KR101180140B1 - 광원 장치, 및 2차원 화상 표시 장치 - Google Patents

광원 장치, 및 2차원 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

2차원 화상 표시 장치를 될 수 있는 한 소형화하는 것이 가능한 광원 장치를 제공한다. 적색, 청색, 녹색의 3개의 코히어런트 광원(11a, 11b, 11c)과, 해당 코히어런트 광원(11a, 11c)으로부터 출사된 광을 반사하는 프리즘(12a, 12c)과, 상기 코히어런트 광원(11b)으로부터 출사된 광, 및 상기 코히어런트 광원(11a, 11c)으로부터 출사되어, 프리즘(12a, 12b)으로 반사된 광을, 이것들의 광이 동일 광로를 전파하도록 회절하는, 복수의 그레이팅이 다중 형성된 1개의 부피 홀로그램으로 이루어지는 회절부(20)를 구비했다.

Description

광원 장치, 및 2차원 화상 표시 장치{LIGHT SOURCE DEVICE, AND TWO-DIMENSIONAL IMAGE DISPLAY UNIT}
본 발명은, 광원 장치 및 2차원 화상 표시 장치에 관한 것으로, 특히 2차원 화상 표시 장치의 소형화를 실현하는 광원 장치, 및 해당 광원 장치를 이용한 소형의 2차원 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 선명한 색표현이 가능한 2차원 화상 표시 장치(레이저 디스플레이 장치)가 주목받고 있다. 이것은, 적색, 녹색, 청색의 3개의 코히어런트 광원(예컨대, 레이저광원)을 이용한 것으로, 예컨대 도 13과 같은 구성을 취한다.
도 13에 있어서, 참조부호 600은 종래의 레이저광원을 이용한 2차원 화상 표시 장치이다. 이 2차원 화상 표시 장치(600)는, 적색, 녹색, 청색 레이저광원(601a, 601b, 601c)과, 빔 익스팬더(602a, 602b, 602c)와, 광 인티그레이터(603a, 603b, 603c)와, 미러(604a, 604c)와, 확산판(606a, 606b, 606c)과, 확산판 이동 수단(605a, 605b, 605c)과, 공간 광변조 소자(607a, 607b, 607c)와, 필드 렌즈(608a, 608b, 608c)와, 다이클로익 프리즘(609)과, 투사 렌즈(610)를 갖고 있 다.
이 2차원 화상 표시 장치(600)에서는, 적색, 녹색, 청색 레이저광원(601a, 601b, 601c)으로부터의 광이 각각 빔 익스팬더(602a, 602b, 602c)에 의해 확대되고, 광 인티그레이터(603a, 603b, 603c)를 통과한다. 광 인티그레이터(603a, 603c)를 통과한 적색광 및 청색광은 미러(604a, 604c)에 의해 광로가 90도 구부러지고, 광 인티그레이터(603b)를 통과한 녹색광은, 광로가 구부러지지 않고, 각각, 필드 렌즈(608a, 608b, 608c), 확산판(606a, 606b, 606c)을 거쳐서 공간 광변조 소자(607a, 607b, 607c)를 조사한다. 3종의 레이저광원(601a, 601b, 601c)으로부터의 광은, 광 인티그레이터(603a, 603b, 603c)를 통과하는 것으로 공간 광변조 소자(607a, 607b, 607c) 상에서의 조도 분포가 일정하게 된다. 이 공간 광변조 소자(607a, 607b, 607c)에 의해 각각 독립적으로 변조된 광은, 다이클로익 프리즘(609)에 의해 합파(合波)되어, 동일 광로를 전파하는 동축 빔으로 되고, 또한 투사 렌즈(610)에 의해 확대 투사되어 스크린(61) 상에 결상된다. 그 때, 레이저광 간섭성이 높기 때문에, 스크린(61)에 투사된 이미지에는 스펙클 노이즈가 중첩된다. 이것을 막기 위해서 확산판(606a, 606b, 606c)을 확산판 이동 수단(605a, 605b, 605c)에 의해 슬라이딩하여, 스펙클 노이즈를 시간 평균하도록 하고 있다.
그러나, 도 13에 나타내는 것 같은 종래의 2차원 화상 표시 장치(600)에서는, 3종의 레이저광원(601a~601c)으로부터의 광을 확대하여 광강도 분포를 균일하게 하기 위해, 빔 익스팬더 및 광 인티그레이터가 각각 3개 필요하게 된다. 또한, 상기 3종의 레이저광원으로부터의 광을 서로 평행하고 동일 광로를 전파하는 동축 빔으로 하기 위해서, 해당 장치내에 많은 렌즈나 미러를 배치하는 것도 필요하게 된다. 이 때문에, 종래의 2차원 화상 표시 장치는, 장치 전체가 대규모로 된다고 하는 문제가 있었다.
이 과제를 해결하기 위해, 2차원 화상 표시 장치의 광학계를, 예컨대, 도 14에 도시하는 바와 같이, 우선 적색, 녹색, 청색의 3색의 레이저광원으로부터 출사된 광을 다이클로익 미러를 이용하여 혼합한 후, 빔 익스팬더, 광 인티그레이터를 통과시키는 구성으로 하는 것이 생각된다.
도 14에 있어서, 참조부호 700은 종래의 레이저광원을 이용한 2차원 화상 표시 장치이다. 이 2차원 화상 표시 장치(700)는, 적색, 녹색, 청색 레이저광원(701a, 701b, 701c)과, 콜리메이트 렌즈(704a, 704b, 704c)와, 제 1, 제 2 다이클로익 미러(705a, 705b)와, 빔 익스팬더(702)와, 광 인티그레이터(703)와, 투사 렌즈(710)와, 액정 패널(71)을 갖고 있다.
여기서 다이클로익 미러는, 유리 기판상에 다층막을 적층하여, 파장에 의해서 투과율을 다르게 한 것이다. 도 14에 나타내는 2차원 화상 표시 장치(700)의 제 1 다이클로익 미러(705a)는, 580nm 정도의 파장을 경계로, 해당 파장보다 단파장의 광을 반사하여 장파장의 광만을 통과시키는 것, 제 2 다이클로익 미러(705b)는, 490nm 정도의 파장을 경계로, 해당 파장보다 단파장의 광을 반사하여 장파장의 광만을 통과시키는 것이다.
이러한 종래의 레이저광원을 이용한 2차원 화상 표시 장치(700)에서는, 우선, 적색, 녹색, 청색 레이저광원(701a, 701b, 701c)으로부터의 출사광을, 콜리메 이트 렌즈(704a, 704b, 704c)에서 콜리메이트하고, 해당 콜리메이트한 광을, 제 1, 제 2 다이클로익 미러(705a, 705b)에 의해서, 서로 평행하고 동일 광로를 전파하는 동축 빔으로 한 후, 빔 익스팬더(702)에 입사시킨다. 그리고, 해당 빔 익스팬더(702)에 입사한 광은, 빔 익스팬더(702)에 있어서 확대된 후, 광 인티그레이터(703)를 통과한다. 상기 광 인티그레이터(703)는, 직사각형의 소자 렌즈가 2차원형상으로 어레이화된 2개의 플라이아이 렌즈(703a, 703b)와, 콜리메이트 렌즈(703c)를 갖고 있고, 1개째의 플라이아이 렌즈(703a)의 각 소자 렌즈상의 광이, 2개째의 플라이아이 렌즈(703b)에 의해서 2차원 공간 광변조 소자상에 결상되고, 이것에 의해서, 각 소자 렌즈상에서의 광강도 분포가 2차원 공간 광변조 소자상에서 다중화되는 것으로 되고, 2차원 공간 광변조 소자상에서의 광강도 분포가 균일하게 되는 것이다.
그리고, 상기 광 인티그레이터(703)를 통과하여 광강도 분포가 균일하게 된 광은, 투사 렌즈(710)에 의해 액정 패널(71) 상에 결상한다.
[특허문헌 1] 일본특허공개 평성 제10-293268호 공보
이와 같이, 도 13과 같이, 각 레이저광원(601a~601c)으로부터 출사된 광을 빔 익스팬더(602a~602c)에 의해 확대하고, 광 인티그레이터(603a~603b)에 의해 그 광강도 분포를 균일하게 한 후, 다이클로익 프리즘(609)에 의해 합파하여 동축 빔으로 하는 것보다, 도 14와 같이, 각 레이저광원(701a~701c)으로부터 출사된 광을, 우선 제 1, 제 2 다이클로익 미러(705a, 705b)에서 합파하여 동축 빔으로 한 후, 빔 익스팬더(702)에 의해 확대하고 광 인티그레이터(703)에 의해 그 광강도 분포를 균일하게 한 쪽이, 2차원 화상 표시 장치 전체의 장치 규모를 축소할 수 있다.
그러나, 종래의 2차원 화상 표시 장치는, 그 광학계 전체를 도 14에 도시하는 바와 같이 구성하더라도, 휴대전화 등과 같은 소형 장치에 탑재하기 위해서는, 여전히 부품수도 많고, 장치 규모도 커진다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 행해진 것으로서, 소형 장치에 탑재 가능한 초소형의 광원 장치, 및 해당 광원 장치를 이용한 소형의 2차원 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 광원 장치는, 적어도 2개의 코히어런트 광원과, 해당 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광이 동일 광로를 전파하도록, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 광을 회절하는 회절부를 구비하는 것이다.
이에 따라, 회절부에서 복수의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광을 간이하게 합파시킬 수 있어, 광원 장치를 초소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광의 전파 광로는 상기 회절부 상에서 서로 겹치는 것이다.
이에 따라, 해당 광원 장치를 더 소형화하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광의 전파 광로의 중심축은, 상기 회절부 상의 한 점에서 교차하는 것이다.
이에 따라, 해당 광원 장치를 더 소형화하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원은 동일한 서브마운트 상에 설치되는 것이다.
이에 따라, 1개의 서브마운트의 방열에 의해, 3개의 광원의 방열을 할 수 있고, 해당 광원 장치에 있어서의 광원의 방열을 간단한 구성에 의해 실현할 수 있다고 하는 효과도 있다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 코히어런트 광원은, 적색광을 발광하는 코히어런트 광원과, 녹색광을 발광하는 코히어런트 광원과, 청색광을 발광하는 코히어런트 광원인 것이다.
이에 따라, RGB의 광을 점등하는 소형의 광원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 회절부를, 상기 코히어런트 광원 중, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 광이, 해당 회절부에서 회절하지 않고 통과하는 것으로 한 것이다.
이에 따라, 회절부의 제작 공정을 삭감할 수 있기 때문에, 해당 광원 장치를 보다 저렴히 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 회절부는 1개의 회절 소자로 구성되고, 상기 회절 소자는, 해당 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광이 동일 광로를 전파하도록, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 광을 회절하는 것이다.
이에 따라, 상기 회절부를 조밀하게 하여 해당 광원 장치를 초소형화하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 회절 소자는 렌즈 작용을 더 구비하는 것이다.
이에 따라, 상기 복수의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 각 광이, 상기 회절 소자의 위쪽의 동일 평면 영역을 조사할 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 회절부를, 수광한 적어도 2개의 광이 동일 광로를 전파하도록, 해당 수광한 적어도 하나의 광을 회절하는 제 1 회절 소자와, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원 중의, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 광을, 해당 각 코히어런트 광원으로부터의 광의 전파 광로의 중심축이 상기 제 1 회절 소자상의 일점에서 교차하도록 회절하는 제 2 회절 소자로 구성한 것이다.
이에 따라, 상기 회절부에서 상기 복수의 코히어런트 광원으로부터의 각 광을 간이하게 동축 빔으로 하여 합파할 수 있는 소형의 광원 장치를, 보다 저렴히 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 제 2 회절 소자는 렌즈 작용을 더 구비하고, 상기 제 2 회절 소자는, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 각 광을 집광하여, 해당 제 2 회절 소자에 의해 회절된 각 광이 상기 제 1 회절 소자의 동일 영역을 조사하도록 하는 것이다.
이에 따라, 상기 복수의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 각 광이, 상기 제 2 회절 소자의 위쪽에 마련된 제 1 회절 소자의 동일 영역을 조사하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 회절 소자는 부피 홀로그램이며, 해당 부피 홀로그램은, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 각 광을 수광하여, 해당 각 광의 전파 방향을 변화시키는 복수의 그레이팅이 다중화되어 있는 것이다.
이에 따라, 회절부에서 상기 복수의 코히어런트 광원으로부터의 각 광을 간이하게 동축 빔으로 하여 합파하는 광원 장치의 초소형화를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 회절 소자는 영역 분할되어 있고, 해당 회절 소자의 각 분할 영역에서 회절된 각 광이 동일 평면 영역을 조사하는 것이다.
이에 따라, 상기 회절 소자에 광 인티그레이터의 기능을 겸비하게 하는 것이 가능해지고, 상기 공간에 조사되는 광의 강도 분포를 균등하게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 회절 소자는 격자 형상으로 영역 분할되어 있는 것이다.
이에 따라, 상기 공간에 조사되는 광의 강도 분포를 더 균등하게 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 2차원 화상 표시 장치는, 적어도 2개의 코히어런트 광원과, 해당 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광이 동일 광로를 전파하도록, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 광을 회절하는 회절부와, 해당 회절부 상의 공간에 마련되고, 해당 회절부에서 회절되어 동축 빔으로 된 각 광을 수광하는 2차원 공간 광변조 소자를 구비하는 것이다.
이에 따라, 광원 장치로부터 출사된 광을 표시하는 2차원 화상 표시 장치를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 2차원 화상 표시 장치는, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원은, 적색광을 발광하는 코히어런트 광원과, 녹색광을 발광하는 코히어런트 광원과, 청색광을 발광하는 코히어런트 광원이며, 상기 제어부는, 해당 3개의 코히어런트 광원을, 시간 분할되어 순차적으로 광을 출사하도록 제어하는 것이다.
이에 따라, 해당 2차원 화상 표시 장치에 있어서 동화상도 표시 가능해진다.
본 발명의 광원 장치에 의하면, 복수의 코히어런트 광원을 갖는 광원 장치에 있어서, 상기 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광을 동일 광로를 전파하도록 회절하는 회절부를 구비하였기 때문에, 상기 복수의 코히어런트 광원으로부터의 각 광을, 동축 빔으로 되도록 합파하는 광학계를 조밀하게 할 수 있어, 초소형의 광원 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광원 장치에 의하면, 상기 복수의 코히어런트 광원 중, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 광은, 상기 회절부에서 회절하지 않고 통과하도록 했기 때문에, 상기 회절부에 다중화하는 그레이팅의 수를 적게 할 수 있어, 해당 광원 장치를 저렴히 구성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광원 장치에 의하면, 회절부를 제 1 및 제 2의 2개의 회절 격자에 의해 구성하고, 제 2 회절 격자를, 복수의 코히어런트 광원으로부터의 광을, 이것들의 광이 제 1 회절 소자의 동일 영역에 조사하도록 회절하는 것으로 하고, 제 1 회절 격자를, 상기 제 2 회절 소자를 통과한 각 광을 동축 빔이 되도록 회절하는 것으로 했기 때문에, 복수의 광원으로부터의 광을 간이하게 동축 빔이 되도록 합파할 수 있는 소형의 광원 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광원 장치에 의하면, 상기 복수의 코히어런트 광원을 동일 서브마운트 상에 마련하도록 했기 때문에, 복수의 광원의 방열을 1개의 서브마운트의 방열에 의해 실행할 수 있고, 광원 장치에 있어서의 방열 처리를 용이하게 실행할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명의 광원 장치에 의하면, 상기 회절부를 영역 분할하고, 해당 회절부의 각 분할 영역을, 복수의 그레이팅이 다중 형성되고, 또한 오목 렌즈 작용을 구비한 것으로 했기 때문에, 상기 복수의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광을 간이하게 동축 빔으로 하여 합파할 수 있는 것에 부가하여, 해당 회절부로부터 출사되는 광의 강도 분포를 균일하게 할 수 있다. 또한, 해당 회절부로부터 출사되는 광의 강도 분포를 균일하게 하는 광 인티그레이터를 갖는 회절부는, 종래의 렌즈 어레이에 비하여, 소형이고 또한 재료가 저렴한 것을 이용 가능하기 때문에, 광원 장치를 저렴히 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 2차원 화상 표시 장치에 의하면, 광원 장치를, 회절 소자를 이용한 소형화된 것으로 했기 때문에, 2차원 화상 표시 장치를 소형화하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 2차원 화상 표시 장치에 의하면, 상기 광원 장치의 회절부가, 광 인티그레이터의 기능을 겸비하고 있기 때문에, 종래는 광강도 분포의 균일화에 필요한 플라이아이 렌즈를 이용하지 않더라도, 광원 장치의 출력광은 강도 분포가 균일한 것으로 되어, 광원광의 강도 분포가 똑같은 2차원 화상 표시 장치를 보다 소형화할 수 있고, 또한, 해당 2차원 화상 표시 장치의 구성 부품수도 삭감할 수 있다. 이 결과, 광원광의 강도 분포가 똑같은 2차원 화상 표시 장치를, 조립이 간단하고, 더 저렴한 것으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 광원 장치의 구성을 나타내는 측면도(a) 및 평면도(b),
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 회절부의 제작 방법을 도시하는 도면이며, 녹색, 청색, 적색 레이저광원의 출사광을 회절하는 그레이팅의 제작 공정((a), (b), (c))을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 광원 장치의 다른 구성을 나타내는 측면도(a) 및 평면도(b),
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 광원 장치의 또 다른 구성을 나타내는 측면도(a) 및 평면도(b),
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 광원 장치의 구성을 나타내는 측면도(a) 및 평면도(b),
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 회절부의 제 2 부피 홀로그램의 제작 방법을 도시하는 도면이며, 녹색, 청색, 적색 레이저광원의 출사광을 회절하는 그레이팅의 제작 공정((a), (b), (c))을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 회절부의 제 1 부피 홀로그램의 제작 방법을 도시하는 도면이며, 녹색, 청색, 적색 레이저광원의 출사광을 회절하는 그레이팅의 제작 공정((a), (b), (c))을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 광원 장치의 구성을 나타내는 측면도(a) 및 평면도(b),
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 회절부의, 녹색광용의 그레이팅의 형성 방법을 도시하는 도면이며, 1열로 나열되는 4개의 분할 영역을 간섭 노광하는 처리((a)~(d))를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따른 회절부의, 청색광용의 그레이팅의 형성 방법을 도시하는 도면이며, 1열로 나열되는 4개의 분할 영역을 간섭 노광하는 처리((a)~(d))를 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 회절부의, 적색광용의 그레이팅의 형성 방법을 도시하는 도면이며, 1열로 나열되는 4개의 분할 영역을 간섭 노광하는 처리((a)~(d))를 나타내는 도면,
도 12는 본 발명의 실시예 4에 따른 2차원 화상 표시 장치의 구성을 도시하는 도면,
도 13은 종래의 2차원 화상 표시 장치의 하나의 구성예를 나타내는 도면,
도 14는 종래의 2차원 화상 표시 장치의 별도의 구성예를 나타내는 도면이다.
부호의 설명
10, 10a, 10b, 10c : 서브마운트
11a, 11b, 11c, 21a, 21b, 21c, 601a, 601b, 601c, 701a, 701b, 701c : 레이저광원
12a, 12b, 12c : 프리즘 32 : 분할 영역
32a, 32b, 32c : 그레이팅 20, 220, 320 : 회절부
221 : 제 1 부피 홀로그램 222 : 제 2 부피 홀로그램
222a, 222b, 222c : 그레이팅
30, 607a, 607b, 607c, 707 : 공간 광변조 소자
51, 61 : 스크린 71 : 액정 패널
100, 100a, 100b, 200, 300 : 광원 장치
500, 600, 700 : 2차원 화상 표시 장치
510, 710 : 투사 렌즈 520 : 제어부
530 : 영상 신호 전환부 540 : 레이저 전환부
550a, 550b, 550c : 레이저 구동부 560, 608a, 608b, 608c : 필드 렌즈
602a, 602b, 602c : 빔 익스팬더 603a, 603b, 603c : 광 인티그레이터
604a, 604c : 미러
605a, 605b, 605c : 확산판 슬라이딩 수단
606a, 606b, 606c : 확산판 609 : 다이클로익 프리즘
610 : 투사 렌즈 704a, 704b, 704c : 콜리메이트 렌즈
705a, 705b : 다이클로익 미러
이하, 본 발명의 각 실시예에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
본 실시예 1에서는, 1개의 회절 소자로, 적색, 청색, 녹색의 광을 출사하는 3개의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 광을 동축 빔이 되도록 회절하여, 해당 각 광을 합파하는 광원 장치에 대하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 「동축 빔」이란, 동일 광로를 전파하는 광을 의미하는 것, 「광축」이란, 광전파로의 중심축을 의미하는 것으로 한다.
도 1은 본 실시예 1에 따른 광원 장치의 구성을 도시하는 도면이며, 도 1(a)는 측면도, 도 1(b)는 평면도를 나타낸다.
도 1에 있어서, 참조부호 100은 본 실시예 1의 광원 장치이고, 해당 광원 장치(100)는 2차원 화상 표시 장치의 광원으로서 이용되는 것이다. 이 광원 장치(100)는, 코히어런트 광원, 여기서는 적색광, 청색광, 녹색광을 출사하는 3개의 반도체 레이저(이하, 단지 「레이저광원」이라고 부름)(11a~11c)와, 해당 레이저광원(11a~11c)이 직접 실장되는, 실리콘 기판 등인 서브마운트(10)를 갖고 있다. 또한, 광원 장치(100)는, 해당 서브마운트(10)의 위쪽에 마련되고, 적어도 1개의 코히어런트 광원, 여기서는 3개의 레이저광원(11a, 11b, 11c)으로부터 출사되는 광을, 해당 3개의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 모든 광이 동축 빔이 되도록 회절하는 회절부(20)와, 상기 서브마운트(10) 상에 마련되고, 상기 3개의 레이저광원(11a, 11b, 11c)으로부터 출사된 광이 상기 회절부(20)의 동일 영역을 조사하도록, 레이저광원(11a, 11b, 11c)으로부터의 출사광을 반사시키는 프리즘(12a, 12b, 12c)을 갖고 있다. 그리고, 상기 회절부(20)의 위쪽에는, 해당 회절부(20)에서 동축 빔으로 된 각 광의 진폭을 공간적으로 변화시키는 공간 광변조 소자(30)가 마련되어 있다.
상기 각 레이저광원(11a~11c)은 단면발광 레이저이며, 적색광 및 녹색광의 레이저광원(11a, 11c)은 하나의 직선상에 배치하고, 청색광의 레이저광원(11b)은, 상기 직선과 직교하는 직선상에 배치하고 있다. 또한 상기 프리즘(12a, 12b, 12c)의 반사면은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 해당 반사면에서 반사된 상기 레이저광원(11a, 11b, 11c)으로부터의 출사광의 광축과, 레이저광원(11b)으로부터의 출사광의 광축이 상기 회절부(20)상의 일점에서 교차하도록, 그 반사 각도가 설정되어 있다.
본 실시예 1에서는, 회절부(20)가 1개의 부피 홀로그램으로 구성된다. 그리고, 해당 부피 홀로그램에는, 상기 각 레이저광원(11a~11c)으로부터 출사되는 각 광을 회절하여 동축 빔으로 하는, 복수의 그레이팅이 다중 형성되어 있다. 또, 본 실시예 1의 부피 홀로그램은, 해당 회절부(20)를 통과한 각 광이, 해당 회절부(20)의 위쪽에 마련된 공간 광변조 소자(30)의 동일 영역을 조사하도록, 상기 각 광을 집광하는 렌즈 작용도 갖는 것이다.
이하, 본 실시예 1의 회절부(20)의 제작 방법을 설명한다.
도 2는 본 실시예 1의 부피 홀로그램의 제작 방법을 도시하는 도면이며, 도 2(a)는 녹색광의 레이저광원(11c)으로부터 출사되는 광용의 그레이팅의 형성 방법, 도 2(b)는 청색광의 레이저광원(11b)으로부터 출사되는 광용의 그레이팅의 형성 방법, 도 2(c)는 적색광의 레이저광원(11a)으로부터 출사되는 광용의 그레이팅의 형성 방법을 각각 나타내고 있다.
예컨대, 녹색광의 레이저광원(11c)으로부터의 출사광에 대응하는 그레이팅의 형성에는 상기 녹색광의 레이저광원(11c)과 동일한 파장의 광원 Lg1, 광원 Lg2를 이용한다. 이 때, 광원 Lg1, Lg2는, 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할된 레이저광을 발생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lg1, Lg2의 위치에 배치하면 좋다. 또한, 광원 Lg1은, 부피 홀로그램(20)에 대한 광학적인 위치가, 도 1(a), (b)에 나타내는 레이저광원(11c)과 일치하도록 배치하고, 광원 Lg2는, 회절부(20)의 광출사면을 공간 광변조 소자(30)의 수광면 전면에 투영하는 투영 중심에 배치한다. 이 실시예 1에서는, 공간 광변조 소자(30)는 회절부(20)의 바로 위에 위치하고 있기 때문에, 광원 Lg2는, 회절부(20)의 광출사면과 수직인 직선상에 배치한다(도 2(a) 참조). 그리고, 해당 광원 Lg1, Lg2로부터의 출사광에 의해 상기 부피 홀로그램을 간섭 노광한다. 이에 따라, 해당 부피 홀로그램에 간섭줄무늬를 기록하여, 상기 레이저광원(11c)으로부터의 출사광을 회절 또한 집광하는 브랙(Bragg) 그레이팅을 형성한다.
청색광의 레이저광원(11b)으로부터의 출사광에 대응하는 그레이팅의 형성에는, 상기 청색광의 레이저광원(11b)과 동일한 파장의 광원 Lb1, 광원 Lb2를 이용한다. 이 때, 광원 Lb1, Lb2는, 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할된 레이저광을 발생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lb1, Lb2의 위치에 배치하면 좋다. 또한, 광원 Lb1은, 부피 홀로그램(20)에 대한 광학적인 위치가, 도 1에 나타내는 레이저광원(11b)과 일치하도록 배치하고, 광원 Lb2는, 상기 광원 Lg2와 같은 위치에 배치한다(도 2(b) 참조). 그리고, 해당 광원 Lb1, Lb2로부터의 출사광에 의해 상기 부피 홀로그램을 간섭 노광한다. 이에 따라, 해당 부피 홀로그램에 간섭줄무늬를 더 기록하여, 상기 레이저광원(11b)으로부터의 출사광을 집광하는 브랙 그레이팅을 형성한다.
적색광의 레이저광원(11a)으로부터의 출사광에 대응하는 그레이팅의 형성에는, 상기 적색광의 레이저광원(11a)과 동일한 파장의 광원 Lr1, 광원 Lr2를 이용한다. 이 때, 광원 Lr1, Lr2는, 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할된 레이저광을 발생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lr1, Lr2의 위치에 배치하면 좋다. 또한, 광원 Lr1은, 부피 홀로그 램(20)에 대한 광학적인 위치가, 도 1에 나타내는 레이저광원(11a)과 일치하도록 배치하고, 광원 Lr2는, 상기 광원 Lg2와 같은 위치에 배치한다(도 2(c) 참조). 그리고, 해당 광원 Lr1, Lr2로부터의 출사광에 의해 부피 홀로그램을 간섭 노광한다. 이에 따라, 해당 부피 홀로그램에 간섭줄무늬를 더 기록하여, 상기 레이저광원(11a)으로부터의 출사광을 회절 또한 집광하는 브랙 그레이팅을 형성한다.
또, 상기 부피 홀로그램의 간섭 노광은, 3개의 레이저광원의 각각의 출사광에 대한 그레이팅이 하나의 부피 홀로그램에 형성되도록 3회 실행할 필요가 있고, 이 때문에, 각각의 간섭 노광은, 부피 홀로그램을 구성하는 감광성 재료가, 3회의 노광에 의해 완전히 노광되는 정도의 광강도로 행하고 있다.
다음에 작용 효과에 대하여 설명한다.
상기 광원 장치(100)에서는, 서브마운트(10) 상에 마련된 적색광, 청색광, 녹색광의 레이저광원(11a~11c)으로부터 광이 출사되면, 해당 3개의 레이저광원(11a, 11b, 11c)으로부터의 출사광은, 각 출사광의 광축이 회절부(20)상의 일점에서 교차하도록, 해당 서브마운트(10)상의 프리즘(12a, 12b, 12c)에 의해 반사된다.
그리고, 각 레이저광원(11a, 11b, 11c)으로부터의 적색, 청색, 녹색의 레이저광은, 회절부(20)에 있어서, 각각의 광에 따른 그레이팅에 의해, 도 1에 도시하는 바와 같이, 동축 빔으로 되도록 합파되어, 상기 공간 광변조 소자(30)의 동일한 영역, 즉 광 수광면을 조사한다. 즉, 프리즘으로 반사된 적색광, 청색광, 녹색광의 레이저광원(11a, 11b, 11c)으로부터의 출사광은, 해당 회절부(20)를 통과할 때 에, 각각 회절 또한 집광된다. 이에 따라, 회절부(20)로부터의, 3개의 레이저광원의 출사광을 합파한 광은, 상기 공간 광변조 소자(30)의 일정 영역인 광수광면을 조사한다.
이상과 같이, 본 실시예 1에 따르면, 광원 장치에 있어서, 3개의 레이저광원(11a~11c)과, 레이저광원(11a~11c)으로부터의 출사광을 이들이 동축 빔으로 되도록 합파하는, 1개의 부피 홀로그램으로 이루어지는 회절부(20)를 구비했기 때문에, 3개의 레이저광원으로부터의 출사광을 동축 빔으로 변환하는 광학계를 소형화할 수 있고, 이에 따라, 휴대전화 등과 같은 소형 장치에 탑재 가능한 초소형의 2차원 화상 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 3개의 광원을 동일 서브마운트(10) 상에 배치하고 있기 때문에, 해당 3개의 광원의 방열을, 1개의 서브마운트(10)의 방열에 의해 실행하는 것이 가능해지고, 해당 광원 장치에 있어서의 광원의 방열 처리를 용이하게 실행할 수 있다고 하는 효과도 있다.
또한, 본 실시예 1에 있어서는, 3개의 광원(11a~11c)에 단면발광의 레이저를 이용하여, 청색광의 레이저를, 녹색광의 레이저와 적색광의 레이저를 연결하는 직선과 직교하는 직선상에 배치하고 있지만, 레이저광원의 배치는 이것에 한정되는 것이 아니다.
예컨대, 청색광의 레이저에 면발광 레이저를 이용하고, 이것을, 녹색광의 레이저와 적색광의 레이저 사이에 배치하더라도 좋다. 도 3(a), (b)는 이러한 구성의 광원 장치(100a)를 나타내는 광원 장치(100a)의 측면도 및 평면도이며, 도 3 중 의, 도 1(a), (b)과 동일 부호는 광원 장치(100)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고 있다.
이 경우, 서브마운트(10) 상에 설치하는 프리즘의 수를 감소시킬 수 있어, 해당 광원 장치(100)를 염가로 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예 1에 있어서는, 레이저광원인 반도체 레이저 칩을 동일 서브마운트(10)에 마련했지만, 도 4(a), (b)에 나타내는 광원 장치(100b)와 같이, 레이저광원은, 반도체 레이저 칩을, 각각 각각의 서브마운트(10a~10c)에 실장한 것이라도 좋다. 또, 도 4(a) 및 도 4(b)는, 광원 장치(100b)의 측면도 및 평면도이며, 도 4 중의, 도 1(a), (b)와 동일 부호는 광원 장치(100)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고 있다.
이와 같이 3개의 광원으로서의 반도체 레이저 칩을, 각각 별개의 서브마운트(10a~10c)에 마운트함으로써, 해당 3개의 광원의 레이아웃의 자유도가 커져, 소형 장치에 있어서의 광원 장치를 설계하기 쉬운 것으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
또한, 본 실시예 1에서는, 회절부(20)가 집광 렌즈 작용을 갖는다고 해서 설명했지만, 회절부(20)를 통과한 광이 공간 광변조 소자(30)의 면내에 수납되는 것이면, 회절부(20)에 의해 각 광을 집광시킬 필요는 없다. 이 경우, 상기 부피 홀로그램에, 레이저광원(11b)으로부터 출사된 광을 집광시키는 그레이팅을 형성할 필요가 없어지기 때문에, 상기 부피 홀로그램의 제작 공정을 감소시킬 수 있어, 해당 장치를 보다 저렴히 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예 1에 있어서는, 코히어런트 광원이 3개인 경우를 예로 들어 설명했지만, 광원은 적어도 2개 이상이라면 좋다. 예컨대, 코히어런트 광원을 4개 이상 마련하는 경우는, 적색광, 청색광, 녹색광에 부가하여, 청녹색, 또는 황색 등의 광을 마련하도록 하면, 보다 넓은 범위의 선명한 색을 표현할 수 있는 광원을 제공할 수 있다.
또, 본 실시예 1에서는, 광원 장치는, 2차원 화상 표시 장치의 광원으로서 이용되는 것으로, 공간 광변조 소자(30)는, 회절부(20)로부터의 광의 진폭을 공간적으로 변화시키는 것으로 하고 있지만, 이 실시예의 광원 장치는, 2차원 화상 표시 장치의 광원에 한정되는 것이 아니라, 2차원 화상 표시 장치 이외의, 공간 광변조 소자가 회절부(20)로부터의 광의 위상을 공간적으로 변화시키는 장치의 광원으로서도 이용할 수 있다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에 있어서는, 회절부가 1개의 회절 소자로 구성되는 경우에 대하여 설명했지만, 본 실시예 2에서는, 상기 회절부가 2개의 회절 소자로 구성되는 경우에 대하여 설명한다.
우선, 본 실시예 2에 따른 광원 장치의 구성을 설명한다. 도 5는 본 실시예 2에 따른 광원 장치의 구성을 도시하는 도면이며, 도 5(a)는 측면도, 도 5(b)는 평면도를 나타낸다.
도 5에 있어서, 참조부호 200은 본 실시예 2의 광원 장치이며, 이 광원 장 치(200)는, 실리콘 기판 등의 서브마운트(10)와, 해당 서브마운트(10) 상에 마련된, 적색광, 청색광, 녹색광의 각각을 출사하는 3개의 반도체 레이저광원(이하, 단지 레이저광원이라 부름)(21a~21c)과, 해당 서브마운트(10)의 위쪽에 마련되고, 상기 3개의 레이저광원(21a~21c)으로부터 출사되는 각 광을 회절하여 동축 빔으로 하는 회절부(220)를 구비한다. 그리고, 해당 회절부(220)의 위쪽에는, 해당 회절부(220)에 있어서 동축 빔으로 된 광의 진폭을 공간적으로 변화시키는 공간 광변조 소자(30)가 마련되어 있다.
여기서, 상기 3개의 레이저광원(21a~21c)은 레이저 칩의 상면으로부터 발광하는 면발광 레이저이며, 이들은 상기 서브마운트(10) 상에서 하나의 직선에 따라 배치된다.
그리고, 본 실시예 2에서는, 회절부(220)가 2개의 부피 홀로그램(제 1, 제 2 부피 홀로그램)(221, 222)으로 구성되어 있다.
상기 제 2 부피 홀로그램(222)은, 상기 서브마운트(10)의 위쪽에 마련되고, 상기 3개의 레이저광원(21a~21c)으로부터의 각 출사광을, 더 위쪽에 마련된 제 1 부피 홀로그램(221) 상에서, 해당 각 출사광의 광축이 일점에서 교차하도록 회절하고, 또한, 해당 각 출사광을, 제 1 부피 홀로그램(221)의 동일 영역을 조사하도록 집광하는 것이다. 따라서, 상기 제 2 부피 홀로그램(222)에는, 상기 각 레이저광원(21a~21c)으로부터 출사되는 각 광이, 제 1 부피 홀로그램(221)의 동일 영역을 조사하도록, 해당 각 광에 따른 복수의 그레이팅, 구체적으로는, 적색광용의 그레이팅(222a), 청색광용의 그레이팅(222b), 녹색광용의 그레이팅(222c)이 각각 형성 되어 있다.
그리고, 상기 제 1 부피 홀로그램(221)은, 상기 각 제 2 부피 홀로그램(222)으로 회절된, 각 광원으로부터의 출사광을 더 회절하여, 동축 빔으로 하는 것이다. 따라서, 상기 제 1 부피 홀로그램(221)에는, 상기 제 2 부피 홀로그램(222)을 통과한, 각 광원으로부터의 출사광이 동축 빔이 되도록 회절하는 복수의 그레이팅이 다중 형성되어 있다.
또, 본 실시예 2에 있어서는, 해당 광원 장치(200)를 더 소형화하기 위해서, 상기 광원(21a~21c)의 배치 간격을 좁게 하여, 도 5에 도시하는 바와 같이, 해당 각 광원으로부터 출사되는 광이 제 2 부피 홀로그램(222) 상에서 겹치도록 하고 있다. 그 때문에, 제 2 부피 홀로그램(222)에 있어서는, 적색광용, 청색광용, 녹색 광용의 그레이팅(222a~222c)을 부분적으로 겹쳐 형성하고 있다.
이하, 본 실시예 2의 회절부(220)의 제작 방법을 설명한다.
도 6은 본 실시예 2의 제 2 부피 홀로그램의 제작 방법을 도시하는 도면이며, 도 6(a)는 녹색광용의 그레이팅 형성 방법을, 도 6(b)는 청색광용의 그레이팅 형성 방법을, 도 6(c)는 적색광용의 그레이팅 형성 방법을 나타내고 있다. 또한, 도 7은 본 실시예 2의 제 1 부피 홀로그램의 제작 방법을 도시하는 도면이며, 도 7(a)는 녹색광용의 그레이팅의 형성 방법을, 도 7(b)는 청색광용의 그레이팅의 형성 방법을, 도 7(c)는 적색광용의 그레이팅의 형성 방법을 나타내고 있다.
우선, 제 2 부피 홀로그램(222)의 제작 방법을 설명한다.
제 2 부피 홀로그램(222)은, 각 광원(21a~21c)으로부터의 출사광의 광축이, 제 1 부피 홀로그램(221) 상에서 일점에서 교차하도록 회절하고, 또한, 해당 각 출사광이 제 1 부피 홀로그램(221)의 동일 영역을 조사하도록 집광하는 것이다.
예컨대, 녹색광의 레이저광원(21c)으로부터의 출사광에 대응하는 그레이팅의 형성에는, 상기 녹색광의 레이저광원(21c)과 동일한 파장의 광원 Lg1, 광원 Lg2를 이용한다. 이 때 광원 Lg1, Lg2는, 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할된 레이저광을 발생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lg1, Lg2의 위치에 배치하면 좋다. 여기서, 광원 Lg1은, 부피 홀로그램(222)에 대한 광학적인 위치가, 도 5(a), (b)에 나타내는 레이저광원(21c)과 일치하도록 배치하고, 광원 Lg2는, 제 2 부피 홀로그램(222)에 있어서의, 광원 Lg1로부터의 출사광이 조사하는 영역을 제 1 부피 홀로그램(221) 전면에 확대 투영하는 투영 중심에 배치한다(도 6(a) 참조). 그리고, 해당 광원 Lg1, Lg2로부터의 출사광에 의해 상기 제 2 부피 홀로그램(222)을 간섭 노광한다. 이에 따라, 해당 제 2 부피 홀로그램(222)에 간섭줄무늬를 기록하여, 상기 레이저광원(21c)으로부터의 출사광을 회절 또한 집광하는 브랙 그레이팅(222c)을 형성한다. 그리고, 이 간섭 노광시는, 노광하는 영역 이외의 영역은, 분할 영역에 대응한 형상의 애퍼처를 갖는 차광 마스크에 의해 차광하도록 한다.
청색광의 레이저광원(21b)으로부터의 출사광에 대한 그레이팅의 형성에는, 상기 청색광의 레이저광원(21b)과 동일한 파장의 광원 Lb1, 광원 Lb2를 이용한다. 이 때 광원 Lb1, Lb2는, 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할된 레이저광을 발 생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lb1, Lb2의 위치에 배치하면 좋다. 여기서, 광원 Lb1은, 제 2 부피 홀로그램(222)에 대한 광학적인 위치가, 도 5(a), (b)에 나타내는 레이저광원(21b)과 일치하도록 배치하고, 광원 Lb2는, 제 2 부피 홀로그램(222)에 있어서의, 광원 Lb1로부터의 출사광이 조사하는 영역을 제 1 부피 홀로그램(221) 전면에 확대 투영하는 투영 중심에 배치한다(도 6(b) 참조). 그리고, 해당 광원 Lb1, Lb2로부터의 출사광에 의해 상기 제 2 부피 홀로그램(222)을 간섭 노광한다. 이에 따라, 해당 제 2 부피 홀로그램(222)에 간섭줄무늬를 기록하여, 상기 레이저광원(21b)으로부터의 출사광을 회절 또한 집광하는 브랙 그레이팅(222b)을 형성한다. 그리고, 이 간섭 노광시는, 노광하는 영역 이외의 영역은, 분할 영역에 대응한 형상의 애퍼처를 갖는 차광 마스크에 의해 차광하도록 한다.
적색광의 레이저광원(21a)으로부터의 출사광에 대응하는 그레이팅의 형성에는, 상기 적색광의 레이저광원(21a)과 동일한 파장의 광원 Lr1, 광원 Lr2를 이용한다. 이 때 광원 Lr1, Lr2는, 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할된 레이저광을 발생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lr1, Lr2의 위치에 배치하면 좋다. 여기서, 광원 Lr1은, 부피 홀로그램(222)에 대한 광학적인 위치가, 도 5(a), (b)에 나타내는 레이저광원(21a)과 일치하도록 배치하고, 광원 Lr2는, 제 2 부피 홀로그램(222)에 있어서의, 광원 Lr1로 부터의 출사광이 조사하는 영역을 제 1 부피 홀로그램(221) 전면에 확대 투영하는 투영 중심에 배치한다. 그리고, 해당 광원 Lr1, Lr2로부터의 출사광에 의해 상기 제 2 부피 홀로그램(222)을 간섭 노광한다. 이에 따라, 해당 제 2 부피 홀로그램(222)에 간섭줄무늬를 기록하여, 상기 레이저광원(21a)으로부터의 출사광을 회절 또한 집광하는 브랙 그레이팅(222a)을 형성한다. 그리고, 이 간섭 노광시는, 노광하는 영역 이외의 영역은, 분할 영역에 대응한 형상의 애퍼처를 갖는 차광 마스크에 의해 차광하도록 한다.
또, 이 실시예 2에서는, 각 광원을, 그 출사광이 제 2 부피 홀로그램(222) 상에서 부분적으로 겹치도록, 근접시켜 배치하고 있기 때문에, 제작한 제 2 부피 홀로그램(222)에서는, 인접하는 브랙 그레이팅(222a)과 브랙 그레이팅(222b), 인접하는 브랙 그레이팅(222b)과 브랙 그레이팅(222c)이 부분적으로 겹치고 있다.
다음에, 제 1 부피 홀로그램(221)의 제작 방법을 설명한다.
제 1 부피 홀로그램(221)은, 상기 제 2 부피 홀로그램(222)을 통과한 각 광원(21a~21c)으로부터의 출사광을, 동축광으로 되도록 회절 또한 집광하는 것이다.
예컨대, 녹색광의 레이저광원(21c)으로부터의 출사광에 대응하는 그레이팅의 형성에는, 도 7(a)에 도시하는 바와 같이, 렌즈 Lc와, 상기 녹색광의 레이저광원(21c)과 동일한 파장의 광원 Lg2, 광원 Lg3을 이용한다. 이 때 광원 Lg2, Lg3은, 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할된 레이저광을 발생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lg2, Lg3의 위치에 배치하면 좋다. 여기서, 렌즈 Lc는, 광원 Lg3으로부터의 발산광을, 이것이 평행광으로서 제 1 부피 홀로그램을 입사하도록 집광하는 것이다. 광원 Lg2는, 제 2 부피 홀로그램(222)에 있어서의, 그레이팅(222c)이 형성된 영역을, 제 1 부피 홀로그램(221) 전면에 확대 투영하는 투영 중심에 배치한다. 그리고, 해당 광원 Lg2, Lg3으로부터의 출사광에 의해, 상기 제 1 부피 홀로그램(221)을 간섭 노광한다. 이에 따라, 해당 제 1 부피 홀로그램(221)에 간섭줄무늬를 기록하여, 상기 레이저광원(21c)으로부터의 출사광을 회절하는 브랙 그레이팅을 형성한다.
이러한 제 1 부피 홀로그램(221)의 간섭 노광을, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, 도 7(a)에 나타내는 광원 Lg1, Lg2를, 청색광의 레이저광원(21b)과 동일한 파장의 광원 Lb2, 광원 Lb3로 대체하여 실행하고, 또한, 도 7(c)에 도시하는 바와 같이, 도 7(a)에 나타내는 광원 Lg1, Lg2를, 적색광의 레이저광원(21a)과 동일한 파장의 광원 Lr2, 광원 Lr3로 대체하여 실행한다. 이에 따라, 제 1 부피 홀로그램(221)에, 청색광의 레이저광원(21b)으로부터의 출사광, 및 적색광의 레이저광원(21a)으로부터의 출사광 각각을 회절하는 그레이팅을, 녹색광의 레이저광원(21c)에 대한 브랙 그레이팅에 다중화하여 형성한다. 이 때, 광원 Lb2는, 제 2 부피 홀로그램(222)에 있어서의, 그레이팅(222b)이 형성된 영역을, 제 1 부피 홀로그램(221) 전면에 확대 투영하는 투영 중심에 배치하고, 광원 Lr2는, 제 2 부피 홀로그램(222)에 있어서의, 그레이팅(222a)이 형성된 영역을, 제 1 부피 홀로그램(221) 전면에 확대 투영하는 투영 중심에 배치한다.
또, 상기 제 1 부피 홀로그램의 간섭 노광은, 3개의 레이저광원의 각각의 출 사광에 대한 그레이팅이 하나의 부피 홀로그램에 형성되도록 3회 실행할 필요가 있기 때문에, 각각의 간섭 노광은, 부피 홀로그램을 구성하는 감광성 재료가, 3회의 노광에 의해 완전히 노광되는 정도의 광강도로 실행한다.
다음에 작용 효과에 대하여 설명한다.
우선, 서브마운트(10) 상에 마련된 적색광, 청색광, 녹색광의 레이저광원(21a~21c)으로부터 레이저광이 출사되고, 해당 각 레이저광은, 회절부(220)의 제 2 부피 홀로그램(222)에 조사된다.
그리고, 각 레이저광원(21a~21c)으로부터 출사된 각 광은, 상기 제 2 부피 홀로그램(222)을 통과할 때에, 각각 적색광용, 청색광용, 녹색광용의 그레이팅(222a~222c)에서 회절 또한 집광된다. 이에 따라, 해당 각 광의 광축이 상기 제 1 부피 홀로그램(221)상의 일점에서 교차하고, 또한, 해당 제 1 부피 홀로그램(221)의 동일 영역에 조사된다.
그리고, 상기 각 제 2 부피 홀로그램(222)으로 회절 또한 집광된 각 광은, 상기 제 1 부피 홀로그램(221)을 통과할 때에, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 동일 광로를 전파하는 동축 빔으로 되도록 회절되어 합파되고, 상기 공간 광변조 소자(30)의 동일 영역을 조사한다.
이상과 같이, 본 실시예 2에 따르면, 광원 장치에 있어서, 3개의 레이저광원(21a~21c)과, 레이저광원(21a~21c)으로부터의 출사광을 이들이 동축 빔으로 되도록 합파하는, 부피 홀로그램으로 이루어지는 회절부(220)를 구비했기 때문에, 실시예 1과 마찬가지로 휴대전화 등과 같은 소형 장치에 탑재 가능한 초소형의 2차원 화상 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예 2에 있어서는, 회절부(220)를 제 1 및 제 2의 2개의 부피 홀로그램(221, 222)으로 구성하고, 제 2 부피 홀로그램(222)에 의해 3개의 레이저광원으로부터의 출사광을, 이것들의 출사광의 광축이 상기 제 1 부피 홀로그램(221)상의 일점에서 교차하도록 회절하고, 제 1 부피 홀로그램(221)에 의해, 제 2 부피 홀로그램(222)으로부터의 3개의 레이저광을, 공간 광변조 소자(30)의 동일 영역을 조사하도록 회절하기 때문에, 각 광원으로부터 회절부(220)에 입사하는 광의 광축을, 해당 회절부(220) 상에서 일치시킬 필요가 없고, 면발광 레이저 등의, 서브마운트에 대하여 수직 방향에 광을 출사하는 광원을, 상기 서브마운트(10) 상에 직접 배치할 수 있다. 이 결과, 해당 광원 장치의 구성을 간이하게 할 수 있고, 그 조립도 용이하게 할 수 있다. 이것은 해당 광원 장치의 비용 삭감으로 이어진다.
또한, 본 실시예 2에서는, 3개의 광원(21a~21c)을 동일 서브마운트(10) 상에 마련하고 있기 때문에, 해당 3개의 광원의 방열을, 1개의 서브마운트(10)를 방열함으로써 실행하는 것이 가능해지고, 해당 광원 장치에 있어서 광원의 방열 처리를 용이하게 실행할 수 있다고 하는 효과도 있다.
또, 본 실시예 2에 있어서는, 제 2 부피 홀로그램(222)은, 인접하는 그레이팅(222a~222c)의 경계 부분을 약간 겹친 구성으로 했지만, 상기 제 2 부피 홀로그램(222)은, 각 광용의 그레이팅을 그 대부분이 겹치도록 다중 형성하더라도 좋다. 이와 같이 하면 장치 규모를 작게 할 수 있다.
또한 반대로, 상기 제 2 부피 홀로그램(222)은, 각 광용의 그레이팅을 겹치지 않도록 형성한 것이라도 좋다. 이와 같이 하면, 광원 장치의 장치 규모는 조금 커지지만, 동일 서브마운트(10) 상에 설치하는 광원과 광원의 사이에 거리를 둘 수 있기 때문에, 광원의 방열을 효율적으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
또한, 본 실시예 2에서는, 제 2 부피 홀로그램(222)이 렌즈 작용을 갖는다고 해서 설명했지만, 해당 제 2 부피 홀로그램(222)을 통과한 광의 조사 영역이 제 1 부피 홀로그램(221)의 면내에 들어가면, 제 2 부피 홀로그램(222)에 의해 각 광을 집광시킬 필요는 없다. 이 경우, 상기 제 2 부피 홀로그램(222)에는, 상기 2개의 레이저광원(21a, 21c)으로부터의 출사광을 회절하기 위한 다른 2개의 그레이팅(222a, 222c)만을 다중 형성하면 좋기 때문에, 부피 홀로그램에 다중화하는 그레이팅의 수를 감소시킬 수 있어, 해당 장치를 더 저렴히 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예 2에 있어서는, 코히어런트 광원이 3개인 경우를 예로 들어 설명했지만, 광원은 적어도 2개 이상이면 좋다.
(실시예 3)
본 실시예 3의 광원 장치는, 실시예 1의 광원 장치에 있어서의 회절부를, 각 레이저광원으로부터의 출사광의 광강도 분포를 균일하게 하는 광 인티그레이터의 기능을 겸비한 것으로 한 것이다.
도 8은 본 실시예 3에 따른 광원 장치의 구성을 도시하는 도면이며, 도 8(a)는 측면도, 도 8(b)는 평면도를 나타낸다.
도 8에 있어서, 참조부호 300은 본 실시예 3에 따른 광원 장치이며, 이 광원 장치(300)는, 실시예 1의 광원 장치(100)와 마찬가지로, 적색광, 청색광, 녹색광의 레이저광원(11a, 11b, 11c)과, 적색광, 녹색광의 레이저광원(11a, 11c)의 출사광을 반사하는 프리즘(12a, 12b, 12c)과, 이것들의 레이저광원 및 프리즘을 지지하는 서브마운트(10)와, 프리즘(12a, 12b, 12c)에서 반사된 레이저광원(11a, 11b, 11c)의 출사광이 통과하는 회절부(320)를 갖고 있다. 여기서, 레이저광원(11a~11c), 프리즘(12a~12c), 및 서브마운트(10)는 실시예 1과 동일한 것이다.
그리고, 이 실시예 3에서는, 상기 회절부(320)는, 입사광을 회절하고, 또한, 그 광강도 분포를 균일화하는 것이고, 1개의 부피 홀로그램으로 구성되어 있다.
상기 부피 홀로그램(320)은 복수개 영역으로 분할되어 있고, 여기서는 16분할된 것을 예로 들어 설명한다.
상기 부피 홀로그램(320)에서는, 16개의 분할 영역(32)이 종횡 4열로 나열되어 있다. 그리고 각 분할 영역(32)에는, 해당 각 영역에 입사한 상기 광원(11a~11c)으로부터의 출사광을, 이것이 공간 광변조 소자(30)의 광 조사면 전체를 비추도록 회절하는 그레이팅이, 다중화하여 형성되어 있다. 여기서, 부피 홀로그램(320)의 각 영역은 입사광의 발산각을 확대하는 오목 렌즈 작용을 갖고 있다.
이러한 16분할된 부피 홀로그램의 각 분할 영역에 입사된 각 광원으로부터의 출사광은, 해당 부피 홀로그램의 16개의 영역 각각에 형성된 그레이팅으로 회절되어 동축 빔으로 되고, 또한, 해당 부피 홀로그램의 16개의 영역 각각으로부터 출력되는 각 광은, 상기 회절부(320)의 위쪽에 마련된 공간 광변조 소자(30)의 동일 영 역을 조사한다.
또, 도 8(a)에서는, 도면을 간략화하기 위해, 주로 청색의 광원(11b)으로부터 출사된 광의 광로를 표시하고 있지만, 적색, 녹색의 광원(11a, 11c)으로부터 출사된 광도 마찬가지로, 상기 회절부(320)의 각 분할 영역에 입사되며, 해당 각 분할 영역에 다중 형성된 그레이팅에 의해 회절되고, 또한 발산되어, 공간 광변조 소자(30)의 동일 영역을 조사한다.
이하, 본 실시예 3의 회절부(320)의 제작 방법을 설명한다.
도 9는, 본 실시예 3의 부피 홀로그램에, 녹색광의 레이저광원으로부터 출사된 광을 회절하는 그레이팅을 형성하는 방법을 도시하는 도면이며, 도 10은, 본 실시예 3의 부피 홀로그램에, 청색광의 레이저광원으로부터 출사된 광을 회절하는 그레이팅을 형성하는 방법을 도시하는 도면이며, 도 11은, 본 실시예 3의 부피 홀로그램에, 적색광의 레이저광원으로부터 출사된 광을 회절하는 그레이팅을 형성하는 방법을 도시하는 도면이다.
본 실시예 3의 부피 홀로그램(320)에서는, 분할된 16개의 각 영역 각각에 개별적으로 그레이팅을 형성해야 한다. 따라서, 녹색광의 레이저광원(11c)으로부터의 출사광을 회절하는 그레이팅의 형성에는, 도 9(a)~도 9(d)에 도시하는 바와 같이, 상기 녹색광의 레이저광원(11c)과 동일한 파장의 광원 Lg1, 광원 Lg2를 이용한다. 이 때 광원 Lg1, Lg2는, 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할된 레이저광을 발생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lg1, Lg2의 위치에 배치하면 좋다. 또한, 이것들의 광원을 이용한 간섭 노광에서는, 광원 Lg1은, 부피 홀로그램(320)에 대한 광학적인 위치가 도 8(a), (b)에 나타내는 레이저광원(11c)과 일치하는 위치에 고정하고, 광원 Lg2는 각 분할 영역(32)마다 그 위치를 바꾼다.
예컨대, 도 9(a)~도 9(d)에 도시하는 바와 같이, 광원 Lg1 및 Lg2를 배치하여, 간섭 노광을 4회 행함으로써, 부피 홀로그램(320)의 16개의 분할 영역 중의, 1열로 나열되는 4개의 영역에 그레이팅(32c)이 형성된다. 각 영역의 간섭 노광에서는, 광원 Lg2는, 부피 홀로그램(320)의 각 영역을 공간 광변조 소자(30)에 확대 투영하는 투영 중심에 배치한다. 따라서, 도 9(a)~도 9(d)에 나타내는 4회의 간섭 노광을, 부피 홀로그램(320)에 있어서의 상기 분할 영역의 각 열마다 행함으로써, 부피 홀로그램(320)의 16개의 분할 영역(32) 전부에 녹색광의 레이저광원(11c)으로부터의 출사광을 회절하는 그레이팅(32c)이 형성된다. 또, 상기 각 분할 영역(32)의 간섭 노광시는, 노광하는 영역 이외의 영역은, 분할 영역에 대응한 형상의 애퍼처를 갖는 차광 마스크에 의해 차광하도록 한다.
또한, 청색광의 레이저광원(11b)으로부터의 출사광을 회절하는 그레이팅은, 도 10(a)~도 10(d)에 도시하는 바와 같이, 상기 청색광의 레이저광원(11b)과 동일한 파장의 광원 Lb1, 광원 Lb2를 이용한 간섭 노광을, 광원 Lb1은, 부피 홀로그램(320)에 대한 광학적인 위치가 도 8(a), (b)에 나타내는 레이저광원(11c)과 일치하는 위치에 고정하고, 광원 Lb2는, 각 분할 영역마다 그 위치를 바꿔 행하는 것에 의해 형성한다. 이 때 광원 Lb1, Lb2는 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할 된 레이저광을 발생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lb1, Lb2의 위치에 배치하면 좋다.
이 경우도, 도 10(a)~도 10(d)에 나타내는 4회의 간섭 노광에 의해, 부피 홀로그램(320)의 16개의 분할 영역(32)중의, 1열로 나열되는 4개의 영역에, 청색광의 레이저광원으로부터의 출사광을 회절하는 그레이팅(32b)이 형성되고, 이 4회의 간섭 노광을, 부피 홀로그램(320)에 있어서의 상기 분할 영역의 각 열마다 행함으로써, 부피 홀로그램(320)의 16개의 분할 영역(32) 전부에 청색광을 회절하는 그레이팅(32b)이 형성된다. 또한, 이 경우도, 상기 각 분할 영역의 간섭 노광시는, 노광하는 영역 이외의 영역은 차광하도록 한다.
마찬가지로, 적색광의 레이저광원(11a)으로부터의 출사광을 회절하는 그레이팅은, 도 11(a)~도 11(d)에 도시하는 바와 같이, 상기 적색광의 레이저광원(11a)과 동일한 파장의 광원 Lr1, 광원 Lr2를 이용한 간섭 노광을, 광원 Lr1은, 부피 홀로그램(320)에 대한 광학적인 위치가 도 8(a), (b)에 나타내는 레이저광원(11a)과 일치하는 위치에 고정하고, 광원 Lr2는 각 분할 영역마다 그 위치를 바꿔 행하는 것에 의해 형성한다. 이 때 광원 Lr1, Lr2는 동일한 광원으로부터 발생되고 또한 분할된 레이저광을 발생하는 것이다. 예컨대, 하나의 레이저광원으로부터의 광을 광파이버 내에 도입하고, 또한 파이버 커플러로 2개의 파이버로 분할하며, 그것들 2개의 파이버의 출사 단면을 Lr1, Lr2의 위치에 배치하면 좋다.
이 경우도, 도 11(a)~도 11(d)에 나타내는 4회의 간섭 노광에 의해, 부피 홀 로그램(320)의 16개의 분할 영역(32)중의, 1열로 나열되는 4개의 영역에, 적색의 레이저광원으로부터의 출사광을 회절하는 그레이팅(32a)이 형성되고, 이 4회의 간섭 노광을, 상기 분할 영역의 각 열마다 행함으로써, 부피 홀로그램(320)의 16개의 분할 영역(32) 전부에 적색광을 회절하는 그레이팅(32a)이 형성된다. 또한, 이 경우도, 상기 각 분할 영역의 간섭 노광시는, 노광하는 영역 이외의 영역은 차광하도록 한다.
다음에 작용 효과에 대하여 설명한다.
적색광, 청색광, 녹색광의 레이저광원(11a~11c)으로부터 광이 출사되면, 레이저광원(11a, 11b, 11c)으로부터의 출사광은 해당 서브마운트(10) 상에 마련된 프리즘(12a, 12b, 12c)에 의해 반사되고, 이것들의 반사광이 회절부(320)를 조사한다. 이 때, 해당 각 레이저광원(11a~11c)으로부터 출사된 각 광은 회절부(320) 상에서 광축이 일치하고, 회절부(320)의 같은 영역을 조사한다.
그리고, 적색광, 청색광, 녹색광의 레이저광원(11a~11c)으로부터의 3개의 광은, 해당 회절부(320)를 통과할 때에, 상기 회절부(320)의 각 분할 영역(32)에서, 이 영역을 통과한 적, 청, 녹의 광의 광축이 일치하고, 또한 동일 영역, 즉 공간 광변조 소자(30)의 전면을 조사하도록 회절 또한 발산된다. 이에 따라, 상기 공간 광변조 소자(30) 상에는, 각 색의 레이저광을 합파한 광강도 분포가 균일한 광이 조사된다.
이상과 같이, 본 실시예 3에 따르면, 회절부(320)를 2차원형상으로 영역 분할하고, 해당 회절부(320)의 각 분할 영역에, 각 광원으로부터의 출사광을 회절 발 산하는 그레이팅을, 각각의 영역을 통과한 각 광원광이 동축 빔으로 되어 공간 광변조 소자(30)의 광조사 영역 전면을 조사하도록 다중 형성했기 때문에, 3개의 레이저광원으로부터의 출사광을 동축 빔으로 변환하는 광학계를 소형화할 수 있고, 또한, 상기 공간 광변조 소자(30) 상에서의 각 광원광의 강도 분포도 균일하게 할 수 있는, 초소형의 광원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 종래의 광 인티그레이터를 구성하는 렌즈 어레이는 가공 등에 비용이 들지만, 부피 홀로그램은 소형으로 더 저렴한 감광성 재료(폴리머)를 이용하여 제작 가능하기 때문에, 본 실시예 3과 같이, 부피 홀로그램으로 이루어지는 회절부(320)가 광 인티그레이터의 기능을 겸비하도록 하면, 장치의 비용을 삭감할 수 있다.
또, 본 실시예 3에 있어서는, 회절부(320)가 1개의 부피 홀로그램으로 구성되어 있는 경우를 예로 들어 설명했지만, 회절부는, 실시예 2와 같이, 2개의 부피 홀로그램으로 구성되는 것이라도 좋다. 이 경우, 도 5에 도시되는 제 1 부피 홀로그램(221)을, 본 실시예 3에 나타낸 바와 같이 영역 분할한 구성으로 하면, 실시예 3과 마찬가지로, 공간 광변조 소자(30) 상에서의 각 광원광의 광강도 분포를 균일하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예 3에 있어서는, 회절부(320)를 16분할한 경우를 예로 들었지만, 회절부의 영역 분할은 16분할에 한정되지 않고, 64분할이나 128분할, 또한 그 이상의 분할이 가능하고, 또한, 공간 광변조 소자의 평면형상에 따라서, 회절부의 영역 분할을, 그 분할 영역의 종횡의 배열수가 다르도록 하는 것도 가능하다.
(실시예 4)
이하, 상기 실시예 1~3에서 설명한 광원 장치를 이용한 2차원 화상 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 12는 본 실시예 4에 있어서의 2차원 화상 표시 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 12에 있어서, 참조부호 500은 본 실시예 4의 2차원 화상 표시 장치이며, 이 2차원 화상 표시 장치(500)는, 적색광, 청색광, 녹색광의 레이저광원(11a, 11b, 11c)을 갖는 광원 장치(300)와, 해당 광원 장치(300) 내의 각 레이저광원을 구동시키는 적색광용, 청색광용, 녹색광용의 레이저 구동부(550a~550c)와, 해당 각 레이저 구동부(550a~550c)의 구동을 전환하는 레이저 전환부(540)와, 외부로부터 입력되는 적색 영상 신호, 청색 영상 신호, 녹색 영상 신호를 전환하여 공간 광변조 소자(30)에 출력하는 영상 신호 전환부(530)와, RGB의 각 화상을 순차적으로 표시하도록 제어 신호를 출력하여, 상기 레이저 전환부(540) 및 영상 신호 전환부(530)를 제어하는 제어부(520)와, 상기 광원 장치(300)로부터 출력된 각 레이저광을 평행광속에 가까운 집광광속으로 하는 필드 렌즈(560)와, 상기 공간 광변조 소자(30)로부터의 출사광을 수광하고, 스크린(51) 상에 투사하는 투사 렌즈(510)를 갖고 있다. 여기서, 상기 광원 장치(300)는, 상기 실시예 3의 것과 동일한 것이다.
다음에, 상술한 바와 같이 구성된 2차원 화상 표시 장치(500)의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 영상 신호 전환부(530)는, 제어부(520)로부터 출력되는 제어 신호에 따라서, 입력된 적색 영상 신호, 청색 영상 신호, 녹색 영상 신호를 순차적으로 전환하여 공간 광변조 소자(30)에 출력한다.
또한, 레이저 전환부(540)는, 상기 제어부(520)로부터의 제어 신호에 따라서, 적색광용, 청색광용, 녹색광용의 레이저 구동부(550a~550c)를 구동시켜, 적색, 청색, 녹색의 레이저광원(11a~11c)을 순차적으로 점등시킨다.
이에 따라, 각 색의 레이저광원에서의 발광과, 상기 공간 광변조 소자(30)에 의한 각 색의 화상의 형성이 동기하여 행하여진다. 구체적으로는, 적색광용 레이저광원(11a)의 발광 상태에서는, 상기 공간 광변조 소자(30)에 적색 영상 신호가 공급되어 적색광의 변조가 행해지고, 청색광용 레이저광원(11b)의 발광 상태에서는, 상기 공간 광변조 소자(30)에 청색 영상 신호가 공급되어 청색광의 변조가 행해지며, 녹색광용 레이저광원(11c)의 발광 상태에서는, 상기 공간 광변조 소자(30)에 녹색 영상 신호가 공급되어 녹색광의 변조가 행해진다.
그리고, 이러한 공간 광변조 소자(30)에 의한 각 색의 광의 변조에 의해 형성된 화상은 투사 렌즈(510)에 의해 스크린(51) 상에 투사된다.
또, 동화상을 표시하는 경우, 단시간에 많은 프레임수의 화상, 예컨대 매초 30 프레임의 화상을 표시해야 하지만, 해당 장치(500)에 의해 이것을 실현하기 위해서는, 매초 30 프레임으로 표시하는 화상의 1 프레임의 화상 표시 중에, 각 광원(11a~11c)을 수회씩 발광시키도록 상기 제어부(520)에 의해 제어하도록 하면, 인간의 눈으로 관찰한 때에 각 색의 화상은 분리할 수 없게 되기 때문에, 사용자는 풀컬러의 자연스러운 동화상을 관찰할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예 4에 따르면, 2차원 화상 표시 장치(500)의 광원 장치를, 3개의 레이저광원(11a~11c)과, 레이저광원(11a~11c)으로부터의 출사광을 이들이 동축 빔으로 되도록 합파하는, 부피 홀로그램으로 이루어지는 회절부(320)를 갖는 것으로 했기 때문에, 3개의 레이저광원으로부터의 출사광을 동축 빔으로 변환하는 광학계를 소형화할 수 있고, 이에 따라 2차원 화상 표시 장치를 소형화하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예 4에 따르면, 해당 광원 장치(300)의 회절부(320)가, 광 인티그레이터의 기능을 겸비하고 있기 때문에, 종래 광강도 분포의 균일화에 필요한 플라이아이 렌즈로 이루어지는 광 인티그레이터를 이용하지 않더라도, 광원 장치의 출력광은 강도 분포가 균일한 것으로 된다. 이에 따라, 광원광의 강도 분포가 똑같은 2차원 화상 표시 장치를 보다 소형화할 수 있고, 또한, 해당 2차원 화상 표시 장치의 구성 부품수도 삭감할 수 있어, 조립이 간단하고, 더 저렴한 2차원 화상 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 광원 장치 및 2차원 화상 표시 장치는 소형의 화상 투영 장치, 휴대형 정보 단말, 또는 노트북형 퍼스널컴퓨터 등에 사용하는 것으로서 유용하다.

Claims (16)

  1. 적어도 2개의 코히어런트 광원(coherent light source)과,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광이 동일 광로를 전파하도록, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 광을 회절하는 회절부를 구비하고,
    상기 회절부는 영역 분할된 회절 소자를 포함하고,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광은, 각각 상기 회절 소자의 복수의 분할 영역에 입사하고,
    상기 복수의 분할 영역으로부터 출사된 각 광은 동일 평면 영역을 조사하는
    것을 특징으로 하는 광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광의 전파 광로는 상기 회절부 상에서 서로 겹치는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광의 전파 광로의 중심축은 상기 회절부 상의 한 점에서 교차하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원은 동일한 서브마운트 상에 설치되는 것 을 특징으로 하는 광원 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코히어런트 광원은, 적색광을 발광하는 코히어런트 광원과, 녹색광을 발광하는 코히어런트 광원과, 청색광을 발광하는 코히어런트 광원인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절부는, 상기 코히어런트 광원 중, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 광이, 상기 회절부에서 회절하지 않고 통과하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절 소자는 렌즈 작용을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절부는,
    수광한 적어도 2개의 광이 동일 광로를 전파하도록, 해당 수광한 적어도 1개의 광을 회절하는 제 1 회절 소자와,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원 중의, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 광을, 해당 각 코히어런트 광원으로부터의 광의 전파 광로의 중심축이 상기 제 1 회절 소자 상의 한 점에서 교차하도록 회절하는 제 2 회절 소자
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 회절 소자는 렌즈 작용을 더 구비하고,
    상기 제 2 회절 소자는, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사되 는 각 광을 집광하여, 해당 제 2 회절 소자에 의해 회절된 각 광이 상기 제 1 회절 소자의 동일 영역을 조사하도록 하는
    것을 특징으로 하는 광원 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 회절 소자는 부피 홀로그램이며,
    상기 부피 홀로그램은, 상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사되는 각 광을 수광하여, 상기 각 광의 전파 방향을 변화시키는 복수의 그레이팅이 다중화되어 있는
    것을 특징으로 하는 광원 장치.
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 회절 소자는 영역 분할되어 있고,
    상기 제 1 회절 소자의 각 분할 영역에서 회절된 각 광이 동일 평면 영역을 조사하는
    것을 특징으로 하는 광원 장치.
  14. 제 1 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 회절 소자는 격자 형상으로 영역 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  15. 적어도 2개의 코히어런트 광원과,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광이 동일 광로를 전파하도록, 적어도 1개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 광을 회절하는 회절부와,
    상기 회절부 상의 공간에 마련되고, 상기 회절부에서 회절되어 동축 빔으로 된 각 광을 수광하는 2차원 공간 광변조 소자를 구비하고,
    상기 회절부는 영역 분할된 회절 소자를 포함하고,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원으로부터 출사된 각 광은, 각각 상기 회절 소자의 복수의 분할 영역에 입사하고,
    상기 복수의 분할 영역으로부터 출사된 각 광은 동일 평면 영역을 조사하는
    는 것을 특징으로 하는 2차원 화상 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 적어도 2개의 코히어런트 광원은, 적색광을 발광하는 코히어런트 광원과, 녹색광을 발광하는 코히어런트 광원과, 청색광을 발광하는 코히어런트 광원이며,
    상기 제어부는, 해당 3개의 코히어런트 광원을, 시간 분할되어 순차적으로 광을 출사하도록 제어하는
    것을 특징으로 하는 2차원 화상 표시 장치.
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