図２（ａ）の矢印Ａ１に示すように、入射面と平行な方向に、詳しくはＸ方向に沿った方向（つまり透過率が連続的に変化する方向に沿った方向）に、ＮＤフィルタ２を移動させる。制御部４は、光源モジュール１０から出射すべき光量に基づいて、ＮＤフィルタ２を所望の位置に移動させるようにアクチュエータ３を制御する。具体的には、制御部４は、光源モジュール１０から出射すべき光量に応じた所望の透過率が得られるＮＤフィルタ２上の箇所にレーザ素子１の光が照射されるように、アクチュエータ３を介してＮＤフィルタ２を移動させる制御を行う。例えば、制御部４は、アクチュエータ３の制御量（例えば駆動電圧や駆動電流などであり、アクチュエータ３によってＮＤフィルタ２を移動させる量や方向に対応する）と、ＮＤフィルタ２の透過率（アクチュエータ３の駆動により配置されたＮＤフィルタ２の位置において、レーザ素子１の光が入射するＮＤフィルタ２上の箇所に対応する透過率）との関係を予め記憶しておき、当該関係及び光源モジュール１０から出射すべき光量に基づいて、アクチュエータ３を制御する。【００３７】
なお、図１及び図２では、レーザ素子１の光がＮＤフィルタ２に直接入射される構成を示したが、レーザ素子１とＮＤフィルタ２との間に所定の光学素子（レンズやミラーやプリズムなど）を設け、レーザ素子１の光が当該所定の光学素子を介してＮＤフィルタ２に入射されるようにしても良い。【００３８】
図３は、第１実施例による作用効果を説明するための図を示す。図３では、横軸に、ＮＤフィルタ２により設定される透過率（つまり、アクチュエータ３の駆動によりＮＤフィルタ２が配置される位置において、レーザ素子１の光が入射するＮＤフィルタ２上の箇所に応じた透過率）を示しており、縦軸に、ＮＤフィルタ２から出射される光の光量を示している。【００３９】
図３中のハッチング領域Ｒ１は、第１実施例に係る構成において、ＮＤフィルタ２から出射される光の光量の範囲（言い換えると第１実施例によって実現される階調範囲であり、図３中の矢印Ａ２１に相当する）を示している。具体的には、ハッチング領域Ｒ１は、制御部４が、上記したキンクの影響が生じる閾値以上の範囲内の電流又は電圧をレーザ素子１に入力する制御と、ＮＤフィルタ２が有する最大の透過率から最少の透過率までの範囲内の透過率が実現されるようにアクチュエータ３によってＮＤフィルタ２を移動させる制御とを行った場合の、ＮＤフィルタ２から出射される光の光量の範囲を示している。１つの例では、ＮＤフィルタ２が１００％から０．１％まで透過率が連続的に変化するように構成され、１００ｍＷから１０ｍＷの範囲でキンクの影響を受けずにレーザ素子１を制御できる場合には、このような２つの制御における組み合わせにより、１００００：１の光量制御が可能である。【００４０】
他方で、図３中の矢印Ａ２２は、ＮＤフィルタ２を用いない場合の光量の範囲、つまりレーザ素子１から出射される光の光量の範囲そのものを示している（以下では、ＮＤフィルタ２を用いない構成を適宜「比較例」と呼ぶ）。具体的には、矢印Ａ２２は、キンクの影響が生じる閾値以上の範囲内の電流又は電圧をレーザ素子１に入力する制御のみを行った場合の、レーザ素子１から出射される光の光量の範囲（言い換えると比較例によって実現される階調範囲）を示している。矢印Ａ２１と矢印Ａ２２とを比較すると、第１実施例によれば、光源モジュール１０から出射させる光量を比較例よりも広い範囲で制御できることがわかる。【００４１】
以上のことから、第１実施例によれば、光源モジュール１０から出射させる光量を広範囲に渡って適切に制御することができる。また、第１実施例によれば、ＮＤフィルタ２をアクチュエータ３によって移動させることで光量を制御しているため、前述した特許文献１に記載された技術と比較して、簡便な構成にて光量を制御することができる。具体的には、第１実施例によれば、特許文献１に記載された技術と比較して、部品点数を少なくすることができ、装置の小型化が可能である。加えて、第１実施例によれば、特許文献１に記載された技術のように、出射光の光軸が変化しないように部品を精度良く配置する必要はない。つまり、第１実施例によれば、部品配置の精度が低くても、調光中に出射光の光軸が変化することはない。【００４２】
更に、第１実施例によれば、入射面上で透過率が連続的に変化するＮＤフィルタ２を移動させることで光量を制御しているため、光源モジュール１０から出射される光を用いて表示される画像の輝度なども徐々に変化するものとなる（つまり輝度などが急激に変化しない）。したがって、光量の制御時においてユーザに与える違和感を適切に抑制することが可能となる。【００４３】
［第２実施例］
次に、図４を参照して、第２実施例について説明する。図４は、第２実施例に係る光源モジュール１０ａの概略構成図を示している。【００４４】
なお、第２実施例に係る光源モジュール１０ａもアクチュエータ３及び制御部４（図１参照）を有するが、図４ではそれらの図示を省略している。基本的には、第２実施例においても、アクチュエータ３及び制御部４は第１実施例と同様の機能を有する。以下では、第１実施例と異なる構成及び制御のみについて説明を行い、第１実施例と同様の構成及び制御については説明を適宜省略する。つまり、以下で特に説明しない構成及び制御については、第１実施例と同様であるものとする。【００４５】
図４に示すように、第２実施例に係る光源モジュール１０ａは、ＮＤフィルタ２の代わりにＮＤフィルタ２ａを有する点で、第１実施例に係る光源モジュール１０と構成が異なる。第２実施例に係るＮＤフィルタ２ａは、中心点Ｃ１を中心とする円から成る円板形状にて構成されている点で、第１実施例に係るＮＤフィルタ２と異なる。また、第２実施例に係るＮＤフィルタ２ａは、入射面上において、中心点Ｃ１を中心とする円の円周方向ｃｄに沿って透過率が連続的に変化するようなグラデーションフィルタにて構成されている点で（なお、中心点Ｃ１を中心とする円の半径方向ｒｄには透過率が変化しない）、第１実施例に係るＮＤフィルタ２と異なる。【００４６】
なお、ＮＤフィルタ２ａを円板形状に構成することに限定はされず、ＮＤフィルタ２ａを平板形状に構成しても良い。その場合、平板形状における入射面上に、図４に示したものと同様のＮＤ膜のパターンを形成すれば良い。【００４７】
このようなＮＤフィルタ２ａを用いる第２実施例では、アクチュエータ３は、図４中の矢印Ａ３に示すように、中心点Ｃ１を中心にしてＮＤフィルタ２ａを回転させる。また、制御部４は、光源モジュール１０ａから出射すべき光量に基づいて、ＮＤフィルタ２ａが所望の回転角度となるようにアクチュエータ３を制御する。具体的には、制御部４は、光源モジュール１０ａから出射すべき光量に応じた所望の透過率が得られるＮＤフィルタ２ａ上の箇所にレーザ素子１の光が照射されるように、アクチュエータ３を介してＮＤフィルタ２ａを回転させる制御を行う。例えば、制御部４は、アクチュエータ３の制御量（例えば駆動電圧や駆動電流などであり、アクチュエータ３によってＮＤフィルタ２ａを回転させる角度や方向に対応する）と、ＮＤフィルタ２ａの透過率（アクチュエータ３の駆動により設定されたＮＤフィルタ２ａの回転角度において、レーザ素子１の光が入射するＮＤフィルタ２ａ上の箇所に対応する透過率）との関係を予め記憶しておき、当該関係及び光源モジュール１０ａから出射すべき光量に基づいて、アクチュエータ３を制御する。【００４８】
以上説明した第２実施例によっても、上記した第１実施例と同様の効果が得られる。【００４９】
［第３実施例］
次に、図５を参照して、第３実施例について説明する。図５は、第３実施例に係る光源モジュール１０ｂの概略構成図を示している。【００５０】
なお、第３実施例に係る光源モジュール１０ｂもアクチュエータ３及び制御部４（図１参照）を有するが、図５ではそれらの図示を省略している。基本的には、第３実施例においても、アクチュエータ３及び制御部４は第１実施例と同様の機能を有する。以下では、第１実施例と異なる構成及び制御のみについて説明を行い、第１実施例と同様の構成及び制御については説明を適宜省略する。つまり、以下で特に説明しない構成及び制御については、第１実施例と同様であるものとする。【００５１】
図５に示すように、第３実施例に係る光源モジュール１０ｂは、ＮＤフィルタ２の代わりにＮＤフィルタ２ｂを有する点で、第１実施例に係る光源モジュール１０と構成が異なる。第３実施例に係るＮＤフィルタ２ｂは、同一入射面上で透過率が段階的（例えば３段階以上）に変化するステップフィルタにて構成されている点で、第１実施例に係るＮＤフィルタ２と異なる。具体的には、第３実施例に係るＮＤフィルタ２ｂは、入射面上において、Ｘ方向に沿って透過率が等間隔にて段階的に変化するように構成されている（なお、Ｘ方向と垂直なＹ方向には透過率が変化しない）。【００５２】
このようなＮＤフィルタ２ｂも、第１実施例と同様に、図５中の矢印Ａ４に示すように、入射面と平行な方向に、詳しくはＸ方向に沿った方向（つまり透過率が段階的に変化する方向に沿った方向）に、アクチュエータ３によって移動される。第１実施例では、アクチュエータ３によるＮＤフィルタ２の移動によって光量が連続的に変化していたが、第３実施例では、アクチュエータ３によるＮＤフィルタ２ｂの移動によって光量が段階的に変化する。【００５３】
以上説明した第３実施例によっても、上記した第１実施例と同様の効果が得られる。【００５４】
なお、第３実施例で示したようなステップフィルタを、第２実施例で示したＮＤフィルタ２ａに適用しても良い。【００５５】
［適用例］
以下では、本発明の適用例について説明する。【００５６】
（適用例１）
図６は、適用例１に係るプロジェクタ１０１の概略構成図を示している。適用例１は、画像を構成する光を投影するプロジェクタ（投影装置）１０１に、本発明を適用したものである。【００５７】
図６に示すように、プロジェクタ１０１は、少なくとも光源モジュール１０ｃを有する。光源モジュール１０ｃは、レーザ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂと、ダイクロイックプリズム５と、ＮＤフィルタ２と、を有する。なお、プロジェクタ１０１は、光源モジュール１０ｃ以外にも種々の構成要素（１つの例では、表示すべき画像に対応する画像信号が入力される画像信号入力部や、光源モジュール１０ｃからの光を走査するＭＥＭＳミラーなど）を有するが、図６ではそれらの図示を省略している。【００５８】
レーザ素子１Ｒは、赤色レーザ光を出射し、レーザ素子１Ｇは、緑色レーザ光を出射し、レーザ素子１Ｂは、青色レーザ光を出射する。図６では、赤色レーザ光を実線で表し、緑色レーザ光を破線で表し、青色レーザ光を一点鎖線で表している。【００５９】
ダイクロイックプリズム５は、内部に反射面５ａ、５ｂが設けられている。反射面５ａは、赤色レーザ光を反射し、緑色レーザ光を透過させる。反射面５ｂは、赤色レーザ光及び緑色レーザ光を反射し、青色レーザ光を透過させる。これにより、ダイクロイックプリズム５によって各色レーザ光が導かれることで、レーザ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから出射された赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光の全てが、ＮＤフィルタ２に入射することとなる。つまり、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光を合成した合成光が、ＮＤフィルタ２に入射する。【００６０】
ＮＤフィルタ２は、第１実施例で示したものと同様のものである（図１及び図２参照）。また、ＮＤフィルタ２は、第１実施例と同様に、アクチュエータ３及び制御部４によって制御される（なお、図６ではアクチュエータ３及び制御部４の図示を省略している）。適用例１においても、アクチュエータ３及び制御部４は第１実施例と同様に機能する。具体的には、制御部４は、プロジェクタ１０１によって投影すべき画像の輝度などに基づいて、アクチュエータ３によってＮＤフィルタ２を移動させる制御と、レーザ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂのそれぞれに電流又は電圧を入力する制御とを行う。これにより、例えば、ＮＤフィルタ２が１００％から０．１％まで透過率が連続的に変化するように構成され、１００ｍＷから１０ｍＷの範囲でキンクの影響を受けずにレーザ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを制御できる場合には、１００００：１の範囲で調光することができる。【００６１】
なお、上記では第１実施例に係るＮＤフィルタ２をプロジェクタ１０１に適用する例を示したが、第１実施例に係るＮＤフィルタ２の代わりに、第２実施例に係るＮＤフィルタ２ａ又は第３実施例に係るＮＤフィルタ２ｂを、プロジェクタ１０１に適用しても良い。【００６２】
（適用例２）
図７は、適用例２に係るプロジェクタ１０２の概略構成図を示している。適用例２は、画像を構成する光を投影するプロジェクタ（投影装置）１０２に、本発明を適用したものである。【００６３】
図７に示すように、プロジェクタ１０２は、少なくとも光源モジュール１０ｄを有する。光源モジュール１０ｄは、レーザ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂと、ダイクロイックプリズム５と、ＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと、を有する。なお、プロジェクタ１０２は、光源モジュール１０ｄ以外にも種々の構成要素（１つの例では、表示すべき画像に対応する画像信号が入力される画像信号入力部や、光源モジュール１０ｄからの光を走査するＭＥＭＳミラーなど）を有するが、図７ではそれらの図示を省略している。【００６４】
レーザ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ及びダイクロイックプリズム５は、適用例１と同様のものである（図６参照）。適用例１では、ＮＤフィルタ２をダイクロイックプリズム５の後段に設けることで、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光の合成光がＮＤフィルタ２に入射していた。これに対して、適用例２では、レーザ素子１Ｒとダイクロイックプリズム５との間、レーザ素子１Ｇとダイクロイックプリズム５との間、及びレーザ素子１Ｂとダイクロイックプリズム５との間に、ＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂをそれぞれ設ける。つまり、レーザ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂのそれぞれの後段に、ＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを設ける。これにより、ＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光が入射されることとなる。つまり、適用例２では、ダイクロイックプリズム５による合成前の単色レーザ光がＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに入射する。【００６５】
ＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、第１実施例で示したＮＤフィルタ２と同様のものである（図１及び図２参照）。また、ＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、第１実施例と同様に、アクチュエータ３及び制御部４によって制御される（なお、図７ではアクチュエータ３及び制御部４の図示を省略している）。適用例２においても、アクチュエータ３及び制御部４は第１実施例と同様に機能する。なお、適用例２では、ＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれにアクチュエータ３を設け（つまり３つのアクチュエータ３を設ける）、ＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれを独立に移動させると良い。【００６６】
適用例２では、制御部４は、プロジェクタ１０２によって投影すべき画像の輝度などに基づいて、アクチュエータ３によってＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれを移動させる制御と、レーザ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂのそれぞれに電流又は電圧を入力する制御とを行う。これにより、例えば、ＮＤフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが１００％から０．１％まで透過率が連続的に変化するように構成され、１００ｍＷから１０ｍＷの範囲でキンクの影響を受けずにレーザ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを制御できる場合には、１００００：１の範囲で調光することができる。したがって、適用例２によれば、適用例１よりも高コントラストな映像を投影することができる。【００６７】
なお、上記では第１実施例に係るＮＤフィルタ２をプロジェクタ１０２に適用する例を示したが、第１実施例に係るＮＤフィルタ２の代わりに、第２実施例に係るＮＤフィルタ２ａ又は第３実施例に係るＮＤフィルタ２ｂを、プロジェクタ１０２に適用しても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１  レーザ素子
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  ＮＤフィルタ
３  アクチュエータ
４  制御部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  光源モジュール
１０１、１０２  プロジェクタ
【図１】
2014115236.tif 000003
【図２】
2014115236.tif 000004
【図３】
2014115236.tif 000005
【図４】
2014115236.tif 000006
【図５】
2014115236.tif 000007
【図６】
2014115236.tif 000008
【図７】
2014115236.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月10日(2015.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された光量を出射する光源モジュールであって、
光を発するレーザ素子と、
前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、
前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、
前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする光源モジュール。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記ＮＤフィルタを前記入射面と平行な方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記ＮＤフィルタを回転させることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記制御手段は、前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御すると共に、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記制御手段は、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値又は電圧値以上に保持することを特徴とする請求項４に記載の光源モジュール。
【請求項６】
画像を構成する光を投影する投影装置であって、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、
前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、
前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、
投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、
を有する光源モジュールを備えることを特徴とする投影装置。
【請求項７】
光を発するレーザ素子と、前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を備え、設定された光量を出射する光源モジュールによって実行される制御方法であって、
前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備えることを特徴とする光源モジュールの制御方法。
【請求項８】
それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュールを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行される制御方法であって、
投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備えることを特徴とする投影装置の制御方法。
【請求項９】
それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュール、及びコンピュータを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行されるプログラムであって、
投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段として前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項に記載の発明では、設定された光量を出射する光源モジュールは、光を発するレーザ素子と、前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、請求項に記載の発明では、画像を構成する光を投影する投影装置は、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、を有する光源モジュールを備えることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、請求項に記載の発明では、光源モジュールの制御方法は、光を発するレーザ素子と、前記レーザ素子から発せられた光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を備え、設定された光量を出射する光源モジュールによって実行される制御方法であって、前記設定された光量に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備えることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、請求項に記載の発明では、投影装置の制御方法は、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュールを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行される制御方法であって、投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御工程を備えることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、請求項に記載の発明では、それぞれ異なる波長の光を発する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から発せられた光の合成光の光軸に対して垂直に入射面を向けて配置され、当該合成光が入射されるＮＤフィルタであって、前記入射面の部位に応じて連続的に変化する透過率を有するＮＤフィルタと、前記入射面の向きを変えずに前記ＮＤフィルタを駆動し、前記合成光が入射される前記ＮＤフィルタの部位を変える駆動手段と、を有する光源モジュール、及びコンピュータを備え、画像を構成する光を投影する投影装置によって実行されるプログラムは、投影すべき画像の輝度に応じて前記駆動手段を制御する制御手段として前記コンピュータを機能させることを特徴とする。
【国際調査報告】
2014115236.tif 000010
2014115236.tif 000011
2014115236.tif 000012