(57)【要約】【課題】光ビームを出力することができ、スペックルノイズを低減することができる光学装置を提供する。【解決手段】光学装置は、光が入射される複数の結合用ポートと、光を出射する複数の分割用ポートとを備えた導波部よりなり、該導波部は、各結合用ポートから入射した光が一度結合された後に分割されて各分割用ポートに供給されるように構成され、結合用ポートの少なくとも１つのポートが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、分割用ポートの少なくとも１つのポートが外部への出力用ポートとされる光結合分割手段と、コヒーレント光を入力用ポートに供給するコヒーレント光発生手段と、分割用ポートのうちの出力用ポート以外の少なくとも１つのポートを結合用ポートのうちの入力用ポート以外のポートに結合するためのループ手段と、を有する。【選択図】図１
2010197703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される複数の結合用ポートと、光を出射する複数の分割用ポートとを備えた導波部よりなり、該導波部は、各結合用ポートから入射した光が一度結合された後に分割されて各分割用ポートに供給されるように構成され、前記複数の結合用ポートの少なくとも１つのポートが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、前記複数の分割用ポートの少なくとも１つのポートが外部への出力用ポートとされる光結合分割手段と、
コヒーレント光を前記入力用ポートに供給するコヒーレント光発生手段と、
前記複数の分割用ポートのうちの前記出力用ポート以外の少なくとも１つのポートを前記複数の結合用ポートのうちの前記入力用ポート以外のポートに結合するためのループ手段と、を有する光学装置。
【請求項２】
前記ループ手段により形成される光路が、前記コヒーレント光のコヒーレンス長より長い、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記光結合分割手段は、多対多の分岐構造のファイバカプラよりなる、請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記ファイバカプラは、中心部がコアとされ、該コアの外周部が、該コアと屈折率の異なるクラッドにより構成された複数の光ファイバを束ねた構成とされ、各コアが互いに近接するように各光ファイバの一部が加工されている、請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記光結合分割手段は、
複数の入射ポートが１つの出射ポートに結合された多対１の分岐構造のファイバカプラと、
１つ入射ポートが複数の出射ポートに結合された１対多の分岐構造のファイバカプラと、を有し、
前記多対１の分岐構造の出力ポートが前記１対多の分岐構造のファイバカプラの入射ポートに結合されている、請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項６】
前記ループ手段は光ファイバよりなる、請求項３から５のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記光結合分割手段は平面導波路よりなる、請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項８】
前記光結合分割手段は、
複数の入射ポートが１つの出射ポートに結合された多対１の分岐構造のカプラと、
１つ入射ポートが複数の出射ポートに結合された１対多の分岐構造のカプラと、を有し、
前記多対１の分岐構造のカプラの出射ポートが前記１対多の分岐構造のカプラの入射ポートに結合されている、請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記ループ手段は平面導波路よりなる、請求項７または８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記光結合分割手段およびループ手段は同一の基板上に形成されている、請求項９に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記ループ手段は光ファイバよりなる、請求項７または８に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記コヒーレント光発生手段は、出力光の波長域が異なる複数の光源を有し、
前記複数の光源からのコヒーレント光が前記結合部の異なる入力用ポートに供給される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記複数の光源は、
赤色に対応する波長域のコヒーレント光を出射する第１の光源と、
青色に対応する波長域のコヒーレント光を出射する第２の光源と、
緑色に対応する波長域のコヒーレント光を出射する第３の光源と、を有する請求項１２に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記ループ手段により形成される光路が、前記複数の光源のうちの最も長いコヒーレント長より長い、請求項１２または１３に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記ループ手段は、当該ループ手段内を伝播する光を増幅するための増幅手段を有する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記ループ手段は、当該ループ手段内を伝播する光を増幅するためのファイバアンプを有する、請求項６または１１に記載の光学装置。
【請求項１７】
前記ループ手段は、当該ループ手段内を伝播する光を増幅するための半導体光増幅器を有する、請求項９または１０に記載の光学装置。
【請求項１８】
第１から第３のポートを有し、前記第１のポートに入射した光が前記第２のポートから出力され、前記第２のポートに入射した光が前記第３のポートから出力されるサーキュレータと、
前記光結合分割手段の前記出力用ポートから出射した光を折り返して前記出力用ポートに戻すためのミラーと、を有し、
前記光結合分割手段の入力用ポートが前記サーキュレータの第２のポートに結合され、前記出力用ポートに戻された光が分割されて前記複数の結合用ポートのそれぞれから出射される、請求項１から１７のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１９】
前記光結合分割手段およびループ手段からなるカプラ部を複数有し、
前記複数のカプラ部は、直列に接続されており、前段のカプラ部の出力用ポートが次段のカプラ部の入力用ポートに導波部を介して結合されている、請求項１から１８のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項２０】
前記ループ手段は、並列に接続された複数のカプラからなり、該カプラを介して複数のループが形成されている、請求項１から１９のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項２１】
前記コヒーレント光発生手段からのコヒーレント光を前記入力用ポートに導くための導光手段をさらに有する、請求項１から２０のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項２２】
前記導光手段は、光ファイバまたは平面導波路よりなる、請求項２１に記載の光学装置。
【請求項２３】
前記出力用ポートに結合され、該出力用ポートからの光を外部へ導くための導光手段をさらに有する、請求項１から２２のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項２４】
前記出力用ポートに結合された前記導光手段は、光ファイバまたは平面導波路よりなる、請求項２３に記載の光学装置。
【請求項２５】
前記複数の結合用ポートから入射した光が一度結合された後に所定の分岐率で分割されて前記複数の分割用ポートに供給される、請求項１から２４のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項２６】
光が入射される複数の結合用ポートと、光を出射する複数の分割用ポートとを備えた導波部よりなり、該導波部は、各結合用ポートから入射した光が一度結合された後に分割されて各分割用ポートに供給され、前記複数の結合用ポートの少なくとも１つのポートが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、前記複数の分割用ポートの少なくとも１つのポートが外部への出力用ポートとされる光結合分割手段と、
前記複数の分割用ポートのうちの前記出力用ポート以外の少なくとも１つのポートを前記複数の結合用ポートのうちの前記入力用ポート以外のポートに結合するためのループ手段と、を有するスペックル低減装置。
【請求項２７】
請求項１から２５のいずれか１項に記載の光学装置と、
前記光学装置から出力された光ビームで外部スクリーン上を走査する手段を有する、画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを走査してスクリーン上に画像を投影表示する画像表示装置に関し、特に、そのような画像表示装置に用いられる光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源を備え、このレーザ光源からのレーザビームで走査することで、スクリーン上に画像を投影表示する画像表示装置がある。この種の画像表示装置においては、レーザ光のコヒーレンスに起因するスペックルと呼ばれる斑点上のノイズが生じる。スペックルは、ディスプレイ観察時に目障りであり、画質を低下させてしまう。
【０００３】
光ビームを複数の光束に分割し、分割した光束の間に所定の光路差を与えた後、これら光束を重ね合わせるように構成した遅延光学系を用いることで、スペックルを低減することが可能である。
【０００４】
上記のような遅延光学系に関連する技術として、特許文献１に記載の光学系がある。この光学系は、ライトパイプまたはマルチモードファイバよりなるホモジナイザと、光ビームを反射光と透過光に分割するハーフミラーと、ハーフミラーからの反射光をハーフミラーに向かって更に反射するミラーと、これらハーフミラーおよびミラーにより多重化された光ビームをホモジナイザの一方の端面上に集光するレンズとを有する。
【０００５】
また、特許文献２には、レーザ光源と、レーザ光源からの光ビームを透過光と反射光に分割するハーフミラーと、ハーフミラーからの透過光を再びハーフミラーに戻すための光転向手段とを有するスペックル消去光学装置が記載されている（第１図、第２図参照）。光転向手段は、オプティカルファイバまたは複数の反射部材からなり、この光転向手段からの光束は、ハーフミラーにて透過光と反射光に分割される。ハーフミラーを透過した光転向手段からの光束の光線軸は、ハーフミラーにて反射されたレーザ光源からの光束の光線軸と一致する。
【０００６】
また、特許文献３には、長さの異なる複数のファイバ素線からなる光ファイバ群より構成されるスペックル低減装置が記載されている（第１図参照）。光ファイバ群の一方の端面が入射面とされ、他方の端面が出射面とされる。光源からの光束は、光ファイバ群により光路長の異なる複数の光束に分離される。
【０００７】
また、特許文献４には、蛍光内視鏡システムに用いられるノイズ低減装置が記載されている（第１図参照）。このノイズ低減装置は、励起光のコヒーレンス長以上の光路長差を有する複数の光ファイバからなるファイバ束よりなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許５２２４２００号明細書
【特許文献２】特公平７−１０４５００号公報
【特許文献３】特開２００７−１９３１０８号公報
【特許文献４】特開２００８−４３４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
スペックル低減のための遅延光学系を、光ビームを走査してスクリーン上で画像を投影表示する画像表示装置に適用する場合は、遅延光学系から出射される光はビームである必要がある。ここで、ビームとは、レーザ光線のように、空間的な広がりがほとんど無く、光強度分布も変化しないものをいう。なお、いわゆる空間的マルチモード光であっても、前記の特性を持つ光はビームに含む。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の光学系においては、ホモジナイザ内を伝播する光は光軸がずれたマルチモード光であるため、ホモジナイザからの出射光はビームにならない。また、特許文献３、４に記載の装置においても、ファイバ群やファイバ束を構成する各ファイバから出射された光の光線軸は一致しないので、出射光はビームにならない。したがって、特許文献１、３、４に記載のものを上記の画像表示装置に適用することは困難である。
【００１１】
特許文献２に記載のスペックル消去光学装置においては、出射光はビームになるものの、ハーフミラーと光転向手段を構成する各部材との光軸合わせが必要とされるため、装置の組み立てに手間や時間がかかる。
【００１２】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、光ビームを出力することができ、スペックルノイズを低減することができる光学装置、スペックル低減装置、及び画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の光学装置は、
光が入射される複数の結合用ポートと、光を出射する複数の分割用ポートとを備えた導波部よりなり、該導波部は、各結合用ポートから入射した光が一度結合された後に分割されて各分割用ポートに供給され、前記複数の結合用ポートの少なくとも１つのポートが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、前記複数の分割用ポートの少なくとも１つのポートが外部への出力用ポートとされる光結合分割手段と、
コヒーレント光を前記入力用ポートに供給するコヒーレント光発生手段と、
前記複数の分割用ポートのうちの前記出力用ポート以外の少なくとも１つのポートを前記複数の結合用ポートのうちの前記入力用ポート以外のポートに結合するためのループ手段と、を有する。
【００１４】
本発明のスペックル低減装置は、
光が入射される複数の結合用ポートと、光を出射する複数の分割用ポートとを備えた導波部よりなり、該導波部は、各結合用ポートから入射した光が一度結合された後に分割されて各分割用ポートに供給され、前記複数の結合用ポートの少なくとも１つのポートが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、前記複数の分割用ポートの少なくとも１つのポートが外部への出力用ポートとされる光結合分割手段と、
前記複数の分割用ポートのうちの前記出力用ポート以外の少なくとも１つのポートを前記複数の結合用ポートのうちの前記入力用ポート以外のポートに結合するためのループ手段と、を有する。
【００１５】
本発明の画像表示装置は、上記の光学装置と、前記光学装置から出力された光ビームで外部スクリーン上を走査する手段を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コヒーレント光発生手段からのコヒーレント光（ビーム）は、そのビームの特性を維持したまま光結合分割手段の導波部を伝播するので、光結合分割手段の出力用ポートから出射される光はビームとなる。また、ミラー等の光軸調整を行う必要もない。したがって、本発明の光学装置は、画像表示装置に容易に適用することができる。
【００１７】
また、コヒーレント光発生手段からのコヒーレント光（ビーム）の一部がループ手段にて循環されるので、コヒーレンス長より長い光路差を有する複数の光が光結合分割手段の出力用ポートから出射される。この出力用ポートから出射された各光は互いの位相がずれており、干渉は生じない。したがって、スペックルノイズを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態である光学装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光学装置における光源からのコヒーレント光とループ部からの光との位相の関係を説明するための模式図である。
【図３】図１に示す光学装置の結合分割部の一例であるファイバカプラの構成を示す模式図である。
【図４】図３に示すファイバカプラの入力および出力の関係を説明するための図である。
【図５】図１に示す光学装置のファイバカプラの損失および相対スペックルコントラストとファイバカプラの分岐率の関係を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。
【図８】図７に示す光学装置の２×１分岐構造のカプラと１×２分岐構造のカプラとから構成される結合分割部の入力と出力の関係を説明するための図である。
【図９】図７に示す光学装置の結合分割部の損失および相対スペックルコントラストと結合分割部の分岐率の関係を示す。
【図１０】本発明の第４の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態である光学装置の適用例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。
【図１６】本発明の第８の実施形態である光学装置の変形例を示す模式図である。
【図１７】本発明の第９の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。
【図１８】本発明の光学装置の変形例を示す模式図である。
【図１９】本発明の光学装置を装備した画像表示装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である光学装置の構成を示すブロック図である。この光学装置は、光源１０、入力用導波部１１、結合分割部１２、ループ部１３および出力用導波部１４を有する。
【００２１】
光源１０は、コヒーレント光を発生するコヒーレント光発生手段である。コヒーレント光のコヒーレンス長は、例えば１ｍｍであることが望ましい。光源１０として、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）、気体レーザ、固体レーザ、ＳＨＧ（第２次高調波発生）レーザ、ＤＰＳＳ（ＬＤ励起固体）レーザ、ＤＰＳＳ−ＳＨＧレーザ、ファイバレーザ等のレーザ光源がある。光源１０の出射光の波長は可視光（３５０ｎｍ〜７００ｎｍ）に対応する波長域のものであってもよい。また、光源１０は、光学変調器や光スイッチを含んでいてもよい。
【００２２】
入力用導波部１１は、光源１０からのコヒーレント光を結合分割部１２まで導く導光手段であって、光ファイバまたは平面導波路により構成される。
【００２３】
結合分割部１２は、結合用ポート１０１ａ、１０１ｂおよび分割用ポート１０２ａ、１０２ｂを備えた導波部１００よりなる。導波部１００では、結合用ポート１０１ａ、１０１ｂから入射した光が一度結合された後に分割されて分割用ポート１０２ａ、１０２ｂに供給される。結合用ポート１０１ａが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、分割用ポート１０２ａが外部への出力用ポートとされる。光源１０からのコヒーレント光が入力用ポートに供給される。この光結合分割部１２は、光ファイバまたは平面導波路もしくはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００２４】
ループ部１３は、分割用ポート１０２ｂを結合用ポート１０１に結合するためのループ手段である。ループ部１３は、光ファイバまたは平面導波路により構成することができる。ループ部１３により形成される光路は、光源１０から出力されたコヒーレント光のコヒーレンス長より長いことが望ましい。
【００２５】
導波部１００は、光が入射される複数の結合用ポートと、光を出射する複数の分割用ポートとを備え、各結合用ポートから入射した光が一度結合された後に分割されて各分割用ポートに供給されるような導波部であってもよい。この場合、結合用ポートの少なくとも１つのポートが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、分割用ポートの少なくとも１つのポートが外部への出力用ポートとされる。ループ部１３として、分割用ポートのうちの出力用ポート以外の少なくとも１つのポートを結合用ポートのうちの入力用ポート以外のポートに結合するためのループ手段を用いる。ループ手段が複数のループからなる場合は、それぞれのループにより形成される光路が光源１０から出力されたコヒーレント光のコヒーレンス長より長くなるように設定してもよい。図１に示した例では、結合用ポートおよび分割用ポートの数はそれぞれ２個であるので、ループ部１３は、１つのループにより構成される。結合用ポートの数は、分割用ポートの数と同じであっても、異なっていてもよい。
【００２６】
出力用導波部１４は、光ファイバまたは導波路により構成されるものであって、結合分割部１２の分割用ポート１０２ａ（出力用ポート）に結合されている。分割用ポート１０２ａから出射された光は、出力用導波部１４によって外部に導かれる。
【００２７】
次に、上述した光学装置の動作を具体的に説明する。
【００２８】
光源１０からのコヒーレント光は、入力用導波部１１を介して結合分割部１２の結合用ポート１０１ａに供給される。コヒーレント光は、結合用ポート１０１ａから導波部１００内に導かれ、導波部１００内を伝播する。導波部１００では、コヒーレント光は所定の分岐率で第１および第２の光に分割される。
【００２９】
第１の光は、分割用ポート１０２ａから出力用導波部１４に供給される。一方、第２の光は、分割用ポート１０２ａからループ部１３を介して結合用ポート１０１ｂに供給される。結合用ポート１０１ｂに供給された第２の光は、再び導波部１００内を伝播し、さらに第１および第２の光に分割される。
【００３０】
上記の動作によれば、光源１０からのコヒーレント光の一部がループ部１３にて循環されるので、コヒーレンス長より長い光路差を有する複数の光が第１の光として結合分割部１２から出力用導波部１４に供給される。出力用導波部１４内を伝播する各光は、互いの位相がずれているため、干渉は生じない。
【００３１】
図２に、光源１０からのコヒーレント光とループ部１３からの第２の光との位相の関係を模式的に示す。図２に示すように、光源１０からのコヒーレント光の位相は周期的に変化し、その周期の間隔がコヒーレンス長とされる。ループ部１３により形成される光路はコヒーレンス長より長いため、光源１０から結合分割部１２の導波部１００に導かれたコヒーレント光と、ループ部１３を介して結合分割部１２の導波部１００に戻された第２の光との間の光路差は、コヒーレンス長より大きくなる。したがって、第２の光（戻り光）の位相は、光源１０からのコヒーレント光の位相と異なることとなり、これら第２の光およびコヒーレント光の間で干渉は生じない。
【００３２】
また、本実施形態の光学装置によれば、光源１０からのコヒーレント光や結合分割部１２にて分割された第１および第２の光が伝播する部分は全て導波部により構成される。導波部内では、光は、空間的に広がらず、導波部内に閉じ込められた状態で伝播する。このため、本実施形態の光学装置は、以下の５つの特徴を有する。
【００３３】
（１）出力用導波部１４から出射される光（光源１０からのコヒーレント光を含む）の向きが揃っている。
【００３４】
（２）出力用導波部１４からの出射光は、いわゆるビームとして取り扱うことができる。
【００３５】
（３）出力用導波部１４からの出射光を容易に集光することができる。
【００３６】
（４）出力用導波部１４からの出射光を容易に平行光束化することができる。
【００３７】
（５）出力用導波部１４からの出射光は、互いの位相が異なる光を含む。
【００３８】
上記の特徴により、本実施形態の光学装置は、スペックルノイズを低減することができるという格別な効果を奏するため、光ビームを走査してスクリーン上で画像を投影表示する画像表示装置の光源装置として好適である。
【００３９】
スペックルノイズの低減効果は、結合分割部１２の分岐率に依存する。このため、スペックルノイズの低減効果が増大するように、結合分割部１２の分岐率を設定することが望ましい。なお、分岐率の設定あたっては、結合分割部１２の損失も考慮することが望ましい。
【００４０】
以下、結合分割部１２の分岐率および損失とスペックルノイズの低減効果との関係について具体的に説明する。
【００４１】
図１に示した構成において、光源１０をレーザダイオード（ＬＤ）とし、入力用導波部１１、ループ部１３および出力用導波部１４をそれぞれ光ファイバにより構成する。また、結合分割部１２を２×２分岐構造のファイバカプラにより構成する。以下では、光源１０、入力用導波部１１、結合分割部１２、ループ部１３および出力用導波部１４をそれぞれ、ＬＤ１０、光ファイバ１１、ファイバカプラ１２、光ファイバ１３、光ファイバ１４として記載する。
【００４２】
ＬＤ１０の波長は６３０ｎｍである。ＬＤ１０からの光は、複数のレンズ及び光学部品を用いて光ファイバ１１に結合する。光ファイバ１１、１３、１４はいずれも、可視光用グレーデッドインデックス型マルチモード光ファイバである。
【００４３】
図３に、ファイバカプラ１２の構成を示す。ファイバカプラ１２は、クラッド１２ｂの中心のコア１２ａを備える２本の光ファイバの一部を、互いのコア１２ａが近接するように溶融延伸することによって形成されたものである。ファイバカプラ１２の一方の側のポートＡ、Ｂが入射側ポートとされ、他方の側のポートＣ、Ｄが出射側ポートとされる。
【００４４】
ファイバカプラ１２の強度分岐率α（Ｃ／（Ｃ＋Ｄ））は、製造時に任意に設定可能である。具体的には、２本の光ファイバを溶融延伸する前に、その溶融延伸される部分におけるクラッドを所望の外径となるようにエッチングする。クラッドの外径を制御することによって、任意の分岐率を得る（特開平１０−１１１４３０号公報参照）。
【００４５】
ＬＤ１０からの光は、光ファイバ１１を介してファイバカプラ１２のポートＡに供給される。ポートＡに供給された光は、第１および第２の光に分割される。第１の光は、ポートＣから光ファイバ１４に供給される。第２の光は、ポートＤから光ファイバ１３を介してポートＢに供給される。
【００４６】
図４に、ファイバカプラ１２の入力および出力の関係を示す。光がポートＡに供給された場合、ポートＣ、Ｄの出力はそれぞれＸ、Ｙとなる。一方、光がポートＢに供給された場合は、ポートＣ、Ｄの出力はそれぞれＹ、Ｘとなる。このように、光がポートＡに供給された場合と光がポートＢに供給された場合とでは、入力と出力の関係が反対の関係による。
【００４７】
ポートＡから入った光がポートＣ、Ｄに出力される場合の光の強度分岐率は、
【００４８】
【数１】
2010197703.tif 000003
【００４９】
で与えられる。
【００５０】
ポートＡ、Ｂから入った光と、ポートＣ、Ｄから出力される場合のそれら光出力との和の比であるβは、
【００５１】
【数２】
2010197703.tif 000004
【００５２】
で与えられる。
【００５３】
図１に示した構成において、入力用導波部１１から入った光が出力用導波路部に出力される場合の光の強度比は、
【００５４】
【数３】
2010197703.tif 000005
【００５５】
で与えられる。
【００５６】
入力用導波部１１から入った光のスペックルコントラストに対する出力用導波路部に出力される光のスペックルコントラストの割合（相対スペックルコントラスト）は、
【００５７】
【数４】
2010197703.tif 000006
【００５８】
で与えられる。
【００５９】
上述の各式に基づき、ファイバカプラ１２の損失および分岐率と相対スペックルコントラストが求まる。
【００６０】
図５に、ファイバカプラ１２の損失および相対スペックルコントラストとファイバカプラ１２の分岐率の関係を示す。縦軸は損失および相対スペックルコントラストであり、横軸は、分岐率（Ｃ／（Ｃ＋Ｄ））である。ポートＡ、Ｂから入った光と、ポートＣ、Ｄから出力される場合のそれら光出力の比であるβが９７％である場合、ファイバカプラ１２の分岐率を０．４（Ｃ：Ｄ＝４：６）とすることで、相対スペックルコントラストは約６０％に減少する。このときのファイバカプラ１２の損失は約５％である。なお、相対スペックルコントラストは、ＬＤ１０からのコヒーレント光をそのまま用いた場合（本光学装置を適用しない場合）のスペックルノイズに対する、ＬＤ１０からのコヒーレント光をファイバカプラ１２にて分割して一部をループ手段により戻した場合（本光学装置を適用した場合）のスペックルノイズの割合に対応する。
【００６１】
なお、分岐率が約０．２〜０．７の範囲においても相対スペックルコントラストは約７０％まで減少する。この範囲であれば実用的なスペックル低減効果を得ることができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。この光学装置は、光源２０と、入力用導波路２１、出力用導波路２４、結合分割部２２およびループ部２３が形成された基板２５とを有する。
【００６３】
入力用導波路２１、出力用導波路２４、結合分割部２２およびループ部２３はいずれも平面導波路により構成されている。入力用導波路２１、出力用導波路２４、結合分割部２２およびループ部２３を構成する平面導波路は、既存の半導体プロセスを用いて形成することができる。ここでは、基板２５としてガラス基板を用い、平面導波路の断面形状は１０μｍ×１０μｍの正方形とした。また、コアとクラッドの屈折率差Δｎは１％とした。
【００６４】
結合分割部２２およびループ部２３はそれぞれ、第１の実施形態で説明した結合分割部およびループ部に対応する。
【００６５】
結合分割部２２は、結合用ポート１１１ａ、１１１ｂおよび分割用ポート１１２ａ、１１２ｂを備えた導波部１１０よりなる。導波部１１０では、結合用ポート１１１ａ、１１１ｂから入射した光が一度結合された後に分割されて分割用ポート１１２ａ、１１２ｂに供給される。結合用ポート１１１ａが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、分割用ポート１１２ａが外部への出力用ポートとされる。ここでは、結合分割部２２として、２×２分岐構造のカプラが用いられている。この２×２分岐構造のカプラの入力と出力の関係は、図４に示した関係と同じである。
【００６６】
ループ部２３は、分割用ポート１１２ｂを結合用ポート１１１ｂに結合する。
【００６７】
結合分割部２２の分岐率は、製造時に任意に設定可能である。例えば、結合分割部２２としてＹ分岐構造のカプラを用いた場合は、Ｙ分岐した各導波路の幅を調整することで、所望の分岐率を得ることができる。
【００６８】
光源２０は、第１の実施形態で説明したコヒーレント光発生手段である光源１０に対応する。ここでは、光源２０として波長６３０ｎｍのＬＤを用いる。ＬＤからのコヒーレント光は、図示しないレンズにより入力用導波路２１に結合される。なお、ＬＤは、基板２５に平面導波路とともに形成してもよい。この場合は、ＬＤと平面導波路を同時に基板２５に造り込むことが可能である。また、ＬＤと入力用導波路２１の間を光ファイバなどの導波部により結合してもよい。
【００６９】
本実施形態の光学装置では、光源２０からのコヒーレント光は、入力用導波路２１を介して結合分割部２２の結合用ポート１１１ａに供給される。結合分割部２２では、コヒーレント光は、結合用ポート１１１ａから導波部１１０内に導かれる。そして、コヒーレント光は、導波部１１０にて第１および第２の光に分割される。
【００７０】
第１の光は、分割用ポート１１２ａから出力用導波路２４に供給される。一方、第２の光は、分割用ポート１１２ａからループ部２３を介して結合分割部２２の結合用ポート１１１ｂに供給される。結合用ポート１１１ｂに供給された第２の光は、再び導波部１１０内を伝播し、さらに第１および第２の光に分割される。
【００７１】
上記の動作によれば、光源２０からのコヒーレント光の一部がループ部２３にて循環されるので、コヒーレンス長より長い光路差を有する複数の光が第１の光として結合分割部２２から出力用導波路２４に供給される。出力用導波路２４を伝播する各光は、互いの位相がずれているため、干渉は生じない。したがって、本実施形態の光学装置においても、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、本実施形態においても、上述の式（１）〜（４）に基づき、結合分割部２２の損失および分岐率と相対スペックルコントラストが求まる。結合分割部２２の損失および相対スペックルコントラストと結合分割部２２の分岐率の関係は、図５に示した関係と同じである。結合分割部２２の分岐率を０．４（Ｃ：Ｄ＝４：６）とすることで、相対スペックルコントラストは約６０％に減少する。このときの結合分割部２２の損失は約５％である。
【００７３】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。この光学装置は、光源３０と、入力用導波路３１、出力用導波路３４、結合分割部３２およびループ部３３が形成された基板３５とを有する。光源３０、入力用導波路３１、出力用導波路３４およびループ部３３は第２の実施形態の光学装置のものと同じである。
【００７４】
結合分割部３２は平面導波路により構成されている。結合分割部３２およびループ部３３はそれぞれ、第１の実施形態で説明した結合分割部およびループ部に対応する。
【００７５】
結合分割部３２は、結合用ポート１２１ａ、１２１ｂおよび分割用ポート１２２ａ、１２２ｂを備えた導波部１２０よりなる。導波部１２０では、結合用ポート１２１ａ、１２１ｂから入射した光が一度結合された後に分割されて分割用ポート１２２ａ、１２２ｂに供給される。結合用ポート１２１ａが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、分割用ポート１２２ａが外部への出力用ポートとされる。ここでは、結合分割部３２は、２×１分岐構造のカプラと、１×２分岐構造のカプラと、２×１分岐構造のカプラの出射ポートと１×２分岐構造のカプラの入射ポートを結合する導波部とから構成されている。
【００７６】
ループ部３３は、分割用ポート１２２ｂを結合用ポート１２１ｂに結合する。
【００７７】
本実施形態の光学装置では、光源３０からのコヒーレント光は、入力用導波路３１を介して結合分割部３２の結合部（２×１分岐構造のカプラ）の結合用ポート１２１ａに供給される。結合分割部３２では、コヒーレント光は、結合部（２×１分岐構造のカプラ）の結合用ポート１２１ａから導波部内に導かれ、分割部（１×２分岐構造のカプラ）に達する。そして、コヒーレント光は、分割部にて第１および第２の光に分割される。
【００７８】
第１の光は、分割用ポート１２２ａから出力用導波路３４に供給される。一方、第２の光は、分割用ポート１２２ｂからループ部３３を介して結合分割部３２の結合部の結合用ポート１２１ｂに供給される。結合用ポート１２１ｂに供給された第２の光は、導波部内に再び導かれる。導波部内に導かれた第２の光は、分割部に達し、分割部にてさらに第１および第２の光に分割される。
【００７９】
上記の動作によれば、光源３０からのコヒーレント光の一部がループ部３３にて循環されるので、コヒーレンス長より長い光路差を有する複数の光が第１の光として結合分割部３２から出力用導波路３４に供給される。出力用導波路３４を伝播する各光は、互いの位相がずれているため、干渉は生じない。したがって、本実施形態の光学装置においても、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
図８に、２×１分岐構造のカプラと１×２分岐構造のカプラとから構成される結合分割部３２の入力と出力の関係を示す。光がポートＡに供給された場合、ポートＣ、Ｄの出力はそれぞれＸ、Ｙとなる。また、光がポートＢに供給された場合も、ポートＣ、Ｄの出力はそれぞれＸ、Ｙとなる。このように、光がポートＡに供給された場合と光がポートＢに供給された場合はいずれも、入力と出力の関係が同じである。
【００８１】
上記の場合、ポートＡから入った光がポートＣ、Ｄに出力される場合の光の強度分岐率は、前述の式（１）で与えられる。また、ポートＡから入った光がポートＣ、Ｄから出力される場合のそれら光出力の和であるβは、前述の式（２）で与えられる。
【００８２】
ポートＡから入った光がポートＣに出力される場合の光の強度比は、
【００８３】
【数５】
2010197703.tif 000007
【００８４】
で与えられる。
【００８５】
ポートＡから入った光のスペックルコントラストに対するポートＣに出力される光のスペックルコントラストの割合（相対スペックルコントラスト）は、
【００８６】
【数６】
2010197703.tif 000008
【００８７】
で与えられる。
【００８８】
上述の式（１）、式（２）、式（５）および式（６）に基づき、結合分割部３２の損失および分岐率と相対スペックルコントラストが求まる。
【００８９】
図９に、結合分割部３２の損失および相対スペックルコントラストと結合分割部３２の分岐率の関係を示す。縦軸は損失および相対スペックルコントラストであり、横軸は、分岐率（Ｃ／（Ｃ＋Ｄ））である。例えば、結合分割部３２の分岐率を０．２（Ｃ：Ｄ＝２：８）とすることで、相対スペックルコントラストは約３０％に減少する。このときの結合分割部３２の損失は約３％である。
【００９０】
なお、分岐率を小さくすれば、相対スペックルコントラストをさらに小さくすることができるが、その場合、損失が増大してしまう。損失が増大すると、結合分割部３２の出力光強度が低下する。このため、分岐率は、相対スペックルコントラストおよび損失を考慮して決定する必要がある。
【００９１】
本実施形態において、結合分割部３２は、多対１の分岐構造のカプラと、１対多の分岐構造のカプラと、多対１の分岐構造のカプラの出射ポートと１対多の分岐構造のカプラの入射ポートを結合する導波部とから構成されてもよい。
【００９２】
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。この光学装置は、コヒーレント光発生手段（不図示）と、入力用導波路４１、出力用導波路４４、結合分割部４２およびループ部４３が形成された基板４５とを有する。
【００９３】
入力用導波路４１、出力用導波路４４、結合分割部４２およびループ部４３はいずれも平面導波路により構成されている。これら平面導波路は、既存の半導体プロセスを用いて形成することができる。
【００９４】
入力用導波路４１は、基板４５の上面から見て、並列に配置された第１から第３の導波路からなる。
【００９５】
結合分割部４２は、結合用ポート１３１ａ〜１３１ｄおよび分割用ポート１３２ａ、１３２ｂを備えた導波部１３０よりなる。導波部１３０では、結合用ポート１３１ａ〜１３１ｄから入射した光が一度結合された後に分割されて分割用ポート１３２ａ、１３２ｂに供給される。結合用ポート１３１ａ〜１３１ｃが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、分割用ポート１３２ａが外部への出力用ポートとされる。ここでは、結合分割部４２は、２×１分岐構造の第１から第３のカプラと１×２分岐構造の第４のカプラとからなる。第１および第２の導波路は第１のカプラに結合され、第３の導波路とループ部４３の一方の端部が第２のカプラに結合されている。第１および第２のカプラは第３のカプラに結合され、第３のカプラは第４のカプラに結合されている。第４のカプラの一方の分岐は出力用導波路４４に結合され、他方の分岐はループ部４３の他方の端部に結合されている。
【００９６】
第１の導波路が結合された第１のカプラの一方のポートが結合用ポート１３１ａであり、第２の導波路が結合された第１のカプラの他方のポートが結合用ポート１３１ｂである。第３の導波路が結合された第２のカプラの一方のポートが結合用ポート１３１ｃであり、ループ部４３の一方の端部が結合された第２のカプラの他方のポートが結合用ポート１３１ｄである。ループ部４３は、分割用ポート１３２ｂを結合用ポート１３１ｄに結合する。
【００９７】
コヒーレント光発生手段は、第１から第３の光源からなる。第１の光源からのコヒーレント光が第１の導波路に供給され、第２の光源からのコヒーレント光が第２の導波路に供給され、第３の光源からのコヒーレント光が第３の導波路に供給される。第１から第３の光源のうちの最も短いコヒーレンス長を基準にし、ループ部４３により形成される光路がそのコヒーレンス長より長くなるようにすることが望ましい。
【００９８】
本実施形態の光学装置では、第１から第３の光源からのコヒーレント光は、入力用導波路４１を介して結合分割部４２の結合用ポート１３１ａ〜１３１ｃに供給される。結合用ポート１３１ａ〜１３１ｃに供給された各コヒーレント光は、導波部１３０内を伝播し、合波され、分割部（１×２分岐構造のカプラ）にて第１および第２の光に分割される。
【００９９】
第１の光は、分割用ポート１３２ａから出力用導波路４４に供給される。一方、第２の光は、分割用ポート１３２ｂからループ部４３を介して結合用ポート１３１ｄに供給される。結合用ポート１３１ｄに供給された第２の光は、再び導波部１３０内に導かれる。導波部内に導かれた第２の光は、分割部に達し、分割部にてさらに第１および第２の光に分割される。
【０１００】
上記の動作によれば、第１から第３の光源からの各コヒーレント光が合波され、合波された光の一部がループ部４３にて循環されるので、コヒーレンス長より長い光路差を有する複数の光が第１の光として結合分割部４２から出力用導波路４４に供給される。出力用導波路４４を伝播する各光は、互いの位相がずれているため、干渉は生じない。したがって、本実施形態の光学装置においても、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
第１の光源として、赤色（Ｒ）に対応する波長のコヒーレント光を発生する光源を用い、第２の光源として、緑色（Ｇ）に対応する波長のコヒーレント光を発生する光源を用い、第３の光源として、青色（Ｂ）に対応する波長のコヒーレント光を発生する光源を用いてもよい。この場合は、図１１に示すように、結合分割部４２から出力用導波路４４に供給される第１の光は白色光（Ｗ）となる。
【０１０２】
本実施形態においても、結合分割部４２の各カプラの分岐率を制御することで、相対スペックルコントラストの低減効果を調整することができる。ただし、相対スペックルコントラストを低減する場合は、各カプラの損失を考慮することが望ましい。
【０１０３】
なお、コヒーレント光発生手段は、３つの光源に限定されるものではない。コヒーレント光発生手段は、複数の光源より構成することが可能である。各光源の出力光の波長域は異なっていてもよいし、同じであってもよい。ループ手段により形成される光路は、複数の光源のうちの最も長いコヒーレンス長より長いことが望ましい。
【０１０４】
（第５の実施形態）
図１２は、本発明の第５の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。この光学装置は、コヒーレント光発生手段（不図示）と、直列に接続された３つのカプラ部５１〜５３とからなる。コヒーレント光発生手段は、第１の実施形態で説明したものと同じである。
【０１０５】
カプラ部５１〜５３は、いずれも同じ構造を有する。カプラ部５１は、結合用ポートとしての第１および第２のポート５１ａ、５１ｂおよび分割用ポートとしての第３および第４のポート５１ｃ、５１ｄを備えた導波部５１ｅよりなる結合分割手段５１ｆと、ループ手段５１ｇとを有する。導波部５１ｅは、第１および第２のポート５１ａ、５１ｂから入射した光が一度結合された後に分割されて第３および第４のポート５１ｃ、５１ｄに供給されるように構成されている。第１のポート５１ａが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、第３のポート５１ｃが外部への出力用ポートとされる。ループ手段５１ｇは、第４のポートから出射された光を第２のポートに供給するループ手段と、を有する。カプラ５２、５３も、結合分割手段５１ｆおよびループ手段５１ｇを有する。
【０１０６】
コヒーレント光発生手段からのコヒーレント光は、カプラ部５１の第１のポート５１ａに供給される。カプラ部５１の第３のポート５１ｃは、導波部を介してカプラ部５２の第１のポート５１ａに結合されている。カプラ部５２の第３のポート５１ｃは、導波部を介してカプラ部５３の第１のポート５１ａに結合されている。カプラ部５１〜５３の各ループ手段５１ｇにより形成される光路はそれぞれ、上記コヒーレント光のコヒーレンス長より長い。
【０１０７】
上記のカプラ部５１〜５３の結合分割手段５１ｆおよびループ手段５１ｇとして、第１から第３の実施形態の光学装置のいずれかにおける結合分割部およびループ部を用いることができる。
【０１０８】
本実施形態の光学装置によれば、第１から第４の実施形態のもの比べて、スペックルノイズをより低減することができる。
【０１０９】
本実施形態においても、カプラ部５１〜５３の各結合分割手段５１ｆの分岐率を制御することで、相対スペックルコントラストの低減効果を調整することができる。ただし、相対スペックルコントラストを低減する場合は、カプラの損失を考慮することが望ましい。
【０１１０】
なお、直列に接続されるカプラ部の数は２つであっても、４つ以上であってもよい。
【０１１１】
（第６の実施形態）
図１３は、本発明の第６の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。この光学装置は、コヒーレント光発生手段（不図示）と、並列に接続された３つのカプラ部６１〜６３とからなる。コヒーレント光発生手段は、第１の実施形態で説明したものと同じである。
【０１１２】
カプラ部６１〜６３のそれぞれは、第５の実施形態で説明した結合分割手段５１ｆを有する。ただし、カプラ部６１、６３とカプラ部６２の間で、結合側および分割側の位置関係が逆になっている。
【０１１３】
コヒーレント光発生手段からのコヒーレント光は、カプラ部６１の第１のポート５１ａに供給される。カプラ部６１の第４のポート５１ｄは、導波部を介してカプラ部６２の第１のポート５１ａに結合されている。カプラ部６１の第２のポート５１ｂは、導波部を介してカプラ部６２の第３のポート５１ｃに結合されている。カプラ部６２の第２のポート５１ｂは、導波部を介してカプラ部６３の第３のポート５１ｃに結合されている。カプラ部６２の第４のポート５１ｄは、導波部を介してカプラ部６３の第１のポート５１ａに結合されている。カプラ部６３において、第２のポート５１ｂは導波部を介して第４のポート５１ｄに結合されている。
【０１１４】
本実施形態の光学装置では、コヒーレント光発生手段からのコヒーレント光は、カプラ部６１の第１のポート５１ａに供給される。カプラ部６１では、第１のポート５１ａから入射した光は分割されて第３および第４のポート５１ｃ、５１ｄから出射される。
【０１１５】
カプラ部６１の第４のポート５１ｄから出射された光は、導波部を介してカプラ部６２の第１のポート５１ａに入射する。カプラ部６２では、第１のポート５１ａから入射した光は分割されて第３および第４のポート５１ｃ、５１ｄから出射される。
【０１１６】
カプラ部６２の第３のポート５１ｃから出射された光は、カプラ部６１の第２のポート５１ｂに入射する。カプラ部６１では、第２のポート５１ｂから入射した光は分割されて第３および第４のポート５１ｃ、５１ｄから出射される。
【０１１７】
カプラ部６２の第４のポート５１ｄから出射された光は、カプラ部６３の第１のポート５１ａに入射する。カプラ部６３では、第１のポート５１ａから入射した光は分割されて第３および第４のポート５１ｃ、５１ｄから出射され、第４のポート５１ｄから出射された光は第２のポート５１ｂに供給される。
【０１１８】
カプラ部６３の第３のポート５１ｃから出射された光は、導波部を介してカプラ部６２の第２のポート５１ｂに入射する。カプラ部６２では、第２のポート５１ｂから入射した光は分割されて第３および第４のポート５１ｃ、５１ｄから出射される。
【０１１９】
以上の動作によれば、カプラ部６２、６３によりループ手段が構成され、カプラ部６１に入射したコヒーレント光発生手段からのコヒーレント光の一部がカプラ部６２、６３のそれぞれで循環される。各循環光路は、コヒーレント光のコヒーレンス長より長い。
【０１２０】
本実施形態の光学装置によれば、第１から第４の実施形態のもの比べて、スペックルノイズをより低減することができる。
【０１２１】
本実施形態においても、カプラ部６１〜６３の分岐率を制御することで、相対スペックルコントラストの低減効果を調整することができる。ただし、相対スペックルコントラストを低減する場合は、カプラの損失を考慮することが望ましい。
【０１２２】
なお、並列に接続されるカプラ部の数は２つであっても、４つ以上であってもよい。
【０１２３】
（第７の実施形態）
図１４は、本発明の第７の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。この光学装置は、コヒーレント光発生手段（不図示）、カプラ部７１、ミラー７２およびサーキュレータ７３からなる。
【０１２４】
コヒーレント光発生手段は、第１の実施形態で説明したものと同じである。カプラ部７１は、第５の実施形態で説明した結合分割手段５１ｆおよびループ手段５１ｇを有する。サーキュレータ７３は、第１から第３のポート７３ａ〜７３ｃを有する。サーキュレータ７３では、第１のポート７３ａに入射した光は第２のポート７３ｂから出力され、第２のポート７３ｂに入射した光は第３のポート７３ｃから出力される。
【０１２５】
コヒーレント光発生手段からのコヒーレント光がサーキュレータ７３の第１のポート７３ａに供給される。サーキュレータ７３の第２のポート７３ｂは、カプラ部７１の第１のポート５１ａに結合されている。カプラ部７１の第３のポート５１ｃの出射方向にはミラー７２が配置されている。ミラー７２は全反射ミラーである。レンズ等の光学部材がカプラ部７１の第３のポート５１ｃとミラー７２の間に設けられており、カプラ部７１の第３のポート５１ｃから出射された光は、その光学部材を介してミラー７２に集光され、ミラー７２からの反射光は、その光学部材を介してカプラ部７１の第３のポート５１ｃの端面（出射端面）に入射する。
【０１２６】
カプラ部７１では、第１のポート５１ａから入射した光（コヒーレント光発生手段からのコヒーレント光）は分割されて第３および第４のポート５１ｃ、５１ｄから出射される。第４のポート５１ｄから出射した光はループ手段５１ｇを介して第２のポート５１ｂに入射する。第２のポート５１ｂに入射した光は分割されて第３および第４のポート５１ｃ、５１ｄから出射される。
【０１２７】
カプラ部７１の第３のポート５１ｃから出射した光はミラー７２にて反射され、その反射光が第３のポート５１ｃに入射する。カプラ部７１では、第３のポート５１ｃから入射した光は、分割されて第１および第２のポート５１ａ、５１ｂから出射される。第２のポート５１ｂから出射した光はループ手段５１ｇを介して第４のポート５１ｄに入射する。第４のポート５１ｄに入射した光は分割されて第１および第２のポート５１ａ、５１ｂから出射される。
【０１２８】
カプラ部７１の第１のポート５１ａから出射した光は、サーキュレータ７３の第２のポート７３ｂに入射する。サーキュレータ７３では、第２のポート７３ｂに入射した光は第３のポート７３ｃから出力される。
【０１２９】
上記のカプラ部７１の結合分割手段５１ｆおよびループ手段５１ｇとして、第１から第３の実施形態の光学装置のいずれかにおける結合分割部およびループ部を用いることができる。
【０１３０】
本実施形態の光学装置によれば、１つのカプラ部７１が２つの結合分割部としての役割を果たすので、第１から第４の実施形態のもの比べて、スペックルノイズをより低減することができる。
【０１３１】
本実施形態においても、カプラ部７１の結合分割手段の分岐率を制御することで、相対スペックルコントラストの低減効果を調整することができる。ただし、相対スペックルコントラストを低減する場合は、カプラの損失を考慮することが望ましい。
【０１３２】
（第８の実施形態）
図１５は、本発明の第８の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。この光学装置は、コヒーレント光発生手段（不図示）、カプラ部８１およびファイバアンプ８２からなる。コヒーレント光発生手段は、第１の実施形態で説明したものと同じである。カプラ部８１は、第５の実施形態で説明した結合分割手段５１ｆおよびループ手段５１ｇを有する。ファイバアンプ８２は、ループ手段５１ｇに設けられている。
【０１３３】
カプラ部８１の第４のポート５１ｄから出射した光がループ手段５１ｇを介してカプラ部８１の第２のポート５１ｂに供給される。ファイバアンプ８２は、外部の励起光源から励起光が供給されると、ループ手段５１ｇを伝播するカプラ部８１の第４のポート５１ｄからの光を増幅する。これにより、カプラ部８１の第３のポート５１ｃからの出力光強度を増大することができる。
【０１３４】
本実施形態の光学装置においても、第１の実施形態のものと同様な効果を奏する。
【０１３５】
また、本実施形態の光学装置によれば、出力光強度を増大することができるので、カプラ部８１の分岐率を制御して相対スペックルコントラストの低減効果を調整する際に、第１から第４の実施形態のもの比べて、損失の許容値を大きくすることができる。この結果、例えば、図９に示した損失および相対スペックルコントラストと分岐率の関係において、分岐率をより小さくすることが可能となるので、相対スペックルコントラストをさらに低減することができる。
【０１３６】
なお、図１６に示すように、ファイバアンプ８２に代えて半導体光増幅器（SOA：Semiconductor Optical Amplifier）８３をループ手段５１ｇに設けてもよい。この場合も、図１５に示したものと同様の効果を奏する。
【０１３７】
（第９の実施形態）
図１７は、本発明の第９の実施形態である光学装置の構成を示す模式図である。この光学装置は、コヒーレント光発生手段（不図示）と、カプラ部９１とからなる。コヒーレント光発生手段は、第１の実施形態で説明したものと同じである。
【０１３８】
カプラ部９１は、結合分割手段１４０およびループ手段１４３を有する。結合分割手段１４０は、結合用ポートとしての第１および第２のポート１４１ａ、１４１ｂと分割用ポートとしての第３から第５のポート１４２ａ〜１４２ｃを備えた導波部１４１よりなる。導波部１４１では、第１および第２のポート１４１ａ、１４１ｂから入射した光が一度結合された後に分割されて第３から第５のポート１４２ａ〜１４２ｃに供給される。第１のポート１４１ａが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされる。第３および第４のポート１４２ａ、１４２ｂが外部への出力用ポートとされる。ループ手段１４３は、第５のポート１４２ｃから出射された光を第２のポート１４１ｂに供給する。
【０１３９】
コヒーレント光発生手段からのコヒーレント光は、カプラ部９１の第１のポート１４１ａに供給される。カプラ部９１の第４のポート１４２ｂから出射された光は、導波部を介して外部のモニタの受光部に供給される。第３のポート１４２ａから出射された光が、カプラ部９１の出力光である。
【０１４０】
本実施形態の光学装置においても、第１の実施形態のものと同様な効果を奏する。
【０１４１】
また、本実施形態の光学装置によれば、カプラ部９１の出力光の状態（強度変化など）を外部のモニタで観察することができる。
【０１４２】
以上説明した第１から第９の実施形態の光学装置は、本発明の一例であり、出力光として光ビームを得られ、かつ、スペックルノイズを低減することができるのであれば、光学装置の構成は適宜に変更することができる。
【０１４３】
例えば、図１に示した構成において、ループ部１３を光ファイバより構成する場合は、図１８に示すように、光ファイバを円弧状に複数重ねて光路長を増大してもよい。
【０１４４】
また、光結合分割手段（実施形態では結合分割部として記載している）およびループ手段（実施形態ではループ部として記載している場合もある）は、１つの光学装置に複数設けられてもよい。
【０１４５】
また、第１から第９の実施形態で説明した構成を組み合わせてもよい。
【０１４６】
また、ループ手段により形成される光路は、コヒーレント光のコヒーレンス長より短いものとしてもよく、この場合も、循環した光のうち２回目以降の循環した光と光源からのコヒーレント光との間にコヒーレンス長より長い光路差ができる。これにより、スペックルノイズを低減することが可能である。ただし、スペックルノイズを効率よく低減するためには、ループ手段により形成される光路がコヒーレント光のコヒーレンス長より長いことが望ましい。
【０１４７】
さらに、光結合分割部が多対多の分岐構造のファイバカプラよりなり、ループ部が、ファイバカプラの結合部側のポートのうちの入力用ポートを除くポートとファイバカプラの分割側のポートのうちの出力用ポートを除くポートとを結合してもよい。この場合、ファイバカプラは、中心部がコアとされ、該コアの外周部が、該コアと屈折率の異なるクラッドにより構成された複数の光ファイバを束ねた構成とされ、各コアが互いに近接するように各光ファイバの一部が溶融等により加工されたものであってもよい。
【０１４８】
さらに、光結合分割部の結合側は、複数の入射ポートが１つの出射ポートに結合された多対１の分岐構造のファイバカプラよりなり、光結合分割部の分割側は、１つ入射ポートが複数の出射ポートに結合された１対多の分岐構造のファイバカプラよりなり、多対１の分岐構造の出力ポートが１対多の分岐構造のファイバカプラの入射ポートに結合されてもよい。
【０１４９】
また、ループ部は光ファイバまたは平面導波路より構成されてもよい。光結合分割部が光ファイバにより形成される場合は、ループ部を光ファイバにより形成することが望ましい。光結合分割部が平面導波路により形成される場合は、ループ部は光ファイバまたは平面導波路により形成することができる。光結合分割部とループ部を同一基板上に形成する場合は、ループ部は平面導波路により形成することが望ましい。
【０１５０】
また、光結合分割部において、複数の入射ポートが１つの出射ポートに結合された多対１の分岐構造のカプラまたはファイバカプラより光結合部を構成し、１つ入射ポートが複数の出射ポートに結合された１対多の分岐構造のカプラまたはファイバカプラにより分割部を構成してもよい。この場合、多対１の分岐構造のカプラの出射ポートが１対多の分岐構造のカプラの入射ポートに結合される。
【０１５１】
さらに、光結合分割部とループ部は同一の基板上に形成されてもよい。
【０１５２】
また、各実施形態において、ループ部は、当該ループ部内を伝播する光を増幅するための増幅手段を有してもよい。増幅手段として、ファイバアンプまたは半導体光増幅器を用いることができる。ループ部が光ファイバよりなる場合は、増幅手段としてファイバアンプが用いられる。ループ部が平面導波路よりなる場合は、増幅手段として半導体光増幅器が用いられる。
【０１５３】
光結合分割部の分割側の出力用ポートに結合され、該出力用ポートからの光を外部へ導くための出力用導波路部（導光手段）は、光ファイバまたは平面導波路より構成されてもよい。
【０１５４】
本発明の他の実施形態であるスペックル低減装置は、光結合分割手段およびループ手段を有する。光結合分割手段は、光が入射される複数の結合用ポートと、光を出射する複数の分割用ポートとを備えた導波部よりなる。導波部では、各結合用ポートから入射した光が一度結合された後に分割されて各分割用ポートに供給される。結合用ポートの少なくとも１つのポートが外部からの光ビームが供給される入力用ポートとされ、分割用ポートの少なくとも１つのポートが外部への出力用ポートとされる。ループ手段は、分割用ポートのうちの出力用ポート以外の少なくとも１つのポートを結合用ポートのうちの入力用ポート以外のポートに結合する。
【０１５５】
上記のスペックル低減装置において、上述の第１から第９の実施形態の光学装置の構成（光結合分割手段、ループ手段など）を適用することができる。
【０１５６】
以上の本発明の光学装置またはスペックル低減装置は、光ビームを走査してスクリーン上に画像を投影表示する画像表示装置全般に適用することができる。
【０１５７】
以下に、本発明の光学装置を備える画像表示装置の一例を説明する。
【０１５８】
［画像表示装置］
図１９は、本発明の光学装置を装備した画像表示装置の一例を示す模式図である。この画像表示装置１４０１は、レーザ光源１４０２〜１４０４、コリメータレンズ１４０５〜１４０７、反射ミラー１４０８、ダイクロイックミラー１４０９、１４１０、水平走査ミラー１４１１、垂直走査ミラー１４１２、および光スイッチ１４１４〜１４１６を有する。レーザ光源１４０２〜１４０４は、本発明の光学装置である。
【０１５９】
レーザ光源１４０２からのレーザ光の進行方向に、コリメータレンズ１４０７、光スイッチ１４１６、および反射ミラー１４０８が順に配置されている。コリメータレンズ１４０７からの平行光束が光スイッチ１４１６に入射する。光スイッチ１４１６は、不図示の制御部から供給される制御信号に応じてオンオフ動作する。ここでは、オン状態において、光スイッチ１４１６は入射光が透過する状態とされる。透過光は、反射ミラー１０８へ向かう。
【０１６０】
レーザ光源１４０３からのレーザ光の進行方向に、コリメータレンズ１４０６、光スイッチ１４１５、およびダイクロイックミラー１４１０が順に配置されている。コリメータレンズ１４０６からの平行光束が光スイッチ１４１５に入射する。光スイッチ１４１５においても、光スイッチ１４１６と同様な動作が行われる。光スイッチ１４１６からの透過光はダイクロイックミラー１４１０へ向かう。
【０１６１】
レーザ光源１４０４からのレーザ光の進行方向に、コリメータレンズ１４０５、光スイッチ１４１４、およびダイクロイックミラー１４０９が順に配置されている。コリメータレンズ１４０５からの平行光束が光スイッチ１４１４に入射する。光スイッチ１４１４においても、光スイッチ１４１６と同様な動作が行われる。光スイッチ１４１４からの透過光はダイクロイックミラー１４０９へ向かう。
【０１６２】
ダイクロイックミラー１４１０は、光スイッチ１４１５からの光束と、反射ミラー１４０８にて反射された光束とが交差する位置に設けられている。ダイクロイックミラー１４１０は、光スイッチ１４１５からの光を反射し、反射ミラー１４０８からの光を透過するような波長選択特性を有している。
【０１６３】
ダイクロイックミラー１４０９は、光スイッチ１４１４からの光束とダイクロイックミラー１４１０からの光束とが交差する位置に設けられている。ダイクロイックミラー１４０９は、光スイッチ１４１４からの光を反射し、ダイクロイックミラー１４１０からの光を透過するような波長選択特性を有している。
【０１６４】
水平走査ミラー１４１１は、ダイクロイックミラー１４０９からの光束の進行方向に配置されており、不図示の制御部からの水平走査制御信号によりその動作が制御される。垂直走査ミラー１４１２は、水平走査ミラー１４１１からの光束の進行方向に配置されており、不図示の制御部からの垂直走査制御信号によりその動作が制御される。
【０１６５】
レーザ光源１４０２、１４０３、１４０４として、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応する色のレーザ光を出射する光源を用いる。光スイッチ１４１４、１４１５、１４１６をオンオフ制御し、かつ、水平走査ミラー１４１１および垂直走査ミラー１４１２を制御することで、スクリーン１４１３上に、カラー画像を表示することができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１０  光源
１１  導波部
１２  結合分割部
１３  ループ部
１４  出力用導波部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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