(57)【要約】  本発明は、特にマイクロミラー装置に使用するための光源装置であって、赤のスペクトル範囲の光を放出する第１の赤の光源と、赤のスペクトル範囲の光を放出する第２の赤の光源と、緑のスペクトル範囲の光を放出する緑の光源と、青のスペクトル範囲の光を放出する青の光源と、重ね合わせ手段であって、重ね合わせ手段１１，１２，１３は、第１の赤の光源からの光と第２の赤の光源からの光と緑の光源からの光と青の光源からの光とが同一線上に重ね合わされて共通の光線が形成されるように、配置されている、重ね合わせ手段と、を備える光源装置において、第１の赤の光源からの光は、第２の赤の光源からの光とは別の波長を有する、光源装置を提案する。
2016540252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にマイクロミラー装置に使用するための光源装置（１）であって、
赤のスペクトル範囲の光（２３０）を放出する第１の赤の光源（２３）と、
赤のスペクトル範囲の光（２４０）を放出する第２の赤の光源（２４）と、
緑のスペクトル範囲の光（２１０）を放出する緑の光源（２１）と、
青のスペクトル範囲の光（２２０）を放出する青の光源（２２）と、
前記第１の赤の光源からの光（２３０）と前記第２の赤の光源からの光（２４０）と前記緑の光源からの光（２１０）と前記青の光源からの光（２２０）とが同一線上に重ね合わされて共通の１つの光線（３００）が形成されるように配置されている、重ね合わせ手段（１１，１２，１３）と、
を備える、光源装置において、
前記第１の赤の光源（２３）からの光は、前記第２の赤の光源（２４）からの光とは別の波長を有することを特徴とする、光源装置。
【請求項２】
前記第１の赤の光源（２３）、前記第２の赤の光源（２４）、前記青の光源（２２）および／または前記緑の光源（２１）は、半導体レーザである、請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１の赤の光源（２３）、前記第２の赤の光源（２４）、前記緑の光源（２１）または前記青の光源（２２）の光（２４０）の伝播方向が、共通の前記光線（３００）の伝播方向に対して同一線上に延在している、請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
少なくとも１つの重ね合わせ手段（１１，１２，１３）が、波長選択性ミラーである、請求項１から３までのいずれか１項の光源装置。
【請求項５】
全ての前記重ね合わせ手段（１１，１２，１３）が、波長選択性ミラーである、請求項１から４までのいずれか１項の光源装置。
【請求項６】
前記第１の赤の光源（２３）、前記第２の赤の光源（２４）、前記青の光源（２２）および／または前記緑の光源（２１）からの光は、パルス化されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の光源装置。
【請求項７】
前記光源装置は、ビーム形成のための少なくとも１つの素子を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の光源装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の少なくとも１つの光源装置（１）を有するマイクロミラー装置。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれか１項記載の少なくとも１つの光源装置（１）を有するプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の装置に関する。
【０００２】
背景技術
この種の光源装置は、様々な態様で一般的に知られていて、ＲＧＢモジュールともいわれる。高出力でますますより小さく寸法決めされるレーザ光源の開発は、この種の光源装置を、マイクロミラー装置もしくはマイクロミラーアクチュエータの主要構成要素とすることができる。なぜならば、この種の光源装置は、その小さな空間的な広がりにもかかわらず、明色の画素を形成できるからである。この場合、光源装置は、実際に使用される光だけを用いる。そのようなマイクロミラー装置は、例えば将来、ピコプロジェクタ、小型バーコードスキャナまたは内視鏡検査用装置の中心部を形成することができる。但し、レーザ光の使用により、レーザ光の高いコヒーレンスが光の向けられるスクリーン上において干渉によるスペックル効果をもたらすようになるという欠点が現れる。より小さなコヒーレンスを有する半導体レーザの使用および数百ＭＨｚの変調を有する半導体レーザの駆動は、過去においてスペックル効果を軽減することができた。但しこの場合、赤の光源の線幅は、通例では、狭くなっていて、明確な線幅の拡大のために、両方の別の光源に対して使用できる変調周波数よりも極めて高い変調周波数が（ひいてはコヒーレンスを軽減するために）必要である。但し、例えばプロジェクタ、モバイルフォン、カメラまたはラップトップなどのマイクロミラー装置もしくはマイクロミラーアクチュエータの可能な適用範囲に関しては、１ＧＨｚよりも大きな変調周波数はもはや実際には使用できない、もしくは所望されない。従って、背景技術は、それぞれ互いに垂直に位置する偏光を有する赤のスペクトル範囲の光を放出する２つの赤の光源を用いることを提案している。互いに垂直に位置する両方の偏光を有する両方のビーム路が重なり合うと、スペックル効果を係数１．４１の分だけ軽減することができる。しかし、とりわけ欠点として、両方のビーム路を重ね合わせるために、場合により赤のスペクトル範囲の光の強さつまり光の強度を制限する損傷閾値を有する偏光ビームスプリッタが必要であることが判明している。さらに、レーザダイオードのレーザ光が、通例では、非対称的なビームプロファイルを有することに注意すべきである。互いに垂直に位置する偏光を有する半導体レーザ光が重ね合わされると、楕円形のビームプロファイルもしくはビーム横断面の両方の半長軸もやはり互いに垂直に延在し、これにより、（異なる光源からの光の重ね合わせから）共通のビームのビーム幅が総じて拡大される。その結果、不都合には、解像性能が低減される。
【０００３】
本発明の課題は、解像性能が赤のスペクトル範囲の光に関するスペックル効果のさらなる軽減により改善され、背景技術における上述の不都合な効果が軽減されるもしくは回避される、安価で簡単な光源装置を実現することである。
【０００４】
発明の開示
本発明によれば、赤のスペクトル範囲の光を放出する第１の赤の光源と赤のスペクトル範囲の光を放出する第２の赤の光源とを備える、特にマイクロミラー装置に使用するための光源装置が設けられている。スクリーン上に有色の点を形成する共通の光線を形成するために、光源装置は、追加的に、緑のスペクトル範囲の光を放出する緑の光源と、青のスペクトル範囲の光を放出する青の光源とを備える。重ね合わせ手段により、特にその配置により、第１の赤の光源からの光と第２の赤の光源からの光と緑の光源からの光と青の光源からの光とが同一線上に重ね合わされて、共通の１本の光線が形成されるようになっている。特にこの場合、本発明によれば、第１の赤の光源からの光は、第２の赤の光源からの光とは別の波長を有する。
【０００５】
特に、第１の赤の光源からの光の波長は、第２の赤の光源からの光の波長から、８ｎｍ以上、好適には１５ｎｍ以上、特に好適には２０ｎｍ以上異なっている。
【０００６】
本発明に係る光源装置は、背景技術に対して、赤のスペクトル範囲の光により引き起こされるスペックル効果を軽減するという利点を有する。この場合、線幅拡大のための高い変調周波数（ＧＨｚ範囲）を回避することができる。例えば、ＧＨｚ範囲を下回る変調周波数は、例えばプロジェクタ、モバイルフォン、カメラまたはラップトップなどの光源装置の潜在的な利用環境で所望される。複数の光学素子の、例えば反射防止膜による、光の平行な偏光が好適であるので、異なる偏光を有する光の重ね合わせの省略がさらなる利点を成している。この利点は、利用環境で使用される光学素子がもともと既に複数のコーティング、特に反射防止膜を有すると、ある程度の役割を担う。（通常、反射防止膜は、既に、光線が反射防止膜に正確には所定の角度で投射しないときでも、反射防止膜の作用を失うことなく波長範囲に適合させることが面倒である。反射防止膜に関するさらなる条件の追加は、通例では、コスト増加につながる極めて大きな手間をかけてしか実現されない。）
【０００７】
別の１つの実施の形態では、第１の赤の光源、第２の赤の光源、緑の光源および／または青の光源は、半導体レーザである。半導体レーザは、通例では、小さく寸法決め可能であるので、半導体レーザを光源として使用することが、光源装置全体を小さく寸法決めできるという利点を伴う。さらに、赤の光を放出する半導体レーザが見出され、その放出波長は、１５ｎｍ以上互いに異なり、これにより、スペックル効果を特に強く軽減することができる。というのも、スペックル効果の軽減が、重ね合わされた光波の波長差が大きいほど、より大きくなるからである。
【０００８】
別の１つの実施の形態では、重ね合わせ手段が、第２の赤の光源の光の伝播方向が共通の光線の伝播方向に対して同一線上に延在するように配置されている。これにより、好適には、例えばミラーなどの変向手段もしくは追加的な重ね合わせ手段を省略することができる光源装置を実現することができる。これは、他では、第１の赤の光源、第２の赤の光源、緑の光源または青の光源の光の伝播方向を共通の光線の伝播方向に対して同一線上に方向付ける役割を担っている。
【０００９】
本発明の別の１つの実施の形態では、少なくとも１つの重ね合わせ手段（１１，１２，１３）が、波長選択性ミラーである。例えば、波長選択性ミラーは、誘電体ミラーもしくは二色性ミラーである。波長選択性ミラーの選択は、共通のビームがその特性を大きく変えることなく、光が共通のビームに入力結合できるという利点を伴う。
【００１０】
本発明の別の１つの実施の形態では、全ての重ね合わせ手段（１１，１２，１３）が、波長選択性ミラーである。この実施の形態では、好適には、偏光ビームスプリッタの使用を省略することができる。偏光ビームスプリッタは、通例では、光源装置における光源の光の強さもしくは強度を制限する。
【００１１】
本発明の別の１つの実施の形態では、第１の赤の光源からの光、第２の赤の光源からの光、青の光源からの光および／または緑の光源からの光は、パルス化されている。パルス化された光源の広幅の線幅は、好適には、追加的にコヒーレンスひいては追加的にスペックル効果をも軽減する。
【００１２】
本発明の別の１つの実施の形態では、光源装置は、ビーム形成のための少なくとも１つの素子を有する。例えば、第１の赤の光源、第２の光源、緑の光源および／または青の光源の直ぐ後ろにレンズが配置されてよく、このレンズは、光源から出射する光の、起こり得る発散を少なくとも部分的に補整する。特に半導体レーザは、通例では、強い発散を有し、この場合、その発散は、さらに典型的には非対称のビームプロファイルをもたらす。従って、好適な１つの実施の形態では円柱レンズが使用されることも考えられる。ビーム成形のための素子により、好適には、発散を部分的に補整することにより、ビーム成形の素子がない光源装置と比べて解像能力を改善することができる。
【００１３】
発明の別の対象は、少なくとも１つの上述の実施の形態による少なくとも１つの光源装置を備えるマイクロミラー装置である。この種のマイクロミラー装置は、画像、例えばバーコードをスキャンするために光源装置の有利な特性を利用することができる。この場合、マイクロミラー装置は、１つまたは複数のミラーを有し、ミラー装置は、共通のビームを方向付けするかもしくはスクリーンに投影する。
【００１４】
発明の別の対象は、少なくとも１つの上述の実施の形態による少なくとも１つの光源装置を備えるプロジェクタである。この種のプロジェクタは、光源装置の、スペックル効果の軽減によるより高い解像性能を改善された画像表現のために利用することができる。
【００１５】
発明の別の詳細、特徴および利点は、図面、ならびに図面に基づく好適な実施の形態の以下の説明から明らかである。図面は、単なる例示的な発明の実施の形態を示していて、これは、主要な発明の思想を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】背景技術による光源装置を示す図である。
【図２】スクリーン上のレーザ光のビームプロファイルを示す図である。
【図３】本発明に係る光源装置の１つの実施の態様を示す図である。
【００１７】
発明の実施の形態
異なる図面において、同一の部分は、常に同一の符合が付されていて、従って原則としてそれぞれ一度だけ挙げられるもしくは言及される。
【００１８】
図１は、青の光源２２と緑の光源２１と２つの赤の光源２５，２６とから成る、背景技術による光源装置１を示している。青の光源は、青のスペクトル範囲の光２２０を放出し、緑の光源は、緑のスペクトル範囲の光２１０を放出し、両方の赤の光源は、赤のスペクトル範囲の光２５０，２６０を放出する。通常、マイクロミラー装置に存在すべき光源装置１において、赤の光源、緑の光源および青の光源２１，２２，２５からの光が重なり合わされ、光が重なり合わされてスクリーン上に特定の色印象をもつ１つの点を形成するようになっている。この場合、点のその都度所望される色印象は、赤の、緑のおよび青のスペクトル範囲の光２１０，２２０，２５０の相対混合比により（もしくは相対重み付けにより）確定される。この場合、とりわけ、光源装置１が例えばフィルムの映写のために設けられたプロジェクタに組み込まれているとき、色印象は、短い時間間隔で変化すべきであることが考えられる。好適には、使用される光源はレーザである。位相がそろったレーザ光の使用は、欠点として、スペックルパターンもしくはスペックル効果の形成（つまりスクリーン上の干渉現象）を伴い、これによりプロジェクタの解像能力が制限される。特に、赤の光源は、容易には、赤の光源２５から放出される光によって引き起こされるスペックル効果を軽減するように操作することはできない。赤のスペクトル範囲の光によって引き起こされるスペックル効果を軽減するために、背景技術では、２つの赤の光源２５，２６が提案されている。その２つの赤の光源２５，２６は、赤のスペクトル範囲の同一の波長を有する光を放出し、光の偏光が互いに垂直に位置することにより区別される。偏光ビームスプリッタ１１’により、第１の偏光２５０を有する第１の赤の光源の光と、第２の偏光２６０を有する第２の赤の光源の光とが重ね合わされて、両方の赤のビーム路が、同一線上に延びていて、ひいては共通のビーム３００を形成している。ビーム３００は、第１の赤の光源の光だけではなく第２の赤の光源の光をも含む。重ね合わせにより、レーザ光のコヒーレンスが低減され、スペックル効果が係数１．４１４の分だけ軽減される。第２のおよび第３の重ね合わせ手段１２，１３により、共通のビーム３００に、青の光源の光２２０および緑の光源の光２１０が供給されて、共通のビーム３００が、光源装置１の出口において伝播方向で、赤のスペクトル範囲の光２５０，２６０、青のスペクトル範囲の光２２０および緑のスペクトル範囲の光２１０のビーム路を包含するようになる。第２のおよび第３の重ね合わせ手段１２，１３は、好適には、波長選択性ミラーであり、特に誘電体ミラーであり、ミラーは、それぞれ、特定のスペクトル範囲の光を反射する一方、別のスペクトル範囲の光もしくは別の波長を有する光を透過するように構成されている。例えば、第２の重ね合わせ手段１２は、赤のスペクトル範囲の光２５０，２６０を透過するが、青の光源から出射する光２２０を反射することができる。誘電体ミラーにより、異なるビームは、共通のビーム３００に対して同一線上で簡単かつ省スペースな形で重なり合うことができる。そのようなＲＧＢモジュールをさらに小型化するために、通常、半導体レーザが光源として用いられる。図示された半導体レーザの後ろに配置されたレンズ１５は、半導体レーザの光の割合大きなダイバージェンス（別種のレーザと比べて）を部分的に補整する試みをする。できるだけ多くの光を１つの光線に集束するために、レンズ１５は、レーザ光源の出口のできるだけ近くに配置される、つまり、使用されるレンズ１５は、通例では、僅かな焦点距離を有するようになっている。背景技術による装置の欠点は、両方の赤のビーム路を重ね合わせるために偏光ビームスプリッタ１１’が必要であることにある。そのような偏光ビームスプリッタ１１’の使用は、通例では、光が偏光ビームスプリッタ１１’に対する損傷閾値を下回る強度を有する条件下にある。これにより、損傷閾値により赤の光源もしくはからの光２５０，２６０に対して用いられる強度が不都合に制限される。
【００１９】
図２は、スクリーン１８上における偏光性のレーザ光２３，２４のビームプロファイル１９，１９’を示している。図２では、レーザ光は、２つのミラー１６，１６’を介してスクリーン１８へ導かれる。両方のミラー１６，１６’は、互いに垂直に位置する２本の軸線Ａ，Ｂを中心に回動可能である。これにより、スクリーンへのレーザ光のスポットもしくはビームプロファイル１９，１９’を位置決めすることができる。特にこの光点（つまりスポットもしくはビームプロファイル）１９，１９’は、スクリーン１８上で移動することができる。両方のミラー１６，１６’により、光点１９，１９’は、スクリーン１８全体を走査もしくはスキャンすることができる。例えば、スクリーン１８上に、走査によって光点１９，１９’によりチェックされるもしくは読み取られるバーコードが取り付けられていることが考えられる。レーザ光のビームプロファイル１９，１９’が楕円形であり、その際、半軸のサイズがスクリーン１８上の光点の位置にも依存することが明確に判る。場合により長半軸はその大きさで短半軸に一致し、ビームプロファイルは円に一致する。楕円のビームプロファイルは、好適には光源装置１に使用される半導体レーザのレーザ光に特有のものである。この場合、楕円形のビームプロファイルは、解像能力に不都合に働き、歪曲された像再現をもたらす。
【００２０】
図３は、青の光源２２と緑の光源２１と２つの赤の光源２３，２４とから成る、本発明に係る光源装置１の１つの実施の形態を示している。図１の光源装置１と全く同様に、本発明に係る光源装置１は、両方の赤の光源からの光２３０，２４０と青の光源からの光２２０と緑の光源からの光２１０とを同一線上に重ね合わせて共通の１つのビーム３００を形成する重ね合わせ手段１１，１２，１３をも有する。本発明に係る光源装置１は、第１の赤の光源２３が赤のスペクトル範囲の第１の波長を有する光を放出し、第２の赤の光源２４が、赤のスペクトル範囲の第２の波長を有する光を放出し、その際、第１の波長が第２の波長とは異なることが、背景技術における光源装置とは異なっている。第１の波長と第２の波長との間の波長差に応じて、スペックル効果を軽減することができる。この場合、好適には、偏光ビームスプリッタ１１’を省略して、その代わりに、第１の重ね合わせ手段１１として誘電体ミラーを用いることができる。この誘電体ミラーは、通例では、極めて高い損傷閾値を有するので、図示の光源装置１は、高出力の赤の光源２３，２４を使用することができる。追加的に、互いに垂直に位置する偏光２５０，２６０を有する光を重ね合わせる必要がないので、本発明に係る光源装置１から、共通のビームのビームプロファイル１９，１９’が拡大され、これにより解像性能が低減される懸念も低減される。異なる偏光を有する光の省略は、さらに、例えば反射防止膜のようなコーティングを光の偏光方向にだけ合わせればよいという利点を有する。これにより、好適には、本発明に係る光源装置１とともに用いられる光学素子の製造時における追加コストおよびより大きな手間が省略される。
【図１】
2016540252.tif 000003
【図２】
2016540252.tif 000004
【図３】
2016540252.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月26日(2016.2.26)
【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】
光源装置（１）であって、
赤のスペクトル範囲の光（２３０）を放出する第１の赤の光源（２３）と、
赤のスペクトル範囲の光（２４０）を放出する第２の赤の光源（２４）と、
緑のスペクトル範囲の光（２１０）を放出する緑の光源（２１）と、
青のスペクトル範囲の光（２２０）を放出する青の光源（２２）と、
前記第１の赤の光源からの光（２３０）と前記第２の赤の光源からの光（２４０）と前記緑の光源からの光（２１０）と前記青の光源からの光（２２０）とが同一線上に重ね合わされて共通の１つの光線（３００）が形成されるように配置されている、重ね合わせ手段（１１，１２，１３）と、
を備える、光源装置において、
前記第１の赤の光源（２３）からの光は、前記第２の赤の光源（２４）からの光とは別の波長を有することを特徴とする、光源装置。
【請求項２】
前記第１の赤の光源（２３）、前記第２の赤の光源（２４）、前記青の光源（２２）および／または前記緑の光源（２１）は、半導体レーザである、請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１の赤の光源（２３）、前記第２の赤の光源（２４）、前記緑の光源（２１）または前記青の光源（２２）の光（２４０）の伝播方向が、共通の前記光線（３００）の伝播方向に対して同一線上に延在している、請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
少なくとも１つの重ね合わせ手段（１１，１２，１３）が、波長選択性ミラーである、請求項１から３までのいずれか１項の光源装置。
【請求項５】
全ての前記重ね合わせ手段（１１，１２，１３）が、波長選択性ミラーである、請求項１から４までのいずれか１項の光源装置。
【請求項６】
前記第１の赤の光源（２３）、前記第２の赤の光源（２４）、前記青の光源（２２）および／または前記緑の光源（２１）からの光は、パルス化されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の光源装置。
【請求項７】
前記光源装置は、ビーム形成のための少なくとも１つの素子を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の光源装置。
【請求項８】
前記光源装置（１）は、マイクロミラー装置に使用するための光源装置である、請求項１から７までのいずれか１項記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の少なくとも１つの光源装置（１）を有するマイクロミラー装置。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか１項記載の少なくとも１つの光源装置（１）を有するプロジェクタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の別の１つの実施の形態では、少なくとも１つの重ね合わせ手段が、波長選択性ミラーである。例えば、波長選択性ミラーは、誘電体ミラーもしくは二色性ミラーである。波長選択性ミラーの選択は、共通のビームがその特性を大きく変えることなく、光が共通のビームに入力結合できるという利点を伴う。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の別の１つの実施の形態では、全ての重ね合わせ手段が、波長選択性ミラーである。この実施の形態では、好適には、偏光ビームスプリッタの使用を省略することができる。偏光ビームスプリッタは、通例では、光源装置における光源の光の強さもしくは強度を制限する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の別の１つの実施の形態では、光源装置は、ビーム形成のための少なくとも１つの素子を有する。例えば、第１の赤の光源、第２の赤の光源、緑の光源および／または青の光源の直ぐ後ろにレンズが配置されてよく、このレンズは、光源から出射する光の、起こり得る発散を少なくとも部分的に補整する。特に半導体レーザは、通例では、強い発散を有し、この場合、その発散は、さらに典型的には非対称のビームプロファイルをもたらす。従って、好適な１つの実施の形態では円柱レンズが使用されることも考えられる。ビーム成形のための素子により、好適には、発散を部分的に補整することにより、ビーム成形の素子がない光源装置と比べて解像能力を改善することができる。
【国際調査報告】
2016540252.tif 000006
2016540252.tif 000007
2016540252.tif 000008
2016540252.tif 000009
2016540252.tif 000010
2016540252.tif 000011