(57)【要約】【課題】複数のレーザから出力される光を共通の光ファイバに入力する場合に必要なそれぞれのレーザの状態を容易に検出する。【解決手段】複数のレーザから出力された光を共通の光ファイバに入力する場合に、それぞれのレーザの状態を検出するために、共通の光ファイバの出力側にセンサーを配置するとともに、それぞれのレーザを時分割で動作させ、レーザ動作期間に同期してセンサーを用いて光量を測定することで、それぞれのレーザの状態を検出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生する複数個のレーザ発生部から単一の光出力を得るレーザ光出力手段と、
前記レーザ光出力手段の出力側の光路上もしくはその近傍に光量を検出する検出手段と、を具備し、
前記検出手段は、前記複数個のレーザ発生部を時分割で動作させるとともに、レーザ動作期間に同期して光量を検出することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記複数のレーザ発生部のうち、レーザ光の出力が規定値以下であることを検出することを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記複数のレーザ発生部は、ファイバレーザであることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記複数のレーザ発生部は、ファイバレーザの励起光源であり、前記単一の光出力がファイバレーザの出力であることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに基づき構成されたレーザ装置より出射されたレーザ光を、空間変調素子を用いて空間変調を行い、スクリーンに表示を行うことを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のレーザから出力された光を１本の光ファイバに入力するレーザ装置およびこのレーザ装置を光源として用いた映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザの故障を検出する方法としては、レーザを投射型映像表示装置の光源に使用する場合に、レーザの故障を検出して、レーザの動作を制御する方法が記載されている。（例えば、特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００-２６７６２１号公報（第３〜４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１の技術は、複数個の半導体レーザから構成された場合に、それぞれの半導体レーザの状態を検出していないため、複数の半導体レーザのうち不具合のある半導体レーザを放置した状態で使用すると、無駄な消費電力の発生が生じるばかりか、発熱量が増加し安全性の問題も生じる可能性があった。
【０００５】
この発明の目的は、複数のレーザから出力された光を１本の光ファイバに入力する場合のそれぞれのレーザの状態を容易に検出するレーザ装置およびこのレーザ装置を用いた映像表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、この発明のレーザ装置は、レーザ光を発生する複数個のレーザ発生部から単一の光出力を得るレーザ光出力手段と、前記レーザ光出力手段の出力側の光路上もしくはその近傍に光量を検出する検出手段とを具備し、前記検出手段は、前記複数個のレーザ発生部を時分割で動作させるとともに、レーザ動作期間に同期して光量を検出することを特徴とする。
【０００７】
このレーザ装置によれば、レーザ動作期間に同期してセンサーを用いて光量を測定することで、複数のレーザから出力された光を共通の光ファイバに入力した場合のそれぞれのレーザあるいは光学系の状態を、単数のセンサーで容易に検出することが可能となる。
【０００８】
この発明の映像表示装置は、上記に基づき構成されたレーザ装置より出射されたレーザ光を、空間変調素子を用いて空間変調を行い、スクリーンに表示を行うことを特徴とする。
【０００９】
この映像表示装置によれば、レーザ動作期間に同期してセンサーを用いて光量を測定することで、レーザを発する光源から投射レンズまでの状態を容易に検出することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、この発明のレーザ装置の第１の実施の形態について説明するための構成図である。図１において、１１ａ〜１１ｅは半導体レーザ、１２ａ〜１２ｅ、１４は光学部品、１３ａ〜１３ｅ、１５は光ファイバである。光学部品１２ａ〜１２ｅ、１４としては、レンズや光導波路がある。
【００１１】
半導体レーザ１１ａ〜１１ｅから出力された光は、光学部品１２ａ〜１２ｅを介して光ファイバ１３ａ〜１３ｅの一端へそれぞれ入力する。光ファイバ１３ａ〜１３ｅにそれぞれに入力された光は、他端から出力し、光学部品１４を介して合成され、光ファイバ１５の一端へ入力する。光ファイバ１５に入力された光は、他端から出力する。
【００１２】
１６は、光ファイバ１５から出力された光の光量を測定するセンサーであり、例えばフォトダイオードやＣＣＤが考えられる。１７は、センサー１６からデータを取得しレーザ駆動を制御するマイコンであり、１８は、マイコン１７の制御信号に基づいて半導体レーザ１１ａ〜１１ｅを駆動するレーザ駆動部である。
【００１３】
次に、図２および図３を用いて個々の半導体レーザの状態検出方法について説明する。図２および図３のそれぞれ（Ａ）は全ての半導体レーザが正常の場合を、（Ｂ）は半導体レーザ１１ｄが故障した場合を例にして説明する。
【００１４】
図２の検出方法では、半導体レーザ１１ａ〜１１ｅを順に動作と停止させるとともに、その動作期間に合わせて光ファイバ１５から出力された光量を、センサー１６を用いて測定する。半導体レーザ１１ａ〜１１ｅの動作期間と光量の測定値との同期をとることで、半導体レーザ１１ａ〜１１ｅの状態を検出することが可能となる。
【００１５】
図３は検出方法の他の例を示す。この検出方法では、半導体レーザ１１ａ〜１１ｅを順に動作させ、光量の測定値の差分をとることで、半導体レーザ１１ａ〜１１ｅの状態を検出する方法である。
【００１６】
このように、図２または図３に示した方法により半導体レーザ１１ａ〜１１ｅの状態を検出し、光量が規定値以下ならば該当の半導体レーザの動作を停止する。これにより、故障した半導体レーザへの電力への供給をなくすことで無駄な消費をなくすとともに、安全性も確保できる。
【００１７】
図４は、この発明のレーザ装置の第２の実施の形態について説明するための構成図であり、図１と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。この実施の形態は、図１の光ファイバ１３ａ〜１３ｅのコア内に、それぞれレーザ活性物質を添加したファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅとし、光学部品１２ａ〜１２ｅに対向するファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅの一端に反射素子４１ａ〜４１ｅを取り付け、ファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅの他端に共通の反射素子４２を取り付け光学部品１４と対抗配置したものである。
【００１８】
反射素子４１ａ〜４１ｅは、半導体レーザ１１ａ〜１１ｅより出力された光を透過し、ファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅから発生された光を反射する。反射素子４２は、ファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅから発生された光の一部を反射、一部を透過する。
【００１９】
次に、動作について説明する。半導体レーザ１１ａ〜１１ｅから出力された光は、光学部品１２ａ〜１２ｅを介して対応のファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅにそれぞれ入力する。入力された光は、励起光としてファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅに吸収され、ファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅはそれぞれ光を発生する。発生された光は、反射素子４１ａ〜４１ｅと４２の間で共振器を形成し、レーザ光となって反射素子４２側から出力する。ファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅのそれぞれがファイバレーザとなり、その出力光が光学部品１４で合成され、光ファイバ１５に入力する。
【００２０】
図５は、この発明のレーザ装置の第３の実施の形態について説明するための構成図であり、図１と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。この実施の形態は、図１の光ファイバ１５のコア内に、それぞれレーザ活性物質を添加したファイバレーザ１５１とし、光学部品１４と対向するファイバレーザ１５１の一端に反射素子５１を取り付け、ファイバレーザ１５１の他端に共通の反射素子５２を取り付け光学部品１４と対抗配置したものである。
【００２１】
図５の構成の場合には、半導体レーザ１１ａ〜１１ｅから出力された光は光学部品１２ａ〜１２ｅ、光ファイバ１３ａ〜１３ｅ、光学部品１４を介して合成した後に励起光として光ファイバ１５に入射し、反射素子５１と５２の間で共振器を形成する。
【００２２】
ファイバレーザ１５１より発生されたレーザ光は、反射素子５２側から出力する。センサー１６はファイバレーザ１５１の出力光を測定するため、ファイバレーザ光を測定することになる。
【００２３】
このように、光ファイバ１３１ａ〜１３１ｅと光ファイバ１５１をファイバレーザとした場合にも、検出動作については、図２または図３と同様であり、光量が規定値以下ならば該当の半導体レーザの動作を停止させ、図１と同様の効果を奏する。
【００２４】
なお、上記した各実施の形態において、センサー１６は光ファイバ１５の出力を測定しているため、半導体レーザの不具合でなく、半導体レーザから光ファイバ１５へ伝播する過程での光結合系の不具合により光量が低下している場合もある。この場合でも消費電力の低減および安全性の確保から半導体レーザを停止するのが好ましく、半導体レーザと光学系の両者の状態を検出するためにセンサー１６は光ファイバ１５の出力を測定するのが好ましい。
【００２５】
また、光学部品１４と光ファイバ１５の影響を除外したければ、光ファイバ１３の出力側近傍にセンサー１６を配置してもよく、複数本の光ファイバ１３の全ての光ファイバの出力光が受光できればよい。図２または図３の動作はレーザ装置の動作開始時に行ってもよいし、半導体レーザの一定駆動時間間隔毎に行ってもよい。またレーザ装置の総出力が規定値以下だった場合のみに図２または図３の動作を行い、故障した半導体レーザまたは光学系の検出を行ってもよい。
【００２６】
図６は、この発明の映像表示装置の一実施の形態について説明するための構成図であり、投射型の映像表示装置に適用したものである。
図６において、６１〜６３は光モジュールを示し、図１、図４、図５からセンサー１６、マイコン１７、レーザ制御部１８を除いた構成部分を示している。光モジュール６１〜６３は、図１の半導体レーザ１１ａ〜１１ｅの発振波長がそれぞれ赤、緑、青となるように設定されており、図４の場合はファイバレーザ１３１ａ〜１３１ｅによって、図５の場合はファイバレーザ１５１によってそれぞれ赤、緑、青のレーザ光が得られるように光ファイバに添加するレーザ活性物質や半導体レーザの発振波長などが設定されている。
【００２７】
６４〜６６は、光モジュールに付属し発生したレーザ光を出力する光ファイバ、６７はレンズ、６８は映像入力端子、６９は液晶駆動部、７０は液晶パネル、７１は投射レンズ、７２はスクリーンを示す。
【００２８】
まず、映像表示装置の動作について説明する。光ファイバ６４〜６６の端面から出力された光は、レンズ６７にて平行光となり液晶パネル７０に入射する。一方、映像信号は映像信号入力端子６８から入力し、液晶駆動部６９は映像信号に基づいて液晶パネル７０を駆動する。これにより、液晶パネル７０に入射された光は、映像信号に沿った空間変調がなされる。空間変調された光は、投射レンズ７１を介してスクリーン７２に結像する。
【００２９】
７３は、投射レンズ７１から投射される光の光量を測定するセンサーであり、例えばスクリーンの角で映像表示を妨げない場所に配置してある。７４はセンサー７３からデータを取得しレーザ駆動を制御するマイコン、７５はマイコン７４の制御信号に基づいてレーザを駆動するレーザ駆動部である。
【００３０】
図７と図８にしたがって個々の半導体レーザを検出する方法について説明する。図７と図８では（Ａ）は全ての半導体レーザが正常の状態を、（Ｂ）が緑ｄの半導体レーザが故障の状態をそれぞれ示す。
【００３１】
図７の検出方法では、赤（ａ）〜（ｅ）、緑（ａ）〜（ｅ）、青（ａ）〜(e)を順に動作と停止させるとともに、その動作期間に合わせて投射レンズ７１から出力される光量を、センサー７３を用いて測定する。各半導体レーザの動作期間と光量の測定値との同期を取ることで各半導体レーザの状態を検出することが可能となる。
【００３２】
図８は別の検出方法を示す。図８の検出方法では赤（ａ）〜（ｅ）、緑（ａ）〜（ｅ）、青（ａ）〜（ｅ）を順に動作させ、光量の測定値の差分をとることで各半導体レーザの状態を検出する方法である。図７または図８に示した方法により各半導体レーザの状態を検出し、光量が規定値以下ならば半導体レーザの動作を停止する。これにより故障した半導体レーザへの電力への供給をなくすことで無駄な消費をなくすとともに、安全性も確保できる。
【００３３】
なお、センサー７３は投射レンズ７１の出力を測定しているため、半導体レーザの不具合でなく、半導体レーザから投射レンズまでの光学系のいずれかの部品が不具合の場合もある。この場合でも消費電力の低減および安全性の確保から半導体レーザを停止するのが好ましく、光学系全体の状態を検出するためにセンサー７３は投射レンズ７１の出力を測定するのが好ましい。光モジュールのみの状態を検出した場合には、光ファイバ６４〜６６の出力側近傍にセンサーを配置してもよく、光ファイバ６４〜６６の全ての光ファイバの出力光が受光できればよい。
【００３４】
図７または図８の動作は、映像表示装置の電源投入時に行ってもよいし、半導体レーザの一定駆動時間間隔毎に行ってもよい。また、投射レンズの総出力が規定値以下だった場合のみに図７または図８の動作を行い、故障した半導体レーザまたは光学系の検出を行ってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のレーザ装置によれば、複数のレーザから出力された光を共通の光ファイバに入力した場合のそれぞれのレーザあるいは光学系の状態を、単数のセンサーで容易に検出することが可能となる。
【００３６】
また、この発明のレーザ装置を光源として用いた映像表示装置によれば、レーザから投射レンズまでの状態を容易に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のレーザ装置の第１の実施の形態について説明するための構成図。
【図２】図１のレーザ装置に用いるレーザ状態検出の一例について説明するための説明図。
【図３】図１のレーザ装置に用いるレーザ状態検出の他の例について説明するための説明図。
【図４】この発明のレーザ装置の第２の実施の形態について説明するための構成図。
【図５】この発明のレーザ装置の第３の実施の形態について説明するための構成図。
【図６】この発明の映像表示装置の一実施の形態について説明するためのシステム構成図。
【図７】図６の映像表示装置の形態に用いるレーザ状態検出の一例について説明するための説明図。
【図８】図６の映像表示装置に用いるレーザ状態検出の他の例について説明するための説明図。
【符号の説明】
１１ａ〜１１ｅ…半導体レーザ
１２ａ〜１２ｅ，１４…光学部品
１３ａ〜１３ｅ，１５…光ファイバ
１３１ａ〜１３１ｅ，１５１…ファイバレーザ
１６…センサー
１７…マイコン
１８…レーザ制御部
４１ａ〜４１ｅ，４２，５１，５２…反射素子
６１〜６３…光モジュール
６４〜６６…光ファイバ
６７…レンズ
６８…映像信号入力端子
６９…液晶駆動部
７０…液晶パネル
７１…投射レンズ
７２…スクリーン
７３…センサー
７４…マイコン
７５…レーザ駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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