JP2003131165A - Lighting device and image display device provided with laser light source - Google Patents

Lighting device and image display device provided with laser light source

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JP2003131165A
JP2003131165A JP2001327594A JP2001327594A JP2003131165A JP 2003131165 A JP2003131165 A JP 2003131165A JP 2001327594 A JP2001327594 A JP 2001327594A JP 2001327594 A JP2001327594 A JP 2001327594A JP 2003131165 A JP2003131165 A JP 2003131165A
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JP
Japan
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lens
light source
plane
group
laser light
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Application number
JP2001327594A
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Japanese (ja)
Inventor
Kayo Sugiyama
香葉 杉山
Hiroshi Suganuma
洋 菅沼
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformize the intensity distribution in a lighting device in which a parallelized light source is used. SOLUTION: A collimate lens 2 is arranged for the parallelized light source 1, light beams collimated with the lens are composited with a first lens L1. Further, the light beams are spatially divided by arranging a group of lens arrays ML1 and ML2, superimposed by using a second lens group L2, and projected on a face to be illuminated via a third lens (or lens group), thus a uniformized light intensity distribution is obtained.

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、並列化レーザー光
源を用いた照明装置において強度分布の均一化を実現す
るための技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for realizing a uniform intensity distribution in an illuminating device using parallel laser light sources.

【0002】[0002]

【従来の技術】プロジェクションディスプレイと称する
画像表示装置では、空間変調器として液晶パネルや、D
MD(Digital Micromirror Device)等が用いられてき
たが、近時、マイクロマシン技術によるアクティブ駆動
式のグレーティング(回折格子)を用いたディスプレイ
が開発されて注目を集めている。使用する回折格子型素
子は、「グレーティングライトバルブ(Grating Light
Valve)」(以下、「GLV」と略記する。)と呼ば
れ、従来の空間変調器を使った場合に比べて、継ぎ目の
ない(シームレス)、鮮明で明るい画像を表示できるこ
と及びマイクロマシン技術を用いて安価なコストで作成
できること、そして、高速動作が可能であること等の特
長を有しているため、注目されている。
2. Description of the Related Art In an image display device called a projection display, a liquid crystal panel or a D is used as a spatial modulator.
MD (Digital Micromirror Device) and the like have been used, but recently, a display using an active drive type grating (diffraction grating) by a micromachine technology has been developed and attracted attention. The diffraction grating type element used is "Grating Light valve (Grating Light valve
Valve) ”(hereinafter abbreviated as“ GLV ”), which is capable of displaying a seamless (clear), clear and bright image, and uses micromachine technology, as compared with the case of using a conventional spatial modulator. It has attracted attention because it has the features of being able to be produced at a low cost and at high speeds.

【0003】このGLVを用いて画像を形成するには、
回折光のうち、0次光を遮光して、±1次光だけを透過
させるシュリーレンフィルタリングが必要である。
To form an image using this GLV,
Of the diffracted light, Schlieren filtering that blocks the 0th order light and transmits only the ± 1st order light is necessary.

【0004】図23はシュリーレンフィルター光学系a
の要部について示したものである。図示しない光源から
の光が、シリンドリカルレンズL0により集光されてG
LVに照射され、その回折光がレンズL1、シュリーレ
ンフィルターF、レンズL2をこの順で透過して出射さ
れる。
FIG. 23 shows a Schlieren filter optical system a.
It shows the main part of. Light from a light source (not shown) is condensed by the cylindrical lens L0 and G
The LV is irradiated, and the diffracted light is transmitted through the lens L1, the schlieren filter F, and the lens L2 in this order and emitted.

【0005】尚、図中に示す光線「lt(+1)、lt
(0)、lt(−1)」はGLVによる回折光を表して
おり、「lt(+1)」が+1次回折光、「lt
(0)」が0次(回折)光、lt(−1)が−1次回折
光をそれぞれ示しており、シュリーレンフィルタリング
により0次光だけが遮光される。
The rays "lt (+1), lt shown in FIG.
“(0), lt (−1)” represents the diffracted light by GLV, “lt (+1)” is the + 1st-order diffracted light, and “lt
“(0)” indicates the 0th order (diffracted) light and lt (−1) indicates the −1st order diffracted light, and only the 0th order light is blocked by the Schlieren filtering.

【0006】GLVとしては反射型の素子が用いられて
おり、メンブレンと呼ばれる多数の微小リボンがエアギ
ャップをもって基板上に並列配置された構成を有してい
る。そして、GLVの状態のうち、第一の状態(ピクセ
ル消灯時)では全てのリボンの位相が揃えられる結果、
±1次回折光は発生しない(反射光のみ)が、第二の状
態(ピクセル点灯時)では、リボンが1つおきに静電気
力により基板側に引き付けられて反射型回折格子が形成
される結果、±1次回折光が発生する。そして、この±
1次回折光のみを選択するために、GLVのフーリエ面
で空間的フィルタリング(シュリーレンフィルタリン
グ)を行うことが必要とされる。
A reflection type element is used as the GLV, and has a structure in which a large number of minute ribbons called membranes are arranged in parallel on a substrate with an air gap. Then, of the GLV states, in the first state (when the pixels are turned off), the phases of all ribbons are aligned,
± 1st order diffracted light is not generated (only reflected light), but in the second state (when the pixel is lit), every other ribbon is attracted to the substrate side by the electrostatic force to form a reflection type diffraction grating. ± 1st order diffracted light is generated. And this ±
In order to select only the first-order diffracted light, it is necessary to perform spatial filtering (Schlieren filtering) in the Fourier plane of GLV.

【0007】尚、ここで、フィルタリングのコントラス
トを上げるためには、入射光線の回折方向の角度範囲を
充分に狭くしておくことが必要である。これは、入射光
線が広がりをもっていると、フィルタリング面上での光
線入射値について広がりができるため、消光時に漏れ光
が生じてしまうためである。
Here, in order to increase the filtering contrast, it is necessary to sufficiently narrow the angular range of the incident light in the diffraction direction. This is because if the incident light beam has a spread, the light beam incident value on the filtering surface can be spread, so that leakage light occurs at the time of extinction.

【0008】このような光学系に用いる光源としては、
半導体レーザーが挙げられる。近年、半導体レーザーの
短波長化、高出力化が進んでいるため、レーザーディス
プレイやレーザープリンタ等における照明光学系の光源
としての利用可能性が高まっている。
As a light source used for such an optical system,
A semiconductor laser may be used. 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor lasers have been shortened in wavelength and have been increased in output, and therefore, their availability as a light source for an illumination optical system in a laser display, a laser printer or the like is increasing.

【0009】例えば、GLV照明用に、半導体レーザー
アレイバーを用いた光学系が提案されており、その構成
例を図24に示す。
For example, an optical system using a semiconductor laser array bar has been proposed for GLV illumination, and its structural example is shown in FIG.

【0010】光軸を含む第一の面(これを「x面」とい
う。)内における照明光学系bの構成と、光軸を含み、
かつx面に直交する第二の面(これを「y面」とい
う。)内における照明光学系bの構成をそれぞれ示して
いる。
The configuration of the illumination optical system b in the first plane including the optical axis (this is referred to as "x plane") and the optical axis are included,
In addition, the configuration of the illumination optical system b in the second plane orthogonal to the x plane (this is referred to as the "y plane") is shown.

【0011】半導体レーザーアレイバーcは、図示しな
い複数のエミッター(出射源あるいは放射源)が並列配
置された並列化光源として構成されており、それらのエ
ミッターから出射した光は、コリメートレンズd、eを
透過した後、レンズf乃至iを経て、集光用シリンドリ
カルレンズjを透過し、カバーガラスkを介してGLV
に照射される。
The semiconductor laser array bar c is configured as a parallel light source in which a plurality of emitters (emission sources or radiation sources) (not shown) are arranged in parallel, and the light emitted from these emitters collimate lenses d and e. Through the lenses f to i, the condensing cylindrical lens j, and the GLV through the cover glass k.
Is irradiated.

【0012】尚、コリメートレンズeは、多数のレンズ
エレメントを配置したマイクレンズアレイである。ま
た、半導体レーザーアレイバーcの出射端面、レンズf
の像側焦点面、GLVの(線状領域への)照射面につい
ては光学的に共役関係とされる。
The collimator lens e is a microphone lens array in which a large number of lens elements are arranged. In addition, the emitting end face of the semiconductor laser array bar c and the lens f
The image-side focal plane and the GLV irradiation surface (to the linear region) are optically conjugate.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザーを
光源とする照明装置に要求される事項として、照明の均
一性が高いこと、平行光が得られること、スペックルノ
イズがないこと(又は目立たないこと)が挙げられる
が、従来の照明装置にあってはこれらの事項の中でも、
特に均一性について充分に満足のいく特性が得られない
か又は所望の特性を得るまでに費やす労力の負担が大き
いことが問題となっている。
By the way, what is required of an illuminating device using a laser as a light source is that the uniformity of illumination is high, parallel light can be obtained, and there is no speckle noise (or it is inconspicuous). However, in the case of conventional lighting devices, among these items,
In particular, there is a problem in that a sufficiently satisfactory characteristic with respect to uniformity cannot be obtained, or the burden of labor required for obtaining a desired characteristic is large.

【0014】例えば、半導体レーザーアレイバーを構成
する各エミッターの強度分布が不均一であったり、光利
用効率が低いといったこと等が挙げられる。
For example, the intensity distribution of each emitter constituting the semiconductor laser array bar is non-uniform and the light utilization efficiency is low.

【0015】尚、均一性が悪いと効率の低下に繋がり、
高輝度化等への支障を来す原因となり、また、ディスプ
レイ装置等ではダイナミックレンジを充分にとれなくな
る等の弊害をもたらす虞がある。
If the uniformity is poor, it leads to a decrease in efficiency.
This may cause problems such as high brightness, and may bring about an adverse effect such that the display device or the like cannot have a sufficient dynamic range.

【0016】そこで、本発明は、並列化レーザー光源を
用いた照明装置において、強度分布の均一化を実現する
ことを課題とする。
Therefore, an object of the present invention is to realize a uniform intensity distribution in an illuminating device using a parallelized laser light source.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するために、並列化光源に対してコリメートを行
うための第一のレンズアレイ又はレンズアレイ群を配置
し、これによってコリメートされた光線を、第一のレン
ズ又はレンズ群により合成するとともに、さらに第二の
レンズアレイ又はレンズアレイ群を配置して光線を空間
的に分割してから、第二のレンズ又はレンズ群を用いて
重ね合わせて、第三のレンズ又はレンズ群を介して照明
面に投影することで、均一化された光強度分布が得られ
るように構成したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first lens array or a lens array group for performing collimation with respect to a parallelized light source, and the first lens array or the lens array group is collimated thereby. The rays are combined by the first lens or lens group, and the second lens array or lens array group is further arranged to spatially divide the ray, and then the second lens or lens group is used. By superimposing them and projecting them onto the illumination surface through the third lens or lens group, a uniform light intensity distribution can be obtained.

【0018】従って、本発明によれば、並列化光源から
のレーザー光を第一のレンズアレイ(又はレンズアレイ
群)でコリメートして、その合波像を第二のレンズアレ
イ(又はレンズアレイ群)で空間的に分割した後、再び
重ね合わせることによって、均一な強度分布をもった照
明光を得ることができる。
Therefore, according to the present invention, the laser light from the parallelized light source is collimated by the first lens array (or lens array group), and the combined image is obtained by the second lens array (or lens array group). After spatially dividing with), it is possible to obtain illumination light having a uniform intensity distribution by overlapping again.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明は、並列化光源(半導体レ
ーザーアレイ等)からのレーザー光を用いるとともに、
均一化された光強度分布の照明光を得るための光学的構
成に関するものである。例えば、画像表示装置への適用
においては、フロントプロジェクション(前面投射)
型、リアプロジェクション(背面投射)型のレーザーデ
ィスプレイ等が挙げられるが、その他、レーザープリン
タ、あるいはディジタル画像データから映画フィルムへ
の記録装置等、印刷や記録を含む画像装置に幅広く用い
ることができる。勿論、本発明に係る照明装置のレーザ
ー核融合への適用や、レーザー加工あるいは計測等の用
途において均一化された照明光を必要とする場合に本発
明を適用することで精度等の向上に寄与することが可能
である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention uses laser light from a parallel light source (semiconductor laser array etc.),
The present invention relates to an optical configuration for obtaining illumination light having a uniform light intensity distribution. For example, in application to image display devices, front projection (front projection)
Type, rear projection (rear projection) type laser display, and the like, but can be widely used in other image devices including printing and recording, such as a laser printer or a recording device for recording digital image data on motion picture film. Of course, the application of the illumination device according to the present invention to laser fusion, and the application of the present invention when uniform illumination light is required for applications such as laser processing or measurement contributes to improvement in accuracy and the like. It is possible to

【0020】本発明に係る照明装置の具体的な構成につ
いて説明する前に、本発明の原理的な説明を行う。
Before explaining the specific structure of the lighting apparatus according to the present invention, the principle of the present invention will be described.

【0021】先ず、本発明では並列化光源からのレーザ
ー光線を用いることが前提とされる。尚、各光線につい
ては異なるレーザー光又は異なる偏光状態の光であって
も良い。以下では、説明の便宜上、複数の光源が並列に
配置された構成を有する並列化光源として半導体レーザ
ーアレイを用いるものとする。
First, the present invention is premised on using a laser beam from a parallel light source. Each light beam may be a different laser beam or a light beam having a different polarization state. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that a semiconductor laser array is used as a parallelized light source having a configuration in which a plurality of light sources are arranged in parallel.

【0022】並列化光源に対してコリメートを行うため
に第一のレンズアレイ(又はレンズアレイ群)を配置す
る。当該レンズアレイには、例えば、複数のレンズエレ
メントを一体として形成したものが使用され、並列化光
源からの各光線に対するコリメートレンズとして機能す
る。
A first lens array (or lens array group) is arranged for collimating the parallelized light sources. For the lens array, for example, one in which a plurality of lens elements are integrally formed is used, and the lens array functions as a collimating lens for each light beam from the parallelized light source.

【0023】第一のレンズアレイ(又はレンズアレイ
群)によりコリメートされた光線は、第一のレンズ(又
はレンズ群)により合成される。
The light rays collimated by the first lens array (or lens array group) are combined by the first lens (or lens group).

【0024】そして、さらに第二のレンズアレイ(又は
レンズアレイ群)を配置することにより光線を空間的に
分割する。第二のレンズアレイについては、複数のレン
ズエレメントが一体として形成された単一のものを使用
する形態と、複数のレンズアレイを組み合わせてレンズ
アレイ群とした形態が挙げられる。また、レンズアレイ
として、球面レンズアレイやシリンドリカルレンズアレ
イ、屈折率分布型レンズアレイを用いる形態、あるい
は、これらと同等又は等価な光学的作用を有する回折型
光学素子を用いる形態が挙げられる(この事について
は、上記第一のレンズアレイについても同様であ
る。)。
Then, by arranging a second lens array (or lens array group), the light beam is spatially divided. As the second lens array, there are a form in which a single one in which a plurality of lens elements are integrally formed is used and a form in which a plurality of lens arrays are combined to form a lens array group. Further, as the lens array, a spherical lens array, a cylindrical lens array, a gradient index lens array, or a diffractive optical element having an optical action equivalent to or equivalent to these is used. The same applies to the above-mentioned first lens array).

【0025】それから、第二のレンズ(又はレンズ群)
により光を重ね合わせ、第三のレンズ(又はレンズ群)
を介して照明面に投影することで、均一な強度分布をも
った照明光を得る。このような照明光を、例えば、GL
V等の線状領域に対して照射することにより均一な照明
を行えるが、一次元照明(線状照明)に限らず2次元の
均一照明への応用も可能である。
Then, the second lens (or lens group)
The light is superposed by the third lens (or lens group)
By projecting onto the illumination surface via, the illumination light having a uniform intensity distribution is obtained. Such illumination light is, for example, GL
Although uniform illumination can be performed by irradiating a linear region such as V, the present invention is not limited to one-dimensional illumination (linear illumination) and can be applied to two-dimensional uniform illumination.

【0026】先ず、ビームの重ね合わせによる均一化方
法について、図1、図2を用いて説明する。
First, a homogenizing method by superimposing beams will be described with reference to FIGS.

【0027】図1は、ガウシアンビーム(強度分布がガ
ウス分布をもつ)について、分割と合波による強度分布
の均一化について概念的に示している。即ち、左側に示
すガウシアンビームの分布曲線Gに対して、中央の図に
示すように、破線の縦線で3つの部分(ビームの中央部
G1と、2つの裾部分G2、G3)に分割する。そし
て、矢印で示すように、裾部分G2、G3をそれぞれビ
ームの中央部G1に移動させて重ね合わせることによ
り、ほぼ均一化された強度分布が得られる。
FIG. 1 conceptually shows the homogenization of the intensity distribution by division and multiplexing for a Gaussian beam (the intensity distribution has a Gaussian distribution). That is, as shown in the center figure, the Gaussian beam distribution curve G shown on the left side is divided into three parts (the central part G1 of the beam and the two hem parts G2 and G3) by a broken vertical line. . Then, as shown by the arrows, by moving the skirt portions G2 and G3 to the central portion G1 of the beam and overlapping them, a substantially uniform intensity distribution can be obtained.

【0028】このことは重ね合わせの条件にも依るが、
ガウシアンビームに限らず、一般的な強度分布をもつレ
ーザー光についても適用することができ、例えば、図2
に示すように、強度分布gがやや不均一なビームについ
て、横軸方向に沿って複数の部分g1、g2、g3に分
割するとともに、それらをビームの中央部g1に寄せ集
めて重ね合わせることで(図の周縁部分については無視
する。)、強度分布の均一化が可能となる。
This depends on the condition of superposition,
The present invention can be applied not only to Gaussian beams but also to laser light having a general intensity distribution.
As shown in, by dividing a beam having a slightly nonuniform intensity distribution g into a plurality of portions g1, g2, g3 along the horizontal axis direction, and by superimposing them on the central portion g1 of the beam. (Ignore the peripheral portion of the figure.) It is possible to make the intensity distribution uniform.

【0029】このようにガウシアン分布あるいは不規則
な強度分布であっても、分布に関する分割と重ね合わせ
によって、強度分布が平均化されて均一性が高まること
が分かる。そして、そのためには、レンズアレイ(マイ
クロレンズアレイ)を用いれば良い。
As described above, even with a Gaussian distribution or an irregular intensity distribution, it can be seen that the intensity distribution is averaged and the uniformity is enhanced by dividing and superimposing the distribution. For that purpose, a lens array (microlens array) may be used.

【0030】図3は、レンズアレイcを用いた場合のN
(=3):1の結像関係について示している。レンズア
レイcを構成するレンズエレメントeについては便宜上
3個とし、その物体側にそれぞれ配置された、3つの上
向き矢印から発した光が、各エレメントeをそれぞれ透
過した後で、合成用の結像レンズd(図には1枚のレン
ズで代表して示すが、レンズ群の場合も含む。)を透過
して結像される(下向きのやや長い矢印により倒立像を
示す。)。
FIG. 3 shows N when the lens array c is used.
The image formation relationship of (= 3): 1 is shown. For the sake of convenience, the number of lens elements e constituting the lens array c is three, and the light emitted from the three upward arrows arranged on the object side passes through the respective elements e and then forms an image for composition. An image is formed by passing through a lens d (a single lens is shown in the figure as a representative, but the case of a lens group is also included) (the inverted image is indicated by a slightly long downward arrow).

【0031】各レンズエレメントeの中心軸に対して等
しい物体高から出た光線は、レンズdの像側焦点面にお
いて全て重ね合わされる。従って、レンズアレイの入射
側焦点面を分割してレンズの焦点面に重ね合わせること
ができる。
Light rays emitted from the same object height with respect to the central axis of each lens element e are all superposed on the image side focal plane of the lens d. Therefore, the incident side focal plane of the lens array can be divided and overlapped with the focal plane of the lens.

【0032】図4は、光源共役な光学系(分割合成光学
系)についての原理的な説明図であり、図の上側には、
光軸を含むx面内における構成を示し、下側には、光軸
を含み、かつx面に直交するy面内における構成を示し
ている。
FIG. 4 is a principle explanatory view of a light source-conjugated optical system (splitting / combining optical system).
The configuration in the x-plane including the optical axis is shown, and the configuration in the y-plane including the optical axis and orthogonal to the x-plane is shown on the lower side.

【0033】使用する並列化光源1としては半導体レー
ザーアレイを想定し、各エミッターからの光線が、マイ
クロレンズを使ったコリメートレンズ2(2f、2s)
によってコリメートされるものとする(「2s」が前記
した第一のレンズアレイに相当する。)。つまり、GL
Vの回折光をシュリーレンフィルターで高いコントラス
トをもって分離するためには、y面内でコリメートされ
た平行光でなければならない。ここでは、一例として、
独国LIMO社製のレンズユニットを用いる。尚、この
レンズユニットは、半導体レーザーの「Fast Axis」 、
「Slow Axis」の各軸方向の発散をコリメートするシリ
ンドリカルレンズを組み合わせた構成を有し、その一方
「Fast Axis Collimator」(FAC)が非球面シリンドリカ
ルレンズとされ(図の「2f」参照)、他方「Slow Ax
is Collimator」(SAC)が、LD(レーザーダイオード)
アレイバーのエミッターの配列ピッチ及び発散角に合わ
せた球面シリンドリカルレンズアレイである(図の「2
s」参照)。そして、LDアレイバーのエミッターにつ
いては、高出力化のために、発光領域幅が数十乃至数百
μmのブロードエリアのものを用いる。
A semiconductor laser array is assumed as the parallel light source 1 to be used, and the light rays from the respective emitters are collimated lenses 2 (2f, 2s) using microlenses.
Collimate (“2s” corresponds to the first lens array described above). That is, GL
In order to separate the diffracted light of V with a high contrast by the Schlieren filter, it must be collimated parallel light in the y-plane. Here, as an example,
A lens unit manufactured by LIMO of Germany is used. In addition, this lens unit is a semiconductor laser "Fast Axis",
It has a configuration in which a cylindrical lens that collimates the divergence in each axial direction of the "Slow Axis" is combined, while the "Fast Axis Collimator" (FAC) is an aspherical cylindrical lens (see "2f" in the figure), while the other `` Slow Ax
is Collimator "(SAC) is an LD (laser diode)
It is a spherical cylindrical lens array that matches the array pitch and divergence angle of the emitters of the array bar (see "2 in the figure").
s "). For the emitter of the LD array bar, a broad area with a light emitting region width of several tens to several hundreds of μm is used in order to increase the output.

【0034】LDアレイバーの発散角が大きな、活性層
に垂直な面内(y面内)では、全てのエミッターからの
光線は、非球面シリンドリカルレンズとされる2fによ
ってコリメートされる。LDの活性層については、通常
その厚みが1μm程度であるため、ほぼ点光源とみなす
ことができるから、コリメートによりy面内ではほぼ完
全な平行光を得ることができる。
In the plane perpendicular to the active layer (in the y plane) where the divergence angle of the LD array bar is large, the rays from all the emitters are collimated by 2f which is an aspherical cylindrical lens. Since the thickness of the active layer of the LD is usually about 1 μm, it can be regarded as a point light source. Therefore, collimation makes it possible to obtain almost perfect parallel light in the y plane.

【0035】他方、活性層と平行な面内(x面内)で
は、エミッターの発光領域が広がりをもつために、完全
な平行光とはならずに、出射光線の発散角に関して広が
りをもつことになる。
On the other hand, in the plane parallel to the active layer (in the x-plane), since the light emitting region of the emitter has a spread, the light is not perfectly parallel and has a spread with respect to the divergence angle of the emitted light. become.

【0036】LDアレイバーはx面内で多数のエミッタ
ーを並列配置させたものであるから、各エミッターに対
してマイクロレンズを1個ずつ対応させ、それぞれに対
してコリメーションを行う必要があり、そのために、上
記2sではx面内においてシリンドリカルレンズアレイ
を複数配置させて、各エミッターに対して当該面内で最
適なコリメーションが行われる構成になっている。
Since the LD array bar has a large number of emitters arranged in parallel in the x-plane, it is necessary to associate one microlens with each emitter and perform collimation for each. In the above 2s, a plurality of cylindrical lens arrays are arranged in the x-plane, and the optimal collimation is performed in the plane for each emitter.

【0037】通常、LDの発散角に関して、y面内では
x面内に較べて遥かに大きな発散角をもつが、LIMO
社製のレンズユニットでは、x面内とy面内とで別個の
シリンドリカルレンズを用いるので、出射ビーム径をそ
れぞれ独立に制御して所望のビーム径にすることができ
る。尚、シリンドリカルレンズではなく、通常の回転対
称性を有する球面レンズアレイ等を用いた場合であって
も、LDの出射端面に対して、それ以降に配置される光
学素子を含む光学系における共役関係と原理的に全く同
様にすることが可能であるが、x面内及びy面内のコリ
メーションについて焦点距離を独立に設定できれば、最
終的な照明領域のサイズに対して自由度が上げられるの
で、設計が容易になる。また、LDの発光領域が大きく
なれば、光源の非点収差が大きくなるので、これを補正
するためにも、シリンドリカルレンズにより構成された
コリメートモジュールが最適である。
Normally, with respect to the divergence angle of the LD, the divergence angle in the y plane is much larger than that in the x plane.
Since the lens unit manufactured by the company uses separate cylindrical lenses for the x-plane and the y-plane, the emitted beam diameters can be independently controlled to obtain desired beam diameters. Even when a spherical lens array or the like having a normal rotational symmetry is used instead of the cylindrical lens, the conjugate relationship in the optical system including the optical elements arranged after that with respect to the emission end face of the LD. However, if the focal lengths of the collimation in the x plane and the y plane can be set independently, the degree of freedom with respect to the size of the final illumination area can be increased. Design becomes easy. Further, as the light emitting area of the LD becomes larger, the astigmatism of the light source becomes larger. Therefore, in order to correct this as well, the collimating module constituted by the cylindrical lens is optimal.

【0038】図4のx面内での光学的作用について説明
すると、LDのエミッター像は、初段のレンズL1(前
記第一のレンズに相当する。)の出射側焦点面にできる
(図の矢印A参照)。この像は、全てのエミッターに係
る像が同じ場所において重ね合わされたものであるた
め、たとえ一つのエミッターが劣化した場合であって
も、照明光の一部について欠落を招くものではない。ま
た、重ね合わせにより、エミッター間でのばらつきも平
均化される。
Explaining the optical action in the x plane of FIG. 4, the emitter image of the LD can be formed on the focal plane on the exit side of the first stage lens L1 (corresponding to the first lens) (arrow in the figure). (See A). Since this image is obtained by superimposing the images of all the emitters at the same place, even if one emitter is deteriorated, a part of the illumination light is not lost. In addition, due to the superposition, variations among the emitters are also averaged.

【0039】このエミッターの像面に対して、第一のマ
イクロレンズアレイML1(焦点距離を「f」とす
る。)を配置するとともに、その後方(出射側)におい
て、距離fだけ離れた場所に第二のマイクロレンズアレ
イML2(焦点距離を「f」とする。)を配置する。マ
イクロレンズアレイML1はフィールドレンズであり、
ML1を構成する、あるレンズエレメントに入射した光
をML2において対応するレンズエレメントに導くもの
である。尚、これらML1、ML2が前記した第二のレ
ンズアレイ群に相当する。
A first microlens array ML1 (having a focal length of "f") is arranged with respect to the image plane of this emitter, and it is located behind (outgoing side) by a distance f. A second microlens array ML2 (having a focal length “f”) is arranged. The microlens array ML1 is a field lens,
The light incident on a certain lens element that constitutes the ML1 is guided to the corresponding lens element at the ML2. Incidentally, these ML1 and ML2 correspond to the above-mentioned second lens array group.

【0040】マイクロレンズアレイML2の後方に結像
用のレンズL2(レンズ群であり、前記第二のレンズ群
に相当する。)を置くと、ML2及びL2により、ML
2の入射側焦点面(つまり、ML1の出射面)からの光
が、L2の出射側焦点面上で重ね合わされた形になる。
図には、その一部を図示するために、矢印B、Bの光が
L2を経て反転されて一つの像(矢印Cで示す。)に重
なり合う様子を概略的に示している。
When an image forming lens L2 (a lens group, which corresponds to the second lens group) is placed behind the microlens array ML2, ML2 and L2 cause ML to be formed.
The light from the incident-side focal plane of No. 2 (that is, the outgoing plane of ML1) is superposed on the outgoing-side focal plane of L2.
In the figure, in order to illustrate a part thereof, it is schematically shown that lights of arrows B and B are inverted via L2 and overlap with one image (shown by an arrow C).

【0041】ML1は、LDのエミッターの像面に位置
しているため、全てのエミッターからの光については、
ML1の位置で一度全て重ね合わされ、さらにML1に
よって分割された後、ML2及びL2によって再度重ね
合わされることになる。従って、L2の出射側焦点面に
は、全てのエミッターに関して分割後に重ね合わされた
像が最終的に得られる。
Since ML1 is located on the image plane of the LD emitter, the light from all the emitters is
All are overlapped once at the position of ML1, further divided by ML1, and then again overlapped by ML2 and L2. Therefore, on the exit-side focal plane of L2, the superimposed images after division are finally obtained for all the emitters.

【0042】次に、y面内においては、LDのエミッタ
ー像は、L1を介してその像面であるML1上にできる
が、LDアレイバーにおいて全てのLDがx方向に延び
る一直線上に並んでいるので、各LDの像についてはM
L1上の一点に集光される。そして、当該一点は、ML
2とL2とにより、最終像面(L2の出射側焦点面)上
の一点に集光されることになる。
Next, in the y plane, the LD emitter image can be formed on the image plane ML1 via L1, but in the LD array bar, all the LDs are arranged in a straight line extending in the x direction. Therefore, for the image of each LD, M
It is focused on one point on L1. And that one point is ML
Due to 2 and L2, the light is focused on one point on the final image plane (focal plane on the exit side of L2).

【0043】しかして、図4の構成では、LDアレイバ
ーの各エミッターからに光に関して、分割後に重ね合わ
されてできる線状の像が最終像面にできるが、この像は
全てのエミッターからの光線を重ね合わせるとともに、
一つのエミッターからの光についてみた場合に、複数に
分割された各部からの光線を重ね合わせた結果となって
いる(図1、図2での説明を参照。)。従って、従来の
構成に比較して均一性が向上している。つまり、図24
に示す構成では、異なるエミッターの像について単に重
ね合わせるだけであるため、全てのエミッターに関する
平均化された強度分布が得られることになる。しかしな
がら、各エミッター当たりの強度分布については、一般
にその中央部で強度が高く、裾部(周辺部)で強度が低
い場合が多いので、全エミッター像を単純に重ね合わせ
るだけでは、中央部から周辺にかけての裾部分で強度不
足をもたらすことが多い。
In the configuration of FIG. 4, the light from each emitter of the LD array bar has a linear image formed on the final image plane after the division, but this image shows the rays from all the emitters. With overlapping
When looking at the light from one emitter, it is the result of superimposing the light rays from each of the plurality of divided parts (see the description in FIGS. 1 and 2). Therefore, the uniformity is improved as compared with the conventional configuration. That is, FIG.
In the configuration shown in (1), since the images of different emitters are simply superposed, an averaged intensity distribution of all the emitters will be obtained. However, the intensity distribution for each emitter is generally high in the central part and low in the hem (peripheral part), so simply superimposing all emitter images from the central part to the peripheral part. It often causes a lack of strength at the hem of the toe.

【0044】これに対して、上記のように、各エミッタ
ーについて分割及び重ね合わせによる合成を行うことに
より、仮にエミッターが1個であっても、その強度分布
について平均化の効果が得られる。よって、エミッター
数が増えれば、その効果がさらに発揮される結果、最終
的な照明光(線状照明光)として、均一な光を得ること
ができる。そして、最終像面上にGLVを置けば、半導
体レーザーアレイによりGLV(の線状領域)に対して
均一な照明を行うことができる。勿論、GLVの照明領
域(線状領域)の大きさと、エミッター合波像の大きさ
を合わせるためには、コリメートレンズの焦点距離や、
マイクロレンズアレイML1、ML2の構造(エレメン
トの形状や配列周期等)を含めた光学設計上、各種パラ
メータの設定等を適切に行う必要がある。
On the other hand, as described above, by performing composition by dividing and superimposing each emitter, even if there is only one emitter, the effect of averaging the intensity distribution can be obtained. Therefore, as the number of emitters increases, the effect is further exhibited, and as a result, uniform light can be obtained as the final illumination light (linear illumination light). If the GLV is placed on the final image plane, the semiconductor laser array can uniformly illuminate (the linear region of) the GLV. Of course, in order to match the size of the illumination area (linear area) of the GLV with the size of the combined emitter image, the focal length of the collimator lens,
It is necessary to appropriately set various parameters in optical design including the structures of the microlens arrays ML1 and ML2 (element shapes, arrangement periods, etc.).

【0045】さらに、x面内とy面内の倍率を照明領域
に対して合わせ込むためには、y面内に曲率をもつシリ
ンドリカルレンズを用いて、当該面内で所望の照明領域
幅が得られるように集光すれば良い。この場合、x面内
の焦点位置と、y面内の焦点位置とがずれることになる
が、x面内では像が極めて大きな倍率をもって拡大され
るので、ほぼ平行光に近い光となっている。従って、G
LV用の照明光学系として支障を来たすことはない。
Further, in order to adjust the magnifications in the x-plane and the y-plane to the illumination area, a cylindrical lens having a curvature in the y-plane is used to obtain a desired illumination area width in the surface. It should be focused so that it can be collected. In this case, the focal position in the x-plane and the focal position in the y-plane are displaced, but the image is magnified with an extremely large magnification in the x-plane, so that the light is almost parallel light. . Therefore, G
It does not hinder the illumination optical system for the LV.

【0046】上記の説明では、各エミッターについてL
Dの出射端面の近視野像を、レンズアレイにより空間的
に分割して、それらを重ね合わせた出射端の共役像を照
明面(最終像面)に投影させた構成を例示したが(図4
において、LDの出射端面と、L1の出射側焦点面、最
終像面が共役関係にある。)、これに限らず、各エミッ
ターの出射端面の遠視野像について同様の構成を実現す
ることもできる。
In the above description, for each emitter L
Although the near-field image of the exit end surface of D is spatially divided by the lens array and the conjugate image of the exit end obtained by superposing them is projected on the illumination surface (final image plane), as shown in FIG.
In, the emission end face of the LD, the emission side focal plane of L1, and the final image plane are in a conjugate relationship. ), But not limited to this, a similar configuration can be realized for the far-field image of the emission end face of each emitter.

【0047】図5は、光源と瞳共役な分割合成光学系の
構成例3を示しており、x面内における配置構成を上側
に図示し、y面内における配置構成を下側に図示したも
のである。
FIG. 5 shows a configuration example 3 of a splitting / combining optical system conjugate with a light source and a pupil, in which the arrangement in the x plane is shown on the upper side, and the arrangement in the y plane is shown on the lower side. Is.

【0048】先ず、x面内について説明すると、LDア
レイバー(簡単化のためにLDの数を3つとする。)に
対して、図4と同様のコリメートレンズ2(2f、2
s)が設けられており、当該レンズと第1レンズ群G1
(レンズL1、L2)により、L2の出射側焦点面上に
エミッターの像が生じる。第1レンズ群G1の出射側焦
点面は、第2レンズ群G2(マイクロレンズアレイML
1、ML2)によってリレーされる。第1レンズ群G1
の出射側焦点面は、同時に第2レンズ群G2の入射側焦
点面でもある。
First, in the x-plane, for the LD array bar (the number of LDs is 3 for simplification), the same collimating lens 2 (2f, 2f) as in FIG. 4 is used.
s) is provided, the lens and the first lens group G1
An image of the emitter is formed on the focal plane on the exit side of L2 by (lenses L1 and L2). The exit-side focal plane of the first lens group G1 has a second lens group G2 (microlens array ML).
1, ML2). First lens group G1
The exit-side focal plane of is also the incident-side focal plane of the second lens group G2.

【0049】そして、第2レンズ群G2の出射側焦点面
は、第3レンズ群(L3、L4)の入射側焦点面に一致
している。
The focal plane on the exit side of the second lens group G2 coincides with the focal plane on the entrance side of the third lens group (L3, L4).

【0050】LDアレイバーからの光は、2f、2sに
よりコリメートされるが、コリメートレンズ2の出射側
焦点面がリレーされて、当該焦点面に対して、第2レン
ズ群G2の中間面(図に一点鎖線の縦線で示す。)、第
3レンズ群G3の出射側焦点面が互いに共役関係とな
る。従って、第3レンズ群G3の出射側焦点面には、L
Dアレイバーの各エミッターについての遠視野像を、分
割して重ね合わせた像が得られることになる。
The light from the LD array bar is collimated by 2f and 2s, but the exit side focal plane of the collimating lens 2 is relayed and the intermediate plane of the second lens group G2 (in the figure) is relayed to the focal plane. A vertical line indicated by an alternate long and short dash line), and the emission-side focal planes of the third lens group G3 have a conjugate relationship with each other. Therefore, on the exit side focal plane of the third lens group G3, L
The far-field image for each emitter of the D array bar will be divided to obtain a superimposed image.

【0051】また、y面内において本例では、第1レン
ズ群G1を構成するレンズL1、L2が球面レンズであ
り、上記と同様の共役関係が生じるので、第3レンズ群
G3の出射側焦点面には、LDアレイバーの各エミッタ
ーについての遠視野像を分割して重ね合わせた像が得ら
れる。
In the present example, in the y-plane, the lenses L1 and L2 forming the first lens group G1 are spherical lenses, and the same conjugate relationship as the above occurs, so that the focal point on the exit side of the third lens group G3. On the surface, a far-field image of each emitter of the LD array bar is divided and superposed.

【0052】第1レンズ群G1を構成するレンズL1、
L2に関して球面レンズに代わって、x面内でのみパワ
ーを持つシリンドリカルレンズを用いる場合には、上記
とは共役関係が反転した構成にすることができ、その場
合には図6に示す例4のようになる。尚、x面内での配
置構成については図5の場合と同じである。
The lens L1, which constitutes the first lens group G1,
When a cylindrical lens having power only in the x-plane is used in place of the spherical lens for L2, a configuration in which the conjugate relationship is inverted from that described above can be used, and in that case, in the case of Example 4 shown in FIG. Like The arrangement configuration in the x-plane is the same as in the case of FIG.

【0053】y面内では、第1レンズ群G1を構成する
レンズL1cy、L2cyに関して縦長の長方形で図示
しており、当該面内ではパワーをもたない。
In the y-plane, the lenses L1cy and L2cy forming the first lens group G1 are shown as vertically long rectangles, and have no power in the plane.

【0054】共役関係が反転した構成により、第3レン
ズ群G3の出射側焦点面には、LDアレイバーの各エミ
ッターの近視野像を分割して重ね合わせた像が生じる。
Due to the structure in which the conjugate relationship is inverted, an image obtained by dividing and superimposing the near-field images of the respective emitters of the LD array bar is generated on the emission side focal plane of the third lens group G3.

【0055】図5、図6のいずれの構成であっても、第
3レンズ群G3の後方に、ビームエキスパンダーやシリ
ンドリカルレンズを適宜に用いて、エミッター合成像を
照明領域の形状及び大きさに合わせながら、焦点面を照
明面にもってきて一致させることができる。
In either of the configurations shown in FIGS. 5 and 6, a beam expander or a cylindrical lens is appropriately used at the rear of the third lens group G3 to match the combined image of the emitter with the shape and size of the illumination area. However, the focal plane can be brought to the illumination plane and matched.

【0056】図7(A)は、ビームエキスパンダーの構
成例(x面内)を示したものである。本図において、ビ
ームエキスパンダー5は2つのレンズ6、7により構成
され、その入射側焦点面Siを第3レンズ群G3の出射
側焦点面に一致するように設定するとともに、ビームエ
キスパンダー5の出射側焦点面So上に照明物体(照明
対象物)を置くものとする。もし、ビームエキスパンダ
ーの入射側焦点面についてLDのエミッターの近視野像
と共役であれば、ビームエキスパンダーの出射側焦点面
には当該近視野像のリレー像が生じる。また、ビームエ
キスパンダーの入射側焦点面についてLDのエミッター
の遠視野像と共役であれば、ビームエキスパンダーの出
射側焦点面には当該遠視野像のリレー像が生じることに
なる。
FIG. 7A shows a configuration example (in the x plane) of the beam expander. In this figure, the beam expander 5 is composed of two lenses 6 and 7, and its incident side focal plane Si is set so as to coincide with the emitting side focal plane of the third lens group G3. An illumination object (illumination target) is placed on the focal plane So. If the incident-side focal plane of the beam expander is conjugate with the near-field image of the LD emitter, a relay image of the near-field image is generated on the exit-side focal plane of the beam expander. If the incident side focal plane of the beam expander is conjugate with the far-field image of the LD emitter, a relay image of the far-field image is generated on the exit-side focal plane of the beam expander.

【0057】さらに、第3レンズ群において出射側にシ
リンドリカルレンズを加えれば、ビームエキスパンダー
の入射側焦点面がLDのエミッターの遠視野像と共役で
ある場合でも、ビームエキスパンダーの出射側焦点面に
は当該遠視野像のリレー像が生じる。
Furthermore, if a cylindrical lens is added to the exit side of the third lens group, even if the entrance side focal plane of the beam expander is conjugate with the far-field image of the LD emitter, the exit side focal plane of the beam expander is A relay image of the far-field image is generated.

【0058】以上に説明した構成では、第1レンズ群か
ら第2レンズ群までの分割合波系と、第3レンズ群(さ
らにはシリンドリカルレンズを含む。)とを組み合わせ
ることで、LDエミッターに対して様々な共役関係をも
って一次元照明系(つまり、線状の領域を照明する光学
系)を構成することができる。
In the structure described above, the LDW is combined with the split-wave system from the first lens group to the second lens group and the third lens group (further including the cylindrical lens). Therefore, a one-dimensional illumination system (that is, an optical system that illuminates a linear region) can be configured with various conjugate relationships.

【0059】x面内については、大別して、以下に示す
2つのリレー方法及び形態がある。
The x-plane is roughly classified into the following two relay methods and modes.

【0060】1.各エミッターの近視野像を分割合成し
て、第2レンズ(又はレンズ群)の出射側焦点面にリレ
ーする形態2.各エミッターの遠視野像を分割合成し
て、第2レンズ(又はレンズ群)の出射側焦点面にリレ
ーする形態。
1. 1. A mode in which the near-field images of the respective emitters are divided and combined and relayed to the emission side focal plane of the second lens (or lens group). A mode in which the far-field images of the respective emitters are divided and combined and relayed to the emission side focal plane of the second lens (or lens group).

【0061】y面内についても、同様に2つのリレー方
法及び形態がある。
There are also two relay methods and configurations for the y-plane.

【0062】A.各エミッターの近視野像を、第2レン
ズ(又はレンズ群)の出射側焦点面にリレーする形態 B.各エミッターの遠視野像を、第2レンズ(又はレン
ズ群)の出射側焦点面にリレーする形態。
A. Mode in which the near-field image of each emitter is relayed to the emission side focal plane of the second lens (or lens group) B. A form in which the far-field image of each emitter is relayed to the emission side focal plane of the second lens (or lens group).

【0063】いずれの形態を組み合わせても良いが、複
数のシリンドリカルレンズを用いることで線状の均一な
照明光を実現することができる。
Any form may be combined, but linear uniform illumination light can be realized by using a plurality of cylindrical lenses.

【0064】尚、GLV用の照明光学系への適用におい
ては、シュリーレンフィルタリングを行うに当たり、x
面内では出射側テレセントリックになっていることが望
ましい。つまり、シュリーレンフィルタリングを行う上
で問題になるのは、GLVへの光線の入射角度である。
シュリーレンフィルター上での光線の位置はGLVへの
光線入射角度に依存するため、x面内での角度を制限で
きれば、表示画像のコントラストを高めることができ
る。そして、角度制限を行うには、GLV(の照明領
域)を像面としたときに、その瞳面となる面上に絞りを
置けば良い。これは、上記したいずれの場合でも、第3
レンズ群の瞳面、又は第2レンズ群の出射側焦点面とな
る。よって、この位置にx面内での光束を制限する絞り
を配置すれば光線入射角度を制限することができる。
尚、この絞りについては固定された形態であっても良い
し、また、可変絞り、あるいは交換可能な絞りであって
も良い。
In the application to the illumination optical system for GLV, schlieren filtering is performed by x
It is desirable that the light emission side is telecentric in the plane. That is, what is a problem in performing the Schlieren filtering is the incident angle of the light beam on the GLV.
Since the position of the light beam on the Schlieren filter depends on the incident angle of the light beam to the GLV, if the angle in the x plane can be limited, the contrast of the displayed image can be increased. Then, in order to perform the angle limitation, when the GLV (the illumination area thereof) is used as the image plane, a diaphragm may be placed on the surface which is the pupil plane. This is the third
It is the pupil plane of the lens group or the exit side focal plane of the second lens group. Therefore, if a diaphragm for limiting the light flux in the x-plane is arranged at this position, the incident angle of the light beam can be limited.
The diaphragm may be of a fixed type, a variable diaphragm, or a replaceable diaphragm.

【0065】また、第2レンズ群についての視野角度を
考えた場合に、マイクロレンズへの入射光ができる限り
垂直であることが望ましい。即ち、マイクロレンズアレ
イにおいて隣接するレンズエレメントへの入射光線は迷
光となる上に、光利用効率の低下をもたらす原因となる
からである。また、最終的にGLVに到達する光線につ
いても、シュリーレンフィルタリングのためには、垂直
入射又はこれにできるだけ近い入射状態が望ましい。そ
のためには、第1レンズ群及び第2レンズ群の出射光が
テレセントリックであれば良い。
Considering the viewing angle of the second lens group, it is desirable that the incident light on the microlens be as vertical as possible. That is, the light rays incident on the adjacent lens elements in the microlens array become stray light and cause a decrease in light utilization efficiency. Further, regarding the ray finally reaching the GLV, it is desirable that the incident state is vertical incidence or an incident state as close as possible to this for Schlieren filtering. For that purpose, the light emitted from the first lens group and the second lens group may be telecentric.

【0066】尚、図5や図6に示した構成では、複数枚
のレンズによるレンズ群G1乃至G3からなる例を示し
たが、あくまで例示であって、例えば、後述するよう
に、マイクロレンズアレイを一つの部材で構成して、そ
の入射面側と出射面側にそれぞれレンズエレメントを形
成する等、各種の実施形態が可能である。
In the configurations shown in FIGS. 5 and 6, an example of the lens groups G1 to G3 including a plurality of lenses is shown, but this is merely an example, and as will be described later, for example, a microlens array. Can be made of a single member, and lens elements can be formed on the entrance surface side and the exit surface side, respectively, and various other embodiments are possible.

【0067】[0067]

【実施例】図8乃至図14は、照明装置に係る第一の設
計例8についてレンズ配置を示したものであり、本例で
は、図8に示すx面内においてLDの近視野像を分割合
成しており、第二群の出射側焦点面がLDの近視野像と
共役である。
EXAMPLE FIGS. 8 to 14 show lens arrangements for a first design example 8 of an illuminating device. In this example, a near-field image of an LD is divided in the x plane shown in FIG. The two focal planes on the exit side of the second lens group are conjugate with the near-field image of the LD.

【0068】尚、図9がy面内での配置を示し、図10
が第一群9(L1、L2)、図11がマイクロレンズア
レイML、図12が第二群10(L3、L4)、図13
が第三群11(L5、L6、L7)についての拡大図を
それぞれ示している。
FIG. 9 shows the arrangement in the y plane, and FIG.
Is the first group 9 (L1, L2), FIG. 11 is the microlens array ML, FIG. 12 is the second group 10 (L3, L4), FIG.
Shows enlarged views of the third group 11 (L5, L6, L7), respectively.

【0069】具体的な数値(単位:mm)や材質等につ
いては、下表に示す通りである。
Specific values (unit: mm), materials, etc. are as shown in the table below.

【0070】[0070]

【表1】 [Table 1]

【0071】尚、上表中に、付与した(x)、(y)につい
ては、シリンドリカルレンズのx面内、y面内での曲率
をもつことを示す。
In the above table, the added (x) and (y) indicate that the cylindrical lens has a curvature in the x-plane and in the y-plane.

【0072】また、面番号についてはLDアレイバー側
から離れるに従って数字が増大するように定義してい
る。
The surface number is defined so that the number increases as the distance from the LD array bar side increases.

【0073】上表中に「(*)」を付した第3面(面番
号3)は、非球面シリンドリカルレンズ面であり、x
軸、y軸、z軸からなる3次元直交座標系(上記x面、
y面の定義とは異なる。)において、「r2=x2
2」とするとき、下式で表される。
The third surface (surface number 3) marked with "(*)" in the above table is an aspherical cylindrical lens surface, and x
3D Cartesian coordinate system consisting of axes, y-axis and z-axis (the above-mentioned x-plane,
Different from the definition of the y-plane. ), "R 2 = x 2 +
y 2 ”, it is represented by the following formula.

【0074】[0074]

【数1】 [Equation 1]

【0075】ここで、「k」が曲率を示し、「cc+
1」が円錐係数を示しており、「ai」(i=4,6,8,10,1
2)が非球面係数である。各係数値は以下の通りであ
る。
Here, "k" indicates the curvature, and "cc +"
1 ”indicates the conic coefficient, and“ a i ”(i = 4,6,8,10,1
2) is the aspherical coefficient. The coefficient values are as follows.

【0076】k=−1.3373 cc=−0.845963 a4=−0.130355 a6=−0.242383 a8=0.527896 a10=−1.191043 a12=−0.952948[0076] k = -1.3373 cc = -0.845963 a 4 = -0.130355 a 6 = -0.242383 a 8 = 0.527896 a 10 = -1.191043 a 12 = -0.952948

【0077】また、マイクロレンズアレイ(面番号1
0、11)の各エレメントについては、光軸方向からみ
て0.1mm×0.1mmのサイズであり、x面内にお
いて30個以上、y面内において1個以上並べたもので
ある。また、硝子基材の両面にそれぞれレンズを形成し
た一体型の構成とされている。
Further, a microlens array (surface number 1
Each of the elements (0, 11) has a size of 0.1 mm × 0.1 mm when viewed from the optical axis direction, and 30 or more elements are arranged in the x-plane and 1 or more elements are arranged in the y-plane. Further, it has an integrated structure in which lenses are formed on both surfaces of the glass base material.

【0078】本設計例は、x面内において図6と同様の
構成を有している。
This design example has the same structure as that in FIG. 6 in the x plane.

【0079】光源としては、400μmのピッチをも
つ、幅60μmのブロードエリアのLDをx方向に並列
配置したLDアレイバーを用いている。
As the light source, there is used an LD array bar in which LDs having a wide area of 60 μm and having a pitch of 400 μm are arranged in parallel in the x direction.

【0080】面番号2乃至5のコリメートレンズは、y
方向のシリンドリカルレンズと、x方向のシリンドリカ
ルレンズアレイ(エレメントの配列周期が上記LDと同
じ400μmとされている。)とを組み合わせたもので
ある。x方向、y方向にそれぞれ独立にコリメートする
ことで、ブロードエリアのLDの非点収差を抑えること
ができる。
The collimating lenses having surface numbers 2 to 5 are y
Direction cylindrical lens and x direction cylindrical lens array (element arrangement period is set to 400 μm, which is the same as the above LD). By independently collimating in the x direction and the y direction, the astigmatism of the LD in the broad area can be suppressed.

【0081】LDアレイバーのエミッター像が、像側テ
レセントリックなシリンドリカルレンズ(L1、L2で
あり、これらは、x面内でのみ曲率をもつ。)を経て、
マイクロレンズアレイ(面番号10、11)の像側焦点
面に形成される。尚、マイクロレンズの形成ピッチを1
00μmとしている。また、マイクロレンズでのケラレ
を抑え、その後における光線の伝播方向を制御するため
には、第一群についてテレセントリックであることが理
想的である。本例では、x面内に曲率をもつシリンドリ
カルレンズを用いているので、y面内については、マイ
クロレンズアレイの像側焦点面にエミッター像が生じ
る。このようにすることで、レンズ中に集光部が生じな
いので、高出力のレーザー光によるガラス(硝材)への
ダメージを回避することができる。
The emitter image of the LD array bar passes through an image side telecentric cylindrical lens (L1 and L2, which have a curvature only in the x plane),
It is formed on the image-side focal plane of the microlens array (plane numbers 10 and 11). In addition, the formation pitch of the microlens is 1
It is set to 00 μm. Further, in order to suppress vignetting in the microlens and control the propagation direction of the light rays thereafter, it is ideal that the first group is telecentric. In this example, since a cylindrical lens having a curvature in the x-plane is used, an emitter image is generated on the image-side focal plane of the microlens array in the y-plane. By doing so, since the condensing portion is not formed in the lens, it is possible to avoid damage to the glass (glass material) by the high-power laser light.

【0082】第二群(L3、L4)についても、基本的
にはテレセントリックであり、出射光束の各入射角に対
する主光線は、光軸に対してほぼ平行に出射する。前記
したようにGLVに係る照明光学系では、GLVで生じ
た回折光をシュリーレンフィルタリングで分離する必要
があることから、入射光線角度について充分に制御して
おかないと、コントラストの低下が生じ得る。よって、
第二群でも、光線角度についてテレセントリック系で制
御しておくことが有効である。
The second group (L3, L4) is also basically telecentric, and the principal ray for each incident angle of the emitted light beam is emitted substantially parallel to the optical axis. As described above, in the illumination optical system related to GLV, it is necessary to separate the diffracted light generated in GLV by schlieren filtering. Therefore, if the incident light beam angle is not sufficiently controlled, the contrast may be deteriorated. Therefore,
Also in the second group, it is effective to control the ray angle by a telecentric system.

【0083】第三群(L5乃至L7)はビームエキスパ
ンダーであり、両側テレセントリックであるため、ビー
ムが拡大される。これを集光用のシリンドリカルレンズ
L8でGLV上(の線状領域)に照射する。
The third group (L5 to L7) is a beam expander and is telecentric on both sides, so that the beam is expanded. This is irradiated onto (on the linear region of) the GLV by the condensing cylindrical lens L8.

【0084】図14は、上記の構成とほぼ同様の構成例
12について、理解し易いように概略的に示したもので
あり、上側にy面内での配置を示し、下側にx面内での
配置を示している。尚、マイクロレンズアレイにおける
エレメント数については任意に設計できるので、図には
概念的に示す。また、全長は390乃至400mm程度
である。
FIG. 14 is a schematic view showing a configuration example 12 almost similar to the above-mentioned configuration for easy understanding, showing the arrangement in the y plane on the upper side and the x plane in the lower side. Shows the arrangement in. The number of elements in the microlens array can be arbitrarily designed, and is therefore shown conceptually in the figure. The total length is about 390 to 400 mm.

【0085】図15乃至図19は、照明装置に係る第二
の設計例13についてレンズ配置を示したものであり、
本例では、図15に示すx面内においてLDの近視野像
を分割合成しており、x面及びy面内において第2レン
ズ群の出射側焦点面がLDの近視野像と共役である。
FIGS. 15 to 19 show the lens arrangement for the second design example 13 of the illuminating device.
In this example, the near-field image of the LD is divided and combined in the x-plane shown in FIG. 15, and the exit-side focal plane of the second lens group is conjugate with the near-field image of the LD in the x-plane and the y-plane. .

【0086】尚、図16がy面内での配置を示し、図1
7が第一群14(I−L1乃至L4)、図18がマイク
ロレンズアレイML1、ML2(見易さを考慮してマイ
クロレンズアレイの曲率を誇張して示す。)及び第二群
15(II−L1乃至L4)、図19が第三群16(I
II−L1乃至L4)及びGLVについての拡大図をそ
れぞれ示している。
FIG. 16 shows the arrangement in the y plane, and FIG.
7 is the first group 14 (I-L1 to L4), FIG. 18 is the microlens arrays ML1 and ML2 (curvature of the microlens array is exaggerated for ease of viewing) and the second group 15 (II). -L1 to L4), FIG. 19 shows the third group 16 (I
II-L1 to L4) and an enlarged view of GLV, respectively.

【0087】具体的な数値(単位:mm)や材質等につ
いては、下表に示す通りである。
Specific values (unit: mm), materials, etc. are as shown in the table below.

【0088】[0088]

【表2】 [Table 2]

【0089】尚、上表中の(x)、(y)の意味や、面番号
等については、既述した通りである。
The meanings of (x) and (y) in the above table and the surface numbers are as described above.

【0090】また、第3面(面番号3)については、非
球面シリンドリカルレンズ面であって、上記第一の設計
例と同じコリメートレンズを用いている。
Further, the third surface (surface number 3) is an aspherical cylindrical lens surface, and the same collimating lens as in the first design example is used.

【0091】本例では、マイクロレンズアレイ1(面番
号14、15)、マイクロレンズアレイ2(面番号1
6、17)の2枚を使用している。それらの各レンズエ
レメントについては、光軸方向からみて0.25mm×
0.25mmのサイズであり、x面内において8個以
上、y面内で1個以上並べたものである。つまり、レン
ズアレイの基材の片面に0.25mmの配列周期でマイ
クロレンズを形成したものを使用している。
In this example, the microlens array 1 (surface numbers 14 and 15) and the microlens array 2 (surface number 1) are used.
6 sheets, 17) are used. For each of these lens elements, 0.25 mm × when viewed from the optical axis direction
The size is 0.25 mm, and eight or more pieces are arranged in the x-plane and one or more pieces are arranged in the y-plane. In other words, a lens array base material having microlenses formed on one surface at an array period of 0.25 mm is used.

【0092】上記した第一の設計例では、第一群にシリ
ンドリカルレンズを用いて構成したが、シリンドリカル
レンズの場合には、光軸回りの回転対称性をもたないの
で、光軸を中心とする回転について調整作業を余儀なく
される。そこで、第二の設計例では、光軸回りに回転対
称性をもつレンズ(回転レンズ)を用いている。これ
は、図5と同様の構成である。
In the first design example described above, a cylindrical lens is used for the first group. However, in the case of a cylindrical lens, it does not have rotational symmetry about the optical axis, so that the optical axis is the center. You have to adjust the rotation. Therefore, in the second design example, a lens (rotating lens) having rotational symmetry around the optical axis is used. This has the same configuration as in FIG.

【0093】第一群、第二群については、上記第一の設
計例と同様に(出射側)テレセントリックレンズ系であ
る。尚、本例ではテレセントリック性を上げるために、
各レンズ群について構成枚数を増やしている。
The first group and the second group are (emission side) telecentric lens systems as in the first design example. In this example, in order to improve the telecentricity,
The number of components is increasing for each lens group.

【0094】尚、光源やコリメートレンズについては、
第一の設計例の場合と同じである。
Regarding the light source and the collimating lens,
This is the same as the case of the first design example.

【0095】図20及び図21は、照明装置に係る第三
の設計例17についてレンズ配置を示したものであり、
本例では、図20に示すx面内においてLDの遠視野像
を分割合成しており、x面内において第2レンズ群の出
射側焦点面がLDの遠視野像と共役である。尚、図21
がy面内の配置を示している。
20 and 21 show the lens arrangement for the third design example 17 relating to the lighting device.
In this example, the far-field image of the LD is divided and combined in the x-plane shown in FIG. 20, and the exit-side focal plane of the second lens group is conjugate with the far-field image of the LD in the x-plane. Note that FIG.
Indicates the arrangement in the y-plane.

【0096】具体的な数値(単位:mm)や材質等につ
いては、下表に示す通りである。
Specific values (unit: mm), materials, etc. are as shown in the table below.

【0097】[0097]

【表3】 [Table 3]

【0098】尚、上表中の(x)、(y)の意味や、面番号
等については、既述した通りである。
The meanings of (x) and (y) in the above table and the surface numbers are as described above.

【0099】また、第3面(面番号3)については、非
球面シリンドリカルレンズ面であって、上記第一の設計
例と同じコリメートレンズを用いている。
Further, the third surface (surface number 3) is an aspherical cylindrical lens surface, and the same collimating lens as in the first design example is used.

【0100】マイクロレンズアレイとしては、マイクロ
レンズアレイ1(面番号10、11)、マイクロレンズ
アレイ2(面番号12、13)を2枚使用している。そ
れらの各エレメントについては、光軸方向からみて0.
1mm×0.1mmのサイズであり、x面内において3
0個以上、y面内において1個以上並べたものである。
Two microlens arrays 1 (surface numbers 10 and 11) and a microlens array 2 (surface numbers 12 and 13) are used as the microlens array. Regarding each of these elements, 0.
It has a size of 1 mm x 0.1 mm and is 3 in the x-plane.
Zero or more and one or more are arranged in the y-plane.

【0101】面番号14乃至21の第二群がリレー系を
構成し、面番号22乃至27の第三群が拡大系を構成し
ている。
The second group of surface numbers 14 to 21 constitutes a relay system, and the third group of surface numbers 22 to 27 constitutes an expansion system.

【0102】本例において、x面内においてはテレセン
トリックなケーラー照明であり、照射面がLDの遠視野
像と共役になっている。図7(B)にケーラー照明系の
構成例18として、レンズ19、20を用いた例を示
す。
In this example, telecentric Koehler illumination is used in the x-plane, and the irradiation surface is conjugate with the far-field image of the LD. FIG. 7B shows an example in which lenses 19 and 20 are used as a configuration example 18 of the Koehler illumination system.

【0103】図22はGLVを使った画像表示装置への
適用例21について構成の概略を示したものである。
FIG. 22 shows an outline of the configuration of an application example 21 to an image display device using GLV.

【0104】レーザー光源22(LDアレイバー)から
の光は、上記に説明した強度分布変換系23(図には単
レンズで代表的に示してはいるが、上記設計例で説明し
た光学系である。)を介して均一化された上で空間変調
器24(例えば、GLV)に照射される。当該空間変調
器による回折光は、レンズ25、シュリーレンフィルタ
ー26、レンズ27を経た後、投影レンズ系28を透過
してガルバノミラー29に達し、さらにはスクリーン3
0へと到達する。尚、GLVやガルバノミラー等の駆動
制御手段については図示及び説明を省略する。
The light from the laser light source 22 (LD array bar) is the intensity distribution conversion system 23 described above (the optical system described in the above design example, although it is typically shown by a single lens in the figure). ), And is applied to the spatial modulator 24 (for example, GLV). The light diffracted by the spatial modulator passes through the lens 25, the schlieren filter 26, and the lens 27, then passes through the projection lens system 28, reaches the galvanometer mirror 29, and further the screen 3
Reach 0. Illustration and description of the drive control means such as the GLV and the galvanometer mirror are omitted.

【0105】しかして、上記した構成によれば、安価な
半導体レーザーアレイを用いて、均一照明を得ることが
できるとともに、それを高い効率をもって実現すること
ができる。例えば、上記した照明装置を、GLV等の一
次元空間変調器を使った画像表示装置に適用すること
で、色再現性に優れた高品位画像の表示が可能なレーザ
ーディスプレイ等を実現できる。
Therefore, according to the above configuration, it is possible to obtain uniform illumination by using an inexpensive semiconductor laser array and to realize it with high efficiency. For example, by applying the above-mentioned illumination device to an image display device using a one-dimensional spatial modulator such as GLV, it is possible to realize a laser display or the like capable of displaying a high-quality image having excellent color reproducibility.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項1に係る発明によれば、並列化光源からのレ
ーザー光を第一のレンズアレイ(又はレンズアレイ群)
でコリメートして、その合波像を第二のレンズアレイ
(又はレンズアレイ群)で空間的に分割した後、再び重
ね合わせることによって、均一な強度分布をもった照明
光を得ることができ、高効率化が可能になる。
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the invention, the laser light from the parallelized light source is used as the first lens array (or lens array group).
By collimating with, spatially dividing the combined image by the second lens array (or lens array group), and then overlapping again, it is possible to obtain illumination light with a uniform intensity distribution. Higher efficiency is possible.

【0107】請求項2に係る発明によれば、シリンドリ
カルレンズ1つで線状領域への光線の絞り込みが可能と
なり、低コスト化の面でも有利である。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to narrow down the light rays to the linear region by using only one cylindrical lens, which is advantageous in terms of cost reduction.

【0108】請求項3に係る発明によれば、第二のレン
ズアレイ(又はレンズアレイ群)への入射光に関して垂
直入射とし、レンズエレメントでの迷光及び光利用効率
の低下を防止することができる。
According to the third aspect of the invention, the incident light on the second lens array (or lens array group) is made to enter vertically, and it is possible to prevent stray light at the lens element and deterioration of light utilization efficiency. .

【0109】請求項4や請求項5に係る発明によれば、
並列化レーザ光源の設計に応じて構成の選択が可能にな
るので、設計上の自由度が向上する。
According to the inventions of claims 4 and 5,
Since the configuration can be selected according to the design of the parallelized laser light source, the degree of freedom in design is improved.

【0110】請求項6に係る発明によれば、各種形態の
レンズアレイを用いることができるので、設計や作法上
の自由度を高めることが可能になる。
According to the invention of claim 6, since lens arrays of various forms can be used, it is possible to increase the degree of freedom in design and method.

【0111】請求項7に係る発明によれば、照明面への
光線入射角度を一定の範囲内に限定することが可能とな
るので、例えば、GLVのように入射光線の回折方向の
角度範囲を充分に狭くしておく必要がある空間変調器を
用いる場合に好適である。
According to the invention of claim 7, it is possible to limit the incident angle of the light beam to the illumination surface within a certain range. Therefore, for example, the angle range of the diffracting direction of the incident light beam is set as in GLV. It is suitable when using a spatial modulator that needs to be sufficiently narrow.

【0112】請求項8に係る発明において、第一のレン
ズ(又はレンズ群)の出射側テレセントリック性は、第
二のレンズアレイ(又はレンズアレイ群)でのケラレを
抑えること及び光線の制御性にとって有効である。ま
た、第二のレンズ(又はレンズ群)の出射側テレセント
リック性は、照明面への光線入射角度を制御(あるいは
制限)するのに有効である。
In the invention according to claim 8, the exit side telecentricity of the first lens (or lens group) is effective for suppressing vignetting in the second lens array (or lens array group) and for controlling light rays. It is valid. Further, the exit side telecentricity of the second lens (or lens group) is effective in controlling (or limiting) the incident angle of the light ray on the illumination surface.

【0113】請求項9、請求項10、請求項11に係る
発明によれば、GLV等の空間変調器を用いた画像表示
装置への適用において、高輝度化やコントラスト及び画
質の向上を実現することができるので、高品位化に適し
ている。
According to the ninth, tenth, and eleventh aspects of the invention, in application to an image display device using a spatial modulator such as GLV, high brightness and improvement in contrast and image quality are realized. Therefore, it is suitable for high quality.

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

【図1】ガウシアンビームに関する分割及び重ね合わせ
についての説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of division and superposition regarding a Gaussian beam.

【図2】不規則な分布に関する分割及び重ね合わせにつ
いての説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of division and superposition regarding irregular distribution.

【図3】並列化光源とマイクロレンズアレイを用いた構
成についての説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration using a parallelized light source and a microlens array.

【図4】光源共役な分割合成系の構成例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a light source-conjugated division / synthesis system.

【図5】光源と瞳共役な分割合成系の構成例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a division / synthesis system conjugate with a light source and a pupil.

【図6】光源と瞳共役な分割合成系の構成について別例
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of a configuration of a division / synthesis system conjugate with a light source and a pupil.

【図7】(A)図にビームエキスパンダー系を示し、
(B)図にケーラー照明系を示す。
FIG. 7 (A) shows a beam expander system,
The Koehler illumination system is shown in FIG.

【図8】図9乃至図14とともに第一の設計例について
説明するための図であり、本図はx面内での配置を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the first design example together with FIGS. 9 to 14, and is a diagram showing an arrangement in the x-plane.

【図9】y面内での配置を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an arrangement in the y plane.

【図10】第一群の構成を示す拡大図である。FIG. 10 is an enlarged view showing the configuration of the first group.

【図11】マイクロレンズアレイを示す拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view showing a microlens array.

【図12】第二群の構成を示す拡大図である。FIG. 12 is an enlarged view showing a configuration of a second group.

【図13】第三群の構成を示す拡大図である。FIG. 13 is an enlarged view showing the configuration of a third group.

【図14】レンズ配置例について説明するための図であ
る。
FIG. 14 is a diagram for explaining an example of lens arrangement.

【図15】図16乃至図19とともに第二の設計例につ
いて説明するための図であり、本図はx面内での配置を
示す図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the second design example together with FIGS. 16 to 19, and this diagram is a diagram showing an arrangement in the x-plane.

【図16】y面内での配置を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an arrangement in the y plane.

【図17】第一群の構成を示す拡大図である。FIG. 17 is an enlarged view showing the configuration of the first group.

【図18】マイクロレンズアレイ及び第二群の構成を示
す拡大図である。
FIG. 18 is an enlarged view showing the configurations of a microlens array and a second group.

【図19】第三群の構成を示す拡大図である。FIG. 19 is an enlarged view showing a configuration of a third group.

【図20】図21とともに第三の設計例について説明す
るための図であり、本図はx面内での配置を示す図であ
る。
20 is a diagram for explaining the third design example together with FIG. 21, and this diagram is a diagram showing an arrangement in the x-plane.

【図21】y面内での配置を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an arrangement in the y-plane.

【図22】画像表示装置の構成例を概略的に示す図であ
る。
FIG. 22 is a diagram schematically showing a configuration example of an image display device.

【図23】シュリーレンフィルター光学系について説明
するための図である。
FIG. 23 is a diagram for explaining a Schlieren filter optical system.

【図24】従来の構成例を示す説明図である。FIG. 24 is an explanatory diagram showing a conventional configuration example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…並列化光源、2s…第一のレンズアレイ、5…第三
のレンズ群、8、12、13、17…照明装置、9、1
4…第一のレンズ群、10、15…第二のレンズ群、1
1、16…第三のレンズ群、21…画像表示装置、24
…空間変調器、L1…第一のレンズ、G1…第一のレン
ズ群、ML…第二のレンズアレイ、ML1、ML2…第
二のレンズアレイ群、G2…第二のレンズアレイ群、L
2…第二のレンズ群、L8…シリンドリカルレンズ
1 ... Parallelized light source, 2s ... 1st lens array, 5 ... 3rd lens group, 8, 12, 13, 17 ... Illumination device, 9, 1
4 ... 1st lens group, 10, 15 ... 2nd lens group, 1
1, 16 ... Third lens group, 21 ... Image display device, 24
... Spatial modulator, L1 ... First lens, G1 ... First lens group, ML ... Second lens array, ML1, ML2 ... Second lens array group, G2 ... Second lens array group, L
2 ... Second lens group, L8 ... Cylindrical lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H052 BA02 BA07 BA09 BA11 2H091 FA07X FA07Z FA14Z FA26X FA26Z FA29X FA29Z FA41X FA41Z KA01 LA16 LA18 MA07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H052 BA02 BA07 BA09 BA11                 2H091 FA07X FA07Z FA14Z FA26X                       FA26Z FA29X FA29Z FA41X                       FA41Z KA01 LA16 LA18                       MA07

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 並列化光源からのレーザー光を用いて均
一化された強度分布が得られるように構成された、レー
ザー光源を備えた照明装置において、 上記並列化光源に対してコリメートを行うための第一の
レンズアレイ又はレンズアレイ群を配置するとともに、
コリメートされた光線を、第一のレンズ又はレンズ群に
より合成すること、 そして、さらに第二のレンズアレイ又はレンズアレイ群
を配置して光線を空間的に分割してから、第二のレンズ
又はレンズ群により重ね合わせ、第三のレンズ又はレン
ズ群を介して照明面に投影するようにしたことを特徴と
するレーザー光源を備えた照明装置。
1. An illumination device provided with a laser light source, which is configured to obtain a uniform intensity distribution by using laser light from the parallelized light source, for collimating the parallelized light source. While arranging the first lens array or lens array group of
Combining the collimated light rays with a first lens or lens group, and further arranging a second lens array or lens array group to spatially divide the light rays before the second lens or lens An illuminating device equipped with a laser light source, characterized in that they are superposed by a group and projected onto an illumination surface through a third lens or a lens group.
【請求項2】 請求項1に記載したレーザー光源を備え
た照明装置において、 第三のレンズ又はレンズ群の出射側にシリンドリカルレ
ンズを配置して、線状領域への照明を行うように構成し
たことを特徴とするレーザー光源を備えた照明装置。
2. An illumination device provided with the laser light source according to claim 1, wherein a cylindrical lens is arranged on the emission side of the third lens or lens group to illuminate a linear region. An illumination device equipped with a laser light source characterized by the above.
【請求項3】 請求項1に記載したレーザー光源を備え
た照明装置において、 第三のレンズ又はレンズ群として、光軸を含む少なくと
も一つの面内で出射側テレセントリックとされる光学系
を用いたことを特徴とするレーザー光源を備えた照明装
置。
3. An illumination device provided with a laser light source according to claim 1, wherein an optical system which is telecentric on the exit side in at least one plane including the optical axis is used as the third lens or lens group. An illumination device equipped with a laser light source characterized by the above.
【請求項4】 請求項3に記載したレーザー光源を備え
た照明装置において、 照明面と光源面とが、光軸を含む少なくとも一つの面内
で光学的に共役像の位置関係にあることを特徴とするレ
ーザー光源を備えた照明装置。
4. The illumination device provided with the laser light source according to claim 3, wherein the illumination surface and the light source surface are in a positional relationship of a conjugate image optically in at least one plane including an optical axis. A lighting device equipped with a characteristic laser light source.
【請求項5】 請求項3に記載したレーザー光源を備え
た照明装置において、照明面と光源の瞳面とが、光軸を
含む少なくとも一つの面内で光学的に共役像の位置関係
にあることを特徴とするレーザー光源を備えた照明装
置。
5. The illuminating device provided with the laser light source according to claim 3, wherein the illumination plane and the pupil plane of the light source are in a positional relationship of a conjugate image optically in at least one plane including the optical axis. An illumination device equipped with a laser light source characterized by the above.
【請求項6】 請求項1に記載したレーザー光源を備え
た照明装置において、 第一又は第二のレンズアレイとして、球面レンズアレイ
又はシリンドリカルレンズアレイ又は屈折率分布型レン
ズアレイ又はこれらと同等な光学的作用をもつ回折型光
学素子を用いたことを特徴とするレーザー光源を備えた
照明装置。
6. An illumination device provided with the laser light source according to claim 1, wherein the first lens array or the second lens array is a spherical lens array, a cylindrical lens array, a gradient index lens array, or an optical equivalent thereto. An illuminator equipped with a laser light source, characterized by using a diffractive optical element having a mechanical effect.
【請求項7】 請求項1に記載したレーザー光源を備え
た照明装置において、 第二のレンズアレイ又はレンズアレイ群の出射側焦点面
又はこれと共役な第三のレンズ群中の面上に可変又は固
定の絞りを配置して、照明面への光線入射角度を限定す
ることを特徴とするレーザー光源を備えた照明装置。
7. An illuminating device provided with the laser light source according to claim 1, wherein the focal plane on the emission side of the second lens array or the lens array group or on the plane in the third lens group which is conjugate with the variable focal plane. Alternatively, an illuminating device equipped with a laser light source, characterized in that a fixed diaphragm is arranged to limit a light beam incident angle on an illuminating surface.
【請求項8】 請求項1に記載したレーザー光源を備え
た照明装置において、 第一のレンズ又はレンズ群、あるいは第二のレンズ又は
レンズ群として、光軸を含む少なくとも一つの面内で出
射側テレセントリックとされる光学系を用いたことを特
徴とするレーザー光源を備えた照明装置。
8. An illumination device provided with the laser light source according to claim 1, wherein the first lens or the lens group or the second lens or the lens group has an emission side in at least one plane including an optical axis. An illumination device equipped with a laser light source, which uses a telecentric optical system.
【請求項9】 並列化光源からのレーザー光を用いて均
一化された強度分布が得られるように構成された照明装
置と、これによって照明される空間変調器を用いた画像
表示装置において、 上記並列化光源に対してコリメートを行うための第一の
レンズアレイ又はレンズアレイ群を配置するとともに、
コリメートされた光線を第一のレンズ又はレンズ群によ
り合成し、さらに第二のレンズアレイ又はレンズアレイ
群を配置して光を空間的に分割してから、第二のレンズ
又はレンズ群により重ね合わせ、第三のレンズ又はレン
ズ群により上記空間変調器の照明面に投影するようにし
たことを特徴とする画像表示装置。
9. An illuminating device configured to obtain a uniform intensity distribution by using laser beams from parallel light sources, and an image display device using a spatial modulator illuminated by the illuminating device. A first lens array or a lens array group for collimating the parallelized light sources is arranged, and
The collimated light rays are combined by the first lens or lens group, the second lens array or lens array group is further arranged to spatially divide the light, and then the second lens or lens group is used for superimposition. The image display device is characterized in that projection is performed on the illumination surface of the spatial modulator by a third lens or a lens group.
【請求項10】 請求項9に記載の画像表示装置におい
て、 空間変調器として一次元空間変調器を用いたことを特徴
とする画像表示装置。
10. The image display device according to claim 9, wherein a one-dimensional spatial modulator is used as the spatial modulator.
【請求項11】 請求項10に記載の画像表示装置にお
いて、 一次元空間変調器としてグレーティングライトバルブを
用いたことを特徴とする画像表示装置。
11. The image display device according to claim 10, wherein a grating light valve is used as the one-dimensional spatial modulator.
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