(57)【要約】【課題】簡易な構成によりスペックルの影響を抑制することが可能な、コヒーレント光源を用いた照明用光源装置を提供すること。【解決手段】互いに独立した複数の発光点からなるコヒーレント光源２において、各々の発光点から射出されるコヒーレント光３は互いにインコヒーレントな関係にあることを利用し、それらの発光点から射出される複数のコヒーレント光３を、自由伝播空間４を設けることにより十分に重畳し、光源全体のコヒーレンスを低減する。本照明用光源装置１ａを用いることにより、コヒーレント光源を用いた場合にも、スペックルの影響を低減することが可能となる。【選択図】        図１
2008147451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を射出する複数の発光点をもつコヒーレント光源と、該コヒーレント光源からの複数のコヒーレント光が入射される光学手段とを備える照明用光源装置において、
前記コヒーレント光源と光学手段との間の距離を、光学的に、少なくとも隣接する発光点の光を重畳する光学伝播距離以上に設定することを特徴とする照明用光源装置。
【請求項２】
発光点間の距離をａ、発光点から射出されるコヒーレント光の発散角の半値半角をα、前記光学伝播距離をＬdisとしたとき、Ｌdis≧ａ／（２・ｔａｎα）であることを特徴とする請求項１に記載の照明用光源装置。
【請求項３】
前記コヒーレント光源と光学手段との間に、前記光学伝播距離以上の距離を確保することが可能であって、前記コヒーレント光が透過可能な光伝播材料を配置することを特徴とする請求項１に記載の照明用光源装置。
【請求項４】
前記コヒーレント光源と光学手段との間に、向かい合うように配置された２つの反射面を有する光学素子を備え、
前記コヒーレント光源から射出した前記コヒーレント光が当該光学素子の内部で反射を繰り返しながら伝播する距離が、前記光学伝播距離以上の距離であることを特徴とする請求項１または２に記載の照明用光源装置。
【請求項５】
コヒーレント光を射出する複数の発光点をもつコヒーレント光源と、該コヒーレント光源から射出される複数のコヒーレント光を集光する光学素子と、集光された複数のコヒーレント光が結合されて伝播する光ファイバーとを備え、
光ファイバー長をＬfib、光ファイバーのコア径をｂ、各コヒーレント光の光ファイバー内における広がり角の半値半角をβとしたとき、前記光ファイバーの長さＬfibを、
Ｌfib≧ｂ／（２・ｔａｎβ）
としたことを特徴とする照明用光源装置。
【請求項６】
前記コヒーレント光源は、複数個の発光点からなる半導体レーザー、あるいは面発光レーザー、あるいはアレイ状に配列された固体レーザーであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の照明用光源装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の照明用光源装置を有し、照明光を出力する照明光学系と、
該照明光学系から入射した照明光を制御して画像を形成する光変調素子と、
前記光変調素子からの光を表示する表示部と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光源を用いた照明用光源装置に関し、特に光源が有するコヒーレンスにより生じるスペックルノイズを低減した照明用光源装置およびこの照明用光源装置を用いた画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学式画像表示装置の光源として、レーザーを利用した例が多数報告されている。一般に、レーザーから射出された光は、高い指向性を有するため光利用効率の向上が見込まれ、また、その単色性は画像表示装置において必要とされる広い色再現領域を実現することが可能なため、照明用光源として有用であると考えられている。一方で、レーザー光は高いコヒーレンスをもつため、レーザーを画像表示装置の光源に用いた場合、その像面においてスペックルノイズと呼ばれる光の干渉による斑点模様が生じることが問題となっている。これは、ライトバルブ、投写光学系の素子、あるいはスクリーン上に存在する微小な凹凸により、素子面内の異なる点を経由した各光束の位相が凹凸に応じた量だけずれ、互いに可干渉であるそれらの光束が像面上に干渉縞を形成するためである。これらの素子の面精度は有限であるので、コヒーレンスの高い光源を用いた場合には必ずスペックルノイズの影響が問題となる。近年のレーザー技術の進歩に伴い、小型で高出力、かつビーム品質の良い半導体レーザー等の開発が盛んに行われており、今後レーザーが画像表示装置の光源として用いられる機会は増加すると期待されるため、スペックルノイズ抑制法の確立が必要とされる。
【０００３】
スペックルの問題を解決するため、従来では回転拡散板を利用した手法が広く用いられている。拡散板表面には複雑な凹凸があるため、拡散板の異なる点を透過した各光束間では位相ずれが生じる。そのため、拡散板を回転させると時間軸に沿って干渉縞のパターン、すなわちスペックルの形状が複雑に変化するが、受光器の観測値としては、その応答速度内に取り込まれた情報の積分値が得られるため、応答速度よりも十分に速く拡散板を回転させた場合、受光器が認識する光強度分布はほぼ均一なものとなる。すなわち、受光器である人の目の応答速度よりも速い速度で拡散板を回転させることにより、人の目に映るスペックルの影響を小さくすることができる。しかし、拡散板は光の拡散作用を有するため、拡散板透過後の光は発散角をもち、ゆえに光強度の損失を引き起こす。また、回転拡散板のような可動物を用いることは、駆動回路やその電源を必要とし、さらに信頼性の低下、騒音等の問題が生じる。
【０００４】
また、他の手法として、複数の微小レンズが配列されたマイクロレンズアレイを利用した手法（例えば特許文献１）や長さの異なる複数の光ファイバーを束ねたファイバーバンドルを利用した手法（例えば特許文献２）が提案されている。これらの手法においては、レーザーから射出された光をそれらの素子を用いて複数の光束に分割し、各光束間の光学距離の差をその光の可干渉距離に対して大きくとることによりそれらの光束は互いにインコヒーレントな関係となるため、光源全体のコヒーレンスを低下させることができる。しかしながら、マイクロレンズアレイや複数のファイバーを利用し光を分割することは光利用効率の低下を招き、また光ファイバーを複数利用することは価格の面で問題が多い。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６８６０３号公報（４頁、図１）
【特許文献２】特開平１１−３２６６５３号公報（７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、従来のスペックル低減法においては、可動機構の使用による信頼性の低下や騒音の問題、あるいは微小素子や複数個の素子の使用による光利用効率やコスト面の問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コヒーレント光源を用いた照明装置において、簡易な構成によりスペックルノイズを低減可能な照明用光源装置およびこの照明用光源装置を用いた画像表示装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、コヒーレント光を射出する複数の発光点をもつコヒーレント光源と、該コヒーレント光源からの複数のコヒーレント光が入射される光学手段とを備える照明用光源装置において、前記コヒーレント光源と光学手段との間の距離を、光学的に、少なくとも隣接する発光点の光を重畳する光学伝播距離以上に設定することを特徴とする。本発明では、独立した異なる発光点から射出される光は互いに可干渉性が低いことを利用して、光源内にある複数の発光点から射出された光を少なくとも隣接する発光点の光を重畳する光学伝播距離以上重ね合わせることにより光源全体のコヒーレンスを下げ、その重畳された光を新たな光源として用いている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、スペックルノイズが低減され高品質な画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる照明用光源装置および画像表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１に実施の形態１における照明用光源装置を用いた照明装置の構成図を示す。本実施形態１の照明装置１は、照明用光源装置１ａと照明光学系１ｂとから構成されている。
【００１２】
照明用光源装置１ａは、コヒーレント光源として複数の発光点を有する半導体レーザー２と、半導体レーザー２の複数の発光点から射出した複数のコヒーレント光３を重畳するための自由伝播空間４と、この自由伝播空間４での重畳により得られた低コヒーレント光を集光するためのコリメートレンズ５および集光レンズ６を備えている。
【００１３】
照明光学系１ｂは、集光レンズ６によって集光されたレーザー光が入射し、内部を伝播することによって光の空間的強度分布を均一にするインテグレーターロッド７と、レンズやミラーで構成される照明光学系８と、照明された光を空間的に変調し画像信号を与える変調素子としての液晶パネルやＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等のライトバルブ９とを備えている。このライトバルブ９から射出された光を拡大投射するスクリーンに拡大投影する投写光学系（図示せず）と、投写光学系からの光が投写されるスクリーンなどの表示部（図示せず）とを更に備えることで画像投写装置などの画像表示装置を構成することができる。
【００１４】
図２に示すように、一般的に半導体レーザー２は、複数の発光点１０が等間隔で一列に配置された構成をとり、各発光点１０から発散角をもつレーザー光１１を射出する。本実施の形態においては、発光点１０の個数は１０個で、３００μｍの間隔ａで一直線上に配置され、各発光点１０から射出されるレーザー光の発散角の半値半角αは約５度である。このような各発光点１０から射出される各レーザー光１１は、相互間にコヒーレンス性は無いものの各発光点１０から射出されるレーザー光１１の空間的コヒーレンスが非常に高いので、そのまま光源として用いるとレーザー光の干渉に起因するスペックルノイズの問題が発生する。
【００１５】
本実施の形態は、複数の異なる発光点１０から射出するレーザー光を、その射出直後の空間すなわち半導体レーザー２と発光点１０から射出するレーザー光が直接入射される光学素子であるコリメートレンズ５との間の空間において、一旦互いに重畳して空間的コヒーレンスを低下させ、このコヒーレンス性の低い合成レーザー光を光源とすることによりスペックルノイズを低減するものである。
【００１６】
以下、複数の発光点から射出された光を重畳することによるレーザー光のコヒーレンス低減の原理について述べる。光が照射される被照射面の空間位置ｒにおいて、式（１）、（２）で示すように位置ｒの関数で表される位相差Δφa(ｒ)の関係をもつ２つの光、
Ａ（ｒ，ｔ）＝ｕ・exp（ｉφａ（ｒ，ｔ））    …（１）
Ａ´（ｒ，ｔ）＝ｕ・exp［ｉ（φａ（ｒ，ｔ）＋Δφａ（ｒ））］…（２）
がコヒーレントな関係にあるとき、被照射面におけるそれら２つの光が合成された光の強度Ｉco(r)は、被照射面の空間座標に関する式として式（３）のように表される。
Ｉco（ｒ）∝｜Ａ＋Ａ´｜2＝２ｕ2＋２ｕ2ｃｏｓΔφａ（ｒ）    …（３）
一方、この２つの光がインコヒーレントな関係にあるとしたとき、合成された光の被照射面における光の強度Ｉincoは以下の式（４）で表される。
Ｉinco（ｒ）∝｜Ａ｜2＋｜Ａ´｜2＝２ｕ2    …（４）
【００１７】
これらの式をグラフにしたものを図３に示す。図３より明らかなように、インコヒーレントな関係にある２つの光が重畳された場合の光の強度Ｉincoは空間位置によらず、すなわち素子の凹凸により生じる位相ずれの量によらず一定であるのに対し、コヒーレントな関係にある２つの光が重畳された場合の光の強度Ｉcoは異なる空間位置においては位相ずれ量の違いにより明暗が現れる。
【００１８】
これらのことをふまえて、ｎ（ｎ≧２）個の発光点から射出されたレーザー光を、重畳しないで用いた場合と、十分に重畳させて用いた場合とを比較する。このとき、両者において被照射面に到達する全パワーＩtotalは等しいとする。
【００１９】
各発光点のレーザー光を重畳しないで用いた場合、各発光点から射出されたレーザー光は被照射面上において空間的に点在し、被照射面上の任意の領域は１発光点のレーザー光のみにより照明されていることになる。この領域内において、１発光点から射出され素子の異なる空間位置を経由した各光束は、各々互いにコヒーレントな関係であるから、複雑な干渉縞を形成する。したがって、図４に示す空間強度分布Ｉspreadのように、被照射面には各発光点から射出された光のコヒーレンスに起因する干渉縞が複数点在することになる。
【００２０】
一方、ｎ個の発光点から射出されるレーザー光を互いに重畳して、合成された光を光源として用いた場合、各発光点から射出されたレーザー光は何れも被照射面を均一に照明する。すなわち、図５の空間強度分布に示すように、任意の１発光点に関するコヒーレンスのため生じる干渉縞の強度振幅Ｉ１は全体の強度に対して小さく、また、他の発光点から射出される光とは互いにインコヒーレントな関係にあることから、各々の光の強度分布Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎは単純に積算され、平均化により全体の強度分布Ｉoverlapは一定に近づく。
【００２１】
このようにして、各発光点から射出されるレーザー光がコヒーレンスの高い光であっても、互いの位相が異なり互いにインコヒーレントな関係にある複数の発光点から射出されるレーザー光を十分に重畳することにより、合成されたレーザー光としてのコヒーレンスを低減することが可能となる。したがって、複数の発光点を有するコヒーレント光源と、これらの発光点から射出されるレーザー光を重畳するための光学系を備えた照明用光源装置は低コヒーレント光源装置とみなすことができる。
【００２２】
本実施の形態１の照明用光源装置においては、複数の発光点１０から射出されるレーザー光１１を重畳するための光学系として自由伝播空間４を設けている。各発光点１０から射出されたレーザー光１１は発散角を有するため、各レーザー光１１の径は伝播距離が長くなるに伴い大きくなり、隣接する発光点から射出される光との重なりを増していく。したがって、複数の発光点から射出される光に対し、所定の光学距離を空間伝播させるという単純な方法を適用することによって低コヒーレント光を作り出すことができる。なお、本実施の形態１は、レーザー光射出直後の自由伝播空間４でレーザー光１１を重畳する構成となっているため、レーザー光１１の発散角が比較的大きな（本実施の形態においては半値半角で約５度）発光点のものを採用したほうが自由伝播空間４の長さを短くして装置をコンパクトにするうえで望ましい。
【００２３】
ここで、低コヒーレント光を作り出すのに必要な、空間伝播距離について考える。コヒーレンス低減の原理は、異なる発光点から射出したレーザー光が互いに重畳されることであるから、少なくとも隣り合う発光点から射出したレーザー光が重畳されることが必要条件となる。
【００２４】
すなわち、発光点間の距離をａ、発光点から射出されるレーザー光１１の発散角の半値半角をα、光の光学的伝播距離をＬdisとしたとき、上記の空間伝播距離に関する必要条件を満たす式は以下のように表される。
Ｌdis≧ａ／（２・ｔａｎα）    …（５）
【００２５】
ただし、上記式（５）により定義される光の空間伝播距離はコヒーレンスを低減するために最低限必要とされる距離であって、実際には発光点の数や光源の光強度、さらにはライトバルブやスクリーン等といった構成要素に関する条件に従い必要とされる空間伝播距離は異なる。そのため、各条件下におけるスペックルの評価を行い最適な空間伝播距離を決定することが求められる。なお、半導体レーザー２のレーザー光射出直後の空間４に、複数の発光点１０からのレーザー光を重畳するために空気以外の所定の材料を設けるようにしてもよい。
【００２６】
また、上記で定義した空間伝播距離をよりコンパクトな空間で実現する方法として、下記のような方法も提案する。
【００２７】
図６は、空間伝播距離を確保するための反射面を有する２枚の平行平板１５、１６を備えた照明装置１２の構成図を示したものである。照明装置１２は照明用光源装置１２ａと照明光学系１２ｂとから構成される。
【００２８】
半導体レーザー１３の複数の発光点から射出したコヒーレント光１４は平行に配置されたミラー１５、１６間を、反射を繰り返しながら進み、射出面１７から射出される。射出面１７から射出した光は、図１と同様に、照明光学系１２ｂに入射する。図６においては、レーザー光を重畳するための空間伝播距離を、図１のように直線ではなく、２枚のミラー間で複数回折り曲げて確保するため、照明用光源装置全体を小型化することができる。
【００２９】
また、図７に示すように、２つの反射面を柱状の光学素子１８の対向する２面に設ける構成によっても、図６と同様の効果を実現できる。このとき、２つの反射面は、光学素子１８と外部の空気との屈折率差による全反射を利用する構成とすれば、効率のよい反射となり、光損失の少ない効率のよい照明用光源装置を作製することが可能である。また、２つの反射面として利用する面に、ミラーコーティングを施せば、全反射を利用するときのような入射角度の制限がなくなり、自由なレイアウトが可能となる。
【００３０】
また、光学素子１８の入射面は、図７に示すように、光軸に対して垂直となるようにすれば、入射面における反射損失を少なくすることができる。さらに入射面に無反射コーティングなどを施せば、さらに入射面での損失を少なくすることができる。
【００３１】
このようにして、式（５）を満たす自由伝播空間４が設けられた照明用光源装置１ａあるいは向かい合う平行な２つの反射面からなる光学素子１５・１６、１８が設けられた照明用光源装置１２ａを照明装置に組み込むことにより、レーザーの単色性、高い指向性を生かしながらも、スペックルノイズによる明るさのムラが抑制された照明装置を提供することが可能となる。
【００３２】
本実施の形態１においては、複数の発光点からなる半導体レーザーをコヒーレント光源の例として挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、面発光レーザーやビームがアレイ状に射出される固体レーザーなどを用いてもよい。また、本実施の形態１において、インテグレーターロッド７においても各レーザー光の重畳が行われるため、このインテグレーターロッド７内においてもコヒーレンスの若干の低下が望める。しかし、インテグレーターロッド７の本来の機能は光の空間的強度分布を均一にするためであり、インテグレーターロッド７内のみで充分なコヒーレンスの低下を得るためには、インテグレーターロッド７のロッド長を長くする必要があり、この場合、光損失が大きくなる、コンパクト性が損なわれるなどの面で実用上問題がある。
【００３３】
以上説明したとおり、実施の形態１における照明用光源装置によれば、コヒーレント光源内の各発光点から射出される光が、少なくとも隣接する発光点の光を重畳する光学距離を伝播することにより、隣接する複数の発光点から射出された互いに可干渉性の低い関係にある光と重畳され、光源全体のコヒーレンスを簡易な構成で低くすることが可能となる。このとき、重畳される発光点の数が増加するにつれコヒーレンスはより低下する。当該照明用光源装置の場合、重畳された光は高い指向性、単色性をもちながらもコヒーレンスが低い新しい光源であると見なすことができ、例えば画像表示装置に本照明用光源装置を組み込むことにより、スペックルノイズが低減され高品質な画像が得られる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態２における照明用光源装置を用いた照明装置の構成図を図８に示す。図８において、照明装置１９は照明用光源装置１９ａと照明光学系１９ｂとから構成される。照明用光源装置１９ａは、コヒーレント光源として複数の発光点を有する面発光レーザー２０と、面発光レーザー２０の複数の発光点から射出された複数のレーザー光２１を重畳かつ伝播させる光ファイバー２３と、レーザー光２１を光ファイバー２３の入射端に集光する集光レンズ２２とを備えている。また、照明光学系１９ｂは、光ファイバー２３から射出された光の空間的強度分布を均一にするインテグレーターロッド２４と、レンズやミラーで構成される照明光学系２５、及び照明された光を空間的に変調して画像を形成するライトバルブ２６を備えている。このライトバルブ２６から射出された光を拡大投射するスクリーンに拡大投影する投写光学系（図示せず）と、投写光学系からの光が投写されるスクリーンなどの表示部（図示せず）とを更に備えることで画像投写装置などの画像表示装置を構成することができる。
【００３５】
一般に面発光レーザー２０は、複数の発光点３０がほぼ等間隔に配列され、各発光点３０からは、コヒーレンスが非常に高く、光の広がり角が小さく、かつ指向性の高いレーザー光が射出される。本実施の形態においては、発光点３０の個数は１１個で、１５０μｍの間隔で一直線上に配置され、各発光点３０から射出されるレーザー光の発散角の半値半角は約０．６度である。このような面発光レーザーは、相互間にコヒーレンス性は無いものの各発光点から射出されるレーザー光の空間的コヒーレンスが非常に高いので、そのまま光源として用いるとレーザー光の干渉に起因するスペックルノイズの問題が発生する。
【００３６】
実施の形態１においては、複数の発光点１０から射出されるレーザー光を重畳するための自由伝播空間４を設けることにより低コヒーレント光を生成する方法を説明した。本実施の形態２では、光ファイバー２３を備えることにより同様の効果が得られる方法について説明する。
【００３７】
本実施の形態２における作用について説明する。面発光レーザー２０の複数の発光点３０から射出したレーザー光２１は、その発散角が小さいため、互いに重なりあうことなく集光レンズ２２に入射し、光ファイバー２３に結合される。光ファイバー２３内に入射したコヒーレントなレーザー光は、集光レンズ２２の集光角に応じた広がりをもって伝播する。したがって、光ファイバー２３の長さを所定距離以上確保することによって、内部のレーザー光が十分に広がり、各発光点から射出されたレーザー光は互いに重畳し合う。異なる発光点から射出したレーザー光が互いに重畳されることによって、重畳された光のコヒーレンスが低下することに関しては、実施の形態１において説明した通りである。したがって、複数の発光点から射出される光を所定の長さをもつ光ファイバー２３に結合し、伝播させるという方法においても、低コヒーレント光を作り出すことができる。
【００３８】
ここで、本構成を実現するために必要な光ファイバーの長さを見積もる。各発光点３０の光がファイバー２３の径と同等の大きさに広がれば、全ての発光点の光が光ファイバー２３の径の大きさに重畳され、光ファイバー２３の射出端の光はコヒーレンスの低い光となる。１１個の発光点から各々射出されたレーザー光は同じレンズ２２により集光されるので、レンズ２２の外側部に入射した光ほど光ファイバーへの入射角度が大きく、コア内での反射回数が増えるため、光ファイバーの長さに対して光が伝播する距離が長くなり、ビーム径は早く広がる。逆に、レンズ２２の中心に入射した光ほど光ファイバーの長さに対してビーム径の広がりが遅い。ゆえに、光軸上に位置する発光点から射出されるレーザー光の径が光ファイバー径と同程度に広がる光学距離が、全ての光が重畳するために必要な光学距離の条件となる。
【００３９】
そこで、光軸上に位置する発光点の光に着目して、その光の径が光ファイバーと同等になるために必要な光学距離を導く。図９は、本照明用光源装置内で用いた光ファイバーへの光の結合に関する概念図である。図９に示すように、光軸上にある発光点から射出されたレーザー光２７の光ファイバー２８内での広がり角の半値半角をβ、光ファイバー２８のコア径をｂとすると、このレーザー光２７が光ファイバー２８のコア径と同等の大きさに広がるために必要な光ファイバー長Ｌfibは、
Ｌfib≧ｂ／（２・ｔａｎβ）    …（６）
となる。
【００４０】
すなわち、各々がコヒーレントなレーザー光であっても、複数の発光点から射出されるレーザー光をＬfib以上の長さの光ファイバーに結合し伝播させて重畳するとき、光ファイバー２８の射出端において得られる重畳されたレーザー光は低コヒーレント光と見なすことができる。このようにして得られる照明用光源装置１９ａは、実施の形態１の照明用光源装置１ａと同様に、光源として用いられるレーザーの単色性、高い指向性といった特徴をもちながらもコヒーレンスの低い光を射出することが可能であり、照明光学系１９ｂに入射させて照明装置に用いれば、スペックルノイズによる明るさのムラが抑制された照明装置を提供することができる。
【００４１】
さらに照明用光源装置１９ａは、ファイバーの利用により光学系の配置に関する自由度が高まるため、より小型な装置を構成することが可能となる。すなわち、発散角が小さいレーザー光を採用したときは、これら小さい発散角のレーザー光を重畳するに当たって実施の形態１のように自由伝播空間４を用いた場合、低コヒーレンス光を得るためには自由伝播空間４の長さが長くなってしまう。これに対し、実施の形態２においては、曲げ自在の光ファイバー２３によってレーザー光を重畳しているので、発散角が小さいレーザー光を採用した場合でもレーザー光を重畳するためのスペースが大きくなることがなく、装置の小型化に寄与する。このように、本実施の形態２は、発散角が比較的小さいレーザー光を採用した場合に好適に機能する。
【００４２】
また、本実施の形態２によれば、複数のレーザー光の重畳によるスペックル低減効果に加えて、光ファイバー内を伝播したレーザー光は波面が乱れるため光のコヒーレンスがさらに下がり、スペックル低減効果がさらに高まる。
【００４３】
光ファイバーの利用により得られる効果は他にも挙げられる。光ファイバー内を伝播する光は、ファイバーコアとクラッドの界面で全反射されながら進行するためコア径より光の径が大きくなることはなく、後続の光学素子の小型化が可能となる。さらに、ファイバーは曲げに対して強いため光学系の配置に対して柔軟性をもち、光学系の縮小につながる。
【００４４】
例えば、本照明装置１９を画像表示装置に組み込むことにより、高い光利用効率と広い色再現領域をもち、なおかつスペックルノイズの低減により高い画像品質を有する画像表示装置の小型化、コンパクト化が可能となる。
【００４５】
本実施の形態２においては、複数の発光点を有するコヒーレント光源の例として面発光レーザーを挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、例えばビームがアレイ状に射出される固体レーザーや複数の発光点を有する半導体レーザー等を用いてもよい。
【００４６】
また、実施の形態１及び実施の形態２においては、照明光学系の空間光強度分布の均一化素子としてインテグレーターロッドを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、例えばマイクロレンズ等、空間光強度分布を均一化するための他の素子を用いてもよい。
【００４７】
また、実施の形態２においては、光ファイバーを直線状に配置する場合について説明した。しかしながら、当該光ファイバーを曲げて（すなわち、所定の曲率を持たせて）配置するようにしてもよい。この場合、当該光ファイバーを直線状に配置するよりも、当該光ファイバー長を短くすることができる。そうすると、光ファイバーを配置するスペースを小さくすることができる。したがって、当該照明装置を小型化することが可能となる。なお、光ファイバーを曲げたときの曲率等の条件については、実験またはシミュレーションによって、当該照明装置の仕様等に応じて適宜設定すればよい。
【００４８】
実施の形態３．
実施の形態３においては、図１０に示すような複数個の発光点４０が２次元状にマトリクス配置された半導体レーザー４５を採用した場合について考察する。このような半導体レーザー４５を用いて、図１に示すように、半導体レーザーのレーザー光射出直後の空間に、レーザー光を重畳するための自由伝播空間４を設けるとする。この半導体レーザー４５においては、各発光点４０から射出されるレーザー光のＸ方向についての発散角の半値半角αｘは約５度であり、Ｙ方向についての発散角の半値半角αｙは約２０度である。また、Ｘ方向についての発光点４０間の間隔はａｘであり、Ｙ方向についての発光点４０間の間隔はａｙである。
【００４９】
このように、Ｘ、Ｙ方向での発散角と発光点間隔が異なった場合、少なくとも隣り合う発光点から射出したレーザー光が重畳されるためには、Ｘ、Ｙ方向の何れか一方が前述した式（５）を満たす必要がある。このため、このような場合は、（５）式から求めたＸ方向についての最低必要距離をＬdisｘとし、Ｙ方向についての最低必要距離をＬdisｙとした場合、ＬdisｘとＬdisｙのうちの短い方の長さを選択し、この選択した長さ以上にレーザー光を重畳するための自由伝播空間４の距離を設定する。
【００５０】
また、前述したように、Ｘ、Ｙ方向での発散角と発光点間隔が異なった場合、ある所定長さの自由伝播空間４を通過後のコヒーレンス性は、Ｘ、Ｙ方向で異なる可能性が高い。各発光点のＸ、Ｙ方向の発散角を変更することは困難なので、Ｘ、Ｙ方向での発光点間隔ａｘ、ａｙを適宜変更設定することで、所定長さの自由伝播空間４を通過後のＸ，Ｙ方向でのコヒーレンス性を同じになるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる照明用光源装置は、コヒーレント光源としてレーザーが用いられる照明用光源装置および該照明用光源装置が用いられる画像表示装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施の形態１による照明装置を示す構成図である。
【図２】実施の形態１による低コヒーレンス光生成の概念図である。
【図３】２光束が重畳された場合の空間位置に対する光強度分布を示す図である。
【図４】複数の発光点から射出された光を重畳していない場合の被照射面における空間位置に対する光強度分布を示す図である。
【図５】複数の発光点から射出された光を重畳した場合の被照射面における空間位置に対する光強度分布を示す図である。
【図６】実施の形態１による２枚の平行平板を設けた照明装置を示す構成図である。
【図７】実施の形態１による光学素子を設けた照明用光源装置を示す構成図である。
【図８】実施の形態２による照明装置を示す構成図である。
【図９】実施の形態２において用いた光ファイバーへの光の入射に関する概念図である。
【図１０】複数の発光点がマトリクス配置された光源装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１２、１９  照明装置
１ａ、１２ａ、１９ａ  照明用光源装置
１ｂ、１２ｂ、１９ｂ  照明光学系
２、１３  コヒーレント光源（半導体レーザー）
３、１４  コヒーレント光（レーザー光）
４  自由伝播空間
５  コリメートレンズ
６  集光レンズ
７  インテグレーターロッド
８、２５照明光学系
９、２６  ライトバルブ
１０  発光点
１１、２７  レーザー光
１５  光学素子（ミラー）
１７  射出面
１８  光学素子
２０  面発光レーザー
２１  レーザー光
２２  集光レンズ
２３  光ファイバー
２４  インテグレーターロッド
２８  光ファイバー
３０、４０  発光点
４５  半導体レーザー
【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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