JP6529338B2 - Fluorescent light source device, image projection device and fluorescent light source control program - Google Patents
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Description
本発明は、励起光源からの光を蛍光体に照射し、該蛍光体で波長が変換された蛍光を射出する蛍光光源装置に関し、特に蛍光を変調および投射して画像を表示する画像投射装置に好適なものに関する。 The present invention relates to a fluorescent light source device which emits light from an excitation light source to a phosphor and emits fluorescence whose wavelength is converted by the phosphor, and in particular to an image projection device which modulates and projects the fluorescence to display an image. It relates to the preferred one.
上記のような蛍光光源装置として、例えば青帯域の励起光を発する励起光源と、該励起光を緑帯域および赤帯域の蛍光を含む光（以下、出射光という）に変換する蛍光体とを有するものがある。また、蛍光光源装置には、蛍光体を回転させることで蛍光体における励起光が集光照射されるスポット位置を変化させ、蛍光体の一部のみが高温となって蛍光効率が変化することによる出射光の明るさや色の変化を抑制するものがある。このような温度による出射光の明るさや色の変化は、蛍光光源装置の周囲温度（環境温度）の変化によっても生ずる。さらに、蛍光体の輝度飽和という特性から、蛍光体に照射される励起光の強度に応じて蛍光効率（蛍光の明るさ）や出射光の色が変化するという問題もある。 The fluorescence light source device as described above includes, for example, an excitation light source emitting excitation light in the blue band, and a phosphor for converting the excitation light into light including fluorescence in the green band and red band (hereinafter referred to as emission light). There is something. In the fluorescence light source device, the spot position where the excitation light in the phosphor is collected and irradiated is changed by rotating the phosphor, and only part of the phosphor is heated to change the fluorescence efficiency. There is one that suppresses changes in the brightness and color of the emitted light. Such changes in the brightness and color of the emitted light due to temperature are also caused by changes in the ambient temperature (environmental temperature) of the fluorescent light source device. Furthermore, there is also a problem that the fluorescence efficiency (brightness of fluorescence) and the color of the emitted light change according to the intensity of the excitation light irradiated to the phosphor due to the characteristic of luminance saturation of the phosphor.
特許文献１には、励起光を集光する集光手段に対する蛍光体の相対位置を調整可能とし、蛍光体の温度を検出した結果に応じて該相対位置を調整する光源装置が開示されている。また、特許文献２には、蛍光体の温度の検出結果に応じて蛍光体を回転させる回転数を制御することで、蛍光体の温度を所定値に保つようにした光源装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a light source device capable of adjusting the relative position of a phosphor with respect to a focusing means for focusing excitation light, and adjusting the relative position according to the result of detecting the temperature of the phosphor. . Further, Patent Document 2 discloses a light source device in which the temperature of the phosphor is maintained at a predetermined value by controlling the number of rotation of the phosphor according to the detection result of the temperature of the phosphor. .
しかしながら、特許文献１および特許文献２にて開示された光源装置では、蛍光体の温度変化による蛍光効率や出射光の色の変化は抑制可能であるが、輝度飽和による蛍光効率や出射光の色の変化を抑えることまでは考慮されていない。 However, the light source devices disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 can suppress changes in the fluorescence efficiency and the color of the emitted light due to temperature changes of the phosphor, but the fluorescence efficiency and the color of the emitted light due to luminance saturation It is not considered until the change of the
本発明は、蛍光体の温度変化だけでなく輝度飽和による蛍光効率や出射光の色の変化を良好に抑制することができるようにした蛍光光源装置およびこれを用いた画像投射装置等を提供する。 The present invention provides a fluorescence light source device capable of favorably suppressing changes in fluorescence efficiency and color of emitted light due to luminance saturation as well as temperature changes of phosphors, and an image projection apparatus and the like using the same. .
本発明の一側面としての蛍光光源装置は、励起光源から発せられた第１の光を該第１の光とは波長が異なる光を含む第２の光に変換する蛍光体と、第１の光、または第１および第２の光を検出する光検出手段による検出結果と励起光源の積算点灯時間に関する履歴情報とのうち少なくとも一方を用いて、第１の光の蛍光体への照射強度に関する第１の推定情報および蛍光体の温度に関する第２の推定情報を取得する推定手段と、第１の推定情報および第２の推定情報を用いて、励起光源の発光強度および蛍光体を冷却する冷却手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。 Fluorescent light source apparatus according to one aspect of the present invention, a phosphor wavelength from the light of the first the first light emitted from the excitation light source is converted into the second light containing different light, first Regarding the irradiation intensity of the first light to the phosphor, using at least one of the detection result of the light or the first and second light detection means and the history information on the integrated lighting time of the excitation light source Cooling for cooling the emission intensity of the excitation light source and the phosphor using the estimation means for acquiring the first estimation information and the second estimation information on the temperature of the phosphor, and using the first estimation information and the second estimation information And control means for controlling the means.
なお、上記蛍光光源装置と、該蛍光光源装置からの第２の光を変調する光変調素子とを有し、該光変調素子により変調された第２の光を被投射面に投射する画像投射装置も、本発明の他の一側面を構成する。 In addition, it has the said fluorescence light source device and the light modulation element which modulates the 2nd light from this fluorescence light source device, The image projection which projects the 2nd light modulated by this light modulation element on a projection surface The device also constitutes another aspect of the present invention.
また、本発明の他の一側面としての蛍光光源制御プログラムは、励起光源から発せられた第１の光を該第１の光とは波長が異なる光を含む第２の光に変換する蛍光体を有する蛍光光源装置を制御するコンピュータに、第１の光、または第１および第２の光を検出する光検出手段による検出結果と励起光源の積算点灯時間に関する履歴情報とのうち少なくとも一方を用いて、第１の光の蛍光体への照射強度に関する第１の推定情報および蛍光体の温度に関する第２の推定情報を取得する処理と、第１の推定情報および第２の推定情報を用いて、励起光源の発光強度および蛍光体を冷却する冷却手段を制御する処理とを実行させることを特徴とする。
Further, a fluorescence light source control program according to another aspect of the present invention is a phosphor for converting first light emitted from an excitation light source into second light including light having a wavelength different from that of the first light. Using at least one of the detection result of the first light or the light detection means for detecting the first and second lights and the history information on the integrated lighting time of the excitation light source in a computer for controlling the fluorescence light source device having Processing for acquiring first estimated information on irradiation intensity of the first light to the phosphor and second estimated information on the temperature of the phosphor, and using the first estimated information and the second estimated information And a process of controlling the light emission intensity of the excitation light source and the cooling means for cooling the phosphor.
本発明によれば、蛍光体の温度変化だけでなく輝度飽和による蛍光効率や蛍光体から出射する光の色の変化を良好に抑制することができる蛍光光源装置を実現することができる。したがって、この蛍光光源装置を用いれば、長時間にわたって安定的に良好な画質の画像を投射することが可能な画像投射装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a fluorescent light source device capable of favorably suppressing not only temperature change of the fluorescent substance but also fluorescent efficiency due to luminance saturation and change in color of light emitted from the fluorescent substance. Therefore, if this fluorescence light source device is used, it is possible to realize an image projection device capable of projecting an image of good image quality stably over a long period of time.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
（参考例）
まず本発明の実施例１〜４の説明に先だって、各実施例に対する参考例としての蛍光光源装置（以下、光源装置という）およびこれを含む画像投射装置について、図１から図５を用いて説明する。本参考例と実施例１〜４との相違点や共通点については、その都度その旨を記載する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Reference example)
Prior to the description of the first to fourth embodiments of the present invention, a fluorescence light source device (hereinafter referred to as a light source device) as a reference example for each embodiment and an image projection device including the same will be described with reference to FIGS. Do. The differences and common points between the present embodiment and the first to fourth embodiments will be described each time.
図１には、参考例である光源装置１Ａを含む画像投射装置の構成を示している。光源装置１Ａにおいて、１０は励起光源としてのレーザ光源であり、１１はコリメータレンズである。１２はダイクロイックミラーまたはハーフミラーとしての光分離素子であり、１３，１４はコンデンサレンズである。１５は蛍光体ユニットである。１９は蛍光体ユニット１５を冷却する冷却手段としての冷却ファンであり、２１はレーザ光源１０から発せられたレーザ光（第１の光）２３を検出する光検出手段としての光センサである。本参考例および実施例１〜４では、光センサ２１は、光分離素子１２に入射したレーザ光２３のうち光分離素子１２からの漏れ光を検出しており、その検出結果から蛍光体２へのレーザ光２３の照射強度を推定することができる。 FIG. 1 shows the configuration of an image projection apparatus including a light source apparatus 1A as a reference example. In the light source device 1A, 10 is a laser light source as an excitation light source, and 11 is a collimator lens. 12 is a light separating element as a dichroic mirror or a half mirror, and 13 and 14 are condenser lenses. 15 is a phosphor unit. The reference numeral 19 denotes a cooling fan as cooling means for cooling the phosphor unit 15, and the reference numeral 21 denotes an optical sensor as light detecting means for detecting the laser light (first light) 23 emitted from the laser light source 10. In the present reference example and the first to fourth embodiments, the light sensor 21 detects leaked light from the light separation element 12 in the laser light 23 incident on the light separation element 12, and the detection result is The irradiation intensity of the laser beam 23 can be estimated.
２０は蛍光体ユニット１５（より具体的には後述する蛍光体）の温度を測定する温度センサである。具体的には、蛍光体から放出される赤外線エネルギを計測することで蛍光体の温度を検出する赤外線センサである。実施例１〜４の光源装置には、この蛍光体ユニット１５の温度を測定する温度センサ２０は設けられない。 Reference numeral 20 denotes a temperature sensor which measures the temperature of the phosphor unit 15 (more specifically, a phosphor to be described later). Specifically, it is an infrared sensor that detects the temperature of the phosphor by measuring infrared energy emitted from the phosphor. The light source device of the first to fourth embodiments is not provided with the temperature sensor 20 for measuring the temperature of the phosphor unit 15.
３０Ａは制御部であり、レーザ光源１０の発光強度を制御するとともに、冷却ファン１９および後述する蛍光体ユニット１５の動作を制御する。なお、実施例１〜４にもこの制御部３０Ａに相当する制御部３０Ｂ〜３０Ｅが設けられるが、該制御部３０Ｂ〜３０Ｅは制御部３０Ａとは動作が異なる。 A control unit 30A controls the light emission intensity of the laser light source 10 and controls the operation of the cooling fan 19 and a phosphor unit 15 described later. Although the control units 30B to 30E corresponding to the control unit 30A are provided in the first to fourth embodiments, the control units 30B to 30E are different in operation from the control unit 30A.
また、画像投射装置において、１６は照明光学系であり、１７は色分解合成系である。２５，２６，２７は反射型液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の光変調素子であり、１８は投射レンズである。この画像投射装置の構成は実施例１〜４の画像投射装置と同じである。 In the image projection apparatus, 16 is an illumination optical system, and 17 is a color separation / combination system. Reference numerals 25, 26 and 27 denote light modulation elements such as a reflective liquid crystal panel and a digital micro mirror device (DMD), and 18 denotes a projection lens. The configuration of this image projection apparatus is the same as the image projection apparatus of the first to fourth embodiments.
光源装置１Ａにおいて、レーザ光源１０から発せられた励起光としてのレーザ光（本参考例および実施例１〜４では青帯域光とする）２３は、コリメータレンズ１１によって平行光束に変換されて光分離素子１２に入射する。光分離素子１２を透過したレーザ光２３は、コンデンサレンズ１３，１４により集光されて蛍光体ユニット１５内の蛍光体に照射される。蛍光体を含む蛍光体ユニット１５の詳しい構成については後述する。蛍光体ユニット１５は、蛍光体に集光照射されたレーザ光２３の一部を、該レーザ光２３とは波長が異なる２色の蛍光（緑帯域光および赤帯域光）２４，２５に変換する。これにより、蛍光ユニット１５からは、波長変換されなかったレーザ光源１０からの青帯域光と波長変換された蛍光としての緑帯域光および赤帯域光とを含む光（第２の光）が出射する。すなわち、蛍光体は、第１の光である青帯域光を、青帯域光、緑帯域光および赤帯域光を含む第２の光に変換して出射させる。 In the light source device 1A, the laser light 23 (which is blue band light in the present embodiment and Examples 1 to 4) as excitation light emitted from the laser light source 10 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 11 and separated. The light is incident on the element 12. The laser light 23 transmitted through the light separation element 12 is condensed by the condenser lenses 13 and 14 and is irradiated to the phosphor in the phosphor unit 15. The detailed configuration of the phosphor unit 15 containing a phosphor will be described later. The phosphor unit 15 converts part of the laser light 23 focused and irradiated onto the phosphor into two-color fluorescence (green band light and red band light) 24 and 25 having different wavelengths from the laser light 23. . As a result, light (second light) including the blue band light from the laser light source 10 which has not been wavelength converted and the green band light and red band light as wavelength converted fluorescent light is emitted from the fluorescence unit 15 . That is, the phosphor converts the first light blue band light into second light including the blue band light, the green band light and the red band light, and emits the second light.
蛍光ユニット１５から出射した青帯域光２３、緑帯域光２４および赤帯域光２５は、コンデンサレンズ１４，１３を透過して光分離素子１２に入射し、該光分離素子１２により反射されて照明光学系１６に導かれる。照明光学系１６に入射した青帯域光２３、緑帯域光２４および赤帯域光２５は、色分解合成系１７によって分解され、それぞれ光変調素子２６，２７，２８に導かれる。なお、図では、光変調素子２７，２８を１つにまとめて示している。 The blue band light 23, the green band light 24 and the red band light 25 emitted from the fluorescence unit 15 are transmitted through the condenser lenses 14 and 13 to be incident on the light separation element 12 and reflected by the light separation element 12 for illumination optics It is led to the system 16. The blue band light 23, the green band light 24 and the red band light 25 incident on the illumination optical system 16 are separated by the color separation / combination system 17 and are led to the light modulation elements 26, 27 and 28 respectively. In the drawing, the light modulation elements 27 and 28 are shown together.
光変調素子２６〜２８はそれぞれ、入射した光を、画像投射装置の外部から入力された画像信号に応じて変調するとともに反射する。光変調素子２６〜２８により変調された青帯域光２３、緑帯域光２４および赤帯域光２５は、色分解合成系１７によって合成され、投射レンズ１８を介して不図示の被投射面（スクリーン等）に投射される。これにより、画像信号に対応したカラー投射画像が被投射面上に表示される。 Each of the light modulation elements 26 to 28 modulates and reflects incident light according to an image signal input from the outside of the image projection apparatus. The blue band light 23, the green band light 24 and the red band light 25 modulated by the light modulation elements 26 to 28 are synthesized by the color separation / combination system 17, and the projection surface (not shown) Is projected to Thereby, a color projection image corresponding to the image signal is displayed on the projection surface.
図２には、蛍光体ユニット１５から出射する青帯域光（Excitation Light）と蛍光としての緑帯域光および赤帯域光（phosphor）のスペクトルを示す。蛍光体ユニット１５の蛍光体に照射された青帯域光のうち波長変換されない一部の光は、該蛍光体にて拡散反射されて蛍光体ユニット１５から出射する。 FIG. 2 shows the spectra of blue band light (Excitation Light) emitted from the phosphor unit 15, and green band light and red band light (phosphor) as fluorescence. Of the blue band light irradiated to the phosphor of the phosphor unit 15, part of the light which is not wavelength converted is diffusely reflected by the phosphor and is emitted from the phosphor unit 15.
図３（ａ），（ｂ）には、本参考例および実施例１〜４における蛍光体ユニット１５の構成を示す。図３（ａ）はレーザ光源１０からの光入射方向から見た蛍光体ユニット１５を示しており、図３（ｂ）は斜め横から見た蛍光体ユニット１５を示している。 The structure of the fluorescent substance unit 15 in this reference example and Examples 1-4 is shown to FIG. 3 (a), (b). FIG. 3A shows the phosphor unit 15 viewed from the light incident direction from the laser light source 10, and FIG. 3B shows the phosphor unit 15 viewed obliquely from the side.
１は円板形状の金属基板であり、２は蛍光体である。４はモータであり、３は金属基板１の中心に対するモータ４の出力軸（モータ軸）の連結部である。５は台座である。蛍光体２は、不図示のバインダを介して金属基板１上に塗布されている。モータ４を駆動することにより蛍光体２が金属基板１とともにモータ軸を中心として回転する。蛍光体２にはレーザ光源１０からの強い光が照射されるために蛍光体２の温度が上昇するが、蛍光体２を金属基板１とともに回転させることで冷却効果が得られ、蛍光体２の温度上昇を抑制することができる。すなわち、モータ４は冷却手段として機能する。このとき、モータ４の回転数を大きくすると蛍光体２の温度上昇をより効果的に抑制することができる。逆に言えば、モータ４の回転数が小さいと蛍光体２の温度が上昇する。このように、モータ４による蛍光体２（金属基板１）の回転数を変えることで、蛍光体２の温度を制御することが可能である。 1 is a disk-shaped metal substrate, and 2 is a phosphor. The reference numeral 4 denotes a motor, and 3 denotes a connecting portion of the output shaft (motor shaft) of the motor 4 with respect to the center of the metal substrate 1. 5 is a pedestal. The phosphor 2 is applied on the metal substrate 1 via a binder (not shown). By driving the motor 4, the phosphor 2 is rotated around the motor axis together with the metal substrate 1. The temperature of the phosphor 2 rises because the phosphor 2 is irradiated with the strong light from the laser light source 10, but a cooling effect is obtained by rotating the phosphor 2 with the metal substrate 1. The temperature rise can be suppressed. That is, the motor 4 functions as a cooling means. At this time, if the rotational speed of the motor 4 is increased, the temperature rise of the phosphor 2 can be suppressed more effectively. Conversely, if the rotational speed of the motor 4 is small, the temperature of the phosphor 2 rises. Thus, it is possible to control the temperature of the phosphor 2 by changing the number of rotations of the phosphor 2 (metal substrate 1) by the motor 4.
図４には、蛍光体２の温度と蛍光効率との関係をグラフにして示している。蛍光効率とは、蛍光体２に照射された励起光（２３）の光強度に対する蛍光（２４，２５）の光強度の比率を示す。つまり、図４は、蛍光体２の温度とレーザ光から蛍光への変換効率を示している。図４では、蛍光効率を、蛍光体２の温度が２５℃のときの蛍光効率を１として規格化して示している。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of the phosphor 2 and the fluorescence efficiency. The fluorescence efficiency indicates the ratio of the light intensity of the fluorescence (24, 25) to the light intensity of the excitation light (23) irradiated to the phosphor 2. That is, FIG. 4 shows the temperature of the phosphor 2 and the conversion efficiency from laser light to fluorescence. In FIG. 4, the fluorescence efficiency is shown normalized to 1 when the temperature of the phosphor 2 is 25 ° C.
図４に示す蛍光効率（以下、温度蛍光効率という）は蛍光体２の温度に対して非線形な特性を示す。具体的には、蛍光体２の温度が高温になるほど温度蛍光効率が低下し、かつ低下度合い（グラフの下げ方向の傾き）が大きくなる。一般に、この現象を温度消光という。 The fluorescence efficiency (hereinafter referred to as temperature fluorescence efficiency) shown in FIG. 4 exhibits a non-linear characteristic with respect to the temperature of the phosphor 2. Specifically, as the temperature of the phosphor 2 increases, the temperature fluorescence efficiency decreases and the degree of decrease (the inclination in the downward direction of the graph) increases. Generally, this phenomenon is called temperature quenching.
図５には、蛍光体２に対する励起光（レーザ光２３）の照射強度（Ｗ／ｍｍ２）と蛍光輝度比率との関係をグラフにして示している。なお、この蛍光体２へのレーザ光２３の照射強度（以下、蛍光体２への光照射強度ともいう）に対する蛍光輝度比率は、蛍光効率と同義である。図５では、蛍光輝度比率を、蛍光体２への光照射強度が０．５Ｗ／ｍｍ２のときの蛍光輝度比率を１として規格化して示している。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the irradiation intensity (W / mm 2 ) of the excitation light (laser light 23) to the phosphor 2 and the fluorescence luminance ratio. The fluorescence luminance ratio to the irradiation intensity of the laser light 23 to the phosphor 2 (hereinafter also referred to as the light irradiation intensity to the phosphor 2) is synonymous with the fluorescence efficiency. In FIG. 5, the fluorescence luminance ratio is shown normalized with the fluorescence luminance ratio at 1 when the light irradiation intensity to the phosphor 2 is 0.5 W / mm 2 .
図５から分かるように、蛍光輝度比率は蛍光体２への光照射強度に対して線形な特性を示しており、光照射強度が高いほど蛍光輝度比率が低下する。一般に、この現象を輝度飽和という。 As can be seen from FIG. 5, the fluorescence luminance ratio exhibits a linear characteristic with respect to the light irradiation intensity to the phosphor 2, and the fluorescence luminance ratio decreases as the light irradiation intensity increases. Generally, this phenomenon is called luminance saturation.
発明者による実験において、本参考例の光源装置１Ａの使用開始時（積算点灯時間＝０）における蛍光ユニット１５の蛍光体２の温度は１５０℃であり、光センサ２１による検出結果を用いて推定した蛍光体２への光照射強度は４０Ｗ／ｍｍ２であった。この条件において投射画像の色調整を行った。このとき、温度蛍光効率は９３％であり、蛍光輝度比率は８０％であり、トータル蛍光効率はこれらの積の７４．４％であった。 In the experiment by the inventor, the temperature of the fluorescent substance 2 of the fluorescent unit 15 at the start of use of the light source device 1A of the present embodiment (integrated lighting time = 0) is 150 ° C. and estimated using the detection result by the optical sensor 21 The light irradiation intensity to the phosphor 2 was 40 W / mm 2 . The color adjustment of the projection image was performed under this condition. At this time, the temperature fluorescence efficiency was 93%, the fluorescence luminance ratio was 80%, and the total fluorescence efficiency was 74.4% of these products.
また、実験では、光源装置１Ａの使用開始時からの使用時間（積算点灯時間）の増加および環境変化によって、レーザ光２３の光強度（レーザ光源１０の発光強度）および蛍光体２の温度が変化した。光センサ２１による検出結果を用いて蛍光体２への光照射強度を推定すると３０Ｗ／ｍｍ２（第１の推定情報）であった。一方、温度センサ２０を用いて蛍光体２の温度を測定した結果は１００℃であった。このとき、図４から温度蛍光効率は９８％であり、図５から蛍光輝度比率は８５％であり、トータルの蛍光効率はこれらの積である８３．３％となった。つまり、蛍光効率が光源装置１Ａの使用開始時の７４．４％に対して８３．３％に増加したことになる。これにより、光源装置１Ａから出射される光において緑帯域光と赤帯域光が増えて青帯域光の比率が低下したことになり、投射画像は緑や赤味がかった画像となった。 In the experiment, the light intensity of the laser light 23 (emission intensity of the laser light source 10) and the temperature of the phosphor 2 change due to an increase in use time (integrated lighting time) from the start of use of the light source device 1A and environmental changes. did. It was 30 W / mm < 2 > (1st presumed information) when the light irradiation intensity | strength to the fluorescent substance 2 was estimated using the detection result by the optical sensor 21. FIG. On the other hand, the result of measuring the temperature of the phosphor 2 using the temperature sensor 20 was 100 ° C. At this time, the temperature fluorescence efficiency was 98% from FIG. 4, and the fluorescence luminance ratio was 85% from FIG. 5, and the total fluorescence efficiency was 83.3% which is the product of these. That is, the fluorescence efficiency is increased to 83.3% as compared to 74.4% at the start of use of the light source device 1A. As a result, the green band light and the red band light increase in the light emitted from the light source device 1A, and the ratio of the blue band light decreases, and the projected image becomes a greenish or reddish image.
本参考例では、これを補正するために、制御部３０Ａは、レーザ光源１０の発光強度を制御するとともに、冷却ファン１９の回転数およびモータ４による蛍光体２（金属基板１）の回転数を制御する。実験では、制御部３０Ａは、レーザ光源１０の発光強度を強くして蛍光体２に対するレーザ光２３の照射強度を４０Ｗ／ｍｍ２に増加させ、かつ蛍光体２の温度が１５０℃になるように冷却ファン１９およびモータ４の回転数をそれぞれ低下させた。これにより、蛍光効率を使用開始時と同等に戻し、投射画像の色味を使用開始時と同等の色味に補正することができた。 In this reference example, in order to correct this, the control unit 30A controls the emission intensity of the laser light source 10, and the rotational speed of the cooling fan 19 and the rotational speed of the phosphor 2 (metal substrate 1) by the motor 4 Control. In the experiment, the control unit 30A increases the emission intensity of the laser light source 10 to increase the irradiation intensity of the laser light 23 to the phosphor 2 to 40 W / mm 2 , and the temperature of the phosphor 2 becomes 150 ° C. The rotational speeds of the cooling fan 19 and the motor 4 were reduced respectively. As a result, the fluorescence efficiency can be returned to the same level as at the start of use, and the color of the projected image can be corrected to the same color as at the start of use.
以下、本発明の実施例１〜４について説明する。参考例で蛍光体の温度測定に使用される温度センサ（赤外線センサ）２０は高価であることが多いので、各実施例ではこのような温度センサを用いずに蛍光効率や投射画像の色（つまりは蛍光体２からの出射光の色）の変化を抑制する。 Hereinafter, Examples 1 to 4 of the present invention will be described. Since the temperature sensor (infrared sensor) 20 used to measure the temperature of the phosphor in the reference example is often expensive, the fluorescence efficiency or the color of the projected image (that is, the color of the projection image is not used in each embodiment). Controls the change of the color of the light emitted from the phosphor 2).
図６には、本発明の実施例１である光源装置１Ｂを含む画像投射装置の構成を示している。本実施例において、参考例と共通する構成要素については参考例と同じ符号を付している。 FIG. 6 shows the configuration of an image projection apparatus including a light source device 1B according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the components common to the reference example are denoted by the same reference numerals as the reference example.
３５は蛍光体ユニット１５を出射した青帯域光２３と緑帯域光（第２の光）２４を検出する第２の光検出手段としての光センサである。 Reference numeral 35 denotes an optical sensor as second light detection means for detecting the blue band light 23 and the green band light (second light) 24 emitted from the phosphor unit 15.
本実施例では、推定手段としての制御部３０Ｂは、参考例と同様に第１の光検出手段としての光センサ２１による検出結果を用いてレーザ光源１０からの蛍光体２への光照射強度に関する推定情報（第１の推定情報：以下、推定光照射強度という）を取得する。そして、この推定光照射強度から蛍光効率（蛍光輝度比率）Ｅ＿ｗを算出する。このため、制御部３０Ｂは、図５に示した蛍光体２への光照射強度と蛍光輝度比率との関係を示す情報をテーブルデータ又は数式として不図示のメモリに記憶（保存）しており、推定光照射強度とこの図５の関係を示す情報とを用いて蛍光輝度比率Ｅ＿ｗを算出する。 In the present embodiment, the control unit 30B as the estimation means relates to the light irradiation intensity to the phosphor 2 from the laser light source 10 using the detection result by the optical sensor 21 as the first light detection means as in the reference example. Estimated information (first estimated information: hereinafter referred to as estimated light irradiation intensity) is acquired. And fluorescence efficiency (fluorescence luminosity ratio) E_w is computed from this presumed light irradiation intensity. Therefore, the control unit 30B stores (stores) information indicating the relationship between the light irradiation intensity to the phosphor 2 and the fluorescence luminance ratio shown in FIG. 5 as table data or a mathematical expression in a memory (not shown), The fluorescence luminance ratio E_w is calculated using the estimated light irradiation intensity and the information indicating the relationship of FIG.
さらに、制御部３０Ｂは、光センサ３５による検出結果を用いて、蛍光体ユニット１５を出射した青帯域光（Ｂ）と緑帯域光（Ｇ）の強度の比率であるＢ／Ｇ比率を求め、該Ｂ／Ｇ比率からトータル蛍光効率Ｅ＿totalを求める。 Further, using the detection result of the light sensor 35, the control unit 30B determines the B / G ratio which is the ratio of the intensity of the blue band light (B) and the green band light (G) emitted from the phosphor unit 15. The total fluorescence efficiency E_total is determined from the B / G ratio.
図７には、蛍光体２のトータル蛍光効率Ｅ＿totalとＢ／Ｇ比率との関係をグラフにして示している。この図に示すトータル蛍光効率Ｅ＿totalは、蛍光体２の温度蛍光効率Ｅ＿tempと蛍光体２への光照射強度による蛍光輝度比率Ｅ＿ｗとの積であり、以下の式（１）で示される。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the total fluorescence efficiency E_total of the phosphor 2 and the B / G ratio. The total fluorescence efficiency E_total shown in this figure is the product of the temperature fluorescence efficiency E_temp of the fluorescent substance 2 and the fluorescent luminance ratio E_w depending on the light irradiation intensity to the fluorescent substance 2, and is represented by the following formula (1).
Ｅ＿total＝Ｅ＿temp×Ｅ＿ｗ （１）
制御部３０は、図７に示す蛍光体２のトータル蛍光効率Ｅ＿totalとＢ／Ｇ比率との関係を示す情報をテーブルデータ又は数式としてメモリに記憶（保存）しており、検出したＢ／Ｇ比率とこの図７の関係を示す情報からトータル蛍光効率Ｅ＿totalを求める。また、制御部３０Ｂは、式（１）の情報もメモリに記憶しており、求めたトータル蛍光効率Ｅ＿totalと上記蛍光輝度比率Ｅ＿ｗと式（１）とを用いて、蛍光体２の温度蛍光効率Ｅ＿tempを算出する。
E_total = E_temp × E_w (1)
The control unit 30 stores (stores) information indicating the relationship between the total fluorescence efficiency E_total of the phosphor 2 and the B / G ratio shown in FIG. 7 as table data or a mathematical expression in the memory, and the detected B / G ratio The total fluorescence efficiency E_total is determined from the information indicating the relationship of FIG. Further, the control unit 30B also stores the information of the formula (1) in the memory, and the temperature fluorescence efficiency of the phosphor 2 is calculated using the obtained total fluorescence efficiency E_total, the above-mentioned fluorescence luminance ratio E_w and the formula (1) Calculate E_temp.
さらに、制御部３０Ｂは、図４に示した蛍光体２の温度と蛍光効率との関係を示す情報をテーブルデータ又は数式としてメモリに記憶している。制御部３０Ｂは、算出した蛍光効率Ｅ＿tempとこの図４の関係を示す情報とを用いて蛍光体２の温度に関する推定情報（第２の推定情報：以下、推定蛍光体温度ともいう）を取得する。 Furthermore, the control unit 30B stores information indicating the relationship between the temperature of the phosphor 2 and the fluorescence efficiency shown in FIG. 4 in the memory as table data or a mathematical expression. The control unit 30B acquires estimated information (second estimated information: hereinafter also referred to as estimated phosphor temperature) regarding the temperature of the phosphor 2 using the calculated fluorescence efficiency E_temp and the information indicating the relationship of FIG. 4. .
こうして推定蛍光体温度を取得した制御手段としての制御部３０Ｂは、この推定蛍光体温度に基づいてレーザ光源１０の発光強度やモータ４および冷却ファン１９の回転数を制御する。 The control unit 30B as a control means that has thus acquired the estimated phosphor temperature controls the light emission intensity of the laser light source 10 and the rotational speed of the motor 4 and the cooling fan 19 based on the estimated phosphor temperature.
図１３のフローチャートには、制御部３０Ｂによるレーザ光源１０の発光強度とモータ４および冷却ファン１９の回転数の制御を行う処理の流れを示している。制御部３０Ｂはマイクロコンピュータにより構成され、コンピュータプログラムとしての蛍光光源制御プログラムに従って本処理を行う。 The flowchart of FIG. 13 shows the flow of processing for controlling the light emission intensity of the laser light source 10 and the rotational speed of the motor 4 and the cooling fan 19 by the control unit 30B. The control unit 30B is configured by a microcomputer, and performs this process according to a fluorescence light source control program as a computer program.
制御部３０Ｂは、ステップＳ５０１において光センサ２１の検出結果から蛍光体２への推定光照射強度を取得し、ステップＳ５０２において推定光照射強度と図５の関係を示す情報とを用いて蛍光輝度比率Ｅ＿ｗを算出する。次に、制御部３０Ｂは、ステップＳ５０３において光センサ３５の検出結果からＢ／Ｇ比率を求め、該Ｂ／Ｇ比率と図７の関係を示す情報とからトータル蛍光効率Ｅ＿totalを求める。さらに、制御部３０Ｂは、ステップＳ５０４において蛍光輝度比率Ｅ＿ｗとトータル蛍光効率Ｅ＿totalと式（１）とから蛍光効率Ｅ＿tempを算出し、ステップＳ５０５において蛍光効率Ｅ＿tempと図４の関係を示す情報とから推定蛍光体温度を取得する。そして、制御部３０Ｂは、ステップＳ５０６において推定蛍光体温度に基づいてレーザ光源１０の発光強度とモータ４および冷却ファン１９の回転数の制御を行う。 The control unit 30B acquires the estimated light irradiation intensity to the phosphor 2 from the detection result of the light sensor 21 in step S501, and uses the estimated light irradiation intensity and the information indicating the relationship in FIG. Calculate E_w. Next, in step S503, the control unit 30B obtains the B / G ratio from the detection result of the optical sensor 35, and obtains the total fluorescence efficiency E_total from the B / G ratio and information indicating the relationship in FIG. Furthermore, the control unit 30B calculates the fluorescence efficiency E_temp from the fluorescence luminance ratio E_w, the total fluorescence efficiency E_total, and the equation (1) in step S504, and estimates from the information showing the relationship between the fluorescence efficiency E_temp and FIG. Get the phosphor temperature. Then, the control unit 30B controls the light emission intensity of the laser light source 10 and the rotational speeds of the motor 4 and the cooling fan 19 based on the estimated phosphor temperature in step S506.
本実施例の光源装置１Ｂを用いた実験では、その使用開始時において、制御部３０Ｂが光センサ２１による検出結果を用いて取得した蛍光体２に対する推定光照射強度は４０Ｗ／ｍｍ２であった。また、光センサ３５による検出結果を用いて取得した蛍光体２から出射した光のＢ／Ｇ比率は５：１であった。 In the experiment using the light source device 1B of the present embodiment, the estimated light irradiation intensity to the phosphor 2 acquired by the control unit 30B using the detection result by the light sensor 21 was 40 W / mm 2 at the start of use . Further, the B / G ratio of the light emitted from the phosphor 2 acquired using the detection result by the light sensor 35 was 5: 1.
このとき、図７に示す情報から得られるトータル蛍光効率Ｅ＿totalは７５％であった。また、図５に示す情報から得られる蛍光体２への光照射強度４０Ｗ／ｍｍ２に対する蛍光輝度比率Ｅ＿ｗは８０％であった。したがって、制御部３０Ｂは、式（１）から蛍光体２の温度蛍光効率Ｅ＿tempを９３％と算出し、図４に示す情報から推定蛍光体温度１５０℃を取得した。 At this time, the total fluorescence efficiency E_total obtained from the information shown in FIG. 7 was 75%. In addition, the fluorescence luminance ratio E_w with respect to the light irradiation intensity 40 W / mm 2 to the phosphor 2 obtained from the information shown in FIG. 5 was 80%. Therefore, the control unit 30B calculates the temperature fluorescence efficiency E_temp of the phosphor 2 as 93% from the equation (1), and acquires the estimated phosphor temperature 150 ° C. from the information shown in FIG.
さらに、実験では、光源装置１Ｂの使用開始時からの使用時間の増加および環境変化によって、レーザ光２３の光強度（レーザ光源１０の発光強度）および蛍光体２の温度が変化した。このとき、制御部３０Ｂが光センサ２１による検出結果を用いて取得した蛍光体２に対する推定光照射強度は３０Ｗ／ｍｍ２であった。また、光センサ３５による検出結果を用いて取得したＢ／Ｇ比率は３：１であった。 Furthermore, in the experiment, the light intensity of the laser light 23 (emission intensity of the laser light source 10) and the temperature of the phosphor 2 were changed due to the increase in use time and environmental change from the start of use of the light source device 1B. At this time, the estimated light irradiation intensity to the phosphor 2 acquired by the control unit 30B using the detection result of the light sensor 21 was 30 W / mm 2 . Further, the B / G ratio acquired using the detection result of the optical sensor 35 was 3: 1.
このとき、図７に示す情報から得られるトータル蛍光効率Ｅ＿totalは８３％であり、図５に示す情報から得られる蛍光輝度比率Ｅ＿ｗは８５％であった。このため、制御部３０Ｂは、式（１）から蛍光体２の温度蛍光効率Ｅ＿tempを９８％として算出し、図４から推定蛍光体温度１００℃を取得した。トータル蛍光効率が光源装置１Ｂの使用開始時の７５％に対して８３％に増加したことで、光源装置１Ｂから出射される光において緑帯域光と赤帯域光が増えて青帯域光の比率が低下したことになり、投射画像は緑や赤味がかった画像となった。 At this time, the total fluorescence efficiency E_total obtained from the information shown in FIG. 7 was 83%, and the fluorescence luminance ratio E_w obtained from the information shown in FIG. 5 was 85%. Therefore, the control unit 30B calculates the temperature fluorescence efficiency E_temp of the phosphor 2 as 98% from the equation (1), and acquires the estimated phosphor temperature 100 ° C. from FIG. By increasing the total fluorescence efficiency to 83% from 75% at the start of using the light source device 1B, the green band light and the red band light increase in the light emitted from the light source device 1B, and the ratio of blue band light The projected image became green and reddish.
制御部３０Ｂは、これを補正するため、つまりは蛍光効率とＢ／Ｇ比率を使用開始時の値に近づける（望ましくは戻す）ため、レーザ光源１０の発光強度を制御し、かつ冷却ファン１９の回転数とモータ４による蛍光体２の回転数を制御する。このことは、後述する他の実施例の制御部３０Ｃ〜３０Ｅも同じである。具体的には、制御部３０Ｂは、レーザ光源１０の発光強度を制御して蛍光体２への光照射強度を４０Ｗ／ｍｍ２に増加させ、かつ冷却ファン１９およびモータ４の回転数を低下させて蛍光体２の温度を上昇させることでＢ／Ｇ比率を５：１にした。これにより、蛍光効率を使用開始時と同等に戻し、投射画像の色味を使用開始時と同等の色味に補正することができた。 The control unit 30B controls the light emission intensity of the laser light source 10 to correct this, that is, to bring the fluorescence efficiency and the B / G ratio close to (desirably return) the values at the start of use. The number of revolutions and the number of revolutions of the phosphor 2 by the motor 4 are controlled. The same applies to the control units 30C to 30E in other embodiments described later. Specifically, the control unit 30B controls the light emission intensity of the laser light source 10 to increase the light irradiation intensity to the phosphor 2 to 40 W / mm 2 , and reduces the rotational speed of the cooling fan 19 and the motor 4. Then, the temperature of phosphor 2 was raised to make the B / G ratio 5: 1. As a result, the fluorescence efficiency can be returned to the same level as at the start of use, and the color of the projected image can be corrected to the same color as at the start of use.
なお、本実施例において、光源装置１Ｂの環境温度（周囲温度）を検出する周囲温度検出手段としての環境温度センサを設け、環境温度の変化による蛍光体２の温度変化分も併せて蛍光体２の温度制御を行うことで、より精度の高い補正を行うことができる。このことは、後述する他の実施例２〜４でも同じである。 In the present embodiment, an environmental temperature sensor as an ambient temperature detecting means for detecting the environmental temperature (ambient temperature) of the light source device 1B is provided, and the temperature change of the phosphor 2 due to the change of the environmental temperature is combined By performing the temperature control of the above, it is possible to perform correction with higher accuracy. This is the same in other examples 2 to 4 described later.
図８には、本発明の実施例２である光源装置１Ｃを含む画像投射装置の構成を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同じ符号を付している。２１は実施例１と同じく、レーザ光源１０から発せられたレーザ光（第１の光）２３を検出する光センサである。 FIG. 8 shows the configuration of an image projection apparatus including a light source device 1C according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the components common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as the first embodiment. As in the first embodiment, an optical sensor 21 detects the laser light (first light) 23 emitted from the laser light source 10.
本実施例の光源装置１Ｃを用いた実験では、その使用開始時において、制御部３０Ｃが光センサ２１による検出結果を用いて取得した蛍光体２に対する推定光照射強度は４０Ｗ／ｍｍ２であった。 In the experiment using the light source device 1C of the present embodiment, the estimated light irradiation intensity to the phosphor 2 acquired by the control unit 30C using the detection result by the light sensor 21 at the start of use was 40 W / mm 2 .
図９には、レーザ光２３の蛍光体２への照射強度（光照射強度）と蛍光体２の温度との関係をグラフにして示している。この図から、蛍光体２への光照射強度が４０Ｗ／ｍｍ２であるとき、蛍光体２の温度が１５０℃であることが推定できる。これにより、図４に示す情報から温度蛍光効率は９３％であり、図５に示す情報から蛍光輝度比率は８０％であり、式（１）からトータル蛍光効率はこれらの積の７４．４％と推定できる。 In FIG. 9, the relationship between the irradiation intensity (light irradiation intensity) to the fluorescent substance 2 of the laser beam 23 and the temperature of the fluorescent substance 2 is shown as a graph. From this figure, when the light irradiation intensity to the phosphor 2 is 40 W / mm 2 , it can be estimated that the temperature of the phosphor 2 is 150 ° C. Accordingly, the temperature fluorescence efficiency is 93% from the information shown in FIG. 4, the fluorescence luminance ratio is 80% from the information shown in FIG. 5, and the total fluorescence efficiency is 74.4% of these products from the equation (1). It can be estimated.
本実施例では、推定手段としての制御部３０Ｃは、図９の関係を示す情報を、蛍光体２への光照射強度を蛍光体２の温度に換算する換算情報として予め制御部３０Ｃ内の不図示のメモリにテーブルデータ又は数式として保存（記憶）しておく。制御部３０Ｃは、蛍光体２に対する推定光照射強度（第１の推定情報）とこの換算情報とを用いて推定蛍光体温度（第２の推定情報）を取得する。 In the present embodiment, the control unit 30C as estimation means does not have information in the control unit 30C in advance as conversion information for converting the light irradiation intensity to the phosphor 2 into the temperature of the phosphor 2 as the information indicating the relationship of FIG. It is stored (stored) as table data or a mathematical expression in the illustrated memory. The control unit 30C acquires the estimated phosphor temperature (second estimated information) using the estimated light irradiation intensity (first estimated information) on the phosphor 2 and the conversion information.
こうして推定蛍光体温度を取得した制御手段としての制御部３０Ｃは、この推定蛍光体温度に基づいてレーザ光源１０の発光強度やモータ４および冷却ファン１９の回転数を制御する。 The control unit 30C as a control means that has thus acquired the estimated phosphor temperature controls the light emission intensity of the laser light source 10 and the rotational speed of the motor 4 and the cooling fan 19 based on the estimated phosphor temperature.
図１４のフローチャートには、制御部３０Ｃによるレーザ光源１０の発光強度とモータ４および冷却ファン１９の回転数の制御を行う処理の流れを示している。制御部３０Ｃはマイクロコンピュータにより構成され、コンピュータプログラムとしての蛍光光源制御プログラムに従って本処理を行う。 The flowchart of FIG. 14 shows a flow of processing for controlling the emission intensity of the laser light source 10 and the rotational speed of the motor 4 and the cooling fan 19 by the control unit 30C. The control unit 30C is configured by a microcomputer, and performs this process according to a fluorescence light source control program as a computer program.
制御部３０Ｃは、ステップＳ６０１において光センサ２１の検出結果から蛍光体２への推定光照射強度を取得し、ステップＳ５０２において推定光照射強度と図９の関係を示す情報とから推定蛍光体温度を取得する。そして、制御部３０Ｃは、ステップＳ６０３において推定蛍光体温度に基づいてレーザ光源１０の発光強度とモータ４および冷却ファン１９の回転数の制御を行う。 The control unit 30C acquires the estimated light irradiation intensity to the phosphor 2 from the detection result of the light sensor 21 in step S601, and estimates the phosphor temperature from the information indicating the relationship between the estimated light irradiation intensity and FIG. 9 in step S502. get. Then, in step S603, the control unit 30C controls the light emission intensity of the laser light source 10 and the rotation speed of the motor 4 and the cooling fan 19 based on the estimated phosphor temperature.
さらに実験では、光源装置１Ｃの使用開始時からの使用時間の増加および環境変化によって、レーザ光２３の光強度（レーザ光源１０の発光強度）および蛍光体２の温度が変化した。制御部３０Ｃが光センサ２１による検出結果を用いて取得した蛍光体２への推定光照射強度は３０Ｗ／ｍｍ２であり、図９から蛍光体の温度が１００℃に変化したと推定できた。このとき、温度蛍光効率Ｅ＿tempは９８％であり、蛍光輝度比率Ｅ＿ｗは８５％であり、トータル蛍光効率Ｅ＿totalはこれらの積の８３．３％であった。つまり、蛍光効率が光源装置１Ｃの使用開始時の７４．４％に対して８３．３％に増加したことになる。これにより、光源装置１Ｃから出射される光において緑帯域光と赤帯域光が増えて青帯域光の比率が低下したことになり、投射画像は緑や赤味がかった画像となった。 Furthermore, in the experiment, the light intensity of the laser light 23 (emission intensity of the laser light source 10) and the temperature of the phosphor 2 were changed due to the increase in use time and environmental change from the start of use of the light source device 1C. The estimated light irradiation intensity to the phosphor 2 acquired by the control unit 30C using the detection result by the light sensor 21 is 30 W / mm 2 , and it can be estimated from FIG. 9 that the temperature of the phosphor has changed to 100 ° C. At this time, the temperature fluorescence efficiency E_temp was 98%, the fluorescence luminance ratio E_w was 85%, and the total fluorescence efficiency E_total was 83.3% of these products. That is, the fluorescence efficiency is increased to 83.3% as compared to 74.4% at the start of use of the light source device 1C. As a result, the green band light and the red band light increase in the light emitted from the light source device 1 C, and the ratio of the blue band light decreases, and the projected image becomes a greenish or reddish image.
制御部３０Ｃは、これを補正するために、レーザ光源１０の発光強度を強くして蛍光体２に対する光照射強度を４０Ｗ／ｍｍ２に増加させた。これにより、蛍光効率を使用開始時と同等に戻し、投射画像の色味を使用開始時と同等の色味に補正することができた。蛍光体２に対するレーザ光２３の照射強度を使用開始時と同じ４０Ｗ／ｍｍ２まで増加させられない場合は、冷却ファン１９およびモータ４の回転数を低下させて蛍光体２の温度を高温に上げてもよい。 In order to correct this, the control unit 30C strengthens the emission intensity of the laser light source 10 and increases the light irradiation intensity to the phosphor 2 to 40 W / mm 2 . As a result, the fluorescence efficiency can be returned to the same level as at the start of use, and the color of the projected image can be corrected to the same color as at the start of use. If the irradiation intensity of the laser light 23 to the phosphor 2 can not be increased to 40 W / mm 2 which is the same as at the start of use, the rotational speed of the cooling fan 19 and motor 4 is decreased to raise the temperature of the phosphor 2 to a high temperature May be
図１０には、本発明の実施例３である光源装置１Ｄを含む画像投射装置の構成を示している。本実施例において、実施例１，２と共通する構成要素については実施例１，２と同じ符号を付している。３５は実施例２でも説明した蛍光体ユニット１５を出射した青帯域光（第１の光）２３および緑帯域光（第２の光）２４を検出する第２の光検出手段としての光センサである。また、２６はレーザ光源１０の使用時間（累積点灯時間）をカウントするタイマである。 FIG. 10 shows the configuration of an image projection apparatus including a light source apparatus 1D according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the components common to the first and second embodiments are given the same reference numerals as the first and second embodiments. Reference numeral 35 denotes an optical sensor as second light detection means for detecting the blue band light (first light) 23 and the green band light (second light) 24 emitted from the phosphor unit 15 described in the second embodiment. is there. Reference numeral 26 denotes a timer for counting the use time (cumulative lighting time) of the laser light source 10.
図１１には、レーザ光源１０の使用時間と蛍光体２に対する光照射強度との関係をグラフにして示している。レーザ光源１０の使用時間と蛍光体２に対する光照射強度とは比例関係にある。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between the usage time of the laser light source 10 and the light irradiation intensity to the phosphor 2. The use time of the laser light source 10 and the light irradiation intensity to the phosphor 2 are in a proportional relationship.
本実施例では、この図１１の関係を示す情報（以下、時間−強度情報という）を、テーブルデータ又は数式として推定手段としての制御部３０Ｄ内の不図示のメモリに保存（記憶）しておく。そして、制御部３０Ｄは、タイマ２６から取得したレーザ光源１０の使用時間としての履歴情報と該時間−強度情報とを用いて、蛍光体２への推定光照射強度（第１の推定情報）を取得する。制御部３０Ｄは、図５の関係を示す情報もメモリに記憶しており、推定光照射強度と図５の関係を示す情報とを用いて蛍光輝度比率Ｅ＿ｗを算出する。 In this embodiment, information (hereinafter referred to as time-intensity information) indicating the relationship of FIG. 11 is stored (stored) as table data or a formula in a memory (not shown) in the control unit 30D as estimation means. . Then, using the history information as the usage time of the laser light source 10 acquired from the timer 26 and the time-intensity information, the control unit 30D calculates the estimated light irradiation intensity (first estimated information) to the phosphor 2 get. The control unit 30D also stores information indicating the relationship of FIG. 5 in the memory, and calculates the fluorescence luminance ratio E_w using the estimated light irradiation intensity and the information indicating the relationship of FIG.
また、制御部３０Ｄは、光センサ３５による検出結果から蛍光体ユニット１５を出射した青帯域光（Ｂ）と緑帯域光（Ｇ）の強度の比率であるＢ／Ｇ比率を求める。制御部３０Ｄは、図７の関係を示す情報もメモリに記憶しており、Ｂ／Ｇ比率とこの図７の関係を示す情報とを用いてトータル蛍光効率Ｅ＿totalを求める。制御部３０Ｄは、このトータル蛍光効率Ｅ＿totalと蛍光輝度比率Ｅ＿ｗと式（１）とから、蛍光体２の温度蛍光効率Ｅ＿tempを算出する。 Further, the control unit 30D obtains a B / G ratio which is a ratio of the intensity of the blue band light (B) and the green band light (G) emitted from the phosphor unit 15 from the detection result by the light sensor 35. The control unit 30D also stores information indicating the relationship of FIG. 7 in the memory, and obtains the total fluorescence efficiency E_total using the B / G ratio and the information indicating the relationship of FIG. The control unit 30D calculates the temperature fluorescence efficiency E_temp of the phosphor 2 from the total fluorescence efficiency E_total, the fluorescence luminance ratio E_w, and the equation (1).
制御部３０Ｄは、図４の関係を示す情報もメモリに記憶しており、蛍光効率Ｅ＿tempと図４の関係を示す情報とを用いて推定蛍光体温度（第２の推定情報）を取得する。そして、制御手段としての制御部３０Ｄは、該推定蛍光体温度に基づいてレーザ光源１０の発光強度やモータ４および冷却ファン１９の回転数を制御する。 The control unit 30D also stores information indicating the relationship of FIG. 4 in the memory, and acquires the estimated phosphor temperature (second estimated information) using the fluorescence efficiency E_temp and the information indicating the relationship of FIG. Then, the control unit 30D as a control means controls the light emission intensity of the laser light source 10 and the rotation speed of the motor 4 and the cooling fan 19 based on the estimated phosphor temperature.
図１５のフローチャートには、制御部３０Ｄによるレーザ光源１０の発光強度とモータ４および冷却ファン１９の回転数の制御を行う処理の流れを示している。制御部３０Ｄはマイクロコンピュータにより構成され、コンピュータプログラムとしての蛍光光源制御プログラムに従って本処理を行う。 The flowchart of FIG. 15 shows the flow of processing for controlling the light emission intensity of the laser light source 10 and the rotational speed of the motor 4 and the cooling fan 19 by the control unit 30D. The control unit 30D is configured by a microcomputer, and performs this process according to a fluorescence light source control program as a computer program.
制御部３０Ｄは、ステップＳ７０１においてタイマによってカウントされたレーザ光源１０の使用時間の情報を取得し、該使用時間と時間−強度情報とから蛍光体２への推定光照射強度を取得する。次に、制御部３０Ｄは、ステップＳ７０２において推定光照射強度と図５の関係を示す情報とから蛍光輝度比率Ｅ＿ｗを算出する。次に、制御部３０Ｄは、ステップＳ７０３において光センサ３５の検出結果からＢ／Ｇ比率を求め、該Ｂ／Ｇ比率と図７の関係を示す情報とからトータル蛍光効率Ｅ＿totalを求める。さらに、制御部３０Ｄは、ステップＳ７０４において蛍光輝度比率Ｅ＿ｗとトータル蛍光効率Ｅ＿totalと式（１）とから蛍光効率Ｅ＿tempを算出し、ステップＳ７０５において蛍光効率Ｅ＿tempと図４の関係を示す情報とから推定蛍光体温度を取得する。そして、制御部３０Ｄは、ステップＳ７０６において推定蛍光体温度に基づいてレーザ光源１０の発光強度とモータ４および冷却ファン１９の回転数の制御を行う。 The control unit 30D acquires information on the usage time of the laser light source 10 counted by the timer in step S701, and acquires the estimated light irradiation intensity to the phosphor 2 from the usage time and the time-intensity information. Next, in step S702, the control unit 30D calculates the fluorescence luminance ratio E_w from the estimated light irradiation intensity and the information indicating the relationship in FIG. Next, in step S703, the control unit 30D obtains the B / G ratio from the detection result of the optical sensor 35, and obtains the total fluorescence efficiency E_total from the B / G ratio and information indicating the relationship in FIG. Furthermore, in step S704, the control unit 30D calculates the fluorescence efficiency E_temp from the fluorescence luminance ratio E_w, the total fluorescence efficiency E_total, and the equation (1), and in step S705, estimates the fluorescence efficiency E_temp from the information indicating the relationship of FIG. Get the phosphor temperature. Then, in step S706, the control unit 30D controls the light emission intensity of the laser light source 10 and the number of rotations of the motor 4 and the cooling fan 19 based on the estimated phosphor temperature.
本実施例の光源装置１Ｄを用いた実験では、その使用開始時において、制御部３０Ｄが時間−強度情報から取得した蛍光体２に対する光照射強度は４０Ｗ／ｍｍ２であったため、図５から蛍光輝度比率Ｅ＿ｗは８０％であった。また、制御部３０Ｄが光センサ３５による検出結果を用いて取得したＢ／Ｇ比率は５：１であったため、図７からトータル蛍光効率Ｅ＿totalは７５％となった。したがって、制御部３０Ｄは、式（１）から蛍光体２の温度蛍光効率Ｅ＿tempを９３％と算出し、図４から推定蛍光体温度１５０℃を取得した。 In the experiment using the light source device 1D of the present embodiment, since the light irradiation intensity to the phosphor 2 acquired by the control unit 30D from the time-intensity information is 40 W / mm 2 at the start of use, the fluorescence from FIG. The luminance ratio E_w was 80%. In addition, since the B / G ratio acquired by the control unit 30D using the detection result of the optical sensor 35 is 5: 1, the total fluorescence efficiency E_total is 75% from FIG. Therefore, the control unit 30D calculates the temperature fluorescence efficiency E_temp of the phosphor 2 as 93% from the equation (1), and acquires the estimated phosphor temperature 150 ° C. from FIG.
さらに、光源装置１Ｄの使用開始時からの使用時間の増加および環境変化によって、レーザ光２３の光強度（レーザ光源１０の発光強度）および蛍光体２の温度が変化した。このとき、制御部３０Ｄが取得した、タイマ２６によってカウントされたレーザ光源１０の使用時間は１００００時間であった。このため、制御部３０Ｄは、時間−強度情報から蛍光体２に対する推定光照射強度３０Ｗ／ｍｍ２を取得した。また、制御部３０Ｄが光センサ３５を通じて取得したＢ／Ｇ比率は３：１であった。このとき、図５から推定光照射強度は３０Ｗ／ｍｍ２に対する蛍光輝度比率Ｅ＿ｗは８５％となり、図７からトータル蛍光効率Ｅ＿totalは８３％となった。したがって、制御部３０Ｄは、式（１）により蛍光体２の温度蛍光効率Ｅ＿tempを９８％と算出し、図４から推定蛍光体温度１００℃を取得した。 Furthermore, the light intensity of the laser beam 23 (emission intensity of the laser light source 10) and the temperature of the phosphor 2 are changed due to the increase in use time and environmental change from the start of use of the light source device 1D. At this time, the use time of the laser light source 10 counted by the timer 26 and acquired by the control unit 30D was 10000 hours. For this reason, control part 30D acquired presumed light irradiation intensity 30 W / mm < 2 > with respect to the fluorescent substance 2 from time-intensity information. Further, the B / G ratio acquired by the control unit 30D through the light sensor 35 was 3: 1. At this time, the fluorescence intensity ratio E_w for the estimated light irradiation intensity of 30 W / mm 2 was 85% from FIG. 5, and the total fluorescence efficiency E_total was 83% from FIG. 7. Therefore, the control unit 30D calculates the temperature fluorescence efficiency E_temp of the phosphor 2 as 98% by the equation (1), and acquires the estimated phosphor temperature 100 ° C. from FIG.
トータル蛍光効率が光源装置１Ｄの使用開始時の７５％に対して８３％に増加したことで、光源装置１Ｄから出射される光において緑帯域光と赤帯域光が増えて青帯域光の比率が低下したことになり、投射画像は緑や赤味がかった画像となった。 By increasing the total fluorescence efficiency to 83% from 75% at the start of using the light source device 1D, the green band light and the red band light increase in the light emitted from the light source device 1D, and the ratio of blue band light The projected image became green and reddish.
制御部３０Ｄ、これを補正するために、光センサ３５によって計測される光強度とＢ／Ｇ比率を初期の値に戻すために、レーザ光源１０の発光強度を制御して蛍光体２への光照射強度を４０Ｗ／ｍｍ２に増加させた。また、冷却ファン１９およびモータ４の回転数を低下させた。これにより、蛍光体２の温度を上昇させ、Ｂ／Ｇ比率を５：１にした。これにより、蛍光効率を使用開始時と同等に戻し、投射画像の色味を使用開始時と同等の色味に補正することができた。 The control unit 30D controls the light emission intensity of the laser light source 10 to return the light intensity and the B / G ratio measured by the light sensor 35 to the initial values in order to correct this, and the light to the phosphor 2 The irradiation intensity was increased to 40 W / mm 2 . In addition, the rotational speeds of the cooling fan 19 and the motor 4 were reduced. Thereby, the temperature of the fluorescent substance 2 was raised and the B / G ratio was set to 5: 1. As a result, the fluorescence efficiency can be returned to the same level as at the start of use, and the color of the projected image can be corrected to the same color as at the start of use.
図１２には、本発明の実施例４である光源装置１Ｅを含む画像投射装置の構成を示している。本実施例において、実施例４と共通する構成要素については実施例４と同じ符号を付している。本実施例において、２６は実施例４と同様にレーザ光源１０の使用時間（累積点灯時間）をカウントするタイマである。本実施例では、実施例１〜３で用いた光センサ２１，３５は用いていない。 FIG. 12 shows the configuration of an image projection apparatus including a light source device 1E according to a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the components common to the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals as the fourth embodiment. In the present embodiment, a timer 26 counts the operating time (cumulative lighting time) of the laser light source 10 as in the fourth embodiment. In the present embodiment, the optical sensors 21 and 35 used in the first to third embodiments are not used.
本実施例では、実施例４と同様に、図１１に示した時間−強度情報をテーブルデータ又は数式として推定手段としての制御部３０Ｅ内の不図示のメモリに保存（記憶）しておく。そして、制御部３０Ｅは、タイマ２６から取得したレーザ光源１０の使用時間と該時間−強度情報とから蛍光体２に対する推定光照射強度（第１の推定情報）を取得する。 In this embodiment, as in the fourth embodiment, the time-intensity information shown in FIG. 11 is stored (stored) as table data or a mathematical expression in a memory (not shown) in the control unit 30E as estimation means. Then, the control unit 30E acquires the estimated light irradiation intensity (first estimated information) to the phosphor 2 from the use time of the laser light source 10 acquired from the timer 26 and the time-intensity information.
また、本実施例では、実施例３と同様に、図９に示した換算情報を予め制御部３０Ｅ内のメモリにテーブルデータ又は数式として保存（記憶）しておく。そして、制御部３０Ｅは、蛍光体２に対する推定光照射強度とこの換算情報とから推定蛍光体温度（第２の推定情報）を取得する。そして、該推定蛍光体温度に基づいてレーザ光源１０の発光強度やモータ４および冷却ファン１９の回転数を制御する。 Further, in the present embodiment, as in the third embodiment, the conversion information shown in FIG. 9 is stored (stored) in advance in the memory of the control unit 30E as table data or a mathematical expression. And control part 30E acquires presumed fluorescent substance temperature (the 2nd presumed information) from presumed light irradiation intensity to fluorescent substance 2, and this conversion information. Then, the light emission intensity of the laser light source 10 and the rotation speed of the motor 4 and the cooling fan 19 are controlled based on the estimated phosphor temperature.
図１６のフローチャートには、制御部３０Ｅによるレーザ光源１０の発光強度とモータ４および冷却ファン１９の回転数の制御を行う処理の流れを示している。制御部３０Ｅはマイクロコンピュータにより構成され、コンピュータプログラムとしての蛍光光源制御プログラムに従って本処理を行う。 The flowchart of FIG. 16 shows the flow of processing for controlling the emission intensity of the laser light source 10 and the rotational speed of the motor 4 and the cooling fan 19 by the control unit 30E. The control unit 30E is configured by a microcomputer, and performs this process according to a fluorescence light source control program as a computer program.
制御部３０Ｄは、ステップＳ８０１においてタイマによってカウントされたレーザ光源１０の使用時間の情報を取得し、該使用時間と時間−強度情報とから蛍光体２への推定光照射強度を取得する。次に、制御部３０Ｅは、ステップＳ８０２において推定光照射強度と換算情報とから推定蛍光体温度を取得する。そして、制御手段としての制御部３０Ｅは、ステップＳ８０３において推定蛍光体温度に基づいてレーザ光源１０の発光強度とモータ４および冷却ファン１９の回転数の制御を行う。 The control unit 30D acquires the information of the usage time of the laser light source 10 counted by the timer in step S801, and acquires the estimated light irradiation intensity to the phosphor 2 from the usage time and the time-intensity information. Next, in step S802, the control unit 30E acquires an estimated phosphor temperature from the estimated light irradiation intensity and the conversion information. Then, in step S803, the control unit 30E as a control means controls the light emission intensity of the laser light source 10 and the rotation speed of the motor 4 and the cooling fan 19 based on the estimated phosphor temperature.
本実施例の光源装置１Ｅを用いた実験では、使用開始時において、制御部３０Ｅが時間−強度情報から取得した蛍光体２に対する光照射強度は４０Ｗ／ｍｍ２であった。このため、制御部３０Ｅは、換算情報から推定蛍光体温度１５０℃を取得した。これにより、温度蛍光効率Ｅ＿tempは９３％であり、蛍光輝度比率Ｅ＿ｗは８０％であり、トータル蛍光効率Ｅ＿totalはこれらの積の７４．４％となった。 In the experiment using the light source device 1E of this embodiment, the light irradiation intensity to the phosphor 2 acquired by the control unit 30E from the time-intensity information was 40 W / mm 2 at the start of use. For this reason, control part 30E acquired presumed fluorescent substance temperature 150 ° C from conversion information. As a result, the temperature fluorescence efficiency E_temp was 93%, the fluorescence luminance ratio E_w was 80%, and the total fluorescence efficiency E_total was 74.4% of these products.
さらに、光源装置１Ｅの使用開始時からの使用時間の増加および環境変化によって、レーザ光２３の光強度（レーザ光源１０の発光強度）および蛍光体２の温度が変化した。このとき、制御部３０Ｅが取得した、タイマ２６によってカウントされたレーザ光源１０の使用時間は１００００時間であった。このため、制御部３０Ｅは、時間−強度情報から蛍光体２に対する推定光照射強度３０Ｗ／ｍｍ２を取得した。そして、制御部３０Ｅは、換算情報から蛍光体推定温度１００℃を取得した。このとき、温度蛍光効率Ｅ＿tempは９８％であり、蛍光輝度比率Ｅ＿ｗは８５％であり、トータル蛍光効率Ｅ＿totalはこれらの積の８３．３％となった。蛍光効率が光源装置１Ｅの使用開始時の７４．４％に対して８３．３％に増加したことで、光源装置１Ｅから出射される光において緑帯域光と赤帯域光が増えて青帯域光の比率が低下したことになり、投射画像は緑や赤味がかった画像となった。 Furthermore, the light intensity of the laser beam 23 (emission intensity of the laser light source 10) and the temperature of the phosphor 2 are changed due to the increase of the usage time from the start of use of the light source device 1E and the environmental change. At this time, the use time of the laser light source 10 counted by the timer 26 and acquired by the control unit 30E was 10000 hours. Therefore, the control unit 30E acquires the estimated light irradiation intensity 30 W / mm 2 to the phosphor 2 from the time-intensity information. And control part 30E acquired fluorescent substance presumed temperature 100 ° C from conversion information. At this time, the temperature fluorescence efficiency E_temp was 98%, the fluorescence luminance ratio E_w was 85%, and the total fluorescence efficiency E_total was 83.3% of these products. By increasing the fluorescence efficiency to 83.3% from 74.4% at the start of using the light source device 1E, the green band light and the red band light increase in the light emitted from the light source device 1E, and the blue band light The projected image became a greenish or reddish image.
制御部３０Ｅは、これを補正するために、レーザ光源１０の発光強度を強くして蛍光体２に対する光照射強度を４０Ｗ／ｍｍ２に増加させることで、蛍光効率を使用開始時と同等に戻し、投射画像の色味を使用開始時と同等の色味に補正することができた。 In order to correct this, the control unit 30E increases the emission intensity of the laser light source 10 to increase the light irradiation intensity to the phosphor 2 to 40 W / mm 2 , thereby returning the fluorescence efficiency to the same level as at the start of use The color of the projected image could be corrected to the same color as at the start of use.
蛍光体２に対するレーザ光２３の照射強度を使用開始時と同じ４０Ｗ／ｍｍ２まで増加させられない場合は、冷却ファン１９およびモータ４の回転数を低下させて蛍光体２の温度を高温に上げてもよい。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
If the irradiation intensity of the laser light 23 to the phosphor 2 can not be increased to 40 W / mm 2 which is the same as at the start of use, the rotational speed of the cooling fan 19 and motor 4 is decreased to raise the temperature of the phosphor 2 to a high temperature May be
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program. Can also be realized. It can also be implemented by a circuit (eg, an ASIC) that implements one or more functions.
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。 The embodiments described above are only representative examples, and various modifications and changes can be made to the embodiments when the present invention is implemented.
１Ａ〜１Ｅ 蛍光光源装置
２ 蛍光体
１０ レーザ光源
１５ 蛍光体ユニット
１９ 冷却ファン
２１，３５ 光センサ
３０Ａ〜３０Ｅ 制御部
1A to 1E fluorescence light source device 2 phosphor 10 laser light source 15 phosphor unit 19 cooling fan 21, 35 light sensor 30A to 30E controller
Claims (10)
前記第１の光、または前記第１および第２の光を検出する光検出手段による検出結果と前記励起光源の積算点灯時間に関する履歴情報とのうち少なくとも一方を用いて、前記第１の光の前記蛍光体への照射強度に関する第１の推定情報および前記蛍光体の温度に関する第２の推定情報を取得する推定手段と、
前記第１の推定情報および前記第２の推定情報を用いて、前記励起光源の発光強度および前記蛍光体を冷却する冷却手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする蛍光光源装置。 A phosphor for converting a first light emitted from an excitation light source into a second light including light different in wavelength from the first light;
At least one of the detection result by the light detection means for detecting the first light or the first and second lights and the history information on the integrated lighting time of the excitation light source, the first light Estimating means for acquiring first estimated information on the irradiation intensity to the phosphor and second estimated information on the temperature of the phosphor;
And a control unit configured to control a cooling unit that cools the light emission intensity of the excitation light source and the phosphor using the first estimated information and the second estimated information.
前記推定手段は、前記第１の光検出手段による検出結果を用いて前記第１の推定情報を取得し、前記第２の光検出手段による検出結果を用いて前記第２の推定情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の蛍光光源装置。 The light detection means includes a first light detection means for detecting the first light and a second light detection means for detecting the second light.
The estimation means acquires the first estimation information using the detection result of the first light detection means, and acquires the second estimation information using the detection result of the second light detection means. fluorescent light source device according to claim 2, wherein the this.
前記推定手段は、前記励起光源の発光強度から前記蛍光体の温度を換算するための換算情報を有しており、
前記光検出手段による検出結果を用いて前記第１の推定情報を取得し、該第１の推定情報と前記換算情報とを用いて前記第２の推定情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の蛍光光源装置。 The light detection means detects the first light,
The estimation means has conversion information for converting the temperature of the phosphor from the emission intensity of the excitation light source,
The first estimation information is acquired using the detection result by the light detection means, and the second estimation information is acquired using the first estimation information and the conversion information. The fluorescence light source device as described in 2.
前記推定手段は、
前記履歴情報を用いて前記第１の推定情報を取得し、
前記光検出手段による検出結果を用いて前記第２の推定情報を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光光源装置。 The light detection means detects the second light,
The estimation means is
Acquiring the first estimated information using the history information;
The fluorescence light source device according to claim 1, wherein the second estimated information is acquired using a detection result by the light detection unit.
前記履歴情報を用いて前記第１の推定情報を取得するとともに、該第１の推定情報と前記換算情報とを用いて前記第２の推定情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。 The estimation means has conversion information for converting the temperature of the phosphor from the emission intensity of the excitation light source,
The first estimated information is acquired using the history information, and the second estimated information is acquired using the first estimated information and the conversion information. Fluorescent light source device.
前記制御手段は、前記周囲温度検出手段による検出結果に応じて前記を用いて前記励起光源の発光強度および前記冷却手段を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の蛍光光源装置。 Ambient temperature detection means for detecting the ambient temperature of the fluorescent light source device;
The said control means controls the luminescence intensity of the said excitation light source, and the said cooling means using the said according to the detection result by the said ambient temperature detection means, It is described in any one of the Claims 1 to 6 characterized by the above-mentioned. Fluorescent light source device.
該蛍光光源装置からの前記第２の光を変調する光変調素子とを有し、
該光変調素子により変調された前記第２の光を被投射面に投射することを特徴とする画像投射装置。 A fluorescence light source device according to any one of claims 1 to 8,
And a light modulation element that modulates the second light from the fluorescence light source device,
An image projection apparatus characterized in that the second light modulated by the light modulation element is projected on a projection surface.
前記第１の光、または前記第１および第２の光を検出する光検出手段による検出結果と前記励起光源の積算点灯時間に関する履歴情報とのうち少なくとも一方を用いて、前記第１の光の前記蛍光体への照射強度に関する第１の推定情報および前記蛍光体の温度に関する第２の推定情報を取得する処理と、
前記第１の推定情報および前記第２の推定情報を用いて、前記励起光源の発光強度および前記蛍光体を冷却する冷却手段を制御する処理とを実行させることを特徴とする蛍光光源制御プログラム。 To a computer for controlling a fluorescent light source device having a phosphor that converts first light emitted from an excitation light source into second light including light having a wavelength different from that of the first light,
At least one of the detection result by the light detection means for detecting the first light or the first and second lights and the history information on the integrated lighting time of the excitation light source, the first light A process of acquiring first estimated information on the irradiation intensity to the phosphor and second estimated information on the temperature of the phosphor;
A fluorescence light source control program, comprising: executing a process of controlling a light emission intensity of the excitation light source and a cooling unit for cooling the phosphor, using the first estimated information and the second estimated information.
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