(57)【要約】【課題】  充分なスペックルノイズの低減を得ることができるレーザ光源装置及び画像投影装置を提供する。【解決手段】  画像投影装置１は、レーザ光源装置２を少なくとも一つ備え、レーザ光源装置２から出射される光を投射光として用いる。レーザ光源装置２は、レーザ光を出射する複数の光源部３と、複数の光源部３から出射されるレーザ光が入射される入射面５１を有する導光体５と、を備え、複数の光源部３は、レーザ光の光軸Ａ３の入射面５１に対する入射角の大きさごとに、複数のレーザ光源群６に区分され、レーザ光源群６のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群６のレーザ光の光パワーの平均値が大きい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する複数の光源部と、
前記複数の光源部から出射されるレーザ光が入射される入射面を有する導光体と、を備え、
前記複数の光源部は、レーザ光の光軸の前記入射面に対する入射角の大きさごとに、複数のレーザ光源群に区分され、
前記レーザ光源群のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群のレーザ光の光パワーの平均値が大きいレーザ光源装置。
【請求項２】
前記光源部のレーザ光の入射角が大きいほど、当該光源部のレーザ光の光パワーが大きい請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ光源装置を少なくとも一つ備え、前記レーザ光源装置から出射される光を投射光として用いる画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源を複数備えるレーザ光源装置に関し、また、レーザ光源装置を備える画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光源装置として、複数のレーザ光源から出射したレーザ光を光ファイバー等に入射するレーザ光源装置が、知られている（例えば、特許文献１）。そして、斯かるレーザ光源装置から出射した光を、露光用光源装置やプロジェクタ等の光源として用いる技術が知られている。斯かる技術において、レーザ光の照射面や観測者の網膜上に、スペックルノイズと呼ばれる光の強弱のあるノイズが発生する。
【０００３】
そこで、特許文献１においては、スペックルノイズを低減すべく、少なくとも１つのレーザ光源が他のレーザ光源と異なる波長の光を出射するレーザ光源装置が、提案されている。しかしながら、特許文献１に係るレーザ光源装置においては、使用できる波長の範囲にも限界があるため、充分なスペックルノイズの低減（「デスペックル効果」又は「スペックルコントラストの低減」ともいう）が得られない、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４６７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、充分なスペックルノイズの低減を得ることができるレーザ光源装置及び画像投影装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレーザ光源装置は、レーザ光を出射する複数の光源部と、前記複数の光源部から出射されるレーザ光が入射される入射面を有する導光体と、を備え、前記複数の光源部は、レーザ光の光軸の前記入射面に対する入射角の大きさごとに、複数のレーザ光源群に区分され、前記レーザ光源群のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群のレーザ光の光パワーの平均値が大きい。
【０００７】
本発明に係るレーザ光源装置によれば、複数のレーザ光源群は、導光体の入射面に向けてレーザ光を出射する光源部を備えている。また、複数のレーザ光源群は、光源部から出射されるレーザ光の光軸の入射面に対する入射角の大きさごとに、区分されている。
【０００８】
ところで、レーザ光の入射角が大きいほど、導光体内の光路長が長くなるため、発散しているレーザ光においては、例えば、光軸部分と他部分との光路長差が大きくなる。これにより、当該レーザ光において、コヒーレンスが低下するため、スペックルノイズが低減する。また、光パワーが大きいレーザ光ほど、装置全体のスペックルノイズの低減に寄与する。
【０００９】
そこで、本発明に係るレーザ光源装置においては、レーザ光源群のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群のレーザ光の光パワーの平均値が大きくなっている。したがって、装置全体におけるレーザ光のコヒーレンスが低下するため、装置全体におけるスペックルノイズが低減する。
【００１０】
また、本発明に係るレーザ光源装置は、前記光源部のレーザ光の入射角が大きいほど、当該光源部のレーザ光の光パワーが大きい、という構成でもよい。
【００１１】
斯かる構成によれば、光源部のレーザ光の入射角が大きいほど、当該光源部のレーザ光の光パワーが大きい、即ち、レーザ光の光パワーが大きくなることに伴って、当該レーザ光の入射角が大きくなっている。したがって、装置全体におけるレーザ光のコヒーレンスが効果的に低下するため、装置全体におけるスペックルノイズが効果的に低減する。
【００１２】
また、本発明に係る画像投影装置は、前記のレーザ光源装置を少なくとも一つ備え、前記レーザ光源装置から出射される光を投射光として用いる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の如く、本発明は、充分なスペックルノイズの低減を得ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像投影装置の概略構成図である。
【図２】同実施形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図３】同実施形態に係る光学系に入射される光の入射パターンを説明する図である。
【図４】同実施形態に係る導光体の入射面における光の入射角を説明する図である。
【図５】同実施形態に係る導光体の内部の光路長を説明する図である。
【図６】同実施形態に係る導光体の内部の光路長を説明する図である。
【図７】本発明の効果を検証する装置の概略構成図である。
【図８】本発明の効果の検証結果を説明する図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る光学系に入射される光の入射パターンを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るレーザ光源装置及び画像投影装置における一実施形態について、図１〜図８を参酌して説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る画像投影装置１は、それぞれ異なる色の光を出射する複数（本実施形態においては３つ）のレーザ光源装置２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）と、レーザ光装置２から出射されたレーザ光が入射される光源側光学系１１とを備えている。また、画像投影装置１は、光源側光学系１１から出射されたレーザ光を入射して光画像を生成する画像光学系１２と、画像光学系１２から出射された光画像（レーザ光）を入射してスクリーン１００に投影する投影光学系（例えば、投影レンズ）１３とを備えている。
【００１７】
光源側光学系１１は、投影された照射面の照度を均一にすることを図るべく、例えばロッドインテグレータ等のインテグレータ光学系１１ａと、レーザ光源装置２Ｇから出射されたレーザ光を反射する反射ミラー１１ｂとを備えている。なお、図示していないが、光源側光学系１１は、インテグレータ光学系１１ａの出射面を画像光学系１２（具体的には、空間変調素子１２ａの入射面）に結像するためのレンズを備えている。
【００１８】
画像光学系１２は、光源側光学系１１から出射された光を変調することで、光画像にする空間変調素子１２ａと、全反射プリズム１２ｂと、ダイクロイックプリズム１２ｃとを備えている。本実施形態においては、各空間変調素子１２ａは、デジタルマイクロミラーデバイスである。なお、空間変調素子１２ａは、透過型液晶素子又は反射型液晶素子であってもよい。
【００１９】
レーザ光源装置２は、第１の色（例えば、赤色）のレーザ光を出射する第１のレーザ光源装置２Ｒと、第２の色（例えば、緑色）のレーザ光を出射する第２のレーザ光源装置２Ｇと、第３の色（例えば、青色）のレーザ光を出射する第３のレーザ光源装置２Ｂとを備えている。
【００２０】
図２に示すように、本実施形態に係るレーザ光源装置２は、レーザ光を出射する複数の光源部３と、複数の光源部３から出射された光が入射される光学系４と、光学系４から出射されるレーザ光が入射される入射面５１を有する導光体５とを備えている。そして、レーザ光源装置２は、導光体５から出射した光を光源側光学系１１に入射している。
【００２１】
光源部３は、レーザ光を出射する半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１から出射されるレーザ光を略平行光（僅かに発散する光）にするコリメートレンズ３２とを備えている。そして、複数の光源部３は、出射する光の光軸Ａ３が少なくとも光学系４に入射される際に互いに平行となるように、配置されている。また、複数の光源部３は、出射する光の光軸Ａ３が光学系４の光学入射面４１で異なる位置となるように、配置されている。
【００２２】
光学系４は、複数の光源部３から出射された光を導光体５の入射面５１の中心に向けて集束させる集束レンズとしている。即ち、光学系４は、各光源部３から出射された光の光軸を導光体５の入射面５１の中心に向くように変えている（屈折させている）。
【００２３】
導光体５は、長尺に形成されており、平面状の入射面５１を一端に配置し、平面状の出射面５２を他端に配置している。そして、導光体５は、その側面で光を全反射することにより、入射面５１で入射された光の進行する角度を保持しつつ、長手方向に沿って光を伝搬するように構成されている。
【００２４】
本実施形態においては、導光体５は、芯となるコアと、コアの外側に配置され、コアよりも低い屈折率であるクラッドと、クラッドを覆う被覆とからなる光ファイバーとしている（コアのみ図示している）。即ち、入射面５１は、コアの一端側の面で構成されている。なお、導光体５は、光ファイバーに限られず、例えば、ロッドインテグレータ等でもよい。
【００２５】
ところで、図２〜図４に示すように、複数の光源部３は、複数のレーザ光源群６に区分されている。本実施形態においては、複数の光源部３は、二つの群、即ち、第１レーザ光源群６ａと第２レーザ光源群６ｂとに区分けされている。なお、各レーザ光源群６ａ，６ｂは、光源部３が同数（１２個）となるように、区分けされている。
【００２６】
第１レーザ光源群６ａは、光学系４の光学入射面４１における外側の位置に向けてレーザ光Ｌ３ａを出射する複数（１２個）の第１光源部３ａを備えている。また、第２レーザ光源群６ｂは、第１光源部３ａよりも、光学系４の光学入射面４１における内側の位置に向けてレーザ光Ｌ３ｂを出射する複数（８個）の第２光源部３ｂと、第２光源部３ｂよりも、光学系４の光学入射面４１における内側の位置に向けてレーザ光Ｌ３ｃを出射する複数（４個）の第３光源部３ｃとを備えている。
【００２７】
本実施形態においては、光学系４により、光源部３ａ〜３ｃからのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃが導光体５の入射面５１の中心に向けて集束している。これにより、光学系４の光学入射面４１に対する各レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射位置が、当該光学入射面４１の中心から離れるほど、導光体５の入射面５１に対する当該レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光軸Ａ３ａ〜Ａ３ｃの入射角θ１〜θ３は、大きくなる。なお、図３は、光学系４の光学入射面４１に対する、各レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射位置を示している。
【００２８】
したがって、第１光源部３ａが出射するレーザ光Ｌ３ａの光軸Ａ３ａが導光体５の入射面５１に入射する第１入射角θ１は、第２光源部３ｂが出射するレーザ光Ｌ３ｂの光軸Ａ３ｂが導光体５の入射面５１に入射する第２入射角θ２よりも、大きい。また、第２入射角θ２は、第３光源部３ｃのレーザ光Ｌ３ｃの光軸Ａ３ｃが導光体５の入射面５１に入射する第３入射角θ３よりも、大きい。
【００２９】
これにより、第１レーザ光源群６ａにおけるレーザ光Ｌ３ａの光軸Ａ３ａの入射角θ１は、第２レーザ光源群６ｂにおけるレーザ光Ｌ３ｂ，Ｌ３ｃの光軸Ａ３ｂ，Ａ３ｃの入射角θ２，θ３よりも、大きい。したがって、複数の光源部３は、レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光軸Ａ３ａ〜Ａ３ｃが導光体５の入射面５１に入射する入射角θ１〜θ３の大きさごとに、複数のレーザ光源群６ａ，６ｂに区分されている。
【００３０】
また、第１光源部３ａから出射されるレーザ光Ｌ３ａの光パワー（単位：Ｗ）は、第２光源部３ｂから出射されるレーザ光Ｌ３ｂの光パワーよりも、大きい。そして、第２光源部３ｂから出射されるレーザ光Ｌ３ｂの光パワーは、第３光源部３ｃから出射されるレーザ光Ｌ３ｃの光パワーよりも、大きい。なお、図３（図８及び図９も同様）において、各レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーは、網掛けハッチング、斜線ハッチング、ハッチング無しの順で大きいことを示している。
【００３１】
このように、光源部３ａ〜３ｃから出射されるレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光軸Ａ３ａ〜Ａ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、当該光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きい。したがって、第１レーザ光源群６ａのレーザ光Ｌ３ａの光パワーは、第２レーザ光源群６ｂのレーザ光Ｌ３ｂ，Ｌ３ｃの光パワーよりも、大きい。
【００３２】
ここで、導光体５の入射面５１に対するレーザ光の入射角と、当該レーザ光における導光体５内の光路長との関係について、図５及び図６を参酌して説明する。
【００３３】
図５に示すように、集束角θ４１で集束されている第１のレーザ光Ｌ３ｄは、導光体５の入射面５１に入射角θ５１で入射され、導光体５の内部で、屈折角θ５２で且つ発散角θ４２で発散している。なお、空気の屈折率がｎ１で、導光体５の屈折率がｎ２である場合、θ４２＝（ｎ１／ｎ２）×θ４１及びθ５２＝（ｎ１／ｎ２）×θ５１となるが、図５は、理解しやすいように、ｎ１＝ｎ２、即ち、θ４１＝θ４２及びθ５１＝θ５２として、示している。
【００３４】
そして、当該第１のレーザ光Ｌ３ｄにおいては、光軸Ａ３ｄの部分の光路（図５において２点鎖線）と、外側Ｂ３ｄの部分の光路（図５において破線）とは、異なっている。例えば、光軸Ａ３ｄの部分が入射面５１から出射面５２まで進む際に、光軸Ａ３ｄの部分の光路と外側Ｂ３ｄの部分の光路との間に、光路長差Ｌ１が生じている。なお、図５において、光軸Ａ３ｄの部分が入射面５１の点Ｐ１から出射面５２の点Ｐ２まで進んだ際に、外側Ｂ３ｄの部分が入射面５１の点Ｐ１から導光体５の内部の点Ｐ３まで進むことを示している。
【００３５】
それに対して、図６に示すように、第２のレーザ光Ｌ３ｅは、第１のレーザ光Ｌ３ｄと同じ集束角θ４１で集束されて、第１のレーザ光Ｌ３ｄの入射角θ５１より大きい入射角θ６１で、導光体５の入射面５１に入射されている。そして、該第２のレーザ光Ｌ３ｅは、導光体５の内部で、第１のレーザ光Ｌ３ｄの屈折角θ５２より大きい屈折率θ６２で且つ第１のレーザ光Ｌ３ｄの発散角θ４２と同じ発散角θ４で発散している。なお、図６も、図５と同様に、ｎ１（空気の屈折率）＝ｎ２（導光体５の屈折率）、即ち、θ４１＝θ４２及びθ６１＝θ６２として、示している。
【００３６】
そして、当該第２のレーザ光Ｌ３ｅにおいては、光軸Ａ３ｅの部分が入射面５１から出射面５２まで進む際に、光軸Ａ３ｅの部分の光路（図６において２点鎖線）と外側Ｂ３ｅの部分の光路（図６において破線）との間に、光路長差Ｌ２が生じている。なお、図６において、光軸Ａ３ｅの部分が入射面５１の点Ｐ１から出射面５２の点Ｐ４まで進んだ際に、外側Ｂ３ｅの部分が入射面５１の点Ｐ１から導光体５の内部の点Ｐ５まで進むことを示している。
【００３７】
このとき、第２のレーザ光Ｌ３ｅにおける導光体５内の光路長は、第１のレーザ光Ｌ３ｄにおける導光体５内の光路長よりも、長い。したがって、同じ発散角θ４２（又は集束角θ４１）である第１及び第２のレーザ光Ｌ３ｄ，Ｌ３ｅにおいて、第２のレーザ光Ｌ３ｅにおける光路長差Ｌ２は、第１のレーザ光Ｌ３ｄにおける光路長差Ｌ１よりも、大きくなる。
【００３８】
即ち、レーザ光の入射角が大きいほど、導光体５内の光路長が長くなるため、発散している（又は集束している）レーザ光においては、光軸部分と他部分との光路長差が大きくなる。したがって、レーザ光の入射角が大きいほど、コヒーレンスが低下するため、スペックルノイズが発生し難くなる。
【００３９】
次に、本実施形態に係るレーザ光源装置２の作用効果について、図７及び図８を参酌して、検証する。なお、図８は、図３と同様に、光学系４の光学入射面４１に対する、各光の入射位置を示している。
【００４０】
検証するために、図７に示すように、レーザ光源装置２から出射された光を、ロッドインテグレータ１４、拡散板１５、ロッドインテグレータ１６、投影レンズ１７，１８の順に入射させ、ロッドインテグレータ１６の端面像をスクリーン１００に約１００倍で拡大投射した。そして、そのスクリーン１００をＣＣＤカメラ１９で撮影することで、スクリーン１００に投影された画像からスペックルコントラストを測定した。
【００４１】
なお、スペックルコントラストは、ＣＣＤカメラ１９の各ピクセルにおける光強度の標準偏差を各ピクセルにおける光強度の平均値で除したものである。そして、スペックルコントラストは、大きいほど光強度のバラツキ（スペックルノイズ）を有するという指標である。
【００４２】
図８に示すように、光学系４の光学入射面４１において、第１のレーザ光Ｌ３ｆが、第２のレーザ光Ｌ３ｇよりも、中心から離れている場合について検証する。即ち、第１のレーザ光Ｌ３ｆの入射角（１４°）が、第２のレーザ光Ｌ３ｇの入射角（９°）よりも、大きい場合について検証する。
【００４３】
まず、第１のレーザ光Ｌ３ｆの光パワー（３Ｗ）が第２のレーザ光Ｌ３ｇの光パワー（２Ｗ）の１．５倍である場合、スペックルコントラストが７．１％であった。反対に、第２のレーザ光Ｌ３ｇの光パワー（３Ｗ）が第１のレーザ光Ｌ３ｆの光パワー（２Ｗ）の１．５倍である場合、スペックルコントラストが７．５％であった。これにより、大きい光パワーを有するレーザ光ほど、入射角を大きくすることで、スペックルノイズを低減することが検証できた。
【００４４】
以上より、本実施形態に係る画像投影装置１及びレーザ光源装置２によれば、複数のレーザ光源群６ａ，６ｂは、導光体５の入射面５１に向けてレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃを出射する光源部３ａ〜３ｃを備えている。また、複数のレーザ光源群６ａ，６ｂは、光源部３ａ〜３ｃから出射されるレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光軸Ａ３ａ〜Ａ３ｃの入射面５１に対する入射角θ１〜θ３の大きさごとに区分されている。
【００４５】
ところで、レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、導光体５内の光路長が長くなるため、発散しているレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃにおいては、例えば、光軸部分と他部分との光路長差が大きくなる。これにより、当該レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃにおいて、コヒーレンスが低下するため、スペックルノイズが低減する。また、光パワーが大きいレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃほど、装置全体のスペックルノイズの低減に寄与する。
【００４６】
そこで、本実施形態に係るレーザ光源装置２においては、レーザ光源群６ａ，６ｂのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、当該レーザ光源群６ａ，６ｂのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きくなっている。したがって、装置全体におけるレーザ光のコヒーレンスが低下するため、装置全体におけるスペックルノイズが低減する。その結果、充分なスペックルノイズの低減を得ることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る画像投影装置１及びレーザ光源装置２によれば、光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、当該光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きい、即ち、レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きくなることに伴って、当該レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きくなっている。したがって、装置全体におけるレーザ光のコヒーレンスが効果的に低下するため、装置全体におけるスペックルノイズが効果的に低減する。
【００４８】
なお、本発明は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
【００４９】
上記実施形態に係るレーザ光源装置２においては、光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、当該光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きい、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置２は、斯かる構成に限られない。
【００５０】
例えば、本発明に係るレーザ光源装置２においては、図９に示すように、複数のレーザ光のうち幾つかは、大きい入射角であるレーザ光の方が、小さい光パワーである、という構成でもよい。図９に係るレーザ光源装置２においては、第１レーザ光源群のレーザ光には、第１及び第２のレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｉが存在し、第２レーザ光源群のレーザ光には、第３〜第７のレーザ光Ｌ３ｊ〜Ｌ３ｎが存在している。
【００５１】
そして、導光体５の入射面５への入射角は、第１と第２とのレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｉは、同じであり、第３〜第５のレーザ光Ｌ３ｊ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｌは、同じであり、第６と第７とのレーザ光Ｌ３ｍ，Ｌ３ｎは、同じである。なお、第１と第２とのレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｉの入射角は、第３〜第５のレーザ光Ｌ３ｊ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｌの入射角よりも、大きく、第３〜第５のレーザ光Ｌ３ｊ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｌの入射角は、第６と第７とのレーザ光Ｌ３ｍ，Ｌ３ｎよりも、大きい。
【００５２】
また、光パワーについては、第１と第３とのレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｊは、同じであり、第２と第４と第６とのレーザ光Ｌ３ｉ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｍは、同じであり、第５と第７とのレーザ光Ｌ３ｌ，Ｌ３ｎは、同じである。なお、第１と第３とのレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｊの光パワーは、第２と第４と第６とのレーザ光Ｌ３ｉ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｍの光パワーよりも、大きく、さらに、第２と第４と第６とのレーザ光Ｌ３ｉ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｍの光パワーは、第５と第７とのレーザ光Ｌ３ｌ，Ｌ３ｎの光パワーよりも、大きい。
【００５３】
そして、図９に係るレーザ光源装置２によれば、第１レーザ光源群のレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｉは、第２レーザ光源群のレーザ光Ｌ３ｊ〜Ｌ３ｎに対して、入射角が大きく、また、光パワーの平均値が大きい、という構成である。要するに、本発明に係るレーザ光源装置２においては、レーザ光源群６のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群６のレーザ光の光パワーの平均値が大きい、という構成であればよい。
【００５４】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２においては、複数のレーザ光源群６ａ，６ｂは、光源部３が同数となるように、即ち、光源部３（レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃ）の数に基づいて、複数の光源部３を入射角の大きさごとに区分けされている、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。
【００５５】
例えば、本発明に係るレーザ光源装置においては、複数のレーザ光源群は、等間隔に区分された角度又は立体角に基づいて、複数の光源部３を入射角の大きさごとに区分けされている、という構成でもよい。要するに、本発明に係るレーザ光源装置においては、複数のレーザ光源群は、複数の光源部３を入射角の大きさごとに区分けされている、という構成であればよい。
【００５６】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２においては、レーザ光源群６ａ，６ｂは、二つ備える、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係るレーザ光源装置においては、レーザ光源群６は、三つ以上備える、という構成でもよい。
【００５７】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２においては、光源部３は、コリメートレンズ３２を備えている、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係るレーザ光源装置においては、光源部３は、コリメートレンズ３２を備えておらず、外部共振器型半導体レーザである、という構成でもよい。
【００５８】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２は、光学系４を備えている、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係るレーザ光源装置は、光学系４を備えておらず、光源部３から出射されたレーザ光が導光体５の入射面５１に直接入射される、という構成でもよい。
【００５９】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２は、画像投影装置１に用いられるという構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係るレーザ光源装置は、レーザ光を用いて露光を行う露光装置に用いられるという構成でもよい。
【００６０】
また、上記実施形態に係る画像投影装置１は、レーザ光源装置２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを三つ備える、という構成である。しかしながら、本発明に係る画像投影装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る画像投影装置は、レーザ光源装置２を一つ備える構成でもよく、レーザ光源装置２を二つ備える構成でもよく、さらに、レーザ光源装置２を四つ以上備える構成でもよい。
【００６１】
また、本発明に係るレーザ光源装置２においては、半導体レーザ３１の最大の光パワーのバラツキを利用することで、光源部３から出射されるレーザ光の光パワーが異なる、という構成でもよい。また、光源部３から出射されるレーザ光の光パワーを異ならせる手段として、半導体レーザ３１に供給する電流を変更する、という構成でもよく、半導体レーザ３１の温度を変更する、という構成でもよく、また、波長変換素子を用いている場合には、波長変換素子の温度を変更する、という構成でもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…画像投影装置、２…レーザ光源装置、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…光源部、４…光学系、５…導光体、６，６ａ，６ｂ…レーザ光源群、１１…光源側光学系、１１ａ…インテグレータ光学系、１１ｂ…反射ミラー、１２…画像光学系、１２ａ…空間変調素子、１２ｂ…全反射プリズム、１２ｃ…ダイクロイックプリズム、１３…投影光学系、１４…ロッドインテグレータ、１５…拡散板、１６…ロッドインテグレータ、１７，１８…投影レンズ、１９…ＣＣＤカメラ、３１…半導体レーザ、３２…コリメートレンズ、４１…光学入射面、５１…入射面、５２…出射面、１００…スクリーン
【図１】
2015152668.tif 000003
【図２】
2015152668.tif 000004
【図３】
2015152668.tif 000005
【図４】
2015152668.tif 000006
【図５】
2015152668.tif 000007
【図６】
2015152668.tif 000008
【図７】
2015152668.tif 000009
【図８】
2015152668.tif 000010
【図９】
2015152668.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月19日(2014.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する複数の光源部と、
前記複数の光源部から出射されるレーザ光が入射される入射面を有する導光体と、を備え、
前記複数の光源部は、レーザ光の光軸の前記入射面に対する入射角の大きさごとに、複数のレーザ光源群に区分され、
前記レーザ光源群のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群のレーザ光の光パワーの平均値が大きいレーザ光源装置。
【請求項２】
レーザ光を出射する複数の光源部と、
前記複数の光源部から出射されるレーザ光が入射され、当該光を導光体の入射面に向けて出射する光学系と、を備え、
前記複数の光源部は、レーザ光の光軸の前記入射面に対する入射角の大きさごとに複数のレーザ光源群に区分され、
前記光源部及び前記光学系は、前記レーザ光源群のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群のレーザ光の光パワーの平均値が大きくなるように、構成されるレーザ光源装置。
【請求項３】
前記光源部のレーザ光の入射角が大きいほど、当該光源部のレーザ光の光パワーが大きい請求項１又は２に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザ光源装置を少なくとも一つ備え、前記レーザ光源装置から出射される光を投射光として用いる画像投影装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源を複数備えるレーザ光源装置に関し、また、レーザ光源装置を備える画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光源装置として、複数のレーザ光源から出射したレーザ光を光ファイバー等に入射するレーザ光源装置が、知られている（例えば、特許文献１）。そして、斯かるレーザ光源装置から出射した光を、露光用光源装置やプロジェクタ等の光源として用いる技術が知られている。斯かる技術において、レーザ光の照射面や観測者の網膜上に、スペックルノイズと呼ばれる光の強弱のあるノイズが発生する。
【０００３】
そこで、特許文献１においては、スペックルノイズを低減すべく、少なくとも１つのレーザ光源が他のレーザ光源と異なる波長の光を出射するレーザ光源装置が、提案されている。しかしながら、特許文献１に係るレーザ光源装置においては、使用できる波長の範囲にも限界があるため、充分なスペックルノイズの低減（「デスペックル効果」又は「スペックルコントラストの低減」ともいう）が得られない、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４６７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、充分なスペックルノイズの低減を得ることができるレーザ光源装置及び画像投影装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレーザ光源装置は、レーザ光を出射する複数の光源部と、前記複数の光源部から出射されるレーザ光が入射される入射面を有する導光体と、を備え、前記複数の光源部は、レーザ光の光軸の前記入射面に対する入射角の大きさごとに、複数のレーザ光源群に区分され、前記レーザ光源群のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群のレーザ光の光パワーの平均値が大きい。
また、レーザ光源装置は、レーザ光を出射する複数の光源部と、前記複数の光源部から出射されるレーザ光が入射され、当該光を導光体の入射面に向けて出射する光学系と、を備え、前記複数の光源部は、レーザ光の光軸の前記入射面に対する入射角の大きさごとに複数のレーザ光源群に区分され、前記光源部及び前記光学系は、前記レーザ光源群のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群のレーザ光の光パワーの平均値が大きくなるように、構成される。
【０００７】
本発明に係るレーザ光源装置によれば、複数のレーザ光源群は、導光体の入射面に向けてレーザ光を出射する光源部を備えている。また、複数のレーザ光源群は、光源部から出射されるレーザ光の光軸の入射面に対する入射角の大きさごとに、区分されている。
【０００８】
ところで、レーザ光の入射角が大きいほど、導光体内の光路長が長くなるため、発散しているレーザ光においては、例えば、光軸部分と他部分との光路長差が大きくなる。これにより、当該レーザ光において、コヒーレンスが低下するため、スペックルノイズが低減する。また、光パワーが大きいレーザ光ほど、装置全体のスペックルノイズの低減に寄与する。
【０００９】
そこで、本発明に係るレーザ光源装置においては、レーザ光源群のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群のレーザ光の光パワーの平均値が大きくなっている。したがって、装置全体におけるレーザ光のコヒーレンスが低下するため、装置全体におけるスペックルノイズが低減する。
【００１０】
また、本発明に係るレーザ光源装置は、前記光源部のレーザ光の入射角が大きいほど、当該光源部のレーザ光の光パワーが大きい、という構成でもよい。
【００１１】
斯かる構成によれば、光源部のレーザ光の入射角が大きいほど、当該光源部のレーザ光の光パワーが大きい、即ち、レーザ光の光パワーが大きくなることに伴って、当該レーザ光の入射角が大きくなっている。したがって、装置全体におけるレーザ光のコヒーレンスが効果的に低下するため、装置全体におけるスペックルノイズが効果的に低減する。
【００１２】
また、本発明に係る画像投影装置は、前記のレーザ光源装置を少なくとも一つ備え、前記レーザ光源装置から出射される光を投射光として用いる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の如く、本発明は、充分なスペックルノイズの低減を得ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像投影装置の概略構成図である。
【図２】同実施形態に係るレーザ光源装置の概略構成図である。
【図３】同実施形態に係る光学系に入射される光の入射パターンを説明する図である。
【図４】同実施形態に係る導光体の入射面における光の入射角を説明する図である。
【図５】同実施形態に係る導光体の内部の光路長を説明する図である。
【図６】同実施形態に係る導光体の内部の光路長を説明する図である。
【図７】本発明の効果を検証する装置の概略構成図である。
【図８】本発明の効果の検証結果を説明する図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る光学系に入射される光の入射パターンを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るレーザ光源装置及び画像投影装置における一実施形態について、図１〜図８を参酌して説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る画像投影装置１は、それぞれ異なる色の光を出射する複数（本実施形態においては３つ）のレーザ光源装置２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）と、レーザ光装置２から出射されたレーザ光が入射される光源側光学系１１とを備えている。また、画像投影装置１は、光源側光学系１１から出射されたレーザ光を入射して光画像を生成する画像光学系１２と、画像光学系１２から出射された光画像（レーザ光）を入射してスクリーン１００に投影する投影光学系（例えば、投影レンズ）１３とを備えている。
【００１７】
光源側光学系１１は、投影された照射面の照度を均一にすることを図るべく、例えばロッドインテグレータ等のインテグレータ光学系１１ａと、レーザ光源装置２Ｇから出射されたレーザ光を反射する反射ミラー１１ｂとを備えている。なお、図示していないが、光源側光学系１１は、インテグレータ光学系１１ａの出射面を画像光学系１２（具体的には、空間変調素子１２ａの入射面）に結像するためのレンズを備えている。
【００１８】
画像光学系１２は、光源側光学系１１から出射された光を変調することで、光画像にする空間変調素子１２ａと、全反射プリズム１２ｂと、ダイクロイックプリズム１２ｃとを備えている。本実施形態においては、各空間変調素子１２ａは、デジタルマイクロミラーデバイスである。なお、空間変調素子１２ａは、透過型液晶素子又は反射型液晶素子であってもよい。
【００１９】
レーザ光源装置２は、第１の色（例えば、赤色）のレーザ光を出射する第１のレーザ光源装置２Ｒと、第２の色（例えば、緑色）のレーザ光を出射する第２のレーザ光源装置２Ｇと、第３の色（例えば、青色）のレーザ光を出射する第３のレーザ光源装置２Ｂとを備えている。
【００２０】
図２に示すように、本実施形態に係るレーザ光源装置２は、レーザ光を出射する複数の光源部３と、複数の光源部３から出射された光が入射される光学系４と、光学系４から出射されるレーザ光が入射される入射面５１を有する導光体５とを備えている。そして、レーザ光源装置２は、導光体５から出射した光を光源側光学系１１に入射している。
【００２１】
光源部３は、レーザ光を出射する半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１から出射されるレーザ光を略平行光（僅かに発散する光）にするコリメートレンズ３２とを備えている。そして、複数の光源部３は、出射する光の光軸Ａ３が少なくとも光学系４に入射される際に互いに平行となるように、配置されている。また、複数の光源部３は、出射する光の光軸Ａ３が光学系４の光学入射面４１で異なる位置となるように、配置されている。
【００２２】
光学系４は、複数の光源部３から出射された光を導光体５の入射面５１の中心に向けて集束させる集束レンズとしている。即ち、光学系４は、各光源部３から出射された光の光軸を導光体５の入射面５１の中心に向くように変えている（屈折させている）。
【００２３】
導光体５は、長尺に形成されており、平面状の入射面５１を一端に配置し、平面状の出射面５２を他端に配置している。そして、導光体５は、その側面で光を全反射することにより、入射面５１で入射された光の進行する角度を保持しつつ、長手方向に沿って光を伝搬するように構成されている。
【００２４】
本実施形態においては、導光体５は、芯となるコアと、コアの外側に配置され、コアよりも低い屈折率であるクラッドと、クラッドを覆う被覆とからなる光ファイバーとしている（コアのみ図示している）。即ち、入射面５１は、コアの一端側の面で構成されている。なお、導光体５は、光ファイバーに限られず、例えば、ロッドインテグレータ等でもよい。
【００２５】
ところで、図２〜図４に示すように、複数の光源部３は、複数のレーザ光源群６に区分されている。本実施形態においては、複数の光源部３は、二つの群、即ち、第１レーザ光源群６ａと第２レーザ光源群６ｂとに区分けされている。なお、各レーザ光源群６ａ，６ｂは、光源部３が同数（１２個）となるように、区分けされている。
【００２６】
第１レーザ光源群６ａは、光学系４の光学入射面４１における外側の位置に向けてレーザ光Ｌ３ａを出射する複数（１２個）の第１光源部３ａを備えている。また、第２レーザ光源群６ｂは、第１光源部３ａよりも、光学系４の光学入射面４１における内側の位置に向けてレーザ光Ｌ３ｂを出射する複数（８個）の第２光源部３ｂと、第２光源部３ｂよりも、光学系４の光学入射面４１における内側の位置に向けてレーザ光Ｌ３ｃを出射する複数（４個）の第３光源部３ｃとを備えている。
【００２７】
本実施形態においては、光学系４により、光源部３ａ〜３ｃからのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃが導光体５の入射面５１の中心に向けて集束している。これにより、光学系４の光学入射面４１に対する各レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射位置が、当該光学入射面４１の中心から離れるほど、導光体５の入射面５１に対する当該レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光軸Ａ３ａ〜Ａ３ｃの入射角θ１〜θ３は、大きくなる。なお、図３は、光学系４の光学入射面４１に対する、各レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射位置を示している。
【００２８】
したがって、第１光源部３ａが出射するレーザ光Ｌ３ａの光軸Ａ３ａが導光体５の入射面５１に入射する第１入射角θ１は、第２光源部３ｂが出射するレーザ光Ｌ３ｂの光軸Ａ３ｂが導光体５の入射面５１に入射する第２入射角θ２よりも、大きい。また、第２入射角θ２は、第３光源部３ｃのレーザ光Ｌ３ｃの光軸Ａ３ｃが導光体５の入射面５１に入射する第３入射角θ３よりも、大きい。
【００２９】
これにより、第１レーザ光源群６ａにおけるレーザ光Ｌ３ａの光軸Ａ３ａの入射角θ１は、第２レーザ光源群６ｂにおけるレーザ光Ｌ３ｂ，Ｌ３ｃの光軸Ａ３ｂ，Ａ３ｃの入射角θ２，θ３よりも、大きい。したがって、複数の光源部３は、レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光軸Ａ３ａ〜Ａ３ｃが導光体５の入射面５１に入射する入射角θ１〜θ３の大きさごとに、複数のレーザ光源群６ａ，６ｂに区分されている。
【００３０】
また、第１光源部３ａから出射されるレーザ光Ｌ３ａの光パワー（単位：Ｗ）は、第２光源部３ｂから出射されるレーザ光Ｌ３ｂの光パワーよりも、大きい。そして、第２光源部３ｂから出射されるレーザ光Ｌ３ｂの光パワーは、第３光源部３ｃから出射されるレーザ光Ｌ３ｃの光パワーよりも、大きい。なお、図３（図８及び図９も同様）において、各レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーは、網掛けハッチング、斜線ハッチング、ハッチング無しの順で大きいことを示している。
【００３１】
このように、光源部３ａ〜３ｃから出射されるレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光軸Ａ３ａ〜Ａ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、当該光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きい。したがって、第１レーザ光源群６ａのレーザ光Ｌ３ａの光パワーは、第２レーザ光源群６ｂのレーザ光Ｌ３ｂ，Ｌ３ｃの光パワーよりも、大きい。
【００３２】
ここで、導光体５の入射面５１に対するレーザ光の入射角と、当該レーザ光における導光体５内の光路長との関係について、図５及び図６を参酌して説明する。
【００３３】
図５に示すように、集束角θ４１で集束されている第１のレーザ光Ｌ３ｄは、導光体５の入射面５１に入射角θ５１で入射され、導光体５の内部で、屈折角θ５２で且つ発散角θ４２で発散している。なお、空気の屈折率がｎ１で、導光体５の屈折率がｎ２である場合、θ４２＝（ｎ１／ｎ２）×θ４１及びθ５２＝（ｎ１／ｎ２）×θ５１となるが、図５は、理解しやすいように、ｎ１＝ｎ２、即ち、θ４１＝θ４２及びθ５１＝θ５２として、示している。
【００３４】
そして、当該第１のレーザ光Ｌ３ｄにおいては、光軸Ａ３ｄの部分の光路（図５において２点鎖線）と、外側Ｂ３ｄの部分の光路（図５において破線）とは、異なっている。例えば、光軸Ａ３ｄの部分が入射面５１から出射面５２まで進む際に、光軸Ａ３ｄの部分の光路と外側Ｂ３ｄの部分の光路との間に、光路長差Ｌ１が生じている。なお、図５において、光軸Ａ３ｄの部分が入射面５１の点Ｐ１から出射面５２の点Ｐ２まで進んだ際に、外側Ｂ３ｄの部分が入射面５１の点Ｐ１から導光体５の内部の点Ｐ３まで進むことを示している。
【００３５】
それに対して、図６に示すように、第２のレーザ光Ｌ３ｅは、第１のレーザ光Ｌ３ｄと同じ集束角θ４１で集束されて、第１のレーザ光Ｌ３ｄの入射角θ５１より大きい入射角θ６１で、導光体５の入射面５１に入射されている。そして、該第２のレーザ光Ｌ３ｅは、導光体５の内部で、第１のレーザ光Ｌ３ｄの屈折角θ５２より大きい屈折率θ６２で且つ第１のレーザ光Ｌ３ｄの発散角θ４２と同じ発散角θ４２で発散している。なお、図６も、図５と同様に、ｎ１（空気の屈折率）＝ｎ２（導光体５の屈折率）、即ち、θ４１＝θ４２及びθ６１＝θ６２として、示している。
【００３６】
そして、当該第２のレーザ光Ｌ３ｅにおいては、光軸Ａ３ｅの部分が入射面５１から出射面５２まで進む際に、光軸Ａ３ｅの部分の光路（図６において２点鎖線）と外側Ｂ３ｅの部分の光路（図６において破線）との間に、光路長差Ｌ２が生じている。なお、図６において、光軸Ａ３ｅの部分が入射面５１の点Ｐ１から出射面５２の点Ｐ４まで進んだ際に、外側Ｂ３ｅの部分が入射面５１の点Ｐ１から導光体５の内部の点Ｐ５まで進むことを示している。
【００３７】
このとき、第２のレーザ光Ｌ３ｅにおける導光体５内の光路長は、第１のレーザ光Ｌ３ｄにおける導光体５内の光路長よりも、長い。したがって、同じ発散角θ４２（又は集束角θ４１）である第１及び第２のレーザ光Ｌ３ｄ，Ｌ３ｅにおいて、第２のレーザ光Ｌ３ｅにおける光路長差Ｌ２は、第１のレーザ光Ｌ３ｄにおける光路長差Ｌ１よりも、大きくなる。
【００３８】
即ち、レーザ光の入射角が大きいほど、導光体５内の光路長が長くなるため、発散している（又は集束している）レーザ光においては、光軸部分と他部分との光路長差が大きくなる。したがって、レーザ光の入射角が大きいほど、コヒーレンスが低下するため、スペックルノイズが発生し難くなる。
【００３９】
次に、本実施形態に係るレーザ光源装置２の作用効果について、図７及び図８を参酌して、検証する。なお、図８は、図３と同様に、光学系４の光学入射面４１に対する、各光の入射位置を示している。
【００４０】
検証するために、図７に示すように、レーザ光源装置２から出射された光を、ロッドインテグレータ１４、拡散板１５、ロッドインテグレータ１６、投影レンズ１７，１８の順に入射させ、ロッドインテグレータ１６の端面像をスクリーン１００に約１００倍で拡大投射した。そして、そのスクリーン１００をＣＣＤカメラ１９で撮影することで、スクリーン１００に投影された画像からスペックルコントラストを測定した。
【００４１】
なお、スペックルコントラストは、ＣＣＤカメラ１９の各ピクセルにおける光強度の標準偏差を各ピクセルにおける光強度の平均値で除したものである。そして、スペックルコントラストは、大きいほど光強度のバラツキ（スペックルノイズ）を有するという指標である。
【００４２】
図８に示すように、光学系４の光学入射面４１において、第１のレーザ光Ｌ３ｆが、第２のレーザ光Ｌ３ｇよりも、中心から離れている場合について検証する。即ち、第１のレーザ光Ｌ３ｆの入射角（１４°）が、第２のレーザ光Ｌ３ｇの入射角（９°）よりも、大きい場合について検証する。
【００４３】
まず、第１のレーザ光Ｌ３ｆの光パワー（３Ｗ）が第２のレーザ光Ｌ３ｇの光パワー（２Ｗ）の１．５倍である場合、スペックルコントラストが７．１％であった。反対に、第２のレーザ光Ｌ３ｇの光パワー（３Ｗ）が第１のレーザ光Ｌ３ｆの光パワー（２Ｗ）の１．５倍である場合、スペックルコントラストが７．５％であった。これにより、大きい光パワーを有するレーザ光ほど、入射角を大きくすることで、スペックルノイズを低減することが検証できた。
【００４４】
以上より、本実施形態に係る画像投影装置１及びレーザ光源装置２によれば、複数のレーザ光源群６ａ，６ｂは、導光体５の入射面５１に向けてレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃを出射する光源部３ａ〜３ｃを備えている。また、複数のレーザ光源群６ａ，６ｂは、光源部３ａ〜３ｃから出射されるレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光軸Ａ３ａ〜Ａ３ｃの入射面５１に対する入射角θ１〜θ３の大きさごとに区分されている。
【００４５】
ところで、レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、導光体５内の光路長が長くなるため、発散しているレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃにおいては、例えば、光軸部分と他部分との光路長差が大きくなる。これにより、当該レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃにおいて、コヒーレンスが低下するため、スペックルノイズが低減する。また、光パワーが大きいレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃほど、装置全体のスペックルノイズの低減に寄与する。
【００４６】
そこで、本実施形態に係るレーザ光源装置２においては、レーザ光源群６ａ，６ｂのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、当該レーザ光源群６ａ，６ｂのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きくなっている。したがって、装置全体におけるレーザ光のコヒーレンスが低下するため、装置全体におけるスペックルノイズが低減する。その結果、充分なスペックルノイズの低減を得ることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る画像投影装置１及びレーザ光源装置２によれば、光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、当該光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きい、即ち、レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きくなることに伴って、当該レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きくなっている。したがって、装置全体におけるレーザ光のコヒーレンスが効果的に低下するため、装置全体におけるスペックルノイズが効果的に低減する。
【００４８】
なお、本発明は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
【００４９】
上記実施形態に係るレーザ光源装置２においては、光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの入射角θ１〜θ３が大きいほど、当該光源部３ａ〜３ｃのレーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃの光パワーが大きい、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置２は、斯かる構成に限られない。
【００５０】
例えば、本発明に係るレーザ光源装置２においては、図９に示すように、複数のレーザ光のうち幾つかは、大きい入射角であるレーザ光の方が、小さい光パワーである、という構成でもよい。図９に係るレーザ光源装置２においては、第１レーザ光源群のレーザ光には、第１及び第２のレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｉが存在し、第２レーザ光源群のレーザ光には、第３〜第７のレーザ光Ｌ３ｊ〜Ｌ３ｎが存在している。
【００５１】
そして、導光体５の入射面５１への入射角は、第１と第２とのレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｉは、同じであり、第３〜第５のレーザ光Ｌ３ｊ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｌは、同じであり、第６と第７とのレーザ光Ｌ３ｍ，Ｌ３ｎは、同じである。なお、第１と第２とのレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｉの入射角は、第３〜第５のレーザ光Ｌ３ｊ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｌの入射角よりも、大きく、第３〜第５のレーザ光Ｌ３ｊ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｌの入射角は、第６と第７とのレーザ光Ｌ３ｍ，Ｌ３ｎよりも、大きい。
【００５２】
また、光パワーについては、第１と第３とのレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｊは、同じであり、第２と第４と第６とのレーザ光Ｌ３ｉ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｍは、同じであり、第５と第７とのレーザ光Ｌ３ｌ，Ｌ３ｎは、同じである。なお、第１と第３とのレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｊの光パワーは、第２と第４と第６とのレーザ光Ｌ３ｉ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｍの光パワーよりも、大きく、さらに、第２と第４と第６とのレーザ光Ｌ３ｉ，Ｌ３ｋ，Ｌ３ｍの光パワーは、第５と第７とのレーザ光Ｌ３ｌ，Ｌ３ｎの光パワーよりも、大きい。
【００５３】
そして、図９に係るレーザ光源装置２によれば、第１レーザ光源群のレーザ光Ｌ３ｈ，Ｌ３ｉは、第２レーザ光源群のレーザ光Ｌ３ｊ〜Ｌ３ｎに対して、入射角が大きく、また、光パワーの平均値が大きい、という構成である。要するに、本発明に係るレーザ光源装置２においては、レーザ光源群６のレーザ光の入射角が大きいほど、当該レーザ光源群６のレーザ光の光パワーの平均値が大きい、という構成であればよい。
【００５４】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２においては、複数のレーザ光源群６ａ，６ｂは、光源部３が同数となるように、即ち、光源部３（レーザ光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃ）の数に基づいて、複数の光源部３を入射角の大きさごとに区分けされている、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。
【００５５】
例えば、本発明に係るレーザ光源装置においては、複数のレーザ光源群は、等間隔に区分された角度又は立体角に基づいて、複数の光源部３を入射角の大きさごとに区分けされている、という構成でもよい。要するに、本発明に係るレーザ光源装置においては、複数のレーザ光源群は、複数の光源部３を入射角の大きさごとに区分けされている、という構成であればよい。
【００５６】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２においては、レーザ光源群６ａ，６ｂは、二つ備える、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係るレーザ光源装置においては、レーザ光源群６は、三つ以上備える、という構成でもよい。
【００５７】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２においては、光源部３は、コリメートレンズ３２を備えている、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係るレーザ光源装置においては、光源部３は、コリメートレンズ３２を備えておらず、外部共振器型半導体レーザである、という構成でもよい。
【００５８】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２は、光学系４を備えている、という構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係るレーザ光源装置は、光学系４を備えておらず、光源部３から出射されたレーザ光が導光体５の入射面５１に直接入射される、という構成でもよい。
【００５９】
また、上記実施形態に係るレーザ光源装置２は、画像投影装置１に用いられるという構成である。しかしながら、本発明に係るレーザ光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係るレーザ光源装置は、レーザ光を用いて露光を行う露光装置に用いられるという構成でもよい。
【００６０】
また、上記実施形態に係る画像投影装置１は、レーザ光源装置２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを三つ備える、という構成である。しかしながら、本発明に係る画像投影装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る画像投影装置は、レーザ光源装置２を一つ備える構成でもよく、レーザ光源装置２を二つ備える構成でもよく、さらに、レーザ光源装置２を四つ以上備える構成でもよい。
【００６１】
また、本発明に係るレーザ光源装置２においては、半導体レーザ３１の最大の光パワーのバラツキを利用することで、光源部３から出射されるレーザ光の光パワーが異なる、という構成でもよい。また、光源部３から出射されるレーザ光の光パワーを異ならせる手段として、半導体レーザ３１に供給する電流を変更する、という構成でもよく、半導体レーザ３１の温度を変更する、という構成でもよく、また、波長変換素子を用いている場合には、波長変換素子の温度を変更する、という構成でもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…画像投影装置、２…レーザ光源装置、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…光源部、４…光学系、５…導光体、６，６ａ，６ｂ…レーザ光源群、１１…光源側光学系、１１ａ…インテグレータ光学系、１１ｂ…反射ミラー、１２…画像光学系、１２ａ…空間変調素子、１２ｂ…全反射プリズム、１２ｃ…ダイクロイックプリズム、１３…投影光学系、１４…ロッドインテグレータ、１５…拡散板、１６…ロッドインテグレータ、１７，１８…投影レンズ、１９…ＣＣＤカメラ、３１…半導体レーザ、３２…コリメートレンズ、４１…光学入射面、５１…入射面、５２…出射面、１００…スクリーン
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015152668.tif 000012