JP2008242371A - 照明用光源装置および画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに独立した複数の発光点からなるコヒーレント光源2において、各々の発光点から射出されるコヒーレント光3は互いにインコヒーレントな関係にあることを利用し、照明用光源装置内に拡大光学系4、集光光学系5、光ファイバー6を設けることにより、各コヒーレント光の等位相面を乱し、さらに各コヒーレント光の空間強度分布、伝播角、発散角を一致させ光源全体のコヒーレンスを低減する。本照明用光源装置1aを用いることにより、コヒーレント光源を用いた場合にも、スペックルの影響を低減することが可能となる。
【選択図】 図1
Description
図1に実施の形態1における照明用光源装置を用いた照明装置の構成図を示す。本実施の形態1の照明装置1は、照明用光源装置1aと照明光学系1bとから構成されている。以後、図1内に示したx軸方向を発光点配列方向とし、z方向を光軸方向とし、xyz軸に基づき、発光点配列方向の軸と光軸からなる面をxz平面、発光点配列方向に垂直な軸と光軸からなる面をyz平面と呼ぶ。
A(r,t)=u・exp(iφa(r,t)) …(1)
A´(r,t)=u・exp[i(φa(r,t)+Δφa(r))]
…(2)
がコヒーレントな関係にあるとき、被照射面におけるそれら2つの光が合成された光の強度Ico(r)は、被照射面の空間座標に関する式として式(3)のように表される。
Ico(r)∝|A+A´|2=2u2+2u2cosΔφa(r) …(3)
一方、この2つの光がインコヒーレントな関係にあるとしたとき、合成された光の被照射面における光の強度Iincoは以下の式(4)で表される。
Iinco(r)∝|A|2+|A´|2=2u2 …(4)
(b)集光光学系における倍率Tは下記条件式を満たす。
長さを有する。
L≧B/a …(7)
図9に実施の形態2における照明用光源装置を用いた照明装置の構成図を示す。本実施形態2の照明装置17は、照明用光源装置17aと照明光学系17bとから構成されている。
1a、17a 照明用光源装置
1b、17b 照明光学系
2 コヒーレント光源(面発光レーザ)
3、19 コヒーレント光(レーザ光)
4 拡大レンズ光学系
5、22 集光光学系
6 光ファイバー
7 インテグレーターロッド
8 照明光学系
9 ライトバルブ
10 発光点
11 レーザ光軸
12 発光点光軸
13 集光光学系入射面
14 レーザ光yz平面径
15 レーザ光xz平面径
16 レーザ光最大径
18 コヒーレント光源(半導体レーザ)
20 自由伝播空間
21 コリメートレンズ
23 光ファイバー
Claims (7)
- コヒーレント光を射出する複数の発光点が1次元アレイ状に配列されたコヒーレント光源と、
該コヒーレント光源から射出される光の発光点配列方向に垂直な方向の径が、発光点配列方向の前記径よりも大きくなるように、前記複数の発光点から射出されるコヒーレント光を拡大する光拡大手段と、
光ファイバーと、
前記光拡大手段から射出される光の最大径に基づいて前記光拡大手段から射出される光が前記光ファイバーに結合するように倍率が設定される集光光学系と、
を備えたことを特徴とする照明用光源装置。 - 前記光拡大手段は、拡大レンズ光学系を有し、
発光点配列方向をx、コヒーレント光の光軸方向をz、発光点配列方向に垂直な方向をyとし、前記コヒーレント光源の発光点の数をn個(nは2以上の任意の数)、各発光点間の距離をd、yz平面における発光点から射出されるコヒーレント光の径をa、xz平面における発光点から射出されるコヒーレント光の径をb、yz平面における発光点の発散角の半値半角をα、xz平面における発光点の発散角の半値半角をβ、光源の発光面から拡大レンズ光学系まで光の空間伝播距離をls、拡大レンズ光学系の所要距離をlr、光のyz平面に対してのみ作用する拡大レンズ光学系の倍率をL、前記光ファイバーのファイバー径をcとしたとき、下記条件(a)(b)(c)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の照明用光源装置。
(a)yz平面における光拡大手段の倍率Rは下記条件式を満たす。
(b)集光光学系における倍率Tは下記条件式を満たす。
さを有する。 - 前記光拡大手段は、拡大レンズ光学系を有し、
前記コヒーレント光源は略平行なコヒーレント光を射出する複数の発光点を有し、
発光点配列方向をx、コヒーレント光の光軸方向をz、発光点配列方向に垂直な方向をyとし、前記コヒーレント光源の発光点の数をn個(nは2以上の任意の数)、各発光点間の距離をd、yz平面における発光点から射出されるコヒーレント光の径をa、xz平面における発光点から射出されるコヒーレント光の径をb、光のyz平面に対してのみ作用する拡大レンズ光学系の倍率をL、前記光ファイバーのファイバー径をcとしたとき、下記条件(a)(b)(c)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の照明用光源装置。
(a)拡大レンズ光学系の倍率Lは、L≧B/a
ただし、Bはレーザ光全体のxz平面における径であり、B=d・(n−1)+b
(b)集光光学系における倍率Tは下記条件式を満たす。
さを有する。 - 前記コヒーレント光源は、コヒーレント光を射出する複数の発光点が1次元アレイ状に配列される構造をとる半導体レーザ、あるいは面発光レーザ、あるいはアレイ状に配列された固体レーザであることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の照明用光源装置。
- 前記光拡大手段は、自由伝播空間を有し、
発光点配列方向をx、コヒーレント光の光軸方向をz、発光点配列方向に垂直な方向をyとし、前記コヒーレント光源の発光点の数をn個(nは2以上の任意の数)、各発光点間の距離をd、yz平面における発光点から射出されるコヒーレント光の径をa、xz平面における発光点から射出されるコヒーレント光の径をb、yz平面における発光点の発散角の半値半角をα、xz平面における発光点の発散角の半値半角をβ、前記自由伝播空間における光軸に沿った距離をls、前記光ファイバーのファイバー径をcとしたとき、下記条件(a)(b)(c)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の照明用光源装置。
(a)前記距離lsが下記条件式を満たす。
(b)集光光学系における倍率Tは下記条件式を満たす。
さを有する。 - 前記コヒーレント光源は、コヒーレント光を射出する複数の発光点が1次元アレイ状に配列される構造をとる半導体レーザであることを特徴とする請求項5に記載の照明用光源装置。
- 請求項1〜6のいずれか一つに記載の照明用光源装置を有し、照明光を出力する照明光学系と、
該照明光学系から入射した照明光を制御して画像を形成する光変調素子と、
前記光変調素子からの光を表示する表示部と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
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