(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長の異なる少なくとも２つのコヒーレント光源と、
前記互いに波長の異なる少なくとも２つのコヒーレント光源から出射された各光を回折する回折部と、を具備し、
前記回折部は、１つの回折素子で構成され、
前記回折素子は、領域分割されており、
前記少なくとも２つのコヒーレント光源から出射された各光は、前記回折素子に互いに異なる角度で入射し、伝搬光路の中心軸が前記回折素子上の一点で交わり、
前記回折素子は、一点で交わった各光を同一光路で伝搬するように回折し、
該回折素子の各分割領域において回折された各光が、同一平面領域を照射する、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
互いに波長の異なる少なくとも２つのコヒーレント光源と、
前記互いに波長の異なる少なくとも２つのコヒーレント光源から出射された各光を回折する回折部と、を具備し、
前記回折部は、
受光した少なくとも２つの光が同一光路を伝搬するよう、該受光した少なくとも１つの光を回折する第１の回折素子と、
前記少なくとも２つのコヒーレント光源のうちの、少なくとも１つのコヒーレント光源から出射された光を、該各コヒーレント光源からの光の伝搬光路の中心軸が前記第１の回折素子上の一点で交わるように回折する第２の回折素子と、からなり、
前記第１の回折素子は、領域分割されており、
該第１の回折素子の各分割領域において回折された各光が、同一平面領域を照射する、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光源装置において、
前記回折素子は、格子状に領域分割されている、
ことを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に関し、特に２次元画像表示装置の小型化を実現する光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鮮やかな色表現が可能な２次元画像表示装置（レーザディスプレイ装置）が注目されている。これは、赤色、緑色、青色の３つのコヒーレント光源（例えば、レーザ光源）を用いたもので、例えば図１３のような構成をとる。
【０００３】
図１３において、６００は従来のレーザ光源を用いた２次元画像表示装置である。この２次元画像表示装置６００は、赤色、緑色、青色レーザ光源６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃと、ビームエキスパンダ６０２ａ，６０２ｂ，６０２ｃと、光インテグレータ６０３ａ，６０３ｂ，６０３ｃと、ミラー６０４ａ，６０４ｃと、拡散板６０６ａ，６０６ｂ，６０６ｃと、拡散板移動手段６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃと、空間光変調素子６０７ａ，６０７ｂ，６０７ｃと、フィールドレンズ６０８ａ，６０８ｂ，６０８ｃと、ダイクロイックプリズム６０９と、投写レンズ６１０とを有している。
【０００４】
この２次元画像表示装置６００では、赤色、緑色、青色レーザ光源６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃからの光がそれぞれビームエキスパンダ６０２ａ，６０２ｂ，６０２ｃで拡大され、光インテグレータ６０３ａ，６０３ｂ，６０３ｃを通過する。光インテグレータ６０３ａ，６０３ｃを通過した赤色光及び青色光はミラー６０４ａ，６０４ｃにより光路が９０度曲げられて、光インテグレータ６０３ｂを通過した緑色光は、光路が折り曲げられることなく、それぞれ、フィールドレンズ６０８ａ，６０８ｂ，６０８ｃ、拡散板６０６ａ，６０６ｂ，６０６ｃを介して空間光変調素子６０７ａ，６０７ｂ，６０７ｃを照射する。３種のレーザ光源６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃからの光は、光インテグレータ６０３ａ，６０３ｂ，６０３ｃを通過することで空間光変調素子６０７ａ，６０７ｂ，６０７ｃ上での照度分布が一定になる。この空間光変調素子６０７ａ，６０７ｂ，６０７ｃでそれぞれ独立に変調された光は、ダイクロイックプリズム６０９で合波されて、同一光路を伝搬する同軸ビームとなり、さらに投写レンズ６１０にて拡大投射されてスクリーン６１上に結像される。その際、レーザ光干渉性が高いため、スクリーン６１に投写された像にはスペックルノイズが重畳される。これを防ぐために拡散板６０６ａ，６０６ｂ，６０６ｃを拡散板移動手段６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃにて揺動し、スペックルノイズを時間平均するようにしている。
【０００５】
しかし、図１３に示すような従来の２次元画像表示装置６００では、３種のレーザ光源６０１ａ〜６０１ｃからの光を拡大して光強度分布を一様にするために、ビームエキスパンダ及び光インテグレータが各々３つ必要となる。さらに、前記３種のレーザ光源からの光を互いに平行で同一光路を伝搬する同軸ビームにするために、当該装置内に多くのレンズやミラーを配置することも必要となる。このため、従来の２次元画像表示装置は、装置全体が大規模となってしまうという課題があった。
【０００６】
この課題を解決するために、２次元画像表示装置の光学系を、例えば、図１４に示すように、まず赤色、緑色、青色の３色のレーザ光源から出射された光をダイクロイックミラーを用いて混合した後、ビームエキスパンダ、光インテグレータを通過させる構成にすることが考えられる。
【０００７】
図１４において、７００は、従来のレーザ光源を用いた２次元画像表示装置である。この２次元画像表示装置７００は、赤色、緑色、青色レーザ光源７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃと、コリメートレンズ７０４ａ，７０４ｂ、７０４ｃと、第１，第２のダイクロイックミラー７０５ａ，７０５ｂと、ビームエキスパンダ７０２と、光インテグレータ７０３と、投射レンズ７１０と、液晶パネル７１とを有している。
【０００８】
ここでダイクロイックミラーは、ガラス基板上に多層膜を積層して、波長によって透過率を異ならせるものである。図１４に示す２次元画像表示装置７００の第１のダイクロイックミラー７０５ａは、５８０ｎｍ程度の波長を境に、該波長より短波長の光を反射して長波長の光のみを通過させるもの、第２のダイクロイックミラー７０５ｂは、４９０ｎｍ程度の波長を境に、該波長より短波長の光を反射して長波長の光のみを通過させるものである。
【０００９】
このような従来のレーザ光源を用いた２次元画像表示装置７００では、まず、赤色、緑色、青色レーザ光源７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃからの出射光を、コリメートレンズ７０４ａ，７０４ｂ、７０４ｃでコリメートし、該コリメートした光を、第１，第２のダイクロイックミラー７０５ａ，７０５ｂによって、互いに平行で同一光路を伝搬する同軸ビームとした後、ビームエキスパンダ７０２に入射させる。そして、該ビームエキスパンダ７０２に入射した光は、ビームエキスパンダ７０２において拡大された後、光インテグレータ７０３を通過する。前記光インテグレータ７０３は、長方形のエレメントレンズが２次元状にアレイ化された２枚のフライアイレンズ７０３ａ及び７０３ｂと、コリメートレンズ７０３ｃとを有しており、１枚目のフライアイレンズ７０３ａの各エレメントレンズ上の光が、２枚目のフライアイレンズ７０３ｂによって２次元空間光変調素子上に結像され、これによって、各エレメントレンズ上での光強度分布が２次元空間光変調素子上で多重化されることとなり、２次元空間光変調素子上での光強度分布が一様になるものである。
【００１０】
そして、前記光インテグレータ７０３を通過して光強度分布が一様にされた光は、投射レンズ７１０により液晶パネル７１上に結像する。
【特許文献１】特開平１０−２９３２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、図１３のように、各レーザ光源６０１ａ〜６０１ｃから出射された光をビームエキスパンダ６０２ａ〜６０２ｃで拡大し、光インテグレータ６０３ａ〜６０３ｂでその光強度分布を一様にした後、ダイクロイックプリズム６０９で合波して同軸ビームにするより、図１４のように、各レーザ光源７０１ａ〜７０１ｃから出射された光を、まず第１，第２のダイクロイックミラー７０５ａ，７０５ｂで合波して同軸ビームにした後、ビームエキスパンダ７０２で拡大して光インテグレータ７０３でその光強度分布を一様した方が、２次元画像表示装置全体の装置規模を縮小することができる。
【００１２】
しかし、従来の２次元画像表示装置は、その光学系全体を図１４に示すように構成しても、携帯電話等のような小型装置に搭載するには、まだ部品数も多いし、装置規模も大きいという課題がある。
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、小型装置に搭載可能な超小型の光源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】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明の光源装置は、互いに波長の異なる少なくとも２つのコヒーレント光源と、前記互いに波長の異なる少なくとも２つのコヒーレント光源から出射された各光を回折する回折部と、を具備し、前記少なくとも２つのコヒーレント光源から出射された各光が、前記回折部に互いに異なる角度で入射し、伝搬光路の中心軸が前記回折部上の一点で交わり、前記回折部が、一点で交わった各光を同一光路で伝搬するように回折するものである。
【００１５】
これにより、回折部において複数のコヒーレント光源から出射された各光を簡易に合波させることができ、光源装置を超小型化できる。
【００２３】
また、本発明の光源装置は、前記回折部は、１つの回折素子で構成され、前記回折素子は、前記互いに波長の異なる少なくとも２つのコヒーレント光源から出射された各光が同一光路を伝搬するよう、少なくとも１つのコヒーレント光源から出射された光を回折するものである。
これにより、前記回折部をコンパクトにして、当該光源装置を超小型化することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の光源装置は、前記回折部を、受光した少なくとも２つの光が同一光路を伝搬するよう、該受光した少なくとも１つの光を回折する第１の回折素子と、前記少なくとも２つのコヒーレント光源のうちの、少なくとも１つのコヒーレント光源から出射された光を、該各コヒーレント光源からの光の伝搬光路の中心軸が前記第１の回折素子上の一点で交わるように回折する第２の回折素子と、から構成したものである。
【００２７】
これにより、前記回折部において前記複数のコヒーレント光源からの各光を簡易に同軸ビームにして合波できる小型の光源装置を、より安価に提供できる。
【００３２】
さらに、本発明の光源装置は、前記回折素子は、領域分割されており、該回折素子の各分割領域において回折された各光が、同一平面領域を照射するものである。
【００３３】
これにより、前記回折素子に光インテグレータの機能を兼ね備えさせることが可能となり、前記空間に照射される光の強度分布を均等にすることが可能となる。
【００３４】
さらに、本発明の光源装置は、前記回折素子は、格子状に領域分割されている、ものである。
これにより、前記空間に照射される光の強度分布をさらに均等にすることが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の光源装置によれば、複数のコヒーレント光源を有する光源装置において、前記コヒーレント光源から出射された各光を同一光路を伝搬するように回折する回折部を備えたので、前記複数のコヒーレント光源からの各光を、同軸ビームとなるよう合波する光学系をコンパクトにすることができ、超小型の光源装置を提供することが可能となる。
【００４１】
また、本発明の光源装置によれば、回折部を第１及び第２の２つの回折格子により構成し、第２の回折格子を、複数のコヒーレント光源からの光を、これらの光が第１の回折素子の同一領域に照射するよう回折するものとし、第１の回折格子を、前記第２の回折素子を通過した各光を同軸ビームになるよう回折するものとしたので、複数の光源からの光を簡易に同軸ビームになるよう合波することができる小型の光源装置を提供することが可能となる。
【００４３】
また、本発明の光源装置によれば、前記回折部を領域分割し、該回折部の各分割領域を、複数のグレーティングが多重形成され、且つ凹レンズ作用を備えたものとしたので、前記複数のコヒーレント光源から出射された各光を簡易に同軸ビームにして合波できることに加え、該回折部から出射される光の強度分布を一様にすることができる。さらに、該回折部から出射される光の強度分布を一様にする光インテグレータを有する回折部は、従来のレンズアレイに比べ、小型で且つ材料に安価なものを利用可能なため、光源装置を安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の各実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態１では、１枚の回折素子で、赤色、青色、緑色の光を出射する３つのコヒーレント光源から出射される光を同軸ビームになるよう回折して、該各光を合波する光源装置について説明する。なお、以下の説明において、「同軸ビーム」とは、同一光路を伝搬する光を意味するもの、「光軸」とは、光伝搬路の中心軸を意味するものとする。
【００４７】
図１は、本実施の形態１にかかる光源装置の構成を示す図であり、図（ａ）は側面図、図（ｂ）は平面図を示す。
【００４８】
図１において、１００は本実施の形態１の光源装置で、該光源装置１００は、２次元画像表示装置の光源として用いられるものである。この光源装置１００は、コヒーレント光源、ここでは赤色光、青色光、緑色光を出射する３つの半導体レーザ（以下、単に「レーザ光源」と称す。）１１ａ〜１１ｃと、該レーザ光源１１ａ〜１１ｃが直接実装される、シリコン基板等であるサブマウント１０とを有している。また、光源装置１００は、該サブマウント１０の上方に設けられ、少なくとも１つのコヒーレント光源、ここでは３つのレーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃから出射される光を、該３つのコヒーレント光源から出射されるすべての光が同軸ビームになるよう回折する回折部２０と、前記サブマウント１０上に設けられ、前記３つのレーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃから出射された光が前記回折部２０の同一領域を照射するように、レーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの出射光を反射させるプリズム１２ａ，１２ｂ，１２ｃとを有している。そして、前記回折部２０の上方には、該回折部２０で同軸ビームにされた各光の振幅を空間的に変化させる空間光変調素子３０が設けられている。
【００４９】
前記各レーザ光源１１ａ〜１１ｃは端面発光レーザであり、赤色光及び緑色光のレーザ光源１１ａ及び１１ｃは１つの直線上に配置し、青色光のレーザ光源１１ｂは、前記直線と直交する直線上に配置している。また前記プリズム１２ａ，１２ｂ，１２ｃの反射面は、図１に示すように、該反射面で反射された前記レーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの出射光の光軸と、レーザ光源１１ｂからの出射光の光軸とが前記回折部２０上の一点で交わるように、その反射角度が設定されている。
【００５０】
本実施の形態１では、回折部２０が１枚の体積ホログラムで構成される。そして、該体積ホログラムには、前記各レーザ光源１１ａ〜１１ｃから出射される各光を回折して同軸ビームにする、複数のグレーティングが多重形成されている。なお、本実施の形態１の体積ホログラムは、該回折部２０を通過した各光が、該回折部２０の上方に設けられた空間光変調素子３０の同一領域を照射するように、前記各光を集光するレンズ作用も有するものである。
【００５１】
以下、本実施の形態１の回折部２０の作製方法を説明する。
図２は、本実施の形態１の体積ホログラムの作製方法を示す図であり、図２（ａ）は緑色光のレーザ光源１１ｃから出射される光用のグレーティングの形成方法、図２（ｂ）は青色光のレーザ光源１１ｂから出射される光用のグレーティングの形成方法、図２（ｃ）は赤色光のレーザ光源１１ａから出射される光用のグレーティングの形成方法をそれぞれ示している。
【００５２】
例えば、緑色光のレーザ光源１１ｃからの出射光に対応するグレーティングの形成には前記緑色光のレーザ光源１１ｃと同じ波長の光源Ｌｇ１，光源Ｌｇ２を用いる。このとき、光源Ｌｇ１，Ｌｇ２は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｇ１，Ｌｇ２の位置に配置すればよい。また、光源Ｌｇ１は、体積ホログラム２０に対する光学的な位置が、図１（ａ）及び（ｂ）に示すレーザ光源１１ｃと一致するよう配置し、光源Ｌｇ２は、回折部２０の光出射面を空間光変調素子３０の受光面全面に投影する投影中心に配置する。この実施の形態１では、空間光変調素子３０は回折部２０の真上に位置しているので、光源Ｌｇ２は、回折部２０の光出射面と垂直な直線上に配置する（図２（ａ）参照）。そして、該光源Ｌｇ１，Ｌｇ２からの出射光により前記体積ホログラムを干渉露光する。これにより、該体積ホログラムに干渉縞を記録して、前記レーザ光源１１ｃからの出射光を回折且つ集光するブラッグ（Ｂｒａｇｇ）グレーティングを形成する。
【００５３】
青色光のレーザ光源１１ｂからの出射光に対応するグレーティングの形成には、前記青色光のレーザ光源１１ｂと同じ波長の光源Ｌｂ１，光源Ｌｂ２を用いる。このとき、光源Ｌｂ１，Ｌｂ２は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｂ１，Ｌｂ２の位置に配置すればよい。また、光源Ｌｂ１は、体積ホログラム２０に対する光学的な位置が、図１に示すレーザ光源１１ｂと一致するよう配置し、光源Ｌｂ２は、前記光源Ｌｇ２と同じ位置に配置する（図２（ｂ）参照）。そして、該光源Ｌｂ１，Ｌｂ２からの出射光により前記体積ホログラムを干渉露光する。これにより、該体積ホログラムに干渉縞をさらに記録して、前記レーザ光源１１ｂからの出射光を集光するブラッググレーティングを形成する。
【００５４】
赤色光のレーザ光源１１ａからの出射光に対応するグレーティングの形成には、前記赤色光のレーザ光源１１ａと同じ波長の光源Ｌｒ１，光源Ｌｒ２を用いる。このとき、光源Ｌｒ１，Ｌｒ２は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｒ１，Ｌｒ２の位置に配置すればよい。また、光源Ｌｒ１は、体積ホログラム２０に対する光学的な位置が、図１に示すレーザ光源１１ａと一致するよう配置し、光源Ｌｒ２は、前記光源Ｌｇ２と同じ位置に配置する（図２（ｃ）参照）。そして、該光源Ｌｒ１，Ｌｒ２からの出射光により体積ホログラムを干渉露光する。これにより、該体積ホログラムにさらに干渉縞を記録して、前記レーザ光源１１ａからの出射光を回折且つ集光するブラッググレーティングを形成する。
【００５５】
なお、前記体積ホログラムの干渉露光は、３つのレーザ光源の各々の出射光に対するグレーティングが１つの体積ホログラムに形成されるよう３回行う必要があり、このため、それぞれの干渉露光は、体積ホログラムを構成する感光性材料が、３回の露光により完全に露光される程度の光強度で行っている。
【００５６】
次に作用効果について説明する。
前記光源装置１００では、サブマウント１０上に設けられた赤色光、青色光、緑色光のレーザ光源１１ａ〜１１ｃから光が出射されると、該３つのレーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの出射光は、各出射光の光軸が回折部２０上の一点で交わるよう、該サブマウント１０上のプリズム１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより反射される。
【００５７】
そして、各レーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの赤色、青色、緑色のレーザ光は、回折部２０において、それぞれの光に応じたグレーティングにより、図１に示すように同軸ビームとなるよう合波されて、前記空間光変調素子３０の同じ領域、つまり光受光面を照射する。つまり、プリズムで反射された赤色光、青色光、緑色光のレーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの出射光は、該回折部２０を通過する際に、それぞれ回折且つ集光される。これにより、回折部２０からの、３つのレーザ光源の出射光を合波した光は、前記空間光変調素子３０の一定領域である光受光面を照射する。
【００５８】
以上のように、本実施の形態１によれば、光源装置において、３つのレーザ光源１１ａ〜１１ｃと、レーザ光源１１ａ〜１１ｃからの出射光をこれらが同軸ビームとなるよう合波する、１枚の体積ホログラムからなる回折部２０とを備えたので、３つのレーザ光源からの出射光を同軸ビームに変換する光学系を小型化することができ、これにより、携帯電話等のような小型装置に搭載可能な超小型の２次元画像表示装置を実現することができる。
【００５９】
また、３つの光源を同一サブマウント１０上に配置しているので、該３つの光源の放熱を、１枚のサブマウント１０の放熱により行うことが可能となり、当該光源装置における光源の放熱処理を容易に行えるという効果もある。
【００６０】
また、本実施の形態１においては、３つの光源１１ａ〜１１ｃに端面発光のレーザを用い、青色光のレーザを、緑色光のレーザと赤色光のレーザとを結ぶ直線と直交する直線上に配置しているが、レーザ光源の配置はこれに限るものではない。
【００６１】
例えば、青色光のレーザに面発光レーザを用い、これを、緑色光のレーザと赤色光のレーザとの間に配置してもよい。図３（ａ）及び（ｂ）は、このような構成の光源装置１００ａを示す光源装置１００ａの側面図及び平面図であり、図３中の、図１（ａ）及び（ｂ）と同一符号は、光源装置１００におけるものと同一のものを示している。
【００６２】
この場合、サブマウント１０上に設置するプリズムの数を減らすことができ、当該光源装置１００を安価にすることが可能となる。
【００６３】
また、本実施の形態１においては、レーザ光源である半導体レーザチップを同一サブマウント１０に設けたが、図４（ａ）及び（ｂ）に示す光源装置１００ｂのように、レーザ光源は、半導体レーザチップを、それぞれ別々のサブマウント１０ａ〜１０ｃにマウントしたものでもよい。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、光源装置１００ｂの側面図及び平面図であり、図４中の、図１（ａ）及び（ｂ）と同一符号は光源装置１００におけるものと同一のものを示している。
【００６４】
このように３つの光源としての半導体レーザチップを、それぞれ別々のサブマウント１０ａ〜１０ｃにマウントすることにより、該３つの光源のレイアウトの自由度が大きくなり、小型装置における光源装置を設計し易いものとできるという効果がある。
【００６５】
さらに、本実施の形態１では、回折部２０が集光レンズ作用を有するとして説明したが、回折部２０を通過した光が空間光変調素子３０の面内に収まるものであれば、回折部２０にて各光を集光させる必要はない。この場合、前記体積ホログラムに、レーザ光源１１ｂから出射された光を集光させるグレーティングを形成する必要がなくなるため、前記体積ホログラムの作製工程を減らすことができ、当該装置をより安価に提供することができる。
【００６６】
また、本実施の形態１においては、コヒーレント光源が３つの場合を例に挙げて説明したが、光源は少なくとも２つ以上であればよい。例えば、コヒーレント光源を４つ以上設ける場合は、赤色光、青色光、緑色光に加えて、青緑色、あるいは黄色などの光を設けるようにすれば、より広い範囲の鮮やかな色を表現できる光源を提供できる。
【００６７】
また、本実施の形態１では、光源装置は、２次元画像表示装置の光源として用いられるもので、空間光変調素子３０は、回折部２０からの光の振幅を空間的に変化させるものとしてしているが、この実施の形態の光源装置は、２次元画像表示装置の光源に限るものではなく、２次元画像表示装置以外の、空間光変調素子が回折部２０からの光の位相を空間的に変化させるものである装置の光源としても用いることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
前記実施の形態１においては、回折部が１枚の回折素子で構成される場合について説明したが、本実施の形態２では、前記回折部が２枚の回折素子で構成される場合について説明する。
【００６９】
まず、本実施の形態２にかかる光源装置の構成を説明する。図５は、本実施の形態２にかかる光源装置の構成を示す図であり、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は平面図を示す。
【００７０】
図５において、２００は本実施の形態２の光源装置であり、この光源装置２００は、シリコン基板等のサブマウント１０と、該サブマウント１０上に設けられた、赤色光、青色光、緑色光のぞれぞれを出射する３つの半導体レーザ光源（以下、単にレーザ光源と称す。）２１ａ〜２１ｃと、該サブマウント１０の上方に設けられ、前記３つのレーザ光源２１ａ〜２１ｃから出射される各光を回折して同軸ビームにする回折部２２０とを備える。そして、該回折部２２０の上方には、該回折部２２０において同軸ビームにされた光の振幅を空間的に変化させる空間光変調素子３０が設けられている。
【００７１】
ここで、前記３つのレーザ光源２１ａ〜２１ｃは、レーザチップの上面から発光する面発光レーザであり、これらは前記サブマウント１０上で１つの直線に沿って配置される。
【００７２】
そして、本実施の形態２では、回折部２２０が２枚の体積ホログラム（第１，第２の体積ホログラム）２２１，２２２で構成されている。
【００７３】
前記第２の体積ホログラム２２２は、前記サブマウント１０の上方に設けられ、前記３つのレーザ光源２１ａ〜２１ｃからの各出射光を、さらに上方に設けられた第１の体積ホログラム２２１上で、該各出射光の光軸が一点で交わるように回折すると共に、該各出射光を、第１の体積ホログラム２２１の同一領域を照射するように集光するものである。よって、前記第２の体積ホログラム２２２には、前記各レーザ光源２１ａ〜２１ｃから出射される各光が、第１の体積ホログラム２２１の同一領域を照射するように、該各光に応じた複数のグレーティング、具体的には、赤色光用のグレーティング２２２ａ、青色光用のグレーティング２２２ｂ、緑色光用のグレーティング２２２ｃがそれぞれ形成されている。
【００７４】
そして、前記第１の体積ホログラム２２１は、前記各第２の体積ホログラム２２２で回折された、各光源からの出射光をさらに回折して、同軸ビームにするものである。よって、前記第１の体積ホログラム２２１には、前記第２の体積ホログラム２２２を通過した、各光源からの出射光が同軸ビームになるように回折する複数のグレーティングが多重形成されている。
【００７５】
なお、本実施の形態２においては、当該光源装置２００をさらに小型化するために、前記光源２１ａ〜２１ｃの配置間隔を狭くして、図５に示すように、該各光源から出射される光が第２の体積ホログラム２２２上で重なるようにしている。そのため、第２の体積ホログラム２２２においては、赤色光用，青色光用，緑色光用のグレーティング２２２ａ〜２２２ｃを部分的に重ねて形成している。
【００７６】
以下、本実施の形態２の回折部２２０の作製方法を説明する。
図６は、本実施の形態２の第２の体積ホログラムの作製方法を示す図であり、図６（ａ）は緑色光用のグレーティング形成方法を、図６（ｂ）は青色光用のグレーティング形成方法を、図６（ｃ）は赤色光用のグレーティング形成方法を示している。また、図７は、本実施の形態２の第１の体積ホログラムの作製方法を示す図であり、図７（ａ）は緑色光用のグレーティングの形成方法を、図７（ｂ）は青色光用のグレーティングの形成方法を、図７（ｃ）は赤色光用のグレーティングの形成方法を示している。
【００７７】
まず、第２の体積ホログラム２２２の作製方法を説明する。
第２の体積ホログラム２２２は、各光源２１ａ〜２１ｃからの出射光の光軸が、第１の体積ホログラム２２１上で一点で交わるように回折すると共に、該各出射光が第１の体積ホログラム２２１の同一領域を照射するように集光するものである。
【００７８】
例えば、緑色光のレーザ光源２１ｃからの出射光に対応するグレーティングの形成には、前記緑色光のレーザ光源２１ｃと同じ波長の光源Ｌｇ１，光源Ｌｇ２を用いる。このとき光源Ｌｇ１，Ｌｇ２は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｇ１，Ｌｇ２の位置に配置すればよい。ここで、光源Ｌｇ１は、体積ホログラム２２２に対する光学的な位置が、図５（ａ）及び（ｂ）に示すレーザ光源２１ｃと一致するよう配置し、光源Ｌｇ２は、第２の体積ホログラム２２２における、光源Ｌｇ１からの出射光が照射する領域を第１の体積ホログラム２２１全面に拡大投影する投影中心に配置する（図６（ａ）参照）。そして、該光源Ｌｇ１，Ｌｇ２からの出射光により前記第２の体積ホログラム２２２を干渉露光する。これにより、該第２の体積ホログラム２２２に干渉縞を記録して、前記レーザ光源２１ｃからの出射光を回折且つ集光するブラッググレーティング２２２ｃを形成する。そして、この干渉露光の際には、露光する領域以外の領域は、分割領域に対応した形状のアパーチャを有する遮光マスクにより遮光するようにする。
【００７９】
青色光のレーザ光源２１ｂからの出射光に対するグレーティングの形成には、前記青色光のレーザ光源２１ｂと同じ波長の光源Ｌｂ１，光源Ｌｂ２を用いる。このとき光源Ｌｂ１，Ｌｂ２は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｂ１，Ｌｂ２の位置に配置すればよい。ここで、光源Ｌｂ１は、第２の体積ホログラム２２２に対する光学的な位置が、図５（ａ）及び（ｂ）に示すレーザ光源２１ｂと一致するよう配置し、光源Ｌｂ２は、第２の体積ホログラム２２２における、光源Ｌｂ１からの出射光が照射する領域を第１の体積ホログラム２２１全面に拡大投影する投影中心に配置する（図６（ｂ）参照）。そして、該光源Ｌｂ１，Ｌｂ２からの出射光により前記第２の体積ホログラム２２２を干渉露光する。これにより、該第２の体積ホログラム２２２に干渉縞を記録して、前記レーザ光源２１ｂからの出射光を回折且つ集光するブラッググレーティング２２２ｂを形成する。そして、この干渉露光の際には、露光する領域以外の領域は、分割領域に対応した形状のアパーチャを有する遮光マスクにより遮光するようにする。
【００８０】
赤色光のレーザ光源２１ａからの出射光に対応するグレーティングの形成には、前記赤色光のレーザ光源２１ａと同じ波長の光源Ｌｒ１，光源Ｌｒ２を用いる。このとき光源Ｌｒ１，Ｌｒ２は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｒ１，Ｌｒ２の位置に配置すればよい。ここで、光源Ｌｒ１は、体積ホログラム２２２に対する光学的な位置が、図５（ａ）及び（ｂ）に示すレーザ光源２１ａと一致するよう配置し、光源Ｌｒ２は、第２の体積ホログラム２２２における、光源Ｌｒ１からの出射光が照射する領域を第１の体積ホログラム２２１全面に拡大投影する投影中心に配置する。そして、該光源Ｌｒ１，Ｌｒ２からの出射光により前記第２の体積ホログラム２２２を干渉露光する。これにより、該第２の体積ホログラム２２２に干渉縞を記録して、前記レーザ光源２１ａからの出射光を回折且つ集光するブラッググレーティング２２２ａを形成する。そして、この干渉露光の際には、露光する領域以外の領域は、分割領域に対応した形状のアパーチャを有する遮光マスクにより遮光するようにする。
【００８１】
なお、この実施の形態２では、各光源を、その出射光が第２の体積ホログラム２２２上で部分的に重なるよう、近接させて配置しているため、作製した第２の体積ホログラム２２２では、隣接するブラッググレーティング２２２ａとブラッググレーティング２２２ｂ、隣接するブラッググレーティング２２２ｂとブラッググレーティング２２２ｃが部分的に重なっている。
【００８２】
次に、第１の体積ホログラム２２１の作製方法を説明する。
第１の体積ホログラム２２１は、前記第２の体積ホログラム２２２を通過した各光源２１ａ〜２１ｃからの出射光を、同軸光となるよう回折かつ集光するものである。
【００８３】
例えば、緑色光のレーザ光源２１ｃからの出射光に対応するグレーティングの形成には、図７（ａ）に示すように、レンズＬｃと、前記緑色光のレーザ光源２１ｃと同じ波長の光源Ｌｇ２，光源Ｌｇ３とを用いる。このとき光源Ｌｇ２，Ｌｇ３は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｇ２，Ｌｇ３の位置に配置すればよい。ここで、レンズＬｃは、光源Ｌｇ３からの発散光を、これが平行光として第１の体積ホログラムを入射するよう集光するものである。光源Ｌｇ２は、第２の体積ホログラム２２２における、グレーティング２２２ｃが形成された領域を、第１の体積ホログラム２２１全面に拡大投影する投影中心に配置する。そして、該光源Ｌｇ２，Ｌｇ３からの出射光により、前記第１の体積ホログラム２２１を干渉露光する。これにより、該第１の体積ホログラム２２１に干渉縞を記録して、前記レーザ光源２１ｃからの出射光を回折するブラッググレーティングを形成する。
【００８４】
このような第１の体積ホログラム２２１の干渉露光を、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）に示す光源Ｌｇ１，Ｌｇ２を、青色光のレーザ光源２１ｂと同じ波長の光源Ｌｂ２，光源Ｌｂ３に置き換えて行い、さらに、図７（ｃ）に示すように、図７（ａ）に示す光源Ｌｇ１，Ｌｇ２を、赤色光のレーザ光源２１ａと同じ波長の光源Ｌｒ２，光源Ｌｒ３に置き換えて行う。これにより、第１の体積ホログラム２２１に、青色光のレーザ光源２１ｂからの出射光、及び赤色光のレーザ光源２１ａからの出射光それぞれを回折するグレーティングを、緑色光のレーザ光源２１ｃに対するブラッググレーティングに多重して形成する。このとき、光源Ｌｂ２は、第２の体積ホログラム２２２における、グレーティング２２２ｂが形成された領域を、第１の体積ホログラム２２１全面に拡大投影する投影中心に配置し、光源Ｌｒ２は、第２の体積ホログラム２２２における、グレーティング２２２ａが形成された領域を、第１の体積ホログラム２２１全面に拡大投影する投影中心に配置する。
【００８５】
なお、前記第１の体積ホログラムの干渉露光は、３つのレーザ光源の各々の出射光に対するグレーティングが１つの体積ホログラムに形成されるよう３回行う必要があるため、それぞれの干渉露光は、体積ホログラムを構成する感光性材料が、３回の露光により完全に露光される程度の光強度で行う。
【００８６】
次に作用効果について説明する。
まず、サブマウント１０上に設けられた赤色光、青色光、緑色光のレーザ光源２１ａ〜２１ｃからレーザ光が出射され、該各レーザ光は、回折部２２０の第２の体積ホログラム２２２に照射される。
【００８７】
そして、各レーザ光源２１ａ〜２１ｃから出射された各光は、前記第２の体積ホログラム２２２を通過する際に、それぞれ赤色光用，青色光用，緑色光用のグレーティング２２２ａ〜２２２ｃで回折且つ集光される。これにより、該各光の光軸が前記第１の体積ホログラム２２１上の一点で交わると共に、該第１の体積ホログラム２２１の同一領域に照射される。
【００８８】
そして、前記各第２の体積ホログラム２２２で回折且つ集光された各光は、前記第１の体積ホログラム２２１を通過する際に、図５（ａ）に示すように、同一光路を伝搬する同軸ビームとなるよう回折されて合波され、前記空間光変調素子３０の同一領域を照射する。
【００８９】
以上のように、本実施の形態２によれば、光源装置において、３つのレーザ光源２１ａ〜２１ｃと、レーザ光源２１ａ〜２１ｃからの出射光をこれらが同軸ビームとなるよう合波する、体積ホログラムからなる回折部２２０とを備えたので、実施の形態１と同様、携帯電話等のような小型装置に搭載可能な超小型の２次元画像表示装置を実現することができる。
【００９０】
また、本実施の形態２においては、回折部２２０を第１及び第２の２つの体積ホログラム２２１及び２２２から構成し、第２の体積ホログラム２２２により３つのレーザ光源からの出射光を、これらの出射光の光軸が前記第１の体積ホログラム２２１上の一点で交わるよう回折し、第１の体積ホログラム２２１により、第２の体積ホログラム２２２からの３つのレーザ光を、空間光変調素子３０の同一領域を照射するよう回折するので、各光源から回折部２２０に入射する光の光軸を、該回折部２２０上で一致させる必要がなく、面発光レーザなどの、サブマウントに対して垂直方向に光を出射する光源を、前記サブマウント１０上に直接配置することができる。この結果、当該光源装置の構成を簡易にでき、その組み立ても容易にできる。このことは当該光源装置のコスト削減につながる。
【００９１】
また、本実施の形態２では、３つの光源２１ａ〜２１ｃを同一サブマウント１０上に設けているので、該３つの光源の放熱を、１枚のサブマウント１０を放熱することにより行うことが可能となり、当該光源装置において光源の放熱処理を容易に行えるという効果もある。
【００９２】
なお、本実施の形態２においては、第２の体積ホログラム２２２は、隣接するグレーティング２２２ａ〜２２２ｃの境界部分を若干重ねた構成としたが、前記第２の体積ホログラム２２２は、各光用のグレーティングをその大部分が重なるように多重形成してもよい。このようにすれば装置規模を小さくできる。
【００９３】
また逆に、前記第２の体積ホログラム２２２は、各光用のグレーティングを、重ならないよう形成したものでもよい。このようにすれば、光源装置の装置規模は少し大きくなるが、同一サブマウント１０上に設置する光源と光源の間に距離をとれるため、光源の放熱を効率よくできるという効果がある。
【００９４】
また、本実施の形態２では、第２の体積ホログラム２２２がレンズ作用を有するとして説明したが、該第２の体積ホログラム２２２を通過した光の照射領域が第１の体積ホログラム２２１の面内に収まれば、第２の体積ホログラム２２２にて各光を集光させる必要はない。この場合、前記第２の体積ホログラム２２２には、前記２つのレーザ光源２１ａ，２１ｃからの出射光を回折するための異なる２つのグレーティング２２２ａ，２２２ｃのみを多重形成すればよいため、体積ホログラムに多重するグレーティングの数を減らすことができ、当該装置をさらに安価に提供することができる。
【００９５】
また、本実施の形態２においては、コヒーレント光源が３つの場合を例に挙げて説明したが、光源は少なくとも２つ以上であればよい。
【００９６】
（実施の形態３）
本実施の形態３の光源装置は、実施の形態１の光源装置における回折部を、各レーザ光源からの出射光の光強度分布を一様にする光インテグレータの機能を兼ね備えたものとしたものである。
【００９７】
図８は、本実施の形態３にかかる光源装置の構成を示す図であり、図８（ａ）は側面図、図８（ｂ）は平面図を示す。
【００９８】
図８において、３００は本実施の形態３にかかる光源装置であり、この光源装置３００は、実施の形態１の光源装置１００と同様、赤色光，青色光，緑色光のレーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、赤色光，緑色光のレーザ光源１１ａ，１１ｃの出射光を反射するプリズム１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、これらのレーザ光源及びプリズムを支持するサブマウント１０と、プリズム１２ａ，１２ｂ，１２ｃで反射されたレーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの出射光が通過する回折部３２０とを有している。ここで、レーザ光源１１ａ〜１１ｃ、プリズム１２ａ〜１２ｃ、及びサブマウント１０は、実施の形態１と同一のものである。
【００９９】
そして、この実施の形態３では、前記回折部３２０は、入射光を回折するとともに、その光強度分布を均一化するものであり、１枚の体積ホログラムから構成されている。
【０１００】
前記体積ホログラム３２０は、複数の領域に分割されており、ここでは１６分割されたものを例に挙げて説明する。
【０１０１】
前記体積ホログラム３２０では、１６個の分割領域３２が縦横４列に並んでいる。そして各分割領域３２には、該各領域に入射した前記光源１１ａ〜１１ｃからの出射光を、これが空間光変調素子３０の光照射面全体を照らすよう回折するグレーティングが、多重して形成されている。ここで、体積ホログラム３２０の各領域は入射光の発散角を拡大する凹レンズ作用を有している。
【０１０２】
このような１６分割された体積ホログラムの各分割領域に入射された各光源からの出射光は、該体積ホログラムの１６個の領域それぞれに形成されたグレーティングで回折されて同軸ビームにされると共に、該体積ホログラムの１６個の領域それぞれから出力される各光は、前記回折部３２０の上方に設けられた空間光変調素子３０の同一領域を照射する。
【０１０３】
なお、図８（ａ）では、図を簡略化するため、主に青色の光源１１ｂから出射された光の光路を表示しているが、赤色，緑色の光源１１ａ，１１ｃから出射された光も同様に、前記回折部３２０の各分割領域に入射され、該各分割領域に多重形成されたグレーティングにより回折されると共に発散されて、空間光変調素子３０の同一領域を照射する。
【０１０４】
以下、本実施の形態３の回折部３２０の作製方法を説明する。
図９は、本実施の形態３の体積ホログラムに、緑色光のレーザ光源から出射された光を回折するグレーティングを形成する方法を示す図であり、図１０は、本実施の形態３の体積ホログラムに、青色光のレーザ光源から出射された光を回折するグレーティングを形成する方法を示す図であり、図１１は、本実施の形態３の体積ホログラムに、赤色光のレーザ光源から出射された光を回折するグレーティングを形成する方法を示す図である。
【０１０５】
本実施の形態３の体積ホログラム３２０では、分割された１６個の各領域それぞれに個別にグレーティングを形成する必要がある。よって、緑色光のレーザ光源１１ｃからの出射光を回折するグレーティングの形成には、図９（ａ）〜図９（ｄ）に示すように、前記緑色光のレーザ光源１１ｃと同じ波長の光源Ｌｇ１，光源Ｌｇ２を用いる。このとき光源Ｌｇ１，Ｌｇ２は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｇ１，Ｌｇ２の位置に配置すればよい。また、これらの光源を用いた干渉露光では、光源Ｌｇ１は、体積ホログラム３２０に対する光学的な位置が図８（ａ）及び（ｂ）に示すレーザ光源１１ｃと一致する位置に固定し、光源Ｌｇ２は、各分割領域３２毎にその位置を変える。
【０１０６】
例えば、図９（ａ）〜図９（ｄ）に示すように光源Ｌｇ１及びＬｇ２を配置して、干渉露光を４回行うことにより、体積ホログラム３２０の１６個の分割領域のうちの、１列に並ぶ４つの領域にグレーティング３２ｃが形成される。各領域の干渉露光では、光源Ｌｇ２は、体積ホログラム３２０の各領域を空間光変調素子３０に拡大投影する投影中心に配置する。従って、図９（ａ）〜図９（ｄ）に示す４回の干渉露光を、体積ホログラム３２０における前記分割領域の各列毎に行うことにより、体積ホログラム３２０の１６個の分割領域３２すべてに緑色光のレーザ光源１１ｃからの出射光を回折するグレーティング３２ｃが形成される。なお、前記各分割領域３２の干渉露光の際には、露光する領域以外の領域は、分割領域に対応した形状のアパーチャを有する遮光マスクにより遮光するようにする。
【０１０７】
また、青色光のレーザ光源１１ｂからの出射光を回折するグレーティングは、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示すように、前記青色光のレーザ光源１１ｂと同じ波長の光源Ｌｂ１，光源Ｌｂ２を用いた干渉露光を、光源Ｌｂ１は、体積ホログラム３２０に対する光学的な位置が図８（ａ）及び（ｂ）に示すレーザ光源１１ｃと一致する位置に固定し、光源Ｌｂ２は、各分割領域毎にその位置を変えて行うことにより形成する。このとき光源Ｌｂ１，Ｌｂ２は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｂ１，Ｌｂ２の位置に配置すればよい。
【０１０８】
この場合も、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示す４回の干渉露光により、体積ホログラム３２０の１６個の分割領域３２のうちの、１列に並ぶ４つの領域に、青色光のレーザ光源からの出射光を回折するグレーティング３２ｂが形成され、この４回の干渉露光を、体積ホログラム３２０における前記分割領域の各列毎に行うことにより、体積ホログラム３２０の１６個の分割領域３２すべてに青色光を回折するグレーティング３２ｂが形成される。また、この場合も、前記各分割領域の干渉露光の際には、露光する領域以外の領域は遮光するようにする。
【０１０９】
同様に、赤色光のレーザ光源１１ａからの出射光を回折するグレーティングは、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示すように、前記赤色光のレーザ光源１１ａと同じ波長の光源Ｌｒ１，光源Ｌｒ２を用いた干渉露光を、光源Ｌｒ１は、体積ホログラム３２０に対する光学的な位置が図８（ａ）及び（ｂ）に示すレーザ光源１１ａと一致する位置に固定し、光源Ｌｒ２は、各分割領域毎にその位置を変えて行うことにより形成する。このとき光源Ｌｒ１，Ｌｒ２は、同一の光源から発生されさらに分割されたレーザ光を発するものである。例えば、一つのレーザ光源からの光を光ファイバ内に導入し、さらにファイバカップラで２本のファイバに分割し、それら２本のファイバの出射端面をＬｒ１，Ｌｒ２の位置に配置すればよい。
【０１１０】
この場合も、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示す４回の干渉露光により、体積ホログラム３２０の１６個の分割領域３２のうちの、１列に並ぶ４つの領域に、赤色のレーザ光源からの出射光を回折するグレーティング３２ａが形成され、この４回の干渉露光を、前記分割領域の各列毎に行うことにより、体積ホログラム３２０の１６個の分割領域３２すべてに赤色光を回折するグレーティング３２ａが形成される。また、この場合も、前記各分割領域の干渉露光の際には、露光する領域以外の領域は遮光するようにする。
【０１１１】
次に作用効果について説明する。
赤色光、青色光、緑色光のレーザ光源１１ａ〜１１ｃから光が出射されると、レーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの出射光は該サブマウント１０上に設けられたプリズム１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより反射され、これらの反射光が回折部３２０を照射する。このとき、該各レーザ光源１１ａ〜１１ｃから出射された各光は、回折部３２０上で光軸が一致し、回折部３２０の同じ領域を照射する。
【０１１２】
そして、赤色光、青色光、緑色光のレーザ光源１１ａ〜１１ｃからの３つの光は、該回折部３２０を通過する際に、前記回折部３２０の各分割領域３２で、この領域を通過した赤、青、緑の光の光軸が一致し、かつ同一領域、つまり空間光変調素子３０の全面を照射するよう回折かつ発散される。これにより、前記空間光変調素子３０上には、各色のレーザ光を合波した光強度分布が一様な光が照射される。
【０１１３】
以上のように、本実施の形態３によれば、回折部３２０を２次元状に領域分割し、該回折部３２０の各分割領域に、各光源からの出射光を回折発散するグレーティングを、個々の領域を通過した各光源光が同軸ビームとなって空間光変調素子３０の光照射領域全面を照射するよう多重形成したので、３つのレーザ光源からの出射光を同軸ビームに変換する光学系を小型化することができるとともに、前記空間光変調素子３０上での各光源光の強度分布も一様にすることができる、超小型の光源装置を提供することができる。
【０１１４】
また、従来の光インテグレータを構成するレンズアレイは加工等にコストがかかるが、体積ホログラムは小型で且つ安価な感光性材料（ポリマー）を利用して作製可能なため、本実施の形態３のように、体積ホログラムからなる回折部３２０が光インテグレータの機能を兼ね備えるようにすれば、装置のコストを削減することができる。
【０１１５】
なお、本実施の形態３においては、回折部３２０が１枚の体積ホログラムで構成されている場合を例に挙げて説明したが、回折部は、実施の形態２のように、２枚の体積ホログラムで構成されるものであってもよい。この場合、図５に示される第１の体積ホログラム２２１を、本実施の形態３に示したように領域分割した構成にすれば、実施の形態３と同様、空間光変調素子３０上での各光源光の光強度分布を一様にすることができる効果が得られる。
【０１１６】
また、本実施の形態３においては、回折部３２０を１６分割した場合を例に挙げたが、回折部の領域分割は１６分割に限らず、６４分割や１２８分割、さらにそれ以上の分割が可能であり、また、空間光変調素子の平面形状に応じて、回折部の領域分割を、その分割領域の縦横の配列数が異なるようすることも可能である。
【０１１７】
（実施の形態４）
以下、前記実施の形態１〜３で説明した光源装置を用いた２次元画像表示装置について説明する。
図１２は、本実施の形態４における２次元画像表示装置の構成を示す図である。
【０１１８】
図１２において、５００は本実施の形態４の２次元画像表示装置であり、この２次元画像表示装置５００は、赤色光，青色光，緑色光のレーザ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する光源装置３００と、該光源装置３００内の各レーザ光源を駆動させる赤色光用、青色光用、緑色光用のレーザ駆動部５５０ａ〜５５０ｃと、該各レーザ駆動部５５０ａ〜５５０ｃの駆動を切り替えるレーザ切替部５４０と、外部から入力される赤色映像信号、青色映像信号、緑色映像信号を切り替えて空間光変調素子３０に出力する映像信号切替部５３０と、ＲＧＢの各画像を順次表示するように制御信号を出力して、前記レーザ切替部５４０及び映像信号切替部５３０を制御する制御部５２０と、前記光源装置３００より出力された各レーザ光を平行光束に近い集光光速にするフィールドレンズ５６０と、前記空間光変調素子３０からの出射光を受光し、スクリーン５１上に投写する投射レンズ５１０とを有している。ここで、前記光源装置３００は、前記実施の形態３のものと同一のものである。
【０１１９】
次に、前述のように構成された２次元画像表示装置５００の動作について説明する。
まず、映像信号切替部５３０は、制御部５２０から出力される制御信号に応じて、入力された赤色映像信号、青色映像信号、緑色映像信号を順次切り替えて空間光変調素子３０に出力する。
【０１２０】
また、レーザ切替部５４０は、前記制御部５２０からの制御信号に応じて、赤色光用、青色光用、緑色光用のレーザ駆動部５５０ａ〜５５０ｃを駆動させて、赤色、青色、緑色のレーザ光源１１ａ〜１１ｃを順次点灯させる。
【０１２１】
これにより、各色のレーザ光源での発光と、前記空間光変調素子３０による各色の画像の形成とが同期して行われる。具体的には、赤色光用レーザ光源１１ａの発光状態では、前記空間光変調素子３０に赤色映像信号が供給されて赤色光の変調が行われ、青色光用レーザ光源１１ｂの発光状態では、前記空間光変調素子３０に青色映像信号が供給されて青色光の変調が行われ、緑色光用レーザ光源１１ｃの発光状態では、前記空間光変調素子３０に緑色映像信号が供給されて緑色光の変調が行われる。
【０１２２】
そして、このような空間光変調素子３０による各色の光の変調により形成された画像は、投射レンズ５１０によりスクリーン５１上に投写される。
【０１２３】
なお、動画を表示する場合、短時間に多くのフレーム数の画像、例えば毎秒３０フレームの画像を表示する必要があるが、当該装置５００にてこれを実現するためには、毎秒３０フレームで表示する画像の１フレームの画像表示中に、各光源１１ａ〜１１ｃを数回ずつ発光させるよう前記制御部５２０で制御するようにすれば、人間の目で観察したときに各色の画像は分離できなくなるため、ユーザはフルカラーの自然な動画像を観察することができる。
【０１２４】
以上のように、本実施の形態４によれば、２次元画像表示装置５００の光源装置を、３つのレーザ光源１１ａ〜１１ｃと、レーザ光源１１ａ〜１１ｃからの出射光をこれらが同軸ビームとなるよう合波する、体積ホログラムからなる回折部３２０とを有するものとしたので、３つのレーザ光源からの出射光を同軸ビームに変換する光学系を小型化することができ、これにより２次元画像表示装置を小型化することが可能となる。
【０１２５】
また、本実施の形態４によれば、当該光源装置３００の回折部３２０が、光インテグレータの機能を兼ね備えているため、従来光強度分布の均一化に必要であったフライアイレンズからなる光インテグレータを用いなくても、光源装置の出力光は強度分布の均一なものとなる。これにより、光源光の強度分布が一様である２次元画像表示装置をより小型化できると共に、当該２次元画像表示装置の構成部品数も削減でき、組み立てが簡単で、且つ安価な２次元画像表示装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明の光源装置は、小型の画像投影装置、携帯型情報端末、あるいはノート型パーソナルコンピュータ等に使用するものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】図１は本発明の実施の形態１にかかる光源装置の構成を示す側面図（図（ａ））及び平面図（図（ｂ））である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１にかかる回折部の作製方法を示す図であり、緑色、青色、赤色レーザ光源の出射光を回折するグレーティングの作製工程（図（ａ），図（ｂ），図（ｃ））を示している。
【図３】図３は本発明の実施の形態１にかかる光源装置の別の構成を示す側面図（図（ａ））及び平面図（図（ｂ））である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１にかかる光源装置のさらに別の構成を示す側面図（図（ａ））及び平面図（図（ｂ））である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２にかかる光源装置の構成を示す側面図（図（ａ））及び平面図（図（ｂ））である。
【図６】図６は本発明の実施の形態２にかかる回折部の第２の体積ホログラムの作製方法を示す図であり、緑色，青色，赤色レーザ光源の出射光を回折するグレーティングの作製工程（図（ａ），図（ｂ），図（ｃ））を示している。
【図７】図７は本発明の実施の形態２にかかる回折部の第１の体積ホログラムの作製方法を示す図であり、緑色，青色，赤色レーザ光源の出射光を回折するグレーティングの作製工程（図（ａ），図（ｂ），図（ｃ））を示している。
【図８】図８は本発明の実施の形態３にかかる光源装置の構成を示す側面図（図（ａ））及び平面図（図（ｂ））である。
【図９】図９は本発明の実施の形態３にかかる回折部の、緑色光用のグレーティングの形成方法を示す図であり、１列に並ぶ４つの分割領域を干渉露光する処理（図（ａ）〜図（ｄ））を示している。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態３にかかる回折部の、青色光用のグレーティングの形成方法を示す図であり、１列に並ぶ４つの分割領域を干渉露光する処理（図（ａ）〜図（ｄ））を示している。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態３にかかる回折部の、赤色光用のグレーティングの形成方法を示す図であり、１列に並ぶ４つの分割領域を干渉露光する処理（図（ａ）〜図（ｄ））を示している。
【図１２】図１２は本発明の実施の形態４にかかる２次元画像表示装置の構成を示す図である。
【図１３】図１３は従来の２次元画像表示装置の一つの構成例を示す図である。
【図１４】図１４は従来の２次元画像表示装置の別の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  サブマウント
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃ  レーザ光源
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  プリズム
３２  分割領域
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ  グレーティング
２０，２２０，３２０  回折部
２２１  第１の体積ホログラム
２２２  第２の体積ホログラム
２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ  グレーティング
３０，６０７ａ，６０７ｂ，６０７ｃ，７０７  空間光変調素子
５１，６１  スクリーン
７１  液晶パネル
１００，１００ａ，１００ｂ，２００，３００  光源装置
５００，６００，７００  ２次元画像表示装置
５１０，７１０  投射レンズ
５２０  制御部
５３０  映像信号切替部
５４０  レーザ切替部
５５０ａ，５５０ｂ，５５０ｃ  レーザ駆動部
５６０，６０８ａ，６０８ｂ，６０８ｃ  フィールドレンズ
６０２ａ，６０２ｂ，６０２ｃ  ビームエキスパンダ
６０３ａ，６０３ｂ，６０３ｃ  光インテグレータ
６０４ａ，６０４ｃ  ミラー
６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ  拡散板揺動手段
６０６ａ，６０６ｂ，６０６ｃ  拡散板
６０９  ダイクロイックプリズム
６１０  投写レンズ
７０４ａ，７０４ｂ，７０４ｃ  コリメートレンズ
７０５ａ，７０５ｂ  ダイクロイックミラー
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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