(57)【要約】【課題】小型で長寿命かつスペックルノイズの生じない半導体レーザー光源とそれを用いた表示装置。【解決手段】ディスプレイ照明用の光源光学システムであって、コヒーレント光あるいは部分的コヒーレント光を放射する半導体レーザー２を備え、半導体レーザー２から放射された光束中に、一面が平面で他の面が光の進行方向に段差を有する階段状の面からなる屈折率が１より大きな透明媒体から構成されたエシェロン１が配置されてなる光源光学システム。【選択図】図１
2008159348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ照明用の光源光学システムであって、
コヒーレント光あるいは部分的コヒーレント光を放射する半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードを備え、
前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから放射された光束中に、一面が平面で他の面が光の進行方向に段差を有する階段状の面からなる屈折率が１より大きな透明媒体から構成されたエシェロンが配置されてなることを特徴とする光源光学システム。
【請求項２】
請求項１において、前記エシェロンの段差によって作り出される光路差が、前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードからの光の波長をλとして、ｍλ（ｍは整数）であることを特徴とする光源光学システム。
【請求項３】
請求項２において、前記エシェロンの段差によって作り出される光路差が、前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードからの光のコヒーレンス長より大きいことを特徴とする光源光学システム。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードからの光の帯域幅をΔω、光の速度をｃとしたとき、前記エシェロンによって作り出される光路差ｌが、
ｌ≧ｃ／Δω                                                  ・・・（２）
の条件を満たすこと特徴とする光源光学システム。
【請求項５】
請求項１又は２において、前記エシェロンの段差の精度が、光の波長をλとして、λ／４より高精度であること特徴とする光源光学システム。
【請求項６】
請求項１又は２において、前記エシェロンの段差が６μｍ以上の光路差を生じさせること特徴とする光源光学システム。
【請求項７】
請求項１又は２において、前記エシェロンの段差が１２５μｍ以上の光路差を生じさせること特徴とする光源光学システム。
【請求項８】
請求項１又は２において、前記エシェロンの段差が５００μｍ以上の光路差を生じさせること特徴とする光源光学システム。
【請求項９】
請求項１又は２において、前記エシェロンの段の幅が前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードからの光の波長より大きいこと特徴とする光源光学システム。
【請求項１０】
請求項１又は２において、前記エシェロンとマイクロデバイスの間にコリメータが設けられていること特徴とする光源光学システム。
【請求項１１】
請求項１又は２において、前記エシェロンとマイクロデバイスの間にシリンドリカルレンズが設けられていること特徴とする光源光学システム。
【請求項１２】
請求項１又は２において、前記エシェロンとマイクロデバイスの間に凹レンズが設けられていること特徴とする光源光学システム。
【請求項１３】
請求項１又は２において、前記エシェロンとマイクロデバイスの間にマイクロレンズアレイが設けられていること特徴とする光源光学システム。
【請求項１４】
請求項１又は２において、複数の前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから射出する光を合成する手段を有すること特徴とする光源光学システム。
【請求項１５】
前記マイクロデバイスは、その表面上に表示される情報に基づいて可視投影画像を形成することを特徴とする請求項１０から１４の何れか１項記載の光源光学システム。
【請求項１６】
マイクロデバイスの表示を投影することで画像を表示するプロジェクションディスプレイシステムであって、
コヒーレント光あるいは部分的コヒーレント光を放射する半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードを備え、
前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから放射された光束中に、一面が平面で他の面が光の進行方向に段差を有する階段状の面からなる屈折率が１より大きな透明媒体から構成されたエシェロンが配置されており、
前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから射出され、前記エシェロンを透過した光束中にマイクロデバイスが配置されてなることを特徴とするプロジェクションディスプレイシステム。
【請求項１７】
請求項１６において、前記マイクロデバイスが前記エシェロンの各段から射出する光束が合成される位置に配置されていること特徴とするプロジェクションディスプレイシステム。
【請求項１８】
マイクロデバイスの表示を投影することで画像を表示するプロジェクションディスプレイシステムであって、
コヒーレント光あるいは部分的コヒーレント光を放射する赤、緑、青各色の半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードを備え、
前記各々の半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから放射された光束中、あるいは、前記各半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから放射された光束が合成された光束中、一面が平面で他の面が光の進行方向に段差を有する階段状の面からなる屈折率が１より大きな透明媒体から構成されたエシェロンが少なくとも一つ配置されており、
前記エシェロンを透過した光束中にマイクロデバイスが少なくとも一つ配置されてなることを特徴とするプロジェクションディスプレイシステム。
【請求項１９】
請求項１８において、前記赤、緑、青各色の半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードの発光を順次切り替えることによりカラー表示を行うことを特徴とするプロジェクションディスプレイシステム。
【請求項２０】
請求項１９において、前記赤、緑、青各色の半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードの発光の切り替えが５４０Ｈｚ以上であることを特徴とするプロジェクションディスプレイシステム。
【請求項２１】
請求項２０において、前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオード各々に対応して前記エシェロンが配置され、前記エシェロン各々に対応して前記マイクロデバイスが配置され、各色の表示を合成する手段を備えていることを特徴とするプロジェクションディスプレイシステム。
【請求項２２】
前記マイクロデバイスは、その表面上に表示される情報に基づいて可視投影画像を形成することを特徴とする請求項１６から２０の何れか１項記載のプロジェクションディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源光学システム及びそれを用いたプロジェクションディスプレイシステムに関し、特に、液晶平面ディスプレイ、プロジェクタターやリアプロジェクションテレビ等のプロジェクションディスプレイ用の光源に関する。また、本発明は、いわゆるヘッドマウントディスプレイやヘッドアップディスプレイのように直接目の網膜に映像を投影するディスプレイにも応用できる。
【背景技術】
【０００２】
液晶平面ディスプレイ（ＬＣＤ）やプロジェクションディスプレイ等の照明光源として半導体レーザーが使われる。半導体レーザーは、高輝度・単色であり、明るく色再現性の良いディスプレイが可能である。色の表示範囲もＣＲＴのそれよりも広くできる。ＬＣＤに使われている蛍光管・冷陰極管に比べて、小型・長寿命である。また、プロジェクションディスプレイに使われる超寿命高圧水銀ランプに比べても、小型・長寿命でかつ発熱が少ないという利点がある。ところが、半導体レーザー光源によって発生する光は干渉性が高く、通常の光源のように安易に用いると、スペックルノイズという斑点状のノイズが表示される画像に重畳して観察される。この欠点を克服するために、レーザー光の光路中に回転拡散板を設けてスペックルノイズを空間的に移動させ、目の残像効果を利用してスペックルノイズを軽減する方法が用いられる。非常によく知られた方法であるが、プロジェクションディスプレイに用いた例としては、特許文献１でも述べられている。また、複数の長さの異なる光ファイバーにレーザー光を入射し、その複数の光ファイバーから射出する光を再び重ね合わせてレーザー光の干渉性を低減することにより、スペックルノイズを軽減する方法も用いられる。これも非常によく知られた方法であるが、プロジェクションディスプレイに用いた例としては、特許文献２にその記述が見受けられる。
【特許文献１】米国特許第５，３１３，４７９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２４９，３８１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、これらの手法は、拡散板を回転させるとか、長さの異なる多数の光ファイバーを用いる等、機械的駆動部分や大きな体積を必要とする等、半導体レーザーの特徴である小型・長寿命の利点を台無しにしてしまう。
【０００４】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で長寿命かつスペックルノイズの生じない半導体レーザー光源とそれを用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達する本発明の光源光学システムは、ディスプレイ照明用の光源光学システムであって、
コヒーレント光あるいは部分的コヒーレント光を放射する半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードを備え、
前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから放射された光束中に、一面が平面で他の面が光の進行方向に段差を有する階段状の面からなる屈折率が１より大きな透明媒体から構成されたエシェロンが配置されてなることを特徴とするものである。
【０００６】
この場合、前記エシェロンの段差によって作り出される光路差が、前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードからの光の波長をλとして、ｍλ（ｍは整数）であることが望ましい。
【０００７】
また、前記エシェロンの段差によって作り出される光路差が、前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードからの光のコヒーレンス長より大きいことが望ましい。
【０００８】
また、前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードからの光の帯域幅をΔω、光の速度をｃとしたとき、前記エシェロンによって作り出される光路差ｌが、
ｌ≧ｃ／Δω                                                  ・・・（２）
の条件を満たすことが望ましい。
【０００９】
また、前記エシェロンの段差の精度が、光の波長をλとして、λ／４より高精度であることが望ましい。
【００１０】
また、前記エシェロンの段差が６μｍ以上の光路差を生じさせることが望ましい。
【００１１】
あるいは、前記エシェロンの段差が１２５μｍ以上の光路差を生じさせることが望ましい。
【００１２】
あるいは、前記エシェロンの段差が５００μｍ以上の光路差を生じさせることが望ましい。
【００１３】
また、前記エシェロンの段の幅が前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードからの光の波長より大きいことが望ましい。
【００１４】
また、前記エシェロンとマイクロデバイスの間にコリメータが設けられているが望ましい。
【００１５】
また、前記エシェロンとマイクロデバイスの間にシリンドリカルレンズが設けられていることが望ましい。
【００１６】
また、前記エシェロンとマイクロデバイスの間に凹レンズが設けられていることが望ましい。
【００１７】
また、前記エシェロンとマイクロデバイスの間にマイクロレンズアレイが設けられていることが望ましい。
【００１８】
また、複数の前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから射出する光を合成する手段を有することが望ましい。
【００１９】
また、前記マイクロデバイスは、その表面上に表示される情報に基づいて可視投影画像を形成するものであることが望ましい。
【００２０】
本発明のプロジェクションディスプレイシステムは、マイクロデバイスの表示を投影することで画像を表示するプロジェクションディスプレイシステムであって、
コヒーレント光あるいは部分的コヒーレント光を放射する半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードを備え、
前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから放射された光束中に、一面が平面で他の面が光の進行方向に段差を有する階段状の面からなる屈折率が１より大きな透明媒体から構成されたエシェロンが配置されており、
前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから射出され、前記エシェロンを透過した光束中にマイクロデバイスが配置されてなることを特徴とするものである。
【００２１】
この場合、前記マイクロデバイスが前記エシェロンの各段から射出する光束が合成される位置に配置されていることが望ましい。
【００２２】
もう１つの本発明のプロジェクションディスプレイシステムは、マイクロデバイスの表示を投影することで画像を表示するプロジェクションディスプレイシステムであって、
コヒーレント光あるいは部分的コヒーレント光を放射する赤、緑、青各色の半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードを備え、
前記各々の半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから放射された光束中、あるいは、前記各半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードから放射された光束が合成された光束中、一面が平面で他の面が光の進行方向に段差を有する階段状の面からなる屈折率が１より大きな透明媒体から構成されたエシェロンが少なくとも一つ配置されており、
前記エシェロンを透過した光束中にマイクロデバイスが少なくとも一つ配置されてなることを特徴とするものである。
【００２３】
この場合、前記赤、緑、青各色の半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードの発光を順次切り替えることによりカラー表示を行うことができる。
【００２４】
そして、前記赤、緑、青各色の半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオードの発光の切り替えが５４０Ｈｚ以上であることが望ましい。
【００２５】
また、前記半導体レーザー又はスーパールミネッセントダイオード各々に対応して前記エシェロンが配置され、前記エシェロン各々に対応して前記マイクロデバイスが配置され、各色の表示を合成する手段を備えていることが望ましい。
【００２６】
また、前記マイクロデバイスは、その表面上に表示される情報に基づいて可視投影画像を形成するものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、上記のような構成のエシェロンを用いるので、半導体レーザーあるいはスーパールミネッセントダイオードをディスプレイ用の光源として用いても、スペックルノイズが生ぜず、小型で長寿命のディスプレイ用光源を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、まず本発明の光源光学システム及びそれを用いたプロジェクションディスプレイシステムの原理を説明する。
【００２９】
本発明は、図１にその構成を示すように、エシェロン１を用いて、半導体レーザー（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）２から射出されるレーザー光のコヒーレンスを低減し、その結果、表示画像にスペックルノイズが重畳しないようにする方法である。エシェロン１とは、図１の光軸に沿った断面図を示すように、一面が平面で他の面に光路を横切る方向に階段状の段差を多数設け、各段差において、光の波長をλとして、ｍλ（ｍは整数）の光路差を生じさせ、各段を通った光を重ねる作用を持つ屈折率が１より大きな透明媒体からなる光学素子である。また、干渉性を低減するためには、その光路差は、光のコヒーレンス長以上が好ましい。
【００３０】
コヒーレンス長ｌc は、光速をｃ、ＬＤ２からのレーザー光の帯域幅をΔωとして、
ｌc ＝ｃ／Δω                                                ・・・（１）
と表すことができる。
【００３１】
したがって、エシェロン１の各段差によって作り出す光路差ｌは、
ｌ≧ｃ／Δω                                                  ・・・（２）
の条件を満たすことが望ましい。
【００３２】
ＬＤ２から射出したレーザー光は、ビームエキスパンダ３によって光束径を広げられた平行光束になってエシェロン１に入射する。ＬＤ２の射出光は、楕円状の光束広がりを示すので、ビームエキスパンダ３の他に、シリンドリカルレンズを光路中に加えてその広がりを補償するようにしてもよい。
【００３３】
また、使用するエシェロン１の大きさ（光軸に直交する方向の大きさ）によっては、ビームエキスパンダ３で広げるのではなく、ビーム径を縮小するようにしてもよい。
【００３４】
また、ビームエキスパンダ３のレンズ作用の一部をエシェロン１に持たせてもよい（例えば、エシェロン１の平面側の面に曲率を付ける。）。エシェロン１の各段差は、それによって生じるレーザー光の光路差が波長の整数倍になるように構成されるが、各段差が等しい必要はない。各段差の精度は、レーザー光が効率良くエシェロンを透過し、その平行性を大きく損ねないためには、波長の１／４程度以下が必要である。エシェロン１から射出したレーザー光は、適切な距離進むと、それぞれの段から射出した光が光束上で合成され干渉性の低下したレーザー光となる。この光を、ＬＣＤやプロジェクションディスプレイの空間光変調素子（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＳＬＭ）に入射させることにより、スペックルのない映像を得ることができる。
【００３５】
通常のＬＤの帯域幅Δωは０．５ｎｍ、スーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ：ＳＬＤ）の帯域幅Δωは５０ｎｍ、マルチモードＬＤの帯域幅Δωは２ｎｍ程度である。可視光領域では、それぞれのコヒーレンス長ｌc は次のようになる。
【００３６】
┌──────────┬──────────────┬─────┐
│                    │            Δω            │  ｌc     │
├──────────┼──────────────┼─────┤
│ＬＤ                │０．５ｎｍ：    ６×1011Ｈｚ│５００μｍ│
├──────────┼──────────────┼─────┤
│ＬＤ（マルチモード）│    ２ｎｍ：２．４×1012Ｈｚ│１２５μｍ│
├──────────┼──────────────┼─────┤
│ＳＬＤ              │  ５０ｎｍ：    ５×1013Ｈｚ│    ６μｍ│
└──────────┴──────────────┴─────┘
なお、上記の表のΔωの計算においては、波長５００ｎｍで、ｃ＝３×１０8 ｍ／ｓとした。
【００３７】
したがって、ＬＤ２として通常のＬＤを用いたときには、５００μｍ以上の光路長変化を生じさせるエシェロン１の段差が必要である。ＬＤ２としてマルチモードＬＤを用いたときには、１２５μｍ以上、ＬＤ２の代わりにＳＬＤを用いたときには、６μｍ以上の光路長変化を生じさせる段差が必要である。
【００３８】
次に、本発明の実施例を説明する。図２に本発明の光源光学系を、マイクロデバイスを用いたプロジェクションディスプレイの光源として用いた場合の例を示す。ここで言う、マイクロデバイス（ＭＤ）とは、透過型で用いる液晶デバイス（液晶表示素子）や反射で用いる反射型液晶デバイス（ＬＣＯＳ）、微小なマイクロミラーアレイで構成されるデバイス等のＳＬＭのことである。また、画像を表示するＳＬＭの代わりに画像のフーリエ変換の位相を表示し、回折によって画像を投影するホログラフィックプロジェクションのための空間光位相変調素子の照明にも用いることができる。
【００３９】
エシェロン１の各段差を通過したレーザー光４（あるいは、ＳＬＤの光。以後、レーザー光４にはＳＬＤの光も含むものとする。）は、それぞれが回折によって広がる。適切な距離進むと、全ての段差からの広がったレーザー光が一つに重なることになる。その位置付近にＭＤ（ＳＬＭ）５を配置するのが良い。すなわち、各段差から射出するレーザー光が合成される位置にＭＤ５を設けることが好ましい。
【００４０】
一般に、エシェロン１を構成する各段の開口の幅をＬ、波長をλとすると、回折光の広がり角θは、
θ＝λ／Ｌ                                                    ・・・（３）
で表される。
【００４１】
ＭＤ５を照明する幅をＤとすると、エシェロン１とＭＤ（ＳＬＭ）５の距離をｓとして、
ｓθ＝Ｄ                                                      ・・・（４）
の条件で、効率良くＭＤ（ＳＬＭ）５を照明することができる。すなわち、上記２つの式（３）、（４）より、                
Ｄ／ｓ＝λ／Ｌ                                                ・・・（５）
の関係が導かれる。ここで、Ｌはエシェロン１の段の幅であるが、それに垂直な方向（図１、図２の紙面に垂直な方向）の光束の広がりも考慮する必要がある。また、距離ｓを短くするためにレンズ等の光学系を用いてもよい。ＳＬＭであるＭＤ５の照明幅Ｄを１０ｍｍ、ＭＤ５までの距離ｓを１００ｍｍとすると、可視光波長５５０ｎｍに対してＬは５．５μｍとなる。このＬは光の波長λに対して十分大きいので、０次光（直進光）以外の不要な回折光は生じない。そのため、光を略１００％利用できる。
【００４２】
このように、エシェロン１の段の幅Ｌは波長λより大きいことが望ましい。すなわち、    Ｌ≧λ                                                        ・・・（６）
図３に、シリンドリカルレンズを使った例の斜視図を示す。ビームエキスパンダ３でエシェロン１の大きさの平行光束にされたレーザー光６はエシェロン１に入射する。エシェロン１の段の狭い幅によって回折されレーザー光束は縦方向に広がる（図３に符号７ａで示す。）。既に述べたように、エシェロン１の光路長の異なるそれぞれの段差から射出したレーザー光は、回折の広がりによりそれぞれが重ね合わされ干渉性を失う。横方向は、エシェロン１の開口幅が大きいので、回折による広がりはほとんどなく、平行光束でエシェロン１を射出する。したがって、横方向はシリンドリカルレンズ（横方向のパワーが負、縦方向のパワーが０）８によって光束を広げる（図３にシリンドリカルレンズ８によって広がった光を符号７ｂで示す。）。縦横それぞれ適切に広がった光束７ａ、７ｂは、コリメータ９によって再び平行光束とされ、ＭＤ等のＳＬＭを照明する。なお、段の幅Ｌを波長λより非常に大きい値に選ぶことも可能である。この場合、エシェロン１の段の幅Ｌによる大きな回折は期待できないので、シリンドリカルレンズ８の代わりに凹レンズ（負レンズ）を用いる。
【００４３】
図４に、半導体レーザー２の特性をより上手に用いた例の斜視図を示す。半導体レーザー２の射出開口が長方形をしており、射出光束１０の広がりが縦と横とでは大きく異なっている。図４の紙面内を縦方向とすると、縦方向の広がりが少ないように半導体レーザー２を配置する。すなわち、半導体レーザー２の射出開口の長辺方向にエシェロン１の段が分布するようにしている。この縦方向の少ない広がりは、エシェロン１の狭い段によって回折され広がりを大きくする（図４に符号１１ａで示す。）。横方向の広がりは半導体レーザー光１０の大きな広がりのままエシェロン１を透過する（図４に符号１１ｂで示す。）。その結果、コリメータ９には縦横略同様の広がり各レーザー光束１１ａ、１１ｂが入射することになる。もちろん、エシェロン１の光路差の違う各段を通過したレーザー光が重なるので、干渉性が除かれたビームとしてコリメータ９を射出する。この射出光でＳＬＭ（ＭＤ）を照明することにより、明るくスペックルノイズのない美しい映像を表示することができる。
【００４４】
ＳＬＭ（ＭＤ）を射出した光は不図示の投影レンズに入射して、ＳＬＭ（ＭＤ）に表示された画像はスクリーンに拡大投影されるが、投影レンズの開口が大きい場合、コリメータから射出する光を拡散する必要がある。図５に、光束を拡散するためにコリメータ９の後方（射出側）にマイクロレンズアレイ１２を配置した例の斜視図を示す。コリメータ９から出た平行光束はマイクロレンズアレイ１２で拡散され、投影レンズの開口を満たすように入射し、スクリーン上にむらなくＳＬＭ（ＭＤ）に表示された画像を拡大投影する。図３に示したシリンドリカルレンズ８を用いた例に、マイクロレンズアレイ１２を同様に配置してもよい。あるいは、図２で示した基本的な光学系のエシェロン１の後方に直接配置してもよい。
【００４５】
図６に、ＳＬＭ（ＭＤ）を３枚用いたプロジェクションディスプレイシステムの例の平面図を示す。この場合、用いられるＭＤ５は透過型液晶表示素子である。図１、図２、図３で詳述した半導体レーザー２、ビームエキスパンダ３、エシェロン１、シリンドリカルレンズ８、コリメータ９で構成される光学モジュール２０によって各ＭＤ５が照明される。光学モジュール２０は図４、図５で詳述した光学モジュールでもよい。光学モジュール２０とＭＤ５は、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色用に３つ用意されている。これらの３色を合成するＸプリズム１３によりフルカラー画像が生成され、投影レンズ１４により、映像が図示しないスクリーンに投影される。
【００４６】
図７に、赤、緑、青の３色の半導体レーザー２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを重ねる例の斜視図を示している。半導体レーザー２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの射出開口が長方形をしており、半導体レーザー２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの横方向（紙面内を縦方向とし、紙面の奥行き方向を横方向とする。）の広がりは大きく、それぞれの半導体レーザー２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを近接しておくことにより、半導体レーザー２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからの光束１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂをほとんど重ねることができる。したがって、この図７の光源光学モジュール２０を用いることによってフルカラーの映像表示ができる。このカラー映像表示は、一般的にカラーシーケンシャルと呼ばれているもので、赤、緑、青を順次切り替えて表示を行うものに用いる。通常のＴＶの場合、６０Ｈｚの映像であり、各色は１８０Ｈｚで切り替えることになる。ただし、カラーブレーク現象を避けるために、少なくともその３倍程度で色を切り替える必要がある。すなわち、５４０Ｈｚ以上で各色を切り替えることが望ましい。なお、色の切り替えは、各色の半導体レーザー２Ｒ、２Ｇ、２ＢのＯＮ／ＯＦＦで行う。緑色については、赤外半導体レーザーの射出側に非線形光学材料を配置し、高調波で緑色を発振を行う。
【００４７】
図８に、３色を合成する他の構成を示す。グレーティング（回折格子）１５によって、半導体レーザー２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからの赤、緑、青のレーザー光を一つの光束に合成することができる。その他、プリズムやダイクロイックミラー等、公知の手段を用いることができる。
【００４８】
なお、半導体レーザーやＳＬＤの発光は、連続（ＣＷ）でもパルス発光でもよい。また、半導体レーザーは面発光タイプを用いてもよい。また、半導体レーザーを複数並べたレーザーアレイを用いてもよい。また、以上の説明では、ＬＤは各色当たり１つとして説明したが、複数のＬＤからなるレーザーダイオードアレイを適用することも可能である。
【００４９】
次に、本発明の光源光学システムに用いるエシェロン１の作製方法の例を説明する。図９（ａ）のエシェロン１は、光束の入射方向に直交する方向に、長さの異なる多数の平行平面板２１の一端を揃え、他端が階段状になるように、重ね合わせて構成するものであり、平行平面板２１の長さの差が光路差ｍλを生じる段差となり、平行平面板２１の厚さが各段の開口の幅Ｌとなる。
【００５０】
図９（ｂ）のエシェロン１は、光束の入射方向に平行な方向に、長さの異なる多数の平行平面板２１の一端を揃え、他端が階段状になるように重ね合わせて構成するものであり、平行平面板２１の長さの差が各段の開口の幅Ｌとなり、平行平面板２１の厚さが光路差ｍλを生じる段差となる。なお、この場合に、平行平面板２１間の接触はオプティカルコンタクトが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の光源光学システムの基本構成を示す図である。
【図２】本発明の光源光学系をプロジェクションディスプレイの光源として用いた場合の例を示す図である。
【図３】シリンドリカルレンズを使った例の斜視図である。
【図４】半導体レーザーの特性を用いた例の斜視図である。
【図５】光束を拡散するためにマイクロレンズアレイを配置した例の斜視図である。
【図６】ＳＬＭを３枚用いたプロジェクションディスプレイシステムの例の平面図である。
【図７】３色の半導体レーザーを重ねる例の斜視図である。
【図８】３色を合成する他の構成を示す図である。
【図９】エシェロンの作製方法の例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…エシェロン
２…半導体レーザー（ＬＤ）
２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ…半導体レーザー
３…ビームエキスパンダ
４…レーザー光
５…マイクロデバイス（ＭＤ）
６…レーザー光
７ａ…回折されて縦方向に広がる光
７ｂ…シリンドリカルレンズによって広がった光
８…シリンドリカルレンズ
９…コリメータ
１０、１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ…半導体レーザーの射出光束
１１ａ…回折されて広がる光
１１ｂ…半導体レーザーから広がったままの光
１２…マイクロレンズアレイ
１３…Ｘプリズム
１４…投影レンズ
１５…グレーティング（回折格子）
２０…光学モジュール
２１…平行平面板
【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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