光源装置、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置
【課題】スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することが可能な光源装置、その光源装置を用いる照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置を提供すること。
【解決手段】光を射出する複数の発光部１３を備えるアレイ光源である半導体素子１１と、アレイ光源からの光を入射させる光学素子であるＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５と、を有し、光学素子は、互いに並列させた複数の領域について、互いに異なる光学特性を持たせて構成され、アレイ光源は、互いに並列させた複数の発光部１３で構成された複数のブロックを、光学素子の領域に合わせて並列させ、発光部１３は、ブロックごとに異なる波長の光を射出する。
【解決手段】光を射出する複数の発光部１３を備えるアレイ光源である半導体素子１１と、アレイ光源からの光を入射させる光学素子であるＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５と、を有し、光学素子は、互いに並列させた複数の領域について、互いに異なる光学特性を持たせて構成され、アレイ光源は、互いに並列させた複数の発光部１３で構成された複数のブロックを、光学素子の領域に合わせて並列させ、発光部１３は、ブロックごとに異なる波長の光を射出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置、特に、レーザ光を射出する光源装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの光源装置としてレーザ光源を用いる技術が提案されている。レーザ光源は、高出力化及び多色化に伴い、プロジェクタの光源として開発されている。プロジェクタの光源として従来用いられているＵＨＰランプと比較すると、レーザ光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命等の利点がある。レーザ光源を用いて自然な映像を表示するために、コヒーレント光であるレーザ光を、インコヒーレントな光に変換する手段が採用されている。コヒーレント光であるレーザ光を拡散面に照射させると、明点及び暗点がランダムに分布するスペックルパターンと呼ばれる干渉模様が現れることがある。スペックルパターンは、拡散面の各点で拡散した光同士がランダムに干渉し合うことにより発生する。画像を表示する際にスペックルパターンが認識されると、ぎらぎらとするちらつき感を観察者へ与えるため、画像観賞へ悪影響を及ぼすこととなる。このため、レーザ光源について、スペックルノイズを低減させる技術が提案されている。例えば、特許文献１及び２には、互いに異なる波長のレーザ光を射出する複数の発光部を用いる技術が提案されている。レーザ光のコヒーレンス長はレーザ光のスペクトル幅におよそ反比例することから、スペクトル幅を広くすることでコヒーレンス長を短くし、スペックルノイズの低減が可能となる。特許文献１にて提案された技術では、発光部の温度を異ならせることにより、各発光部から射出するレーザ光の波長を異ならせる。特許文献２にて提案された技術では、互いに異なる波長のレーザ光を射出する複数の発光部が共通の基板に設けられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４４７９４号公報
【特許文献２】特表２００４−５０３９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術のように、発光部の温度を異ならせることにより各発光部からのレーザ光の波長を異ならせる場合、各発光部の十分な温度制御が必要となる。各発光部の温度制御が十分なされない場合、発光部からのレーザ光の波長が不安定となる。また、発光部の温度を上昇させることにより、発光部の発光効率が低下する場合もある。発光部からのレーザ光の波長が不安定となること、及び発光部の発光効率が低下することにより、効率的なレーザ光の射出が困難となる場合がある。また、特許文献２の技術のように、互いに異なる複数の波長を共振させる共振器構造を共通の基板に設けることは困難である。このように、従来の技術では、スペックルノイズの低減、及び高い効率でのレーザ光の射出の両立が困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することが可能な光源装置、その光源装置を用いる照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光源装置は、光を射出する複数の発光部を備えるアレイ光源と、アレイ光源からの光を入射させる光学素子と、を有し、光学素子は、互いに並列させた複数の領域について、互いに異なる光学特性を持たせて構成され、アレイ光源は、互いに並列させた複数の発光部で構成された複数のブロックを、光学素子の領域に合わせて並列させ、発光部は、ブロックごとに異なる波長の光を射出することを特徴とする。
【０００６】
複数の発光部から光を射出すること、及びブロックごとに異なる波長の光を射出することにより、スペックルノイズを低減できる。光学素子の領域に合わせてアレイ光源のブロックを並列させたことで、各ブロックからの光を光学素子の各領域へ入射させる。各領域へ入射する光の波長に応じて光学素子の光学特性を適宜決定することにより、光源装置は、高い効率で光を射出することが可能となる。これにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することが可能な光源装置を得られる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、発光部は、ブロック同士の間隔が、ブロック内における発光部同士の間隔より大きくなるように配置されたことが望ましい。これにより、光学素子の各領域へ発光部からの光を正確に入射させ、高い効率で光を射出することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、アレイ光源からの光を共振させる外部共振器を有し、光学素子は、アレイ光源及び外部共振器の間で共振させる光の波長を選択する波長選択部を有し、波長選択部は、領域ごとに異なる波長を選択することが望ましい。各波長選択部により各ブロックからの光の波長を選択することで、互いに異なる波長の光を効率良く共振させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、波長選択部は、外部共振器として機能する体積ホログラムであって、体積ホログラムは、領域ごとに異なる間隔で記録された干渉縞を有することが望ましい。これにより、領域ごとに異なる波長の光を共振させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、干渉縞は、領域へ入射する発光部からの光の波長に対応して設定された間隔をなすことが望ましい。これにより、各ブロックからの光を効率良く反射することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、波長選択部は、アレイ光源及び外部共振器の間の光路に設けられたバンドパスフィルタであって、バンドパスフィルタは、領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された積層体を有することが望ましい。これにより、領域ごとに異なる波長の光を共振させることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、積層体を構成する層は、領域へ入射する発光部からの光の波長に対応して設定された厚さをなすことが望ましい。これにより、各ブロックからの光を効率良く透過させることができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、アレイ光源からの光の波長を変換する波長変換素子を有し、波長変換素子は、互いに分極を反転させた層からなる分極反転構造を有し、分極反転構造は、領域ごとに異なる周期で構成されたことが望ましい。これにより、領域ごとに異なる波長の光を波長変換することができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、分極反転構造の周期が、領域へ入射する発光部からの光の波長に対応して設定されたことが望ましい。これにより、各ブロックからの光を効率良く波長変換することができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る照明装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする。上記の光源装置を用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。これにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を供給することが可能な照明装置を得られる。
【００１６】
さらに、本発明に係るモニタ装置は、上記の照明装置と、照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする。上記の照明装置を用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができる。これにより、明るく、かつ高品質な像をモニタすることが可能なモニタ装置を得られる。
【００１７】
さらに、本発明に係る画像表示装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする。上記の光源装置を用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。これにより、明るく、かつ高品質な画像を表示することが可能な画像表示装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る光源装置１０の概略構成を示す。光源装置１０は、複数のレーザ光を射出するレーザアレイである。光源装置１０は、半導体素子１１、第二高調波発生（Second−Harmonic Generation；ＳＨＧ）素子１４、体積ホログラム１５を有する。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、半導体素子１１からの光を入射させる光学素子である。
【００２０】
半導体素子１１は、基本波光を射出する９つの発光部１３を備える面発光型のアレイ光源である。９つの発光部１３は、特定の方向へ並列している。半導体素子１１は、光を反射する不図示のミラー層を有する。半導体素子１１は、サブマウント１２上にマウントされている。サブマウント１２は、半導体素子１１で発生した熱を放散させる放熱基板である。
【００２１】
ＳＨＧ素子１４は、半導体素子１１からの基本波光を入射させることにより、基本波光に対して半分の波長の高調波光を射出する。ＳＨＧ素子１４は、半導体素子１１からの光の波長を変換する波長変換素子である。例えば、基本波光は赤外光であって、高調波光は可視光である。ＳＨＧ素子１４は、例えば、非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の分極反転結晶（Periodically Poled Lithium Niobate；ＰＰＬＮ）である。
【００２２】
体積ホログラム１５は、半導体素子１１のミラー層との間において、半導体素子１１からの基本波光を共振させる外部共振器である。体積ホログラム１５は、基本波光を選択的に反射し、高調波光を透過させる。体積ホログラム１５は、半導体素子１１及び体積ホログラム１５の間で共振させる光の波長を選択する波長選択部としての機能を果たす。体積ホログラム１５としては、例えば、ＶＨＧ（Volume Holographic Grating）を用いることができる。ＶＨＧは、ＬｉＮｂＯ３、ＢＧＯ等のフォトリフラクティブ結晶、ポリマー等を用いて形成できる。
【００２３】
半導体素子１１の発光部１３から射出した基本波光は、ＳＨＧ素子１４へ入射する。ＳＨＧ素子１４で生じた高調波光は、体積ホログラム１５を透過し、光源装置１０の外部へ射出する。半導体素子１１が設けられた側からＳＨＧ素子１４を透過した基本波光は、体積ホログラム１５で反射する。体積ホログラム１５で反射した基本波光は、ＳＨＧ素子１４へ入射する。体積ホログラム１５からＳＨＧ素子１４へ入射し、ＳＨＧ素子１４を透過した基本波光は、半導体素子１１へ入射する。半導体素子１１へ入射した基本波光は、半導体素子１１のミラー層で反射した後、半導体素子１１からＳＨＧ素子１４へ向けて射出する。ミラー層及び体積ホログラム１５で反射した基本波光は、発光部１３から新たに射出した基本波光と共振することにより増幅する。
【００２４】
図２は、体積ホログラム１５の構成を説明するものである。体積ホログラム１５には、干渉縞が記録されている。干渉縞は、高屈折率部分と低屈折率部分とが周期的に配列された周期構造として記録される。体積ホログラム１５は、干渉縞とブラッグ条件が適合する光のみを、回折により選択的に反射する。体積ホログラム１５は、互いに並列された第１領域２１、第２領域２２、及び第３領域２３について、互いに異なる間隔で干渉縞が記録されている。体積ホログラム１５は、領域ごとに異なる間隔で記録された干渉縞により、領域ごとに異なる波長の光を反射する。体積ホログラム１５は、領域ごとに異なる波長の光を反射することで、領域ごとに異なる波長を選択して光を共振させる。第１領域２１及び第２領域２２の間、第２領域２２及び第３領域２３の間には、それぞれ境界領域２４が設けられている。
【００２５】
図３は、干渉縞が記録された記録材料２５の要部斜視構成を示す。図４は、記録材料２５のうち図３の一点鎖線により示す断面における干渉縞の記録について説明するものである。体積ホログラム１５は、記録材料２５に干渉縞を記録することにより形成される。干渉縞は、二方向から入射した光の干渉により生じる。露光用光源からの光は、マスク２６に形成された開口部２７を通過した後、記録材料２５へ入射する。干渉縞の間隔は、２つの露光用光源の間隔ｄに応じて適宜調整することができる。また、露光用光源を並列させた方向について、開口部２７より狭い範囲に２つの露光用光源を配置した場合は、開口部２７の幅より広い幅の領域が露光される。開口部２７より広い範囲に２つの露光用光源を配置した場合は、開口部２７の幅より狭い幅の領域が露光される。
【００２６】
図５は、記録材料２５の領域ごとに異なる間隔の干渉縞を記録する手順を説明するものである。２つの露光用光源は、紙面奥行き方向へ並列しており、図中では手前側の一つの露光用光源のみが描かれている。記録材料２５の露光は、領域ごとに行う。ここでは、第１領域２１、及び第２領域２２について干渉縞を記録する手順を例として説明する。工程ａでは、記録材料２５の一部を露光する。露光用光源の間隔ｄ（図４参照）は、第１領域２１に記録する干渉縞の間隔に応じて設定される。工程ａにおける露光後、矢印方向へ記録材料２５を移動する。
【００２７】
次に、工程ｂでは、記録材料２５のうち工程ａにて露光済みの部分に隣接する部分を露光する。露光用光源の間隔ｄは、第２領域２２に記録する干渉縞の間隔に応じて設定される。第１領域２１及び第２領域２２の間の境界領域２４は、工程ａにおける露光領域と、工程ｂにおける露光領域との重複部分に相当する。第１領域２１は、工程ａにおける露光領域から工程ｂにおける露光領域を除いた領域に相当する。第２領域２２は、工程ｂにおける露光領域から工程ａにおける露光領域と、第３領域２３に対する露光による露光領域とを除いた領域に相当する。記録材料２５の移動、及び開口部２７を介した露光を繰り返すことにより、領域ごとに異なる間隔の干渉縞が記録された体積ホログラム１５を得ることができる。
【００２８】
図６は、干渉縞を記録する他の手順を説明するものである。図５の場合と同様に、２つの露光用光源は紙面奥行き方向へ並列しており、図中には手前側の一つの露光用光源のみが描かれている。境界領域２４は、露光領域同士の重複部分とする他、露光領域同士の隙間部分としても良い。工程ａにおける露光の後、記録材料２５の移動は、工程ａにおける露光領域と工程ｂにおける露光領域との間に隙間ができるように行う。第１領域２１は、工程ａにおける露光領域に相当する。第２領域２２は、工程ｂにおける露光領域に相当する。第１領域２１及び第２領域２２の間の境界領域２４は、工程ａにおける露光領域、及び工程ｂにおける露光領域の隙間部分に相当する。この場合も、領域ごとに異なる間隔の干渉縞を記録することができる。図５及び図６を用いて説明するいずれの手順においても、境界領域２４を設けることで、領域ごとに所定の間隔の干渉縞を記録することが可能となる。
【００２９】
図７は、ＳＨＧ素子１４の構成を説明するものである。ＳＨＧ素子１４は、互いに分極を反転させた自発分極層３４及び分極反転層３５を交互に並列させた分極反転構造を有する。分極反転構造は、コヒーレント長ごとに非線形光学定数の符号を反転させて構成されている。ＳＨＧ素子１４の分極反転構造は、互いに並列された第１領域３１、第２領域３２、及び第３領域３３について、互いに異なる周期で構成されている。
【００３０】
図８は、結晶基板３６の領域ごとに異なる周期の分極反転構造を形成する手順を説明するものである。分極反転構造は、自発分極を持つ結晶基板３６へ電圧を印加することにより形成できる。結晶基板３６は、例えば、非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬＮ）により構成されている。結晶基板３６への電圧印加の前に、結晶基板３６上に絶縁層３７を形成する。絶縁層３７は、第１領域３１、第２領域３２、第３領域３３で互いに異なる周期のパターンをなす。
【００３１】
第１領域３１における絶縁層３７のパターンの周期は、第１領域３１に形成する分極反転構造の周期に応じて設定される。第２領域３２における絶縁層３７のパターンの周期は、第２領域３２に形成する分極反転構造の周期に応じて設定される。第３領域３３における絶縁層３７のパターンの周期は、第３領域３３に形成する分極反転構造の周期に応じて設定される。領域ごとに異なる周期のパターンをなす絶縁層３７は、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いて形成できる。
【００３２】
次に、絶縁層３７が形成された結晶基板３６へパルス電圧を印加する。結晶基板３６へのパルス電圧の印加は、電極或いは電解液を介して行う。結晶基板３６のうち絶縁層３７が形成された部分以外の部分は、パルス電圧の印加により、自発分極が反転する。結晶基板３６のうち絶縁層３７が形成された部分は、自発分極が残される。結晶基板３６のうち自発分極を反転させた部分が、分極反転層３５となる。結晶基板３６のうち自発分極が残された部分が、自発分極層３４となる。絶縁層３７は、電圧印加の後、除去される。このようにして、領域ごとに異なる周期の分極反転構造を持つＳＨＧ素子１４を得ることができる。
【００３３】
図９は、半導体素子１１の構成を説明するものである。半導体素子１１は、９つの発光部１３を第１ブロック４１、第２ブロック４２、及び第３ブロック４３に分けて構成されている。第１ブロック４１、第２ブロック４２、及び第３ブロック４３のいずれも、互いに並列させた３つの発光部１３で構成されている。発光部１３は、第１ブロック４１と、第２ブロック４２と、第３ブロック４３とにおいて、互いに異なる波長の基本波光を射出する。第１ブロック４１を構成する発光部１３は、例えば、１０６２ｎｍの基本波光を射出する。第２ブロック４２を構成する発光部１３は、例えば、１０６４ｎｍの基本波光を射出する。第３ブロック４３を構成する発光部１３は、例えば、１０６６ｎｍの基本波光を射出する。このように、発光部１３は、ブロックごとに異なる波長の光を射出する。
【００３４】
第１ブロック４１を構成する発光部１３のピッチＰ１と、第２ブロック４２を構成する発光部１３のピッチＰ２とは、同一である。第１ブロック４１及び第２ブロック４２の間における発光部１３のピッチＰ１２は、ピッチＰ１、Ｐ２より大きい。第２ブロック４２及び第３ブロック４３における発光部１３のピッチも、第１ブロック４１及び第２ブロック４２における発光部１３のピッチと同様に設定されている。このように、発光部１３は、ブロック４１、４２、４３同士の間隔が、ブロック４１、４２、４３内における発光部１３同士の間隔より大きくなるように配置されている。
【００３５】
図１０は、半導体素子１１、ＳＨＧ素子１４、体積ホログラム１５の位置関係について説明するものである。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、第１領域３１、２１同士、第２領域３２、２２同士、第３領域３３、２３同士の、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。半導体素子１１は、第１ブロック４１と第１領域３１、２１、第２ブロック４２と第２領域３２、２２、第３ブロック４３と第３領域３３、２３について、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。半導体素子１１は、ＳＨＧ素子１４の領域、体積ホログラム１５の領域に合わせて、複数のブロックを並列させる。
【００３６】
第１ブロック４１の発光部１３から射出した基本波光は、ＳＨＧ素子１４の第１領域３１へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第１領域３１における分極反転構造の周期は、第１ブロック４１の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。第２ブロック４２の発光部１３から射出した基本波光は、ＳＨＧ素子１４の第２領域３２へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第２領域３２における分極反転構造の周期は、第２ブロック４２の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。第３ブロック４３の発光部１３から射出した基本波光は、ＳＨＧ素子１４の第３領域３３へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第３領域３３における分極反転構造の周期は、第３ブロック４３の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。
【００３７】
領域３１、３２、３３へ入射する基本波光の波長に対応して分極反転構造の周期を設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの基本波光を効率良く波長変換することができる。例えば、第１ブロック４１からの１０６２ｎｍの基本波光は、５３１ｎｍの高調波光へ変換される。第２ブロック４２からの１０６４ｎｍの基本波光は、５３２ｎｍの高調波光へ変換される。第３ブロック４３からの１０６６ｎｍの基本波光は、５３３ｎｍの高調波光へ変換される。なお、ＳＨＧ素子１４について、「互いに異なる光学特性を持たせる」とは、互いに異なる波長の光を波長変換可能に構成されることをいうものとする。
【００３８】
ＳＨＧ素子１４の第１領域３１を透過した基本波光は、体積ホログラム１５の第１領域２１へ入射する。体積ホログラム１５の第１領域２１における干渉縞の間隔は、第１ブロック４１の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。ＳＨＧ素子１４の第２領域３２を透過した基本波光は、体積ホログラム１５の第２領域２２へ入射する。体積ホログラム１５の第２領域２２における干渉縞の間隔は、第２ブロック４２の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。ＳＨＧ素子１４の第３領域３３を透過した基本波光は、体積ホログラム１５の第３領域２３へ入射する。体積ホログラム１５の第３領域２３における干渉縞の間隔は、第３ブロック４３の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。
【００３９】
領域２１、２２、２３へ入射する基本波光の波長に対応して干渉縞の間隔を設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの基本波光を効率良く反射することができる。なお、体積ホログラム１５について、「互いに異なる光学特性を持たせる」とは、互いに異なる波長の光を反射可能に構成されることをいうものとする。また、体積ホログラム１５は、ＳＨＧ素子１４の各領域３１、３２、３３からの高調波光をいずれも透過させる。以上により、光源装置１０は、高い効率で光を射出することが可能となる。
【００４０】
半導体素子１１は、複数の発光部１３（図９参照）を設けることにより、半導体素子１１から射出する光の位相をランダムにさせることが可能となる。光の位相をランダムにさせることにより、スペックルノイズを低減させる効果を得られる。ｎ個の発光部１３からの光を用いることにより、光源装置１０は、スペックルコントラストを（ｎ）−１／２倍に低減できる。スペックルコントラストは、スペックルノイズの明暗の程度を表す。本実施例の場合、９つの発光部１３を用いることにより、１つの発光部１３を用いる場合と比較して、スペックルコントラストを約３分の１程度とすることができる。
【００４１】
図１１は、レーザ光のスペクトル幅とスペックルコントラストとの関係を示す。スペックルコントラストは、スペックルノイズにより生じる明暗が最大であるときを１００％として表している。ここでは、横軸で表すスペクトル幅において互いに異なる３波長、５波長、１１波長のレーザ光を射出する場合について示している。本実施例では、５３１ｎｍ〜５３３ｎｍの間で１ｎｍごとに３波長のレーザ光を射出する。スペクトル幅２ｎｍにおいて３波長のレーザ光を射出することにより、スペックルコントラストを約６０％に低減することが可能となる。このように、複数の発光部１３を用いること、及び複数の波長のレーザ光を射出することにより、スペックルノイズを低減できる。
【００４２】
図１２は、本実施例の比較例に係る光源装置４５について説明するものである。光源装置４５は、いずれも等間隔で配置された発光部１３により光を射出する半導体素子４６を有する。この場合も、複数の発光部１３を用いること、及び互いに異なる波長のレーザ光を射出することにより、スペックルノイズを低減できる。境界領域２４を持つ体積ホログラム１５に、等間隔の発光部１３を持つ半導体素子４６を組み合わせると、一部の発光部１３からの基本波光が境界領域２４へ入射する場合がある。境界領域２４へ入射した基本波光を共振させることは困難であるため、光源装置４５は、高い効率でレーザ光を射出することが困難となる場合がある。
【００４３】
これに対して、本実施例では、複数の発光部１３で構成される複数のブロックを、体積ホログラム１５、ＳＨＧ素子１４の各領域に合わせて並列させる。ブロック同士の間隔が、ブロック内における発光部１３同士の間隔より大きくなるように発光部１３を配置することで、発光部１３からの光を体積ホログラム１５の各領域へ正確に入射させることができる。各ブロックからの光の波長に応じて体積ホログラム１５、ＳＨＧ素子１４の光学特性を適宜決定することにより、光源装置１０は、高い効率でレーザ光を射出できる。これにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができるという効果を奏する。
【００４４】
半導体素子１１は、３つのブロックを備える構成に限られず、複数のブロックを備える構成であれば良い。また、光源装置１０は、スペクトル幅２ｎｍにおいて３波長の高調波光を射出するものに限られず、適宜変更しても良い。図１１に示すように、３波長又は５波長の高調波光に対してスペクトル幅を２ｎｍ以上としても、スペックルコントラストへの影響は少ない。一方、高調波光のスペクトル幅を２ｎｍ以下とする場合、高調波光のコヒーレント長が短くなることにより、スペックルコントラストの低減が可能となる。高調波光のスペクトル幅が１ｎｍ以下となると、高調波光のスペクトル幅が１ｎｍ以上の場合に比べてスペックルコントラスト低減の効果は少なくなる。よって、３波長又は５波長のレーザ光に対してスペックルノイズを効果的に低減するには、基本波光のスペクトル幅を２ｎｍ程度とし、高調波光のスペクトル幅を１ｎｍ程度とすることが望ましい。
【００４５】
また、３波長から５波長、１１波長と多くの波長のレーザ光を射出することにより、スペックルコントラストをさらに低減できる。各ブロックは、３つの発光部１３で構成する場合に限られず、複数の発光部１３で構成するものであれば良い。多くの発光部１３を設けるほど、光の位相をランダムにでき、スペックルノイズを低減できる。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、半導体素子１１に設けられるブロックの数及び大きさに応じて、互いに異なる光学特性を持たせる領域の数及び大きさを適宜決定することができる。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、全ての領域について互いに異なる光学特性を持たせる構成に限られない。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、互いに異なる光学特性を持たせた複数の領域が存在するものであれば良い。半導体素子１１は、全てのブロックが互いに異なる波長の光を射出する構成に限られない。半導体素子１１は、互いに異なる波長の光を射出する複数のブロックが存在するものであれば良い。
【実施例２】
【００４６】
図１３は、本発明の実施例２に係る光源装置５０の概略構成を示す。本実施例の光源装置５０は、上記実施例の体積ホログラム１５に代えて、バンドパスフィルタ５５及び共振ミラー５６を有することを特徴とする。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。バンドパスフィルタ５５及び共振ミラー５６は、半導体素子１１からの光を入射させる光学素子である。
【００４７】
バンドパスフィルタ５５は、半導体素子１１及びＳＨＧ素子１４の間の光路に設けられている。バンドパスフィルタ５５は、基本波光を選択的に透過させる。バンドパスフィルタ５５は、半導体素子１１及び共振ミラー５６の間で共振させる光の波長を選択する波長選択部として機能する。共振ミラー５６は、基本波光を反射し、高調波光を透過させる。
【００４８】
半導体素子１１の発光部１３から射出した基本波光は、バンドパスフィルタ５５を透過した後、ＳＨＧ素子１４へ入射する。ＳＨＧ素子１４で生じた高調波光は、共振ミラー５６を透過し、光源装置５０の外部へ射出する。半導体素子１１が設けられた側からＳＨＧ素子１４を透過した基本波光は、共振ミラー５６で反射する。共振ミラー５６からＳＨＧ素子１４へ入射し、ＳＨＧ素子１４を透過した基本波光は、バンドパスフィルタ５５を透過した後、半導体素子１１へ入射する。共振ミラー５６及び半導体素子１１の間で共振する光は、バンドパスフィルタ５５により狭帯域化される。
【００４９】
図１４は、バンドパスフィルタ５５の構成を説明するものである。バンドパスフィルタ５５は、基材５７及び誘電体多層膜５８を有する。基材５７は、透明部材を用いて構成された板状部材である。誘電体多層膜５８は、基材５７上に設けられている。誘電体多層膜５８は、誘電体により構成された複数の層を積層させた積層体である。誘電体多層膜５８は、互いに並列された第１領域５１、第２領域５２、及び第３領域５３について、互いに異なる厚さの層を用いて構成されている。バンドパスフィルタ５５は、領域ごとに異なる厚さの層で構成された誘電体多層膜５８により、領域ごとに異なる波長の光を透過させる。バンドパスフィルタ５５は、領域ごとに異なる波長の光を透過させることで、領域ごとに異なる波長を選択する。半導体素子１１及び共振ミラー５６は、バンドパスフィルタ５５により選択された波長の光を共振させる。第１領域５１及び第２領域５２の間、第２領域５２及び第３領域５３の間には、それぞれ境界領域５４が設けられている。
【００５０】
図１５は、領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された誘電体多層膜５８を形成する手順を説明するものである。ここでは、第１領域５１、及び第２領域５２について誘電体多層膜５８を形成する手順を例として説明する。誘電体多層膜５８は、マスク６０を用いた誘電体材料の蒸着により形成する。誘電体材料は、マスク６０に設けられた開口部６１を介して、基材５７上に蒸着させる。
【００５１】
工程ａでは、基材５７の第１領域５１に開口部６１を合わせて誘電体材料を蒸着させることで、第１領域５１について誘電体多層膜５８を形成する。工程ａにおける蒸着の後、矢印方向へ基材５７を移動する。基材５７の移動は、工程ａにおいて形成される誘電体多層膜５８と、工程ｂにおいて形成される誘電体多層膜５８との間に隙間ができるように行う。工程ｂでは、基材５７の第２領域５２に開口部６１を合わせて誘電体材料を蒸着させることで、第２領域５２について誘電体多層膜５８を形成する。境界領域５４は、誘電体多層膜５８を形成した領域同士の隙間部分である。基材５７の移動、及び開口部６１を介した誘電体材料の蒸着を繰り返すことにより、領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された誘電体多層膜５８を得ることができる。
【００５２】
図１６は、誘電体多層膜５８を形成する他の手順を説明するものである。境界領域５４は、誘電体多層膜５８同士の隙間部分とする他、誘電体多層膜５８同士の重畳部分としても良い。工程ａにおける蒸着後、基材５７の移動は、工程ａにて形成された誘電体多層膜５８の一部に工程ｂにて形成される誘電体多層膜５８を重畳させるように行う。この場合も、領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された誘電体多層膜５８を形成することができる。図１５及び図１６を用いて説明するいずれの場合も、境界領域５４を設けることで、領域ごとに所定の厚さの層を用いて構成された誘電体多層膜５８を形成することが可能となる。なお、共振ミラー５６は、広帯域の赤外光を反射し、広帯域の可視光を透過させるものであれば良く、全領域について一様に形成された誘電体多層膜を有する構成にできる。
【００５３】
図１３に戻って、バンドパスフィルタ５５及びＳＨＧ素子１４は、第１領域５１、３１同士、第２領域５２、３２同士、第３領域５３、３３同士の、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。半導体素子１１は、第１ブロック４１と第１領域５１、３１、第２ブロック４２と第２領域５２、３２、第３ブロック４３と第３領域５３、３３について、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。半導体素子１１は、バンドパスフィルタ５５の領域、ＳＨＧ素子１４の領域に合わせて、複数のブロックを並列させる。
【００５４】
第１ブロック４１の発光部１３から射出した基本波光は、バンドパスフィルタ５５の第１領域５１へ入射する。バンドパスフィルタ５５の第１領域５１における誘電体多層膜５８を構成する層の厚さは、第１ブロック４１の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。第２ブロック４２の発光部１３から射出した基本波光は、バンドパスフィルタ５５の第２領域５２へ入射する。バンドパスフィルタ５５の第２領域５２における誘電体多層膜５８を構成する層の厚さは、第２ブロック４２の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。第３ブロック４３の発光部１３から射出した基本波光は、バンドパスフィルタ５５の第３領域５３へ入射する。バンドパスフィルタ５５の第３領域５３における誘電体多層膜５８を構成する層の厚さは、第３ブロック４３の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。
【００５５】
領域５１、５２、５３へ入射する基本波光の波長に対応して誘電体多層膜５８の層の厚さを設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの基本波光を効率良く透過させることができる。なお、バンドパスフィルタ５５について、「互いに異なる光学特性を持たせる」とは、互いに異なる波長の光を透過可能に構成されることをいうものとする。ＳＨＧ素子１４の各領域３１、３２、３３を透過した光は、共振ミラー５６へ入射する。共振ミラー５６は、各ブロック４１、４２、４３からの各波長の基本波光を反射する。また、共振ミラー５６は、ＳＨＧ素子１４の各領域３１、３２、３３からの高調波光をいずれも透過させる。本実施例の場合も、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。
【００５６】
なお、バンドパスフィルタ５５は、半導体素子１１及びＳＨＧ素子１４の間の光路に設ける場合に限られず、ＳＨＧ素子１４及び共振ミラー５６の間の光路に設けることとしても良い。バンドパスフィルタ５５は、半導体素子１１に設けられるブロックの数及び大きさに応じて、互いに異なる光学特性を持たせる領域の数及び大きさを適宜決定することができる。バンドパスフィルタ５５は、全ての領域について互いに異なる光学特性を持たせる構成に限られない。バンドパスフィルタ５５は、互いに異なる光学特性を持たせた複数の領域が存在するものであれば良い。
【実施例３】
【００５７】
図１７は、本発明の実施例３に係る光源装置７０の概略構成を示す。本実施例の光源装置７０は、上記のＳＨＧ素子１４（図１０参照）を用いず、波長変換がなされていない光を光源装置７０外へ射出することを特徴とする。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。半導体素子１１からの光は、体積ホログラム７１へ入射する。体積ホログラム７１へ入射した光の大部分は、体積ホログラム７１で反射し、半導体素子１１の方向へ進行する。また、体積ホログラム７１は、半導体素子１１及び体積ホログラム７１間で増幅した光の一部を透過させ、光源装置７０外部へ射出する。かかる構成により、レーザ光の高出力化及び狭帯域化が可能となる。
【００５８】
第１ブロック４１を構成する発光部１３は、例えば、６５９ｎｍの基本波光を射出する。第２ブロック４２を構成する発光部１３は、例えば、６６０ｎｍの基本波光を射出する。第３ブロック４３を構成する発光部１３は、例えば、６６１ｎｍの基本波光を射出する。半導体素子１１及び体積ホログラム７１は、第１ブロック４１と第１領域２１、第２ブロック４２と第２領域２２、第３ブロックと第３領域２３について、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。
【００５９】
第１ブロック４１の発光部１３から射出した光は、体積ホログラム７１の第１領域２１へ入射する。第１領域２１における干渉縞の間隔は、第１ブロック４１の発光部１３からの光の波長に対応して設定されている。第２ブロック４２の発光部１３から射出した光は、体積ホログラム７１の第２領域２２へ入射する。第２領域２２における干渉縞の間隔は、第２ブロック４２の発光部１３からの光の波長に対応して設定されている。第３ブロック４３の発光部１３から射出した光は、体積ホログラム７１の第３領域２３へ入射する。第３領域２３における干渉縞の間隔は、第３ブロック４３の発光部１３からの光の波長に対応して設定されている。
【００６０】
領域２１、２２、２３へ入射する光の波長に対応して干渉縞の間隔を設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの光を効率良く反射することができる。光源装置７０は、スペクトル幅２ｎｍにおいて３波長のレーザ光を射出する。本実施例の場合も、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。
【実施例４】
【００６１】
図１８は、本発明の実施例４に係る光源装置７５の概略構成を示す。本実施例の光源装置７５は、内部に共振器構造を持つレーザ光源７６を有することを特徴とする。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。レーザ光源７６は、基本波レーザを発振する９つの発光部１３を備えるアレイ光源である。レーザ光源７６からの光は、ＳＨＧ素子１４へ入射する。レーザ光源７６及びＳＨＧ素子１４は、第１ブロック４１と第１領域３１、第２ブロック４２と第２領域３２、第３ブロック４３と第３領域３３について、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。
【００６２】
第１ブロック４１の発光部１３から射出した基本波レーザは、ＳＨＧ素子１４の第１領域３１へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第１領域３１における分極反転構造の周期は、第１ブロック４１の発光部１３からの基本波レーザの波長に対応して設定されている。第２ブロック４２の発光部１３から射出した基本波レーザは、ＳＨＧ素子１４の第２領域３２へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第２領域３２における分極反転構造の周期は、第２ブロック４２の発光部１３からの基本波レーザの波長に対応して設定されている。第３ブロック４３の発光部１３から射出した基本波レーザは、ＳＨＧ素子１４の第３領域３３へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第３領域３３における分極反転構造の周期は、第３ブロック４３の発光部１３からの基本波レーザの波長に対応して設定されている。
【００６３】
ＳＨＧ素子１４から射出した高調波光は、光源装置７５の外部へ射出する。領域３１、３２、３３へ入射する基本波レーザの波長に対応して分極反転構造の周期を設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの基本波光を効率良く波長変換することができる。本実施例の場合も、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。
【００６４】
上記各実施例の光源装置に設けるアレイ光源は、一方向へ並列させた発光部１３を有する構成に限られない。例えば、図１９に示す半導体素子８１は、互いに直交する二方向へ並列させた発光部１３を有する。半導体素子８１は、正方形形状のサブマウント８２上にマウントされている。半導体素子８１は、３６個の発光部１３を９つのブロック８４に分けて構成されている。各ブロック８４は、４つの発光部１３により構成されている。発光部１３は、各ブロック８４において縦方向及び横方向に２つずつ並列している。ブロック８４は、縦方向及び横方向にいずれも３つ並列している。発光部１３は、ブロック８４同士の間隔が、ブロック８４内における発光部１３同士の間隔より大きくなるように配置されている。半導体素子８１に組み合わせて用いられる光学素子は、ブロック８４と同様に並列させた９つの領域について、互いに異なる光学特性を持たせて構成される。
【００６５】
発光部１３は、互いに直交する二方向へ並列させる場合に限られない。例えば、図２０に示す半導体素子８５は、横方向、及び斜め方向へ並列させた発光部１３を有する。半導体素子８５は、長方形形状のサブマウント８６上にマウントされている。半導体素子８５は、４〜８個の発光部１３で構成される３つのブロック８７を有する。発光部１３は、ブロック８７同士の間隔が、ブロック８７内における発光部１３同士の間隔より大きくなるように配置されている。以上のように、アレイ光源の構成は、適宜変更することができる。
【実施例５】
【００６６】
図２１は、本発明の実施例５に係るモニタ装置９０の概略構成を示す。モニタ装置９０は、装置本体９１と、光伝送部９２とを有する。装置本体９１は、上記実施例１の光源装置１０（図１参照）を備える。光伝送部９２は、２つのライトガイド９４、９５を有する。光伝送部９２のうち被写体（不図示）側の端部には、拡散板９６及び結像レンズ９７が設けられている。第１ライトガイド９４は、光源装置１０からの光を被写体へ伝送する。拡散板９６は、第１ライトガイド９４の射出側に設けられている。第１ライトガイド９４内を伝播した光は、拡散板９６を透過することにより、被写体側にて拡散する。光源装置１０から拡散板９６までの光路中の各部は、被写体を照明する照明装置を構成する。
【００６７】
第２ライトガイド９５は、被写体からの光をカメラ９３へ伝送する。結像レンズ９７は、第２ライトガイド９５の入射側に設けられている。結像レンズ９７は、被写体からの光を第２ライトガイド９５の入射面へ集光させる。被写体からの光は、結像レンズ９７により第２ライトガイド９５へ入射した後、第２ライトガイド９５内を伝播してカメラ９３へ入射する。
【００６８】
第１ライトガイド９４、第２ライトガイド９５としては、多数の光ファイバを束ねたものを用いることができる。光ファイバを用いることで、光を遠方へ伝送させることができる。カメラ９３は、装置本体９１内に設けられている。カメラ９３は、光源装置１０からの光により照明された被写体を撮像する撮像部である。第２ライトガイド９５から入射した光をカメラ９３へ入射させることで、カメラ９３による被写体の撮像ができる。上記実施例１の光源装置１０を用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができる。これにより、明るく、かつ高品質な像をモニタすることができるという効果を奏する。なお、モニタ装置９０は、上記実施例のいずれの光源装置を用いることとしても良い。
【実施例６】
【００６９】
図２２は、本発明の実施例６に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す。プロジェクタ１００は、スクリーン１０９へ光を投写し、スクリーン１０９で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ１００は、赤色（Ｒ）光用光源装置１０１Ｒ、緑色（Ｇ）光用光源装置１０１Ｇ、青色（Ｂ）光用光源装置１０１Ｂを有する。各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、いずれも上記実施例１の光源装置１０（図１参照）と同様の構成を有する。プロジェクタ１００は、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからの光を用いて画像を表示する画像表示装置である。
【００７０】
Ｒ光用光源装置１０１Ｒは、Ｒ光を射出する光源装置である。拡散素子１０２は、照明領域の整形、拡大、照明領域における光量分布の均一化を行う。拡散素子１０２としては、例えば、回折光学素子である計算機合成ホログラム（Computer Generated Hologram；ＣＧＨ）を用いることができる。フィールドレンズ１０３は、Ｒ光用光源装置１０１Ｒからの光を平行化させ、Ｒ光用空間光変調装置１０４Ｒへ入射させる。Ｒ光用光源装置１０１Ｒ、拡散素子１０２、及びフィールドレンズ１０３は、Ｒ光用空間光変調装置１０４Ｒを照明する照明装置を構成する。Ｒ光用空間光変調装置１０４Ｒは、照明装置からのＲ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置１０４Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１０５へ入射する。
【００７１】
Ｇ光用光源装置１０１Ｇは、Ｇ光を射出する光源装置である。拡散素子１０２及びフィールドレンズ１０３を経た光は、Ｇ光用空間光変調装置１０４Ｇへ入射する。Ｇ光用光源装置１０１Ｇ、拡散素子１０２、及びフィールドレンズ１０３は、Ｇ光用空間光変調装置１０４Ｇを照明する照明装置を構成する。Ｇ光用空間光変調装置１０４Ｇは、照明装置からのＧ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置１０４Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム１０５のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００７２】
Ｂ光用光源装置１０１Ｂは、Ｂ光を射出する光源装置である。拡散素子１０２及びフィールドレンズ１０３を経た光は、Ｂ光用空間光変調装置１０４Ｂへ入射する。Ｂ光用光源装置１０１Ｂ、拡散素子１０２、及びフィールドレンズ１０３は、Ｂ光用空間光変調装置１０４Ｂを照明する照明装置を構成する。Ｂ光用空間光変調装置１０４Ｂは、照明装置からのＢ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置１０４Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム１０５のうちＲ光が入射する面、及びＧ光が入射する面とは異なる面へ入射する。透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル（High Temperature Polysilicon；ＨＴＰＳ）を用いることができる。
【００７３】
クロスダイクロイックプリズム１０５は、互いに略直交させて配置された２つのダイクロイック膜１０６、１０７を有する。第１ダイクロイック膜１０６は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜１０７は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム１０５は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ１０８の方向へ射出する。投写レンズ１０８は、クロスダイクロイックプリズム１０５で合成された光をスクリーン１０９に向けて投写する。
【００７４】
上記の光源装置１０と同様の構成を有する各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂを用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。これにより、明るく、かつ高品質な画像を表示することができるという効果を奏する。なお、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、上記実施例のいずれの光源装置と同様の構成であっても良い。
【００７５】
プロジェクタは、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。プロジェクタは、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクタは、一の空間光変調装置により２つ又は３つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクタは、空間光変調装置を用いる場合に限られない。プロジェクタは、ガルバノミラー等の走査手段により光源装置からのレーザ光を走査させ、被照射面において画像を表示するレーザスキャン型のプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。
【００７６】
本発明の光源装置は、画像表示装置である液晶ディスプレイに適用しても良い。本発明の光源装置と導光板とを組み合わせることにより、液晶パネルを照明する照明装置として用いることができる。この場合も、明るく高品質な画像を表示することができる。本発明の光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に適用される場合に限られない。本発明の光源装置は、例えば、レーザ光を用いた露光のための露光装置やレーザ加工装置等の光学系に用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明に係る光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施例１に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図２】体積ホログラムの構成を説明する図。
【図３】干渉縞が記録された記録材料の要部斜視構成を示す図。
【図４】干渉縞の記録について説明する図。
【図５】記録材料の領域ごとに異なる間隔の干渉縞を記録する手順を説明する図。
【図６】干渉縞を記録する他の手順を説明する図。
【図７】ＳＨＧ素子の構成を説明する図。
【図８】領域ごとに異なる周期の分極反転構造を形成する手順を説明する図。
【図９】半導体素子の構成を説明する図。
【図１０】半導体素子、ＳＨＧ素子、体積ホログラムの位置関係を説明する図。
【図１１】レーザ光のスペクトル幅とスペックルコントラストとの関係を示す図。
【図１２】実施例１の比較例に係る光源装置について説明する図。
【図１３】本発明の実施例２に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図１４】バンドパスフィルタの構成を説明する図。
【図１５】誘電体多層膜を形成する手順を説明する図。
【図１６】誘電体多層膜を形成する他の手順を説明する図。
【図１７】本発明の実施例３に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図１８】本発明の実施例４に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図１９】互いに直交する二方向へ並列させた発光部を有する半導体素子を示す図。
【図２０】横方向、及び斜め方向へ並列させた発光部を有する半導体素子を示す図。
【図２１】本発明の実施例５に係るモニタ装置の概略構成を示す図。
【図２２】本発明の実施例６に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００７９】
１０ 光源装置、１１ 半導体素子、１２ サブマウント、１３ 発光部、１４ ＳＨＧ素子、１５ 体積ホログラム、２１ 第１領域、２２ 第２領域、２３ 第３領域、２４ 境界領域、２５ 記録材料、２６ マスク、２７ 開口部、３１ 第１領域、３２ 第２領域、３３ 第３領域、３４ 自発分極層、３５ 分極反転層、３６ 結晶基板、３７ 絶縁層、４１ 第１ブロック、４２ 第２ブロック、４３ 第３ブロック、４５ 光源装置、４６ 半導体素子、５０ 光源装置、５１ 第１領域、５２ 第２領域、５３ 第３領域、５４ 境界領域、５５ バンドパスフィルタ、５６ 共振ミラー、５７ 基材、５８ 誘電体多層膜、６０ マスク、６１ 開口部、７０ 光源装置、７１ 体積ホログラム、７５ 光源装置、７６ レーザ光源、８１ 半導体素子、８２ サブマウント、８４ ブロック、８５ 半導体素子、８６ サブマウント、８７ ブロック、９０ モニタ装置、９１ 装置本体、９２ 光伝送部、９３ カメラ、９４ 第１ライトガイド、９５ 第２ライトガイド、９６ 拡散板、９７ 結像レンズ、１００ プロジェクタ、１０１Ｒ Ｒ光用光源装置、１０１Ｇ Ｇ光用光源装置、１０１Ｂ Ｂ光用光源装置、１０２ 拡散素子、１０３ フィールドレンズ、１０４Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、１０４Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、１０４Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、１０５ クロスダイクロイックプリズム、１０６ 第１ダイクロイック膜、１０７ 第２ダイクロイック膜、１０８ 投写レンズ、１０９ スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、照明装置、モニタ装置及び画像表示装置、特に、レーザ光を射出する光源装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの光源装置としてレーザ光源を用いる技術が提案されている。レーザ光源は、高出力化及び多色化に伴い、プロジェクタの光源として開発されている。プロジェクタの光源として従来用いられているＵＨＰランプと比較すると、レーザ光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命等の利点がある。レーザ光源を用いて自然な映像を表示するために、コヒーレント光であるレーザ光を、インコヒーレントな光に変換する手段が採用されている。コヒーレント光であるレーザ光を拡散面に照射させると、明点及び暗点がランダムに分布するスペックルパターンと呼ばれる干渉模様が現れることがある。スペックルパターンは、拡散面の各点で拡散した光同士がランダムに干渉し合うことにより発生する。画像を表示する際にスペックルパターンが認識されると、ぎらぎらとするちらつき感を観察者へ与えるため、画像観賞へ悪影響を及ぼすこととなる。このため、レーザ光源について、スペックルノイズを低減させる技術が提案されている。例えば、特許文献１及び２には、互いに異なる波長のレーザ光を射出する複数の発光部を用いる技術が提案されている。レーザ光のコヒーレンス長はレーザ光のスペクトル幅におよそ反比例することから、スペクトル幅を広くすることでコヒーレンス長を短くし、スペックルノイズの低減が可能となる。特許文献１にて提案された技術では、発光部の温度を異ならせることにより、各発光部から射出するレーザ光の波長を異ならせる。特許文献２にて提案された技術では、互いに異なる波長のレーザ光を射出する複数の発光部が共通の基板に設けられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４４７９４号公報
【特許文献２】特表２００４−５０３９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術のように、発光部の温度を異ならせることにより各発光部からのレーザ光の波長を異ならせる場合、各発光部の十分な温度制御が必要となる。各発光部の温度制御が十分なされない場合、発光部からのレーザ光の波長が不安定となる。また、発光部の温度を上昇させることにより、発光部の発光効率が低下する場合もある。発光部からのレーザ光の波長が不安定となること、及び発光部の発光効率が低下することにより、効率的なレーザ光の射出が困難となる場合がある。また、特許文献２の技術のように、互いに異なる複数の波長を共振させる共振器構造を共通の基板に設けることは困難である。このように、従来の技術では、スペックルノイズの低減、及び高い効率でのレーザ光の射出の両立が困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することが可能な光源装置、その光源装置を用いる照明装置、モニタ装置、及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光源装置は、光を射出する複数の発光部を備えるアレイ光源と、アレイ光源からの光を入射させる光学素子と、を有し、光学素子は、互いに並列させた複数の領域について、互いに異なる光学特性を持たせて構成され、アレイ光源は、互いに並列させた複数の発光部で構成された複数のブロックを、光学素子の領域に合わせて並列させ、発光部は、ブロックごとに異なる波長の光を射出することを特徴とする。
【０００６】
複数の発光部から光を射出すること、及びブロックごとに異なる波長の光を射出することにより、スペックルノイズを低減できる。光学素子の領域に合わせてアレイ光源のブロックを並列させたことで、各ブロックからの光を光学素子の各領域へ入射させる。各領域へ入射する光の波長に応じて光学素子の光学特性を適宜決定することにより、光源装置は、高い効率で光を射出することが可能となる。これにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することが可能な光源装置を得られる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、発光部は、ブロック同士の間隔が、ブロック内における発光部同士の間隔より大きくなるように配置されたことが望ましい。これにより、光学素子の各領域へ発光部からの光を正確に入射させ、高い効率で光を射出することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、アレイ光源からの光を共振させる外部共振器を有し、光学素子は、アレイ光源及び外部共振器の間で共振させる光の波長を選択する波長選択部を有し、波長選択部は、領域ごとに異なる波長を選択することが望ましい。各波長選択部により各ブロックからの光の波長を選択することで、互いに異なる波長の光を効率良く共振させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、波長選択部は、外部共振器として機能する体積ホログラムであって、体積ホログラムは、領域ごとに異なる間隔で記録された干渉縞を有することが望ましい。これにより、領域ごとに異なる波長の光を共振させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、干渉縞は、領域へ入射する発光部からの光の波長に対応して設定された間隔をなすことが望ましい。これにより、各ブロックからの光を効率良く反射することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、波長選択部は、アレイ光源及び外部共振器の間の光路に設けられたバンドパスフィルタであって、バンドパスフィルタは、領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された積層体を有することが望ましい。これにより、領域ごとに異なる波長の光を共振させることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、積層体を構成する層は、領域へ入射する発光部からの光の波長に対応して設定された厚さをなすことが望ましい。これにより、各ブロックからの光を効率良く透過させることができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、アレイ光源からの光の波長を変換する波長変換素子を有し、波長変換素子は、互いに分極を反転させた層からなる分極反転構造を有し、分極反転構造は、領域ごとに異なる周期で構成されたことが望ましい。これにより、領域ごとに異なる波長の光を波長変換することができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、分極反転構造の周期が、領域へ入射する発光部からの光の波長に対応して設定されたことが望ましい。これにより、各ブロックからの光を効率良く波長変換することができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る照明装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする。上記の光源装置を用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。これにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を供給することが可能な照明装置を得られる。
【００１６】
さらに、本発明に係るモニタ装置は、上記の照明装置と、照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする。上記の照明装置を用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができる。これにより、明るく、かつ高品質な像をモニタすることが可能なモニタ装置を得られる。
【００１７】
さらに、本発明に係る画像表示装置は、上記の光源装置を有し、光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする。上記の光源装置を用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。これにより、明るく、かつ高品質な画像を表示することが可能な画像表示装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る光源装置１０の概略構成を示す。光源装置１０は、複数のレーザ光を射出するレーザアレイである。光源装置１０は、半導体素子１１、第二高調波発生（Second−Harmonic Generation；ＳＨＧ）素子１４、体積ホログラム１５を有する。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、半導体素子１１からの光を入射させる光学素子である。
【００２０】
半導体素子１１は、基本波光を射出する９つの発光部１３を備える面発光型のアレイ光源である。９つの発光部１３は、特定の方向へ並列している。半導体素子１１は、光を反射する不図示のミラー層を有する。半導体素子１１は、サブマウント１２上にマウントされている。サブマウント１２は、半導体素子１１で発生した熱を放散させる放熱基板である。
【００２１】
ＳＨＧ素子１４は、半導体素子１１からの基本波光を入射させることにより、基本波光に対して半分の波長の高調波光を射出する。ＳＨＧ素子１４は、半導体素子１１からの光の波長を変換する波長変換素子である。例えば、基本波光は赤外光であって、高調波光は可視光である。ＳＨＧ素子１４は、例えば、非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の分極反転結晶（Periodically Poled Lithium Niobate；ＰＰＬＮ）である。
【００２２】
体積ホログラム１５は、半導体素子１１のミラー層との間において、半導体素子１１からの基本波光を共振させる外部共振器である。体積ホログラム１５は、基本波光を選択的に反射し、高調波光を透過させる。体積ホログラム１５は、半導体素子１１及び体積ホログラム１５の間で共振させる光の波長を選択する波長選択部としての機能を果たす。体積ホログラム１５としては、例えば、ＶＨＧ（Volume Holographic Grating）を用いることができる。ＶＨＧは、ＬｉＮｂＯ３、ＢＧＯ等のフォトリフラクティブ結晶、ポリマー等を用いて形成できる。
【００２３】
半導体素子１１の発光部１３から射出した基本波光は、ＳＨＧ素子１４へ入射する。ＳＨＧ素子１４で生じた高調波光は、体積ホログラム１５を透過し、光源装置１０の外部へ射出する。半導体素子１１が設けられた側からＳＨＧ素子１４を透過した基本波光は、体積ホログラム１５で反射する。体積ホログラム１５で反射した基本波光は、ＳＨＧ素子１４へ入射する。体積ホログラム１５からＳＨＧ素子１４へ入射し、ＳＨＧ素子１４を透過した基本波光は、半導体素子１１へ入射する。半導体素子１１へ入射した基本波光は、半導体素子１１のミラー層で反射した後、半導体素子１１からＳＨＧ素子１４へ向けて射出する。ミラー層及び体積ホログラム１５で反射した基本波光は、発光部１３から新たに射出した基本波光と共振することにより増幅する。
【００２４】
図２は、体積ホログラム１５の構成を説明するものである。体積ホログラム１５には、干渉縞が記録されている。干渉縞は、高屈折率部分と低屈折率部分とが周期的に配列された周期構造として記録される。体積ホログラム１５は、干渉縞とブラッグ条件が適合する光のみを、回折により選択的に反射する。体積ホログラム１５は、互いに並列された第１領域２１、第２領域２２、及び第３領域２３について、互いに異なる間隔で干渉縞が記録されている。体積ホログラム１５は、領域ごとに異なる間隔で記録された干渉縞により、領域ごとに異なる波長の光を反射する。体積ホログラム１５は、領域ごとに異なる波長の光を反射することで、領域ごとに異なる波長を選択して光を共振させる。第１領域２１及び第２領域２２の間、第２領域２２及び第３領域２３の間には、それぞれ境界領域２４が設けられている。
【００２５】
図３は、干渉縞が記録された記録材料２５の要部斜視構成を示す。図４は、記録材料２５のうち図３の一点鎖線により示す断面における干渉縞の記録について説明するものである。体積ホログラム１５は、記録材料２５に干渉縞を記録することにより形成される。干渉縞は、二方向から入射した光の干渉により生じる。露光用光源からの光は、マスク２６に形成された開口部２７を通過した後、記録材料２５へ入射する。干渉縞の間隔は、２つの露光用光源の間隔ｄに応じて適宜調整することができる。また、露光用光源を並列させた方向について、開口部２７より狭い範囲に２つの露光用光源を配置した場合は、開口部２７の幅より広い幅の領域が露光される。開口部２７より広い範囲に２つの露光用光源を配置した場合は、開口部２７の幅より狭い幅の領域が露光される。
【００２６】
図５は、記録材料２５の領域ごとに異なる間隔の干渉縞を記録する手順を説明するものである。２つの露光用光源は、紙面奥行き方向へ並列しており、図中では手前側の一つの露光用光源のみが描かれている。記録材料２５の露光は、領域ごとに行う。ここでは、第１領域２１、及び第２領域２２について干渉縞を記録する手順を例として説明する。工程ａでは、記録材料２５の一部を露光する。露光用光源の間隔ｄ（図４参照）は、第１領域２１に記録する干渉縞の間隔に応じて設定される。工程ａにおける露光後、矢印方向へ記録材料２５を移動する。
【００２７】
次に、工程ｂでは、記録材料２５のうち工程ａにて露光済みの部分に隣接する部分を露光する。露光用光源の間隔ｄは、第２領域２２に記録する干渉縞の間隔に応じて設定される。第１領域２１及び第２領域２２の間の境界領域２４は、工程ａにおける露光領域と、工程ｂにおける露光領域との重複部分に相当する。第１領域２１は、工程ａにおける露光領域から工程ｂにおける露光領域を除いた領域に相当する。第２領域２２は、工程ｂにおける露光領域から工程ａにおける露光領域と、第３領域２３に対する露光による露光領域とを除いた領域に相当する。記録材料２５の移動、及び開口部２７を介した露光を繰り返すことにより、領域ごとに異なる間隔の干渉縞が記録された体積ホログラム１５を得ることができる。
【００２８】
図６は、干渉縞を記録する他の手順を説明するものである。図５の場合と同様に、２つの露光用光源は紙面奥行き方向へ並列しており、図中には手前側の一つの露光用光源のみが描かれている。境界領域２４は、露光領域同士の重複部分とする他、露光領域同士の隙間部分としても良い。工程ａにおける露光の後、記録材料２５の移動は、工程ａにおける露光領域と工程ｂにおける露光領域との間に隙間ができるように行う。第１領域２１は、工程ａにおける露光領域に相当する。第２領域２２は、工程ｂにおける露光領域に相当する。第１領域２１及び第２領域２２の間の境界領域２４は、工程ａにおける露光領域、及び工程ｂにおける露光領域の隙間部分に相当する。この場合も、領域ごとに異なる間隔の干渉縞を記録することができる。図５及び図６を用いて説明するいずれの手順においても、境界領域２４を設けることで、領域ごとに所定の間隔の干渉縞を記録することが可能となる。
【００２９】
図７は、ＳＨＧ素子１４の構成を説明するものである。ＳＨＧ素子１４は、互いに分極を反転させた自発分極層３４及び分極反転層３５を交互に並列させた分極反転構造を有する。分極反転構造は、コヒーレント長ごとに非線形光学定数の符号を反転させて構成されている。ＳＨＧ素子１４の分極反転構造は、互いに並列された第１領域３１、第２領域３２、及び第３領域３３について、互いに異なる周期で構成されている。
【００３０】
図８は、結晶基板３６の領域ごとに異なる周期の分極反転構造を形成する手順を説明するものである。分極反転構造は、自発分極を持つ結晶基板３６へ電圧を印加することにより形成できる。結晶基板３６は、例えば、非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬＮ）により構成されている。結晶基板３６への電圧印加の前に、結晶基板３６上に絶縁層３７を形成する。絶縁層３７は、第１領域３１、第２領域３２、第３領域３３で互いに異なる周期のパターンをなす。
【００３１】
第１領域３１における絶縁層３７のパターンの周期は、第１領域３１に形成する分極反転構造の周期に応じて設定される。第２領域３２における絶縁層３７のパターンの周期は、第２領域３２に形成する分極反転構造の周期に応じて設定される。第３領域３３における絶縁層３７のパターンの周期は、第３領域３３に形成する分極反転構造の周期に応じて設定される。領域ごとに異なる周期のパターンをなす絶縁層３７は、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いて形成できる。
【００３２】
次に、絶縁層３７が形成された結晶基板３６へパルス電圧を印加する。結晶基板３６へのパルス電圧の印加は、電極或いは電解液を介して行う。結晶基板３６のうち絶縁層３７が形成された部分以外の部分は、パルス電圧の印加により、自発分極が反転する。結晶基板３６のうち絶縁層３７が形成された部分は、自発分極が残される。結晶基板３６のうち自発分極を反転させた部分が、分極反転層３５となる。結晶基板３６のうち自発分極が残された部分が、自発分極層３４となる。絶縁層３７は、電圧印加の後、除去される。このようにして、領域ごとに異なる周期の分極反転構造を持つＳＨＧ素子１４を得ることができる。
【００３３】
図９は、半導体素子１１の構成を説明するものである。半導体素子１１は、９つの発光部１３を第１ブロック４１、第２ブロック４２、及び第３ブロック４３に分けて構成されている。第１ブロック４１、第２ブロック４２、及び第３ブロック４３のいずれも、互いに並列させた３つの発光部１３で構成されている。発光部１３は、第１ブロック４１と、第２ブロック４２と、第３ブロック４３とにおいて、互いに異なる波長の基本波光を射出する。第１ブロック４１を構成する発光部１３は、例えば、１０６２ｎｍの基本波光を射出する。第２ブロック４２を構成する発光部１３は、例えば、１０６４ｎｍの基本波光を射出する。第３ブロック４３を構成する発光部１３は、例えば、１０６６ｎｍの基本波光を射出する。このように、発光部１３は、ブロックごとに異なる波長の光を射出する。
【００３４】
第１ブロック４１を構成する発光部１３のピッチＰ１と、第２ブロック４２を構成する発光部１３のピッチＰ２とは、同一である。第１ブロック４１及び第２ブロック４２の間における発光部１３のピッチＰ１２は、ピッチＰ１、Ｐ２より大きい。第２ブロック４２及び第３ブロック４３における発光部１３のピッチも、第１ブロック４１及び第２ブロック４２における発光部１３のピッチと同様に設定されている。このように、発光部１３は、ブロック４１、４２、４３同士の間隔が、ブロック４１、４２、４３内における発光部１３同士の間隔より大きくなるように配置されている。
【００３５】
図１０は、半導体素子１１、ＳＨＧ素子１４、体積ホログラム１５の位置関係について説明するものである。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、第１領域３１、２１同士、第２領域３２、２２同士、第３領域３３、２３同士の、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。半導体素子１１は、第１ブロック４１と第１領域３１、２１、第２ブロック４２と第２領域３２、２２、第３ブロック４３と第３領域３３、２３について、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。半導体素子１１は、ＳＨＧ素子１４の領域、体積ホログラム１５の領域に合わせて、複数のブロックを並列させる。
【００３６】
第１ブロック４１の発光部１３から射出した基本波光は、ＳＨＧ素子１４の第１領域３１へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第１領域３１における分極反転構造の周期は、第１ブロック４１の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。第２ブロック４２の発光部１３から射出した基本波光は、ＳＨＧ素子１４の第２領域３２へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第２領域３２における分極反転構造の周期は、第２ブロック４２の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。第３ブロック４３の発光部１３から射出した基本波光は、ＳＨＧ素子１４の第３領域３３へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第３領域３３における分極反転構造の周期は、第３ブロック４３の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。
【００３７】
領域３１、３２、３３へ入射する基本波光の波長に対応して分極反転構造の周期を設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの基本波光を効率良く波長変換することができる。例えば、第１ブロック４１からの１０６２ｎｍの基本波光は、５３１ｎｍの高調波光へ変換される。第２ブロック４２からの１０６４ｎｍの基本波光は、５３２ｎｍの高調波光へ変換される。第３ブロック４３からの１０６６ｎｍの基本波光は、５３３ｎｍの高調波光へ変換される。なお、ＳＨＧ素子１４について、「互いに異なる光学特性を持たせる」とは、互いに異なる波長の光を波長変換可能に構成されることをいうものとする。
【００３８】
ＳＨＧ素子１４の第１領域３１を透過した基本波光は、体積ホログラム１５の第１領域２１へ入射する。体積ホログラム１５の第１領域２１における干渉縞の間隔は、第１ブロック４１の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。ＳＨＧ素子１４の第２領域３２を透過した基本波光は、体積ホログラム１５の第２領域２２へ入射する。体積ホログラム１５の第２領域２２における干渉縞の間隔は、第２ブロック４２の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。ＳＨＧ素子１４の第３領域３３を透過した基本波光は、体積ホログラム１５の第３領域２３へ入射する。体積ホログラム１５の第３領域２３における干渉縞の間隔は、第３ブロック４３の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。
【００３９】
領域２１、２２、２３へ入射する基本波光の波長に対応して干渉縞の間隔を設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの基本波光を効率良く反射することができる。なお、体積ホログラム１５について、「互いに異なる光学特性を持たせる」とは、互いに異なる波長の光を反射可能に構成されることをいうものとする。また、体積ホログラム１５は、ＳＨＧ素子１４の各領域３１、３２、３３からの高調波光をいずれも透過させる。以上により、光源装置１０は、高い効率で光を射出することが可能となる。
【００４０】
半導体素子１１は、複数の発光部１３（図９参照）を設けることにより、半導体素子１１から射出する光の位相をランダムにさせることが可能となる。光の位相をランダムにさせることにより、スペックルノイズを低減させる効果を得られる。ｎ個の発光部１３からの光を用いることにより、光源装置１０は、スペックルコントラストを（ｎ）−１／２倍に低減できる。スペックルコントラストは、スペックルノイズの明暗の程度を表す。本実施例の場合、９つの発光部１３を用いることにより、１つの発光部１３を用いる場合と比較して、スペックルコントラストを約３分の１程度とすることができる。
【００４１】
図１１は、レーザ光のスペクトル幅とスペックルコントラストとの関係を示す。スペックルコントラストは、スペックルノイズにより生じる明暗が最大であるときを１００％として表している。ここでは、横軸で表すスペクトル幅において互いに異なる３波長、５波長、１１波長のレーザ光を射出する場合について示している。本実施例では、５３１ｎｍ〜５３３ｎｍの間で１ｎｍごとに３波長のレーザ光を射出する。スペクトル幅２ｎｍにおいて３波長のレーザ光を射出することにより、スペックルコントラストを約６０％に低減することが可能となる。このように、複数の発光部１３を用いること、及び複数の波長のレーザ光を射出することにより、スペックルノイズを低減できる。
【００４２】
図１２は、本実施例の比較例に係る光源装置４５について説明するものである。光源装置４５は、いずれも等間隔で配置された発光部１３により光を射出する半導体素子４６を有する。この場合も、複数の発光部１３を用いること、及び互いに異なる波長のレーザ光を射出することにより、スペックルノイズを低減できる。境界領域２４を持つ体積ホログラム１５に、等間隔の発光部１３を持つ半導体素子４６を組み合わせると、一部の発光部１３からの基本波光が境界領域２４へ入射する場合がある。境界領域２４へ入射した基本波光を共振させることは困難であるため、光源装置４５は、高い効率でレーザ光を射出することが困難となる場合がある。
【００４３】
これに対して、本実施例では、複数の発光部１３で構成される複数のブロックを、体積ホログラム１５、ＳＨＧ素子１４の各領域に合わせて並列させる。ブロック同士の間隔が、ブロック内における発光部１３同士の間隔より大きくなるように発光部１３を配置することで、発光部１３からの光を体積ホログラム１５の各領域へ正確に入射させることができる。各ブロックからの光の波長に応じて体積ホログラム１５、ＳＨＧ素子１４の光学特性を適宜決定することにより、光源装置１０は、高い効率でレーザ光を射出できる。これにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができるという効果を奏する。
【００４４】
半導体素子１１は、３つのブロックを備える構成に限られず、複数のブロックを備える構成であれば良い。また、光源装置１０は、スペクトル幅２ｎｍにおいて３波長の高調波光を射出するものに限られず、適宜変更しても良い。図１１に示すように、３波長又は５波長の高調波光に対してスペクトル幅を２ｎｍ以上としても、スペックルコントラストへの影響は少ない。一方、高調波光のスペクトル幅を２ｎｍ以下とする場合、高調波光のコヒーレント長が短くなることにより、スペックルコントラストの低減が可能となる。高調波光のスペクトル幅が１ｎｍ以下となると、高調波光のスペクトル幅が１ｎｍ以上の場合に比べてスペックルコントラスト低減の効果は少なくなる。よって、３波長又は５波長のレーザ光に対してスペックルノイズを効果的に低減するには、基本波光のスペクトル幅を２ｎｍ程度とし、高調波光のスペクトル幅を１ｎｍ程度とすることが望ましい。
【００４５】
また、３波長から５波長、１１波長と多くの波長のレーザ光を射出することにより、スペックルコントラストをさらに低減できる。各ブロックは、３つの発光部１３で構成する場合に限られず、複数の発光部１３で構成するものであれば良い。多くの発光部１３を設けるほど、光の位相をランダムにでき、スペックルノイズを低減できる。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、半導体素子１１に設けられるブロックの数及び大きさに応じて、互いに異なる光学特性を持たせる領域の数及び大きさを適宜決定することができる。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、全ての領域について互いに異なる光学特性を持たせる構成に限られない。ＳＨＧ素子１４及び体積ホログラム１５は、互いに異なる光学特性を持たせた複数の領域が存在するものであれば良い。半導体素子１１は、全てのブロックが互いに異なる波長の光を射出する構成に限られない。半導体素子１１は、互いに異なる波長の光を射出する複数のブロックが存在するものであれば良い。
【実施例２】
【００４６】
図１３は、本発明の実施例２に係る光源装置５０の概略構成を示す。本実施例の光源装置５０は、上記実施例の体積ホログラム１５に代えて、バンドパスフィルタ５５及び共振ミラー５６を有することを特徴とする。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。バンドパスフィルタ５５及び共振ミラー５６は、半導体素子１１からの光を入射させる光学素子である。
【００４７】
バンドパスフィルタ５５は、半導体素子１１及びＳＨＧ素子１４の間の光路に設けられている。バンドパスフィルタ５５は、基本波光を選択的に透過させる。バンドパスフィルタ５５は、半導体素子１１及び共振ミラー５６の間で共振させる光の波長を選択する波長選択部として機能する。共振ミラー５６は、基本波光を反射し、高調波光を透過させる。
【００４８】
半導体素子１１の発光部１３から射出した基本波光は、バンドパスフィルタ５５を透過した後、ＳＨＧ素子１４へ入射する。ＳＨＧ素子１４で生じた高調波光は、共振ミラー５６を透過し、光源装置５０の外部へ射出する。半導体素子１１が設けられた側からＳＨＧ素子１４を透過した基本波光は、共振ミラー５６で反射する。共振ミラー５６からＳＨＧ素子１４へ入射し、ＳＨＧ素子１４を透過した基本波光は、バンドパスフィルタ５５を透過した後、半導体素子１１へ入射する。共振ミラー５６及び半導体素子１１の間で共振する光は、バンドパスフィルタ５５により狭帯域化される。
【００４９】
図１４は、バンドパスフィルタ５５の構成を説明するものである。バンドパスフィルタ５５は、基材５７及び誘電体多層膜５８を有する。基材５７は、透明部材を用いて構成された板状部材である。誘電体多層膜５８は、基材５７上に設けられている。誘電体多層膜５８は、誘電体により構成された複数の層を積層させた積層体である。誘電体多層膜５８は、互いに並列された第１領域５１、第２領域５２、及び第３領域５３について、互いに異なる厚さの層を用いて構成されている。バンドパスフィルタ５５は、領域ごとに異なる厚さの層で構成された誘電体多層膜５８により、領域ごとに異なる波長の光を透過させる。バンドパスフィルタ５５は、領域ごとに異なる波長の光を透過させることで、領域ごとに異なる波長を選択する。半導体素子１１及び共振ミラー５６は、バンドパスフィルタ５５により選択された波長の光を共振させる。第１領域５１及び第２領域５２の間、第２領域５２及び第３領域５３の間には、それぞれ境界領域５４が設けられている。
【００５０】
図１５は、領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された誘電体多層膜５８を形成する手順を説明するものである。ここでは、第１領域５１、及び第２領域５２について誘電体多層膜５８を形成する手順を例として説明する。誘電体多層膜５８は、マスク６０を用いた誘電体材料の蒸着により形成する。誘電体材料は、マスク６０に設けられた開口部６１を介して、基材５７上に蒸着させる。
【００５１】
工程ａでは、基材５７の第１領域５１に開口部６１を合わせて誘電体材料を蒸着させることで、第１領域５１について誘電体多層膜５８を形成する。工程ａにおける蒸着の後、矢印方向へ基材５７を移動する。基材５７の移動は、工程ａにおいて形成される誘電体多層膜５８と、工程ｂにおいて形成される誘電体多層膜５８との間に隙間ができるように行う。工程ｂでは、基材５７の第２領域５２に開口部６１を合わせて誘電体材料を蒸着させることで、第２領域５２について誘電体多層膜５８を形成する。境界領域５４は、誘電体多層膜５８を形成した領域同士の隙間部分である。基材５７の移動、及び開口部６１を介した誘電体材料の蒸着を繰り返すことにより、領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された誘電体多層膜５８を得ることができる。
【００５２】
図１６は、誘電体多層膜５８を形成する他の手順を説明するものである。境界領域５４は、誘電体多層膜５８同士の隙間部分とする他、誘電体多層膜５８同士の重畳部分としても良い。工程ａにおける蒸着後、基材５７の移動は、工程ａにて形成された誘電体多層膜５８の一部に工程ｂにて形成される誘電体多層膜５８を重畳させるように行う。この場合も、領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された誘電体多層膜５８を形成することができる。図１５及び図１６を用いて説明するいずれの場合も、境界領域５４を設けることで、領域ごとに所定の厚さの層を用いて構成された誘電体多層膜５８を形成することが可能となる。なお、共振ミラー５６は、広帯域の赤外光を反射し、広帯域の可視光を透過させるものであれば良く、全領域について一様に形成された誘電体多層膜を有する構成にできる。
【００５３】
図１３に戻って、バンドパスフィルタ５５及びＳＨＧ素子１４は、第１領域５１、３１同士、第２領域５２、３２同士、第３領域５３、３３同士の、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。半導体素子１１は、第１ブロック４１と第１領域５１、３１、第２ブロック４２と第２領域５２、３２、第３ブロック４３と第３領域５３、３３について、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。半導体素子１１は、バンドパスフィルタ５５の領域、ＳＨＧ素子１４の領域に合わせて、複数のブロックを並列させる。
【００５４】
第１ブロック４１の発光部１３から射出した基本波光は、バンドパスフィルタ５５の第１領域５１へ入射する。バンドパスフィルタ５５の第１領域５１における誘電体多層膜５８を構成する層の厚さは、第１ブロック４１の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。第２ブロック４２の発光部１３から射出した基本波光は、バンドパスフィルタ５５の第２領域５２へ入射する。バンドパスフィルタ５５の第２領域５２における誘電体多層膜５８を構成する層の厚さは、第２ブロック４２の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。第３ブロック４３の発光部１３から射出した基本波光は、バンドパスフィルタ５５の第３領域５３へ入射する。バンドパスフィルタ５５の第３領域５３における誘電体多層膜５８を構成する層の厚さは、第３ブロック４３の発光部１３からの基本波光の波長に対応して設定されている。
【００５５】
領域５１、５２、５３へ入射する基本波光の波長に対応して誘電体多層膜５８の層の厚さを設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの基本波光を効率良く透過させることができる。なお、バンドパスフィルタ５５について、「互いに異なる光学特性を持たせる」とは、互いに異なる波長の光を透過可能に構成されることをいうものとする。ＳＨＧ素子１４の各領域３１、３２、３３を透過した光は、共振ミラー５６へ入射する。共振ミラー５６は、各ブロック４１、４２、４３からの各波長の基本波光を反射する。また、共振ミラー５６は、ＳＨＧ素子１４の各領域３１、３２、３３からの高調波光をいずれも透過させる。本実施例の場合も、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。
【００５６】
なお、バンドパスフィルタ５５は、半導体素子１１及びＳＨＧ素子１４の間の光路に設ける場合に限られず、ＳＨＧ素子１４及び共振ミラー５６の間の光路に設けることとしても良い。バンドパスフィルタ５５は、半導体素子１１に設けられるブロックの数及び大きさに応じて、互いに異なる光学特性を持たせる領域の数及び大きさを適宜決定することができる。バンドパスフィルタ５５は、全ての領域について互いに異なる光学特性を持たせる構成に限られない。バンドパスフィルタ５５は、互いに異なる光学特性を持たせた複数の領域が存在するものであれば良い。
【実施例３】
【００５７】
図１７は、本発明の実施例３に係る光源装置７０の概略構成を示す。本実施例の光源装置７０は、上記のＳＨＧ素子１４（図１０参照）を用いず、波長変換がなされていない光を光源装置７０外へ射出することを特徴とする。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。半導体素子１１からの光は、体積ホログラム７１へ入射する。体積ホログラム７１へ入射した光の大部分は、体積ホログラム７１で反射し、半導体素子１１の方向へ進行する。また、体積ホログラム７１は、半導体素子１１及び体積ホログラム７１間で増幅した光の一部を透過させ、光源装置７０外部へ射出する。かかる構成により、レーザ光の高出力化及び狭帯域化が可能となる。
【００５８】
第１ブロック４１を構成する発光部１３は、例えば、６５９ｎｍの基本波光を射出する。第２ブロック４２を構成する発光部１３は、例えば、６６０ｎｍの基本波光を射出する。第３ブロック４３を構成する発光部１３は、例えば、６６１ｎｍの基本波光を射出する。半導体素子１１及び体積ホログラム７１は、第１ブロック４１と第１領域２１、第２ブロック４２と第２領域２２、第３ブロックと第３領域２３について、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。
【００５９】
第１ブロック４１の発光部１３から射出した光は、体積ホログラム７１の第１領域２１へ入射する。第１領域２１における干渉縞の間隔は、第１ブロック４１の発光部１３からの光の波長に対応して設定されている。第２ブロック４２の発光部１３から射出した光は、体積ホログラム７１の第２領域２２へ入射する。第２領域２２における干渉縞の間隔は、第２ブロック４２の発光部１３からの光の波長に対応して設定されている。第３ブロック４３の発光部１３から射出した光は、体積ホログラム７１の第３領域２３へ入射する。第３領域２３における干渉縞の間隔は、第３ブロック４３の発光部１３からの光の波長に対応して設定されている。
【００６０】
領域２１、２２、２３へ入射する光の波長に対応して干渉縞の間隔を設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの光を効率良く反射することができる。光源装置７０は、スペクトル幅２ｎｍにおいて３波長のレーザ光を射出する。本実施例の場合も、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。
【実施例４】
【００６１】
図１８は、本発明の実施例４に係る光源装置７５の概略構成を示す。本実施例の光源装置７５は、内部に共振器構造を持つレーザ光源７６を有することを特徴とする。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。レーザ光源７６は、基本波レーザを発振する９つの発光部１３を備えるアレイ光源である。レーザ光源７６からの光は、ＳＨＧ素子１４へ入射する。レーザ光源７６及びＳＨＧ素子１４は、第１ブロック４１と第１領域３１、第２ブロック４２と第２領域３２、第３ブロック４３と第３領域３３について、光線に直交する面内における位置がそれぞれ一致するように配置されている。
【００６２】
第１ブロック４１の発光部１３から射出した基本波レーザは、ＳＨＧ素子１４の第１領域３１へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第１領域３１における分極反転構造の周期は、第１ブロック４１の発光部１３からの基本波レーザの波長に対応して設定されている。第２ブロック４２の発光部１３から射出した基本波レーザは、ＳＨＧ素子１４の第２領域３２へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第２領域３２における分極反転構造の周期は、第２ブロック４２の発光部１３からの基本波レーザの波長に対応して設定されている。第３ブロック４３の発光部１３から射出した基本波レーザは、ＳＨＧ素子１４の第３領域３３へ入射する。ＳＨＧ素子１４の第３領域３３における分極反転構造の周期は、第３ブロック４３の発光部１３からの基本波レーザの波長に対応して設定されている。
【００６３】
ＳＨＧ素子１４から射出した高調波光は、光源装置７５の外部へ射出する。領域３１、３２、３３へ入射する基本波レーザの波長に対応して分極反転構造の周期を設定することにより、各ブロック４１、４２、４３からの基本波光を効率良く波長変換することができる。本実施例の場合も、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。
【００６４】
上記各実施例の光源装置に設けるアレイ光源は、一方向へ並列させた発光部１３を有する構成に限られない。例えば、図１９に示す半導体素子８１は、互いに直交する二方向へ並列させた発光部１３を有する。半導体素子８１は、正方形形状のサブマウント８２上にマウントされている。半導体素子８１は、３６個の発光部１３を９つのブロック８４に分けて構成されている。各ブロック８４は、４つの発光部１３により構成されている。発光部１３は、各ブロック８４において縦方向及び横方向に２つずつ並列している。ブロック８４は、縦方向及び横方向にいずれも３つ並列している。発光部１３は、ブロック８４同士の間隔が、ブロック８４内における発光部１３同士の間隔より大きくなるように配置されている。半導体素子８１に組み合わせて用いられる光学素子は、ブロック８４と同様に並列させた９つの領域について、互いに異なる光学特性を持たせて構成される。
【００６５】
発光部１３は、互いに直交する二方向へ並列させる場合に限られない。例えば、図２０に示す半導体素子８５は、横方向、及び斜め方向へ並列させた発光部１３を有する。半導体素子８５は、長方形形状のサブマウント８６上にマウントされている。半導体素子８５は、４〜８個の発光部１３で構成される３つのブロック８７を有する。発光部１３は、ブロック８７同士の間隔が、ブロック８７内における発光部１３同士の間隔より大きくなるように配置されている。以上のように、アレイ光源の構成は、適宜変更することができる。
【実施例５】
【００６６】
図２１は、本発明の実施例５に係るモニタ装置９０の概略構成を示す。モニタ装置９０は、装置本体９１と、光伝送部９２とを有する。装置本体９１は、上記実施例１の光源装置１０（図１参照）を備える。光伝送部９２は、２つのライトガイド９４、９５を有する。光伝送部９２のうち被写体（不図示）側の端部には、拡散板９６及び結像レンズ９７が設けられている。第１ライトガイド９４は、光源装置１０からの光を被写体へ伝送する。拡散板９６は、第１ライトガイド９４の射出側に設けられている。第１ライトガイド９４内を伝播した光は、拡散板９６を透過することにより、被写体側にて拡散する。光源装置１０から拡散板９６までの光路中の各部は、被写体を照明する照明装置を構成する。
【００６７】
第２ライトガイド９５は、被写体からの光をカメラ９３へ伝送する。結像レンズ９７は、第２ライトガイド９５の入射側に設けられている。結像レンズ９７は、被写体からの光を第２ライトガイド９５の入射面へ集光させる。被写体からの光は、結像レンズ９７により第２ライトガイド９５へ入射した後、第２ライトガイド９５内を伝播してカメラ９３へ入射する。
【００６８】
第１ライトガイド９４、第２ライトガイド９５としては、多数の光ファイバを束ねたものを用いることができる。光ファイバを用いることで、光を遠方へ伝送させることができる。カメラ９３は、装置本体９１内に設けられている。カメラ９３は、光源装置１０からの光により照明された被写体を撮像する撮像部である。第２ライトガイド９５から入射した光をカメラ９３へ入射させることで、カメラ９３による被写体の撮像ができる。上記実施例１の光源装置１０を用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができる。これにより、明るく、かつ高品質な像をモニタすることができるという効果を奏する。なお、モニタ装置９０は、上記実施例のいずれの光源装置を用いることとしても良い。
【実施例６】
【００６９】
図２２は、本発明の実施例６に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す。プロジェクタ１００は、スクリーン１０９へ光を投写し、スクリーン１０９で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ１００は、赤色（Ｒ）光用光源装置１０１Ｒ、緑色（Ｇ）光用光源装置１０１Ｇ、青色（Ｂ）光用光源装置１０１Ｂを有する。各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、いずれも上記実施例１の光源装置１０（図１参照）と同様の構成を有する。プロジェクタ１００は、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからの光を用いて画像を表示する画像表示装置である。
【００７０】
Ｒ光用光源装置１０１Ｒは、Ｒ光を射出する光源装置である。拡散素子１０２は、照明領域の整形、拡大、照明領域における光量分布の均一化を行う。拡散素子１０２としては、例えば、回折光学素子である計算機合成ホログラム（Computer Generated Hologram；ＣＧＨ）を用いることができる。フィールドレンズ１０３は、Ｒ光用光源装置１０１Ｒからの光を平行化させ、Ｒ光用空間光変調装置１０４Ｒへ入射させる。Ｒ光用光源装置１０１Ｒ、拡散素子１０２、及びフィールドレンズ１０３は、Ｒ光用空間光変調装置１０４Ｒを照明する照明装置を構成する。Ｒ光用空間光変調装置１０４Ｒは、照明装置からのＲ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置１０４Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１０５へ入射する。
【００７１】
Ｇ光用光源装置１０１Ｇは、Ｇ光を射出する光源装置である。拡散素子１０２及びフィールドレンズ１０３を経た光は、Ｇ光用空間光変調装置１０４Ｇへ入射する。Ｇ光用光源装置１０１Ｇ、拡散素子１０２、及びフィールドレンズ１０３は、Ｇ光用空間光変調装置１０４Ｇを照明する照明装置を構成する。Ｇ光用空間光変調装置１０４Ｇは、照明装置からのＧ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置１０４Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム１０５のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００７２】
Ｂ光用光源装置１０１Ｂは、Ｂ光を射出する光源装置である。拡散素子１０２及びフィールドレンズ１０３を経た光は、Ｂ光用空間光変調装置１０４Ｂへ入射する。Ｂ光用光源装置１０１Ｂ、拡散素子１０２、及びフィールドレンズ１０３は、Ｂ光用空間光変調装置１０４Ｂを照明する照明装置を構成する。Ｂ光用空間光変調装置１０４Ｂは、照明装置からのＢ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置１０４Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム１０５のうちＲ光が入射する面、及びＧ光が入射する面とは異なる面へ入射する。透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル（High Temperature Polysilicon；ＨＴＰＳ）を用いることができる。
【００７３】
クロスダイクロイックプリズム１０５は、互いに略直交させて配置された２つのダイクロイック膜１０６、１０７を有する。第１ダイクロイック膜１０６は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜１０７は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム１０５は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ１０８の方向へ射出する。投写レンズ１０８は、クロスダイクロイックプリズム１０５で合成された光をスクリーン１０９に向けて投写する。
【００７４】
上記の光源装置１０と同様の構成を有する各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂを用いることにより、スペックルノイズを低減でき、かつ高い効率で光を射出することができる。これにより、明るく、かつ高品質な画像を表示することができるという効果を奏する。なお、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、上記実施例のいずれの光源装置と同様の構成であっても良い。
【００７５】
プロジェクタは、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。プロジェクタは、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクタは、一の空間光変調装置により２つ又は３つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクタは、空間光変調装置を用いる場合に限られない。プロジェクタは、ガルバノミラー等の走査手段により光源装置からのレーザ光を走査させ、被照射面において画像を表示するレーザスキャン型のプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。
【００７６】
本発明の光源装置は、画像表示装置である液晶ディスプレイに適用しても良い。本発明の光源装置と導光板とを組み合わせることにより、液晶パネルを照明する照明装置として用いることができる。この場合も、明るく高品質な画像を表示することができる。本発明の光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に適用される場合に限られない。本発明の光源装置は、例えば、レーザ光を用いた露光のための露光装置やレーザ加工装置等の光学系に用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明に係る光源装置は、モニタ装置や画像表示装置に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施例１に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図２】体積ホログラムの構成を説明する図。
【図３】干渉縞が記録された記録材料の要部斜視構成を示す図。
【図４】干渉縞の記録について説明する図。
【図５】記録材料の領域ごとに異なる間隔の干渉縞を記録する手順を説明する図。
【図６】干渉縞を記録する他の手順を説明する図。
【図７】ＳＨＧ素子の構成を説明する図。
【図８】領域ごとに異なる周期の分極反転構造を形成する手順を説明する図。
【図９】半導体素子の構成を説明する図。
【図１０】半導体素子、ＳＨＧ素子、体積ホログラムの位置関係を説明する図。
【図１１】レーザ光のスペクトル幅とスペックルコントラストとの関係を示す図。
【図１２】実施例１の比較例に係る光源装置について説明する図。
【図１３】本発明の実施例２に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図１４】バンドパスフィルタの構成を説明する図。
【図１５】誘電体多層膜を形成する手順を説明する図。
【図１６】誘電体多層膜を形成する他の手順を説明する図。
【図１７】本発明の実施例３に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図１８】本発明の実施例４に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図１９】互いに直交する二方向へ並列させた発光部を有する半導体素子を示す図。
【図２０】横方向、及び斜め方向へ並列させた発光部を有する半導体素子を示す図。
【図２１】本発明の実施例５に係るモニタ装置の概略構成を示す図。
【図２２】本発明の実施例６に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００７９】
１０ 光源装置、１１ 半導体素子、１２ サブマウント、１３ 発光部、１４ ＳＨＧ素子、１５ 体積ホログラム、２１ 第１領域、２２ 第２領域、２３ 第３領域、２４ 境界領域、２５ 記録材料、２６ マスク、２７ 開口部、３１ 第１領域、３２ 第２領域、３３ 第３領域、３４ 自発分極層、３５ 分極反転層、３６ 結晶基板、３７ 絶縁層、４１ 第１ブロック、４２ 第２ブロック、４３ 第３ブロック、４５ 光源装置、４６ 半導体素子、５０ 光源装置、５１ 第１領域、５２ 第２領域、５３ 第３領域、５４ 境界領域、５５ バンドパスフィルタ、５６ 共振ミラー、５７ 基材、５８ 誘電体多層膜、６０ マスク、６１ 開口部、７０ 光源装置、７１ 体積ホログラム、７５ 光源装置、７６ レーザ光源、８１ 半導体素子、８２ サブマウント、８４ ブロック、８５ 半導体素子、８６ サブマウント、８７ ブロック、９０ モニタ装置、９１ 装置本体、９２ 光伝送部、９３ カメラ、９４ 第１ライトガイド、９５ 第２ライトガイド、９６ 拡散板、９７ 結像レンズ、１００ プロジェクタ、１０１Ｒ Ｒ光用光源装置、１０１Ｇ Ｇ光用光源装置、１０１Ｂ Ｂ光用光源装置、１０２ 拡散素子、１０３ フィールドレンズ、１０４Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、１０４Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、１０４Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、１０５ クロスダイクロイックプリズム、１０６ 第１ダイクロイック膜、１０７ 第２ダイクロイック膜、１０８ 投写レンズ、１０９ スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する複数の発光部を備えるアレイ光源と、
前記アレイ光源からの光を入射させる光学素子と、を有し、
前記光学素子は、互いに並列させた複数の領域について、互いに異なる光学特性を持たせて構成され、
前記アレイ光源は、互いに並列させた複数の前記発光部で構成された複数のブロックを、前記光学素子の前記領域に合わせて並列させ、
前記発光部は、前記ブロックごとに異なる波長の光を射出することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記発光部は、前記ブロック同士の間隔が、前記ブロック内における前記発光部同士の間隔より大きくなるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記アレイ光源からの光を共振させる外部共振器を有し、
前記光学素子は、前記アレイ光源及び前記外部共振器の間で共振させる光の波長を選択する波長選択部を有し、
前記波長選択部は、前記領域ごとに異なる波長を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記波長選択部は、前記外部共振器として機能する体積ホログラムであって、
前記体積ホログラムは、前記領域ごとに異なる間隔で記録された干渉縞を有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記干渉縞は、前記領域へ入射する前記発光部からの光の波長に対応して設定された間隔をなすことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記波長選択部は、前記アレイ光源及び前記外部共振器の間の光路に設けられたバンドパスフィルタであって、
前記バンドパスフィルタは、前記領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された積層体を有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項７】
前記積層体を構成する層は、前記領域へ入射する前記発光部からの光の波長に対応して設定された厚さをなすことを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記光学素子は、前記アレイ光源からの光の波長を変換する波長変換素子を有し、
前記波長変換素子は、互いに分極を反転させた層からなる分極反転構造を有し、
前記分極反転構造は、前記領域ごとに異なる周期で構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記分極反転構造の前記周期が、前記領域へ入射する前記発光部からの光の波長に対応して設定されたことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明装置と、
前記照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とするモニタ装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
光を射出する複数の発光部を備えるアレイ光源と、
前記アレイ光源からの光を入射させる光学素子と、を有し、
前記光学素子は、互いに並列させた複数の領域について、互いに異なる光学特性を持たせて構成され、
前記アレイ光源は、互いに並列させた複数の前記発光部で構成された複数のブロックを、前記光学素子の前記領域に合わせて並列させ、
前記発光部は、前記ブロックごとに異なる波長の光を射出することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記発光部は、前記ブロック同士の間隔が、前記ブロック内における前記発光部同士の間隔より大きくなるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記アレイ光源からの光を共振させる外部共振器を有し、
前記光学素子は、前記アレイ光源及び前記外部共振器の間で共振させる光の波長を選択する波長選択部を有し、
前記波長選択部は、前記領域ごとに異なる波長を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記波長選択部は、前記外部共振器として機能する体積ホログラムであって、
前記体積ホログラムは、前記領域ごとに異なる間隔で記録された干渉縞を有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記干渉縞は、前記領域へ入射する前記発光部からの光の波長に対応して設定された間隔をなすことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記波長選択部は、前記アレイ光源及び前記外部共振器の間の光路に設けられたバンドパスフィルタであって、
前記バンドパスフィルタは、前記領域ごとに異なる厚さの層を用いて構成された積層体を有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項７】
前記積層体を構成する層は、前記領域へ入射する前記発光部からの光の波長に対応して設定された厚さをなすことを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記光学素子は、前記アレイ光源からの光の波長を変換する波長変換素子を有し、
前記波長変換素子は、互いに分極を反転させた層からなる分極反転構造を有し、
前記分極反転構造は、前記領域ごとに異なる周期で構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記分極反転構造の前記周期が、前記領域へ入射する前記発光部からの光の波長に対応して設定されたことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて被照射物を照明することを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明装置と、
前記照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とするモニタ装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置を有し、前記光源装置からの光を用いて画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
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【図１７】
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【図１９】
【図２０】
【図２１】
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【公開番号】特開２００９−９４１８６（Ｐ２００９−９４１８６Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６１６６２（Ｐ２００７−２６１６６２）
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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