(57)【要約】  拡散部材がレーザ光の進行光路に正常な状態で存在しない事態が発生したとしても、レーザ光に対する安全性の向上に資することができる光源装置を提供する。  本発明の光源装置は、レーザ光（P）を射出する光源部（１）と、レーザ光（P）の進行光路に設けられてレーザ光（P）を拡散しつつ透過させる拡散部材（８）と、拡散部材（８）が進行光路に正常な状態で存在するか否かを拡散部材（８）の物理的特性により検出して状態検出信号を出力する検出素子（２０）と、拡散部材（８）が進行光路に正常な状態で存在するか否かを判断するために予め定められた閾値を有しかつ閾値と状態検出信号とを比較することにより拡散部材（８）の異常な状態を判断する異常状態判断部（３０a）とを備え、光源部（１）は、異常状態判断部（３０a）により異常な状態であると判断されたときに、レーザ光（P）の出力が減少する方向に制御される。
2015141044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する光源部と、
前記レーザ光の進行光路に設けられて該レーザ光を拡散しつつ透過させる拡散部材と、
前記拡散部材が前記進行光路に正常な状態で存在するか否かを該拡散部材の物理的特性により検出して状態検出信号を出力する検出素子と、
前記拡散部材が前記進行光路に正常な状態で存在するか否かを判断するために予め定められた閾値を有しかつ該閾値と前記状態検出信号とを比較することにより前記拡散部材の異常な状態を判断する異常状態判断部とを備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記拡散部材は誘電体からなり、前記検出素子は、前記正常な状態から前記異常な状態への変化を前記誘電体の誘電率に基づく静電容量の変化として検出する静電容量検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記検出素子は、前記正常な状態から前記異常な状態への変化を前記拡散部材の温度の変化により検出する温度検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記拡散部材は磁性を有する透光部材からなり、前記検出素子は前記正常な状態から前記異常な状態への変化を前記拡散部材の磁力の変化により検出する磁気検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記拡散部材は電気伝導性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材に接触される電極板を有しかつ前記正常な状態から前記異常な状態への変化を電位の変化として検出する電位検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記拡散部材は電気伝導性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材に接触される電極板を有しかつ前記正常な状態から前記異常な状態への変化を前記透光部材に流れる電流の変化として検出する電流検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
前記拡散部材は電気伝導性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材に接触される電極板を有しかつ前記正常な状態から前記異常な状態への変化を前記透光部材の抵抗変化として検出する抵抗検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
前記レーザ光源と前記拡散部材との間の前記進行光路に前記レーザ光源から射出されたレーザ光の進行光路を、前記拡散部材が設けられた第１光路と、前記レーザ光源から射出されたレーザ光により励起されて蛍光を発生する蛍光体が設けられた第２光路とに切り替える光路切り替え部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記レーザ光源を駆動する光源駆動部と、前記異常な状態であると判断されたときに前記レーザ光の出力を停止させるために前記光源駆動部の駆動を強制停止する制御部とを更に備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の光源装置と、該光源装置の拡散部材により拡散されたレーザ光を変調して画像形成光を形成する画像生成部と、該画像生成部により生成された画像形成光を投影する投影レンズ系とを備えていることを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びこの光源装置を有する画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パーソナルコンピュータの画像データ、ビデオ画像のデータ、メモリーカードに記憶されている画像データ等を用いて画像をスクリーン（画面）に投影する画像投影装置（プロジェクタ）が知られている。【０００３】
この画像投影装置（プロジェクタ）は、光源装置からの射出光をデジタルマイクロミラーデバイスとしてのマイクロミラー表示素子、液晶板等を用いてスクリーンに投影して、画像をスクリーンに形成するものである。【０００４】
従来、この画像投影装置の光源装置には、光源として高輝度の放電ランプを用いたものが主流であった。しかしながら、近年、光源として励起光を発生する固体発光素子と、励起光を吸収して所定波長帯域の波長の蛍光に変換する蛍光体とを組み合わせて用いる光源装置が開発されつつある。【０００５】
その固体発光素子には、発光ダイオード（LED）、レーザダイオード（LD）、有機EL等の半導体素子が用いられる。
この種の固体発光素子を用いた光源装置は、放電ランプに比べて、例えば、色再現性、発光効率、光の利用効率等の向上や、長寿命化を図ることができる等のメリットがある。【０００６】
また、この種の固体発光素子を用いた光源装置は、光学系の設計が容易であり、色合成の簡易化、投影レンズの低NA化（開口数の低減化）等を図ることもできるメリットもある。【０００７】
しかしながら、画像投影装置の光源装置にレーザ光源を用いた場合、レーザ光は波面の揃ったコヒーレント光であり直進性が大きい。このため、レーザ光が人の目に直接入射しない構成とするのが望ましい。【０００８】
また、エネルギー強度の大きいレーザ光が、人の皮膚に当たらないようにするのが望ましい。このため、レーザ光源を備えた製品については、国際規格（IEC６０８２５）、日本国内規格（JIS  C６８０２：２００５）でレーザ光源を備えた製品のクラス分けを行い、クラス毎に製造者、使用者が遵守すべき指針を設けている。これにより、レーザ製品の安全性の向上に資している。【０００９】
画像投影装置の光源装置にレーザ光源を備えたものにあっては、レーザ光に対する安全性の向上に資するため、高出力のレーザ光が直接外部に射出されないように、レーザ光のエネルギー密度を緩和する拡散部材がレーザ光の進行光路に設けられている。【００１０】
ところが、画像投影装置の落下等により拡散部材が進行光路から逸脱する事態が生じると、レーザ光が直接外部に漏れ出て、レーザ光に対する安全性が低下する。
そこで、拡散部材が脱落した際に高出のレーザ光が外部に射出されるのを防止するために、蛍光部材と拡散部材とを一体回転させる駆動装置と、拡散部材に係り止めされた遮光部材とを備え、拡散部材がレーザ光の進行光路から逸脱した際に拡散部材と遮光部材との係り止めが解除され、遠心力により拡散部材の存在していた位置に遮光部材を移動させ、レーザ光を遮光する構成の画像投影装置が提案されている（特許文献１参照）。【００１１】
また、この特許文献１には、拡散部材がレーザ光の進行光路から逸脱したことを検知する検知手段、又は、遮光部材が移動したことを検知する検知手段を設け、レーザ光源の発光を停止させる構成も開示されている。【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示のものは、いずれにしても、レーザ光の進行光路から拡散部材が逸脱することを前提としており、拡散部材がレーザ光の進行光路から逸脱しないまでもその拡散部材の一部が破損し、拡散部材がレーザ光の進行光路に正常な状態で存在しない事態が生じた場合を想定しておらず、レーザ光に対する安全性を図るうえで更なる改良を図る必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開2010-231063号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、拡散部材がレーザ光の進行光路から逸脱した場合を含めて逸脱しないまでもレーザ光の進行光路に拡散部材が正常な状態で存在しない事態が生じたとしても、レーザ光に対する安全性の向上に資することができる光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る光源装置は、レーザ光を射出する光源部と、
前記レーザ光の進行光路に設けられて該レーザ光を拡散しつつ透過させる拡散部材と、
前記拡散部材が前記進行光路に正常な状態で存在するか否かを該拡散部材の物理的特性により検出して状態検出信号を出力する検出素子と、
前記拡散部材が前記進行光路に正常な状態で存在するか否かを判断するために予め定められた閾値を有しかつ該閾値と前記状態検出信号とを比較することにより前記拡散部材の異常な状態を判断する異常状態判断部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、拡散部材がレーザ光の進行光路から逸脱した場合を含めて逸脱しないまでも拡散部材がレーザ光の進行光路に正常な状態で存在しない事態が発生したとしても、レーザ光に対する安全性の向上に資することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る光源装置の要部構成を示す光学図である。
【図２】図１に示す光路切り替え盤の平面図である。
【図３】図１に示す色成分切り替え盤の平面図である。
【図４】図１に示す拡散部材の構成を誇張して示す模式図である。
【図５】図１に示す静電容量検出センサの一例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例１に係る光源装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２に係る光源装置の要部構成を示す光学図である。
【図８】本発明の実施例２に係る光源装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の実施例３に係る光源装置の要部構成を示す光学図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る光源装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１１は本発明の実施例４に係る光源装置の要部構成を示す光学図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る光源装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例５に係る画像投影装置の一例を模式的に示す光学図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
以下に、本発明に係る光源装置及びこの光源装置を備えた画像投影装置の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図６は本発明に係る光源装置の実施例１の説明図である。【００１９】
図１は本発明に係る光源装置の要部光学図である。この図１において、符号１は光源部を示す。光源部１はレーザ光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）１ａ、カップリングレンズ１ｂ、集光レンズ１ｃとから構成されている。【００２０】
レーザダイオード１ａは、レーザダイオード保持体２に設けられている。このレーザダイオード保持体２の表面側には、レーザダイオード１ａに対向してカップリングレンズ１ｂが設けられている。なお、レーザダイオード保持体２の裏面側には、レーザダイオード１ａの発熱を冷却するヒートシンク（放熱板）２１が設けられている。このヒートシンク２１は、アルミニウムや銅等の金属により構成されている。【００２１】
そのレーザダイオード１ａから射出されたレーザ光Pは、そのカップリングレンズ１ｂにより集光され、平行光束として集光レンズ１ｃに導かれる。集光レンズ１ｃは、カップリングレンズ１ｂにより平行光束とされたレーザ光Pを集光する役割を果たす。【００２２】
ここでは、レーザダイオード１ａは、青色成分のレーザ光Pを射出するものとして説明するが、緑色成分のレーザ光、赤色成分のレーザ光を発生するレーザダイオードを用いてもよい。また、レーザダイオード（ＬＤ）の代わりにＬＥＤを用いてもよい。
また、なお、ここでは単一のレーザダイオード1aとカップリングレンズ1bとを用いて説明することにするが、必要に応じて複数個用いる構成にしても良い。【００２３】
その青色成分のレーザ光Pは、光路切り替え部としての光路切り替え盤３に導かれる。その光路切り替え盤３には、レーザ光Pがスポット状に形成される。そのレーザ光Pのスポットサイズは、混色防止等のために適宜大きさに定められている。【００２４】
この光路切り替え盤３は、図２に示すように回転方向に分割された反射領域３ａと透過領域３ｂとを有する光路時分割用回転円盤から構成されている。その光路切り替え盤３は、集光レンズ１ｃの光軸Оに対して斜め（ここでは、その光軸に対して４５度）に配設されている。【００２５】
その光路切り替え盤３は、例えば、図１に示すように、駆動源としてのステッピングモータ４により回転駆動される。なお、図２において符号４ａは、そのステッピングモータ４の駆動軸を示す。【００２６】
その光路切り替え盤３の反射領域３ａには、その青色成分のレーザ光Pが当たる面の側に反射膜が設けられている。一方、その光路切り替え盤３の透過領域３ｂには、その青色成分のレーザ光Pが当たる面の側に反射防止膜が形成されている。【００２７】
その透過領域３ｂを透過した青色成分のレーザ光Pが進行する進行光路（第２光路）には、集光レンズ１１、光路折り曲げミラー１２、光路合成光学素子９、集光レンズ１４、蛍光体ホイール５が設けられている。【００２８】
集光レンズ１１は集光レンズ１ｃにより透過領域３ｂにスポット状に照射された青色成分のレーザ光Pを集光して平行光束に変換する。その青色成分のレーザ光Pは光路折り曲げミラー１２により光路合成光学素子９に向けて反射される。【００２９】
光路合成光学素子９は例えばダイクロイックミラーから構成されている。このダイクロイックミラーは、青色成分のレーザ光Pを透過しかつ後述する緑色の蛍光Gと赤色の蛍光Rとを反射する光学特性を有し、青色成分のレーザ光Pと蛍光G、蛍光Rとの光路を合成する役割を果たす。【００３０】
蛍光体ホイール５は、回転円盤から構成され、図１に示すステッピングモータ６によって回転駆動される。その蛍光体ホイール５には輪帯状の蛍光膜５aが周回り方向に形成されている。その蛍光膜５aには、青色成分のレーザ光Pにより励起されて緑色成分の蛍光Gと赤色成分の蛍光Rとを発生する蛍光材料との混合物（黄色の蛍光を発生する材料）が用いられるが、これに限られるものではない。例えば、緑色成分の波長域から赤色成分の波長域にまたがる蛍光分布特性を有する蛍光材料を用いることができる。【００３１】
その光路合成光学素子９を透過した青色成分のレーザ光Pは、集光レンズ１４により集束されて蛍光膜５aにスポット状に照射される。蛍光膜５aはそのレーザ光Pにより励起されて、蛍光Gと蛍光Rとを発生する。【００３２】
その蛍光Gと、蛍光Rと、蛍光膜５aで反射された一部のレーザP光は、集光レンズ１４により集光されて平行光束とされた後、再び光路合成光学素子９に導かれる。蛍光Gと蛍光Rとはこの光路合成光学素子９により反射されて、集光レンズ１６に導かれる。蛍光膜５aで反射された一部のレーザ光Pは光路合成光学素子９を透過して光路折り曲げミラー１２に導かれる。【００３３】
なお、蛍光体ホイール５の回転によりレーザ光Pが照射される蛍光膜５aの箇所は時々刻々と変化するため、その蛍光膜５ａの劣化が抑制される。また、レーザ光Pが蛍光膜５ａに照射されると、そのレーザ光Pは蛍光体ホイール５において散乱され、コヒーレント光でなくなるので、レーザ光Pが蛍光膜5aに照射されている限りにおいては、人間の目に対する安全性を図るうえで支障は生じない。【００３４】
集光レンズ１６により集光された蛍光G、蛍光Rが進行する進行光路には、色成分切り替え盤１０が設けられている。色成分切り替え盤１０はステッピングモータ１５により回転駆動される。【００３５】
その色成分切り替え盤１０は、図３に示すように、回転方向に青色成分のレーザ光Pを透過する扇形状領域１０aと、緑色成分の蛍光を透過しかつ赤色成分の蛍光を吸収又は反射する扇形状領域１０ｂと、赤色成分の蛍光を透過しかつ緑色成分の蛍光を吸収又は反射する扇形状領域１０ｃとが周回り方向に分割されて形成された色成分時分割用回転円盤から構成される。なお、図３において、符号15ａはそのステッピングモータ１５の駆動軸を示す。【００３６】
光路合成光学素子９により反射された蛍光G、R、光路合成光学素子９を透過した青色成分のレーザ光Pは、集光レンズ１６により集光され、色成分切り替え盤１０の扇形状領域１０a、１０ｂ、１０ｃをそれぞれ通過して、光量むら低減部材としてのライトトンネル１７に導光される。なお、ライトトンネル１７の代わりにフライアイレンズを用いても良い。【００３７】
なお、この色成分切り替え盤１０の青色成分の透過領域である扇形状領域１０aは、例えば、透明ガラス、又は切り欠き部、若しくは、青色成分の波長帯のみを透過するフィルタにより構成できる。【００３８】
光路切り替え盤３の反射領域３aにより反射された青色成分のレーザ光Pが進行する進行光路（第１光路）には、集光レンズ７、拡散部材８、光路折り曲げミラー１９が設けられている。その集光レンズ７は光路切り替え盤３により反射された青色成分のレーザ光Pを平行光束に変換して拡散部材８に導く機能を有する。【００３９】
この実施例１では、拡散部材８は、物理的特性として誘電特性を有するガラス、プラスチックス等の誘電体により形成されている。その拡散部材８には、図４に示すように、レーザ光Pが当たる面側に拡散面８ａが設けられている。なお、拡散面８ａのレーザ光Pが入射する側には、反射防止膜が形成されている。この拡散面８ａは、レーザ光Pのコヒーレンス性を除去するのに用いられる。【００４０】
レーザ光Pは、拡散部材８の拡散面８ａで拡散され、拡散光Pａとされて拡散部材８を透過した後、光路折り曲げミラー１９に導かれる。その光路折り曲げミラー１９により反射された青色成分のレーザ光Pは、光路合成光学素子９に導かれる。【００４１】
その光路合成光学素子９を透過した青色成分のレーザ光Pは、既述したように、集光レンズ１６により集光されて、色成分切り替え盤１０の扇形状領域１０aを透過した後、ライトトンネル１７に導かれる。【００４２】
拡散部材８には、図５に示すように、検出素子としての静電容量検出センサ２０が近接して配設されている。ここでは、静電容量検出センサ２０は、拡散部材８の両側端に設けられた一対の電極２２、２２と電圧印加部２１とから構成されている。【００４３】
一対の電極２２、２２に電圧印加部２１によって所定電圧が印加されると、拡散部材８が誘電体からなるため、誘電体が＋と―とに分極されてコンデンサと等価な状態となる。そのコンデンサに蓄積される静電容量は、コンデンサの誘電率に比例する。【００４４】
一般的に、空気中の誘電率は１であり、例えば、ガラスの誘電率は３〜１０であるため、一対の電極２２、２２の間に存在する拡散部材８の一部が破損、経年劣化、又は拡散部材８の逸脱により静電容量が減少する。これにより、拡散部材８がレーザ光Pの進行光路に正常な状態で存在するか否かを検出することが可能である。【００４５】
すなわち、この静電容量検出センサ２０は、後述する画像投影装置の予期しない落下等の衝撃による拡散部材８のレーザ光Pの進行光路からの逸脱、その拡散部材８の一部の破損、拡散部材８の経年劣化による亀裂等の拡散部材８の正常な状態から異常な状態への変化を静電容量の変化として検出して状態検出信号を後述する制御部に出力する。【００４６】
その静電容量検出センサ２０は、図１に示す制御部３０に接続されている。制御部３０は、拡散部材８がレーザ光Pの進行光路に正常な状態で存在するか否かを判断するために予め定められた閾値を有しかつこの閾値と状態検出信号とを比較することにより拡散部材８の異常な状態を判断する異常状態判断部３０aを備えている。【００４７】
異常状態判断部３０aは、閾値と状態検出信号とを比較して異常状態であるか否かを判断し、異常状態であると判断した時には、光源部１にレーザ光駆動停止信号を出力する。
図６は、その制御部３０の作用を説明するフローチャートであり、以下、このフローチャートに基づき、その制御の一例を説明する。【００４８】
制御部３０は、図示を略すパワー電源がオンされると、ステッピングモータ４、６、１５を回転駆動させると共に、図示を略す光源駆動部により光源部１を駆動させ、レーザダイオード１aが点灯される。【００４９】
これにより、青色成分のレーザ光P、緑色成分の蛍光G、赤色成分の蛍光Rが生成可能な状態となる。また、静電容量検出センサ２０が静電容量の変化を検出可能な状態となる（S.1）。ついで、異常状態判断部３０aは静電容量を閾値と比較して静電容量が閾値よりも下回ったか否かを判断する（S.２）。【００５０】
異常状態判断部３０aは、静電容量が閾値以上のときには、光源部１の駆動を継続する。異常状態判断部３０aは、静電容量が閾値未満のときには、異常状態であると判断して光源部１のレーザ光駆動停止信号を光源部１に向かって出力する（S.3）。光源部１には図示を略す電源供給回路に緊急遮断回路が設けられている。その緊急遮断回路は、駆動停止信号に基づいてレーザダイオード１aへの電源供給を遮断し、これにより、レーザダイオード１ａの駆動が強制停止される。【００５１】
この実施例１によれば、画像投影装置の落下等により光源装置が衝撃を受けて、拡散部材８がレーザ光Pの進行光路から逸脱した場合、その拡散部材８の一部破損した場合、何らかの原因で拡散部材８に亀裂が生じた場合でも、拡散部材８の設置状態の異常を検出することができ、レーザ光Pの発振が停止されるので、光源装置の外部にレーザ光Pが漏出することを確実に防止することができる。その結果、人体に対する安全性の向上をより確実に図ることができる。【００５２】
なお、ここでは、レーザダイオード１aの駆動を停止するように制御することとして説明したが、レーザ光のパワー出力を減少させる方向に制御する構成としても良い。また、制御部によりレーザ光Pの進行光路にレーザ光を遮光するシャッタ部材を挿入する構成としても良く、更には、制御部により警報音を発生させる構成としても良い。【００５３】
（実施例２）
図７、図８は本発明に係る光源装置の実施例２の説明図である。その図７において、図１に示す構成要素と同一構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明は省略することにし、異なる部分についてのみ説明する。【００５４】
この実施例２では、検出素子として温度検出センサ（サーミスタ）２３が用いられている。
この温度検出センサ２３は、レーザ光Pの透過を妨げないようにして拡散部材８に接触して配置されている。【００５５】
拡散部材８は誘電体でも良いし、誘電体でなくとも良く、物理的特性としてレーザ光Pの照射により温度が変化する特性を有するものであれば良い。レーザ光Pの拡散部材８に対する透過率は９７〜９８％であり、レーザ光Pの２〜３％は拡散部材８に吸収されて熱エネルギーに変換される。【００５６】
レーザ光Pが拡散部材８を透過する際に熱エネルギーに変換されるので、拡散部材８の温度上昇の変化を温度検出センサ２３によって検出できる。例えば、拡散部材８がレーザ光Pの進行光路から逸脱する等の異常状態が生じたときには、拡散部材８の温度上昇による変化は検出されず、温度検出センサ２３による温度検出値が低下する。【００５７】
この温度検出値が低下する方向に変化した場合を第1閾値とする。また、例えば、拡散部材８の一部が破損したり、亀裂が生じた場合には、拡散部材８の温度検出値が上昇する。この温度検出値が上昇する方向に変化した場合を第２閾値とする。【００５８】
温度検出センサ２３は、その拡散部材８の温度検出値を状態検出信号として制御部３０に出力し、異常状態判断部３０aは、予め定められた第１閾値と第２閾値と温度検出値とを比較する。制御部３０は、一定時間経過しても温度検出値が第１閾値未満のとき又は温度検出値が第２閾値以上のとき、異常状態と判断し、光源部１に向かってレーザ光駆動停止信号を出力する。【００５９】
図８は、その制御部３０の作用を説明するフローチャートであり、以下、このフローチャートに基づき、その制御の一例を説明する。
温度検出センサ２３は、拡散部材８の温度変化を検出し続け（S.1）、温度検出センサ２３による温度検出値が一定時間経過後に第１閾値以上でかつ第２閾値未満のときには、拡散部材８はレーザ光Pの進行光路に正常状態で存在すると判断して、光源部１の駆動を継続する。【００６０】
拡散部材８がレーザ光Pの進行光路から逸脱した場合、温度検出センサ２３による温度検出値が一定時間経過しても第１閾値未満のままとなる。一方、拡散部材８の一部が破損したり、亀裂が生じた場合には温度検出センサ２３による温度検出値が第２閾値以上となる。異常状態判断部３０aは、温度検出値が一定時間経過しても第１閾値未満の場合又は第２閾値以上の場合、拡散部材８が異常状態であると判断する（S.2）。制御部３０は、拡散部材８が異常状態であると判断されると、レーザ光駆動停止信号を光源部１に向かって出力する（S.3）。これにより、緊急遮断回路が作動される（S.4）。【００６１】
（実施例３）
図９、図１０は本発明に係る光源装置の実施例３の説明図である。その図９において、図１に示す構成要素と同一構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明は省略することにし、異なる部分についてのみ説明する。【００６２】
この実施例３では、拡散部材８は磁性を有する透光部材から構成されている。この拡散部材８には、高濃度の酸化テルビウムを含むガラスで作成される。この拡散部材８は光透過性を維持しつつ強磁性体に類似の物理的特性を有する。検出素子には磁気検出センサ２４が用いられる。この磁気検出センサ２４には例えばホール素子が用いられる。
磁気検出センサ２４は、レーザ光Pの透過を妨げないようにして拡散部材８に近接して配置されている。【００６３】
この拡散部材８は、図示を略す金属製の枠に設置されていても良い。金属製の枠に拡散部材８を設置することにより衝撃による拡散部材８のレーザ光Pの進行光路からの逸脱が防止される。この拡散部材８の拡散機能は、実施例１、実施例２と同様である。【００６４】
拡散部材８がレーザ光Pの進行光路に正常な状態で存在するときには、磁気検出センサ２４による検出出力は閾値を超えている。拡散部材８が脱落、一部に破損、亀裂が生じると、磁気検出センサ２４の検出出力値が低下する。【００６５】
その磁気検出センサ２４の検出出力は状態検出信号として制御部３０に入力され、異常状態判断部３０aは閾値と検出出力とを比較し、異常状態判断部３０aにより異常状態であると判断されると、制御部３０はレーザ光駆動停止信号を光源部１に向かって出力する。【００６６】
図１０はその制御部３０の作用を説明するフローチャートであり、以下、このフローチャートに基づき、その制御の一例を説明する。
磁気検出センサ２４は、拡散部材８の磁力を検出し続け（S.1）、磁気検出センサ２４による検出出力が閾値以上のときには（S.2）、拡散部材８はレーザ光Pの進行光路に正常状態で存在すると判断して、光源部１の駆動を継続する。【００６７】
拡散部材８がレーザ光Pの進行光路から逸脱、破損、亀裂が生じて、磁気検出センサ２４による検出出力が閾値未満になると、異常状態判断部３０aは、拡散部材８が異常状態であると判断する（S.2）。制御部３０は、拡散部材８が異常状態であると判断すると、駆動停止信号を光源部１に向かって出力する（S.3）。これにより、緊急遮断回路が作動される（S.4）。【００６８】
（実施例４）
図１１、図１２は、本発明に係る光源装置の実施例４の説明図である。その図１１において、図１に示す構成要素と同一構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明は省略することにし、異なる部分についてのみ説明する。【００６９】
この実施例４では、拡散部材８に電気伝導性を有する透光部材が用いられる。その透光部材には、例えば、物理的特性として導電性を有する透明プラスチックスが用いられる。拡散部材８の両面には、検出素子としての一対の電極板３１、３１がレーザ光Pの透過を遮らないようにして接触されている。【００７０】
その検出素子は電位検出センサからなる。この電位検出センサは一対の電極板３１によって、拡散部材８に流れる電流値により電位を検出することができ、この電位が状態検出信号として制御部３０に入力される。【００７１】
拡散部材８がレーザ光Pの進行光路から脱落した場合、拡散部材８の一部が破損した場合、拡散部材８に亀裂が生じた場合には、電位検出センサによる検出電位が上昇する。その電位検出センサの検出出力は制御部３０に入力されている。【００７２】
異常状態判断部３０aは、その検出電位と閾値とを比較し、電位が閾値以上であると、制御部３０はレーザ光駆動停止信号を光源部１に向かって出力する。これにより、光源部１の駆動が停止される。【００７３】
図１２その制御部３０の作用を説明するフローチャートであり、以下、このフローチャートに基づき、その制御の一例を説明する。
電位検出センサは、拡散部材８の電位を検出し続け（S.1）、電位検出センサによる検出電位が閾値未満のときには、拡散部材８はレーザ光Pの進行光路に正常状態で存在すると判断して、光源部１の駆動を継続する。【００７４】
拡散部材８がレーザ光Pの進行光路から逸脱、破損、亀裂が生じて、電位検出センサによる検出電位が閾値未満になると、異常状態判断部３０aは、拡散部材８が異常状態であると判断する（S.2）。制御部３０は、拡散部材８が異常状態であると判断されると、レーザ光駆動停止信号を光源部１に向かって出力する（S.3）。これにより、緊急遮断回路が作動される（S.4）。【００７５】
この実施例では、導電性を有する透光体の電位を検出することとして説明したが、その透光体に流れる電流を検出する電流検出センサにより電流の変化を検出する構成としても良く、その透光体に流れる電流の変化により抵抗変化を検出する抵抗検出センサを用いる構成としても良い。【００７６】
この実施例２ないし実施例４によっても、拡散部材８が脱落、破損、亀裂が生じる事態が生じた時には、拡散部材８の設置状態に異常があると判断できるため、即時にレーザ光Pの発振を停止して光源装置の外部にレーザ光Pが漏出することを確実に防止できる。従って、人体に対する安全性の向上により一層資することができ、その安全性が確実に保障される。【００７７】
（実施例５）
図１３は、本発明の実施例１に係る光源装置が組み込まれた画像投影装置の概略構成を示す模式図である。
その図１３において、光源装置には、実施例１と同一構成要素に同一符号を付してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。【００７８】
ライトトンネル１７に導かれた青色（B）成分のレーザ光P、緑色（G）成分の蛍光、赤色（R）成分の蛍光は、集光レンズ２５により集光されて、平行光束とされた後、光路折り曲げミラー２６、反射ミラー２７を経由して、公知のデジタルマイクロミラーデバイス（DMD）等の画像形成パネル１３に導かれる。【００７９】
その画像形成パネル１３は、画像生成部１８によって制御される。この画像生成部１８には画像データが入力され、画像データに応じて変調信号がデジタルマイクロミラーデバイス（DMD）に入力される。【００８０】
そのデジタルマイクロミラーデバイスの各マイクロミラー表示素子は画像データに応じて変調され、これにより、各色成分の光はその画像形成パネル１３によって反射されて、投影レンズ系２８を介してスクリーンＳに画像形成光として投影される。その結果、スクリーンＳにカラー画像が拡大形成される。
なお、この実施例では、画像形成パネル１３として、変調信号に応じて画像が形成される反射型のものを用いて説明したが、透過型の画像形成パネルを用いてもよい。【００８１】
この画像投影装置によれば、光源部１からのレーザ光Pは、蛍光膜5aで散乱され、蛍光膜５aで散乱されなくとも、拡散部材８で拡散されているので、拡散部材８がレーザ光Pの正常な状態で設置されている場合、人間の眼に対する安全性に支障は生じない。【００８２】
また、拡散部材８の経年的な劣化による拡散部材８の異常な状態、画像投影装置の落下や外部からの衝撃、振動による拡散部材８の破損、拡散部材８のレーザ光Pの進行光路からの逸脱という異常な事態が生じた場合には、検出素子により拡散部材８の異常な状態にあることを検出して、光源部１の駆動を停止できるので、レーザ光Pが外部に漏出することが確実に防止される。
【関連出願の相互参照】
【００８３】
本出願は、２０１４年３月１８日に日本国特許庁に出願された特願２０１４−５５３４７号に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。
【図１】
2015141044.tif 000003
【図２】
2015141044.tif 000004
【図３】
2015141044.tif 000005
【図４】
2015141044.tif 000006
【図５】
2015141044.tif 000007
【図６】
2015141044.tif 000008
【図７】
2015141044.tif 000009
【図８】
2015141044.tif 000010
【図９】
2015141044.tif 000011
【図１０】
2015141044.tif 000012
【図１１】
2015141044.tif 000013
【図１２】
2015141044.tif 000014
【図１３】
2015141044.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月10日(2015.6.10)
【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】
レーザ光を射出する光源部と、前記レーザ光の光量むらを低減する光量むら低減部材を有する光源装置であって、
前記光源部と前記光量むら低減部材の間のレーザ光の進行光路に設けられて該レーザ光を拡散させる拡散部材と、
前記拡散部材の物理的特性を検出して状態検出信号を出力する検出素子と、
前記状態検出信号に基づいて前記拡散部材の異常な状態を判断する異常状態判断部とを備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記拡散部材は誘電体からなり、前記検出素子は、前記拡散部材の物理的特性を前記誘電体の誘電率に基づく静電容量の変化として検出する静電容量検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記検出素子は、前記拡散部材の物理的特性を前記拡散部材の温度の変化により検出する温度検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記拡散部材は磁性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材の物理的特性を前記拡散部材の磁力の変化により検出する磁気検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記拡散部材は電気伝導性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材に接触される電極板を有しかつ前記拡散部材の物理的特性を電位の変化として検出する電位検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記拡散部材は電気伝導性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材に接触される電極板を有しかつ前記拡散部材の物理的特性を前記透光部材に流れる電流の変化として検出する電流検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
前記拡散部材は電気伝導性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材に接触される電極板を有しかつ前記拡散部材の物理的特性を前記透光部材の抵抗変化として検出する抵抗検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
前記レーザ光源と前記拡散部材との間の前記進行光路に前記レーザ光源から射出されたレーザ光の進行光路を、前記拡散部材が設けられた第１光路と、前記レーザ光源から射出されたレーザ光により励起されて蛍光を発生する蛍光体が設けられた第２光路とに切り替える光路切り替え部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記レーザ光源を駆動する光源駆動部と、前記異常な状態であると判断されたときに前記レーザ光の出力を停止させるために前記光源駆動部の駆動を強制停止する制御部とを更に備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
レーザ光を射出する光源部と、前記レーザ光の進行光路に設けられて該レーザ光を拡散させる拡散部材と、
前記拡散部材の物理的特性を検出して状態検出信号を出力する検出素子と、
前記状態検出信号に基づいて前記拡散部材の異常な状態を判断する異常状態判断部と、
前記拡散部材により拡散されたレーザ光を変調して画像形成光を形成する画像生成部と、該画像生成部により生成された画像形成光を投影する投影レンズ系とを備えていることを特徴とする画像投影装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
特許文献
［００１３］
特許文献１：特開２０１０−２３１０６３号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［００１４］
本発明は、拡散部材がレーザ光の進行光路から逸脱した場合を含めて逸脱しないまでもレーザ光の進行光路に拡散部材が正常な状態で存在しない事態が生じたとしても、レーザ光に対する安全性の向上に資することができる光源装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［００１５］
本発明に係る光源装置は、レーザ光を射出する光源部と、前記レーザ光の光量むらを低減する光量むら低減部材を有する光源装置であって、
前記光源部と前記光量むら低減部材の間のレーザ光の進行光路に設けられて該レーザ光を拡散させる拡散部材と、
前記拡散部材の物理的特性を検出して状態検出信号を出力する検出素子と、
前記状態検出信号に基づいて前記拡散部材の異常な状態を判断する異常状態判断部とを備えていることを特徴とする。
発明の効果
［００１６］
本発明によれば、拡散部材がレーザ光の進行光路から逸脱した場合を含めて逸脱しないまでも拡散部材がレーザ光の進行光路に正常な状態で存在しない事態が発生したとしても、レーザ光に対する安全性の向上に資することができるという効果を奏する。
図面の簡単な説明
［００１７］
［図１］本発明の実施例１に係る光源装置の要部構成を示す光学図である。
［図２］図１に示す光路切り替え盤の平面図である。
［図３］図１に示す色成分切り替え盤の平面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月21日(2016.9.21)
【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】
レーザ光を射出する光源部と、前記レーザ光の光量むらを低減する光量むら低減部材を有する光源装置であって、
前記光源部と前記光量むら低減部材の間のレーザ光の進行光路に設けられて該レーザ光を拡散させる拡散部材と、
前記拡散部材の物理的特性を検出して状態検出信号を出力する検出素子と、
前記状態検出信号に基づいて前記拡散部材の異常な状態を判断する異常状態判断部とを備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記拡散部材は誘電体からなり、前記検出素子は、前記拡散部材の物理的特性を前記誘電体の誘電率に基づく静電容量の変化として検出する静電容量検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記検出素子は、前記拡散部材の物理的特性を前記拡散部材の温度の変化により検出する温度検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記拡散部材は磁性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材の物理的特性を前記拡散部材の磁力の変化により検出する磁気検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記拡散部材は電気伝導性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材に接触される電極板を有しかつ前記拡散部材の物理的特性を電位の変化として検出する電位検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記拡散部材は電気伝導性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材に接触される電極板を有しかつ前記拡散部材の物理的特性を前記透光部材に流れる電流の変化として検出する電流検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
前記拡散部材は電気伝導性を有する透光部材からなり、前記検出素子は、前記拡散部材に接触される電極板を有しかつ前記拡散部材の物理的特性を前記透光部材の抵抗変化として検出する抵抗検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
前記光源部と前記拡散部材との間の前記進行光路に前記光源部から射出されたレーザ光の進行光路を、前記拡散部材が設けられた第１光路と、前記光源部から射出されたレーザ光により励起されて蛍光を発生する蛍光体が設けられた第２光路とに切り替える光路切り替え部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記光源部を駆動する光源駆動部と、前記異常な状態であると判断されたときに前記レーザ光の出力を停止させるために前記光源駆動部の駆動を強制停止する制御部とを更に備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
レーザ光を射出する光源部と、前記レーザ光の進行光路に設けられて該レーザ光を拡散させる拡散部材と、
前記拡散部材の物理的特性を検出して状態検出信号を出力する検出素子と、
前記状態検出信号に基づいて前記拡散部材の異常な状態を判断する異常状態判断部と、
前記拡散部材により拡散されたレーザ光を変調して画像形成光を形成する画像生成部と、該画像生成部により生成された画像形成光を投影する投影レンズ系とを備えていることを特徴とする画像投影装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
拡散部材８には、図５に示すように、検出素子としての静電容量検出センサ２０が近接して配設されている。ここでは、静電容量検出センサ２０は、拡散部材８の両側端に設けられた一対の電極２２、２２と電圧印加部２１ａとから構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
一対の電極２２、２２に電圧印加部２１ａによって所定電圧が印加されると、拡散部材８が誘電体からなるため、誘電体が＋と―とに分極されてコンデンサと等価な状態となる。そのコンデンサに蓄積される静電容量は、コンデンサの誘電率に比例する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2015141044.tif 000016
【国際調査報告】
2015141044.tif 000017
2015141044.tif 000018
2015141044.tif 000019
2015141044.tif 000020