JP2003031872A - レーザ照明装置およびこれを用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザを情報表示装置の照明用の光源に用い
た場合において，レーザの干渉性の低減を図ってスペッ
クルを除去あるいは低減するレーザ照明装置およびこれ
を用いた画像表示装置を得る。 【解決手段】 レーザ光源１と，レーザ光源１から出射
される光を複数の光に分割する分割光学素子２と，分割
した複数の光の進行方向を変えかつ複数の光の光路長を
それぞれ変える光学素子４が集まったユニット３とを有
する。レーザ光源を複数にしてもよい。複数の独立した
レーザ光源から出射される複数の独立な光を複数の光に
分割するためにレーザ光源の数だけ配置された分割光学
素子と、複数の独立したレーザ光源から出射される複数
の独立な光の進行方向を変えかつ複数の光の光路長をそ
れぞれ変える光学素子が集まったユニットとを有してい
てもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を用いた照
明装置およびこれを備えた画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光源は、光強度が強い，演色性が
良い，寿命が長い，小型化が可能などの多くの利点があ
り，プロジェクタ用の固体光源として期待されている。
しかし，実現の妨げになっているのは，実装上の問題も
あるが，なによりもレーザの持つ干渉性への対策が課題
となっている。レーザの干渉性に起因した現象として，
回折，干渉縞，スペックルなどが挙げられる。このう
ち，スペックルとは、粗面や散乱粒子に干渉性のよい光
を当てたとき、反射あるいは透過の散乱光が互いに不規
則な位相関係で干渉して生じる非常にコントラストの高
い不規則な明暗の、小斑点状のパターンのことで、レー
ザをどこかに投射すると、ほとんど全ての状況において
出現する現象である。

【０００３】このスペックルは，投射面上のこまかな起
伏，凹凸により生じる。これは，投射面の表面粗さがμ
ｍの時でも起こり，例えばスクリーンの工夫により，あ
る程度抑えることは可能であるが，それでも観察者は，
確実にスペックルを認識してしまう。

【０００４】身近な例では，プレゼンテーションに使用
されるレーザポインタでさえ，スクリーン上に照射した
ときに粒状の不規則な明暗パターンを生じさせる。レー
ザポインタなどの場合は，照射領域が小さいため，観測
者は気にならないが，これが，大型のディスプレイなど
であれば，酷いノイズとなって観察者に捉えられる。

【０００５】このスペックルを低減する古典的な方法と
して，スクリーンを運動させる方法，例えば，微小振動
させる方法が知られている。しかし，これはスクリーン
が大型であれば，電力を多量に消費すること，また，騒
音が発生するなどの問題がある。

【０００６】また，別の方法としては，すりガラスなど
の拡散板を駆動機構とともに，プロジェクタのなかの光
学系に設置し，拡散板を運動させる方法が提案されてい
る。この方法は，スクリーンを運動させる方法に比べれ
ば消費電力の軽減という観点では有効である。しかし，
拡散板を用いているため，ここで光が拡散されてしま
い，光学系の光利用効率が著しく低減されてしまう。

【０００７】拡散板を動かすなどの駆動機構を用いるこ
となく、光路長を変化させる光学素子および光学構成か
ら干渉性を低減させる照明装置が特開２０００−２６４
４９号公報に述べられている。これは，レーザ光源から
出た光をいくつかに分離し，段階的に厚さを変えること
によって光路長を変えることのできる形状に特徴のある
光学素子を使用することにより、レーザの干渉性の低減
をはかるものである。レーザの光路長を変える光学素子
を出た複数の光は，対応するレンズアレイに入射したの
ちレンズで集光され被照射面で重ねあわせられる。

【０００８】上記公報記載の発明によれば、スペックル
の低減という点では所期の目的を達成することができ
る。しかし，多くの光学素子を必要とするため，装置の
小型化，低コスト化には不利である。干渉低減機能を損
なわず，できる限り光学素子の数を減らすことができれ
ば，より低コスト，装置の小型化が可能である。

【０００９】また，単一のレーザのみならず，複数の独
立なレーザ光源を用い、干渉性を低減する機能を備えた
照明装置が特開２０００−２６８６３号公報に示されて
いる。この公報記載の発明は，例えば半導体レーザから
出射した光をレンズで平行化し，これをレンズアレイで
分割し，分割した光を２枚のレンズにより被照射面で重
ね合わせることによりスペックルを低減するものであ
る。

【００１０】複数の独立なレーザを光源として用いれ
ば，それ自体で用いた光源数の平方根の逆数に比例して
スペックルが低減すると言われている。しかし，スペッ
クルは低減するが，観察者が認識できない程度にスペッ
クルを落すには多数の光源が必要となる。このため，ス
ペックルをさらに低減するためには、レーザの干渉性を
積極的に低減するデバイス等を導入する必要がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術に鑑みてなされたもので、第１の課題は，レー
ザを情報表示装置の照明用の光源に用いると、スペック
ル等の、レーザの干渉性の高さに起因する現象が出現
し，所望の表示画像に対してノイズとなるので，このレ
ーザの干渉性の低減をはかってスペックルを除去あるい
は低減することができるレーザ照明装置を提供すること
である。

【００１２】第２の課題は、レーザの干渉性低減に関し
ては第１の課題と同様であるが，さらに，複数の独立し
た複数のレーザを光源として使うことにより，より効率
的にスペックルを低減することができ，かつ強度の強い
レーザ照明装置を提供することである。

【００１３】第３の課題は、レーザの干渉性低減に関し
ては，第１，２の課題と同様であるが，さらに複数の独
立した光源と、その数に対応した光分割光学素子を用
い，さらり効率的に干渉性が低減できるレーザ照明装置
を提供することである。

【００１４】第４の課題は、レーザの干渉性低減に関し
ては第１から第３の課題と同様であるが，さらに相似形
の複数のユニットを用いることにより，光学的配置，構
成が簡単なレーザ照明装置を提供することである。

【００１５】第５の課題は、レーザの干渉性低減に関し
ては第１から第４の課題と同様であるが，さらに複数の
相似形のユニットを用い，相似比を定めることにより，
効率的にスペックルの低減をはかり，かつ複数のビーム
の成形が可能なレーザ照明装置を提供することである。

【００１６】第６の課題は、レーザの干渉性低減に関し
ては第１から第５の課題と同様であるが，さらに複数の
独立したレーザ光源としてレーザダイオードアレイを用
い，汎用性が高くまた装置の小型化が可能なレーザ照明
装置を提供することである。

【００１７】第７の課題は、レーザの干渉性低減に関し
ては第１から第６の課題と同様であるが，さらにユニッ
ト内に入射光を反射するのに２重の光学素子を用い，効
率良くスペックルを低減しかつ装置の小型化が可能なレ
ーザ照明装置を提供することである。

【００１８】第８の課題は、レーザの干渉性低減に関し
ては第１から第７の課題と同様であるが，さらにユニッ
トの入射光に対する部位の角度により，所望のビーム成
形が可能なレーザ照明装置を提供することである。

【００１９】第９の課題は、レーザの干渉性低減に関し
ては第１から第８の課題と同様であるが，さらにユニッ
トの入射光に対する部位の角度および，ユニットの数に
より，効率のよい所望のビーム成形が可能なレーザ照明
装置を提供することである。

【００２０】第１０の課題は、レーザの干渉性低減に関
しては第１から第９の課題と同様であるが，さらに光学
素子にミラーを用い，汎用性が高く低コストなレーザ照
明装置を提供することである。

【００２１】第１１の課題は、レーザの干渉性低減に関
しては第１から第１０の課題と同様であるが，さらにユ
ニットを一体とすることで装置の小型化が可能なレーザ
照明装置を提供することである。

【００２２】第１２の課題は、レーザの干渉性低減に関
しては第１から第１１の課題と同様であるが，さらにコ
リメートレンズを用いることにより、光利用効率の高い
レーザ照明装置を提供することである。

【００２３】第１３の課題は、レーザの干渉性を低減す
るレーザ照明装置を光源とした画像表示装置（プロジェ
クタ）を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】第１の課題は、請求項１
記載の「レーザ光源と，このレーザ光源から出射される
光を複数の光に分割する分割光学素子と，分割した複数
の光の進行方向を変えかつ複数の光の光路長をそれぞれ
変える光学素子が集まったユニットとを有することを特
徴とするレーザ照明装置」により達成される。

【００２５】第２の課題は、請求項２記載の「複数の独
立したレーザ光源と，この複数の独立したレーザ光源か
ら出射される複数の独立な光の進行方向を変えかつ複数
の光の光路長をそれぞれ変える光学素子が集まったユニ
ットとを有することを特徴とするレーザ照明装置」によ
り達成される。

【００２６】第３の課題は、請求項３記載の「複数の独
立したレーザ光源と，この複数の独立したレーザ光源か
ら出射される複数の独立な光を複数の光に分割するため
に上記複数の独立したレーザ光源の数だけ配置された分
割光学素子と、上記複数の独立したレーザ光源から出射
される複数の独立な光の進行方向を変えかつ複数の光の
光路長をそれぞれ変える光学素子が集まったユニットと
を有することを特徴とするレーザ照明装置」により達成
される。

【００２７】第４の課題は、請求項４記載の「請求項
１，２または３記載のレーザ照明装置において，上記ユ
ニットが複数あり，上記ユニットの形状はそれぞれ相似
形であることを特徴とするレーザ照明装置」により達成
される。

【００２８】第５の課題は、請求項５記載の「請求項
１，２，３または４記載のレーザ照明装置において，相
似形の上記ユニットがＮ個あるとき，ｉ番目（１＜ｉ＜
Ｎ）のユニットの大きさは，１番目のユニットの１／２
ｉ倍であることを特徴とするレーザ照明装置」により達
成される。

【００２９】第６の課題は、本発明請求項６記載の「請
求項２または３記載のレーザ照明装置において，上記複
数の独立したレーザ光源がレーザダイオードアレイであ
ることを特徴とするレーザ照明装置」により達成され
る。

【００３０】第７の課題は、請求項７記載の「請求項，
１，２，３，４，５または６記載のレーザ照明装置にお
いて，上記ユニットの数は２以上で，上記ユニットにお
ける光の進行方向を変えかつ光路長をそれぞれ変える前
記光学素子を第１の光学素子としたとき，この第１の光
学素子以外に，光の進行方向を変えかつ光路長をそれぞ
れ変える第２の光学素子を有し，第１の光学素子はレー
ザ光源から出射された光の一部を反射し光の残り部分を
透過させ，この透過した光を上記第二の光学素子が反射
することを特徴とするレーザ照明装置」により達成され
る。

【００３１】第８の課題は、請求項８記載の「請求項
１，２，３，４，５，６または７記載のレーザ照明装置
において，上記ユニットの入射光に対する部位の角度
が，光源から出射した光が光学素子により進行方向を変
えられる角度以下であることを特徴とするレーザ照明装
置」により達成される。

【００３２】第９の課題は、請求項９記載の「請求項
１，２，３，４，５，６，７または８記載のレーザ照明
装置において，複数あるユニットのうちｎ番目のユニッ
トに複数の反射体が等間隔に配列され，その間隔はｄｎ
であり，この間隔ｄｎで複数の光が入射し，また上記ユ
ニットに入射する光に垂直な方向と複数の光学素子との
なす角度をα度としたとき，ユニットから出射する複数
の光の間隔はｔａｎα・ｄｎであり，さらにｎ番目以降
のユニットから出射するときに複数の光の間隔がこの比
率で狭まっていくことを特徴とするレーザ照明装置」に
より達成される。

【００３３】第１０の課題は、請求項１０記載の「請求
項１から９までのいずれかに記載のレーザ照明装置にお
いて、上記ユニットがミラーからなることを特徴とする
レーザ照明装置」により達成される。

【００３４】第１１の課題は、請求項１１記載の「請求
項１から９までのいずれかに記載のレーザ照明装置にお
いて、上記ユニットが１つの光学素子からなることを特
徴とするレーザ照明装置」により達成される。

【００３５】第１２の課題は、請求項１２記載の「請求
項２から１１までのいずれかに記載のレーザ照明装置に
おいて，上記複数のレーザ光源と１番目のユニットとの
間に上記複数の光源の数だけコリメートレンズが設けら
れていることを特徴とするレーザ照明装置」により達成
される。

【００３６】第１３の課題は、請求項１３記載の「請求
項１から１２までのいずれかに記載のレーザ照明装置を
光源として備え、画像をスクリーンに投射することを特
徴とする画像表示装置」により達成される。また、上記
課題は、請求項１４記載の「請求項１３記載のレーザ照
明装置において、光源からの照明光が被投射体に照射さ
れ、被投射体の画像をスクリーンに投射する投射光学系
を有する画像表示装置」により、さらには、請求項１５
記載の「請求項１３記載のレーザ照明装置において、光
源からの照明光を偏向してスクリーンに画像を投射する
光偏向器を有する画像表示装置」により達成される。

【００３７】

【発明の実施形態】以下、図面を参照しながら本発明に
かかるレーザ照明装置およびこれを用いた画像表示装置
の実施形態について説明する。請求項１記載の発明に対
応するレーザ照明装置の一実施形態の態概念を図１に示
す。この実施形態にかかるレーザ照明装置は、基本的
に，図１において，一つのレーザ光源１と、このレーザ
光源１から出射した光を分割する分割部２と，分割され
た各光の角度と光路長を変える干渉性低減ユニット３と
を備えている。レーザ光源１は，固体レーザ，半導体レ
ーザ，ガスレーザなどであり，波長，高次の波長の有無
に制約はない。また，光を分割する分割部２は，例え
ば，透過率と反射率がそれぞれ異なる一連のミラーを直
線状に配列させたものからなる。したがって、光源１か
らのレーザ光は、一部が第１のミラーで反射され、第１
のミラーを透過した残りのレーザ光は一部が第２のミラ
ーで反射され、第２のミラーを透過した残りのレーザ光
は一部が第３のミラーで反射され、・・・というよう
に、反射と透過を繰り返しながら複数の光に分割され
る。分割された光相互の間隔は、等間隔であってもよい
し不等間隔であってもよい。図１では，１本の光線が５
本に分割されているが，分割数に制限はない。

【００３８】分割された複数の光線は，干渉性低減ユニ
ット３に入射する。このユニット３は以下に詳しくのべ
るが，複数のミラーで構成されたもの，または，透明光
学ガラス等から成形されたものであってもよい。図１に
示す実施形態では、透明光学ガラスからなり、このユニ
ット３内には入射した複数のレーザの進行方向を変える
複数の光学素子４が並んでいる。この光学素子４は，ユ
ニット３の入射面である底辺５に対してほぼ４５度の角
度で傾いたミラー面になっていて、各入射光は各光学素
子４によって９０度その進行方向を変えられる。ただ
し，この光学素子４の傾きは４５度に限定されるもので
なく，入射光の進行方向の変化も９０°に限定されるも
のではない。光方向を変えられた複数の光は，ユニット
３から出射されるが，上記複数の光学素子４は、ユニッ
ト３の入射面５からの距離が段階的に異なる位置に形成
されているため，出射される複数の光の光路長には差が
生じている。また、干渉性低減ユニット３の上記入射面
５と複数の光学素子４が並ぶ傾斜辺とのなす角度αは、
４５度以下、例えば３０℃程度になっていて、これによ
り、入射する光相互の間隔８ｄに対し、出射する光相互
の間隔は例えば８ｄ／２程度に狭まっている。

【００３９】ユニット３から出射した光を，始めに１本
の光を複数にしたときと逆の手順で，複数の透過率と反
射率の異なるミラーを用いて再び１本の光に統合すれ
ば，干渉性は低減される。ただし、干渉性低減効果をさ
らに望むのであれば、次に説明するように、上記干渉性
低減ユニットを複数用いるとよい。

【００４０】請求項２記載の発明に対応するレーザ照明
装置の実施形態の概念を図２に示す。複数の光を用いる
という考え方は，請求項１記載の発明と同様であるが，
請求項１記載の発明では光源が一つであるのに対し，こ
の実施形態では，複数の独立のレーザ光源７を用いるこ
とが異なる。この光源としては後で説明するが、例えば
レーザダイオードアレイを考えればよい。また，固体レ
ーザ，半導体レーザ，ガスレーザが複数並んだものであ
っても差し支えないし，これらのレーザを組み合わせた
ものであっても差し支えない。複数のレーザ光源７は独
立した光源であるため，複数のビーム間での干渉性は低
い。しかし，もともとレーザであるため，部分的ながら
スペックルは出現する。そこで，干渉性低減ユニット３
１を用いることにより，これらの互いに異なる光源から
出射したビームが重ね合わせられ，さらに干渉性を低減
することができる。干渉性低減ユニット３１は、前述の
干渉性低減ユニット３と実質同一の構成のもので、光の
入射面である底面５１と、入射した複数のレーザの進行
方向を変える複数の光学素子４１を有している。

【００４１】次に、請求項３記載の発明に対応するレー
ザ照明装置の実施形態について説明する。図２では、光
源７の数とユニット３１内の光学素子４１の数とが同じ
で、光源７と光学素子４１とが１対１の関係で対応して
いた。しかし，光源７とユニット内の光学素子４１の対
応関係は１対１でなくともよく，各光源７から出た光
を，請求項１記載の発明に対応する実施形態について述
べたように，反射率と透過率の異なる複数のミラーを用
いて分割し，分割されたそれぞれの光を光学素子４１に
対応させればよい。このような光分割を複数の光源７ご
とに行い、最終的に各光を統合させると，干渉性はさら
に低下され，スペックル低減には極めて効果的である。

【００４２】請求項１および２に対応する発明の概念を
表す図１，図２では，干渉性低減ユニットが１つしか描
かれていないが，これは一つに制限されるものでなく，
複数あった方が干渉性低減にはより効果的である。請求
項４記載の発明はこのような発想に基づくもので、その
実施形態の概念を図３に示す。このレーザ照明装置で
は，干渉性低減ユニットを３つ用いた場合を示してい
る。図３において、３つの干渉性低減ユニット３２、３
３、３４の形状はほぼ同一であり，大きさが異なる。す
なわち、これらは相似形をしている。相似比は任意であ
る。大きさが同じであってもよいが，この場合，ユニッ
ト数分だけスペースが大きくなるので、図３に示す実施
形態のように、相似比は光の進行方向に向かって順次小
さくなる方が好ましい。各ユニット３２、３３、３４の
反射面をなす光学素子は、いずれも入射面から直角に入
射した光を直角に反射するようになっている。そして、
第１のユニット３２の出射面５２と第２のユニット３３
の入射面５３が張り合わせられ、第２のユニット３３の
出射面５４と第３のユニット３４の入射面５５が張り合
わせられている。

【００４３】各ユニット３２、３３、３４は相似形であ
るため，複数の光の入射と反射は同じ条件で行われる。
複数の入射光は第１のユニット３２，第２のユニット３
３，第３のユニット３４と進んで行く。各ユニットは相
似形であるとともに、各ユニットにおいては、入射光の
相互間隔よりも出射光の相互間隔が狭くなるように反射
面からなる複数の光学素子が配置されているために，第
１のユニット３２に入射するときの光と光との間隔ｄ８
１は，第１のユニット３２、第２のユニット３３、第３
のユニット３４と進むうちに順次狭められ、第３のユニ
ット３４から出射する時の間隔ｄ’８２上記入射時の間
隔ｄ８１よりもかなり狭められている。このため，複数
のビームは平行を保ったまま，間隔のみが狭められ，こ
れにより複数のビームの成形，集光が可能となる。

【００４４】請求項５記載の発明にかかるレーザ照明装
置は，請求項４記載のレーザ照明装置において，干渉性
低減ユニットの相似比を定めたものである。ユニットが
Ｎ個あり，そのｉ番目（１＜ｉ＜Ｎ）の大きさを１番目
のユニットの１／２ｉとすると，ほぼｉ番目ユニットの
入射面である底辺の大きさを，ｉ―１番目のユニット
の、出射側の大きさに揃えることができ，効率的に干渉
性が低減できるだけでなく、装置の小型化をはかること
ができる。これは図３においては，第１のユニット３２
の光出射面５２の大きさが，第２のユニット３３の光出
射面である底面５３とほぼ揃うことである。各ユニット
において、光の通らないユニットの端部はなくても差し
支えない。

【００４５】請求項６記載の発明にかかるレーザ照明装
置では，複数の独立したレーザダイオードを用いること
を特徴としている。これは請求項２記載の発明に対応す
る実施形態を示す図２において，複数独立の光源７がレ
ーザダイオードからなるものと考えればよい。レーザダ
イオードは汎用性が高く，また光源自体の小型化，光源
間の間隔の省スペース化が可能であるため，装置の小型
化にも向いている。さらに，レーザダイオードを用いる
利点は，それ自体による干渉性の低減効果があることで
ある。複数の独立の光源を用いた場合，スペックルコン
トラストは，レーザアレイ数の平方根の逆数に比例する
（特開２０００−２６８６０３号公報参照）。このた
め，レーザダイオードアレイを用いるだけで，スペック
ルを低減することができ，さらに，干渉性低減ユニット
を用いることにより効率良く干渉性を低減することがで
きる。

【００４６】請求項７記載の発明に対応するレーザ照明
装置の実施形態の概念を図４に示す。図４はｉ番目の干
渉性低減ユニットを部分的に拡大して描いており，光線
はｉ―１番目のユニットから入射したものとして描いて
ある。これまで複数の光の行路長を変化させた場合，最
後のユニットから光が出射した後にビームを集める必要
があり，また複数の透過率と反射率の異なるミラーを用
いてビームを集める必要があった。これに対して図４に
示す実施形態によれば、干渉性低減ユニットの中で部分
的に光路長の異なる光を重ねることにより複数のビーム
を１本に近づけるものである。

【００４７】図４に示すように，光の方向を変える第１
の光学素子４２は，入射した光をほぼ１００％反射する
部分４２ａ，入射した光をほぼ１００％透過する部分４
２ｂ，そして，透過してきた光を１００％反射する部分
４２ｃの３つの部分を有してなる。そして，上記光学素
子４２に隣接する第２の光学素子４３には，直接入射す
る光を反射し，かつ，隣接の反射部４２ｃで反射された
光を透過させる部分４３ａが必要である。ここで、ユニ
ット内では光学素子４２は端部にあるものとし，これに
隣接する光学素子４３があり，ここからこの光学素子４
３と同様の光学素子が他方の端部まで配列されるものと
する。

【００４８】このようにすると，例えば図４において
は，光学素子４２を一旦透過した後反射された光１００
と，光学素子４３に直接反射された光１０１とが重な
り，これらの光は光路長さが異なっているため，干渉性
は低減する。また複数のユニット内で，このように光を
部分的に重ねることを繰り返せば，効率的に干渉性を低
減できる。ここでは，入射するビームの大きさが光学素
子以下の大きさを持つ必要がある。そのためには，例え
ばユニット入射時に、請求項１２記載の発明に対応する
実施形態について述べるように、コリメータレンズ等
で，ビームの断面形状を所定の形状に成形しておけばよ
い。

【００４９】既に説明したが，請求項８記載の発明に対
応する実施形態では，入射光に対するユニットの傾き，
例えば図１において光の入射面である底面５と複数の光
学素子４が配列された斜面とのなす角度αを、入射光が
光学素子４により変化させられる角度以下にするもので
ある。例えば，この角度αが４５度であれば，複数の光
の間隔は変化せず，４５度未満にすることにより，常に
複数の光の間隔を狭めていく配置にすることが可能であ
る。

【００５０】請求項９記載の発明に対応する実施形態
は，光の成形，集光率および程度を指定するものであ
る。これまでの実施形態で説明してきたように，ある程
度の大きさを持った複数の光がある間隔で配列された状
態でユニットに入射し，複数の相似形のユニットを抜け
る度に，光の断面が小さくなり，あるいは，光相互の間
隔が狭くなっていく。これは，上記のように、ユニット
の傾き角αと，入射光のサイズと，複数の光間の間隔ｄ
により定められる。間隔はｔａｎα・ｄに従って狭まっ
ていく。最終のユニットから出射したときの所望のサイ
ズを設定すれば，ユニットの上記傾き角度、必要なユニ
ット数，光学素子の数を求めることができる。

【００５１】請求項１０記載の発明に対応する実施形態
は，ユニットの構成が簡単になるように，光の進行方向
および光路長を変える光学素子を有するユニットがミラ
ーからなるものである。

【００５２】請求項１１記載の発明に対応する実施形態
は，光の進行方向および光路長を変える光学素子の調整
が不要となるように，光学素子が集まったユニットを一
体化するものである。また，ユニットを一体化すること
によってレーザ照明装置の小型化にも繋がる。このユニ
ットの素材は透明部材であれば良く，樹脂，ガラス，鉱
物などがよい。また，反射部，透過部には所望の反射
率，透過率が得られるように薄膜処理を行う。

【００５３】レーザ光源から出射した光は多少なりとも
発散し，光源と，ユニットまでの距離が長いと，ユニッ
ト内の光学素子以上の大きさにビームが広がってしまう
ことがある。そこで、請求項１２記載の発明に対応する
実施形態では、ビーム拡散に対する対応策を施してい
る。その概念を図５に示す。図５に示す実施形態は，配
列された複数のレーザ光源７１から出射し発散していく
光をできる限りコリメートレンズ７２により平行化使用
とするものであり、これにより，光利用効率を向上させ
るものである。

【００５４】請求項１３記載の発明は、請求項１から１
２までのいずれかに記載のレーザ照明装置を光源として
用いた画像表示装置（プロジェクタ）に関するものであ
る。既存のプロジェクタに使われている光源はランプで
ある。ランプの代わりにレーザを光源として用いること
は，光学系の設計，効率，安全性等の問題があり，中で
も、レーザ特有の干渉性によるスペックルにまつわる課
題が大きい。これまで説明してきたレーザ照明装置の実
施形態によれば，レーザの干渉性の低減が可能であるた
め，これを画像表示装置の光源として用い、画像をスク
リーンに投射するようにしても、投射画像にスペックル
のない画像を表示することが可能なプロジェクタを得る
ことができる。

【００５５】プロジェクタには、ライトバルブなどの被
投射体を使い、この被投射体に照明光を照射し、被投射
体の画像をスクリーンに投射する投射光学系を有する方
式と，ポリゴンモータまたはガルバノミラーなどの光偏
向器を用いて光源からの光を偏向し、スクリーン上を走
査することによって画像を表示するスキャン方式とがあ
るが，本発明にかかるレーザ照明装置は光源部分である
ため、光源以降の光学系には影響を与えず，どちらの方
式にも利用可能である。

【００５６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば，一つのビ
ームを複数のビームに分割し、分割した複数の光の進行
方向と光路長とを変える光学素子が集まった干渉性低減
ユニットを具備しているため，干渉性の低いレーザ光源
装置を提供することができる。

【００５７】請求項２記載の発明によれば，複数の独立
のレーザを使い，かつ、上記干渉性低減光学ユニットを
用いるため、より一層良好にスペックルを低減すること
ができるレーザ照明装置を提供することができる。

【００５８】請求項３記載の発明によれば，複数の独立
のレーザを用い，さらにその個々の光を複数に分割し，
各分割光を干渉性低減ユニットに導いて干渉性を低減す
るようにしたため，スペックルの生じないレーザ照明装
置を提供することができる。

【００５９】請求項４記載の発明によれば，請求項１、
２また３記載の発明において、干渉性低減ユニットを複
数具備し、各干渉性低減ユニットは相似形としたため，
光学配置が簡単でかつ装置の小型化を図ることができる
レーザ照明装置を提供することができる。

【００６０】請求項５記載の発明によれば，請求項１、
２、３または４記載の発明において，干渉性低減ユニッ
トが複数あり、各ユニットは相似形でその相似比がユニ
ット数に比例するため，小型化を図ることができるレー
ザ照明装置を提供することができる。

【００６１】請求項６記載の発明によれば，請求項２ま
たは３記載の発明において，複数の独立したレーザ光源
として、汎用性の高いレーザダイオードアレイを用いる
ため，設計が簡単でかつ装置の小型化を図ることがで
き，なおかつ大幅な干渉性低減を図ることができるレー
ザ照明装置を提供することができる。

【００６２】請求項７記載の発明によれば，請求項１か
ら６のいずれかに記載の発明において，半透過な反射体
を用いるため，反射を繰り返す度に光のサイズを小さく
でき，かつ干渉性の低減を図ることができるレーザ照明
装置を提供することができる。

【００６３】請求項８記載の発明によれば，請求項１か
ら７のいずれかに記載の発明において，干渉性低減ユニ
ットの角度が入射光の変化角度以下であるため，反射を
繰り返す毎にビーム間隔が狭まり，あるいはビームが重
なり，これによって干渉性を低減することができ，かつ
ビームの成形を行うことができるレーザ照明装置を提供
することができる。

【００６４】請求項９記載の発明によれば，請求項１か
ら８のいずれかに記載の発明において，干渉性低減ユニ
ットの入射光に対する部位の角度および，ユニットの数
により，効率のよい所望のビーム成形が可能なレーザ照
明装置を提供することができる。

【００６５】請求項１０記載の発明によれば，請求項１
から９のいずれかに記載の発明において，干渉性低減ユ
ニットがミラーで構成されるため、汎用性の高いレーザ
照明装置を提供することができる。

【００６６】請求項１１記載の発明によれば，請求項１
から９のいずれかに記載の発明において，干渉性低減ユ
ニットが，一つの光学素子からなるものであるため，構
成が簡単で，小型化が可能なレーザ照明装置を提供する
ことができる。

【００６７】請求項１２記載の発明によれば，請求項２
から１１のいずれかに記載の発明において，複数のレー
ザ光源と１番目のユニットとの間に複数の光源の数だけ
コリメートレンズが設けられているため，光の利用効
率，集光率を向上させることができるレーザ照明装置を
提供することができる。

【００６８】請求項１３記載の発明によれば，請求項２
から１２のいずれかに記載のレーザ照明装置を光源とし
て備え，画像をスクリーンに投射する画像表示装置を構
成したため、請求項１から１２までのいずれかに記載の
レーザ照明装置により、干渉性の低いレーザ光を得るこ
とが可能なため，表示画像におけるスペックルを低減す
ることが可能なレーザを光源とした画像表示装置を提供
することができる。

【００６９】請求項１４および１５記載の発明において
も、請求項１３記載の発明と同様の効果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるレーザ照明装置の一実施形態を
示す光学配置図である。

【図２】本発明にかかるレーザ照明装置の別の実施形態
を示す光学配置図である。

【図３】本発明にかかるレーザ照明装置のさらに別の実
施形態を示す光学配置図である。

【図４】本発明にかかるレーザ照明装置のさらに別の実
施形態の要部を示す光学配置図である。

【図５】本発明にかかるレーザ照明装置のさらに別の実
施形態を示す光学配置図である。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２ 分割光学素子 ３ ユニット ４ 光学素子 ７ レーザ光源 ３１ ユニット ３２ ユニット ３３ ユニット ４１ 分割光学素子 ４２ 第１の光学素子 ４３ 第２の光学素子 ７１ レーザ光源 ７２ コリメートレンズ

フロントページの続き (72)発明者 加藤 幾雄 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 亀山 健司 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 滝口 康之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 5C058 EA05 EA13 EA14 EA42 5F072 AB13 JJ20 KK05 KK15 KK30 YY20

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源と，このレーザ光源から出射
   される光を複数の光に分割する分割光学素子と，分割し
   た複数の光の進行方向を変えかつ複数の光の光路長をそ
   れぞれ変える光学素子が集まったユニットとを有するこ
   とを特徴とするレーザ照明装置。
2. 【請求項２】 複数の独立したレーザ光源と，この複数
   の独立したレーザ光源から出射される複数の独立な光の
   進行方向を変えかつ複数の光の光路長をそれぞれ変える
   光学素子が集まったユニットとを有することを特徴とす
   るレーザ照明装置。
3. 【請求項３】 複数の独立したレーザ光源と，この複数
   の独立したレーザ光源から出射される複数の独立な光を
   複数の光に分割するために上記複数の独立したレーザ光
   源の数だけ配置された分割光学素子と、上記複数の独立
   したレーザ光源から出射される複数の独立な光の進行方
   向を変えかつ複数の光の光路長をそれぞれ変える光学素
   子が集まったユニットとを有することを特徴とするレー
   ザ照明装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載のレーザ照明
   装置において，上記ユニットが複数あり，上記ユニット
   の形状はそれぞれ相似形であることを特徴とするレーザ
   照明装置。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３または４記載のレーザ
   照明装置において，相似形の上記ユニットがＮ個あると
   き，ｉ番目（１＜ｉ＜Ｎ）のユニットの大きさは，１番
   目のユニットの１／２ｉ倍であることを特徴とするレー
   ザ照明装置。
6. 【請求項６】 請求項２または３記載のレーザ照明装置
   において，上記複数の独立したレーザ光源がレーザダイ
   オードアレイであることを特徴とするレーザ照明装置。
7. 【請求項７】 請求項，１，２，３，４，５または６記
   載のレーザ照明装置において，上記ユニットの数は２以
   上で，上記ユニットにおける光の進行方向を変えかつ光
   路長をそれぞれ変える前記光学素子を第１の光学素子と
   したとき，この第１の光学素子以外に，光の進行方向を
   変えかつ光路長をそれぞれ変える第２の光学素子を有
   し，第１の光学素子はレーザ光源から出射された光の一
   部を反射し光の残り部分を透過させ，この透過した光を
   上記第二の光学素子が反射することを特徴とするレーザ
   照明装置。
8. 【請求項８】 請求項１，２，３，４，５，６または７
   記載のレーザ照明装置において，上記ユニットの入射光
   に対する部位の角度が，光源から出射した光が光学素子
   により進行方向を変えられる角度以下であることを特徴
   とするレーザ照明装置。
9. 【請求項９】 請求項１，２，３，４，５，６，７また
   は８記載のレーザ照明装置において，複数あるユニット
   のうちｎ番目のユニットに複数の反射体が等間隔に配列
   され，その間隔はｄｎであり，この間隔ｄｎで複数の光
   が入射し，また上記ユニットに入射する光に垂直な方向
   と複数の光学素子とのなす角度をα度としたとき，ユニ
   ットから出射する複数の光の間隔はｔａｎα・ｄｎであ
   り，さらにｎ番目以降のユニットから出射するときに複
   数の光の間隔がこの比率で狭まっていくことを特徴とす
   るレーザ照明装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から９までのいずれかに記載
    のレーザ照明装置において、上記ユニットがミラーから
    なることを特徴とするレーザ照明装置。
11. 【請求項１１】 請求項１から９までのいずれかに記載
    のレーザ照明装置において、上記ユニットが１つの光学
    素子からなることを特徴とするレーザ照明装置。
12. 【請求項１２】 請求項２から１１までのいずれかに記
    載のレーザ照明装置において，複数のレーザ光源と１番
    目のユニットとの間に上記複数の光源の数だけコリメー
    トレンズが設けられていることを特徴とするレーザ照明
    装置。
13. 【請求項１３】 請求項１から１２までのいずれかに記
    載のレーザ照明装置を光源として備え、画像をスクリー
    ンに投射することを特徴とする画像表示装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のレーザ照明装置にお
    いて、光源からの照明光が被投射体に照射され、被投射
    体の画像をスクリーンに投射する投射光学系を有する画
    像表示装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載のレーザ照明装置にお
    いて、光源からの照明光を偏向してスクリーンに画像を
    投射する光偏向器を有する画像表示装置。