波長選択素子、波長選択素子の製造装置、波長選択素子の製造方法、光源装置、画像表示装置及びモニタ装置
【課題】簡易な構成で、複数のレーザ光同士のコヒーレンスを低減させ、スペックルノイズを抑えた波長選択素子、波長選択素子の製造装置、光源装置及び画像表示装置を提供すること。
【解決手段】レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子であって、複数の光選択領域A〜Dのそれぞれに、干渉縞が形成された干渉領域a〜dが設けられ、少なくとも一つの干渉領域a〜dの干渉縞の間隔が、残りの干渉領域a〜dの干渉縞の間隔と異なることを特徴とする。
【解決手段】レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子であって、複数の光選択領域A〜Dのそれぞれに、干渉縞が形成された干渉領域a〜dが設けられ、少なくとも一つの干渉領域a〜dの干渉縞の間隔が、残りの干渉領域a〜dの干渉縞の間隔と異なることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、波長選択素子の製造装置、光源装置、画像表示装置及びモニタ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の投射型画像表示装置では、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的である。しかし、このような放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、色再現性範囲が狭い、ランプから放射された紫外線が液晶ライトバルブを劣化させてしまうことがある等の課題がある。そこで、このような放電ランプの代わりに、単色光を照射するレーザ光源を用いた投射型画像表示装置が提案されている。しかしながら、レーザ光源は、上記の課題を持たない反面、干渉性を有するという欠点を持っている。これにより、レーザ光が投射される被投射面において干渉縞がスペックルノイズとして現れ画像が劣化してしまうので、高精細な画像を表示させるためには、スペックルノイズの対策が必要となる(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。
【0003】
まず、特許文献1に記載のスペックルノイズを除去する手段としては、異なる中心波長を有する複数のエミッタを備えた光源が提案されている。この光源では、射出されるレーザ光の帯域幅が、単一の中心波長を複数有する光源に比べて増すことになるため、表示画像のスペックルを低減させることが可能となる。
また、特許文献2に記載の外部共振型レーザは、レーザ光を発振させるレーザ発振器と、レーザ発振器から発振されたレーザ光のうち所定の波長のレーザ光のみをレーザ発振器に反射させる反射型フォトポリマ体積ホログラムとを備えている。このように、外部共振器ミラーとして体積型ホログラムを用いることにより、選択される波長の幅を狭くすることができるため、レーザ光のコヒーレンス長を長くすることができる。
【特許文献1】特表2004−503923号公報
【特許文献2】特開2001−284718号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、共振器ミラーを用いて光を増幅させる場合、上記特許文献1に記載の技術では、光源から射出されるレーザ光のスペクトル幅を広くしているため、共振器ミラーは狭帯域であるので、光源から射出された光が共振できなくなるという問題が生じる。
また、特許文献2に記載の外部共振型レーザでは、共振器ミラーとして体積型ホログラムを用いているため、波長選択性を向上させることは可能である。しかしながら、複数のレーザ光を射出する光源を用いたとしても、単一の波長が選択されることになり、波長選択素子を含めた光源から射出されたレーザ光のスペックルノイズを抑えることはできない。
【0005】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成で、複数のレーザ光同士のコヒーレンスを低減させ、スペックルノイズを抑えた波長選択素子の製造装置、光源装置、画像表示装置及びモニタ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】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の波長選択素子は、レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子であって、前記複数の光選択領域のそれぞれに、干渉縞が形成された干渉領域が設けられ、少なくとも一つの前記干渉領域の干渉縞の間隔が、残りの前記干渉領域の干渉縞の間隔と異なることを特徴とする。
【0007】
本発明に係る波長選択素子では、複数の光選択領域のそれぞれに、干渉縞が形成された干渉領域が設けられ、少なくとも一つの干渉領域の干渉縞の間隔が、残りの干渉領域の干渉縞の間隔と異なる。この波長選択素子を光源装置に用いて、複数の干渉領域にそれぞれ光を入射させた場合、各干渉領域における選択波長を精度良く異ならせることができるため、光源装置より射出される光のスペックルノイズを抑えることが可能となる。
【0008】
また、本発明の波長選択素子は、複数の前記干渉領域の境界部分に、複数の種類の間隔の干渉縞が形成されていることが好ましい。
【0009】
本発明に係る波長選択素子は、干渉領域の境界部分に、複数の種類の間隔の干渉縞が形成されている。この波長選択素子を光源装置に用いて、発光部から射出された光を波長選択素子の各干渉領域に入射させた場合、発光部と波長選択素子との位置が合っていない、すなわち、干渉領域内の境界部分に光が入射すると、波長選択素子から射出される光の出力強度が急激に低下する。これにより、発光部と波長選択素子とのアライメントの不具合を判別し易く、発光部から射出された光を波長選択素子の最適な位置に入射させることが可能となる。
【0010】
また、本発明の波長選択素子は、複数の前記干渉領域の形状がすべて同一であることが好ましい。
本発明に係る波長選択素子では、複数の干渉領域の形状がすべて同一であるため、干渉領域を簡易に形成することが可能となる。
【0011】
また、本発明の波長選択素子は、隣接する2つの前記干渉領域が重なっていることが好ましい。
【0012】
本発明に係る波長選択素子では、隣接する2つの干渉領域が重なっている。この波長選択素子を光源装置に用いて、発光部から射出された光を波長選択素子の各干渉領域に入射させた場合、発光部と波長選択素子との位置が合っていない、すなわち、干渉領域が重なっている領域に光が入射すると、波長選択素子から射出される光の出力強度が急激に低下する。これにより、アライメントの不具合を判別し易く、発光部から射出された光を波長選択素子の最適な位置に入射させることが可能となる。
また、発光部が光を射出する複数の発光素子を有し、発光素子の間隔が狭い場合、所定の選択波長を選択可能な干渉領域を大きく取ることは難しい。そこで、本発明では、重なる干渉領域を有することにより、所定の選択波長を選択可能な領域の大きさを調整することができる。したがって、所定の選択波長を選択可能な領域の大きさを大きくすることができるため、発光素子の間隔が狭い発光部に対応可能な干渉領域を有する波長選択素子を提供することが可能となる。
【0013】
また、本発明の波長選択素子は、複数の前記干渉領域が2次元に配列されていることが好ましい。
【0014】
本発明に係る波長選択素子では、複数の干渉領域が2次元に配列されているため、例えば、発光部の発光素子が2次元に配列されている場合でも対応することが可能である。また、1次元に複数の干渉領域が配列された波長選択素子に比べて、2次元、すなわち、2列に干渉領域が配列された本発明の波長選択素子を光源装置に用いた方が、装置の小型化を図ることが可能となる。
【0015】
また、本発明の波長選択素子は、複数の前記干渉領域の前記基体の厚み方向に垂直な方向の断面積が、前記厚み方向に漸次あるいは段階的に大きくなる形状であることが好ましい。
【0016】
本発明に係る波長選択素子では、複数の干渉領域の基体の厚み方向に垂直な方向の断面積が、厚み方向に漸次あるいは段階的に大きくなる形状であるため、入射した光が干渉領域から外れた場合、急激に光の選択効率が低下するので、発光部と波長選択素子との位置合わせの不具合を容易に判断することが可能となる。
また、波長選択素子の内部を伝播する光は若干広がるため、例えば、基体の射出側の断面積が入射側の断面積より大きくなるように、干渉領域を形成することにより、干渉領域を外れることなく光が射出される。これにより、波長選択素子に入射した光の利用効率を向上させることが可能となる。
【0017】
また、本発明の波長選択素子は、隣接する2つの前記干渉領域が間隔をあけて形成されていることが好ましい。
【0018】
本発明に係る波長選択素子では、隣接する2つの干渉領域が間隔をあけて形成されているため、入射した光が干渉領域から外れた場合、光の出力強度が低下する。これにより、発光部と波長選択素子との位置合わせを正確に行うことができるため、複数の干渉領域に確実に光を入射させることが可能となる。
【0019】
本発明の波長選択素子の製造装置は、レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子の製造装置であって、前記基体の光選択領域に2つの露光ビームを照射させる光源と、前記2つの露光ビームのうち少なくとも一方の露光ビームの前記複数の光選択領域に入射する入射角を調整する入射角調整部とを備え、該入射角調整部により、前記複数の光選択領域のうち少なくとも一つの前記光選択領域に照射する前記2つの露光ビームのなす角が、残りの前記光選択領域に照射する前記なす角と異なるように、前記露光ビームを調整することを特徴とする。
【0020】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、光源により一つの基体に2つの露光ビームを照射する。このとき、入射角調整部により、少なくとも一方の露光ビームの光選択領域に入射する入射角を調整する。このように、2つの露光ビームのなす角を調整することにより、基体の光選択領域に形成される干渉縞の間隔を変化させることができる。したがって、光選択領域ごとに所定の選択波長が選択されるように露光ビームの入射角を調整することができるため、簡易な構成で、1つの基体上の光選択領域ごとの選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0021】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記露光ビームが入射される前記光選択領域に対応した開口部を有するマスクを備えることが好ましい。
【0022】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、光選択領域に対応した開口部を有するマスクを備えることにより、露光ビームが入射されない光選択領域は遮光されることになる。したがって、露光ビームが入射される所定の光選択領域にのみ露光ビームが照射されるため、他の光選択領域に露光ビームが入射されることがない。したがって、1つの基体上の光選択領域ごとの選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0023】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記露光ビームを集光させる集光素子を備えることが好ましい。
【0024】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、集光素子により、露光ビームが各光選択領域の内側に向かって集光するため、露光ビームが他の光選択領域に広がることを防ぐことができる。したがって、隣接する光選択領域間で干渉縞が混ざることを防止することができるため、1つの基体上の光選択領域ごとに選択される光の選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
さらに、所定の入射角になるような曲率を有する集光素子を用いれば良いため、各光選択領域に入射させる露光ビームの入射角を最適化させ易くなる。
【0025】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記マスクの開口部が前記複数の光選択領域に対応して複数形成され、前記複数の開口部に前記集光素子がそれぞれ設けられ、前記複数の集光素子の曲率がそれぞれ異なるとともに、前記複数の集光素子が前記入射角調整部として機能することが好ましい。
【0026】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、基体の光選択領域ごとに異なる曲率を有する集光素子により露光ビームを集光させる。これにより、各光選択領域の内側に向かって露光ビームが集光するため、露光ビームが他の光選択領域に広がることを防ぐことができる。
すなわち、複数の集光素子が入射角調整部として機能するため、複数の集光素子に同じ方向から露光ビームを入射させても、曲率の違いにより、基体の内部における露光ビームの回折角が光選択領域ごとに異なる。したがって、所定の光選択領域のみに対応した開口部が形成されたマスクを用いた場合にはマスクと基体とのアライメントが必要であるが、本発明では各集光レンズに露光ビームを照射すれば良いため、所望の光選択領域のみ多重露光し易くなる。
【0027】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記マスクの開口部に、前記露光ビームを前記光選択領域の内側に回折させる回折素子が設けられていることが好ましい。
【0028】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、回折素子により、各光選択領域の内側に向かって露光ビームが回折するため、ビーム拡散を抑える回折素子の設計を行うことで、露光ビームが他の光選択領域に広がることを防ぐことができる。したがって、隣接する光選択領域間で干渉縞が混ざることを防止することができるため、1つの基体上の光選択領域ごとに選択される光の選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。また、所定の入射角になるような回折角を有する回折素子を用いれば良いため、各光選択領域に入射させる露光ビームの入射角を変化させ易くなる。
また、回折素子は例えばフォトリソグラフィ法及びエッチングにより簡易に製造することができるため、製造装置全体のコストを抑えることが可能となる。さらに、基体が立方体である場合、回折素子は矩形状に形成し易いため、矩形状の回折素子を形成することにより、露光ビームの光利用効率を向上させることが可能となる。
【0029】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記入射角調整部が、円形状の中心電極及び半径の異なる複数の同心円状の輪帯電極が形成された第1基板と、一面に共通電極が形成された第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板との間に設けられた液晶とを備えた液晶素子であることが好ましい。
【0030】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、中心電極,輪帯電極,共通電極に印加する電圧を制御することにより液晶の配向状態が変化するため、中心電極,輪帯電極と共通電極との間の光学的距離が変化する。これにより、印加電圧を変化させることで、液晶素子の集光位置が変化する。したがって、通常の液晶パネルの製造方法と同様の工程で作製することができるため、波長選択素子の製造コストを抑えることが可能となる。
また、電圧の制御のみで光選択領域に入射する露光ビームの入射角を調整することができるため、物理的に露光ビームを動かす部材等を設ける必要がない。すなわち、露光ビームと基体との位置合わせが簡易となるため、波長選択素子の製造コストをさらに抑えることが可能となる。
【0031】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記2つの露光ビームの一方の露光ビームの前記光選択領域に入射する入射角が前記入射角調整部により調整され、残りの他方の露光ビームの前記光選択領域に入射する入射角は固定されていることが好ましい。
【0032】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、2つの露光ビームのうち一方の露光ビームが調整され、残りの他方の露光ビームの入射角が固定される。このように、一方の露光ビームを調整するだけで、基体に形成される干渉縞の間隔を変化させることができるため、製造工程を簡易化することが可能な製造装置を提供することが可能となる。
【0033】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記マスクが、前記基体の露光ビームが照射される露光面に接触して設けられていることが好ましい。
【0034】
マスクと基体との間に間隙がある場合では、露光ビームがこの間隙を通り隣接する光選択領域に広がり悪影響を及ぼすおそれがある。しかしながら、本発明に係る波長選択素子の製造装置では、マスクが、基体の露光ビームが照射される露光面に接触して設けられているため、露光ビームが他の光選択領域に広がることを防ぐことができる。
【0035】
本発明の波長選択素子の製造方法は、レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子の製造方法であって、前記基体の光選択領域に2つの露光ビームを照射し、前記複数の光選択領域のうち少なくとも一つの前記光選択領域に照射する前記2つの露光ビームのなす角が、残りの前記光選択領域に照射する前記なす角と異なるように、前記露光ビームを調整することを特徴とする。
【0036】
本発明に係る波長選択素子の製造方法では、1つの基体に2つの露光ビームを照射する。このとき、露光ビームの光選択領域に入射する入射角を調整する。このように、2つの露光ビームのなす角を調整することにより、基体の光選択領域に形成される干渉縞の間隔を変化させることができる。したがって、光選択領域ごとに所定の選択波長が選択されるように露光ビームの入射角を調整することができるため、簡易な方法で、1つの基体上の光選択領域ごとの選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0037】
本発明の光源装置は、光を射出する光源と、該光源から射出された光のうち所定の波長の光を選択して透過させる上記の波長選択素子とを備えることを特徴とする。
【0038】
本発明に係る光源装置では、光源から射出された光は、波長選択素子により所定の波長の光が選択されて透過する。このとき、上述したように、波長選択素子の1つの基体上の光選択領域ごとの選択波長を精度良く異ならせているため、光源装置より射出される光のスペックルノイズを抑えることが可能となる。
【0039】
本発明の画像表示装置は、上記の光源装置と、該光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、該光変調装置により形成された画像を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
【0040】
本発明に係る画像表示装置では、光源装置より射出された光は光変調装置に入射される。そして、光変調装置により形成された画像が、投射装置によって投射される。このとき、光源装置より射出される光は、上述したように、スペックルノイズが抑えられた光であるため、この光源装置をプロジェクタに備えることにより、ぎらつきを抑えた鮮明な画像を表示することが可能となる。
【0041】
本発明に係る波長選択素子のモニタ装置では、上記の光源装置と、該光源装置から射出された光により被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。
【0042】
本発明に係るモニタ装置では、光源装置より射出された光は被写体を照射し、撮像手段により被写体を撮像する。このとき、上述したように、光源装置より射出される光は、上述したように、スペックルノイズが抑えられた光である。したがって、撮像手段により被写体を鮮明に撮像することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0043】
以下、図面を参照して、本発明に係る波長選択素子、波長選択素子の製造装置、光源装置、画像表示装置及びモニタ装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0044】
[第1実施形態]
本発明の波長選択素子の第1実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
波長選択素子3は、入射したレーザ光のうち所定の選択波長の光の一部(98〜99%程度)を選択して反射させる素子である。
本実施形態に係る波長選択素子3は、図1に示すように、基体12に4つの光選択領域A〜Dを一方向(1次元)に有している。各光選択領域A〜Dは、干渉縞が形成された円柱状の干渉領域a〜dを有しており、それぞれの干渉縞のピッチ(間隔)は異なっている。また、干渉領域a〜dはすべて同一の円柱状であり、所定の間隔をあけて形成されている。なお、各光選択領域A〜Dの干渉縞のピッチはすべて異なっていても、少なくとも1つの干渉領域a〜dの干渉縞のピッチが他の干渉領域a〜dの干渉縞のピッチと異なっていても良い。
また、各干渉領域A〜Dの境界部(境界部分)Kには、複数の種類の間隔の干渉縞が重なって露光されている。これは、マスクを用いた露光時に生じるマスクエッジによる回折光の影響により生じるものである。
【0045】
次に、図2に示すように、波長選択素子3に入射させるレーザ光を発光する発光素子31a〜31dを有する発光部31と、波長選択素子3との位置合わせについて説明する。
発光部31から射出された光を波長選択素子3の各光選択領域A〜Dの干渉領域a〜dに入射させるため、例えば、発光部31を波長変換素子3の長手方向に移動させ位置を調整する。このとき、発光部31から射出された光が、各干渉領域a〜dの境界部Kに入射すると、複数の方向に回折されるため、急激に光の選択効率が下がる。すなわち、波長選択素子3から射出される光の出力強度が低下する。これにより、発光部31から射出された光が干渉領域a〜dに入射していないことが分かる。また、干渉領域a〜d以外に光が入射した場合も波長選択素子3から射出される光の出力強度が小さいため、発光部31から射出された光が干渉領域a〜dに入射していないことが分かる。したがって、波長選択素子3から射出される光の出力強度が大きくなるように、発光部31と波長選択素子3との位置合わせを行う。
【0046】
本実施形態に係る波長選択素子3では、異なるピッチの干渉縞が形成された干渉領域a〜dを有する。この波長選択素子3を光源装置に用いて、干渉領域a〜dにそれぞれ光を入射させた場合、各干渉領域a〜dにおける選択波長を精度良く異ならせることができるため、波長選択素子3より射出される光のスペックルノイズを抑えることが可能となる。
また、隣接する2つの干渉領域a〜dが間隔をあけて形成されているため、入射した光が干渉領域a〜dから外れた場合、光の出力強度が低下する。また、隣接する干渉領域a〜dが間隔をあけて形成されているため、入射した光が干渉領域a〜dから外れた場合、出力強度が小さい。これらにより、複数の干渉領域a〜dに正確に光を入射させることが可能となる。特に、本実施形態では、各干渉領域A〜Dの境界部Kに複数種類の干渉縞が重なって露光されているため、発光部31と波長選択素子3との位置が合っていない場合、急激に出力強度が低下する。これにより、アライメントの不具合を判別し易く、発光部31から射出された光を波長選択素子3の最適な位置に入射させることが可能となる。
また、複数の干渉領域a〜dの形状が同一の円柱状であるため、干渉領域a〜dを簡易に形成することが可能となる。
【0047】
なお、波長選択素子3は、光選択領域A〜Dの境界部Kに複数の種類の干渉縞が重なって露光させた構成であったが、光選択領域A〜Dの境界部Kに必ずしも複数種類の干渉縞が重なって露光されていなくても良い。
また、干渉領域a〜dはすべて同一の円柱状としたが、大きさの異なる円柱状であっても良い。また、干渉領域a〜dの形状は円柱状に限らず、図3に示すように、光選択領域A〜Dごと異なる形状であっても良い。すなわち、光選択領域Aの干渉領域aの形状が三角柱状であり、光選択領域B,Cの干渉領域b,cの形状が四角柱状であり、光選択領域Dの干渉領域dの形状が円柱状であっても良い。さらに、発光部31の複数の発光素子31a〜31dの間隔に応じて、干渉領域a〜dのピッチを変えても良い。また、発光部31の複数の発光素子31a〜31dの開口部の大きさに応じて、図1に示す干渉領域a〜dの露出面a1〜d1の径、すなわち、各干渉領域a〜dの直径の大きさを変えても良い。
また、本実施形態では、干渉領域a〜dが円柱形状であったが、図4に示すように、5つの光選択領域A〜E全体にそれぞれ干渉領域a〜eが形成された波長選択素子2であっても良い。
【0048】
[第2実施形態]
次に、本発明に係る第2実施形態について、図5を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の図面において、上述した第1実施形態に係る波長選択素子3と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る波長選択素子4では、隣接する2つの干渉領域a〜dが重なっている点において、第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。
【0049】
波長選択素子4は、隣接する干渉領域a〜dの一部が重なっている。すなわち、干渉領域aと干渉領域bとは重なり領域L1aを有し、干渉領域bと干渉領域cとは重なり領域L2aを有し、干渉領域cと干渉領域dとは重なり領域L3aを有している。この干渉領域a〜dの重なり領域L1a〜L3aは、入射した光の選択効率が低下する領域であるため、干渉領域a〜dのうち重なり領域L1a〜L3a以外の領域L1b〜L4bに光を入射させる。
【0050】
次に、図5に示すように、波長選択素子4に入射させるレーザ光を発光する発光素子31a〜31dを有する発光部31と、波長選択素子4との位置合わせについて説明する。
波長選択素子4の干渉領域A〜Dの重なり領域L1a〜L3a以外の領域L1b〜L4dに光を入射させるために、発光部31を波長変換素子3の長手方向に移動させ位置を調整する。このとき、発光部31から射出された光が、各干渉領域a〜dの重なり領域L1a〜L3aに入射すると、波長選択素子4から射出される光の選択効率が急激に低下する。すなわち、波長選択素子4から射出される光の出力強度が低下する。したがって、発光部31から射出された光が干渉領域a〜dの重なり領域L1a〜L3a以外の領域L1b〜L4dに入射しているかが分かるため、波長選択素子4から射出される光の出力強度が大きくなるように、発光部31と波長選択素子4との位置合わせを行う。
【0051】
本実施形態に係る波長選択素子4では、発光部31の発光素子31a〜31dのピッチが非常に狭く、開口部も狭い場合に有効である。すなわち、干渉領域a〜dを重ねず、干渉領域a〜dを小さくした際には、出力強度が低下する干渉領域a〜dの境界部分で干渉領域a〜dが埋まってしまい、所定の選択波長を選択することができなくなるおそれがある。したがって、発光素子31a〜31dのピッチS1より直径S2の大きい干渉領域a〜dを形成し、重ねることにより、所定の選択波長を選択可能な干渉領域L1b〜L4bを大きくすることができる。また、重なり領域L1a〜L3aの大きさを調整することにより、所定の選択波長を選択可能な干渉領域L1b〜L4bの大きさを調整することができるため、発光部31に最適な波長選択素子4を得ることが可能となる。
したがって、良好なアライメントを行いつつ、発光素子31a〜31dのピッチが狭い発光部31に対応可能な干渉領域a〜dを有する波長選択素子4を提供することが可能となる。
【0052】
[第3実施形態]
次に、本発明に係る第3実施形態について、図6を参照して説明する。
本実施形態に係る波長選択素子5では、光選択領域A〜Jが2次元である点において、第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。
【0053】
波長選択素子5は、図6に示すように、光選択領域A〜Eを一方向に有しており、一方向に直交する側に同様に光選択領域F〜Jを一方向に有している。また、光選択領域A〜Jには第1実施形態と同様の円形状の干渉領域a〜jが形成されている。このように、2次元の光選択領域A〜Jを有する波長選択素子5の場合も1次元の場合と同様に、各干渉領域a〜jの干渉縞のピッチはすべて異なっていても、少なくとも1つの干渉領域a〜jが他の干渉領域a〜jの干渉縞のピッチと異なっていても良い。
【0054】
本実施形態に係る波長選択素子5では、干渉領域a〜jが2次元に配列されているため、例えば、発光部の発光素子が2次元に配列されている場合でも対応することが可能である。また、干渉領域a〜jが2次元に配列された波長選択素子5を用いることにより、1次元に複数の干渉領域a〜jが配列された波長選択素子に比べて、波長選択素子5を光源装置に用いた方が、装置の小型化を図ることが可能となる。
【0055】
[第4実施形態]
次に、本発明に係る第4実施形態について、図7を参照して説明する。
本実施形態に係る波長選択素子6では、光選択領域A〜Eの干渉領域a〜eの形状が厚み方向に異なる点において、第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。
【0056】
波長選択素子6は、図7に示すように、厚み方向(光が進行する方向)に、干渉領域a〜eの形状が異なる。具体的には、干渉領域a〜eの形状は、干渉領域a〜eの露出面a1〜e1から露出面a2〜e2に向かって厚み方向に垂直な方向の断面積が漸次大きくなるテーパー形状となっている。すなわち、干渉領域a〜eの露出面a1〜e1に比べて、露出面a2〜e2の大きさの方が大きい。
また、波長選択素子6の露出面a1〜e1から光を入射し、露出面a2〜e2から光を射出させる。
【0057】
本実施形態に係る波長選択素子6では、光を入射させる露出面a1〜e1の大きさが、露出面a2〜e2の大きさに比べて小さいため、入射した光が波長選択素子6の干渉領域a〜eから外れた場合、急激に光の選択効率が低下するので、発光部と波長選択素子6との位置合わせの不具合を容易に判断することが可能となる。
また、波長選択素子6の内部を伝播する光Lは若干広がるため、射出側の露出面a2〜e2の大きさを入射側の露出面a1〜e1より大きくすることにより、干渉領域a〜eを外れることなく光Lは射出される。これにより、波長選択素子6に入射した光の利用効率を向上させることが可能となる。
【0058】
なお、本実施形態では、厚み方向に、干渉領域a〜eの形状が異なる構成として、テーパー形状を例に挙げて説明したが、これに限らず、厚み方向に段階的に断面積が大きくなる形状や、断面積が大きくなったり、小さくなったりする形状であっても良い。
また、光Lの広がりが小さい場合、波長選択素子6の露出面a2〜e1から光を入射し、露出面a1〜e1から光を射出させても良い。
【0059】
[第5実施形態]
次に、本発明の波長選択素子の製造装置の第5実施形態について、図8から図12を参照して説明する。
なお、本発明の波長選択素子の製造装置では、上述した波長選択素子2,3,4,5,6のいずれも製造可能であるが、本実施形態では、波長選択素子2の製造方法について説明する。
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置1は、図8に示すように、レーザ光を照射する光源10と、光源10から射出されるレーザ光の射出方向を調整する入射角調整部20とを備えている。この光源10としては、例えば、エキシマレーザ(波長:120nm〜360nm)を用いることが可能である。
なお、本実施形態の製造装置1では、基体(例えば、ガラス)12に5つの光選択領域A〜Eを形成する場合について説明する。
【0060】
また、波長選択素子2の製造装置1は、光源10から射出されたレーザ光の一部を透過させ残りのレーザ光を反射させるハーフミラー11と、ハーフミラー11を透過したレーザ光を基体12に反射させる反射ミラー13とを備えている。このハーフミラー11は、入射したレーザ光が基体12に向かって反射されるように、レーザ光の中心軸に対して傾斜して配置されている。これにより、ハーフミラー11において反射した露光ビームLAは、基体12の法線に対して角度θAをなして入射する。なお、波長選択素子2に入射するレーザ光の出力強度にもよるが、基体12としては耐熱性が高い材質からなることが好ましい。
反射ミラー13もハーフミラー11と同様に、レーザ光の中心軸に対して傾斜して配置されている。また、反射ミラー13において反射した露光ビームLBは、基体12の法線に対して角度θBをなして入射する。
また、露光ビームLA及び露光ビームLBのビーム径は、例えば500μmである。
【0061】
入射角調整部20は、反射ミラー13に設けられており、回転軸Mを中心に反射ミラー13を回転させるものである。すなわち、入射角調整部20は、反射ミラー13を回転させることで露光ビームLBの反射方向を変えることにより、基体12に入射する露光ビームL2の入射角θBを変化させることが可能となっている。
また、基体12には、ハーフミラー11において反射された露光ビームLAと、反射ミラー13において反射された露光ビームLBとが、角度θ(入射角θAと入射角θBとの和)をなして照射され、多重露光が行われる。また、この角度θにより、基体12に形成される干渉縞の間隔が変わる。
なお、基体12には、各光選択領域A〜Eにおいて選択される選択波長の1/2の長さに略等しくなるように干渉縞を形成する。
また、角度θは例えば40度〜140度である。さらに、光選択領域A〜Eごとの入射角θBの変化量は0〜20度となるように、露光ビームLBの入射角θBが調整される。これにより、各光選択領域A〜Eに形成される干渉縞の間隔は10nm程度変化する。
【0062】
また、本実施形態では、基体12に5つの光選択領域A〜Eに露光ビームLA,LBを照射し、選択波長の異なる光選択領域A〜Eを形成する。すなわち、使用する発光部31として、図9に示すように、5つの発光素子31a〜31eを有する発光部31を用いる場合、発光素子31a〜31eの配置に対応した位置に光選択領域A〜Eを形成する。具体的には、発光部31の隣接する発光素子31a〜31e間の間隔K1が250μmであり、図8に示すように、光選択領域A〜Eの長さ方向の幅K2も250μmである。
【0063】
本実施形態では、マスク21を用いて各光選択領域A〜Eを多重露光する。マスク21には、図10に示すように、光選択領域A〜Eに対応した開口部21aが形成されている。なお、図1に示すような円形状の干渉領域a〜dを形成するには、円形状の開口部を有するマスクを用いれば良い。すなわち、干渉領域a〜dの形状に応じた開口部を有するマスクを適宜用いてれば良い。このようなマスク21により、開口部21aに対応した光選択領域A〜Eのみ多重露光され、それ以外の光選択領域に入射する露光ビームLA,LBを遮光するようになっている。
さらに、基体12には移動機構15が設けられている。この移動機構15により、多重露光する光選択領域A〜Eごとに、基体12を長さ方向に移動させ、所望の光選択領域A〜Eを多重露光するようになっている。
なお、マスク21の開口部21aの寸法K3は、光選択領域A〜Eの幅K2と同じく250μmである。
なお、マスク21としては光選択領域A〜Eごとに異なるものを用いても良いが、本実施形態では、光選択領域A〜Eの幅K2が等しいため、基体12を長さ方向に250mずつ移動させることにより光選択領域A〜Eを多重露光する。
【0064】
次に、以上の構成からなる本実施形態の製造装置1を用いて、波長選択素子2を製造する方法について説明する。
まず、図11(a)に示すように、光選択領域Aに開口部21aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク21を接触させる。そして、入射角調整部20により、光源10からレーザ光を射出し露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ=θ1となるように調整され、光選択領域Aを多重露光する。
次に、図11(b)に示すように、光選択領域Bに開口部21aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク21を接触させる。そして、入射角調整部20により、反射ミラー13が回転され、光源10からレーザ光を射出し露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θは、θ1より大きいθ2となるように調整され、光選択領域Bを多重露光する。
【0065】
さらに、光選択領域A,Bと同様に、光選択領域Cに開口部21aが位置するようにマスク21を基体12に接触させる。そして、入射角調整部20により、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θが、θ2より大きいθ3となるように調整され、光選択領域Cを多重露光する。次に、光選択領域Dも同様に、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θが、θ3より大きいθ4となるように調整され、多重露光する。さらに、光選択領域Eも同様に、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θが、θ4より大きいθ5となるように調整され、多重露光する。
このように、各光選択領域A〜Eに入射する露光ビームLA,LBのなす角θを調整することにより、基体12の各光選択領域A〜Eに形成される干渉縞のピッチが異なる。したがって、各光選択領域A〜Eにおける選択波長がλ1〜λ5となるように、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θを調整する。
【0066】
以上の製造装置1により製造された波長選択素子2を備えた光源装置30について説明する。
光源装置30は、図12に示すように、発光部31と、波長選択素子2とを備えている。
発光部31は、図12に示すように、レーザ光を発する5つの発光素子(半導体レーザ:LD)31a,31b,31c,31d,31eを備えている。これらの発光素子31a〜発光素子31eは、いずれも支持部31fに支持されている。発光素子31a〜発光素子31eから射出される光のピーク波長は、概ね一致している。ただし、完全に一致している必要は無く、多少のばらつきがあっても構わない。通常は、発光素子の製造誤差等により、数nm程度異なることが多い。
【0067】
波長選択素子2は、入射したレーザ光のうち所定の選択波長の光(図8に示す破線)W1の一部(98〜99%程度)を選択して発光部31に向かって反射させることによって発光素子31a〜31eの共振器ミラーとして機能するとともに、残りのレーザ光(図8に示す二点鎖線)W2を透過させるものである。波長選択素子2としては、例えば、周期格子を有するホログラムのような光学素子を用いることができる。
発光部31から射出された基本波の光(図8に示す実線)W3は、発光部31と波長選択素子2との間で反射を繰り返し、増幅された後、レーザ光W2として、波長選択素子2から射出されるようになっている。波長選択素子2は様々な波長の光を透過させるが、そのうち、所定の波長の光だけが増幅されている。増幅された光の強度は、他の波長の光の強度と比較して著しく高い。よって、波長選択素子2を透過した光W2は、ほぼ単一波長の光とみなすことができる。この光W2の波長は、波長選択素子2の選択波長、つまり波長選択素子2が反射する光W1の波長とほぼ同一である。波長選択素子2は、所定の選択波長の光の一部(98〜99%程度)を反射するので、その残り(1〜2%程度)の光が出力光として利用されることになる。
【0068】
ここで、波長選択素子2を構成する1つの基体において、発光素子31a、31b,31c,31d,31eから射出された光が選択される光選択領域を、それぞれ光選択領域A、B,C,D,Eとする。ただし、光選択領域A〜Eは、実際には選択波長や歪みの大きさが徐々に変化する連続した領域であるため、これらの間に物理的な境界は存在しない。
また、光選択領域A〜Eによって反射される光W1の波長はそれぞれλ1,λ2,λ3,λ4,λ5となる。
そして、このように、波長選択素子2によって反射される光W1の波長が、光選択領域A,B,C,D,Eごとに異なることにより、発光部31と波長選択素子2との間で反射を繰り返し、増幅された後、波長選択素子2から射出される光W2の波長も、光選択領域A,B,C,D,Eごとに異なったものとなる。先に説明したとおり、波長選択素子2から射出される光W2の波長は、波長選択素子2によって反射される光W1の波長とほぼ同一である。よって、波長選択素子2の光選択領域A,B,C,D,Eから射出される光W2の波長は、それぞれλ1,λ2,λ3,λ4,λ5となる。
【0069】
次に、本実施形態に係る光源装置30の具体例について説明する。
まず、発光素子31a〜発光素子31eは、赤色の半導体レーザであり、いずれも射出される光のピーク波長は630nmとなっている。このピーク波長は、すべての発光素子31a〜発光素子31eにおいて、ぴったりと一致している必要は無く、多少のばらつきがあっても構わない。通常は、発光素子の製造誤差等により、数nm程度異なることが多い。そして、このとき、波長選択素子2の光選択領域A,B,C,D,Eにおける選択波長λ1,λ2,λ3,λ4,λ5が、それぞれ630nm,629nm,628nm,627nm,626nm(選択波長の差が、最大で4nm)となるように露光ビームLA,LBを照射する。これにより、波長選択素子2の光選択領域A〜Eから射出される光W2の波長もそれぞれ630nm,629nm,628nm,627nm,626nmとなる。
【0070】
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置1及び製造方法では、入射角調整部20により、露光ビームLBの基体12に入射する入射角θBを調整することができるため、基体12の各光選択領域A〜Eに形成される干渉縞の間隔を変化させることができる。すなわち、入射角調整部20により、光選択領域A〜Eごとに所定の選択波長が選択されるように露光ビームLBの入射角を調整することができる。したがって、簡易な構成で、1つの基体12上の光選択領域A〜Eごとに選択される光の選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0071】
また、本実施形態に係る波長選択素子2を備えた光源装置30では、たとえ、複数の発光素子から射出されるレーザ光のピーク波長が同じであったとしても、発光素子31a〜31eから射出されたレーザ光は帯域幅を持っているので、帯域幅内で異なる波長の光が増幅されて取り出される。すなわち、発光素子31a〜31eから射出されたそれぞれの光は、波長選択素子2のそれぞれの光選択領域A〜Eにおいて共振すると、各領域から射出される共振器ミラー構造において増幅された光の波長が異なることになる。すなわち、本発明は、従来のように、波長選択素子が単一波長の光を射出するものではないため、波長選択素子を透過した光の波長帯域は全体として広がることになる。これにより、波長選択素子2の各光選択領域A〜Eから射出された増幅光同士のコヒーレンスが低減するため、スペックルノイズを抑えることが可能となる。
つまり、本実施形態の波長選択素子2の製造装置1は、簡易な構成で、複数のレーザ光同士のコヒーレンスを低減させ、スペックルノイズを抑えた波長選択素子を製造することが可能である。
【0072】
なお、反射ミラー13を固定し、ハーフミラー11に入射角度調整部を設けて基体12に入射するレーザ光の入射角θAを調整させても良い。さらには、ハーフミラー11及び反射ミラー13のいずれにも入射角度調整部を設けて、露光ビームLAの入射角θAと露光ビームLBの入射角θBとを調整しても良い。この構成では、移動機構15により基体12を移動させなくても所望の光選択領域A〜Eに露光ビームLA,LBが照射されるため、移動機構15を用いなくても良い。
また、基体12を長さ方向に移動させたが、基体12の位置を固定しマスク21を移動させて光選択領域A〜Eの露光位置を変えても良い。
【0073】
また、干渉縞の間隔を光選択領域A〜Eごとに変える方法として、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θを調整したが、例えば、露光ビームLA及び露光ビームLBを平面波あるいは球面波にすることにより干渉縞のピッチを変えることも可能である。
なお、光選択領域A〜Eの幅K2は、使用する発光部31の発光素子31a〜31e間の間隔K1に応じてマスク21の開口部21aの大きさを変える等により適宜変更が可能となっている。
また、本実施形態では、隣接する光選択領域A〜Eに露光ビームLA,LBが入射しないようにマスク21を用いて各光選択領域A〜Eを多重露光したが、隣接する光選択領域A〜Eに露光ビームLA,LBが入射しても影響を及ぼさないような材質の基体12であれば、マスク21を用いなくても良い。
【0074】
[第6実施形態]
次に、本発明に係る第6実施形態について、図13から図15を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第5実施形態に係る波長選択素子2の製造装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置40では、集光素子を備える点において第5実施形態と異なる。その他の構成においては第5実施形態と同様である。
【0075】
基体12の露光面12aに、図13(a)に示すように、マスク41を接触させて多重露光する。このマスク41には、図13(b)に示すように、円形状の開口部41aが形成されており、この開口部41aに集光レンズ(集光素子)42が嵌め込まれている。これにより、マスク41は、開口部41a以外に入射したレーザ光を遮光するようになっている。
集光レンズ42の直径D1は、図13(b)に示すように、光選択領域A〜Eの露光面12aの大きさより若干小さくなっており、例えば500μmである。
【0076】
次に、以上の構成からなる本実施形態の製造装置40を用いて、波長選択素子2を製造する方法について説明する。
まず、第5実施形態と同様に、光選択領域Aに開口部41aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク41を接触させる。そして、入射角調整部20により、反射ミラー13が露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ=θ1となるように調整され、集光レンズ42に露光ビームLA,LBが入射される。
次に、第5実施形態と同様に、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ2,θ3,θ4,θ5となるように反射ミラー13を調整し、光選択領域B,C,D,Eを多重露光する。このとき、集光レンズ42に入射された露光ビームLA,LBは光選択領域A〜Eの内側に向かって集光する。これにより、露光ビームLA,LBが隣接する光選択領域A〜Eに広がることを防ぐことができる。具体的には、光選択領域Aを多重露光する場合に、光選択領域Bに露光ビームLA,LBが広がることを防止できる。なお、集光レンズは、露光ビームが広がることが防止できれば良いので、ゆるくビームを絞る程度で良く、焦点位置が非常に遠いような集光レンズを用いても良い。
【0077】
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置40及び製造方法では、集光レンズ42を備えることにより、露光ビームLA,LBが隣接する光選択領域A〜Eに広がることを防ぐことができるため、隣接する光選択領域A〜E間で干渉縞が混ざることを防止することが可能となる。したがって、光選択領域A〜Eごとに所望の干渉縞を形成することができるため、光選択領域A〜Eごと選択される光の選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0078】
なお、集光レンズ42により露光ビームLA,LBを集光させているため、マスク41を用いず、集光レンズ42のみであっても良い。
また、マスク41を移動させたが、図14に示すように、曲率の等しい複数の集光レンズ42a〜42eが配列されたマスク45であっても良い。このマスク45を用いた場合も、上述したように、各集光レンズ42a〜42eに入射する露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角がθ1〜θ5となるように露光ビームLBの入射角θBを調整し、光選択領域A〜Eを多重露光する。この構成では、基体12あるいはマスク45を移動させる必要がないため、マスク45と基体12とのアライメントが容易になる。
【0079】
[第6実施形態の変形例]
図13に示す第6実施形態では、1つの集光レンズ42を備えたマスク41を用いたが、曲率の異なる複数の集光レンズ46a〜46eが配列されたマスク47であっても良い。このような変形例について、図15を参照して説明する。
集光レンズ46a〜46eの曲率は、R1,R2,R3,R4,R5であり、すべて異なっている。また、光源10,ハーフミラー11及び反射ミラー13が基体12の長さ方向に移動する。これにより、各集光レンズ46a〜46eに同じ方向から露光ビームLA及び露光ビームLBを入射させた場合、集光レンズ46a〜46eの曲率の違いにより光の屈折角が異なる。したがって、基体12の内部において露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θが異なるため、基体12の各光選択領域A〜Eに生じる干渉縞の間隔も異なる。したがって、このようなマスク47を用いた構成では、入射角調整部20を設けず反射ミラー13を固定させて良い。すなわち、曲率の異なる集光レンズ46a〜46eが各光選択領域A〜Eに入射する露光ビームLA,LBの入射角を調整する入射角調整部として機能する。
なお、マスク47を用いた場合、光選択領域A〜Eごとに露光ビームLA,LBを照射しても良いが、光選択領域A〜Eを包括するビーム径を有する露光ビームLA,LBを用いて、光選択領域A〜Eを一括照射しても良い。
【0080】
[第7実施形態]
次に、本発明に係る第7実施形態について、図16を参照して説明する。
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置50では、回折素子を備える点において第5実施形態と異なる。その他の構成においては第5実施形態と同様である。
【0081】
基体12の露光面12aに、図16(a)に示すように、マスク51を接触させて多重露光する。このマスク51には、図16(b)に示すように、矩形状の開口部51aが形成されており、この開口部51aに回折レンズ(回折素子)52が嵌め込まれている。
回折レンズ52の大きさは、光選択領域A〜Eのそれぞれの露光面12aとほぼ同じ大きさとなっている。具体的には、回折レンズ52の大きさは、図16(b)に示すように、基体12の長さ方向の寸法E1が250μmであり、図16(a)に示すように、露光面12a内の幅E2が250μmである。
【0082】
回折レンズ52は、図16(a)に示すように、同心円状の輪帯の格子周期構造で周縁部に向かうに伴い格子周期が小さくなっている。また、回折レンズ52の断面形状は、図16(b)に示すように、鋸歯状になっている。この回折レンズ52は位相型回折格子であり、波長オーダーの輪帯の位相を変化させることにより、集光作用及び結像作用を有するレンズである。
【0083】
次に、以上の構成からなる本実施形態の製造装置50を用いて、波長選択素子2を製造する方法について説明する。
まず、第5実施形態と同様に、光選択領域Aに開口部51aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク51を接触させる。そして、入射角調整部20により、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ=θ1となるように調整され、回折レンズ52に露光ビームLA,LBが入射される。
次に、第5実施形態と同様に、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ2,θ3,θ4,θ5となるように反射ミラー13を調整し、光選択領域B,C,D,Eを多重露光する。このとき、回折レンズ52に入射された露光ビームLA,LBは光選択領域A〜Eの内側に向かって回折する。これにより、露光ビームLA,LBが隣接する光選択領域A〜Eに広がることを防ぐことができる。具体的には、光選択領域Aを多重露光する場合に、光選択領域Bに露光ビームLA,LBが広がることを防止できる。
【0084】
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置50及び製造方法では、回折レンズ52を備えることにより、光選択領域A〜Eの内側に向かって露光ビームLA,LBが回折するため、第6実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、回折レンズ52は、例えば、フォトリソグラフィ法及びエッチングにより簡易に製造することができるため、製造装置50全体のコストを抑えることが可能となる。
【0085】
[第8実施形態]
次に、本発明に係る第8実施形態について、図17を参照して説明する。
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置60では、入射角調整部20が液晶レンズ(液晶素子)61である点において第5実施形態と異なる。すなわち、入射角調整部20を設けず反射ミラー13は固定されている。また、その他の構成においては第5実施形態と同様である。
【0086】
基体12の露光面12aに、図17(a)に示すように、マスク61を接触させて多重露光する。このマスク61には、図17(b)に示すように、矩形状の開口部61aが形成されており、この開口部61aに液晶レンズ(入射角調整部)62が嵌め込まれている。
液晶レンズ62は、図17(b)に示すように、一対の光透過性を有する第1基板63及び第2基板64を備え、この第1基板63及び第2基板64の間に設けられた封止材65により液晶66が充填された構成になっている。
【0087】
第1基板63の液晶66が設けられた側には、図17(a)に示すように、円形状の中心電極63aと、この中心電極63aの回りに、半径の異なる複数の同心円の輪帯電極63bとが形成されている。一方、第2基板64の液晶66が設けられた側には、図17(b)に示すように、一面に共通電極64aが形成されている。また、これら電極63a,63b,64aは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)で形成されている。形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法で基板63,64の全面にITO膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によって所望の形状に形成する。また、中心電極63aと輪帯電極63bとは引き出し電極(図示略)により電気的に接続されている。
また、中心電極63aと共通電極64aとには電源Vが接続されており、中心電極63aと共通電極64aとの間に電圧が印加されるようになっている。なお、電源Vにより印加される電圧の波形は、正弦波の波形となっている。
【0088】
電源Vにより、中心電極63a及び輪帯電極63bと共通電極64aとの間に電圧が印加されていない状態では、液晶66の配向状態は変化していないため、液晶レンズ62より入射した光は、液晶66内を直進する。そして、電源Vにより、中心電極63a及び輪帯電極63bと共通電極64aとの間に印加する電圧を変化させると、液晶66の配向が変わるため、液晶レンズ62から射出される光の回折角が変化する。これにより、露光ビームLA,LBの集光位置は電圧の変化とともに変わる。このようにして、液晶レンズ62により、入射した露光ビームLA,LBの基体12に入射する入射角θA,θBを調整可能となっている。
【0089】
次に、以上の構成からなる本実施形態の製造装置60を用いて、波長選択素子2を製造する方法について説明する。
まず、第5実施形態と同様に、光選択領域Aに開口部61aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク61を接触させる。そして、電源Vにより、光源10からレーザ光を射出し露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ=θ1となるように液晶66の配向状態が調整され、液晶レンズ62から基体12に露光ビームLA,LBが入射される。
次に、第5実施形態と同様に、電源Vにより、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ2,θ3,θ4,θ5となるように液晶66の配向を調整し、光選択領域B,C,D,Eを多重露光する。このとき、液晶レンズ62に入射された露光ビームLA,LBは光選択領域A〜Eの内側に向かって回折する。これにより、露光ビームLA,LBが隣接する光選択領域A〜Eに広がることを防ぐことができる。具体的には、光選択領域Aを多重露光する場合に、光選択領域Bに露光ビームLA,LBが広がることを防止できる。
【0090】
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置60及び製造方法では、中心電極63a及び輪帯電極63bと共通電極64aに印加する電圧の制御のみで、光選択領域A〜Eに入射する露光ビームLA,LBの入射角を調整することができる。これにより、反射ミラー13を回転させる入射角調整部を設ける必要がないため、露光ビームLA,LBと基体12との位置合わせが簡易となるので、製造に要する工数を抑えることが可能となる。
【0091】
なお、マスク61を基体12の露光面12aに接触させて設けたが、基体12の露光面12aに接触させず、液晶レンズ62を露光ビームLBの光路上に配置させても良い。この構成では、露光ビームLAの基体12に入射する入射角θAを固定し、液晶レンズ62の中心電極63a及び輪帯電極63bと共通電極64aに印加する電圧を制御することで、露光ビームLBの基体12に入射する入射角のみ変更させることが可能となる。
また、複数の液晶レンズが配列されたマスクを用いても良い。この構成では、各液晶レンズを構成する中心電極63a及び輪帯電極63bの半径を液晶レンズごとに異ならせる。これにより、いずれの液晶レンズに印加する電圧を同じにしても、射出するレーザ光の回折角を異ならせることが可能となるため、液晶レンズの電圧の制御が容易となる。
さらに、入射角調整部として液晶レンズ62を用いたが空間光変調器であっても良い。
【0092】
[第9実施形態]
次に、本発明に係る第9実施形態について、図18を参照して説明する。
本実施形態では、上記第5実施形態の波長選択素子2及び波長変換素子81を備える光源装置80について説明する。
【0093】
本実施形態に係る光源装置80は、図18に示すように、発光部31と、発光部31から射出された光の波長を変換する波長変換素子81と、波長変換素子81により変換した波長を選択して反射させる波長選択素子2とを備えている。
発光部31は、支持部31fに、発光素子31a,31b,31c,31d,31eの5つが直線状に支持された構成となっている。発光素子31a〜発光素子31eから射出される光のピーク波長λ0は、概ね一致している。ただし、完全に一致している必要は無く、多少のばらつきがあっても構わない。通常は、発光素子の製造誤差等により、数nm程度異なることが多い。ピーク波長λ0は、例えば、青色のレーザ光を射出する青色レーザ光源装置の場合は920nm、緑色のレーザ光を射出する緑色レーザ光源装置の場合は1060nm、赤色のレーザ光を射出する赤色レーザ光源装置の場合は1240nmである。ただし、この波長は単なる一例に過ぎない。
【0094】
波長変換素子(第2高調波発生素子、SHG:Second Harmonic Generation)81は、入射光をほぼ半分の波長に変換する非線形光学素子である。
発光部31から射出され、波長選択素子2に向かう光W3は、波長変換素子81を通過することによって、ほぼ半分の波長の光に変換される。波長変換素子81による波長変換効率は非線形の特性を有しており、例えば、波長変換素子81に入射するレーザ光の強度が強いほど、変換効率が向上する。また、波長変換素子81の変換効率は40〜50%程度である。つまり、発光部31から射出されたレーザ光のすべてが、所定波長のレーザ光に変換されるわけではない。
【0095】
波長変換素子81としては、板形状のものを用いている。波長変換素子81は、複数の発光素子31a〜発光素子31eに対応して5つの領域P,Q,R,S,Tに分かれている。すなわち、発光素子31a,31b,31c,31d,31eから射出された光が通過する領域を、それぞれ領域(光通過領域)P,Q,R,S,Tとする。
【0096】
また、波長変換素子81は、領域P〜領域Tごとに分極周期構造、つまり、分極が互いに反転したドメインの繰り返し構造を有している。この分極周期構造内を光が透過することにより、入射した光の波長を変換するようになっている。この波長変換素子81の領域P,Q,R,S,Tの各ドメインのレーザ光の中心軸O方向の幅(以下、「ピッチ」という)は、それぞれΛ1,Λ2,Λ3,Λ4,Λ5となっている。ピッチΛ1〜Λ5はそれぞれ異なっている。
このような分極周期構造は、例えば、特開平4−19719号公報に記載されている製造方法を応用して製造することができる。すなわち、まず、非線形強誘電体材料(例えばLiTaO3)からなる基板に、レーザ光の中心軸O方向に沿って電極が有る領域と無い領域とが交互に並んだストライプ状の電極パターンを形成する。この時、各電極パターンの幅及び電極パターン同士の間隔は、領域P,Q,R,S,Tにおける各ドメインのピッチが、それぞれΛ1,Λ2,Λ3,Λ4,Λ5となるように最適化される。つまり、電極パターンの幅及び間隔は、領域P,Q,R,Sにおいてそれぞれ異なったものとする。次に、これら電極パターンにパルス状の電圧を印加することにより、図18に示したような分極周期構造が得られる。このようにして分極周期構造を形成した後、通常電極パターンは除去されるが、そのまま残しておいても良い。
このように、波長変換素子81は、領域P〜領域Tにおいて、それぞれ周期(ピッチ)の異なる分極反転構造を有している。よって、領域P〜領域Tを通過した光は、ピーク波長λ0の光に含まれる様々な波長成分のうち、互いに若干異なる波長λ01〜λ05の成分に変換作用を受け、それぞれ若干異なる波長λ1,λ2,λ3,λ4,λ5に変換される。
【0097】
波長選択素子2は、波長変換素子81によって所定波長λ1〜λ5に変換されなかったレーザ光W1(つまり、波長λ01〜λ05の光)のみを選択して発光部31に向かって反射させ、それ以外のレーザ光を透過させるものである。波長選択素子2は第5実施形態の製造装置1により製造された波長選択素子2を用いる。
【0098】
波長選択素子2によって反射された光W1(図18に示す破線)は、再び波長変換素子81を通過し、発光素子31a〜31eに戻る。発光素子31a〜31eへ戻された光は、一部そこで吸収されて熱となってしまうが、大部分は発光のエネルギーとして用いられたり、発光素子31a〜31e内で反射されて再度発光素子31a〜31eから射出されたりすることで、有効に利用される。
【0099】
一方、波長変換素子81によって波長選択素子2を通過する波長λ1〜λ5に変換された光W2(図18に示す二点鎖線)は、波長選択素子2を透過する。
以上説明したように、発光部31から射出された光W3は、発光部31と波長選択素子2との間で反射を繰り返し、所定の波長に変換された変換光W2(図18に示す二点鎖線)が、波長選択素子2から射出されるようになっている。つまり、波長選択素子2は、第5実施形態の波長選択素子2とは若干作用が異なるものの、発光素子31a〜31eの共振器ミラーとしての機能を有している。
【0100】
本実施形態に係る光源装置80では、領域P〜Tにおけるドメインのピッチを変えることにより、異なる波長λ1〜λ5への変換を可能とした波長変換素子81と、選択波長が異なる複数の光選択領域A〜Eを備えた波長選択素子2との組み合わせにより、波長選択素子2から射出される光の波長を互いに異ならせることができる。したがって、波長選択素子2から射出される光の帯域が、すべての領域から同一の光が射出される場合に比べて広がるため、レーザ光同士のコヒーレンスが低減する。その結果、スペックルノイズを抑えた光源装置80を得ることが可能となる。
【0101】
なお、本実施形態では、複数の発光素子31a〜発光素子31eとして、ピーク波長が概ね一致するものを用いたが、ピーク波長の異なる発光素子を積極的に用いるようにしても良い。すなわち、ピーク波長がそれぞれλ01,λ02,λ03,λ04,λ05を用い、光選択領域A〜Eにおいて、発光素子31a〜発光素子31eのそれぞれのピーク波長と同じ波長の光が選択されるように、波長選択素子2を製造すれば良い。このように、発光素子31a〜発光素子31eそれぞれのピーク波長と、波長選択素子2の光選択領域A〜Eにおける選択波長とを一致させることにより、光の利用効率を向上させることが可能となる。
【0102】
[第10実施形態]
次に、本発明に係る第10実施形態について、図19を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置90では、ペルチェ素子92を備える点において、第9実施形態と相違している。それ以外の点は、第9実施形態と同様である。なお、本実施形態の説明において、上述した第9実施形態に係る光源装置80と構成を共通とする箇所には、同一符号を付けて、その説明を省略する
【0103】
第9実施形態の波長変換素子81では、分極周期構造のドメインのピッチΛ1〜Λ5がそれぞれ異なっており、この順番に徐々に小さな値となっていたが、本実施形態の波長変換素子91では、後に説明するペルチェ素子92による作用を受けていない時、ピッチΛ1〜Λ5はほぼ同一となっている。このように、ドメインのピッチΛ1〜Λ5がそれぞれ等しい波長変換素子91も、第9実施形態で説明したような方法に従って製造することが可能である。第9実施形態で説明した製造工程において、パルス状の電圧を印加するために使用する電極パターンの幅及び間隔を、領域P,Q,R,S,Tにおいて、すべて同じにすれば良い。
【0104】
ペルチェ素子(温度変化手段)92は、波長変換素子91の発光部31から射出された光が入射する入射端面91cに垂直な一端面(領域P側の端面)91dに接着されている。ペルチェ素子92は、波長変換素子91に適度の温度勾配を付与するために使用される。温度勾配は、波長変換素子91の各領域P〜Tにおいて、発光素子31a〜31eから射出された光W3が所望の波長λ1〜λ5に変換されるように、制御されなければならない。ペルチェ素子92は、このような適切な温度勾配が得られるように制御され、波長変換素子91を加熱したり、冷却したりする。
【0105】
ペルチェ素子92の制御は、波長変換素子91の入射端面91cの領域P〜Tごとに設けられた、温度センサ93a,93b,93c,93d,93eを用いて行われる。すなわち、温度センサ93a〜温度センサ93eにより測定された温度に応じて、ペルチェ素子92に流す電流が制御される。なお、これらの温度センサ93a〜93eは、波長変換素子91に入射する光W3や、波長変換素子91から戻ってくる光W1の経路を避けた位置に設けられており、これらの光に対して影響を及ぼすことがない構成となっている。
【0106】
ここで、ペルチェ素子92によって付与される温度勾配は、波長変換素子91のペルチェ素子92が設けられている端面91d側(領域P側)から反対の端面91a側(光選択領域A側)に向かうに従って、徐々に低温となるように制御されている。つまり、波長変換素子91には、入射するレーザ光の中心軸Oに対して垂直な方向に、高温から低温へと徐々に変化する温度勾配が付与されている。この温度勾配に従って、波長変換素子91の屈折率が変化するとともに、熱膨張によるドメインピッチの変化が生じる。このような屈折率の変化やドメインピッチの変化の影響を受けて、領域P〜Tを通過した光は、ピーク波長λ0の光に含まれる様々な波長成分のうち、互いに若干異なる波長λ01〜λ05の成分に変換作用を受け、それぞれ若干異なる波長λ1〜λ5に変換される。
【0107】
本実施形態に係る光源装置90においても、第9実施形態の光源装置と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る光源装置90では、ドメインのピッチΛ1〜Λ5がそれぞれ等しい波長変換素子91を用いて、ペルチェ素子92で温度勾配を付与することにより、波長変換素子91の内部構造を変化させている。よって、ピッチΛ1〜Λ5をそれほど厳密に制御する必要がなくなるため、波長変換素子91の製造コスト、ひいては光源装置90の製造コストを低減することが可能となる。
【0108】
[第11実施形態]
次に、本発明に係る第11実施形態について、図20を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置100では、ペルチェ素子92に代えて、波長変換素子101の領域P〜Tを含む表面101a上に、電極(電圧印加手段)102a〜102dが設けられている点において、第9実施形態と相違している。それ以外の点は、第9実施形態と同様である。
【0109】
本実施形態の波長変換素子101では、の表面101a上の領域P〜Tにわたって、シート状の電極102a,102b,102c,102dが設けられている。これらの電極102a〜102dの端面103側と、反対の端面104側との間には電源Vが接続されている。また、電極102a〜102dは、面内において抵抗が大きくなるように、例えば抵抗の大きい材料として、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)により形成されている。これにより、電極102a〜102dに電圧を印加することにより、端面103側から端面104側に向かって電圧勾配が起こる。そして、電極102a〜102dには、端面103側に高い電圧が印加され、端面104側に向かって低い電圧が印加されるため、波長変換素子101には屈折率勾配が生じる。この屈折率勾配は、波長変換素子101の各領域P〜Tにおいて、発光素子31a〜31eから射出された光W3が所望の波長λ1〜λ5に変換されるように、制御されなければならない。電源Vは、このような適切な屈折率勾配が得られるように制御され、電極102a〜102dに印加する電圧を変える。
【0110】
本実施形態に係る光源装置100においても、第9実施形態の光源装置と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る光源装置100では、電源Vにより電極102a〜102dに電圧を印加することにより、波長変換素子101の内部構造を変化させることができる。したがって、より簡易な構成で、複数の発光素子31a〜31eから射出される光の利用効率を向上させつつ、スペックルノイズを抑えた光源装置を得ることが可能となる。
【0111】
[第12実施形態]
次に、本発明に係る第12実施形態について、図21を参照して説明する。
本実施形態では、上記第5実施形態の光源装置30及び上記第9実施形態の光源装置80を備える画像表示装置200について説明する。なお、図21中においては、簡略化のため画像表示装置200を構成する筐体は省略している。
【0112】
画像表示装置200において、赤色光を射出する赤色レーザ光源としては、上記第5実施形態の光源装置30を用い、緑色光、青色光を射出する緑色レーザ光源、青色レーザ光源としては、上記第9実施形態の光源装置80G,80Bを用いる。
また、画像表示装置200は、レーザ光源31R,31G,31Bから射出されたレーザ光をそれぞれ変調する液晶ライトバルブ(光変調装置)204R,204G,204Bと、液晶ライトバルブ204R,204G,204Bから射出された光を合成して投写レンズ207に導くクロスダイクロイックプリズム(色光合成手段)206と、液晶ライトバルブ204R,204G,204Bによって形成された像を拡大してスクリーン210に投射する投射レンズ(投射装置)207とを備えている。
【0113】
さらに、画像表示装置200は、レーザ光源31R,31G,31Bから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源31R,31G,31Bよりも光路下流側に、均一化光学系202R,202G,202Bを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ204R,204G,204Bを照明している。例えば、均一化光学系202R,202G、202Bは、例えば、ホログラム202a及びフィールドレンズ202bによって構成される。
【0114】
各液晶ライトバルブ204R,204G,204Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム206に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投射レンズ207によりスクリーン210上に投写され、拡大された画像が表示される。
【0115】
上述した本実施形態の画像表示装置200は、赤色レーザ光源31R,緑色レーザ光源31G,青色レーザ光源31Bより射出される光は、コヒーレンスが低減された光となっているので、投射レンズ207によって投射される光は、スペックルノイズを抑えたものとなる。したがって、スクリーン210に良好な画像を表示することができる。
【0116】
なお、本実施形態の画像表示装置において、緑色及び青色のレーザ光源31G、31Bについては、第9実施形態の光源装置80を用いたものを説明したが、他の実施形態の光源装置を用いることも可能である。このとき、光源装置30,80G,80Bのそれぞれに異なる実施形態の光源装置を採用することも可能であるし、同じ実施形態の光学装置を採用することも可能である。
【0117】
また、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いても良いし、反射型のライトバルブを用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
また、第5〜第11実施形態の光源装置30〜100は、走査型の画像表示装置にも適用される。このような画像表示装置の例を図22に示す。図22に示した画像表示装置300は、第5実施形態の光源装置30と、光源装置30から射出された光をスクリーン310に向かって走査するMEMSミラー(走査手段)302と、光源装置30から射出された光をMEMSミラー302に集光させる集光レンズ303とを備えている。第5実施形態の波長選択素子2を備えた光源装置30から射出された光は、MEMSミラーを動かすことによって、スクリーン310上を横方向、縦方向に走査するように導かれる。カラーの画像を表示する場合は、発光部31を構成する複数の発光素子を、赤、緑、青のピーク波長を持つ発光素子の組み合わせによって構成すれば良い。
【0118】
[第13実施形態]
次に、第5実施形態に係る光源装置30を応用したモニタ装置400の構成例について説明する。図23は、モニタ装置の概略を示す模式図である。モニタ装置400は、装置本体410と、光伝送部420とを備える。装置本体410は、前述した第5実施形態の波長選択素子2を有する光源装置30を備える。
【0119】
光伝送部420は、光を送る側と受ける側の2本のライトガイド421,422を備える。各ライトガイド421,422は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド421の入射側には光源装置30が配設され、その出射側には拡散板423が配設されている。光源装置30から出射したレーザ光は、ライトガイド421を伝って光伝送部420の先端に設けられた拡散板423に送られ、拡散板423により拡散されて被写体を照射する。
【0120】
光伝送部420の先端には、結像レンズ424も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ424で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド422を伝って、装置本体410内に設けられた撮像手段としてのカメラ411に送られる。この結果、光源装置30により出射したレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ411で撮像することができる。
【0121】
以上のように構成されたモニタ装置400によれば、射出される光のスペックルノイズを抑えた光源装置30により被写体を照射することができることから、カメラ411により得られる撮像画像の鮮明さを高めることができる。
なお、本実施形態では、第5実施形態と同様の構造を備えた光源装置30を用いたが、これに代えて、第9実施形態の光源装置80、第10実施形態の光源装置90、あるいは、第11実施形態の光源100を用いるようにしても良い。
【0122】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、波長選択素子の各光選択領域の選択波長をすべて異なる波長としたが、複数の光選択領域のうち少なくとも一つの光選択領域の選択波長が、残りの光選択領域の選択波長と異なるように、露光ビームを調整すれば良い。
また、発光素子1つに光選択領域1つを対応させたが、複数の発光素子に1つの光選択領域を対応させても良い。
また、複数の光選択領域の幅をすべて同じにしたが、これに限るものではなく、発光素子の間隔等により適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0123】
【図1】本発明の第1実施形態に係る波長選択素子を示す平面図である。
【図2】図1の波長選択素子と発光部との位置合わせを示す図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係る波長選択素子の変形例を示す平面図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係る波長選択素子の変形例を示す平面図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係る波長選択素子を示す平面図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係る波長選択素子を示す平面図である。
【図7】本発明の第4実施形態に係る波長選択素子を示す平面図である。
【図8】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子の製造装置を示す概略構成図である。
【図9】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子に照射する発光部を示す平面図である。
【図10】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子の製造装置に用いられるマスクを示す斜視図である。
【図11】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子の製造装置による露光工程を示す概略構成図である。
【図12】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子の製造装置により製造された波長選択素子を備える光源装置を示す平面図である。
【図13】本発明の第6実施形態に係る波長選択素子の製造装置を示す概略構成図である。
【図14】本発明の第6実施形態に係る波長選択素子の製造装置の変形例を示す平面図である。
【図15】本発明の第6実施形態に係る波長選択素子の製造装置の変形例を示す平面図である
【図16】本発明の第7実施形態に係る波長選択素子の製造装置を示す概略構成図である。
【図17】本発明の第8実施形態に係る波長選択素子の製造装置を示す概略構成図である。
【図18】本発明の第9実施形態に係る波長選択素子の製造装置により製造された波長選択素子を備える光源装置を示す平面図である。
【図19】本発明の第10実施形態に係る波長選択素子の製造装置により製造された波長選択素子を備える光源装置を示す平面図である。
【図20】本発明の第11実施形態に係る波長選択素子の製造装置により製造された波長選択素子を備える光源装置を示す平面図である。
【図21】本発明の第12実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。
【図22】本発明の画像表示装置の変形例を示す平面図である。
【図23】本発明の第13実施形態に係るモニタ装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【0124】
A,B,C,D,E…光選択領域、K…境界部(境界部分)、LA…露光ビーム、LB…露光ビーム、a,b,c,d,e…干渉領域、1,40,50,60…製造装置、2,3,4,5,6…波長選択素子、10…光源、20…入射角調整部、21,41,45,47,51,61…マスク、21a,41a,51a,61a…開口部、30…光源装置、42…集光レンズ、52…回折レンズ(回折素子)、61…液晶レンズ(液晶素子)、80,90,100…光源装置、81,91,101…波長変換素子、200,300…画像表示装置、400…モニタ装置
【技術分野】
【0001】
本発明は、波長選択素子の製造装置、光源装置、画像表示装置及びモニタ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の投射型画像表示装置では、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的である。しかし、このような放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、色再現性範囲が狭い、ランプから放射された紫外線が液晶ライトバルブを劣化させてしまうことがある等の課題がある。そこで、このような放電ランプの代わりに、単色光を照射するレーザ光源を用いた投射型画像表示装置が提案されている。しかしながら、レーザ光源は、上記の課題を持たない反面、干渉性を有するという欠点を持っている。これにより、レーザ光が投射される被投射面において干渉縞がスペックルノイズとして現れ画像が劣化してしまうので、高精細な画像を表示させるためには、スペックルノイズの対策が必要となる(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。
【0003】
まず、特許文献1に記載のスペックルノイズを除去する手段としては、異なる中心波長を有する複数のエミッタを備えた光源が提案されている。この光源では、射出されるレーザ光の帯域幅が、単一の中心波長を複数有する光源に比べて増すことになるため、表示画像のスペックルを低減させることが可能となる。
また、特許文献2に記載の外部共振型レーザは、レーザ光を発振させるレーザ発振器と、レーザ発振器から発振されたレーザ光のうち所定の波長のレーザ光のみをレーザ発振器に反射させる反射型フォトポリマ体積ホログラムとを備えている。このように、外部共振器ミラーとして体積型ホログラムを用いることにより、選択される波長の幅を狭くすることができるため、レーザ光のコヒーレンス長を長くすることができる。
【特許文献1】特表2004−503923号公報
【特許文献2】特開2001−284718号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、共振器ミラーを用いて光を増幅させる場合、上記特許文献1に記載の技術では、光源から射出されるレーザ光のスペクトル幅を広くしているため、共振器ミラーは狭帯域であるので、光源から射出された光が共振できなくなるという問題が生じる。
また、特許文献2に記載の外部共振型レーザでは、共振器ミラーとして体積型ホログラムを用いているため、波長選択性を向上させることは可能である。しかしながら、複数のレーザ光を射出する光源を用いたとしても、単一の波長が選択されることになり、波長選択素子を含めた光源から射出されたレーザ光のスペックルノイズを抑えることはできない。
【0005】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成で、複数のレーザ光同士のコヒーレンスを低減させ、スペックルノイズを抑えた波長選択素子の製造装置、光源装置、画像表示装置及びモニタ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】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の波長選択素子は、レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子であって、前記複数の光選択領域のそれぞれに、干渉縞が形成された干渉領域が設けられ、少なくとも一つの前記干渉領域の干渉縞の間隔が、残りの前記干渉領域の干渉縞の間隔と異なることを特徴とする。
【0007】
本発明に係る波長選択素子では、複数の光選択領域のそれぞれに、干渉縞が形成された干渉領域が設けられ、少なくとも一つの干渉領域の干渉縞の間隔が、残りの干渉領域の干渉縞の間隔と異なる。この波長選択素子を光源装置に用いて、複数の干渉領域にそれぞれ光を入射させた場合、各干渉領域における選択波長を精度良く異ならせることができるため、光源装置より射出される光のスペックルノイズを抑えることが可能となる。
【0008】
また、本発明の波長選択素子は、複数の前記干渉領域の境界部分に、複数の種類の間隔の干渉縞が形成されていることが好ましい。
【0009】
本発明に係る波長選択素子は、干渉領域の境界部分に、複数の種類の間隔の干渉縞が形成されている。この波長選択素子を光源装置に用いて、発光部から射出された光を波長選択素子の各干渉領域に入射させた場合、発光部と波長選択素子との位置が合っていない、すなわち、干渉領域内の境界部分に光が入射すると、波長選択素子から射出される光の出力強度が急激に低下する。これにより、発光部と波長選択素子とのアライメントの不具合を判別し易く、発光部から射出された光を波長選択素子の最適な位置に入射させることが可能となる。
【0010】
また、本発明の波長選択素子は、複数の前記干渉領域の形状がすべて同一であることが好ましい。
本発明に係る波長選択素子では、複数の干渉領域の形状がすべて同一であるため、干渉領域を簡易に形成することが可能となる。
【0011】
また、本発明の波長選択素子は、隣接する2つの前記干渉領域が重なっていることが好ましい。
【0012】
本発明に係る波長選択素子では、隣接する2つの干渉領域が重なっている。この波長選択素子を光源装置に用いて、発光部から射出された光を波長選択素子の各干渉領域に入射させた場合、発光部と波長選択素子との位置が合っていない、すなわち、干渉領域が重なっている領域に光が入射すると、波長選択素子から射出される光の出力強度が急激に低下する。これにより、アライメントの不具合を判別し易く、発光部から射出された光を波長選択素子の最適な位置に入射させることが可能となる。
また、発光部が光を射出する複数の発光素子を有し、発光素子の間隔が狭い場合、所定の選択波長を選択可能な干渉領域を大きく取ることは難しい。そこで、本発明では、重なる干渉領域を有することにより、所定の選択波長を選択可能な領域の大きさを調整することができる。したがって、所定の選択波長を選択可能な領域の大きさを大きくすることができるため、発光素子の間隔が狭い発光部に対応可能な干渉領域を有する波長選択素子を提供することが可能となる。
【0013】
また、本発明の波長選択素子は、複数の前記干渉領域が2次元に配列されていることが好ましい。
【0014】
本発明に係る波長選択素子では、複数の干渉領域が2次元に配列されているため、例えば、発光部の発光素子が2次元に配列されている場合でも対応することが可能である。また、1次元に複数の干渉領域が配列された波長選択素子に比べて、2次元、すなわち、2列に干渉領域が配列された本発明の波長選択素子を光源装置に用いた方が、装置の小型化を図ることが可能となる。
【0015】
また、本発明の波長選択素子は、複数の前記干渉領域の前記基体の厚み方向に垂直な方向の断面積が、前記厚み方向に漸次あるいは段階的に大きくなる形状であることが好ましい。
【0016】
本発明に係る波長選択素子では、複数の干渉領域の基体の厚み方向に垂直な方向の断面積が、厚み方向に漸次あるいは段階的に大きくなる形状であるため、入射した光が干渉領域から外れた場合、急激に光の選択効率が低下するので、発光部と波長選択素子との位置合わせの不具合を容易に判断することが可能となる。
また、波長選択素子の内部を伝播する光は若干広がるため、例えば、基体の射出側の断面積が入射側の断面積より大きくなるように、干渉領域を形成することにより、干渉領域を外れることなく光が射出される。これにより、波長選択素子に入射した光の利用効率を向上させることが可能となる。
【0017】
また、本発明の波長選択素子は、隣接する2つの前記干渉領域が間隔をあけて形成されていることが好ましい。
【0018】
本発明に係る波長選択素子では、隣接する2つの干渉領域が間隔をあけて形成されているため、入射した光が干渉領域から外れた場合、光の出力強度が低下する。これにより、発光部と波長選択素子との位置合わせを正確に行うことができるため、複数の干渉領域に確実に光を入射させることが可能となる。
【0019】
本発明の波長選択素子の製造装置は、レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子の製造装置であって、前記基体の光選択領域に2つの露光ビームを照射させる光源と、前記2つの露光ビームのうち少なくとも一方の露光ビームの前記複数の光選択領域に入射する入射角を調整する入射角調整部とを備え、該入射角調整部により、前記複数の光選択領域のうち少なくとも一つの前記光選択領域に照射する前記2つの露光ビームのなす角が、残りの前記光選択領域に照射する前記なす角と異なるように、前記露光ビームを調整することを特徴とする。
【0020】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、光源により一つの基体に2つの露光ビームを照射する。このとき、入射角調整部により、少なくとも一方の露光ビームの光選択領域に入射する入射角を調整する。このように、2つの露光ビームのなす角を調整することにより、基体の光選択領域に形成される干渉縞の間隔を変化させることができる。したがって、光選択領域ごとに所定の選択波長が選択されるように露光ビームの入射角を調整することができるため、簡易な構成で、1つの基体上の光選択領域ごとの選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0021】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記露光ビームが入射される前記光選択領域に対応した開口部を有するマスクを備えることが好ましい。
【0022】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、光選択領域に対応した開口部を有するマスクを備えることにより、露光ビームが入射されない光選択領域は遮光されることになる。したがって、露光ビームが入射される所定の光選択領域にのみ露光ビームが照射されるため、他の光選択領域に露光ビームが入射されることがない。したがって、1つの基体上の光選択領域ごとの選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0023】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記露光ビームを集光させる集光素子を備えることが好ましい。
【0024】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、集光素子により、露光ビームが各光選択領域の内側に向かって集光するため、露光ビームが他の光選択領域に広がることを防ぐことができる。したがって、隣接する光選択領域間で干渉縞が混ざることを防止することができるため、1つの基体上の光選択領域ごとに選択される光の選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
さらに、所定の入射角になるような曲率を有する集光素子を用いれば良いため、各光選択領域に入射させる露光ビームの入射角を最適化させ易くなる。
【0025】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記マスクの開口部が前記複数の光選択領域に対応して複数形成され、前記複数の開口部に前記集光素子がそれぞれ設けられ、前記複数の集光素子の曲率がそれぞれ異なるとともに、前記複数の集光素子が前記入射角調整部として機能することが好ましい。
【0026】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、基体の光選択領域ごとに異なる曲率を有する集光素子により露光ビームを集光させる。これにより、各光選択領域の内側に向かって露光ビームが集光するため、露光ビームが他の光選択領域に広がることを防ぐことができる。
すなわち、複数の集光素子が入射角調整部として機能するため、複数の集光素子に同じ方向から露光ビームを入射させても、曲率の違いにより、基体の内部における露光ビームの回折角が光選択領域ごとに異なる。したがって、所定の光選択領域のみに対応した開口部が形成されたマスクを用いた場合にはマスクと基体とのアライメントが必要であるが、本発明では各集光レンズに露光ビームを照射すれば良いため、所望の光選択領域のみ多重露光し易くなる。
【0027】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記マスクの開口部に、前記露光ビームを前記光選択領域の内側に回折させる回折素子が設けられていることが好ましい。
【0028】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、回折素子により、各光選択領域の内側に向かって露光ビームが回折するため、ビーム拡散を抑える回折素子の設計を行うことで、露光ビームが他の光選択領域に広がることを防ぐことができる。したがって、隣接する光選択領域間で干渉縞が混ざることを防止することができるため、1つの基体上の光選択領域ごとに選択される光の選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。また、所定の入射角になるような回折角を有する回折素子を用いれば良いため、各光選択領域に入射させる露光ビームの入射角を変化させ易くなる。
また、回折素子は例えばフォトリソグラフィ法及びエッチングにより簡易に製造することができるため、製造装置全体のコストを抑えることが可能となる。さらに、基体が立方体である場合、回折素子は矩形状に形成し易いため、矩形状の回折素子を形成することにより、露光ビームの光利用効率を向上させることが可能となる。
【0029】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記入射角調整部が、円形状の中心電極及び半径の異なる複数の同心円状の輪帯電極が形成された第1基板と、一面に共通電極が形成された第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板との間に設けられた液晶とを備えた液晶素子であることが好ましい。
【0030】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、中心電極,輪帯電極,共通電極に印加する電圧を制御することにより液晶の配向状態が変化するため、中心電極,輪帯電極と共通電極との間の光学的距離が変化する。これにより、印加電圧を変化させることで、液晶素子の集光位置が変化する。したがって、通常の液晶パネルの製造方法と同様の工程で作製することができるため、波長選択素子の製造コストを抑えることが可能となる。
また、電圧の制御のみで光選択領域に入射する露光ビームの入射角を調整することができるため、物理的に露光ビームを動かす部材等を設ける必要がない。すなわち、露光ビームと基体との位置合わせが簡易となるため、波長選択素子の製造コストをさらに抑えることが可能となる。
【0031】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記2つの露光ビームの一方の露光ビームの前記光選択領域に入射する入射角が前記入射角調整部により調整され、残りの他方の露光ビームの前記光選択領域に入射する入射角は固定されていることが好ましい。
【0032】
本発明に係る波長選択素子の製造装置では、2つの露光ビームのうち一方の露光ビームが調整され、残りの他方の露光ビームの入射角が固定される。このように、一方の露光ビームを調整するだけで、基体に形成される干渉縞の間隔を変化させることができるため、製造工程を簡易化することが可能な製造装置を提供することが可能となる。
【0033】
また、本発明の波長選択素子の製造装置は、前記マスクが、前記基体の露光ビームが照射される露光面に接触して設けられていることが好ましい。
【0034】
マスクと基体との間に間隙がある場合では、露光ビームがこの間隙を通り隣接する光選択領域に広がり悪影響を及ぼすおそれがある。しかしながら、本発明に係る波長選択素子の製造装置では、マスクが、基体の露光ビームが照射される露光面に接触して設けられているため、露光ビームが他の光選択領域に広がることを防ぐことができる。
【0035】
本発明の波長選択素子の製造方法は、レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子の製造方法であって、前記基体の光選択領域に2つの露光ビームを照射し、前記複数の光選択領域のうち少なくとも一つの前記光選択領域に照射する前記2つの露光ビームのなす角が、残りの前記光選択領域に照射する前記なす角と異なるように、前記露光ビームを調整することを特徴とする。
【0036】
本発明に係る波長選択素子の製造方法では、1つの基体に2つの露光ビームを照射する。このとき、露光ビームの光選択領域に入射する入射角を調整する。このように、2つの露光ビームのなす角を調整することにより、基体の光選択領域に形成される干渉縞の間隔を変化させることができる。したがって、光選択領域ごとに所定の選択波長が選択されるように露光ビームの入射角を調整することができるため、簡易な方法で、1つの基体上の光選択領域ごとの選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0037】
本発明の光源装置は、光を射出する光源と、該光源から射出された光のうち所定の波長の光を選択して透過させる上記の波長選択素子とを備えることを特徴とする。
【0038】
本発明に係る光源装置では、光源から射出された光は、波長選択素子により所定の波長の光が選択されて透過する。このとき、上述したように、波長選択素子の1つの基体上の光選択領域ごとの選択波長を精度良く異ならせているため、光源装置より射出される光のスペックルノイズを抑えることが可能となる。
【0039】
本発明の画像表示装置は、上記の光源装置と、該光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、該光変調装置により形成された画像を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
【0040】
本発明に係る画像表示装置では、光源装置より射出された光は光変調装置に入射される。そして、光変調装置により形成された画像が、投射装置によって投射される。このとき、光源装置より射出される光は、上述したように、スペックルノイズが抑えられた光であるため、この光源装置をプロジェクタに備えることにより、ぎらつきを抑えた鮮明な画像を表示することが可能となる。
【0041】
本発明に係る波長選択素子のモニタ装置では、上記の光源装置と、該光源装置から射出された光により被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。
【0042】
本発明に係るモニタ装置では、光源装置より射出された光は被写体を照射し、撮像手段により被写体を撮像する。このとき、上述したように、光源装置より射出される光は、上述したように、スペックルノイズが抑えられた光である。したがって、撮像手段により被写体を鮮明に撮像することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0043】
以下、図面を参照して、本発明に係る波長選択素子、波長選択素子の製造装置、光源装置、画像表示装置及びモニタ装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0044】
[第1実施形態]
本発明の波長選択素子の第1実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
波長選択素子3は、入射したレーザ光のうち所定の選択波長の光の一部(98〜99%程度)を選択して反射させる素子である。
本実施形態に係る波長選択素子3は、図1に示すように、基体12に4つの光選択領域A〜Dを一方向(1次元)に有している。各光選択領域A〜Dは、干渉縞が形成された円柱状の干渉領域a〜dを有しており、それぞれの干渉縞のピッチ(間隔)は異なっている。また、干渉領域a〜dはすべて同一の円柱状であり、所定の間隔をあけて形成されている。なお、各光選択領域A〜Dの干渉縞のピッチはすべて異なっていても、少なくとも1つの干渉領域a〜dの干渉縞のピッチが他の干渉領域a〜dの干渉縞のピッチと異なっていても良い。
また、各干渉領域A〜Dの境界部(境界部分)Kには、複数の種類の間隔の干渉縞が重なって露光されている。これは、マスクを用いた露光時に生じるマスクエッジによる回折光の影響により生じるものである。
【0045】
次に、図2に示すように、波長選択素子3に入射させるレーザ光を発光する発光素子31a〜31dを有する発光部31と、波長選択素子3との位置合わせについて説明する。
発光部31から射出された光を波長選択素子3の各光選択領域A〜Dの干渉領域a〜dに入射させるため、例えば、発光部31を波長変換素子3の長手方向に移動させ位置を調整する。このとき、発光部31から射出された光が、各干渉領域a〜dの境界部Kに入射すると、複数の方向に回折されるため、急激に光の選択効率が下がる。すなわち、波長選択素子3から射出される光の出力強度が低下する。これにより、発光部31から射出された光が干渉領域a〜dに入射していないことが分かる。また、干渉領域a〜d以外に光が入射した場合も波長選択素子3から射出される光の出力強度が小さいため、発光部31から射出された光が干渉領域a〜dに入射していないことが分かる。したがって、波長選択素子3から射出される光の出力強度が大きくなるように、発光部31と波長選択素子3との位置合わせを行う。
【0046】
本実施形態に係る波長選択素子3では、異なるピッチの干渉縞が形成された干渉領域a〜dを有する。この波長選択素子3を光源装置に用いて、干渉領域a〜dにそれぞれ光を入射させた場合、各干渉領域a〜dにおける選択波長を精度良く異ならせることができるため、波長選択素子3より射出される光のスペックルノイズを抑えることが可能となる。
また、隣接する2つの干渉領域a〜dが間隔をあけて形成されているため、入射した光が干渉領域a〜dから外れた場合、光の出力強度が低下する。また、隣接する干渉領域a〜dが間隔をあけて形成されているため、入射した光が干渉領域a〜dから外れた場合、出力強度が小さい。これらにより、複数の干渉領域a〜dに正確に光を入射させることが可能となる。特に、本実施形態では、各干渉領域A〜Dの境界部Kに複数種類の干渉縞が重なって露光されているため、発光部31と波長選択素子3との位置が合っていない場合、急激に出力強度が低下する。これにより、アライメントの不具合を判別し易く、発光部31から射出された光を波長選択素子3の最適な位置に入射させることが可能となる。
また、複数の干渉領域a〜dの形状が同一の円柱状であるため、干渉領域a〜dを簡易に形成することが可能となる。
【0047】
なお、波長選択素子3は、光選択領域A〜Dの境界部Kに複数の種類の干渉縞が重なって露光させた構成であったが、光選択領域A〜Dの境界部Kに必ずしも複数種類の干渉縞が重なって露光されていなくても良い。
また、干渉領域a〜dはすべて同一の円柱状としたが、大きさの異なる円柱状であっても良い。また、干渉領域a〜dの形状は円柱状に限らず、図3に示すように、光選択領域A〜Dごと異なる形状であっても良い。すなわち、光選択領域Aの干渉領域aの形状が三角柱状であり、光選択領域B,Cの干渉領域b,cの形状が四角柱状であり、光選択領域Dの干渉領域dの形状が円柱状であっても良い。さらに、発光部31の複数の発光素子31a〜31dの間隔に応じて、干渉領域a〜dのピッチを変えても良い。また、発光部31の複数の発光素子31a〜31dの開口部の大きさに応じて、図1に示す干渉領域a〜dの露出面a1〜d1の径、すなわち、各干渉領域a〜dの直径の大きさを変えても良い。
また、本実施形態では、干渉領域a〜dが円柱形状であったが、図4に示すように、5つの光選択領域A〜E全体にそれぞれ干渉領域a〜eが形成された波長選択素子2であっても良い。
【0048】
[第2実施形態]
次に、本発明に係る第2実施形態について、図5を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の図面において、上述した第1実施形態に係る波長選択素子3と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る波長選択素子4では、隣接する2つの干渉領域a〜dが重なっている点において、第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。
【0049】
波長選択素子4は、隣接する干渉領域a〜dの一部が重なっている。すなわち、干渉領域aと干渉領域bとは重なり領域L1aを有し、干渉領域bと干渉領域cとは重なり領域L2aを有し、干渉領域cと干渉領域dとは重なり領域L3aを有している。この干渉領域a〜dの重なり領域L1a〜L3aは、入射した光の選択効率が低下する領域であるため、干渉領域a〜dのうち重なり領域L1a〜L3a以外の領域L1b〜L4bに光を入射させる。
【0050】
次に、図5に示すように、波長選択素子4に入射させるレーザ光を発光する発光素子31a〜31dを有する発光部31と、波長選択素子4との位置合わせについて説明する。
波長選択素子4の干渉領域A〜Dの重なり領域L1a〜L3a以外の領域L1b〜L4dに光を入射させるために、発光部31を波長変換素子3の長手方向に移動させ位置を調整する。このとき、発光部31から射出された光が、各干渉領域a〜dの重なり領域L1a〜L3aに入射すると、波長選択素子4から射出される光の選択効率が急激に低下する。すなわち、波長選択素子4から射出される光の出力強度が低下する。したがって、発光部31から射出された光が干渉領域a〜dの重なり領域L1a〜L3a以外の領域L1b〜L4dに入射しているかが分かるため、波長選択素子4から射出される光の出力強度が大きくなるように、発光部31と波長選択素子4との位置合わせを行う。
【0051】
本実施形態に係る波長選択素子4では、発光部31の発光素子31a〜31dのピッチが非常に狭く、開口部も狭い場合に有効である。すなわち、干渉領域a〜dを重ねず、干渉領域a〜dを小さくした際には、出力強度が低下する干渉領域a〜dの境界部分で干渉領域a〜dが埋まってしまい、所定の選択波長を選択することができなくなるおそれがある。したがって、発光素子31a〜31dのピッチS1より直径S2の大きい干渉領域a〜dを形成し、重ねることにより、所定の選択波長を選択可能な干渉領域L1b〜L4bを大きくすることができる。また、重なり領域L1a〜L3aの大きさを調整することにより、所定の選択波長を選択可能な干渉領域L1b〜L4bの大きさを調整することができるため、発光部31に最適な波長選択素子4を得ることが可能となる。
したがって、良好なアライメントを行いつつ、発光素子31a〜31dのピッチが狭い発光部31に対応可能な干渉領域a〜dを有する波長選択素子4を提供することが可能となる。
【0052】
[第3実施形態]
次に、本発明に係る第3実施形態について、図6を参照して説明する。
本実施形態に係る波長選択素子5では、光選択領域A〜Jが2次元である点において、第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。
【0053】
波長選択素子5は、図6に示すように、光選択領域A〜Eを一方向に有しており、一方向に直交する側に同様に光選択領域F〜Jを一方向に有している。また、光選択領域A〜Jには第1実施形態と同様の円形状の干渉領域a〜jが形成されている。このように、2次元の光選択領域A〜Jを有する波長選択素子5の場合も1次元の場合と同様に、各干渉領域a〜jの干渉縞のピッチはすべて異なっていても、少なくとも1つの干渉領域a〜jが他の干渉領域a〜jの干渉縞のピッチと異なっていても良い。
【0054】
本実施形態に係る波長選択素子5では、干渉領域a〜jが2次元に配列されているため、例えば、発光部の発光素子が2次元に配列されている場合でも対応することが可能である。また、干渉領域a〜jが2次元に配列された波長選択素子5を用いることにより、1次元に複数の干渉領域a〜jが配列された波長選択素子に比べて、波長選択素子5を光源装置に用いた方が、装置の小型化を図ることが可能となる。
【0055】
[第4実施形態]
次に、本発明に係る第4実施形態について、図7を参照して説明する。
本実施形態に係る波長選択素子6では、光選択領域A〜Eの干渉領域a〜eの形状が厚み方向に異なる点において、第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。
【0056】
波長選択素子6は、図7に示すように、厚み方向(光が進行する方向)に、干渉領域a〜eの形状が異なる。具体的には、干渉領域a〜eの形状は、干渉領域a〜eの露出面a1〜e1から露出面a2〜e2に向かって厚み方向に垂直な方向の断面積が漸次大きくなるテーパー形状となっている。すなわち、干渉領域a〜eの露出面a1〜e1に比べて、露出面a2〜e2の大きさの方が大きい。
また、波長選択素子6の露出面a1〜e1から光を入射し、露出面a2〜e2から光を射出させる。
【0057】
本実施形態に係る波長選択素子6では、光を入射させる露出面a1〜e1の大きさが、露出面a2〜e2の大きさに比べて小さいため、入射した光が波長選択素子6の干渉領域a〜eから外れた場合、急激に光の選択効率が低下するので、発光部と波長選択素子6との位置合わせの不具合を容易に判断することが可能となる。
また、波長選択素子6の内部を伝播する光Lは若干広がるため、射出側の露出面a2〜e2の大きさを入射側の露出面a1〜e1より大きくすることにより、干渉領域a〜eを外れることなく光Lは射出される。これにより、波長選択素子6に入射した光の利用効率を向上させることが可能となる。
【0058】
なお、本実施形態では、厚み方向に、干渉領域a〜eの形状が異なる構成として、テーパー形状を例に挙げて説明したが、これに限らず、厚み方向に段階的に断面積が大きくなる形状や、断面積が大きくなったり、小さくなったりする形状であっても良い。
また、光Lの広がりが小さい場合、波長選択素子6の露出面a2〜e1から光を入射し、露出面a1〜e1から光を射出させても良い。
【0059】
[第5実施形態]
次に、本発明の波長選択素子の製造装置の第5実施形態について、図8から図12を参照して説明する。
なお、本発明の波長選択素子の製造装置では、上述した波長選択素子2,3,4,5,6のいずれも製造可能であるが、本実施形態では、波長選択素子2の製造方法について説明する。
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置1は、図8に示すように、レーザ光を照射する光源10と、光源10から射出されるレーザ光の射出方向を調整する入射角調整部20とを備えている。この光源10としては、例えば、エキシマレーザ(波長:120nm〜360nm)を用いることが可能である。
なお、本実施形態の製造装置1では、基体(例えば、ガラス)12に5つの光選択領域A〜Eを形成する場合について説明する。
【0060】
また、波長選択素子2の製造装置1は、光源10から射出されたレーザ光の一部を透過させ残りのレーザ光を反射させるハーフミラー11と、ハーフミラー11を透過したレーザ光を基体12に反射させる反射ミラー13とを備えている。このハーフミラー11は、入射したレーザ光が基体12に向かって反射されるように、レーザ光の中心軸に対して傾斜して配置されている。これにより、ハーフミラー11において反射した露光ビームLAは、基体12の法線に対して角度θAをなして入射する。なお、波長選択素子2に入射するレーザ光の出力強度にもよるが、基体12としては耐熱性が高い材質からなることが好ましい。
反射ミラー13もハーフミラー11と同様に、レーザ光の中心軸に対して傾斜して配置されている。また、反射ミラー13において反射した露光ビームLBは、基体12の法線に対して角度θBをなして入射する。
また、露光ビームLA及び露光ビームLBのビーム径は、例えば500μmである。
【0061】
入射角調整部20は、反射ミラー13に設けられており、回転軸Mを中心に反射ミラー13を回転させるものである。すなわち、入射角調整部20は、反射ミラー13を回転させることで露光ビームLBの反射方向を変えることにより、基体12に入射する露光ビームL2の入射角θBを変化させることが可能となっている。
また、基体12には、ハーフミラー11において反射された露光ビームLAと、反射ミラー13において反射された露光ビームLBとが、角度θ(入射角θAと入射角θBとの和)をなして照射され、多重露光が行われる。また、この角度θにより、基体12に形成される干渉縞の間隔が変わる。
なお、基体12には、各光選択領域A〜Eにおいて選択される選択波長の1/2の長さに略等しくなるように干渉縞を形成する。
また、角度θは例えば40度〜140度である。さらに、光選択領域A〜Eごとの入射角θBの変化量は0〜20度となるように、露光ビームLBの入射角θBが調整される。これにより、各光選択領域A〜Eに形成される干渉縞の間隔は10nm程度変化する。
【0062】
また、本実施形態では、基体12に5つの光選択領域A〜Eに露光ビームLA,LBを照射し、選択波長の異なる光選択領域A〜Eを形成する。すなわち、使用する発光部31として、図9に示すように、5つの発光素子31a〜31eを有する発光部31を用いる場合、発光素子31a〜31eの配置に対応した位置に光選択領域A〜Eを形成する。具体的には、発光部31の隣接する発光素子31a〜31e間の間隔K1が250μmであり、図8に示すように、光選択領域A〜Eの長さ方向の幅K2も250μmである。
【0063】
本実施形態では、マスク21を用いて各光選択領域A〜Eを多重露光する。マスク21には、図10に示すように、光選択領域A〜Eに対応した開口部21aが形成されている。なお、図1に示すような円形状の干渉領域a〜dを形成するには、円形状の開口部を有するマスクを用いれば良い。すなわち、干渉領域a〜dの形状に応じた開口部を有するマスクを適宜用いてれば良い。このようなマスク21により、開口部21aに対応した光選択領域A〜Eのみ多重露光され、それ以外の光選択領域に入射する露光ビームLA,LBを遮光するようになっている。
さらに、基体12には移動機構15が設けられている。この移動機構15により、多重露光する光選択領域A〜Eごとに、基体12を長さ方向に移動させ、所望の光選択領域A〜Eを多重露光するようになっている。
なお、マスク21の開口部21aの寸法K3は、光選択領域A〜Eの幅K2と同じく250μmである。
なお、マスク21としては光選択領域A〜Eごとに異なるものを用いても良いが、本実施形態では、光選択領域A〜Eの幅K2が等しいため、基体12を長さ方向に250mずつ移動させることにより光選択領域A〜Eを多重露光する。
【0064】
次に、以上の構成からなる本実施形態の製造装置1を用いて、波長選択素子2を製造する方法について説明する。
まず、図11(a)に示すように、光選択領域Aに開口部21aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク21を接触させる。そして、入射角調整部20により、光源10からレーザ光を射出し露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ=θ1となるように調整され、光選択領域Aを多重露光する。
次に、図11(b)に示すように、光選択領域Bに開口部21aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク21を接触させる。そして、入射角調整部20により、反射ミラー13が回転され、光源10からレーザ光を射出し露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θは、θ1より大きいθ2となるように調整され、光選択領域Bを多重露光する。
【0065】
さらに、光選択領域A,Bと同様に、光選択領域Cに開口部21aが位置するようにマスク21を基体12に接触させる。そして、入射角調整部20により、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θが、θ2より大きいθ3となるように調整され、光選択領域Cを多重露光する。次に、光選択領域Dも同様に、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θが、θ3より大きいθ4となるように調整され、多重露光する。さらに、光選択領域Eも同様に、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θが、θ4より大きいθ5となるように調整され、多重露光する。
このように、各光選択領域A〜Eに入射する露光ビームLA,LBのなす角θを調整することにより、基体12の各光選択領域A〜Eに形成される干渉縞のピッチが異なる。したがって、各光選択領域A〜Eにおける選択波長がλ1〜λ5となるように、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θを調整する。
【0066】
以上の製造装置1により製造された波長選択素子2を備えた光源装置30について説明する。
光源装置30は、図12に示すように、発光部31と、波長選択素子2とを備えている。
発光部31は、図12に示すように、レーザ光を発する5つの発光素子(半導体レーザ:LD)31a,31b,31c,31d,31eを備えている。これらの発光素子31a〜発光素子31eは、いずれも支持部31fに支持されている。発光素子31a〜発光素子31eから射出される光のピーク波長は、概ね一致している。ただし、完全に一致している必要は無く、多少のばらつきがあっても構わない。通常は、発光素子の製造誤差等により、数nm程度異なることが多い。
【0067】
波長選択素子2は、入射したレーザ光のうち所定の選択波長の光(図8に示す破線)W1の一部(98〜99%程度)を選択して発光部31に向かって反射させることによって発光素子31a〜31eの共振器ミラーとして機能するとともに、残りのレーザ光(図8に示す二点鎖線)W2を透過させるものである。波長選択素子2としては、例えば、周期格子を有するホログラムのような光学素子を用いることができる。
発光部31から射出された基本波の光(図8に示す実線)W3は、発光部31と波長選択素子2との間で反射を繰り返し、増幅された後、レーザ光W2として、波長選択素子2から射出されるようになっている。波長選択素子2は様々な波長の光を透過させるが、そのうち、所定の波長の光だけが増幅されている。増幅された光の強度は、他の波長の光の強度と比較して著しく高い。よって、波長選択素子2を透過した光W2は、ほぼ単一波長の光とみなすことができる。この光W2の波長は、波長選択素子2の選択波長、つまり波長選択素子2が反射する光W1の波長とほぼ同一である。波長選択素子2は、所定の選択波長の光の一部(98〜99%程度)を反射するので、その残り(1〜2%程度)の光が出力光として利用されることになる。
【0068】
ここで、波長選択素子2を構成する1つの基体において、発光素子31a、31b,31c,31d,31eから射出された光が選択される光選択領域を、それぞれ光選択領域A、B,C,D,Eとする。ただし、光選択領域A〜Eは、実際には選択波長や歪みの大きさが徐々に変化する連続した領域であるため、これらの間に物理的な境界は存在しない。
また、光選択領域A〜Eによって反射される光W1の波長はそれぞれλ1,λ2,λ3,λ4,λ5となる。
そして、このように、波長選択素子2によって反射される光W1の波長が、光選択領域A,B,C,D,Eごとに異なることにより、発光部31と波長選択素子2との間で反射を繰り返し、増幅された後、波長選択素子2から射出される光W2の波長も、光選択領域A,B,C,D,Eごとに異なったものとなる。先に説明したとおり、波長選択素子2から射出される光W2の波長は、波長選択素子2によって反射される光W1の波長とほぼ同一である。よって、波長選択素子2の光選択領域A,B,C,D,Eから射出される光W2の波長は、それぞれλ1,λ2,λ3,λ4,λ5となる。
【0069】
次に、本実施形態に係る光源装置30の具体例について説明する。
まず、発光素子31a〜発光素子31eは、赤色の半導体レーザであり、いずれも射出される光のピーク波長は630nmとなっている。このピーク波長は、すべての発光素子31a〜発光素子31eにおいて、ぴったりと一致している必要は無く、多少のばらつきがあっても構わない。通常は、発光素子の製造誤差等により、数nm程度異なることが多い。そして、このとき、波長選択素子2の光選択領域A,B,C,D,Eにおける選択波長λ1,λ2,λ3,λ4,λ5が、それぞれ630nm,629nm,628nm,627nm,626nm(選択波長の差が、最大で4nm)となるように露光ビームLA,LBを照射する。これにより、波長選択素子2の光選択領域A〜Eから射出される光W2の波長もそれぞれ630nm,629nm,628nm,627nm,626nmとなる。
【0070】
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置1及び製造方法では、入射角調整部20により、露光ビームLBの基体12に入射する入射角θBを調整することができるため、基体12の各光選択領域A〜Eに形成される干渉縞の間隔を変化させることができる。すなわち、入射角調整部20により、光選択領域A〜Eごとに所定の選択波長が選択されるように露光ビームLBの入射角を調整することができる。したがって、簡易な構成で、1つの基体12上の光選択領域A〜Eごとに選択される光の選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0071】
また、本実施形態に係る波長選択素子2を備えた光源装置30では、たとえ、複数の発光素子から射出されるレーザ光のピーク波長が同じであったとしても、発光素子31a〜31eから射出されたレーザ光は帯域幅を持っているので、帯域幅内で異なる波長の光が増幅されて取り出される。すなわち、発光素子31a〜31eから射出されたそれぞれの光は、波長選択素子2のそれぞれの光選択領域A〜Eにおいて共振すると、各領域から射出される共振器ミラー構造において増幅された光の波長が異なることになる。すなわち、本発明は、従来のように、波長選択素子が単一波長の光を射出するものではないため、波長選択素子を透過した光の波長帯域は全体として広がることになる。これにより、波長選択素子2の各光選択領域A〜Eから射出された増幅光同士のコヒーレンスが低減するため、スペックルノイズを抑えることが可能となる。
つまり、本実施形態の波長選択素子2の製造装置1は、簡易な構成で、複数のレーザ光同士のコヒーレンスを低減させ、スペックルノイズを抑えた波長選択素子を製造することが可能である。
【0072】
なお、反射ミラー13を固定し、ハーフミラー11に入射角度調整部を設けて基体12に入射するレーザ光の入射角θAを調整させても良い。さらには、ハーフミラー11及び反射ミラー13のいずれにも入射角度調整部を設けて、露光ビームLAの入射角θAと露光ビームLBの入射角θBとを調整しても良い。この構成では、移動機構15により基体12を移動させなくても所望の光選択領域A〜Eに露光ビームLA,LBが照射されるため、移動機構15を用いなくても良い。
また、基体12を長さ方向に移動させたが、基体12の位置を固定しマスク21を移動させて光選択領域A〜Eの露光位置を変えても良い。
【0073】
また、干渉縞の間隔を光選択領域A〜Eごとに変える方法として、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θを調整したが、例えば、露光ビームLA及び露光ビームLBを平面波あるいは球面波にすることにより干渉縞のピッチを変えることも可能である。
なお、光選択領域A〜Eの幅K2は、使用する発光部31の発光素子31a〜31e間の間隔K1に応じてマスク21の開口部21aの大きさを変える等により適宜変更が可能となっている。
また、本実施形態では、隣接する光選択領域A〜Eに露光ビームLA,LBが入射しないようにマスク21を用いて各光選択領域A〜Eを多重露光したが、隣接する光選択領域A〜Eに露光ビームLA,LBが入射しても影響を及ぼさないような材質の基体12であれば、マスク21を用いなくても良い。
【0074】
[第6実施形態]
次に、本発明に係る第6実施形態について、図13から図15を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第5実施形態に係る波長選択素子2の製造装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置40では、集光素子を備える点において第5実施形態と異なる。その他の構成においては第5実施形態と同様である。
【0075】
基体12の露光面12aに、図13(a)に示すように、マスク41を接触させて多重露光する。このマスク41には、図13(b)に示すように、円形状の開口部41aが形成されており、この開口部41aに集光レンズ(集光素子)42が嵌め込まれている。これにより、マスク41は、開口部41a以外に入射したレーザ光を遮光するようになっている。
集光レンズ42の直径D1は、図13(b)に示すように、光選択領域A〜Eの露光面12aの大きさより若干小さくなっており、例えば500μmである。
【0076】
次に、以上の構成からなる本実施形態の製造装置40を用いて、波長選択素子2を製造する方法について説明する。
まず、第5実施形態と同様に、光選択領域Aに開口部41aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク41を接触させる。そして、入射角調整部20により、反射ミラー13が露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ=θ1となるように調整され、集光レンズ42に露光ビームLA,LBが入射される。
次に、第5実施形態と同様に、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ2,θ3,θ4,θ5となるように反射ミラー13を調整し、光選択領域B,C,D,Eを多重露光する。このとき、集光レンズ42に入射された露光ビームLA,LBは光選択領域A〜Eの内側に向かって集光する。これにより、露光ビームLA,LBが隣接する光選択領域A〜Eに広がることを防ぐことができる。具体的には、光選択領域Aを多重露光する場合に、光選択領域Bに露光ビームLA,LBが広がることを防止できる。なお、集光レンズは、露光ビームが広がることが防止できれば良いので、ゆるくビームを絞る程度で良く、焦点位置が非常に遠いような集光レンズを用いても良い。
【0077】
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置40及び製造方法では、集光レンズ42を備えることにより、露光ビームLA,LBが隣接する光選択領域A〜Eに広がることを防ぐことができるため、隣接する光選択領域A〜E間で干渉縞が混ざることを防止することが可能となる。したがって、光選択領域A〜Eごとに所望の干渉縞を形成することができるため、光選択領域A〜Eごと選択される光の選択波長を精度良く異ならせることが可能となる。
【0078】
なお、集光レンズ42により露光ビームLA,LBを集光させているため、マスク41を用いず、集光レンズ42のみであっても良い。
また、マスク41を移動させたが、図14に示すように、曲率の等しい複数の集光レンズ42a〜42eが配列されたマスク45であっても良い。このマスク45を用いた場合も、上述したように、各集光レンズ42a〜42eに入射する露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角がθ1〜θ5となるように露光ビームLBの入射角θBを調整し、光選択領域A〜Eを多重露光する。この構成では、基体12あるいはマスク45を移動させる必要がないため、マスク45と基体12とのアライメントが容易になる。
【0079】
[第6実施形態の変形例]
図13に示す第6実施形態では、1つの集光レンズ42を備えたマスク41を用いたが、曲率の異なる複数の集光レンズ46a〜46eが配列されたマスク47であっても良い。このような変形例について、図15を参照して説明する。
集光レンズ46a〜46eの曲率は、R1,R2,R3,R4,R5であり、すべて異なっている。また、光源10,ハーフミラー11及び反射ミラー13が基体12の長さ方向に移動する。これにより、各集光レンズ46a〜46eに同じ方向から露光ビームLA及び露光ビームLBを入射させた場合、集光レンズ46a〜46eの曲率の違いにより光の屈折角が異なる。したがって、基体12の内部において露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θが異なるため、基体12の各光選択領域A〜Eに生じる干渉縞の間隔も異なる。したがって、このようなマスク47を用いた構成では、入射角調整部20を設けず反射ミラー13を固定させて良い。すなわち、曲率の異なる集光レンズ46a〜46eが各光選択領域A〜Eに入射する露光ビームLA,LBの入射角を調整する入射角調整部として機能する。
なお、マスク47を用いた場合、光選択領域A〜Eごとに露光ビームLA,LBを照射しても良いが、光選択領域A〜Eを包括するビーム径を有する露光ビームLA,LBを用いて、光選択領域A〜Eを一括照射しても良い。
【0080】
[第7実施形態]
次に、本発明に係る第7実施形態について、図16を参照して説明する。
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置50では、回折素子を備える点において第5実施形態と異なる。その他の構成においては第5実施形態と同様である。
【0081】
基体12の露光面12aに、図16(a)に示すように、マスク51を接触させて多重露光する。このマスク51には、図16(b)に示すように、矩形状の開口部51aが形成されており、この開口部51aに回折レンズ(回折素子)52が嵌め込まれている。
回折レンズ52の大きさは、光選択領域A〜Eのそれぞれの露光面12aとほぼ同じ大きさとなっている。具体的には、回折レンズ52の大きさは、図16(b)に示すように、基体12の長さ方向の寸法E1が250μmであり、図16(a)に示すように、露光面12a内の幅E2が250μmである。
【0082】
回折レンズ52は、図16(a)に示すように、同心円状の輪帯の格子周期構造で周縁部に向かうに伴い格子周期が小さくなっている。また、回折レンズ52の断面形状は、図16(b)に示すように、鋸歯状になっている。この回折レンズ52は位相型回折格子であり、波長オーダーの輪帯の位相を変化させることにより、集光作用及び結像作用を有するレンズである。
【0083】
次に、以上の構成からなる本実施形態の製造装置50を用いて、波長選択素子2を製造する方法について説明する。
まず、第5実施形態と同様に、光選択領域Aに開口部51aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク51を接触させる。そして、入射角調整部20により、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ=θ1となるように調整され、回折レンズ52に露光ビームLA,LBが入射される。
次に、第5実施形態と同様に、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ2,θ3,θ4,θ5となるように反射ミラー13を調整し、光選択領域B,C,D,Eを多重露光する。このとき、回折レンズ52に入射された露光ビームLA,LBは光選択領域A〜Eの内側に向かって回折する。これにより、露光ビームLA,LBが隣接する光選択領域A〜Eに広がることを防ぐことができる。具体的には、光選択領域Aを多重露光する場合に、光選択領域Bに露光ビームLA,LBが広がることを防止できる。
【0084】
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置50及び製造方法では、回折レンズ52を備えることにより、光選択領域A〜Eの内側に向かって露光ビームLA,LBが回折するため、第6実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、回折レンズ52は、例えば、フォトリソグラフィ法及びエッチングにより簡易に製造することができるため、製造装置50全体のコストを抑えることが可能となる。
【0085】
[第8実施形態]
次に、本発明に係る第8実施形態について、図17を参照して説明する。
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置60では、入射角調整部20が液晶レンズ(液晶素子)61である点において第5実施形態と異なる。すなわち、入射角調整部20を設けず反射ミラー13は固定されている。また、その他の構成においては第5実施形態と同様である。
【0086】
基体12の露光面12aに、図17(a)に示すように、マスク61を接触させて多重露光する。このマスク61には、図17(b)に示すように、矩形状の開口部61aが形成されており、この開口部61aに液晶レンズ(入射角調整部)62が嵌め込まれている。
液晶レンズ62は、図17(b)に示すように、一対の光透過性を有する第1基板63及び第2基板64を備え、この第1基板63及び第2基板64の間に設けられた封止材65により液晶66が充填された構成になっている。
【0087】
第1基板63の液晶66が設けられた側には、図17(a)に示すように、円形状の中心電極63aと、この中心電極63aの回りに、半径の異なる複数の同心円の輪帯電極63bとが形成されている。一方、第2基板64の液晶66が設けられた側には、図17(b)に示すように、一面に共通電極64aが形成されている。また、これら電極63a,63b,64aは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)で形成されている。形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法で基板63,64の全面にITO膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によって所望の形状に形成する。また、中心電極63aと輪帯電極63bとは引き出し電極(図示略)により電気的に接続されている。
また、中心電極63aと共通電極64aとには電源Vが接続されており、中心電極63aと共通電極64aとの間に電圧が印加されるようになっている。なお、電源Vにより印加される電圧の波形は、正弦波の波形となっている。
【0088】
電源Vにより、中心電極63a及び輪帯電極63bと共通電極64aとの間に電圧が印加されていない状態では、液晶66の配向状態は変化していないため、液晶レンズ62より入射した光は、液晶66内を直進する。そして、電源Vにより、中心電極63a及び輪帯電極63bと共通電極64aとの間に印加する電圧を変化させると、液晶66の配向が変わるため、液晶レンズ62から射出される光の回折角が変化する。これにより、露光ビームLA,LBの集光位置は電圧の変化とともに変わる。このようにして、液晶レンズ62により、入射した露光ビームLA,LBの基体12に入射する入射角θA,θBを調整可能となっている。
【0089】
次に、以上の構成からなる本実施形態の製造装置60を用いて、波長選択素子2を製造する方法について説明する。
まず、第5実施形態と同様に、光選択領域Aに開口部61aが位置するように移動機構15により基体12を移動させ、基体12の露光面12aに、マスク61を接触させる。そして、電源Vにより、光源10からレーザ光を射出し露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ=θ1となるように液晶66の配向状態が調整され、液晶レンズ62から基体12に露光ビームLA,LBが入射される。
次に、第5実施形態と同様に、電源Vにより、露光ビームLAと露光ビームLBとのなす角θ2,θ3,θ4,θ5となるように液晶66の配向を調整し、光選択領域B,C,D,Eを多重露光する。このとき、液晶レンズ62に入射された露光ビームLA,LBは光選択領域A〜Eの内側に向かって回折する。これにより、露光ビームLA,LBが隣接する光選択領域A〜Eに広がることを防ぐことができる。具体的には、光選択領域Aを多重露光する場合に、光選択領域Bに露光ビームLA,LBが広がることを防止できる。
【0090】
本実施形態に係る波長選択素子2の製造装置60及び製造方法では、中心電極63a及び輪帯電極63bと共通電極64aに印加する電圧の制御のみで、光選択領域A〜Eに入射する露光ビームLA,LBの入射角を調整することができる。これにより、反射ミラー13を回転させる入射角調整部を設ける必要がないため、露光ビームLA,LBと基体12との位置合わせが簡易となるので、製造に要する工数を抑えることが可能となる。
【0091】
なお、マスク61を基体12の露光面12aに接触させて設けたが、基体12の露光面12aに接触させず、液晶レンズ62を露光ビームLBの光路上に配置させても良い。この構成では、露光ビームLAの基体12に入射する入射角θAを固定し、液晶レンズ62の中心電極63a及び輪帯電極63bと共通電極64aに印加する電圧を制御することで、露光ビームLBの基体12に入射する入射角のみ変更させることが可能となる。
また、複数の液晶レンズが配列されたマスクを用いても良い。この構成では、各液晶レンズを構成する中心電極63a及び輪帯電極63bの半径を液晶レンズごとに異ならせる。これにより、いずれの液晶レンズに印加する電圧を同じにしても、射出するレーザ光の回折角を異ならせることが可能となるため、液晶レンズの電圧の制御が容易となる。
さらに、入射角調整部として液晶レンズ62を用いたが空間光変調器であっても良い。
【0092】
[第9実施形態]
次に、本発明に係る第9実施形態について、図18を参照して説明する。
本実施形態では、上記第5実施形態の波長選択素子2及び波長変換素子81を備える光源装置80について説明する。
【0093】
本実施形態に係る光源装置80は、図18に示すように、発光部31と、発光部31から射出された光の波長を変換する波長変換素子81と、波長変換素子81により変換した波長を選択して反射させる波長選択素子2とを備えている。
発光部31は、支持部31fに、発光素子31a,31b,31c,31d,31eの5つが直線状に支持された構成となっている。発光素子31a〜発光素子31eから射出される光のピーク波長λ0は、概ね一致している。ただし、完全に一致している必要は無く、多少のばらつきがあっても構わない。通常は、発光素子の製造誤差等により、数nm程度異なることが多い。ピーク波長λ0は、例えば、青色のレーザ光を射出する青色レーザ光源装置の場合は920nm、緑色のレーザ光を射出する緑色レーザ光源装置の場合は1060nm、赤色のレーザ光を射出する赤色レーザ光源装置の場合は1240nmである。ただし、この波長は単なる一例に過ぎない。
【0094】
波長変換素子(第2高調波発生素子、SHG:Second Harmonic Generation)81は、入射光をほぼ半分の波長に変換する非線形光学素子である。
発光部31から射出され、波長選択素子2に向かう光W3は、波長変換素子81を通過することによって、ほぼ半分の波長の光に変換される。波長変換素子81による波長変換効率は非線形の特性を有しており、例えば、波長変換素子81に入射するレーザ光の強度が強いほど、変換効率が向上する。また、波長変換素子81の変換効率は40〜50%程度である。つまり、発光部31から射出されたレーザ光のすべてが、所定波長のレーザ光に変換されるわけではない。
【0095】
波長変換素子81としては、板形状のものを用いている。波長変換素子81は、複数の発光素子31a〜発光素子31eに対応して5つの領域P,Q,R,S,Tに分かれている。すなわち、発光素子31a,31b,31c,31d,31eから射出された光が通過する領域を、それぞれ領域(光通過領域)P,Q,R,S,Tとする。
【0096】
また、波長変換素子81は、領域P〜領域Tごとに分極周期構造、つまり、分極が互いに反転したドメインの繰り返し構造を有している。この分極周期構造内を光が透過することにより、入射した光の波長を変換するようになっている。この波長変換素子81の領域P,Q,R,S,Tの各ドメインのレーザ光の中心軸O方向の幅(以下、「ピッチ」という)は、それぞれΛ1,Λ2,Λ3,Λ4,Λ5となっている。ピッチΛ1〜Λ5はそれぞれ異なっている。
このような分極周期構造は、例えば、特開平4−19719号公報に記載されている製造方法を応用して製造することができる。すなわち、まず、非線形強誘電体材料(例えばLiTaO3)からなる基板に、レーザ光の中心軸O方向に沿って電極が有る領域と無い領域とが交互に並んだストライプ状の電極パターンを形成する。この時、各電極パターンの幅及び電極パターン同士の間隔は、領域P,Q,R,S,Tにおける各ドメインのピッチが、それぞれΛ1,Λ2,Λ3,Λ4,Λ5となるように最適化される。つまり、電極パターンの幅及び間隔は、領域P,Q,R,Sにおいてそれぞれ異なったものとする。次に、これら電極パターンにパルス状の電圧を印加することにより、図18に示したような分極周期構造が得られる。このようにして分極周期構造を形成した後、通常電極パターンは除去されるが、そのまま残しておいても良い。
このように、波長変換素子81は、領域P〜領域Tにおいて、それぞれ周期(ピッチ)の異なる分極反転構造を有している。よって、領域P〜領域Tを通過した光は、ピーク波長λ0の光に含まれる様々な波長成分のうち、互いに若干異なる波長λ01〜λ05の成分に変換作用を受け、それぞれ若干異なる波長λ1,λ2,λ3,λ4,λ5に変換される。
【0097】
波長選択素子2は、波長変換素子81によって所定波長λ1〜λ5に変換されなかったレーザ光W1(つまり、波長λ01〜λ05の光)のみを選択して発光部31に向かって反射させ、それ以外のレーザ光を透過させるものである。波長選択素子2は第5実施形態の製造装置1により製造された波長選択素子2を用いる。
【0098】
波長選択素子2によって反射された光W1(図18に示す破線)は、再び波長変換素子81を通過し、発光素子31a〜31eに戻る。発光素子31a〜31eへ戻された光は、一部そこで吸収されて熱となってしまうが、大部分は発光のエネルギーとして用いられたり、発光素子31a〜31e内で反射されて再度発光素子31a〜31eから射出されたりすることで、有効に利用される。
【0099】
一方、波長変換素子81によって波長選択素子2を通過する波長λ1〜λ5に変換された光W2(図18に示す二点鎖線)は、波長選択素子2を透過する。
以上説明したように、発光部31から射出された光W3は、発光部31と波長選択素子2との間で反射を繰り返し、所定の波長に変換された変換光W2(図18に示す二点鎖線)が、波長選択素子2から射出されるようになっている。つまり、波長選択素子2は、第5実施形態の波長選択素子2とは若干作用が異なるものの、発光素子31a〜31eの共振器ミラーとしての機能を有している。
【0100】
本実施形態に係る光源装置80では、領域P〜Tにおけるドメインのピッチを変えることにより、異なる波長λ1〜λ5への変換を可能とした波長変換素子81と、選択波長が異なる複数の光選択領域A〜Eを備えた波長選択素子2との組み合わせにより、波長選択素子2から射出される光の波長を互いに異ならせることができる。したがって、波長選択素子2から射出される光の帯域が、すべての領域から同一の光が射出される場合に比べて広がるため、レーザ光同士のコヒーレンスが低減する。その結果、スペックルノイズを抑えた光源装置80を得ることが可能となる。
【0101】
なお、本実施形態では、複数の発光素子31a〜発光素子31eとして、ピーク波長が概ね一致するものを用いたが、ピーク波長の異なる発光素子を積極的に用いるようにしても良い。すなわち、ピーク波長がそれぞれλ01,λ02,λ03,λ04,λ05を用い、光選択領域A〜Eにおいて、発光素子31a〜発光素子31eのそれぞれのピーク波長と同じ波長の光が選択されるように、波長選択素子2を製造すれば良い。このように、発光素子31a〜発光素子31eそれぞれのピーク波長と、波長選択素子2の光選択領域A〜Eにおける選択波長とを一致させることにより、光の利用効率を向上させることが可能となる。
【0102】
[第10実施形態]
次に、本発明に係る第10実施形態について、図19を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置90では、ペルチェ素子92を備える点において、第9実施形態と相違している。それ以外の点は、第9実施形態と同様である。なお、本実施形態の説明において、上述した第9実施形態に係る光源装置80と構成を共通とする箇所には、同一符号を付けて、その説明を省略する
【0103】
第9実施形態の波長変換素子81では、分極周期構造のドメインのピッチΛ1〜Λ5がそれぞれ異なっており、この順番に徐々に小さな値となっていたが、本実施形態の波長変換素子91では、後に説明するペルチェ素子92による作用を受けていない時、ピッチΛ1〜Λ5はほぼ同一となっている。このように、ドメインのピッチΛ1〜Λ5がそれぞれ等しい波長変換素子91も、第9実施形態で説明したような方法に従って製造することが可能である。第9実施形態で説明した製造工程において、パルス状の電圧を印加するために使用する電極パターンの幅及び間隔を、領域P,Q,R,S,Tにおいて、すべて同じにすれば良い。
【0104】
ペルチェ素子(温度変化手段)92は、波長変換素子91の発光部31から射出された光が入射する入射端面91cに垂直な一端面(領域P側の端面)91dに接着されている。ペルチェ素子92は、波長変換素子91に適度の温度勾配を付与するために使用される。温度勾配は、波長変換素子91の各領域P〜Tにおいて、発光素子31a〜31eから射出された光W3が所望の波長λ1〜λ5に変換されるように、制御されなければならない。ペルチェ素子92は、このような適切な温度勾配が得られるように制御され、波長変換素子91を加熱したり、冷却したりする。
【0105】
ペルチェ素子92の制御は、波長変換素子91の入射端面91cの領域P〜Tごとに設けられた、温度センサ93a,93b,93c,93d,93eを用いて行われる。すなわち、温度センサ93a〜温度センサ93eにより測定された温度に応じて、ペルチェ素子92に流す電流が制御される。なお、これらの温度センサ93a〜93eは、波長変換素子91に入射する光W3や、波長変換素子91から戻ってくる光W1の経路を避けた位置に設けられており、これらの光に対して影響を及ぼすことがない構成となっている。
【0106】
ここで、ペルチェ素子92によって付与される温度勾配は、波長変換素子91のペルチェ素子92が設けられている端面91d側(領域P側)から反対の端面91a側(光選択領域A側)に向かうに従って、徐々に低温となるように制御されている。つまり、波長変換素子91には、入射するレーザ光の中心軸Oに対して垂直な方向に、高温から低温へと徐々に変化する温度勾配が付与されている。この温度勾配に従って、波長変換素子91の屈折率が変化するとともに、熱膨張によるドメインピッチの変化が生じる。このような屈折率の変化やドメインピッチの変化の影響を受けて、領域P〜Tを通過した光は、ピーク波長λ0の光に含まれる様々な波長成分のうち、互いに若干異なる波長λ01〜λ05の成分に変換作用を受け、それぞれ若干異なる波長λ1〜λ5に変換される。
【0107】
本実施形態に係る光源装置90においても、第9実施形態の光源装置と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る光源装置90では、ドメインのピッチΛ1〜Λ5がそれぞれ等しい波長変換素子91を用いて、ペルチェ素子92で温度勾配を付与することにより、波長変換素子91の内部構造を変化させている。よって、ピッチΛ1〜Λ5をそれほど厳密に制御する必要がなくなるため、波長変換素子91の製造コスト、ひいては光源装置90の製造コストを低減することが可能となる。
【0108】
[第11実施形態]
次に、本発明に係る第11実施形態について、図20を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置100では、ペルチェ素子92に代えて、波長変換素子101の領域P〜Tを含む表面101a上に、電極(電圧印加手段)102a〜102dが設けられている点において、第9実施形態と相違している。それ以外の点は、第9実施形態と同様である。
【0109】
本実施形態の波長変換素子101では、の表面101a上の領域P〜Tにわたって、シート状の電極102a,102b,102c,102dが設けられている。これらの電極102a〜102dの端面103側と、反対の端面104側との間には電源Vが接続されている。また、電極102a〜102dは、面内において抵抗が大きくなるように、例えば抵抗の大きい材料として、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)により形成されている。これにより、電極102a〜102dに電圧を印加することにより、端面103側から端面104側に向かって電圧勾配が起こる。そして、電極102a〜102dには、端面103側に高い電圧が印加され、端面104側に向かって低い電圧が印加されるため、波長変換素子101には屈折率勾配が生じる。この屈折率勾配は、波長変換素子101の各領域P〜Tにおいて、発光素子31a〜31eから射出された光W3が所望の波長λ1〜λ5に変換されるように、制御されなければならない。電源Vは、このような適切な屈折率勾配が得られるように制御され、電極102a〜102dに印加する電圧を変える。
【0110】
本実施形態に係る光源装置100においても、第9実施形態の光源装置と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る光源装置100では、電源Vにより電極102a〜102dに電圧を印加することにより、波長変換素子101の内部構造を変化させることができる。したがって、より簡易な構成で、複数の発光素子31a〜31eから射出される光の利用効率を向上させつつ、スペックルノイズを抑えた光源装置を得ることが可能となる。
【0111】
[第12実施形態]
次に、本発明に係る第12実施形態について、図21を参照して説明する。
本実施形態では、上記第5実施形態の光源装置30及び上記第9実施形態の光源装置80を備える画像表示装置200について説明する。なお、図21中においては、簡略化のため画像表示装置200を構成する筐体は省略している。
【0112】
画像表示装置200において、赤色光を射出する赤色レーザ光源としては、上記第5実施形態の光源装置30を用い、緑色光、青色光を射出する緑色レーザ光源、青色レーザ光源としては、上記第9実施形態の光源装置80G,80Bを用いる。
また、画像表示装置200は、レーザ光源31R,31G,31Bから射出されたレーザ光をそれぞれ変調する液晶ライトバルブ(光変調装置)204R,204G,204Bと、液晶ライトバルブ204R,204G,204Bから射出された光を合成して投写レンズ207に導くクロスダイクロイックプリズム(色光合成手段)206と、液晶ライトバルブ204R,204G,204Bによって形成された像を拡大してスクリーン210に投射する投射レンズ(投射装置)207とを備えている。
【0113】
さらに、画像表示装置200は、レーザ光源31R,31G,31Bから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源31R,31G,31Bよりも光路下流側に、均一化光学系202R,202G,202Bを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ204R,204G,204Bを照明している。例えば、均一化光学系202R,202G、202Bは、例えば、ホログラム202a及びフィールドレンズ202bによって構成される。
【0114】
各液晶ライトバルブ204R,204G,204Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム206に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投射レンズ207によりスクリーン210上に投写され、拡大された画像が表示される。
【0115】
上述した本実施形態の画像表示装置200は、赤色レーザ光源31R,緑色レーザ光源31G,青色レーザ光源31Bより射出される光は、コヒーレンスが低減された光となっているので、投射レンズ207によって投射される光は、スペックルノイズを抑えたものとなる。したがって、スクリーン210に良好な画像を表示することができる。
【0116】
なお、本実施形態の画像表示装置において、緑色及び青色のレーザ光源31G、31Bについては、第9実施形態の光源装置80を用いたものを説明したが、他の実施形態の光源装置を用いることも可能である。このとき、光源装置30,80G,80Bのそれぞれに異なる実施形態の光源装置を採用することも可能であるし、同じ実施形態の光学装置を採用することも可能である。
【0117】
また、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いても良いし、反射型のライトバルブを用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
また、第5〜第11実施形態の光源装置30〜100は、走査型の画像表示装置にも適用される。このような画像表示装置の例を図22に示す。図22に示した画像表示装置300は、第5実施形態の光源装置30と、光源装置30から射出された光をスクリーン310に向かって走査するMEMSミラー(走査手段)302と、光源装置30から射出された光をMEMSミラー302に集光させる集光レンズ303とを備えている。第5実施形態の波長選択素子2を備えた光源装置30から射出された光は、MEMSミラーを動かすことによって、スクリーン310上を横方向、縦方向に走査するように導かれる。カラーの画像を表示する場合は、発光部31を構成する複数の発光素子を、赤、緑、青のピーク波長を持つ発光素子の組み合わせによって構成すれば良い。
【0118】
[第13実施形態]
次に、第5実施形態に係る光源装置30を応用したモニタ装置400の構成例について説明する。図23は、モニタ装置の概略を示す模式図である。モニタ装置400は、装置本体410と、光伝送部420とを備える。装置本体410は、前述した第5実施形態の波長選択素子2を有する光源装置30を備える。
【0119】
光伝送部420は、光を送る側と受ける側の2本のライトガイド421,422を備える。各ライトガイド421,422は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド421の入射側には光源装置30が配設され、その出射側には拡散板423が配設されている。光源装置30から出射したレーザ光は、ライトガイド421を伝って光伝送部420の先端に設けられた拡散板423に送られ、拡散板423により拡散されて被写体を照射する。
【0120】
光伝送部420の先端には、結像レンズ424も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ424で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド422を伝って、装置本体410内に設けられた撮像手段としてのカメラ411に送られる。この結果、光源装置30により出射したレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ411で撮像することができる。
【0121】
以上のように構成されたモニタ装置400によれば、射出される光のスペックルノイズを抑えた光源装置30により被写体を照射することができることから、カメラ411により得られる撮像画像の鮮明さを高めることができる。
なお、本実施形態では、第5実施形態と同様の構造を備えた光源装置30を用いたが、これに代えて、第9実施形態の光源装置80、第10実施形態の光源装置90、あるいは、第11実施形態の光源100を用いるようにしても良い。
【0122】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、波長選択素子の各光選択領域の選択波長をすべて異なる波長としたが、複数の光選択領域のうち少なくとも一つの光選択領域の選択波長が、残りの光選択領域の選択波長と異なるように、露光ビームを調整すれば良い。
また、発光素子1つに光選択領域1つを対応させたが、複数の発光素子に1つの光選択領域を対応させても良い。
また、複数の光選択領域の幅をすべて同じにしたが、これに限るものではなく、発光素子の間隔等により適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0123】
【図1】本発明の第1実施形態に係る波長選択素子を示す平面図である。
【図2】図1の波長選択素子と発光部との位置合わせを示す図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係る波長選択素子の変形例を示す平面図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係る波長選択素子の変形例を示す平面図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係る波長選択素子を示す平面図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係る波長選択素子を示す平面図である。
【図7】本発明の第4実施形態に係る波長選択素子を示す平面図である。
【図8】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子の製造装置を示す概略構成図である。
【図9】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子に照射する発光部を示す平面図である。
【図10】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子の製造装置に用いられるマスクを示す斜視図である。
【図11】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子の製造装置による露光工程を示す概略構成図である。
【図12】本発明の第5実施形態に係る波長選択素子の製造装置により製造された波長選択素子を備える光源装置を示す平面図である。
【図13】本発明の第6実施形態に係る波長選択素子の製造装置を示す概略構成図である。
【図14】本発明の第6実施形態に係る波長選択素子の製造装置の変形例を示す平面図である。
【図15】本発明の第6実施形態に係る波長選択素子の製造装置の変形例を示す平面図である
【図16】本発明の第7実施形態に係る波長選択素子の製造装置を示す概略構成図である。
【図17】本発明の第8実施形態に係る波長選択素子の製造装置を示す概略構成図である。
【図18】本発明の第9実施形態に係る波長選択素子の製造装置により製造された波長選択素子を備える光源装置を示す平面図である。
【図19】本発明の第10実施形態に係る波長選択素子の製造装置により製造された波長選択素子を備える光源装置を示す平面図である。
【図20】本発明の第11実施形態に係る波長選択素子の製造装置により製造された波長選択素子を備える光源装置を示す平面図である。
【図21】本発明の第12実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。
【図22】本発明の画像表示装置の変形例を示す平面図である。
【図23】本発明の第13実施形態に係るモニタ装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【0124】
A,B,C,D,E…光選択領域、K…境界部(境界部分)、LA…露光ビーム、LB…露光ビーム、a,b,c,d,e…干渉領域、1,40,50,60…製造装置、2,3,4,5,6…波長選択素子、10…光源、20…入射角調整部、21,41,45,47,51,61…マスク、21a,41a,51a,61a…開口部、30…光源装置、42…集光レンズ、52…回折レンズ(回折素子)、61…液晶レンズ(液晶素子)、80,90,100…光源装置、81,91,101…波長変換素子、200,300…画像表示装置、400…モニタ装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子であって、
前記複数の光選択領域のそれぞれに、干渉縞が形成された干渉領域が設けられ、少なくとも一つの前記干渉領域の干渉縞の間隔が、残りの前記干渉領域の干渉縞の間隔と異なることを特徴とする波長選択素子。
【請求項2】
複数の前記干渉領域の境界部分に、複数の種類の間隔の干渉縞が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の波長選択素子。
【請求項3】
複数の前記干渉領域の形状がすべて同一であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の波長選択素子。
【請求項4】
隣接する2つの前記干渉領域が重なっていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の波長選択素子。
【請求項5】
複数の前記干渉領域が2次元に配列されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の波長選択素子。
【請求項6】
複数の前記干渉領域の前記基体の厚み方向に垂直な方向の断面積が、前記厚み方向に漸次あるいは段階的に大きくなる形状であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の波長選択素子。
【請求項7】
隣接する2つの前記干渉領域が間隔をあけて形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の波長選択素子。
【請求項8】
レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子の製造装置であって、
前記基体の光選択領域に2つの露光ビームを照射させる光源と、
前記2つの露光ビームのうち少なくとも一方の露光ビームの前記複数の光選択領域に入射する入射角を調整する入射角調整部とを備え、
該入射角調整部により、前記複数の光選択領域のうち少なくとも一つの前記光選択領域に照射する前記2つの露光ビームのなす角が、残りの前記光選択領域に照射する前記なす角と異なるように、前記露光ビームを調整することを特徴とする波長選択素子の製造装置。
【請求項9】
前記露光ビームが入射される前記光選択領域に対応した開口部を有するマスクを備えることを特徴とする請求項8に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項10】
前記露光ビームを集光させる集光素子を備えることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項11】
前記マスクの開口部が前記複数の光選択領域に対応して複数形成され、
前記複数の開口部に前記集光素子がそれぞれ設けられ、
前記複数の集光素子の曲率がそれぞれ異なるとともに、前記複数の集光素子が前記入射角調整部として機能することを特徴とする請求項10に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項12】
前記マスクの開口部に、前記露光ビームを前記光選択領域の内側に回折させる回折素子が設けられていることを特徴とする請求項9に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項13】
前記入射角調整部が、円形状の中心電極及び半径の異なる複数の同心円状の輪帯電極が形成された第1基板と、一面に共通電極が形成された第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板との間に設けられた液晶とを備えた液晶素子であることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項14】
前記2つの露光ビームの一方の露光ビームの前記光選択領域に入射する入射角が前記入射角調整部により調整され、
残りの他方の露光ビームの前記光選択領域に入射する入射角は固定されていることを特徴とする請求項8から請求項13のいずれか1項に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項15】
前記マスクが、前記基体の露光ビームが照射される露光面に接触して設けられていることを特徴とする請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項16】
レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子の製造方法であって、
前記基体の光選択領域に2つの露光ビームを照射し、
前記複数の光選択領域のうち少なくとも一つの前記光選択領域に照射する前記2つの露光ビームのなす角が、残りの前記光選択領域に照射する前記なす角と異なるように、前記露光ビームを調整することを特徴とする波長選択素子の製造方法。
【請求項17】
光を射出する光源と、
該光源から射出された光のうち所定の波長の光を選択して透過させる請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の波長選択素子とを備えることを特徴とする光源装置。
【請求項18】
請求項17に記載の光源装置と、
該光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
該光変調装置により形成された画像を投射する投射装置とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項19】
請求項17に記載の光源装置と、
該光源装置から射出された光により被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とするモニタ装置。
【請求項1】
レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子であって、
前記複数の光選択領域のそれぞれに、干渉縞が形成された干渉領域が設けられ、少なくとも一つの前記干渉領域の干渉縞の間隔が、残りの前記干渉領域の干渉縞の間隔と異なることを特徴とする波長選択素子。
【請求項2】
複数の前記干渉領域の境界部分に、複数の種類の間隔の干渉縞が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の波長選択素子。
【請求項3】
複数の前記干渉領域の形状がすべて同一であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の波長選択素子。
【請求項4】
隣接する2つの前記干渉領域が重なっていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の波長選択素子。
【請求項5】
複数の前記干渉領域が2次元に配列されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の波長選択素子。
【請求項6】
複数の前記干渉領域の前記基体の厚み方向に垂直な方向の断面積が、前記厚み方向に漸次あるいは段階的に大きくなる形状であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の波長選択素子。
【請求項7】
隣接する2つの前記干渉領域が間隔をあけて形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の波長選択素子。
【請求項8】
レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子の製造装置であって、
前記基体の光選択領域に2つの露光ビームを照射させる光源と、
前記2つの露光ビームのうち少なくとも一方の露光ビームの前記複数の光選択領域に入射する入射角を調整する入射角調整部とを備え、
該入射角調整部により、前記複数の光選択領域のうち少なくとも一つの前記光選択領域に照射する前記2つの露光ビームのなす角が、残りの前記光選択領域に照射する前記なす角と異なるように、前記露光ビームを調整することを特徴とする波長選択素子の製造装置。
【請求項9】
前記露光ビームが入射される前記光選択領域に対応した開口部を有するマスクを備えることを特徴とする請求項8に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項10】
前記露光ビームを集光させる集光素子を備えることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項11】
前記マスクの開口部が前記複数の光選択領域に対応して複数形成され、
前記複数の開口部に前記集光素子がそれぞれ設けられ、
前記複数の集光素子の曲率がそれぞれ異なるとともに、前記複数の集光素子が前記入射角調整部として機能することを特徴とする請求項10に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項12】
前記マスクの開口部に、前記露光ビームを前記光選択領域の内側に回折させる回折素子が設けられていることを特徴とする請求項9に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項13】
前記入射角調整部が、円形状の中心電極及び半径の異なる複数の同心円状の輪帯電極が形成された第1基板と、一面に共通電極が形成された第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板との間に設けられた液晶とを備えた液晶素子であることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項14】
前記2つの露光ビームの一方の露光ビームの前記光選択領域に入射する入射角が前記入射角調整部により調整され、
残りの他方の露光ビームの前記光選択領域に入射する入射角は固定されていることを特徴とする請求項8から請求項13のいずれか1項に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項15】
前記マスクが、前記基体の露光ビームが照射される露光面に接触して設けられていることを特徴とする請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の波長選択素子の製造装置。
【請求項16】
レーザ光を発光する複数の発光素子から射出されたレーザ光のうち所定の選択波長が選択される光選択領域が1つの基体に複数形成された波長選択素子の製造方法であって、
前記基体の光選択領域に2つの露光ビームを照射し、
前記複数の光選択領域のうち少なくとも一つの前記光選択領域に照射する前記2つの露光ビームのなす角が、残りの前記光選択領域に照射する前記なす角と異なるように、前記露光ビームを調整することを特徴とする波長選択素子の製造方法。
【請求項17】
光を射出する光源と、
該光源から射出された光のうち所定の波長の光を選択して透過させる請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の波長選択素子とを備えることを特徴とする光源装置。
【請求項18】
請求項17に記載の光源装置と、
該光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
該光変調装置により形成された画像を投射する投射装置とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項19】
請求項17に記載の光源装置と、
該光源装置から射出された光により被写体を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とするモニタ装置。
【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23】
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【図18】
【図19】
【図20】
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【図22】
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【公開番号】特開2008−197627(P2008−197627A)
【公開日】平成20年8月28日(2008.8.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−307605(P2007−307605)
【出願日】平成19年11月28日(2007.11.28)
【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20年8月28日(2008.8.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年11月28日(2007.11.28)
【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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