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JP4963925B2 - Laser light source device and video display device - Google Patents

Laser light source device and video display device Download PDF

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JP4963925B2
JP4963925B2 JP2006279676A JP2006279676A JP4963925B2 JP 4963925 B2 JP4963925 B2 JP 4963925B2 JP 2006279676 A JP2006279676 A JP 2006279676A JP 2006279676 A JP2006279676 A JP 2006279676A JP 4963925 B2 JP4963925 B2 JP 4963925B2
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laser light
light
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令奈 村瀬
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

本発明は、レーザ光源の複数の発光点から出射されるレーザ光を用いて均一な照度分布の光束を出力するレーザ光源装置及びこの装置を適用した映像表示装置に関するものである。   The present invention relates to a laser light source device that outputs a light beam having a uniform illuminance distribution using laser light emitted from a plurality of light emitting points of a laser light source, and an image display device to which this device is applied.

半導体レーザを光源として用いる映像表示装置では、レーザ光は可干渉性（コヒーレンシー）が高いため、干渉による光強度の明暗のムラ（スペックル）を生じる。このような明暗のムラは、１本のレーザ光が光学素子によって分割され、その後、重畳されたときや、レーザ光が光学素子の表面の微小な凹凸又は内部の欠陥などによって散乱したとき等に、レーザ光が互いに干渉して、スクリーン上で生じる。可干渉性の高いレーザ光を用いたときには、スペックルによる光強度のムラは目視によって明確に認識できるほど大きく、画質は大幅に劣化する。   In an image display device using a semiconductor laser as a light source, the laser beam has high coherence, and thus light intensity unevenness (speckle) of light intensity due to interference occurs. Such bright and dark unevenness occurs when one laser beam is divided by an optical element and then superimposed, or when the laser beam is scattered by minute irregularities or internal defects on the surface of the optical element. The laser beams interfere with each other and occur on the screen. When laser light having high coherence is used, the unevenness of the light intensity due to speckle is so large that it can be clearly recognized visually, and the image quality is greatly deteriorated.

この改善策として、光ファイバを用いる方法がある（例えば、特許文献１参照）。レーザ光を光ファイバ内に伝播させると、細径の光ファイバ内でレーザ光は全反射を繰り返すため、レーザ光の波面が乱れ、生じるスペックルパターンは細分化し、明暗の光強度比も小さくなる。その結果、スクリーン上の明暗のムラは低減され、均一度がある程度向上する。   As an improvement measure, there is a method using an optical fiber (see, for example, Patent Document 1). When the laser beam is propagated in the optical fiber, the laser beam repeats total reflection in the small-diameter optical fiber, so that the wavefront of the laser beam is disturbed, the resulting speckle pattern is subdivided, and the light / dark light intensity ratio is also reduced. . As a result, light and dark unevenness on the screen is reduced, and the uniformity is improved to some extent.

特開２０００−８９１６０号公報JP 2000-89160 A

しかし、光ファイバを用いても依然としてスペックルパターンは残存し、目視で認識できる。特に、レーザ光の波面を乱す効果は、使用する光ファイバの長さにも依存するため、不十分な長さであれば明暗のムラが残り、画質低下の要因となる。   However, even if an optical fiber is used, the speckle pattern still remains and can be recognized visually. In particular, the effect of disturbing the wavefront of the laser light also depends on the length of the optical fiber to be used. Therefore, if the length is insufficient, unevenness in brightness and darkness remains, causing deterioration in image quality.

また、光ファイバを用いるスペックル低減手法として、光ファイバを振動させ、時間的にスペックルパターンを変化させるなどの付加的手段を併用する提案もある。しかし、光ファイバを振動させ、時間的にスペックルパターンを変化させるなどの付加的手段を併用する場合には、装置の構成が複雑になるという問題がある。   In addition, as a speckle reduction method using an optical fiber, there is also a proposal of using additional means such as vibrating an optical fiber and changing a speckle pattern with time. However, when additional means such as vibrating the optical fiber and changing the speckle pattern with time are used in combination, there is a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated.

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で、レーザ光源の複数の発光点から出射されるレーザ光を用いて均一な照度分布の光束を出力するレーザ光源装置及びこの装置を適用した映像表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and with a simple configuration, a light beam having a uniform illuminance distribution can be obtained using laser light emitted from a plurality of light emitting points of a laser light source. It is an object of the present invention to provide an output laser light source device and an image display device to which the device is applied.

本発明のレーザ光源装置は、レーザ光を出射する複数の発光点を有するレーザ光源と、前記複数の発光点から出射された複数のレーザ光を集光する集光手段と、前記集光手段の集光点近傍に配置され、前記集光手段によって集光された前記複数のレーザ光の各々の発散角を広げる拡散素子と、前記拡散素子の後方に隣接して配置され、前記拡散素子で拡散された前記複数のレーザ光を入射し、前記レーザ光の強度分布を均一化する均一化手段とを備え、前記拡散素子は、隣接する２つのレーザ光が集光手段によって集光されたときになす角度よりも大きい拡散角度を有することを特徴としている。 The laser light source device of the present invention includes a laser light source having a plurality of light emitting points that emit laser light, a condensing unit that condenses the plurality of laser lights emitted from the plurality of light emitting points , is arranged near the focal point, a diffuser to widen the angle of divergence of each of the condensed by said plurality of laser beam by the condensing means, disposed adjacent to the rear of the diffusion element, the diffusion in the diffusion element And a uniformizing means for making the intensity distribution of the laser light uniform, and the diffusing element is configured such that the two adjacent laser lights are condensed by the condensing means. It has a diffusion angle larger than the angle formed .

また、本発明の映像表示装置は、上記レーザ光源装置と、入力される映像信号に応じて、入射したレーザ光を空間的に変調して出力する映像表示素子と、前記均一化手段から出射されたレーザ光を前記映像表示素子に照射する照明光学系と、前記映像表示素子によって変調されたレーザ光をスクリーンに投写する投写光学系とを有することを特徴としている。
The video display device of the present invention, the above-described laser light source device, in accordance with an image signal to be input, and the image display device which outputs a laser beam incident spatially modulated to, emitted from the equalizing means And an illumination optical system that irradiates the image display element with the laser light that has been emitted, and a projection optical system that projects the laser light modulated by the image display element onto a screen.

本発明によれば、複数のレーザ光のうち２つ以上が重なり合うように、拡散素子を備えているので、複数のレーザ光が重なり合った後の光束の空間的コヒーレンシーが低下し、スペックルによる光強度のムラを低減することができる。   According to the present invention, since the diffusing element is provided so that two or more of the plurality of laser beams overlap each other, the spatial coherency of the light flux after the plurality of laser beams overlap is reduced, and the light caused by speckles Unevenness of strength can be reduced.

また、本発明によれば、拡散素子を用いているので、短い光路長でレーザ光を重ね合わせることができ、レーザ光源装置を小型化することができる。   Further, according to the present invention, since the diffusing element is used, the laser beams can be superimposed with a short optical path length, and the laser light source device can be miniaturized.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザ装置光源１１及びこれを用いた映像表示装置２１の構成を概略的に示す図である。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a laser device light source 11 and a video display device 21 using the laser device light source 11 according to Embodiment 1 of the present invention.

図１に示されるように、レーザ光源装置１１は、レーザ光源１と、集光手段としての集光レンズ２と、拡散素子（拡散板）４とを有する。レーザ光源１は、レーザ光を出射する複数の発光点を有する。集光レンズ２は、複数の発光点から出射された複数のレーザ光Ｌから成るレーザ光（「レーザアレイ光束」とも言う。）を集光する。   As shown in FIG. 1, the laser light source device 11 includes a laser light source 1, a condensing lens 2 as a condensing unit, and a diffusion element (diffusion plate) 4. The laser light source 1 has a plurality of light emitting points that emit laser light. The condensing lens 2 condenses laser light (also referred to as “laser array light beam”) composed of a plurality of laser lights L emitted from a plurality of light emitting points.

また、図１に示されるように、映像表示装置２１は、レーザ光源装置１１に加えて、拡散素子４から出射されたレーザ光の強度を均一化する均一化手段としてのインテグレータロッド５と、入力される映像信号に応じて、入射したレーザ光を空間的に変調して出力する映像表示素子としてのライトバルブ７と、インテグレータロッド５から出射されたレーザ光をライトバルブ７に照明する照明光学系としてのリレーレンズ系６と、ライトバルブ７によって変調されたレーザ光をスクリーン９に投写する投写光学系としての投写レンズ８とを有する。図１には、反射型のライトバルブ７を示しているが、透過型のライトバルブを用いることもできる。また、インテグレータロッド５、リレーレンズ系６、ライトバルブ７、投写レンズ８、及びスクリーン９の構成及び配置は、図示の例に限定されない。さらに、映像表示装置２１が、背面投写型の映像表示装置である場合には、スクリーン９も映像表示装置の構成要素となる。   In addition to the laser light source device 11, the video display device 21 includes an integrator rod 5 as a uniformizing means for equalizing the intensity of the laser light emitted from the diffusing element 4, and an input, as shown in FIG. A light valve 7 as an image display element that spatially modulates and outputs the incident laser light in accordance with the image signal to be output, and an illumination optical system that illuminates the light valve 7 with the laser light emitted from the integrator rod 5 And a projection lens 8 as a projection optical system for projecting the laser light modulated by the light valve 7 onto a screen 9. Although FIG. 1 shows a reflection type light valve 7, a transmission type light valve can also be used. Further, the configuration and arrangement of the integrator rod 5, the relay lens system 6, the light valve 7, the projection lens 8, and the screen 9 are not limited to the illustrated example. Further, when the video display device 21 is a rear projection type video display device, the screen 9 is also a component of the video display device.

レーザ光源１は、例えば、面発光レーザである。レーザ光源１は、発光点のサイズが２０μｍ、発光点間隔が５００μｍ、発光点の数が５個であり、発光点が２ｍｍのアレイ幅方向に略等間隔で配列された光源である。レーザ光の発散角は、光強度が最高になる方向に対する、光強度が最高強度の５０％になる方向の角度（全角）である。レーザ光源１の各発光点から出射されるレーザ光の発散角は、約０．５度である。また、集光レンズ２のＦ値は、例えば、２である。ただし、発光点のサイズ、発光点間隔、発光点の数、集光レンズ２のＦ値は、上記値に限定されない。   The laser light source 1 is, for example, a surface emitting laser. The laser light source 1 is a light source in which the size of light emitting points is 20 μm, the distance between light emitting points is 500 μm, the number of light emitting points is 5, and the light emitting points are arranged at substantially equal intervals in the array width direction of 2 mm. The divergence angle of the laser light is an angle (full angle) in a direction in which the light intensity is 50% of the maximum intensity with respect to the direction in which the light intensity is maximum. The divergence angle of the laser light emitted from each light emitting point of the laser light source 1 is about 0.5 degrees. The F value of the condenser lens 2 is 2, for example. However, the size of the light emitting points, the distance between the light emitting points, the number of the light emitting points, and the F value of the condenser lens 2 are not limited to the above values.

レーザ光源１から出射される複数のレーザ光は互いに略平行に進行し、集光レンズ２に入射する。レーザ光源１から出射される各レーザ光の持つ発散角は約０．５度であり、レーザ光源１と集光レンズ２の間隔は約１０ｍｍであるため、レーザ光源１から出射する複数のレーザ光はほとんど重なり合うことなく集光レンズ２に入射する。集光レンズ２に入射したレーザ光は、集光レンズ２によって屈折作用を受け、拡散素子４上に集光する。拡散素子４は、集光レンズ２の後方（レーザ光の進行方向における後方）でありインテグレータロッド５の直前に配置されており、ホログラムを備えている。ホログラムを備えた拡散素子４は、入射する光の発散角を所定の角度に広げて出力することができる。実施の形態１に示す例では、拡散素子４は、平行光を入射させた場合に、出射した拡散光の光強度が最高強度の５０％になる方向の角度（拡散素子の拡散角度）が全角で５０度になるような拡散特性を有する。ただし、拡散素子の拡散角度は、５０度に限定されず、複数のレーザ光のうち２つ以上が重なり合うように、複数のレーザ光の各々の発散角を広げる拡散作用を有する角度であれば、５０度より小さい又は５０度より大きい角度であってもよい。   A plurality of laser beams emitted from the laser light source 1 travel substantially parallel to each other and enter the condenser lens 2. The divergence angle of each laser beam emitted from the laser light source 1 is about 0.5 degrees, and the distance between the laser light source 1 and the condenser lens 2 is about 10 mm. Therefore, a plurality of laser beams emitted from the laser light source 1 are used. Are incident on the condenser lens 2 with almost no overlap. The laser light incident on the condenser lens 2 is refracted by the condenser lens 2 and is condensed on the diffusing element 4. The diffusing element 4 is arranged behind the condenser lens 2 (after the laser beam traveling direction) and in front of the integrator rod 5 and includes a hologram. The diffusing element 4 provided with the hologram can output the incident light with a divergence angle widened to a predetermined angle. In the example shown in the first embodiment, when the diffusing element 4 receives parallel light, the angle (the diffusion angle of the diffusing element) in the direction in which the light intensity of the emitted diffused light becomes 50% of the maximum intensity is a full angle. The diffusion characteristic is 50 degrees. However, the diffusion angle of the diffusing element is not limited to 50 degrees, and any angle that has a diffusing action to widen the divergence angle of each of the plurality of laser beams so that two or more of the plurality of laser beams overlap. The angle may be less than 50 degrees or greater than 50 degrees.

図２、図３、及び図４は、拡散素子４の機能を説明するための図である。図２は、拡散素子４に、拡散素子４の光軸に平行なレーザ光が入射したときの拡散素子４からの出射光の拡散角度θＨを示す。図３は、拡散素子４に斜めに（集光角全角をθ１とするとき）レーザ光が入射したときの拡散素子４からの出射光の拡散角度を示す。図４は、拡散素子４の光軸に平行なレーザ光が入射したときの拡散素子４からの出射光と、拡散素子４に斜めに（集光角全角をθ１とするとき）レーザ光が入射したときの拡散素子４からの出射光が重なり合う様子を示す図である。ホログラムを備えた拡散素子４に、平行光（拡散素子４の光軸に平行な光）以外の光、すなわち、拡散素子４の光軸にして０度より大きい角度で入射する光）が入射した場合、拡散素子４を出射する光の発散角θは、次式１から近似的に算出できる。
θ＝（θＨ ２＋θ１ ２）１／２ 式１
式１において、θＨは拡散素子４の拡散角度、θ１は拡散素子４に入射する光の集光角全角、θは拡散素子を出射する光の発散角である。 2, 3, and 4 are diagrams for explaining the function of the diffusing element 4. FIG. 2 shows the diffusion angle θ H of the light emitted from the diffusion element 4 when laser light parallel to the optical axis of the diffusion element 4 is incident on the diffusion element 4. FIG. 3 shows the diffusion angle of the light emitted from the diffusion element 4 when the laser light is incident on the diffusion element 4 obliquely (when the total angle of the collection angle is θ 1 ). FIG. 4 shows the light emitted from the diffusing element 4 when a laser beam parallel to the optical axis of the diffusing element 4 is incident, and the laser light obliquely (when the total angle of the converging angle is θ 1 ) incident on the diffusing element 4. It is a figure which shows a mode that the emitted light from the spreading | diffusion element 4 when it injects overlaps. Light other than parallel light (light parallel to the optical axis of the diffusing element 4), that is, light incident at an angle greater than 0 degrees with respect to the optical axis of the diffusing element 4 is incident on the diffusing element 4 provided with the hologram. In this case, the divergence angle θ of the light emitted from the diffusing element 4 can be approximately calculated from the following equation 1.
θ = (θ H 2 + θ 1 2 ) 1/2 formula 1
In Equation 1, θ H is the diffusion angle of the diffusing element 4, θ 1 is the full converging angle of the light incident on the diffusing element 4, and θ is the divergence angle of the light exiting the diffusing element.

実施の形態１においては、拡散角度θＨは２５度、集光角全角θ１は集光レンズ２のＦ値より計算し約２９度であり、したがって発散角θは約３８度となる。発散角θは光強度が最高強度の５０％になる角度であり、発散角θが約３８度では、照明光学系の開口Ｆ値（ここでは、１とする。光の集光角では全角６０度に相当する。）に対してレーザ光の光強度の、例えば、約９５％が含まれるように、集光レンズ２のＦ値と拡散素子４の拡散角度が選択されている。なお、拡散角度θＨ、集光角全角θ１は上記値に限定されない。 In the first embodiment, the diffusion angle θ H is 25 degrees, and the full condensing angle θ 1 is about 29 degrees calculated from the F value of the condensing lens 2, so that the divergence angle θ is about 38 degrees. The divergence angle θ is an angle at which the light intensity becomes 50% of the maximum intensity. When the divergence angle θ is about 38 degrees, the aperture F value of the illumination optical system (here, 1). The F value of the condenser lens 2 and the diffusion angle of the diffusing element 4 are selected so that, for example, about 95% of the light intensity of the laser light is included. Note that the diffusion angle θ H and the full collection angle θ 1 are not limited to the above values.

以上のようにして、レーザ光源からのレーザ光のほぼ１００％に近い強度のレーザ光がインテグレータロッド５に入射し、照度を均一化された後、照明光学系であるリレーレンズ系６と投写光学系である投写レンズ８に導かれる。   As described above, the laser light having an intensity close to 100% of the laser light from the laser light source is incident on the integrator rod 5 to make the illuminance uniform, and then the relay lens system 6 that is an illumination optical system and the projection optical system. It is guided to the projection lens 8 which is a system.

次に、拡散素子４の効果について説明する。図５は、実施の形態１の比較例として、拡散素子４がない場合のレーザ光源装置とインテグレータロッド５を加えた映像表示装置の構成を示す図である。図５において、図１の構成と同じ記号が付された構成は、同じ又は対応する構成を示している。図５に比較例として示されるように、レーザ光源装置が拡散素子４を有していない場合においても、インテグレータロッド５にはレーザ光源装置１１と同じ入射角度で光を入射させるため、集光レンズ２ａのＦ値は１となっている。   Next, the effect of the diffusing element 4 will be described. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a video display device to which a laser light source device and an integrator rod 5 are added when there is no diffusing element 4 as a comparative example of the first embodiment. In FIG. 5, configurations denoted by the same symbols as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding configurations. As shown as a comparative example in FIG. 5, even when the laser light source device does not have the diffusing element 4, the light is incident on the integrator rod 5 at the same incident angle as the laser light source device 11. The F value of 2a is 1.

図６は、図５に比較例として示されるレーザ光源装置における、ロッドインテグレータの光入射端におけるレーザ光の角度強度分布を示す図である。比較例のレーザ光源装置においては、直進性の高い複数のレーザ光を集光レンズ２を用いて集光するので、角度強度分布は離散的である。また、離散的な角度強度分布の各山の部分は、１発光点から出射したレーザ光に対応する。インテグレータロッド５内部では、光は全反射を繰り返して進行するため、角度強度分布は保存される。その結果、インテグレータロッド５出射後のレーザ光は、出射角度により各発光点から出射したレーザ光が分離しており、図５に示すように、特定方向へは１発光点から出射したレーザ光のみが到達することになる。   FIG. 6 is a diagram showing the angular intensity distribution of the laser light at the light incident end of the rod integrator in the laser light source device shown as the comparative example in FIG. In the laser light source device of the comparative example, since a plurality of laser beams with high straightness are condensed using the condenser lens 2, the angular intensity distribution is discrete. Further, each mountain portion of the discrete angular intensity distribution corresponds to laser light emitted from one light emitting point. In the integrator rod 5, the light travels by repeating total reflection, so that the angular intensity distribution is preserved. As a result, the laser light emitted from the integrator rod 5 is separated from the light emitting points depending on the emission angle, and only the laser light emitted from one light emitting point in a specific direction as shown in FIG. Will reach.

前述したように、１発光点から出射したレーザ光は可干渉性が高く、微小な光学素子の欠陥や凹凸によって、干渉ムラ（スペックル）が発生する。図５に示される構成においても、インテグレータロッド５の後方に配置された光学素子を通過すると、スペックルが発生してしまう。   As described above, the laser light emitted from one light emitting point has high coherence, and interference unevenness (speckle) occurs due to defects or unevenness of a minute optical element. Even in the configuration shown in FIG. 5, speckles are generated when the optical element disposed behind the integrator rod 5 is passed.

一方、図１に示す拡散素子４を含む構成のレーザ光源装置１１では、上述したようなスペックルの発生を抑制することができる。   On the other hand, in the laser light source device 11 having the configuration including the diffusing element 4 shown in FIG. 1, the generation of speckle as described above can be suppressed.

図７は、図１のレーザ光源装置１１における集光レンズ２と拡散素子４によるレーザ光の、光の重ね合わせを示した図である。図７においては、アレイ状に並んだ発光点の内、最も外側の発光点から出射されたレーザ光と、光軸上にある発光点から出射されたレーザ光のみを図示している。集光レンズ２によってＦ値２（集光角全角約２９度）で集光されたレーザ光は、拡散素子４によってレーザ光の発散角が約３８度に広げられる。一方、光軸上の発光点から出射したレーザ光は、発散角全角約２５度に広げられる。このようにして各々拡散されたレーザ光は重なり合い、互いに分離できない光束となる。なお、図７には、アレイ状に並んだ発光点の内、最も外側の発光点から出射されたレーザ光と、光軸上にある発光点から出射されたレーザ光が、拡散素子によって重なり合う場合を図示しているが、本発明は、このような態様に限定されない。本発明は、隣り合う発光点からのレーザ光が拡散素子４によって重なり合う構成であればよい。   FIG. 7 is a view showing the superposition of the laser beams by the condenser lens 2 and the diffusing element 4 in the laser light source device 11 of FIG. In FIG. 7, only the laser light emitted from the outermost light emitting point among the light emitting points arranged in an array and the laser light emitted from the light emitting point on the optical axis are illustrated. Laser light condensed by the condenser lens 2 with an F value of 2 (full angle of convergence of about 29 degrees) is expanded by the diffusing element 4 to a divergence angle of the laser light of about 38 degrees. On the other hand, the laser beam emitted from the light emitting point on the optical axis is expanded to a full divergence angle of about 25 degrees. The laser beams diffused in this way overlap each other and become light beams that cannot be separated from each other. In FIG. 7, the laser light emitted from the outermost light emitting point among the light emitting points arranged in an array and the laser light emitted from the light emitting point on the optical axis are overlapped by the diffusing element. However, the present invention is not limited to such an embodiment. In the present invention, any configuration may be used as long as laser light from adjacent light emitting points is overlapped by the diffusion element 4.

一般に、異なる発光点から出射したレーザ光は、時間位相差があるため互いに可干渉性を持たず、それらが重畳されたレーザ光束は空間的コヒーレンシーが低下する。図７で得られた重畳光束は、隣り合うレーザ光同士のみならず、光軸上の発光点から出射したレーザ光と、最も外側の発光点から出射したレーザ光同士でも一部重なっており、多数のレーザ光が重畳されて、空間的コヒーレンシーを低減させた光束となっている。したがって、実施の形態１のレーザ光源装置１１は、図５に示される比較例のレーザ光源装置（拡散素子４が無い構成）に比較し、スペックルを大幅に低減することが可能である。   In general, laser beams emitted from different emission points do not have coherence due to a time phase difference, and the spatial light coherency of the laser beams superimposed on them is reduced. The superimposed light flux obtained in FIG. 7 is not only overlapped between adjacent laser beams, but also partially overlaps between laser beams emitted from the light emitting point on the optical axis and laser beams emitted from the outermost light emitting point, A large number of laser beams are superimposed to form a light beam with reduced spatial coherency. Therefore, the laser light source device 11 according to the first embodiment can significantly reduce speckle as compared with the laser light source device of the comparative example shown in FIG. 5 (configuration without the diffusing element 4).

また、上記説明において、集光レンズ２のＦ値を大きく（すなわち集光角を小さく）、拡散素子４の拡散角度を大きくとるようにすれば、互いのレーザ光の重なりを増し、空間的コヒーレンシーを低減させ、スペックル低減効果を高めることができる。   In the above description, if the F value of the condensing lens 2 is increased (that is, the condensing angle is decreased) and the diffusion angle of the diffusing element 4 is increased, the overlapping of the laser beams increases and spatial coherency is increased. And the speckle reduction effect can be enhanced.

なお、以上の説明においては、拡散素子４としてホログラムが形成された拡散素子を用いた場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、拡散素子４として拡散材を含んだ拡散板などの他の拡散手段を用いてもよい。   In the above description, the case where a diffusion element on which a hologram is formed is used as the diffusion element 4 is described. However, the present invention is not limited to this, and a diffusion plate including a diffusion material as the diffusion element 4 or the like. Other diffusion means may be used.

また、以上の説明においては、光強度均一化手段としてインテグレータロッド５を用いた場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フライアイレンズなどの他の光学素子を用いて構成してもよい。   In the above description, the case where the integrator rod 5 is used as the light intensity uniformizing means has been described. However, the present invention is not limited to this, and other optical elements such as a fly-eye lens are used. It may be configured.

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係るレーザ光源装置１２及びこれを用いた映像表示装置２２の構成を概略的に示す構成図である。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a block diagram schematically showing the configuration of the laser light source device 12 and the video display device 22 using the same according to the second embodiment of the present invention.

図８において、図１に示される構成と同一または対応する構成には、同じ符号を付す。実施の形態２に係るレーザ光源装置１２は、複数の発光点が配列されたレーザ光源１が複数個（図８では３個の場合を図示）と、集光手段としての集光レンズ２と、導光手段としての光ファイバ３と、拡散素子４とを有する。   In FIG. 8, the same or corresponding elements as those shown in FIG. The laser light source device 12 according to the second embodiment includes a plurality of laser light sources 1 in which a plurality of light emission points are arranged (three are shown in FIG. 8), a condensing lens 2 as a condensing unit, It has an optical fiber 3 as a light guiding means and a diffusion element 4.

各レーザ光源１から出射したレーザ光束は、集光レンズ２で集光され、光ファイバ入射端３ａから入射させる。光ファイバ３は、入射端３ａ、導光部３ｂ、及び出射端３ｃを有し、入射端３ａから入射されたレーザ光Ｌを導光部３ｂ内を伝播させて出射端３ｃから出射させる。   The laser beam emitted from each laser light source 1 is condensed by the condenser lens 2 and is incident from the optical fiber incident end 3a. The optical fiber 3 has an incident end 3a, a light guide portion 3b, and an emission end 3c. The laser light L incident from the incident end 3a propagates in the light guide portion 3b and is emitted from the emission end 3c.

また、光ファイバの出射端は１束にバンドルされ、近接して配置された拡散素子４とインテグレータロッド５が配置されている。このような光ファイバを用いた構成によれば、複数のレーザ光源１からの光束を単純かつ容易な光学系でインテグレータロッド５に結合することが可能である。   Further, the emission ends of the optical fibers are bundled in one bundle, and the diffusing element 4 and the integrator rod 5 that are arranged close to each other are arranged. According to the configuration using such an optical fiber, it is possible to couple the light beams from the plurality of laser light sources 1 to the integrator rod 5 with a simple and easy optical system.

図８のように出射後のレーザ光束を光ファイバ３に結合すると、レーザ光束は、光ファイバ３内を、全反射を繰り返して伝播する。光ファイバが直線状に設置されている場合、光ファイバ伝播過程において、角度強度分布は保存するため、拡散素子４における光の拡散の様子は図９（光軸上の発光点から出射したレーザ光と、最も外側の発光点から出射したレーザ光のみを図示）のようになり、図９と類似の拡散作用を受ける。そして、拡散素子４を通過後のレーザ光束が互いに重畳され、空間的コヒーレンシーを低下させ、スペックル低減に効果を奏することは、実施の形態１と同様である。   When the emitted laser beam is coupled to the optical fiber 3 as shown in FIG. 8, the laser beam propagates through the optical fiber 3 repeatedly with total reflection. When the optical fiber is installed in a straight line, the angular intensity distribution is preserved in the optical fiber propagation process, so the state of light diffusion in the diffusing element 4 is shown in FIG. 9 (laser light emitted from the light emitting point on the optical axis). And only the laser light emitted from the outermost light emitting point is shown), and undergoes a diffusion action similar to FIG. The laser beams after passing through the diffusing element 4 are superimposed on each other to reduce the spatial coherency, and the effect of reducing speckle is the same as in the first embodiment.

一般に、光ファイバは、任意に曲げられて設置されることが多い。曲げられた光ファイバ内を光が伝播する場合には、光ファイバの内面の全反射面が平面でないため、入射時と出射時において、角度強度分布は完全には保存されない。しかし、細い径の光ファイバでは、曲げによる角度分布の変化は必ずしも大きくはない。例えば、ファイバ内径０．６ｍｍの光ファイバに、レーザ光束を入射させ、光ファイバを曲げ半径１００ｍｍで１８０度曲げた場合、光ファイバ出射口での角度強度分布は、一例として、図１０のようになる。図１０では、依然離散的な角度強度分布が確認でき、レーザ光束は、角度方向で分離している、もしくは、個々の発光点から出射したレーザ光は互いに重なり合わない。したがって、前述した光ファイバが直線状の場合と同様、拡散素子４によるレーザ光の重ね合わせによって、スペックル低減を図ることができる。   In general, an optical fiber is often installed by being arbitrarily bent. When light propagates in a bent optical fiber, since the total reflection surface of the inner surface of the optical fiber is not flat, the angular intensity distribution is not completely preserved at the time of incidence and at the time of emission. However, in an optical fiber having a small diameter, the change in angular distribution due to bending is not necessarily large. For example, when a laser beam is incident on an optical fiber having a fiber inner diameter of 0.6 mm and the optical fiber is bent 180 degrees with a bending radius of 100 mm, the angular intensity distribution at the optical fiber exit port is, for example, as shown in FIG. Become. In FIG. 10, a discrete angular intensity distribution can still be confirmed, and the laser beam is separated in the angular direction, or the laser beams emitted from the individual emission points do not overlap each other. Accordingly, speckle reduction can be achieved by superimposing the laser light by the diffusing element 4 as in the case where the optical fiber is linear.

また、実施の形態２においては、レーザ光束を光ファイバに結合し、内部を伝播させているので、レーザ光の波面を乱し、さらにスペックル低減効果を増すことができる。   In the second embodiment, since the laser light beam is coupled to the optical fiber and propagated inside, the wavefront of the laser light is disturbed, and the speckle reduction effect can be further increased.

なお、実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。   In the second embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.

また、導光手段としては、リキッドファイバ、導光板、ライトトンネル、及びライトパイプの中のいずれかを用いることができる。   As the light guide means, any one of a liquid fiber, a light guide plate, a light tunnel, and a light pipe can be used.

本発明の実施の形態１に係るレーザ光源装置及び映像表示装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the laser light source apparatus and video display apparatus which concern on Embodiment 1 of this invention. 拡散素子に、拡散素子の光軸に平行なレーザ光が入射したときの拡散素子からの出射光の拡散角度を示す図である。It is a figure which shows the diffusion angle of the emitted light from a diffusion element when the laser beam parallel to the optical axis of a diffusion element injects into a diffusion element. 拡散素子に斜めにレーザ光が入射したときの拡散素子からの出射光の拡散角度を示す図である。It is a figure which shows the diffusion angle of the emitted light from a diffusion element when a laser beam injects into a diffusion element diagonally. 拡散素子に、拡散素子の光軸に平行なレーザ光が入射したときの拡散素子からの出射光と、拡散素子に斜めに（集光角全角をθ１とするとき）レーザ光が入射したときの拡散素子からの出射光が重なり合う様子を示す図である。The diffusing element, the light emitted from the diffusion element when the incident parallel laser beam to the optical axis of the diffusing element, obliquely (when the condenser angle em and theta 1) the diffusion element when the laser beam is incident It is a figure which shows a mode that the emitted light from the diffusing element of 1 overlaps. 比較例のレーザ光源装置を示す図である。It is a figure which shows the laser light source apparatus of a comparative example. 比較例のレーザ光源装置における、ロッドインテグレータの光入射端におけるレーザ光の角度強度分布を示す図である。It is a figure which shows the angular intensity distribution of the laser beam in the light incident end of a rod integrator in the laser light source apparatus of a comparative example. 実施の形態１に係るレーザ光源装置における拡散素子に入射するレーザ光と、拡散されたレーザ光の様子を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of laser light incident on a diffusion element in the laser light source device according to Embodiment 1 and the diffused laser light. 本発明の実施の形態２に係るレーザ光源装置及び映像表示装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the laser light source apparatus and video display apparatus which concern on Embodiment 2 of this invention. 実施の形態２に係るレーザ光源装置における光ファイバから出射するレーザ光と、拡散素子によって拡散されたレーザ光の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the laser beam radiate | emitted from the optical fiber in the laser light source apparatus which concerns on Embodiment 2, and the laser beam diffused by the diffusion element. 実施の形態２に係るレーザ光源装置における曲げた光ファイバから出射する複数のレーザ光の角度強度分布を示す図である。It is a figure which shows angular intensity distribution of the several laser beam radiate | emitted from the bent optical fiber in the laser light source apparatus which concerns on Embodiment 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ レーザ光源、 ２ 集光レンズ、 ３ 光ファイバ、 ４ ホログラムを備えた拡散素子、 ５ インテグレータロッド、 ６ リレーレンズ系、 ７ ライトバルブ、 ８ 投写レンズ、 ９ スクリーン、 １１，１２ レーザ光源装置、 ２１，２２ 映像表示装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source, 2 Condensing lens, 3 Optical fiber, 4 Diffusing element provided with a hologram, 5 Integrator rod, 6 Relay lens system, 7 Light valve, 8 Projection lens, 9 Screen, 11, 12 Laser light source device, 21, 22 Video display device.

Claims (5)

レーザ光を出射する複数の発光点を有するレーザ光源と、
前記複数の発光点から出射された複数のレーザ光を集光する集光手段と、
前記集光手段の集光点近傍に配置され、前記集光手段によって集光された前記複数のレーザ光の各々の発散角を広げる拡散素子と、
前記拡散素子の後方に隣接して配置され、前記拡散素子で拡散された前記複数のレーザ光を入射し、前記レーザ光の強度分布を均一化する均一化手段と
を備え、
前記拡散素子は、隣接する２つのレーザ光が集光手段によって集光されたときになす角度よりも大きい拡散角度を有する
ことを特徴とするレーザ光源装置。 A laser light source having a plurality of light emitting points for emitting laser light;
Condensing means for condensing a plurality of laser beams emitted from the plurality of light emitting points;
Is arranged near the focal point of the focusing means, a diffuser to widen the angle of divergence of each of the plurality of laser light condensed by said condensing means,
And a uniformizing means that is arranged adjacent to the rear of the diffusing element, makes the plurality of laser beams diffused by the diffusing element incident, and uniformizes the intensity distribution of the laser light ,
The laser light source device, wherein the diffusion element has a diffusion angle larger than an angle formed when two adjacent laser beams are condensed by a condensing unit. 入射されたレーザ光を伝播させる内部構造を持ち、前記集光手段によって集光された前記複数のレーザ光が入射され、該入射された複数のレーザ光を伝播させて出射する導光手段をさらに有し、
前記拡散素子によって発散角を広げられる前記複数のレーザ光は、前記導光手段から出射されたレーザ光である
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。 A light guide means having an internal structure for propagating incident laser light, wherein the plurality of laser lights condensed by the condensing means are incident, and the plurality of incident laser lights are propagated and emitted; Have
2. The laser light source device according to claim 1, wherein the plurality of laser beams whose divergence angles are widened by the diffusion element are laser beams emitted from the light guide unit. 前記導光手段は、光ファイバ、リキッドファイバ、導光板、ライトトンネル、及びライトパイプの中のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のレーザ光源装置。   The laser light source device according to claim 2, wherein the light guide means is one of an optical fiber, a liquid fiber, a light guide plate, a light tunnel, and a light pipe. 前記拡散素子は、ホログラムを備えた光学素子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ光源装置。   The laser light source device according to claim 1, wherein the diffusion element is an optical element including a hologram. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
入力される映像信号に応じて、入射したレーザ光を空間的に変調して出力する映像表示素子と、
前記均一化手段から出射されたレーザ光を前記映像表示素子に照射する照明光学系と、
前記映像表示素子によって変調されたレーザ光をスクリーンに投写する投写光学系と
を有することを特徴とする映像表示装置。 The laser light source device according to any one of claims 1 to 4,
Depending on the video signal to be input, and the image display device which outputs a laser beam incident spatially modulated and,
An illumination optical system for irradiating the image display element with laser light emitted from the uniformizing means;
An image display apparatus, comprising: a projection optical system that projects a laser beam modulated by the image display element onto a screen.
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