JP2000089160A - Optical device - Google Patents

Optical device

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JP2000089160A
JP2000089160A JP25876098A JP25876098A JP2000089160A JP 2000089160 A JP2000089160 A JP 2000089160A JP 25876098 A JP25876098 A JP 25876098A JP 25876098 A JP25876098 A JP 25876098A JP 2000089160 A JP2000089160 A JP 2000089160A
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JP
Japan
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light
beam splitter
optical
laser
polarized light
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Application number
JP25876098A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Sato
能久 佐藤
Atsushi Matsuzaki
敦志 松崎
Yoshio Suzuki
芳男 鈴木
Junichi Iwai
順一 岩井
Tetsuyuki Miyawaki
徹行 宮脇
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical device in which speckle noise reduction is effectively conducted, highly efficient illumination is conducted in a polarization conversion and which is used for the projector that uses a spatial optical modulation element having a laser as a light source. SOLUTION: The device is provided with a laser light source which outputs S polarized light beams, a polarized beam splitter 11 which conducts separation of linear polarized light, an optical fiber 12 which transmits light beams to an output section from an input section, and condensing lenses 13 and 14 which make incident the emitted light beams from the output section of the fiber 12 on the input section of the fiber 12. An optical loop is made up with the fiber 12, the polarized beam splitter 11 and the lenses 13 and 14. The S polarized light beams from the layer light source are led to the optical loop through the beam splitter 11 and S polarized light beam are finally outputted from the beam splitter 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置に関し、
特にスペックル雑音を低減したレーザを光源とする光学
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device,
In particular, the present invention relates to an optical device using a laser with reduced speckle noise as a light source.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザを光源とするプロジェクタ(レー
ザ画像表示装置)を構成する場合、大きく分けて2つの
構成方法が考えられる。1つは、点スポットのレーザビ
ームをスクリーン上で走査し、レーザ強度を変調する
(1次元に変調された線状のレーザビームに対して、走
査と変調を同様に行う方法もある)。この方法は入力す
る映像信号と同程度の速度で光変調を行わなければなら
ない。このため機器がどうしても大型になるし、効率が
悪いなどの欠点がある。もう1つの方法として、放電ラ
ンプと空間光変調素子を用いるプロジェクタのように、
レーザと空間光変調素子を組み合わせる方法がある。こ
の方法では基本的には放電ランプを用いるプロジェクタ
と同じであるが、レ−ザを光源として用いる場合の特有
な問題が生じる。
2. Description of the Related Art When constructing a projector (laser image display device) using a laser as a light source, there are roughly two constitutional methods. One method is to scan a laser beam at a point spot on a screen and modulate the laser intensity (there is also a method of performing the same scanning and modulation on a linear laser beam that is one-dimensionally modulated). In this method, light modulation must be performed at a speed similar to that of an input video signal. For this reason, there are drawbacks such as an inevitable increase in size of the device and poor efficiency. As another method, like a projector using a discharge lamp and a spatial light modulator,
There is a method of combining a laser and a spatial light modulator. Although this method is basically the same as a projector using a discharge lamp, it has a specific problem when a laser is used as a light source.

【0003】レーザを光源とする場合、上記2つのいず
れの構成を取るにしても、スクリーン上でのスペックル
ノイズの発生という問題が生じる。これは、空間コヒー
レント性が高い光源からでる光が、粗面で散乱反射した
場合や、粗面を透過した場合に、粗面の微小な凹凸で散
乱した光が不規則な位相関係で干渉して、スクリーン上
でランダムな干渉パターンを生じるものである。特にレ
ーザ光源を用いる場合は、コヒーレント性が非常に高い
ため、スクリーン上でのスペックルのコントラストが高
くなる。レーザを光源とするプロジェクタを構成した場
合、入力した画像上にスペックルノイズが重なって見え
るため、画質の劣化につながる。
When a laser is used as a light source, there is a problem that speckle noise is generated on a screen in either of the above two configurations. This is because when light emitted from a light source with high spatial coherence is scattered and reflected on a rough surface or transmitted through a rough surface, light scattered by minute irregularities on the rough surface interferes in an irregular phase relationship. Thus, a random interference pattern is generated on the screen. In particular, when a laser light source is used, the coherence is very high, and the contrast of speckle on the screen is high. When a projector using a laser as a light source is configured, speckle noise appears to be superimposed on an input image, which leads to deterioration of image quality.

【0004】これまで、いくつかのスペックルノイズを
低減する方法が提案されてきた。スペックルノイズを低
減する方法は、基本的に次の5つに分類できる。 1)空間的にコヒーレント性を制御する方法。 2)時間的にコヒーレント性を制御する方法。 3)空間的にサンプリングする方法。 4)空間的に平均化する方法。 5)ディジタル画像処理を行う方法。
Heretofore, several methods for reducing speckle noise have been proposed. Methods for reducing speckle noise can be basically classified into the following five methods. 1) A method of controlling coherency spatially. 2) A method of controlling coherency over time. 3) Spatial sampling method. 4) Spatial averaging method. 5) A method of performing digital image processing.

【0005】この中で、良く用いられる空間的にコヒー
レント性を制御する方法として、光ファイバなどの導光
路を用いる方法、回転すりガラスに光を通過させる方
法、ランダム位相差板を用いる方法などが特に有名であ
る。中でも特に光ファイバを用いる方法が簡便で一般に
よく用いられる。
[0005] Of these, methods of controlling spatial coherence which are often used include a method using a light guide such as an optical fiber, a method of passing light through a rotating ground glass, and a method of using a random retardation plate. Famous. Among them, a method using an optical fiber is particularly convenient and is often used.

【0006】光ファイバにレーザ光を通すと、光は光フ
ァイバ内を全反射を起こしながら伝播していく。ファイ
バへのレーザ光の入射角度により、ファイバを通過する
ときの光路長が異なるようになる。これにより、フアイ
バ出射部分では、レーザから異なる時間に出射した光が
足し合わされるようになり、空間コヒーレンス度は減少
する。また光ファイバを振動させることで、光路長変化
を増大させ、重ねあわせ効果を大きくする方法も有効で
ある。
When laser light is passed through an optical fiber, the light propagates inside the optical fiber while causing total reflection. The optical path length when passing through the fiber varies depending on the angle of incidence of the laser beam on the fiber. As a result, at the fiber emission portion, light emitted from the laser at different times is added, and the spatial coherence degree is reduced. It is also effective to vibrate the optical fiber to increase the change in the optical path length and increase the superposition effect.

【0007】このように、光ファイバを用いてスペック
ル低減をおこなう方法は簡便であるが、問題点がある。
それは、レ−ザ光が光ファイバを通過することによっ
て、偏光度が落ちてしまうことである。レーザ光は偏光
度が非常に高いという特徴がある。このレーザの高偏光
度を利用して高い効率で素子まで光を導くことが可能で
ある。これにより、空間光変調素子として液晶などの偏
光を利用して変調を行う素子を、プロジェクタに用いる
場合に、照明効率を高くすることができる。しかし、ス
ペックル低減のために、レーザ光を光ファイバに通過さ
せることで、偏光度が下がり、したがって照明効率が下
がる。
As described above, the method of reducing speckle using an optical fiber is simple, but has a problem.
That is, when the laser light passes through the optical fiber, the degree of polarization is reduced. Laser light is characterized by a very high degree of polarization. It is possible to guide the light to the element with high efficiency by utilizing the high degree of polarization of the laser. Thereby, when an element that modulates using polarized light, such as liquid crystal, is used as a spatial light modulation element in a projector, the illumination efficiency can be increased. However, by passing the laser light through an optical fiber to reduce speckle, the degree of polarization is reduced, and thus the illumination efficiency is reduced.

【0008】この偏光度の低下を解消する方法として、
図8のように光ファイバ12の後に偏光ビームスプリッ
タ(以下PBS)11、反射鏡18、λ/2位相差板1
9を配置して偏光を一方向にそろえるようにする方法が
ある。これは放電ランプなどの非偏光の光を光源に用い
るプロジェクタでもよく用いられる方法で、偏光変換と
呼ばれる。
[0008] As a method of eliminating the decrease in the degree of polarization,
As shown in FIG. 8, after an optical fiber 12, a polarizing beam splitter (hereinafter referred to as PBS) 11, a reflecting mirror 18, and a λ / 2 retardation plate 1
There is a method of arranging 9 so that polarized light is aligned in one direction. This is a method often used in projectors that use non-polarized light as a light source, such as a discharge lamp, and is called polarization conversion.

【0009】図8で、P偏光を光ファイバ12を通過さ
せると、偏光度が低下し、P偏光とS偏光の混在した光
となって出力される。この光を集光レンズ13で集光さ
せてPBS11に入力する。PBS11はP偏光成分は
透過し、S偏光成分は反射する性質がある。反射したS
偏光成分は反射鏡18で反射され、λ/2位相差板19
を通ってP偏光となって出力される。これにより、すべ
ての出力光がP偏光に統一される。しかし、この方法に
よると、光のビーム径が2倍以上に広がつてしまうとい
う問題がある。
In FIG. 8, when the P-polarized light is passed through the optical fiber 12, the degree of polarization is reduced and the light is output as a mixture of P-polarized light and S-polarized light. This light is condensed by the condenser lens 13 and input to the PBS 11. The PBS 11 has a property of transmitting the P-polarized light component and reflecting the S-polarized light component. Reflected S
The polarized light component is reflected by the reflecting mirror 18 and the λ / 2 retardation plate 19
And is output as P-polarized light. As a result, all output lights are unified to P-polarized light. However, according to this method, there is a problem that the beam diameter of the light is more than doubled.

【0010】今、液晶パネルなどの空間光変調素子に、
光ファイバを通過したレーザ光を照明することを考え
る。光学系では、図9に示す構成で、以下に述べる定理
が成り立つ。 S1×θ1=S2×θ2 ただし、S1は物体の大きさ(面積) S2は像の大きさ(面積) θ1は物体から出る光の発散角度(立体角) θ2は像に入射する光の角度(立体角) である。
Now, a spatial light modulator such as a liquid crystal panel,
Consider illuminating a laser beam that has passed through an optical fiber. In the optical system, the following theorem holds with the configuration shown in FIG. S1 × θ1 = S2 × θ2 where S1 is the size (area) of the object, S2 is the size (area) of the image, θ1 is the divergence angle (solid angle) of light emitted from the object, and θ2 is the angle of light incident on the image ( Solid angle).

【0011】空間光変調素子の大きさ、物体から出る光
の発散角度θ1が一定である場合、物体の大きさが2倍
になれば、像に入射する光の角度θ2は2倍になる。上
に述べた偏光変換を用いる場合、光のビーム径が2倍に
なることにより、物体の大きさが2倍になると見做せる
ので、空間光変調素子に入射する光の角度も2倍にな
る。これにより照明効率の低下、構成する機器が大きく
なるなどの問題が生じる。
When the size of the spatial light modulator and the divergence angle θ1 of the light emitted from the object are constant, if the size of the object is doubled, the angle θ2 of the light incident on the image is doubled. When the above-described polarization conversion is used, the size of the object can be considered to be doubled by doubling the beam diameter of the light, so that the angle of the light incident on the spatial light modulator is also doubled. Become. As a result, problems such as a decrease in lighting efficiency and an increase in the number of constituent devices arise.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、レーザ
を光源とする空間光変調素子を用いたプロジェクタを構
成する場合、光ファイバを用いてスペックル低減を図ろ
うとすると、偏光度が低下したり照明効率が低下する等
の問題があった。
As described above, in the case of constructing a projector using a spatial light modulator using a laser as a light source, if an attempt is made to reduce speckle using an optical fiber, the degree of polarization may decrease. There were problems such as a reduction in lighting efficiency.

【0013】本発明は、この点を解決して、比較的簡単
な方法で、効果的なスペックルノイズ低減が可能で、か
つ高効率照明が可能な偏光変換ができ、レーザを光源と
する空間光変調素子を用いたプロジェクタに用いること
ができる光学装置の実現を課題とする。
[0013] The present invention solves this problem, and by a relatively simple method, it is possible to effectively reduce speckle noise and to perform polarization conversion capable of high-efficiency illumination. It is an object to realize an optical device that can be used for a projector using a light modulation element.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、単一直線偏光モード発振するレーザ光源
手段と、直線偏光の分離を行う偏光ビームスプリッタ手
段と、光の入力部と出力部を有し、この入力部から出力
部へ光を伝搬する導光手段と、前記導光手段の出力部か
らの出射光を前記導光手段の入力部に入射させる集光光
学系とを具備し、前記偏光ビームスプリッタ手段を前記
集光光学系内に設けて、前記導光手段、前記偏光ビーム
スプリッタ手段および前記集光光学系で光ループを構成
し、前記レーザ光源手段出力を前記偏光ビームスプリッ
タ手段を通して前記光ループに導入し、前記偏光ビーム
スプリッタ手段から直線偏光を出力することを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a laser light source means for oscillating a single linearly polarized light mode, a polarizing beam splitter means for separating linearly polarized light, a light input unit and an output unit. Having a light guiding means for propagating light from the input part to the output part, and a condensing optical system for making light emitted from the output part of the light guiding means incident on the input part of the light guiding means. Providing the polarizing beam splitter means in the condensing optical system, forming an optical loop with the light guiding means, the polarizing beam splitter means and the condensing optical system, and outputting the output of the laser light source means to the polarizing beam splitter. Means for introducing linearly polarized light from the polarizing beam splitter means.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる光学装置を
添付図面を参照にして詳細に説明する。本発明は、光フ
ァイバを用いた、効果的なスペックルノイズ低減と、高
効率照明が可能な偏光変換の両立を実現することを目的
としている。図1に本発明の一実施の形態の光学装置の
構成を示す。図1で、11は偏光ビームスプリッタ(P
BS)、12は光ファイバ、13、14は集光レンズで
ある。この構成の特徴は、偏光ビームスプリッタ11を
1つだけ用いて構成した点である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. An object of the present invention is to realize both effective speckle noise reduction using an optical fiber and polarization conversion that enables highly efficient illumination. FIG. 1 shows a configuration of an optical device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a polarizing beam splitter (P
BS) and 12 are optical fibers, and 13 and 14 are condenser lenses. The feature of this configuration is that only one polarization beam splitter 11 is used.

【0016】この光学装置の動作を図2にそって説明す
る。ここで入力されるレーザ光は、偏光ビームスプリッ
タに対し、S偏光であるとする。レーザ光は非常に高い
偏光度を持っているため、ほとんどの光は偏光ビームス
プリッタ11で反射される(図2−a)。反射された光
は集光レンズ13により光ファイバ12に入射され、光
ファイバ内部を全反射しながら進行する。このとき、光
の重ねあわせにより空間コヒーレンス度が下がる。ま
た、S偏光の一部はP偏光に変わって行く(図2−
b)。
The operation of the optical device will be described with reference to FIG. The laser beam input here is assumed to be S-polarized light with respect to the polarization beam splitter. Since the laser light has a very high degree of polarization, most of the light is reflected by the polarization beam splitter 11 (FIG. 2A). The reflected light is incident on the optical fiber 12 by the condenser lens 13 and travels while totally reflecting inside the optical fiber. At this time, the degree of spatial coherence decreases due to the superposition of light. In addition, part of the S-polarized light is changed to P-polarized light (Fig. 2-
b).

【0017】こうして光ファイバ出射部から出るレーザ
光は、空間コヒーレンス度が下がり、S偏光にP偏光を
含むようになっている(図2−c)。光ファイバ12か
ら出射された光は広がるが、集光レンズ14によって平
行光に近づける。そして再び偏光ビームスプリッタ11
に入射される。偏光ビームスプリッタ11では、S偏光
は反射し、P偏光は透過する。このため、反射したS偏
光は先に入射された方向へ向かい、プロジェクタ装置の
次の光学素子へと向かう。また透過したP偏光は、再
び、光ファイバ12に入射される(図2−d)。再度光
ファイバ12に入射されたP偏光は、光ファイバ12を
通過するうちにP+S偏光に変化する。このうちS偏光
は偏光ビームスプリッタ11により出て行くことにな
る。
In this way, the laser light emitted from the optical fiber emitting portion has a reduced spatial coherence degree and includes S-polarized light and P-polarized light (FIG. 2C). The light emitted from the optical fiber 12 spreads, but is made closer to parallel light by the condenser lens 14. And again the polarizing beam splitter 11
Is incident on. In the polarization beam splitter 11, S-polarized light is reflected and P-polarized light is transmitted. For this reason, the reflected S-polarized light travels in the direction in which it is first incident, and travels to the next optical element of the projector device. The transmitted P-polarized light is again incident on the optical fiber 12 (FIG. 2D). The P-polarized light that has entered the optical fiber 12 again changes to P + S polarized light while passing through the optical fiber 12. The S-polarized light is emitted by the polarization beam splitter 11.

【0018】光ファイバ12内部の損失や、光ファイバ
12への入射部分での挿入損失が低ければ、入射したS
偏光は、最終的にすべてS偏光となって出力されること
になる。しかも光ファイバ12内部を何度も回るレ−ザ
光が存在するために、光の重ねあわせを大きくすること
ができ、スペックル低減についても大きな効果をあげる
ことが可能である。
If the loss inside the optical fiber 12 and the insertion loss at the part where the light enters the optical fiber 12 are low, the incident S
The polarized light is finally output as S-polarized light. In addition, since laser light that travels inside the optical fiber 12 many times is present, the superposition of light can be increased, and a great effect can be achieved in reducing speckle.

【0019】図3に、本発明の他の実施の形態を示す。
この実施の形態では、レーザ光を本光学装置に入射する
場合にP偏光を用いる。基本的な動作は同じである。こ
の場合は、出射光はP偏光となる。また、図4のよう
に、光ファイバ12を加振装置17で振動させること
で、光ファイバ12内の光の伝搬経路を変動させて、よ
り大きなスペックル低減を得ることも可能である。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
In this embodiment, P-polarized light is used when a laser beam is incident on the optical device. The basic operation is the same. In this case, the emitted light is P-polarized light. Further, as shown in FIG. 4, by vibrating the optical fiber 12 with the vibrating device 17, it is possible to change the propagation path of the light in the optical fiber 12 and obtain a larger speckle reduction.

【0020】本発明では、光ファイバの中間部分を振動
させても、挿入損失などは変止しないため、光ファイバ
を振動させることとの組み合わせで、効果的なスペック
ル低減を行える。
In the present invention, even if the intermediate portion of the optical fiber is vibrated, the insertion loss and the like do not change, so that effective speckle reduction can be performed in combination with the vibration of the optical fiber.

【0021】光ファイバとしては、ガラス材料・プラス
ティック材料のほかに、液体を材料とするものも使用す
ることができる。これはコアに透過率の高い液体を用い
るものである。このような液体を用いた光ファイバは、
コア径が太いので挿入損失を小さくできることや、前述
した光ファイバを振動させる操作において優位であると
考えられる。また、光ファイバの入り口部分および出口
部分での反射による挿入損失の増加を防ぐために、反射
防止膜を設けることも有効である。
As the optical fiber, in addition to a glass material and a plastic material, a material made of a liquid can be used. This uses a liquid having a high transmittance for the core. Optical fiber using such a liquid,
It is considered that the insertion loss can be reduced because the core diameter is large, and it is advantageous in the operation of vibrating the optical fiber described above. It is also effective to provide an antireflection film in order to prevent an increase in insertion loss due to reflection at the entrance and exit of the optical fiber.

【0022】[0022]

【実施例】本発明の光学装置を用いた単色のレーザ画像
表示装置のブロック図を図5に示す。図5において、1
は本発明の光学装置、11は偏光ビームスプリッタ、1
2は光ファイバ、13、14、15、16は集光レン
ズ、17は加振装置、20はレーザ光源、25はLCD
パネル、26はプロジェクションレンズ、27はスクリ
ーン、28はフライアイレンズである。
FIG. 5 is a block diagram showing a monochromatic laser image display device using the optical device of the present invention. In FIG. 5, 1
Is an optical device of the present invention, 11 is a polarizing beam splitter, 1
2 is an optical fiber, 13, 14, 15, and 16 are condenser lenses, 17 is a vibration device, 20 is a laser light source, and 25 is an LCD.
A panel, 26 is a projection lens, 27 is a screen, and 28 is a fly-eye lens.

【0023】レーザ光源20からのレーザ光は集光レン
ズ13をへて偏光ビームスプリッタ11に対してS偏光
で入力される。ここでの偏光ビームスプリッタ11、光
ファイバ12、集光レンズ14、15の構成は図1に示
したものと同一なので、その動作は図2で説明した通り
である。これにより、フライアイレンズ28に向かう光
はスペックル低減されたS偏光となって出力される。フ
ライアイレンズ28は空間的な照度むらを均一にする働
きがある。照度を均一化された光学装置1の出力S偏光
は集光レンズ16で集光され、LCDパネル25上に照
明され、LCDパネル25を透過した光はプロジェクシ
ョンレンズ26によってスクリーン27上に投影され
る。
The laser light from the laser light source 20 passes through the condenser lens 13 and is input to the polarization beam splitter 11 as S-polarized light. Since the configurations of the polarization beam splitter 11, the optical fiber 12, and the condenser lenses 14 and 15 are the same as those shown in FIG. 1, the operation is as described in FIG. As a result, the light traveling toward the fly-eye lens 28 is output as S-polarized light with reduced speckle. The fly-eye lens 28 has a function of making spatial illumination unevenness uniform. The output S-polarized light of the optical device 1 with uniform illuminance is condensed by the condenser lens 16 and illuminated on the LCD panel 25, and the light transmitted through the LCD panel 25 is projected on the screen 27 by the projection lens 26. .

【0024】図7および図6に、この実施例によるスペ
ックル低減の効果を示す。測定に用いたレーザ光の波長
は0.4μm〜0.7μmの可視光である。図6はレー
ザ光源20からのレーザ光をこの光学装置1を通さず直
接フライアイレンズ28に入力した場合のスクリーン2
7の画面上での光の強度分布を示し、図7はこの光学装
置1の光ファイバ12を通してフライアイレンズ28に
入力した場合のスクリーン27の画面上での光の強度分
布を示す。共に横軸は画面上での位置を示し、縦軸は基
準化された光の強度(最大255)である。図6および
図7を比較することで、明らかに本光学装置1を通した
方が強度のむらが小さい事が分かる。これを、分散を平
均で割った値(Specle contrast)で比
較すると0.612から0.423への大幅な改善にな
る。
FIGS. 7 and 6 show the effect of speckle reduction according to this embodiment. The wavelength of the laser light used for the measurement is visible light of 0.4 μm to 0.7 μm. FIG. 6 shows a screen 2 when the laser light from the laser light source 20 is directly input to the fly-eye lens 28 without passing through the optical device 1.
7 shows the light intensity distribution on the screen of FIG. 7, and FIG. 7 shows the light intensity distribution on the screen of the screen 27 when the light is input to the fly-eye lens 28 through the optical fiber 12 of the optical device 1. In each case, the horizontal axis indicates the position on the screen, and the vertical axis indicates the normalized light intensity (up to 255). By comparing FIG. 6 and FIG. 7, it can be clearly seen that the intensity variation is smaller when the light passes through the optical device 1. Comparing this with a value obtained by dividing the variance by the average (Spectra contrast) results in a significant improvement from 0.612 to 0.423.

【0025】装置に用いる光ファイバ12の長さは、長
ければ長いほど光の重ね合わせの確率が増えてスペック
ル低減の効果が大きくなるが、光ファイバ12内部の損
失が大きくなる。光ファイバ12の長さとしては、物理
的に曲げることのできる長さから数十mの長さまでのす
べての長さから、スペックル低減の効果と損失の両面の
兼ね合いで選択される。しかし、長さがそれほど長くな
くても、光ファイバ12を加振装置17で振動させるこ
とによって、より大きなスペックル低減効果を上げるこ
とができる。
The longer the length of the optical fiber 12 used in the apparatus, the greater the probability of light superposition and the greater the effect of speckle reduction, but the greater the loss inside the optical fiber 12. The length of the optical fiber 12 is selected from all lengths from a length that can be physically bent to a length of several tens of meters in consideration of both the effect of reducing speckle and the loss. However, even if the length is not so long, by vibrating the optical fiber 12 with the vibrating device 17, a greater speckle reduction effect can be achieved.

【0026】このように、本発明の光学装置によって、
スペックル除去された高い偏光度のレーザ光を効率よく
得ることができる。装置には、光ファイバと偏光ビーム
スプリッタを、それぞれ1つだけ使用する。特に比較的
高価な偏光ビームスプリッタが1つだけで済むことは、
コストの点から有利である。また偏光変換に関して、レ
ーザ光のスポットサイズが広がらないことから、効率的
な照明が可能である。
As described above, according to the optical device of the present invention,
A laser beam with a high degree of polarization from which speckle has been removed can be efficiently obtained. The device uses only one optical fiber and one polarizing beam splitter. In particular, only one relatively expensive polarizing beam splitter is needed.
This is advantageous in terms of cost. Further, regarding the polarization conversion, since the spot size of the laser beam does not increase, efficient illumination is possible.

【0027】以上の説明では、本発明の用途をレーザを
光源とするプロジェクタにおいて説明したが、例えば半
導体装置を作成する際に用いられる半導体露光装置など
それ以外の多様な用途にも用いることができことはいう
までもない。
In the above description, the application of the present invention has been described with respect to a projector using a laser as a light source. However, the present invention can be applied to various other uses such as a semiconductor exposure apparatus used for producing a semiconductor device. Needless to say.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
発明は、単一直線偏光モード発振するレーザ光源手段
と、直線偏光の分離を行う偏光ビームスプリッタ手段
と、光の入力部と出力部を有し、この入力部から出力部
へ光を伝搬する導光手段と、導光手段の出力部からの出
射光を導光手段の入力部に入射させる集光光学系とを具
備し、偏光ビームスプリッタ手段を集光光学系内に設け
て、導光手段、偏光ビームスプリッタ手段および集光光
学系で光ループを構成し、レーザ光源手段出力を偏光ビ
ームスプリッタ手段を通してこの光ループに導入し、偏
光ビームスプリッタ手段から直線偏光を出力することを
特徴とする。これにより、複数回・光ファイバを通りう
るレーザ光が存在することで、光の重ねあわせ効果が大
きくなるため、比較的簡単な方法で、効果的なスペック
ルノイズ低減がができ、かつビーム径を広がらせること
なく偏光変換ができ、レーザを光源とする空間光変調素
子を用いたプロジェクタに用いることができる高効率の
照明が可能な光学装置を廉価に実現することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, there are provided a laser light source means for oscillating a single linearly polarized light mode, a polarization beam splitter means for separating linearly polarized light, a light input part and an output part. Having a light guiding means for propagating light from the input part to the output part, and a condensing optical system for causing light emitted from the output part of the light guiding means to be incident on the input part of the light guiding means. A beam splitter means is provided in the condensing optical system, a light guide means, a polarizing beam splitter means and an optical loop are formed by the condensing optical system, and a laser light source means output is introduced into the optical loop through the polarizing beam splitter means, The polarization beam splitter outputs linearly polarized light. As a result, the presence of laser light that can pass through the optical fiber a plurality of times increases the effect of superimposing the light, so that the speckle noise can be effectively reduced by a relatively simple method and the beam diameter can be reduced. An optical device capable of performing high-efficiency illumination that can perform polarization conversion without spreading light and that can be used for a projector using a spatial light modulator using a laser as a light source can be realized at low cost.

【0029】本発明の請求項2の発明は、導光手段を光
ファイバで構成することを特徴とする。これにより、比
較的容易にかつ廉価に導光路を構成することができ、目
的の光学装置を廉価に実現することができる。
According to a second aspect of the present invention, the light guiding means is constituted by an optical fiber. Thus, the light guide path can be formed relatively easily and at low cost, and the target optical device can be realized at low cost.

【0030】本発明の請求項3の発明は、導光手段を内
部が液体で満たされ、その内部壁が光を全反射する管で
構成することを特徴とする。これにより、比較的容易に
かつ廉価にスペックルノイズ低減効果の大きい導光路を
構成することができ、目的の光学装置を廉価に実現する
ことができる。
The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that the light guide means is constituted by a tube whose inside is filled with a liquid and whose inner wall totally reflects light. As a result, a light guide path having a large speckle noise reduction effect can be formed relatively easily and inexpensively, and a target optical device can be realized at low cost.

【0031】本発明の請求項4の発明は、導光手段を加
振する加振手段を具備することを特徴とする。これによ
り、導光手段の長さが比較的短い場合でも、スペックル
ノイズ低減効果を大きくすることができる。
The invention according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that a vibration means for vibrating the light guide means is provided. This makes it possible to increase the speckle noise reduction effect even when the length of the light guide is relatively short.

【0032】本発明の請求項5の発明は、導光手段の入
力部および出力部に反射防止膜を具備することを特徴と
する。これにより、導光手段の損失を低減することがで
き、高効率の照明が可能な光学装置を実現できる。
The invention according to claim 5 of the present invention is characterized in that an antireflection film is provided on an input portion and an output portion of the light guide means. Thereby, the loss of the light guide means can be reduced, and an optical device capable of highly efficient illumination can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の光学装置の構成を示す
概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an optical device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施の形態の動作を説明する説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the embodiment in FIG. 1;

【図3】本発明の他の実施の形態の光学装置の構成を示
す概略図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an optical device according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明のさらに他の実施の形態の光学装置の構
成を示す概略図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an optical device according to still another embodiment of the present invention.

【図5】本発明を用いたレーザ画像表示装置の一実施例
の構成を示す概略図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of a laser image display device using the present invention.

【図6】光ファイバを通さない場合のスクリーン画面上
の強度むらを示す図表。
FIG. 6 is a chart showing intensity unevenness on a screen screen when an optical fiber is not passed.

【図7】図5の一実施例でのスクリーン画面上の強度む
らを示す図表。
FIG. 7 is a table showing intensity unevenness on a screen screen in the embodiment of FIG. 5;

【図8】従来の偏光変換の構成を示す概略図。FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional polarization conversion.

【図9】像の大きさと入射角との関係を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between an image size and an incident angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…本発明の光学装置、11…偏光ビームスプリッタ、
12…光ファイバ、13、14、15、16…集光レン
ズ、17…加振装置、18…反射鏡、19…λ/2位相
差板、20…レーザ光源、25…LCDパネル、26…
プロジェクションレンズ、27…スクリーン、28…フ
ライアイレンズ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical device of this invention, 11 ... Polarization beam splitter
12: Optical fiber, 13, 14, 15, 16: Condensing lens, 17: Vibrating device, 18: Reflecting mirror, 19: λ / 2 phase plate, 20: Laser light source, 25: LCD panel, 26:
Projection lens, 27 ... screen, 28 ... fly-eye lens.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 順一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 宮脇 徹行 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Junichi Iwai 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Toruyuki Miyawaki 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単一直線偏光モード発振するレーザ光源
手段と、 直線偏光の分離を行う偏光ビームスプリッタ手段と、 光の入力部と出力部を有し、この入力部から出力部へ光
を伝搬する導光手段と、 前記導光手段の出力部からの出射光を前記導光手段の入
力部に入射させる集光光学系とを具備し、 前記偏光ビームスプリッタ手段を前記集光光学系内に設
けて、前記導光手段、前記偏光ビームスプリッタ手段お
よび前記集光光学系で光ループを構成し、 前記レーザ光源手段出力を前記偏光ビームスプリッタ手
段を通して前記光ループに導入し、前記偏光ビームスプ
リッタ手段から直線偏光を出力することを特徴とする光
学装置。
1. A laser light source means for oscillating a single linearly polarized light mode, a polarization beam splitter means for separating linearly polarized light, and an input part and an output part for light, and light is transmitted from the input part to the output part. A light guiding unit; and a condensing optical system that causes light emitted from an output unit of the light guiding unit to enter an input unit of the light guiding unit. The polarizing beam splitter unit is provided in the condensing optical system. Forming an optical loop with the light guiding means, the polarizing beam splitter means, and the condensing optical system, introducing the output of the laser light source means into the optical loop through the polarizing beam splitter means, An optical device for outputting linearly polarized light.
【請求項2】 前記導光手段は光ファイバであることを
特徴とする請求項1に記載の光学装置。
2. The optical device according to claim 1, wherein said light guiding means is an optical fiber.
【請求項3】 前記導光手段は内部が液体で満たされ、
その内部壁が光を全反射する管であることを特徴とする
請求項1に記載の光学装置。
3. The light guide means is filled with a liquid inside,
The optical device according to claim 1, wherein the inner wall is a tube that totally reflects light.
【請求項4】 前記導光手段を加振する加振手段を具備
することを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
4. The optical device according to claim 1, further comprising a vibrating means for vibrating the light guiding means.
【請求項5】 前記導光手段の入力部および出力部に反
射防止膜を具備することを特徴とする請求項1に記載の
光学装置。
5. The optical device according to claim 1, wherein an antireflection film is provided on an input portion and an output portion of the light guide.
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