JP2002124724A - Laser apparatus and projection-type display device - Google Patents
Laser apparatus and projection-type display deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のＱスイッチ
レーザー発振器から出射されたパルスレーザー光を合成
するレーザー装置や、そうしたレーザー装置を光源とし
て用いた投射型表示装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a laser device for synthesizing pulsed laser beams emitted from a plurality of Q-switched laser oscillators, and a projection display device using such a laser device as a light source.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光源からの光を液晶パネルで変調してス
クリーンに投射する液晶プロジェクタが、大画面の画像
表示装置として普及している。液晶プロジェクタの光源
としては、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプの
ような白色光のランプが用いられることが多い。2. Description of the Related Art A liquid crystal projector that modulates light from a light source with a liquid crystal panel and projects the light on a screen has been widely used as a large-screen image display device. As a light source of the liquid crystal projector, a white light lamp such as a metal halide lamp or an ultra-high pressure mercury lamp is often used.
【０００３】しかし、液晶プロジェクタの一層の高輝度
化や高コントラスト化のためにはできるだけ点光源に近
い光源を用いるのが望ましいことなどから、レーザー発
振器を光源として用いる試みもなされている。However, it is desirable to use a light source that is as close to a point light source as possible in order to further increase the brightness and contrast of a liquid crystal projector. For this reason, attempts have been made to use a laser oscillator as a light source.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】例えば３板式カラー液
晶プロジェクタにおいてレーザー発振器を光源として用
いる場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの液晶パネルに、Ｙ
ＡＧレーザー発振器から出射された赤外線の波長域のレ
ーザー光を波長変換素子でＲ，Ｇ，Ｂの波長域のレーザ
ー光に変換して入射させるという方法が考えられる。For example, when a laser oscillator is used as a light source in a three-panel color liquid crystal projector, each of the R, G, and B liquid crystal panels has a Y
A method is considered in which laser light in the infrared wavelength range emitted from the AG laser oscillator is converted into laser light in the R, G, and B wavelength ranges by a wavelength conversion element and incident.
【０００５】その際、波長変換素子の変換効率は一般に
入射光の電界強度の２乗や３乗に比例することから、変
換効率を高めるためには、出射レーザー光のピーク値の
高いＹＡＧレーザー発振器を用いることが望ましい。し
たがって、同じ出力のＹＡＧレーザー発振器であれば、
定常発振を行うＹＡＧレーザー発振器よりも、Ｑスイッ
チ発振を行うＹＡＧレーザー発振器を用いることが望ま
しい。At this time, since the conversion efficiency of the wavelength conversion element is generally proportional to the square or the cube of the electric field intensity of the incident light, in order to increase the conversion efficiency, a YAG laser oscillator having a high peak value of the output laser light is required. It is desirable to use Therefore, if the YAG laser oscillator has the same output,
It is preferable to use a YAG laser oscillator that performs Q-switch oscillation rather than a YAG laser oscillator that performs steady oscillation.
【０００６】また、個々のＱスイッチＹＡＧレーザー発
振器の出力があまり大きくない場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの
液晶パネル毎に、２以上のＱスイッチＹＡＧレーザー発
振器から出射されたレーザー光を合成した後波長変換素
子で波長変換して液晶パネルに入射させることが望まし
い。When the output of each Q-switched YAG laser oscillator is not so large, laser light emitted from two or more Q-switched YAG laser oscillators is synthesized for each of the R, G, and B liquid crystal panels. It is desirable that the wavelength be converted by a post-wavelength conversion element to be incident on a liquid crystal panel.
【０００７】図５は、そのようにした３板式カラー液晶
プロジェクタの構成例を示す。Ｒ，Ｇ，Ｂの液晶パネル
５１，５２，５３に対応して、それぞれ２つのＱスイッ
チＹＡＧレーザー発振器２１及び２２，２３及び２４，
２５及び２６が設けられている。各ＱスイッチＹＡＧレ
ーザー発振器２１，２２，２３，２４，２５，２６のＱ
スイッチは、それぞれ別々のＱスイッチドライバー３
１，３２，３３，３４，３５，３６から供給される駆動
信号によって駆動される。FIG. 5 shows a configuration example of such a three-panel color liquid crystal projector. Two Q-switched YAG laser oscillators 21 and 22, 23 and 24, corresponding to the R, G and B liquid crystal panels 51, 52 and 53, respectively.
25 and 26 are provided. Q of each Q-switched YAG laser oscillator 21, 22, 23, 24, 25, 26
Each switch is a separate Q switch driver 3
It is driven by drive signals supplied from 1, 32, 33, 34, 35, 36.
【０００８】ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１及び
２２から出射されたパルスレーザー光は、プリズム４１
で合成され、波長変換素子４２でＲの波長域のパルスレ
ーザー光に変換され、集光レンズ４３を経て液晶パネル
５１に入射する。同様に、ＱスイッチＹＡＧレーザー発
振器２３及び２４，２５及び２６から出射されたパルス
レーザー光は、それぞれプリズム４４，４７で合成さ
れ、波長変換素子４５，４８でＧ，Ｂの波長域のパルス
レーザー光に変換され、集光レンズ４６，４９を経て液
晶パネル５２，５３に入射する。The pulsed laser light emitted from the Q-switched YAG laser oscillators 21 and 22 is
Are converted into pulse laser light in the R wavelength range by the wavelength conversion element 42, and enter the liquid crystal panel 51 via the condenser lens 43. Similarly, the pulsed laser beams emitted from the Q-switched YAG laser oscillators 23, 24, 25, and 26 are synthesized by prisms 44 and 47, respectively, and are converted by the wavelength conversion elements 45 and 48 into the G and B wavelength bands. And then enter the liquid crystal panels 52 and 53 via the condenser lenses 46 and 49.
【０００９】液晶パネル５１，５２，５３でそれぞれ
Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号に応じて変調されたパルスレーザ
ー光は、色合成プリズム５４で合成され、投射レンズ５
５に入射して、スクリーン（図示略）に投射される。The pulse laser light modulated by the liquid crystal panels 51, 52, and 53 in accordance with the R, G, and B video signals, respectively, is synthesized by a color synthesis prism 54, and the projection lens 5
5 and is projected on a screen (not shown).
【００１０】ところで、この図５の液晶プロジェクタに
おいて、ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１〜２６か
ら互いにパルス位置が重なり合うようなタイミングでパ
ルスレーザー光が出射されると、プリズム４１，４４，
４７や色合成プリズム５４でパルスレーザー光が合成さ
れた際に瞬間的に異常にピーク値の高いパルスレーザー
光が発生してしまう。In the liquid crystal projector shown in FIG. 5, when pulsed laser beams are emitted from the Q-switch YAG laser oscillators 21 to 26 at timings at which the pulse positions overlap each other, the prisms 41, 44,
When the pulse laser beams are combined by the color combining 47 or the color combining prism 54, a pulse laser beam having an abnormally high peak value is instantaneously generated.
【００１１】図６Ａ及びＢは、時刻ｔにＱスイッチＹＡ
Ｇレーザー発振器２１とＱスイッチＹＡＧレーザー発振
器２２とでパルスレーザー光の出射タイミングが重なり
合った例を示しており、この場合には図６Ｃに示すよう
にプリズム４１で異常にピーク値の高いパルスレーザー
光が発生してしまう。また、図６Ｄに示すようにこの時
刻ｔにＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２３でもパルス
レーザー光の出射タイミングが重なり合った場合には、
図６Ｅに示すように色合成プリズム５４でさらにピーク
値の高いパルスレーザー光が発生してしまう。FIGS. 6A and 6B show the Q switch YA at time t.
FIG. 6C shows an example in which the emission timings of the pulse laser light overlap with each other in the G laser oscillator 21 and the Q-switch YAG laser oscillator 22. In this case, as shown in FIG. Will occur. Also, as shown in FIG. 6D, when the emission timing of the pulse laser light overlaps at this time t even in the Q-switch YAG laser oscillator 23,
As shown in FIG. 6E, the pulse laser light having a higher peak value is generated by the color combining prism 54.
【００１２】例えば、各Ｑスイッチドライバー３１〜３
６が互いに等しい周波数の駆動信号を出力するものであ
る（したがって各ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１
〜２６から互いに等しい周期でパルスレーザー光が出射
される）場合に、初期設定において各Ｑスイッチドライ
バー３１〜３６からの駆動信号の出力タイミングを互い
にずらしておいても、その後の温度等の条件の変化や電
気的ノイズの影響によっていずれかのＱスイッチドライ
バー３１〜３６からの駆動信号の出力タイミングが他の
Ｑスイッチドライバー３１〜３６からの駆動信号の出力
タイミングと一致してしまうことは避け難いので、Ｑス
イッチＹＡＧレーザー発振器２１〜２６同士でパルスレ
ーザー光の出射タイミングが重なり合うことによりこう
した異常にピーク値の高いパルスレーザー光が発生して
しまうことがある。For example, each of the Q switch drivers 31 to 3
6 output drive signals having the same frequency as each other (therefore, each Q-switched YAG laser oscillator 21
26, pulse laser beams are emitted at the same period from each other), even if the output timings of the drive signals from the respective Q switch drivers 31 to 36 are shifted from each other in the initial setting, the subsequent conditions such as temperature and the like are not satisfied. Since it is inevitable that the output timing of the drive signal from one of the Q switch drivers 31 to 36 coincides with the output timing of the drive signal from the other Q switch drivers 31 to 36 due to the influence of change or electric noise. When the emission timing of the pulse laser light overlaps between the Q-switched YAG laser oscillators 21 to 26, such an abnormally high pulse laser light may be generated.
【００１３】このような異常にピーク値の高いパルスレ
ーザー光の発生は、プリズム４１，４４，４７や色合成
プリズム５４の表面のコーティングの溶融・破損の原因
となり、また集光レンズ４３，４６，４９や投射レンズ
５５の表面のコーティングの溶融・破損の原因ともな
る。さらに、例えば波長変換素子４２，４５，４８と液
晶パネル５１，５２，５３との間で光ファイバを用いて
パルスレーザー光を導く場合には、この光ファイバの溶
融・破損の原因ともなる。The generation of such an abnormally high pulse laser beam causes melting and breakage of the coating on the surfaces of the prisms 41, 44, 47 and the color synthesizing prism 54, and also causes the condenser lenses 43, 46, It also causes melting and breakage of the coating on the surface of the projection lens 49 and the projection lens 55. Further, for example, when a pulse laser beam is guided between the wavelength conversion elements 42, 45, 48 and the liquid crystal panels 51, 52, 53 using an optical fiber, this may cause melting and breakage of the optical fiber.
【００１４】本発明は、上述の点に鑑み、この図５の液
晶プロジェクタの光源のように、複数のＱスイッチレー
ザー発振器から出射されたパルスレーザー光を合成する
レーザー装置において、異常にピーク値の高いパルスレ
ーザー光の発生による光学素子の溶融・破損を防止する
ことを課題としてなされたものである。In view of the above, the present invention provides a laser apparatus for synthesizing pulsed laser light emitted from a plurality of Q-switched laser oscillators, such as the light source of the liquid crystal projector in FIG. An object of the present invention is to prevent melting and breakage of an optical element due to generation of high pulse laser light.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本出願人は、複数のＱスイッチレーザー発振器と、
これらのＱスイッチレーザー発振器のＱスイッチを駆動
する１つの駆動手段と、この駆動手段から出力された駆
動信号を遅延させることにより、これらのＱスイッチレ
ーザー発振器のＱスイッチの駆動タイミングを互いにず
らす遅延手段と、これらのＱスイッチレーザー発振器か
ら出射されたパルスレーザー光を合成する光学素子とを
備えたレーザー装置を提案する。In order to solve this problem, the present applicant has developed a plurality of Q-switched laser oscillators,
One drive means for driving the Q switches of these Q-switched laser oscillators, and a delay means for shifting the drive timing of the Q switches of these Q-switched laser oscillators by delaying the drive signal output from the drive means. And an optical element for synthesizing the pulsed laser light emitted from these Q-switched laser oscillators.
【００１６】このレーザー装置では、複数のＱスイッチ
レーザー発振器のＱスイッチが、１つの駆動手段で駆動
される。そして、この駆動手段から出力された駆動信号
が遅延手段で遅延されることにより、これらのＱスイッ
チレーザー発振器のＱスイッチの駆動タイミングが互い
にずらされる。In this laser device, the Q switches of the plurality of Q switch laser oscillators are driven by one driving means. Then, the drive signals output from the drive means are delayed by the delay means, so that the drive timings of the Q switches of these Q switch laser oscillators are shifted from each other.
【００１７】そして、各Ｑスイッチレーザー発振器のＱ
スイッチに共通の１つの駆動手段からの駆動信号が供給
されるので、温度等の条件の変化や電気的ノイズの影響
によってこの駆動手段からの駆動信号の出力タイミング
が変化した場合にも、各Ｑスイッチレーザー発振器のＱ
スイッチの駆動タイミングはやはり互いにずれた状態を
維持する。The Q of each Q-switched laser oscillator
Since a common drive signal is supplied to the switch from one drive means, even if the output timing of the drive signal from this drive means changes due to changes in conditions such as temperature and the influence of electrical noise, each Q Q of switch laser oscillator
The drive timings of the switches also maintain a state shifted from each other.
【００１８】このように、各Ｑスイッチレーザー発振器
のＱスイッチの駆動タイミングが常に互いにずれている
ので、各Ｑスイッチレーザー発振器からのパルスレーザ
ー光の出射タイミングは重なり合わない。As described above, since the drive timings of the Q switches of the respective Q switch laser oscillators are always shifted from each other, the emission timings of the pulse laser light from the respective Q switch laser oscillators do not overlap.
【００１９】これにより、各Ｑスイッチレーザー発振器
から出射されたパルスレーザー光が合成された際に瞬間
的に異常にピーク値の高いパルスレーザー光が発生する
ことがなくなるので、パルスレーザー光を合成する光学
素子の溶融・破損が防止される。Thus, when the pulsed laser beams emitted from the respective Q-switch laser oscillators are combined, the pulsed laser beam having an abnormally high peak value is not instantaneously generated, so that the pulsed laser beams are combined. The melting and breakage of the optical element are prevented.
【００２０】なお、このレーザー装置において、駆動手
段から出力された駆動信号のうち、これらのＱスイッチ
レーザー発振器のうちの一部のＱスイッチレーザー発振
器のＱスイッチに供給する駆動信号を整数倍の周波数の
駆動信号に変換する周波数変換手段をさらに備え、遅延
手段は、駆動手段から出力された駆動信号及び／または
この周波数変換手段で変換された駆動信号を遅延させる
ことにより、これらのＱスイッチレーザー発振器の駆動
タイミングを互いにずらすことが好適である。In this laser device, of the drive signals output from the drive means, the drive signal supplied to the Q switches of some of the Q switch laser oscillators is changed to an integral multiple of the frequency. Frequency converting means for converting the driving signal output from the driving means and / or the driving signal converted by the frequency converting means. Are preferably shifted from each other.
【００２１】それにより、一部のＱスイッチレーザー発
振器のＱスイッチを残りのＱスイッチレーザー発振器の
Ｑスイッチの整数分の１の周期で駆動することができる
とともに、やはり異常にピーク値の高いパルスレーザー
光の発生による光学素子の溶融・破損が防止される。This makes it possible to drive the Q switches of some of the Q-switched laser oscillators at a period that is a fraction of the integer of the Q-switches of the remaining Q-switched laser oscillators, and also to use a pulse laser having an abnormally high peak value. The melting and breakage of the optical element due to the generation of light is prevented.
【００２２】次に、本出願人は、同一の空間光変調素子
に対応した複数のＱスイッチレーザー発振器と、これら
のＱスイッチレーザー発振器のＱスイッチを駆動する１
つの駆動手段と、この駆動手段から出力された駆動信号
を遅延させることにより、これらのＱスイッチレーザー
発振器のＱスイッチの駆動タイミングを互いにずらす遅
延手段と、これらのＱスイッチレーザー発振器から出射
されたパルスレーザー光を合成する光学素子とを備え、
この光学素子で合成されたパルスレーザー光を空間光変
調素子に入射させ、空間光変調素子で変調されたパルス
レーザー光を投射レンズに入射させるようにした投射型
表示装置を提案する。Next, the applicant of the present invention discloses a plurality of Q-switched laser oscillators corresponding to the same spatial light modulator, and a driver for driving the Q-switches of these Q-switched laser oscillators.
Drive means, delay means for delaying the drive signal output from the drive means to shift the drive timing of the Q switches of these Q-switch laser oscillators, and pulses emitted from these Q-switch laser oscillators An optical element for synthesizing laser light,
We propose a projection display device in which the pulse laser light synthesized by the optical element is made incident on a spatial light modulator, and the pulse laser light modulated by the spatial light modulator is made incident on a projection lens.
【００２３】この投射型表示装置は、複数のＱスイッチ
レーザー発振器から出射されたパルスレーザー光を合成
して１つの空間光変調素子で変調して投射レンズに入射
させるに際して本発明に係るレーザー装置を適用したも
のであり、各Ｑスイッチレーザー発振器から出射された
パルスレーザー光を合成する光学素子や、照明光学系中
の他の光学素子（集光レンズ等）や、投射レンズの溶融
・破損が防止される。This projection type display apparatus uses the laser apparatus according to the present invention when combining pulse laser beams emitted from a plurality of Q-switched laser oscillators, modulating them with one spatial light modulator, and making the modulated laser beam enter a projection lens. Applied to prevent optical elements that combine pulsed laser light emitted from each Q-switched laser oscillator, other optical elements in the illumination optical system (such as condenser lenses), and melting and breakage of the projection lens Is done.
【００２４】次に、本出願人は、互いに異なる空間光変
調素子に対応した複数のＱスイッチレーザー発振器と、
これらのＱスイッチレーザー発振器のＱスイッチを駆動
する１つの駆動手段と、この駆動手段から出力された駆
動信号を遅延させることにより、これらのＱスイッチレ
ーザー発振器のＱスイッチの駆動タイミングを互いにず
らす遅延手段とを備え、これらのＱスイッチレーザー発
振器から出射されたパルスレーザー光をそれぞれ対応す
る空間光変調素子に入射させ、これらの空間光変調素子
で変調されたパルスレーザー光を合成して投射レンズに
入射させるようにした投射型表示装置を提案する。Next, the present applicant has developed a plurality of Q-switched laser oscillators corresponding to different spatial light modulators,
One drive means for driving the Q switches of these Q-switched laser oscillators, and a delay means for shifting the drive timing of the Q switches of these Q-switched laser oscillators by delaying the drive signal output from the drive means. The pulsed laser light emitted from these Q-switched laser oscillators is made incident on the corresponding spatial light modulating elements, and the pulsed laser light modulated by these spatial light modulating elements is synthesized and incident on the projection lens. A projection display device is proposed.
【００２５】この投射型表示装置は、複数の空間光変調
素子で互いに異なるＱスイッチレーザー発振器から出射
されたパルスレーザー光を変調してそれらのパルスレー
ザー光を合成して投射レンズに入射させるに際して本発
明に係るレーザー装置を適用したものであり、各空間光
変調素子で変調されたパルスレーザー光を合成する光学
素子や、投射レンズの溶融・破損が防止される。This projection display apparatus uses a plurality of spatial light modulators to modulate pulse laser beams emitted from different Q-switch laser oscillators, synthesize the pulse laser beams, and make the pulse laser beams incident on a projection lens. The laser device according to the present invention is applied to prevent an optical element for synthesizing a pulse laser beam modulated by each spatial light modulator and a projection lens from being melted or damaged.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下では、本発明を３板式カラー
液晶プロジェクタに適用した例について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example in which the present invention is applied to a three-panel color liquid crystal projector will be described below.
【００２７】図１は、本発明を適用した３板式カラー液
晶プロジェクタの構成例を示しており、図５と共通する
部分には同一の符号を付している。この液晶プロジェク
タには、全てのＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１〜
２６のＱスイッチを駆動する１つのＱスイッチドライバ
ー１と、遅延回路２〜６とが設けられている。遅延回路
２，３，４，５，６の遅延時間は、Ｑスイッチドライバ
ー１から出力される駆動信号の周期（すなわちこの駆動
信号によってＱスイッチＹＡＧレーザー発振器から出射
されるパルスレーザー光のパルス繰り返し周期）をＴと
して、それぞれＴ／６，Ｔ／３，Ｔ／２，２Ｔ／３，５
Ｔ／６になっている。FIG. 1 shows an example of the configuration of a three-panel color liquid crystal projector to which the present invention is applied, and portions common to FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. This liquid crystal projector has all Q-switched YAG laser oscillators 21 to
One Q switch driver 1 for driving 26 Q switches and delay circuits 2 to 6 are provided. The delay time of the delay circuits 2, 3, 4, 5, and 6 is determined by the period of the drive signal output from the Q switch driver 1 (that is, the pulse repetition period of the pulse laser beam emitted from the Q switch YAG laser oscillator by the drive signal). ) As T, T / 6, T / 3, T / 2, 2T / 3, 5
It is T / 6.
【００２８】ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１のＱ
スイッチには、Ｑスイッチドライバー１からの出力され
た駆動信号がそのまま（遅延させることなく）供給され
る。ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２２，２３，２
４，２５，２６のＱスイッチには、Ｑスイッチドライバ
ー１から出力された駆動信号が、それぞれ遅延回路２，
３，４，５，６で遅延されて供給される。The Q of the Q-switched YAG laser oscillator 21
The switch is supplied with the drive signal output from the Q switch driver 1 as it is (without delay). Q-switched YAG laser oscillators 22, 23, 2
The drive signals output from the Q switch driver 1 are applied to the Q switches 4, 25, and 26 respectively.
It is supplied after being delayed at 3, 4, 5, and 6.
【００２９】これにより、各Ｑスイッチレーザー発振器
２１〜２６のＱスイッチの駆動タイミングは、互いにＴ
／６ずつずれるようになっている。As a result, the drive timings of the Q switches of the Q switch laser oscillators 21 to 26 are set to T
/ 6 at a time.
【００３０】そして、各Ｑスイッチレーザー発振器２１
〜２６のＱスイッチに共通の１つのＱスイッチドライバ
ー１からの駆動信号が供給されるので、温度等の条件の
変化や電気的ノイズの影響によってＱスイッチドライバ
ー１からの駆動信号の出力タイミングが変化した場合に
も、各Ｑスイッチレーザー発振器２１〜２６のＱスイッ
チの駆動タイミングはやはり互いにＴ／６ずつずれた状
態を維持する。Then, each Q-switched laser oscillator 21
Since the drive signal from one common Q switch driver 1 is supplied to the ~ 26 Q switches, the output timing of the drive signal from the Q switch driver 1 changes due to changes in conditions such as temperature and the influence of electrical noise. Also in this case, the drive timings of the Q switches of the Q switch laser oscillators 21 to 26 also maintain a state shifted from each other by T / 6.
【００３１】図２は、この液晶プロジェクタにおける各
ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１〜２６からのパル
スレーザー光の出射タイミングを示す。各ＱスイッチＹ
ＡＧレーザー発振器２１〜２６のＱスイッチの駆動タイ
ミングが常に互いにＴ／６ずつずれているので、各Ｑス
イッチＹＡＧレーザー発振器２１〜２６からは、互いに
パルス位置が重なり合わないようなタイミングでパルス
レーザー光が出射する。FIG. 2 shows the emission timing of the pulse laser light from each of the Q-switch YAG laser oscillators 21 to 26 in this liquid crystal projector. Each Q switch Y
Since the drive timings of the Q switches of the AG laser oscillators 21 to 26 are always shifted from each other by T / 6, the pulse laser light is emitted from each of the Q switch YAG laser oscillators 21 to 26 at a timing such that the pulse positions do not overlap with each other. Is emitted.
【００３２】このように、各ＱスイッチＹＡＧレーザー
発振器２１〜２６からのパルスレーザー光の出射タイミ
ングが重なり合わないので、Ｑスイッチレーザー発振器
２１及び２２から出射されたパルスレーザー光がプリズ
ム４１で合成された際や、Ｑスイッチレーザー発振器２
３及び２４から出射されたパルスレーザー光がプリズム
４４で合成された際や、Ｑスイッチレーザー発振器２５
及び２６から出射されたパルスレーザー光がプリズム４
７で合成された際や、液晶パネル５１，５２，５３で変
調されたパルスレーザー光が色合成プリズム５４で合成
された際に、瞬間的に異常にピーク値の高いパルスレー
ザー光が発生することはない。As described above, since the emission timings of the pulsed laser beams from the Q-switched YAG laser oscillators 21 to 26 do not overlap, the pulsed laser beams emitted from the Q-switched laser oscillators 21 and 22 are combined by the prism 41. When, Q switch laser oscillator 2
When the pulsed laser beams emitted from the lasers 3 and 24 are combined by the prism 44 or when the Q-switched laser oscillator 25
Pulsed laser light emitted from the
7, when the pulse laser light modulated by the liquid crystal panels 51, 52, 53 is synthesized by the color synthesizing prism 54, a pulse laser light having an abnormally high peak value is instantaneously generated. There is no.
【００３３】これにより、異常にピーク値の高いパルス
レーザー光の発生によるプリズム４１，４４，４７や色
合成プリズム５４や集光レンズ４３，４６，４９や投射
レンズ５５の溶融・破損が防止されるようになってい
る。Thus, melting and breakage of the prisms 41, 44, 47, the color synthesizing prism 54, the condenser lenses 43, 46, 49, and the projection lens 55 due to the generation of a pulse laser beam having an abnormally high peak value are prevented. It has become.
【００３４】次に、図３は、本発明を適用した３板式カ
ラー液晶プロジェクタの別の構成例を示しており、図１
や図５と共通する部分には同一の符号を付している。こ
の液晶プロジェクタには、入力信号の周波数を２倍に高
める周波数逓倍器７と、遅延回路８〜１２とが設けられ
ている。遅延回路８，９，１０，１１，１２の遅延時間
は、それぞれＴ／４，Ｔ／３，５Ｔ／１２，７Ｔ／１
２，２Ｔ／３になっている（ＴはＱスイッチドライバー
１から出力される駆動信号の周期である）。FIG. 3 shows another example of the configuration of a three-panel color liquid crystal projector to which the present invention is applied.
5 and FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. This liquid crystal projector is provided with a frequency multiplier 7 for doubling the frequency of an input signal, and delay circuits 8 to 12. The delay times of the delay circuits 8, 9, 10, 11, and 12 are T / 4, T / 3, 5T / 12, and 7T / 1, respectively.
2, 2T / 3 (T is the period of the drive signal output from the Q switch driver 1).
【００３５】ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１のＱ
スイッチには、Ｑスイッチドライバー１からの駆動信号
がそのまま供給される。ＱスイッチＹＡＧレーザー発振
器２２のＱスイッチには、Ｑスイッチドライバー１から
の駆動信号が、周波数逓倍器７で周波数を２倍に高めら
れ、遅延回路８で遅延されて供給される。ＱスイッチＹ
ＡＧレーザー発振器２３のＱスイッチには、Ｑスイッチ
ドライバー１からの駆動信号が、遅延回路９で遅延され
て供給される。ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２４の
Ｑスイッチには、Ｑスイッチドライバー１からの駆動信
号が、周波数逓倍器７で周波数を２倍に高められ、遅延
回路１０で遅延されて供給される。ＱスイッチＹＡＧレ
ーザー発振器２５のＱスイッチには、Ｑスイッチドライ
バー１からの駆動信号が、遅延回路１１で遅延されて供
給される。ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２６のＱス
イッチには、Ｑスイッチドライバー１からの駆動信号
が、周波数逓倍器７で周波数を２倍に高められ、遅延回
路１２で遅延されて供給される。The Q of the Q-switched YAG laser oscillator 21
A drive signal from the Q switch driver 1 is supplied to the switch as it is. The drive signal from the Q switch driver 1 is doubled in frequency by the frequency multiplier 7 and supplied to the Q switch of the Q switch YAG laser oscillator 22 after being delayed by the delay circuit 8. Q switch Y
The drive signal from the Q switch driver 1 is supplied to the Q switch of the AG laser oscillator 23 after being delayed by the delay circuit 9. The Q switch of the Q switch YAG laser oscillator 24 is supplied with a drive signal from the Q switch driver 1 whose frequency is doubled by the frequency multiplier 7 and delayed by the delay circuit 10. The drive signal from the Q switch driver 1 is supplied to the Q switch of the Q switch YAG laser oscillator 25 after being delayed by the delay circuit 11. The drive signal from the Q switch driver 1 is doubled in frequency by the frequency multiplier 7 and supplied to the Q switch of the Q switch YAG laser oscillator 26 after being delayed by the delay circuit 12.
【００３６】これにより、やはり各Ｑスイッチレーザー
発振器２１〜２６のＱスイッチの駆動タイミングは常に
互いにずれるようになっている。Thus, the drive timings of the Q switches of the Q switch laser oscillators 21 to 26 are always shifted from each other.
【００３７】図４は、この液晶プロジェクタにおける各
ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１〜２６からのパル
スレーザー光の出射タイミングを示す。各ＱスイッチＹ
ＡＧレーザー発振器２１〜２６のＱスイッチの駆動タイ
ミングが常に互いにずれているので、各ＱスイッチＹＡ
Ｇレーザー発振器２１〜２６からは、互いにパルス位置
が重なり合わないようなタイミングでパルスレーザー光
が出射される。FIG. 4 shows the emission timing of pulse laser light from each of the Q-switch YAG laser oscillators 21 to 26 in this liquid crystal projector. Each Q switch Y
Since the drive timings of the Q switches of the AG laser oscillators 21 to 26 are always shifted from each other, each of the Q switches YA
Pulse laser beams are emitted from the G laser oscillators 21 to 26 at timings such that the pulse positions do not overlap each other.
【００３８】このように、この液晶プロジェクタでも、
各ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１〜２６からのパ
ルスレーザー光の出射タイミングが重なり合わないの
で、プリズム４１，４４，４７や色合成プリズム５４で
パルスレーザー光が合成された際に、瞬間的に異常にピ
ーク値の高いパルスレーザー光が発生することはない。Thus, in this liquid crystal projector,
Since the emission timings of the pulse laser beams from the respective Q-switch YAG laser oscillators 21 to 26 do not overlap, when the pulse laser beams are combined by the prisms 41, 44, 47 and the color combining prism 54, they are instantaneously abnormal. Pulse laser light having a high peak value is not generated.
【００３９】これにより、一部のＱスイッチレーザー発
振器２２，２４，２６のＱスイッチを残りのＱスイッチ
レーザー発振器２１，２３，２５のＱスイッチの２分の
１の周期で駆動することができるとともに、やはり異常
にピーク値の高いパルスレーザー光の発生によるプリズ
ム４１，４４，４７や色合成プリズム５４や集光レンズ
４３，４６，４９や投射レンズ５５の溶融・破損が防止
されるようになっている。Thus, the Q switches of some of the Q-switched laser oscillators 22, 24, and 26 can be driven with a half cycle of the remaining Q-switched laser oscillators 21, 23, and 25. Also, melting and breakage of the prisms 41, 44, 47, the color synthesizing prism 54, the condenser lenses 43, 46, 49, and the projection lens 55 due to the generation of pulse laser light having an abnormally high peak value are prevented. I have.
【００４０】なお、図１や図４に示した液晶プロジェク
タにおいて、波長変換素子４２，４５，４８と液晶パネ
ル５１，５２，５３との間で光ファイバを用いてパルス
レーザー光を導くようにしてもよく、その場合にも、異
常にピーク値の高いパルスレーザー光の発生による光フ
ァイバの溶融・破損が防止される。In the liquid crystal projector shown in FIGS. 1 and 4, pulsed laser light is guided between the wavelength conversion elements 42, 45, 48 and the liquid crystal panels 51, 52, 53 using optical fibers. In this case as well, the melting and breakage of the optical fiber due to the generation of the pulse laser light having an abnormally high peak value is prevented.
【００４１】また、図１の遅延回路２〜６や図４の遅延
回路８〜１２での遅延時間は、以上の例に示した時間に
限らず、各ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１〜２６
からのパルスレーザー光の出射タイミングが重なり合わ
ないような（すなわち各ＱスイッチＹＡＧレーザー発振
器２１〜２６のＱスイッチの駆動タイミングが互いにず
れるような）適宜の時間であってよい。The delay time in the delay circuits 2 to 6 in FIG. 1 and the delay circuits 8 to 12 in FIG. 4 is not limited to the time shown in the above example, and each of the Q-switch YAG laser oscillators 21 to 26
An appropriate time may be such that the emission timings of the pulsed laser beams from the Q switches do not overlap (that is, the drive timings of the Q switches of the Q switch YAG laser oscillators 21 to 26 are shifted from each other).
【００４２】また、図４の例では、一部のＱスイッチレ
ーザー発振器のＱスイッチを残りのＱスイッチレーザー
発振器のＱスイッチの２分の１の周期で駆動するために
周波数逓倍器を設けているが、周波数逓倍器の代わりに
分周器を設けてもよいことはもちろんである。In the example shown in FIG. 4, a frequency multiplier is provided to drive the Q switches of some of the Q-switched laser oscillators at a half cycle of the Q-switches of the remaining Q-switched laser oscillators. However, it goes without saying that a frequency divider may be provided instead of the frequency multiplier.
【００４３】また、図４の例では、一部のＱスイッチレ
ーザー発振器のＱスイッチに供給する駆動信号の周波数
を２倍に高めているが、一部のＱスイッチレーザー発振
器のＱスイッチに供給する駆動信号の周波数を適宜の整
数倍に高めるようにしてよい。（その場合にも、各スイ
ッチレーザー発振器２１〜２６のＱスイッチに供給する
駆動信号の周波数に応じて、遅延回路８〜１２での遅延
時間を、各ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器２１〜２６
からのパルスレーザー光の出射タイミングが重なり合わ
ないような時間にすればよい。）Further, in the example of FIG. 4, the frequency of the drive signal supplied to the Q switches of some Q-switched laser oscillators is doubled, but supplied to some Q-switched laser oscillators. The frequency of the drive signal may be increased to an appropriate integer multiple. (In this case as well, the delay time in the delay circuits 8 to 12 is changed according to the frequency of the drive signal supplied to the Q switch of each of the switch laser oscillators 21 to 26.
The time may be set so that the emission timings of the pulse laser light from the laser beam do not overlap. )
【００４４】また、以上の各例では、Ｒ，Ｇ，Ｂの液晶
パネル毎に、２つのＱスイッチＹＡＧレーザー発振器か
ら出射されたレーザー光を合成した後波長変換して液晶
パネルに入射させている。しかし、これに限らず、Ｒ，
Ｇ，Ｂの液晶パネル毎に、１つのＱスイッチＹＡＧレー
ザー発振器から出射されたレーザー光を波長変換して液
晶パネルに入射させるようにしてもよい。あるいはま
た、Ｒ，Ｇ，Ｂの液晶パネル毎に、３以上のＱスイッチ
ＹＡＧレーザー発振器から出射されたレーザー光を合成
した後波長変換して液晶パネルに入射させるようにして
もよい。それらの場合にも、各ＱスイッチＹＡＧレーザ
ー発振器からのパルスレーザー光の出射タイミングが重
なり合わないように、遅延回路で各ＹＡＧレーザー発振
器のＱスイッチへの駆動信号の供給タイミングを互いに
ずらせばよい。In each of the above examples, the laser light emitted from the two Q-switched YAG laser oscillators is combined for each of the R, G, and B liquid crystal panels, and then wavelength-converted to be incident on the liquid crystal panel. . However, not limited to this, R,
For each of the G and B liquid crystal panels, the wavelength of laser light emitted from one Q-switched YAG laser oscillator may be converted and incident on the liquid crystal panel. Alternatively, for each of the R, G, and B liquid crystal panels, laser light emitted from three or more Q-switched YAG laser oscillators may be combined, wavelength-converted, and incident on the liquid crystal panel. In these cases, the supply timings of the drive signals to the Q switches of the respective YAG laser oscillators may be shifted from each other by a delay circuit so that the emission timings of the pulse laser beams from the respective Q switch YAG laser oscillators do not overlap.
【００４５】また、以上の各例ではＱスイッチＹＡＧレ
ーザー発振器を光源に用いているが、それ以外のＱスイ
ッチレーザー発振器を光源に用いる（例えば、Ｒ，Ｇ，
Ｂの液晶パネル毎に、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長域のパルスレー
ザー光を出射するＱスイッチレーザー発振器を用いて、
そのＱスイッチレーザー発振器から出射されたレーザー
光を波長変換せずに液晶パネルに入射させる）ようにし
てもよい。In each of the above examples, a Q-switched YAG laser oscillator is used as a light source, but other Q-switched laser oscillators are used as light sources (for example, R, G,
For each B liquid crystal panel, using a Q-switched laser oscillator that emits pulsed laser light in the R, G, and B wavelength ranges,
The laser light emitted from the Q-switched laser oscillator may be incident on the liquid crystal panel without wavelength conversion.
【００４６】また、以上の各例では３板式カラー液晶プ
ロジェクタに本発明を適用しているが、複数のＱスイッ
チレーザー発振器を光源に用いる単板式液晶プロジェク
タにも本発明を適用してよい。さらに、複数のＱスイッ
チレーザー発振器を光源に用いる液晶プロジェクタ以外
の投射型表示装置（例えば空間光変調素子としてテキサ
ス・インスツルメンツ社のＤＭＤを用いるもの等）や、
投射型表示装置以外の適宜の用途（例えば複数のＱスイ
ッチレーザー発振器を光源に用いる半導体製造用の露光
装置等）にも本発明を適用してよい。In each of the above embodiments, the present invention is applied to a three-panel color liquid crystal projector. However, the present invention may be applied to a single-panel liquid crystal projector using a plurality of Q-switch laser oscillators as light sources. Further, a projection type display device other than a liquid crystal projector using a plurality of Q-switched laser oscillators as a light source (for example, a device using a Texas Instruments DMD as a spatial light modulator),
The present invention may be applied to appropriate applications other than the projection display device (for example, an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor using a plurality of Q-switched laser oscillators as a light source).
【００４７】また、本発明は、以上の例に限らず、本発
明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成をとり
うることはもちろんである。Further, the present invention is not limited to the above-described example, and it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
【００４８】[0048]
【発明の効果】以上のように、本発明に係るレーザー装
置によれば、複数のＱスイッチレーザー発振器から出射
されたパルスレーザー光を合成した際に瞬間的に異常に
ピーク値の高いパルスレーザー光が発生することがなく
なるので、パルスレーザー光を合成する光学素子の溶融
・破損を防止できるという効果が得られる。As described above, according to the laser device of the present invention, when the pulse laser beams emitted from the plurality of Q-switch laser oscillators are combined, the pulse laser beam having an abnormally high peak value instantaneously is obtained. Does not occur, so that the effect of preventing melting and breakage of the optical element for synthesizing the pulsed laser light can be obtained.
【００４９】また、部のＱスイッチレーザー発振器のＱ
スイッチを残りのＱスイッチレーザー発振器のＱスイッ
チの整数分の１の周期で駆動することができるととも
に、やはり異常にピーク値の高いパルスレーザー光の発
生による光学素子の溶融・破損を防止できるという効果
が得られる。The Q-switched laser oscillator of the section
The effect that the switch can be driven at a cycle of an integral number of the Q switch of the remaining Q-switched laser oscillator, and that the optical element can be prevented from being melted or damaged due to the generation of a pulse laser beam having an abnormally high peak value. Is obtained.
【００５０】次に、本発明に係る投射型表示装置によれ
ば、各Ｑスイッチレーザー発振器から出射されたパルス
レーザー光を合成する光学素子や、照明光学系中の他の
光学素子（集光レンズ等）や、各空間光変調素子で変調
されたパルスレーザー光を合成する光学素子や、投射レ
ンズの溶融・破損を防止できるという効果が得られる。Next, according to the projection type display device of the present invention, an optical element for synthesizing pulsed laser light emitted from each Q-switched laser oscillator and another optical element (condensing lens) in the illumination optical system And the like, and an effect of preventing melting and breakage of an optical element for synthesizing pulsed laser light modulated by each spatial light modulation element and a projection lens.
【図１】本発明を適用した３板式カラー液晶プロジェク
タの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a three-panel color liquid crystal projector to which the present invention is applied.
【図２】図１の各ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器から
のパルスレーザー光の出射タイミングを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing emission timing of pulsed laser light from each Q-switched YAG laser oscillator in FIG. 1;
【図３】本発明を適用した３板式カラー液晶プロジェク
タの別の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of a three-panel color liquid crystal projector to which the present invention is applied.
【図４】図３の各ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器から
のパルスレーザー光の出射タイミングを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing emission timing of pulsed laser light from each Q-switched YAG laser oscillator in FIG. 3;
【図５】複数のＱスイッチレーザー発振器を光源として
用いた３板式カラー液晶プロジェクタの構成例を示す図
である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a three-panel color liquid crystal projector using a plurality of Q-switched laser oscillators as light sources.
【図６】図５の各ＱスイッチＹＡＧレーザー発振器から
出射されたパルスレーザー光及びそれらを合成したパル
スレーザー光を例示する図である。6 is a diagram illustrating a pulse laser beam emitted from each Q-switched YAG laser oscillator in FIG. 5 and a pulse laser beam obtained by combining them;
１ Ｑスイッチドライバー、 ２〜６，８〜１２ 遅延
回路、 ７ 周波数逓倍器、 ２１〜２６ Ｑスイッチ
ＹＡＧレーザー発振器、 ４１，４４，４７プリズム、
４２，４５，４８ 波長変換素子、 ４３，４６，４
９ 集光レンズ、 ５１，５２，５３ 液晶パネル、
５４ 色合成プリズム、 ５５ 投射レンズ1 Q switch driver, 2-6, 8-12 delay circuit, 7 frequency multiplier, 21-26 Q switch YAG laser oscillator, 41,44,47 prism,
42, 45, 48 wavelength conversion elements, 43, 46, 4
9 condenser lens, 51, 52, 53 liquid crystal panel,
54 color synthesis prism, 55 projection lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ // Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA14 HA06 HA24 HA28 MA20 5C058 AA06 AB03 BA29 EA02 EA11 EA26 EA51 5C060 AA01 BA04 BA08 BC05 BD02 BD05 DB13 EA02 GA02 GB02 GB06 HB09 HC01 HC10 HC22 HD00 JA26 5F072 AB01 HH03 JJ05 MM03 QQ02 SS06 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 9/31 H04N 9/31 C // G02F 1/13 505 G02F 1/13 505 F-term (reference) 2H088 EA13 EA14 HA06 HA24 HA28 MA20 5C058 AA06 AB03 BA29 EA02 EA11 EA26 EA51 5C060 AA01 BA04 BA08 BC05 BD02 BD05 DB13 EA02 GA02 GB02 GB06 HB09 HC01 HC10 HC22 HD00 JA26 5F072 AB01 HH03 JJ05 MM03 QQ02 SS06
Claims (4)
動する１つの駆動手段と、 前記駆動手段から出力された駆動信号を遅延させること
により、前記複数のＱスイッチレーザー発振器のＱスイ
ッチの駆動タイミングを互いにずらす遅延手段と、 前記複数のＱスイッチレーザー発振器から出射されたパ
ルスレーザー光を合成する光学素子とを備えたことを特
徴とするレーザー装置。A plurality of Q-switched laser oscillators; one driving unit for driving a Q-switch of the plurality of Q-switched laser oscillators; and a delaying drive signal output from the driving unit, thereby providing the plurality of Q-switched laser oscillators. A laser device comprising: delay means for shifting the drive timing of a Q switch of a Q-switch laser oscillator with respect to each other; and an optical element for synthesizing pulsed laser light emitted from the plurality of Q-switch laser oscillators.
て、 前記駆動手段から出力された駆動信号のうち、前記複数
のＱスイッチレーザー発振器のうちの一部のＱスイッチ
レーザー発振器のＱスイッチに供給する駆動信号を、整
数倍の周波数の駆動信号に変換する周波数変換手段をさ
らに備え、 前記遅延手段は、前記駆動手段から出力された駆動信号
及び／または前記周波数変換手段で変換された駆動信号
を遅延させることにより、前記複数のＱスイッチレーザ
ー発振器のＱスイッチの駆動タイミングを互いにずらす
ことを特徴とするレーザー装置。2. The laser device according to claim 1, wherein the drive signal output from the drive unit is supplied to a Q switch of a part of the plurality of Q switch laser oscillators. A frequency conversion unit that converts the drive signal into a drive signal having an integral multiple of a frequency, wherein the delay unit delays the drive signal output from the drive unit and / or the drive signal converted by the frequency conversion unit. A laser device wherein the drive timings of the Q switches of the plurality of Q switch laser oscillators are shifted from each other.
Ｑスイッチレーザー発振器と、 前記複数のＱスイッチレーザー発振器のＱスイッチを駆
動する１つの駆動手段と、 前記駆動手段から出力された駆動信号を遅延させること
により、前記複数のＱスイッチレーザー発振器のＱスイ
ッチの駆動タイミングを互いにずらす遅延手段と、 前記複数のＱスイッチレーザー発振器から出射されたパ
ルスレーザー光を合成する光学素子とを備え、前記光学
素子で合成されたパルスレーザー光を前記空間光変調素
子に入射させ、前記空間光変調素子で変調されたパルス
レーザー光を投射レンズに入射させることを特徴とする
投射型表示装置。3. A plurality of Q-switched laser oscillators corresponding to the same spatial light modulator, one drive unit for driving a Q-switch of the plurality of Q-switched laser oscillators, and a drive signal output from the drive unit Delay means for delaying the drive timings of the Q switches of the plurality of Q-switched laser oscillators by delaying, and an optical element for synthesizing pulsed laser light emitted from the plurality of Q-switched laser oscillators, A projection type display device, wherein a pulsed laser beam synthesized by an optical element is made incident on the spatial light modulation element, and the pulsed laser light modulated by the spatial light modulation element is made incident on a projection lens.
複数のＱスイッチレーザー発振器と、 前記複数のＱスイッチレーザー発振器のＱスイッチを駆
動する１つの駆動手段と、 前記駆動手段から出力された駆動信号を遅延させること
により、前記複数のＱスイッチレーザー発振器のＱスイ
ッチの駆動タイミングを互いにずらす遅延手段とを備
え、前記複数のＱスイッチレーザー発振器から出射され
たパルスレーザー光をそれぞれ対応する前記空間光変調
素子に入射させ、前記空間光変調素子で変調されたパル
スレーザー光を合成して投射レンズに入射させることを
特徴とする投射型表示装置。4. A plurality of Q-switched laser oscillators corresponding to mutually different spatial light modulators; one drive unit for driving a Q-switch of the plurality of Q-switched laser oscillators; and a drive signal output from the drive unit. Delay means for delaying the drive timings of the Q switches of the plurality of Q-switched laser oscillators by delaying the pulsed laser beams emitted from the plurality of Q-switched laser oscillators. A projection type display device, wherein the light is incident on an element, and the pulse laser light modulated by the spatial light modulation element is synthesized and incident on a projection lens.
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