JP4935318B2 - 光源装置、画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置および光源装置を備える画像表示装置に関する。

ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device）等の空間光変調機器を光源装置の照明光で照射し、スクリーンに映像を表示するプロジェクタが利用されている。例えば、光源装置としてレーザ光源が用いられている。レーザ光源は、エネルギー効率や色再現性がランプ光源に対して高いという利点がある。

特開２００４−１４４９３６号公報 特開２００４−５０３９２３号公報

しかしながら、レーザ光源のように、光源装置から射出された光線の位相が揃っている場合、スクリーンへの投射時に干渉が生じるため、スクリーンの手前の空間にスペックルパターンと呼ばれる干渉縞や斑が現れる。干渉縞や斑は、一般的にスペックルノイズと呼ばれている。鑑賞者は、スクリーン面とスペックルノイズとの二重の像を観ることとなり、スクリーン面とスペックルノイズのそれぞれに焦点を合わせようとするため、鑑賞者には不快感が生じ、鑑賞者の疲労の増大という問題が生じることがある。

上述の課題は、位相が揃っているレーザ光で特に生じることが多いが、超高圧水銀ランプなどのランプ光源でも生じることがある。そのため、光源装置を用いた画像表示装置では、スペックルノイズの発生の抑制が望まれている。

本願はこのような課題に鑑みてなされたものであり、光源装置から出力される光による画像の投影時に生じるスペックルノイズの発生の抑制を目的とする。

上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第１の態様は、光源装置を提供する。第１の態様の光源装置は、
発光素子と、前記発光素子から出力された光を発振させる共振器とを用いてレーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光の一部を戻り光として前記レーザ光源の前記共振器内へ戻す戻り光発生手段と、を備え、
前記戻り光により、前記レーザ光源から射出されるレーザ光の波長を変化させることを要旨とする。

上述の態様によれば、レーザ光源から出力された光をレーザ光源内に再度戻すことができ、これによってレーザ光の発振モードが変化するいわゆるモードホップを発生させることで、レーザ光源から複数の波長の光を出力できる。よって、複数のスペックルパターンが生じ、スペックルパターン同士が重なり合い平均化されるため、スペックルノイズを低減できる。

第１の態様の光源装置において、
前記戻り光発生手段は、前記レーザ光の光路上に配置されており、入射する前記レーザ光の一部を前記戻り光として前記共振器へ反射させるとともに、残りを通過させる光学素子であってもよい。

上述の態様によれば、レーザ光の光路上に反射面を有する光学素子を配置することにより、モードホップを生じさせることができる。従って、簡易な構成でスペックルノイズを低減できる。

第１の態様の光源装置において、
前記光学素子は、前記レーザ光源から出力された光を通過させるための貫通孔が形成された平面鏡であってもよい。

上述の態様によれば、レーザ装置から出力されたレーザ光の一部が貫通孔を通過し、残りは平面鏡により反射される。従って、簡易な構成でモードホップを生じさせることができ、光源装置から出力される波長の種類を増加できる。この結果、スペックルノイズを低減できる。

第１の態様の光源装置において、
前記光学素子は、前記レーザ光源から出力された光を通過させるための貫通孔が形成された凹面鏡であってもよい。

凹面鏡により反射された光は入射角とは異なる角度かつ共振器の内側方向に向かって反射されるため、上述の態様によれば、ビーム発散角の大きいレーザーの場合はレーザ光の損失を抑制しながらモードホップを生じさせることができる。

第１の態様の光源装置において、
前記光学素子は、反射膜が形成され、前記反射をおこなう反射面として機能する反射領域と、入射する前記レーザ光の一部を透過する透過領域とを有しており、前記入射するレーザ光の一部は、前記反射膜により反射され、前記入射するレーザ光の残りは、前記透過領域を透過してもよい。

上述の態様によれば、従来から用いられている光学素子に反射膜を形成することにより、入射するレーザ光の一部を反射させて共振器へ戻すと共に、レーザ光の残りを透過させることができる。従って、低コストでスペックルノイズを低減できる。

第１の態様の光源装置において、
前記光学素子は、前記光学素子に入射する前記レーザ光の進行方向に対する前記反射面の角度が変更可能な構造を有していてもよい。

上述の態様によれば、光学素子に入射する光量を反射面の角度の変化量に応じて変更できる。従って、戻り光として共振器に戻す光の量を、反射面の角度を変更することにより調整でき、モードホップの発生を制御できる。

第１の態様の光源装置において、更に、
前記レーザ光源から出力され、照射対象物を照射する照射レーザ光の強度を検出する検出手段を備え、
前記光学素子は、前記検出された強度に応じて、前記角度を変更してもよい。

上述の態様によれば、検出されたレーザ光の強度に応じて前記モードホップの発生を制御できる。従って、モードホップによる光強度低下を抑えながらスペックルノイズを低減できる。

第１の構成の光源装置において、
前記光学素子は、メムスミラーおよびガルバノミラーの少なくとも一方を含んでもよい。

メムスミラーおよびガルバノミラーは、電気信号の印加に応じて動作するため、上述の態様によれば、簡易に光学素子の角度を変更でき、戻り光の光量を任意に制御できる

第１の態様の光源装置において、
前記レーザ光源は、複数の発光素子と前記複数の発光素子のそれぞれに対応する共振器を有しており、
前記光学素子は、前記複数の発光素子のうちの少なくとも１つの発光素子から出力される光を前記戻り光として反射するように配置されていてもよい。

上述の態様によれば、特定の発光素子から出力されるレーザ光のみを戻り光としてレーザ光源に戻し、他の発光素子から出力されるレーザ光は戻り光発生手段を介さずに照射対象物に向けて出力される。従って、一定の発光装置から出力されるレーザ光は安定して継続出力されるため、モードホップ時に生じるレーザの出力強度の不安定さを軽減し、レーザ強度の低下を抑制できる。

本発明の第２の態様は、光源装置を有する画像表示装置を提供する。第２の態様の画像表示装置は、第１の態様の光源装置を備えることを要旨とする。

上述の態様によれば、干渉性が抑制されたレーザ光を用いて画像を表示できるため、スペックルノイズの発生を低減できる。従って、鑑賞者が感じる不快感を抑制でき、鑑賞者の疲労を軽減できる。

本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき、適宜図面を参照しながら説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．システム構成：
第１実施例における画像表示装置としてのプロジェクタについて、図１および図２を参照して説明する。図１は、第１実施例における画像表示装置の概略構成について例示する説明図である。図２は、第１実施例における光源装置の詳細構成について例示する説明図である。

図１に示すように、プロジェクタ１０００は、光源装置１０，２０，３０、均一化光学素子５０、ライトバルブ６０、ダイクロイックプリズム７０および投射レンズ８０を備える。光源装置１０は、半導体レーザ装置１００ａと戻り光発生光学素子２００とを備える、光源装置２０は、半導体レーザ装置１００ｂと戻り光発生光学素子２００とを備える。光源装置３０は、半導体レーザ装置１００ｃと戻り光発生光学素子２００とを備える。

各半導体レーザ装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、プロジェクタ１０００の光源として機能する。例えば、半導体レーザ装置１００ａは約６５０ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を出力し、半導体レーザ装置１００ｂは約５４０ｎｍの波長を有する緑色レーザ光を出力し、半導体レーザ装置１００ｃは約４３０ｎｍの波長を有する青色レーザ光を出力する。なお、レーザ光は種々の機器に吸収されるため、半導体レーザ装置から出力された光の光量と画像の投影に用いられる光の光量は若干異なる。

戻り光発生光学素子２００は、入射したレーザ光の一部を出力元の半導体レーザ装置に向けて反射するとともに、残りを均一化光学素子５０に向けて出力する。以降、戻り光発生光学素子により半導体レーザ装置１００ａ〜１００ｃに戻されたレーザ光を「戻り光」と呼ぶ。

均一化光学素子５０は、入射する照射光を重畳して輝度ムラを平均化し、スクリーンの端部と中央部との光量差を低減する。均一化光学素子５０を配置することにより、スクリーン全体に明るい画像を投射できる。本実施例では、均一化光学素子５０に回折光学素子を用いる。

ライトバルブ６０は、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いて形成されており、アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルである。ライトバルブ６０は、入射光を制御して画像を描画する。

ダイクロイックプリズム７０は、三角プリズムを４つ組み合わせて直方体とした構成を有しており、ライトバルブ６０を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を合成して画像を形成し、投射レンズ８０に投射する。

投射レンズ８０は、ダイクロイックプリズム７０から投射された画像を、スクリーン９０に投影する。

以上説明したように、プロジェクタ１０００は、半導体レーザ装置１００ａ〜１００ｃからの射出光をそれぞれのライトバルブ６０に入射させて画像を形成後、射出光を合成しスクリーン９０に投影する。鑑賞者は、スクリーン９０に投影された画像を視認する。

Ａ２．光源装置詳細構成：
図２を参照して、第１実施例における光源装置１０、２０、３０の詳細構成について光源装置１０を例に説明する。光源装置１０は、レーザ光源としての半導体レーザ装置１００ｃと、戻り光発生光学素子２００とを備える。

半導体レーザ装置１００ａは、図２に示すように、発光素子１１０ａ、共振器１２０を備える。

発光素子１１０ａは、レーザ光を発する半導体レーザである。発光素子１１０ａは、約６５０ｎｍの波長のレーザ光を出力する。なお、光源装置２０の発光素子は、約５４０ｎｍの波長のレーザ光を出力し、光源装置３０の発光素子は、約４３０ｎｍの波長の光を出力する。ただし、これらの波長は単なる一例に過ぎない。

共振器１２０は、入射光の一部を反射する一対のミラー１２１，１２２を有する。これらのミラー１２１，１２２は、発光部１１１を挟むように設けられている。共振器１２０は、共振器ミラー１２１，１２２間の距離が、所定の波長の半波長の整数倍となるように構成されており、所定の波長を有する光を共振器ミラー間で共振して増幅する。具体的には、発光部１１１の光射出側に設けられたミラー１２２は、入射したレーザ光のうち所定の波長の光の一部（約９８〜９９％程度）を発光素子１１０ａ側のミラー１２１に向けて反射させるとともに、残りのレーザ光の一部を透過させる。発光素子１１０ａ側のミラー１２１は、発光部１１１の光射出側に設けられたミラー１２２によって反射された光を当該ミラー１２２に向けて反射する。このように、共振器１２０に入射した光のうち、所定の波長の光は、ミラー１２１，１２２により繰り返し反射され増幅される。増幅されたレーザ光の強度は、他の波長の光の強度と比較して著しく高くなっているため、共振器ミラー１２２を透過して戻り光発生光学素子２００に向かう。増幅され共振器ミラー１２２を透過したレーザ光Ｗ２は、ほぼ単一波長の光とみなすことができる。

戻り光発生光学素子２００は、一方の面が窪み状に形成され、誘電体多層膜や金属（例えば、銀）等からなる反射膜が蒸着された反射面２０２と、ほぼ中央部分に形成された貫通孔２０１を有する凹面鏡により構成されている。以降、第１実施例では、戻り光発生光学素子２００を凹面鏡２００と呼ぶ。凹面鏡２００の貫通孔２０１に入射したレーザ光は、凹面鏡２００を通過して均一化光学素子５０に向けて出力される。凹面鏡２００の反射面２０２は、半導体レーザ装置１００ａ〜１００ｃからの入射レーザ光を、出力元の半導体レーザ装置１００ａ〜１００ｃに向けてそれぞれ反射する。例えば、半導体レーザ装置１００ａから出力されたレーザ光を再び半導体レーザ装置１００ａに戻す。

光源装置１０のレーザ光の動きについて説明する。共振器１２０で増幅され、凹面鏡２００に向けて出力されたレーザ光のうち、凹面鏡２００の貫通孔２０１に入射したレーザ光（レーザ光Ｗ３）は、凹面鏡２００を通過して均一化光学素子５０に向けて進む。一方、凹面鏡２００に向けて出力されたレーザ光のうち、凹面鏡２００の反射面２０２に入射したレーザ光（レーザ光Ｗ１，Ｗ５）は反射され、戻り光Ｗ２、Ｗ４として再びレーザ装置１００ａの共振器１２０に入射する。

共振器１２０内で共振されている光と位相の異なる戻り光Ｗ２，Ｗ４が、共振器１２０に入射すると、位相のずれに起因して定常状態がくずれ、共振器内のレーザ光にゆらぎが生じる。この結果、共振状態が不安定になり、共振器１２０のレーザ光の発振モードが変化するモードホップが生じる。モードホップが生じると共振器１２０内のレーザ光の状態が不安定となり、レーザ光は種々の波長で発振する。この結果、共振器１２０からは、種々の波長のレーザ光が出力される。つまり、戻り光Ｗ２，Ｗ４により、半導体レーザ装置１００ａから射出されるレーザ光の波長を変化させている。

一般的に、種々の要因によって微量の戻り光が生じることが知られているが、本実施例では、戻り光を積極的に発生させるための構成を光源装置に設置することにより、戻り光の量を増加するとともに、戻り光を継続的に発生させる。

共振器１２０から出力されるレーザ光の一部は、凹面鏡２００により反射され戻り光として再び共振器１２０に入射する。よって、共振器１２０内のレーザ光は、継続的にモードホップが生じている状態となり、共振器１２０からは、継続的に種々の波長のレーザ光が出力され、出力されたレーザ光のうち貫通孔２０１に入射した光は凹面鏡２００を通過して均一化光学素子５０に向けて進む。

なお、図２では、説明の便宜上、共振器から出力されたレーザ光Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７等を平行に記載しているが、半導体レーザ装置から出力されるレーザ光は楕円状に広がる性質を有している。そのため、光源装置と均一化手段５０との間に、入射光を平行光に変換して出力するコリメートレンズ（図示省略）が配置されている。

上述の第１実施例の光源装置によれば、半導体レーザ装置に継続的にモードホップを生じさせることができる。モードホップにより、半導体レーザから出力されるレーザ光の波長幅が広がる、言い換えれば、半導体レーザ装置からは種々の波長の光が出力され、経時的に種々のスペックルパターンが出現する。一般的に、同一のスペックルパターンが継続的に出現している場合、鑑賞者はそのスペックルパターンをノイズとして判断するが、出現するスペックルパターンが経時的に変化すると、鑑賞者は、目の残像効果により、スペックルパターンをノイズと判断する可能性は低い事が知られている。よって、本発明の光源装置によれば、鑑賞者にノイズとして判断されるスペックルパターンの発生を抑制できる。

Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．光源装置概略構成：
第２実施例では、戻り光発生光学素子として、半導体レーザ装置から出力されるレーザ光の光路上に配置されたコリメートレンズを用いる。図３は、第２実施例における光源装置１１を例示する説明図である。光源装置１１は、半導体レーザ装置１００ａと、戻り光発生光学素子として機能するコリメートレンズ２１０を備える。半導体レーザ装置１００ａは、第１実施例と同様であるため、説明を省略する。

コリメートレンズ２１０は、入射光を平行光にして出力する光学素子である。本実施例では、コリメートレンズ２１０には、入射面の一部に、反射面２２２として機能する誘電体多層膜や金属（例えば、銀）等からなる反射膜が蒸着されている。

コリメートレンズ２１０の反射面２１２は、半導体レーザ装置からの入射レーザ光を、出力元の半導体レーザ装置に向けて反射する。例えば、半導体レーザ装置１００ａから出力されたレーザ光を再び半導体レーザ装置１００ａに戻す。

光源装置１１の動作について説明する。半導体レーザ装置１００ａからコリメートレンズ２１０に向けて出力されたレーザ光のうち、コリメートレンズ２１０の反射面２１２に入射したレーザ光（レーザ光Ｗ１，Ｗ５）は、反射され、戻り光Ｗ２、Ｗ４として再びレーザ装置１００ａに入射する。一方、コリメートレンズ２１０に向けて出力されたレーザ光のうち、反射面２１２以外の領域に入射したレーザ光（レーザ光Ｗ３、Ｗ６，Ｗ７）は、コリメートレンズ２１０を透過して均一化光学素子５０に向けて進む。

半導体レーザ装置１００ａでは、戻り光Ｗ２，Ｗ４の入射によりモードホップが生じる。その結果、共振器１２０から種々の波長のレーザ光が出力される。半導体レーザ装置１００ａから出力される光の一部は、コリメートレンズ２１０により反射され戻り光として再び半導体レーザ装置１００ａに入射する。よって、半導体レーザ装置では、継続的にモードホップが生じている状態となり、半導体レーザ装置１００ａからは継続的に種々の波長のレーザ光が出力される。

第２実施例によれば、経時的に繰り返しモードホップが生じるため、スペックルノイズの発生を抑制できる。また、戻り光を発生させる機能をコリメートレンズに付加できるため、戻り光発生光学素子として新たに部材を設置する必要がない。よって、光源装置を小型化できる。

Ｃ．第３実施例：
第３実施例では、戻り光発生光学素子としてメムス（ＭＥＭＳ）ミラーを用いる。

Ｃ１．画像表示装置概略構成：
図４は、第３実施例におけるプロジェクタの概略構成について例示する説明図である。図５は、第３実施例における光源装置の詳細構成について例示する説明図である。

図４に示すように、プロジェクタ２０００は、光源装置１２，２２，３２と、第１実施例と同様の均一化光学素子５０、ライトバルブ６０、ダイクロイックプリズム７０および投射レンズ８０を備える。光源装置１２は、半導体レーザ装置１００ａと戻り光発生光学素子２２０ａとセンサ１５０ａとを備える、光源装置２２は、半導体レーザ装置１００ｂと戻り光発生光学素子２２０ｂとセンサ１５０ｂとを備える。光源装置３２は、半導体レーザ装置１００ｃと戻り光発生光学素子２２０ｃとセンサ１５０ｃとを備える。

第３実施例では、戻り光発生光学素子２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、メムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）ミラーである。以降、戻り光発生光学素子２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃをＭＥＭＳ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと呼ぶ。

ＭＥＭＳ２２０ａ，２２０ｂ、２２０ｃは、半導体集積回路と、反射ミラーとが一体的に構成されている。反射ミラーは、ＭＥＭＳの半導体レーザ装置１００ａからの入射光が入射する面に配置され、入射光の約９９％を反射する。各ＭＥＭＳ２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃは、それぞれが有する半導体集積回路に与えられる電気信号に応じて、半導体レーザ装置からの入射光の進行方向に対する反射ミラーの角度を変更する。例えば、ＭＥＭＳ２２０ａは、半導体集積回路に与えられる電気信号に応じて、半導体レーザ装置１００ａから出力されるレーザ光のＭＥＭＳ２２０ａへの入射角が０度から増加する方向に（図５の矢印Ｘのように）動作する。ＭＥＭＳ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの反射ミラーに入射したレーザ光は、反射されて戻り光として出力元の半導体レーザ装置に入射する。

光源装置１２におけるレーザ光の動きについて説明する。半導体レーザ装置１００ａから出力されるレーザ光の一部は、ＭＥＭＳの反射ミラーに入射して（レーザ光Ｗ２０）反射され、戻り光Ｗ２１として半導体レーザ装置１００ａの共振器１２０に再び入射する。そのため、半導体レーザ装置１００ａではモードホップが生じ、複数の波長の光が発振する。この結果、半導体レーザ装置１００ａから種々の波長のレーザ光が出力される。

図６は、第３実施例におけるプロジェクタ２０００の光源装置に関する機能ブロックを例示する説明図である。図６に示すように、プロジェクタ２０００は、光源装置１２，２２，３２および制御部１６０を備える。光源装置１２はＭＥＭＳ２２０ａの半導体集積回路２２１ａとセンサ１５０ａとを備え、光源装置２２はＭＥＭＳ２２０ｂの半導体集積回路２２１ｂとセンサ１５０ｂとを備え、光源装置３２はＭＥＭＳ２２０ｃの半導体集積回路２２１ｃとセンサ１５０ｃとを備える。

センサ１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃは、それぞれが設置されている光源装置から出力されるレーザ光の強度を検出し、制御部１６０へ通知する。レーザ光の光強度の検出は、図５に示すように、センサ１５０ａを均一化光学素子５０の近傍に配置し、均一化光学素子５０から入射する散乱光Ｗ３０の光強度を、検出する。光源装置から出力されるレーザ光の光強度と散乱光Ｗ３０とは相関がある。よって、上述のように、散乱光の光強度を検出することにより、光源装置から出力されるレーザ光の光路上にセンサを配置せずにかかるレーザ光の光強度を測定できる。

制御部１６０は、１／６０ｓｅｃごとに、センサ１５０ａから受け取る出力レーザ光の光強度の検出値に応じて、ＭＥＭＳ２２０ａの半導体集積回路２２１ａへ電気信号を送出する。

半導体集積回路２２１ａは、制御部１６０から送出された電気信号に応じて、図５に破線で示すＭＥＭＳ２２０ａ’のようにミラーの角度を変える。

一般的に、半導体レーザ装置において、モードホップが生じると出力波長にバラツキが生じ、出力されるレーザ光の光強度すなわち出力が低下する。低下の程度は、各光源装置によってバラツキがあるため、光源装置ごとに異なる色のレーザ光を出力する本実施例のようなプロジェクタでは、スクリーンに投影される画像のカラーバランスが低下する。よって、制御部１６０は、３つの光源装置１２，２３，３３のそれぞれから受け取る出力レーザ光の光強度に基づき、各光源装置１２，２３，３３のＭＥＭＳのうちの１以上のＭＥＭＳを制御して３つの光源装置から出力されるレーザ光の光強度のバランスを調節する。具体的には、例えば、青色レーザ光を出力する光源装置３２のセンサ１５０ｃからの検出値が赤色レーザ光を出力する光源装置１２のセンサ１５０ａからの検出値および緑色レーザ光を出力する光源装置２２のセンサ１５０ｂからの検出値より低い場合、すなわち、青色レーザ光の光強度が赤色レーザ光、緑色レーザ光よりも弱い場合、青色レーザ光を出力する光源装置３２のＭＥＭＳ２２０ｃの半導体集積回路２２１ｃに電気信号を送出してＭＥＭＳ２２０ｃの角度を調整する。こうすることにより、光源装置３２の共振器１２０から出力されたレーザ光Ｗ２６はＭＥＭＳ２２０ｃにより反射される光を少なくできるため、光源装置３２におけるモードホップの発生を抑制できる。よって、光源装置３２から出力される青色レーザ光の光強度を強めることができる。

上述した第３実施例の光源装置によれば、入射光に対する反射面の角度を可動なＭＥＭＳを戻り光発生素子として用いることにより、戻り光の光量を制御できる。よって、固定的に設置され、常時戻り光を発生させる半導体レーザ装置におけるモードホップの発生を制御できる。従って、スペックルノイズの発生を低減しながら、各光源装置から出力されるレーザ光の強度のバランスを調整でき、スクリーンに投射される画像のカラーバランスを向上できる。

上述の第３実施例では、センサの検出値に応じてＭＥＭＳを制御しているが、例えば、一定の間隔でＭＥＭＳ２２０ａの状態とＭＥＭＳ２２０ａ’との状態とを繰り返すように構成してもよい。

Ｄ．第４実施例：
第４実施例では、レーザ光源としてアレイ半導体レーザ装置５００を用いる。なお、第４実施例では、第３実施例と同様に戻り光発生光学素子としてＭＥＭＳを用いる。

図７は、第４実施例における光源装置１３の概略構成を例示する説明図である。光源装置１３は、アレイ半導体レーザ装置５００とＭＥＭＳ２３０ａと共振器ミラー５５０とを備える。

アレイ半導体レーザ装置５００は、レーザ光を発する６つの発光素子（半導体レーザ）５２０〜５２５と、共振器ミラー５３０〜５３５と、発光素子５２０〜５２６を支持する支持部５１０とを備える。

発光素子５２０〜５２６は、ほぼ同じピーク波長のレーザ光を出力する。発光素子５２０〜５２６から出力されるレーザ光のピーク波長は完全に一致している必要はなく、多少のバラツキがあってもかまわない。一般的に、発光素子の製造誤差により、数ｎｍ程度異なっている。

共振器ミラー５５０は、ガラス材に誘電体多層膜や金属（例えば、銀）等からなる反射膜が蒸着されており、入射光の一部を反射し、一部を均一化光学素子５０に向けて透過する。

発光素子５２０から出力されたレーザ光Ｗ５０は、共振器ミラー５５０と共振器ミラー５３０との間で発振される。同様に、発光素子５２１から出力されたレーザ光Ｗ５１は、共振器ミラー５５０と共振器ミラー５３１との間で発振され、発光素子５２２から出力されたレーザ光Ｗ５２は、共振器ミラー５５０と共振器ミラー５３２との間で発振され、発光素子５２３から出力されたレーザ光Ｗ５３は、共振器ミラー５５０と共振器ミラー５３３との間で発振される。発振により増幅されたレーザ光は共振器ミラー５５０を均一化光学素子５０にむけて透過する。発光素子５２０〜５２３から出力されるレーザ光は、ＭＥＭＳ２３０ａにより生じる戻り光を受けないため、常に安定してほぼ同じ波長ピークを有するレーザ光を出力する。

ＭＥＭＳ２３０ａは、発光素子５２４から出力されるレーザ光をミラーの反射により発光素子５２５の共振器ミラー５３５に入射可能な状態（状態Ａ）と、発光素子５２４から出力されるレーザ光の進行方向に平行な状態（状態Ｂ）になるように、発光素子５２４から出力されるレーザ光の進行方向に対して角度を調整している。具体的には、ＭＥＭＳ２３０ａは、１ミリ秒単位で、状態Ａから状態Ｂおよび状態Ｂから状態Ａとなるように（図７の矢印Ｙ）動作する。なお、１ミリ秒とは、単なる例示に過ぎず、これに限定されるものではない。

ＭＥＭＳ２３０ａは常に動作しているため、ＭＥＭＳ２３０ａが状態Ｂの際には、発光素子５２５から出力された光の一部はＭＥＭＳ２３０ａにより反射されずに共振器ミラー５５０と共振器ミラー５３５との間で発振される（レーザ光Ｗ５７）。ここで、発光素子５２４から出力されたレーザ光Ｗ５４がＭＥＭＳ２３０ａにより反射され戻り光Ｗ５５として共振器ミラー５３５に入射すると、共振器ミラー５３５と共振器ミラー５５０との間で発振されているレーザ光に、異なる位相のレーザ光（戻り光Ｗ５５）が入射することになる。この結果、共振器ミラー５５０と共振器ミラー５３５との間で発振しているレーザ光にモードホップが生じ、種々の波長の光が共振器ミラー５５０を透過する。従って、アレイ半導体レーザ装置５００からは、安定してほぼ同じ波長ピークのレーザ光Ｗ５０〜５３とともに、種々の波長のレーザ光が出力される。

以上説明した第４実施例の光源装置によれば、特定の発光素子から出力されるレーザ光についてのみモードホップを生じさせることができるため、光源装置１３から出力されるレーザ光の全体的なレーザ強度の低下を抑制しながら、スペックルノイズの発生を低減できる。

第４実施例の光源装置は、１ミリ秒単位で常にＭＥＭＳを駆動させているが、例えば、第３実施例のように、センサを用いて各光源装置から出力されるレーザ光の光強度を検出し、検出された光強度に応じてＭＥＭＳを制御してもよい。

Ｅ．第５実施例：
第５実施例では、戻り光発生光学素子として平面鏡を用いる。

Ｅ１．光源装置概略構成：
図８は、第５実施例における光源装置の概略構成を例示する説明図である。光源装置１４は、発光素子１１０ａ，共振器１２０、および、戻り光発生素子として機能する平面鏡２４０を備える。発光素子１１０ａ、共振器１２０は第１実施例と同様であるため、説明を省略する。

平面鏡２４０は、共振器１２０側の面に誘電体多層膜や金属（例えば、銀）等からなる反射膜が蒸着されたガラス材である。図８では、共振器１２０で発振され出力されたレーザ光のうち、平面鏡２４０の貫通孔２０１に入射したレーザ光（レーザ光Ｗ３）は、平面鏡２４０を通過して均一化光学素子５０に向けて進む。一方、平面鏡２４０に向けて出力されたレーザ光のうち、平面鏡２４０に入射したレーザ光Ｗ１，Ｗ５は、反射され、戻り光Ｗ２、Ｗ４として再び共振器１２０に入射する。

共振器１２０では、発光素子１１０ａから入射したレーザ光を発振しているところへ、位相の異なる戻り光Ｗ２や戻り光Ｗ４が入射するため、発振状態が不安定になり、モードホップが生じる。よって、共振器１２０からは種々の波長のレーザ光が出力される。

共振器１２０から出力される光の一部は、平面鏡２４０により反射され戻り光として再び共振器１２０に入射する。よって、共振器１２０内のレーザ光は、継続的にモードホップが生じている状態となり、共振器１２０からは、継続的に種々の波長の光が出力される。

以上説明した第５実施例の光源装置によれば、繰り返しモードホップを生じさせることができるため、スペックルノイズの発生を抑制できる。

Ｆ．変形例
（１）戻り光発生光学素子として、一対の反射ミラーを用いても良い。図９は、本変形例における光源装置を例示する説明図である。本変形例の光源装置１５は、第１実施例と同様の半導体レーザ装置１００ａと、戻り光発生光学素子としての一対の反射ミラー２５０，２５１を備える。

反射ミラー２５０，２５１は、約９９％の高反射率を有する鏡であり、発光素子１１０ａの発光面に対して所定の角度となるように設置されている。所定の角度とは、共振器１２０から出力されたレーザ光が、反射ミラー２５０，２５１により反射された再び共振器１２０に入射可能となる角度である。このように設置することにより、反射ミラー２５０，２５１に入射したＷ１，Ｗ４を、戻り光Ｗ２，Ｗ４として再び共振器１２０に入射させることができ、共振器１２０内で発振しているレーザ光にモードホップを生じさせることができる。

本変形例によれば、簡易な構成で、スペックルノイズの発生を低減できる。

（２）上述の各実施例では、発光素子はそれぞれ、赤色光の波長のレーザ光、緑色光の波長のレーザ光、青色光の波長のレーザ光をそのまま出力しているが、例えば、各発光素子から、各色光の約２倍程度の波長の光を出力し、発光素子と共振器との間もしくは共振器内に第２高調波発生素子（ＳＨＧ：Second Harmonic Generation）を配置してもよい。図１０は、本変形例における光源装置を例示する説明図である。本変形例の光源装置１６は、第１実施例の光源装置１０に、更に、第２高調波発生素子６００が付加されたものである。なお、本変形例の発光素子１１０ａ’は、赤色光の波長の約２倍の波長の光を出力する。

第２高調波発生素子６００は、入射光をほぼ半分の波長に変換する非線形光学素子である。発光素子１１０ａ’から出力され、共振器１２０に向かう光は、第２高調波発生素子６００を通過することにより、ほぼ半分の波長の光に変換される。第２高調波発生素子６００による波長変換効率は非線形の特性を有しており、例えば、第２高調波発生素子６００に入射するレーザ光の強度が強いほど、変換効率が向上する。また、第２高調波発生素子６００の変換効率は約４０〜５０％程度である。

共振器１２０は、第２高調波発生素子６００と戻り光発生光学素子である凹面鏡２００との間に配置されている。第２高調波発生素子６００の変換効率は既述のように約４０〜５０％であるため、第２高調波発生素子６００と凹面鏡２００との間に共振器１２０を配置することにより、光源装置１６から出力されるレーザ光の光強度を向上できる。

（３）上述の実施例において説明したプロジェクタでは、液晶ライトバルブを用いて画像を表示しているが、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）を用いて画像を表示してもよい。図１１は、本変形例におけるプロジェクタの概略構成を例示する説明図である。本変形例のプロジェクタ３０００は、第１実施例と同様の光源装置１０，２０，３０と、ダイクロイックミラー８１０，８１１と、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）８２０とを備える。

光源装置１０，２０，３０は第１実施例と同様である。従って、各光源装置からは、種々の波長のレーザ光が出力される。

ダイクロイックミラー８１０，８１１は、ガラス基板に特定の波長域を反射する膜がコーティングされており、特定の波長の光だけを透過する鏡である。ダイクロイックミラー８１０，８１１は、入射光を赤色成分、緑色成分、青色成分の三原色に分離するためのフィルタとして機能する。本変形例では、ダイクロイックミラー８１０は、赤色成分を透過すると共に、緑色成分を反射する。また、ダイクロイックミラー８１１は、赤色成分、緑色成分を反射するとともに、青色成分を透過する。

ＤＭＤ８２０は、ＭＥＭＳデバイスの一種類であり、多数の微少鏡面（マイクロミラー）を平面に配列した表示用素子である。

本変形例に示すように、ＤＭＤを用いたプロジェクタにおいても、戻り光発生装置を有する光源装置を用いることにより、スペックルノイズの発生を抑制できる。

（４）上述の実施例では、画像表示装置としてプロジェクタを例に挙げて説明しているが、例えば、上述の光源装置を備える照明装置またはモニタ装置として構成してもよい。

以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができることは言うまでもない。

第１実施例における画像表示装置の概略構成について例示する説明図。 第１実施例における光源装置の詳細構成について例示する説明図。 第２実施例における光源装置を例示する説明図。 第３実施例におけるプロジェクタの概略構成について例示する説明図。 第３実施例における光源装置の詳細構成について例示する説明図。 第３実施例におけるプロジェクタの光源装置に関する機能ブロックを例示する説明図。 第４実施例における光源装置の概略構成を例示する説明図。 第５実施例における光源装置の概略構成を例示する説明図。 変形例における光源装置を例示する説明図。 変形例における光源装置を例示する説明図。 変形例におけるプロジェクタの概略構成を例示する説明図。

符号の説明

１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６…光源装置
２０，２２…光源装置
３０，３２…光源装置
５０…均一化光学素子
６０…ライトバルブ
７０…ダイクロイックプリズム
８０…投射レンズ
９０…スクリーン
１００ａ…半導体レーザ装置
１００ｂ…半導体レーザ装置
１００ｃ…半導体レーザ装置
１１０ａ…発光素子
１２０…共振器
１２１…ミラー
１２２…ミラー
１５０ａ…センサ
１５０ｂ…センサ
１５０ｃ…センサ
１６０…制御部
２００…戻り光発生光学素子
２００…凹面鏡
２０１…貫通孔
２０２…反射面
２１０…コリメートレンズ
２１２…反射面
２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ…光発生光学素子
２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ…半導体集積回路
２２２…反射面
２４０…反射ミラー
２４０…平面鏡
５００…アレイ半導体レーザ装置
５１０…支持部
５２０、５２１、５２２，５２３，５２４，５２５…発光素子
５３０、５３１、５３２，５３３，５３４、５３５…共振器ミラー
６００…第２高調波発生素子
８１０…ダイクロイックミラー
８１１…ダイクロイックミラー
１０００、２０００、３０００…プロジェクタ

Claims (5)

1. 光源装置であって、
   発光素子と、前記発光素子から出力された光を発振させる共振器とを備え、前記発光素子と前記共振器とを用いてレーザ光を出力するレーザ光源と、
   前記レーザ光の一部を戻り光として前記共振器へ戻す戻り光発生手段と、を備え、
   前記戻り光発生手段は、前記レーザ光の光路上に配置されており、入射する前記レーザ光の一部を前記戻り光として前記共振器へ反射するとともに、残りを通過させる光学素子であり、
   前記光学素子は、前記光学素子に入射する前記レーザ光の進行方向に対する前記反射面の角度が変更可能な構造を有し、
   前記戻り光により、前記レーザ光源から射出されるレーザ光の波長を変化させ、複数の波長のレーザ光を出力する、光源装置。
2. 請求項１記載の光源装置であって、更に、
   前記レーザ光源から出力され、照射対象物を照射する照射レーザ光の強度を検出する検出手段を備え、
   前記光学素子は、前記検出された強度に応じて、前記角度を変更する、光源装置。
3. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記光学素子は、メムスミラーおよびガルバノミラーの少なくとも一方を含む、光源装置。
4. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記レーザ光源は、複数の発光素子を有しており、
   前記光学素子は、前記複数の発光素子のうちの少なくとも１つの発光素子から出力される光を前記戻り光として反射するように配置されている、光源装置。
5. 請求項１ないし請求項４いずれか記載の光源装置を有する画像表示装置。

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