CN104136960A - 相干光源装置及投影机 - Google Patents

Abstract

提供一种相干光源装置及投影机，避免在将半导体激光或其他激光的相干光投射的情况下不可避免地出现的散斑使投射的光的均匀性劣化的问题的。构成为，具有由相干光源形成的第1光放射区域；具备：第1光学***，将来自第1光放射区域的光投影，形成第2光放射区域；光偏向机构，在第2光放射区域的附近，将与第2光放射区域的形成有关的光束偏向；第2光学***，设置在光偏向机构的后级；光混合机构，设置在第2光学***的后级，用来进行向其入射端入射的光线的角度和位置的成分的混合；第2光学***在远方形成与第1光放射区域共轭的像，并且在入射端形成与第1光学***的出射光瞳大致共轭的第3光放射区域；光偏向机构继续使将光束偏向的方向连续地变化的动作。

Description

相干光源装置及投影机

技术领域

本发明涉及能够在例如投影机等的光学装置中使用的、使用激光等的相干光源的相干光源装置。

背景技术

例如在DLP(TM)投影机或液晶投影机那样的图像显示用的投影机或光掩模曝光装置中，到目前为止使用氙灯或超高压水银灯等的高亮度放电灯(HID灯)。在图15中表示这样的投影机的一例的原理图(参考：特开2004－252112号等)。

在图15所示的投影机中，来自由高亮度放电灯等构成的光源(SjA)的光经由由凹面反射镜或透镜等构成的聚光机构(省略图示)被向光均匀化机构(日语：光均一化手段)(FmA)的入射端(PmiA)输入，从出射端(PmoA)输出。这里，作为上述光均匀化机构(FmA)，例如可以使用光导管。该光导管也以棒状积分器、光隧道等的名称称呼，通过由玻璃或树脂等的光透射性的材料形成的方柱(棱柱)构成。被输入到上述入射端(PmiA)的光按照与光纤相同的原理，一边在上述光均匀化机构(FmA)的侧面反复进行全反射，一边在上述光均匀化机构(FmA)中传播。由此发挥功能，以使得即便在输入到上述入射端(PmiA)的光的分布中有不匀，也使上述出射端(PmoA)上的照度充分地均匀化。

另外，关于现在所述的光导管，除了上述通过由玻璃或树脂等的光透射性的材料构形成的方柱构成以外，还有为中空的方筒、其内面为反射镜、同样一边用内面反复反射一边使光传播、起到同样的功能的结构。

在与上述出射端(PmoA)对置的位置上配置有照明透镜(Ej1A)，以将该出射端(PmoA)的四边形的像成像到2维光振幅调制元件(DmjA)上。由此，通过从上述出射端(PmoA)输出的光将上述2维光振幅调制元件(DmjA)照明。但是，在图15中，在上述照明透镜(Ej1A)与上述2维光振幅调制元件(DmjA)之间配置有反射镜(MjA)。

并且，上述2维光振幅调制元件(DmjA)依据影像信号进行调制，以按每个像素将光朝向向投影透镜(Ej2A)入射的方向、或者朝向不入射的方向。由此，在屏幕(Tj)上显示图像。

另外，上述那样的2维光振幅调制元件有时也称作光阀，在图15所示的光学***的情况下，作为上述2维光振幅调制元件(DmjA)，一般使用DMD(TM)(数字微反射镜设备)的情况较多。

关于光均匀化机构，除了上述光导管以外，也有以蝇眼积分器(复眼式积分器、日语：フライアイインテグレータ)的名称称呼的结构。在图16中表示使用这样的光均匀化机构的投影机的一例的原理图(参考：特开2001－142141号等)。

在图16所示的投影机中，来自由高亮度放电灯等构成的光源(SjB)的光经由由凹面反射镜或透镜等构成的准直仪机构(省略图示)，作为大致平行光束被向由蝇眼积分器形成的光均匀化机构(FmB)的入射端(PmiB)输入，从出射端(PmoB)输出。这里，上述光均匀化机构(FmB)由入射侧的前级蝇眼透镜(F1B)、射出侧的后级蝇眼透镜(F2B)和照明透镜(Ej1B)的组合构成。上述前级蝇眼透镜(F1B)、上述后级蝇眼透镜(F2B)都是形成为将相同焦点距离、相同形状的四边形的透镜在纵横分别排列许多的结构。

上述前级蝇眼透镜(F1B)的各透镜和处于各自的后级的上述后级蝇眼透镜(F2B)对应的透镜，构成称作柯勒照明(Kohler illumination)的光学***，因而，成为将柯勒照明光学***纵横排列多个。通常，柯勒照明光学***由两片透镜构成。在该柯勒照明光学***中，当前级透镜将光聚集而将对象面照明时，前级透镜不是将光源像成像在对象面上，而是将光源像成像在后级透镜中央的面上。并且，通过将后级透镜配置为，将前级透镜的外形的四边形成像在对象面(想要照明的面)上，从而将对象面均匀地照明。后级透镜的作用是，防止假如在没有它的情况下、当光源不是完全的点光源而是具有有限的大小时、依存于其大小而对象面的四边形的周围部的照度下降的现象。并且，通过后级透镜，不论光源的大小如何，都能够使直到对象面的四边形的周围部都为均匀的照度。

这里，在图16的光学***的情况下，由于以向上述光均匀化机构(FmB)输入大致平行光束为基础，所以上述前级蝇眼透镜(F1B)与上述后级蝇眼透镜(F2B)的间隔以等于它们的焦点距离的方式配置。由此，作为柯勒照明光学***的均匀照明的对象面的像被无限远地生成。但是，在上述后级蝇眼透镜(F2B)的后级配置有上述照明透镜(Ej1B)。因此，对象面被从无限远向上述照明透镜(Ej1B)的焦点面上拉近。纵横排列了许多的柯勒照明光学***与入射光轴(ZiB)平行，相对于各自的中心轴大致轴对称地被输入光束。因此，输出光束也是大致轴对称的，将以相同的角度入射到透镜面上的光线折射，以使其不论透镜面上的入射位置如何、都朝向焦点面上的相同的点。通过这样的透镜的性质、即透镜的傅立叶变换作用，将全部的柯勒照明光学***的输出成像到上述照明透镜(Ej1B)的焦点面上的相同的对象面上。

结果，上述前级蝇眼透镜(F1B)的各透镜面上的照度分布全部重合。由此，在上述入射光轴(ZiB)上形成相比柯勒照明光学***为1个的情况下照度分布更均匀的1个合成四边形的像。

通过在上述合成四边形的像的位置上配置2维光振幅调制元件(DmjB)，由从上述出射端(PmoB)输出的光将作为照明对象的上述2维光振幅调制元件(DmjB)照明。但是，在照明时，在上述照明透镜(Ej1B)与上述2维光振幅调制元件(DmjB)之间配置偏振分束器(偏振光束分离器、polarizing beam splitter)(MjB)，由此将光朝向上述2维光振幅调制元件(DmjB)反射。

并且，上述2维光振幅调制元件(DmjB)依据影像信号，以按每个像素使光的偏振光方向旋转90度或不使其旋转的方式进行调制并反射。由此，仅旋转后的光透过上述偏振分束器(MjB)被向投影透镜(Ej3B)入射，在屏幕(Tj)上显示图像。

另外，在图16的光学***的情况下，作为上述2维光振幅调制元件(DmjA)，一般使用LCOS(TM)(硅液晶设备)的情况较多。在这样的液晶设备的情况下，仅能够将规定的偏振光方向的光的成分有效地调制。因此，通常例如在上述后级蝇眼透镜(F2B)的后级***偏振光校正功能元件(日语：偏光整列機能素子)(PcB)，所述偏振光校正功能元件(PcB)使与规定的偏振光方向平行的成分原样透过，而仅使与规定的偏振光方向垂直的成分的偏振光方向旋转90度，结果能够将全部的光有效利用。

此外，为了使大致平行光向上述2维光振幅调制元件(DmjB)入射，例如在其紧接着之前***过滤透镜(Ej2B)。

另外，作为2维光振幅调制元件，除了图16中记载那样的反射型的结构以外，也将透射型的液晶设备(LCD)设为适合于它的光学配置而使用(参考：特开平10－133303号等)。

可是，在通常的投影机中，为了将图像进行彩色显示，进行了以下这样的精心设计。即，例如在上述光均匀化机构的后级配置色轮等的动态滤色器，R－G－B(红、绿、蓝)的颜色依次作为光束照明上述2维光振幅调制元件，通过分时来实现彩色显示，或者在上述光均匀化机构的后级配置分色镜或分色棱镜，用分色为R－G－B的3原色的光来照明按各色独立地设置的2维光振幅调制元件，配置用来进行R－G－B的3原色的调制光束的颜色合成的分色镜或分色棱镜。但是，在图15、图16中，为了避免变复杂而进行了省略。

但是，上述高亮度放电灯具有从投入功率向光功率的变换效率较低、即发热损失较大、或者寿命较短等的缺点。作为克服了这些缺点的代替光源，近年来，LED及半导体激光等的固体光源受到关注。关于其中的LED，与放电灯相比发热损失较小，此外是长寿命。但是，在LED中，由于关于放射的光与放电灯同样没有指向性，所以在上述投影机或曝光装置等的仅能够利用特定的方向的光的用途中，存在有光的利用效率较低的问题。

另一方面，关于半导体激光，与LED同样发热损失较小、是长寿命，而且指向性较高。因此，有即使在上述投影机或曝光装置等的仅能够利用特定的方向的光的用途中，光的利用效率也较高的优点。但是，其反面是，存在有在半导体激光中发生散斑(speckle)的问题。

这里，所谓散斑，是在将半导体激光或其他激光的光、或者(利用高谐波发生－光参量效应等那样的非线性光学现象)将激光进行波长变换等而生成的相干光投射的情况下不可避免地出现的粒状/斑点状的图样。该散斑在上述投影机那样的生成观赏用的影像的用途、或在由感光性材料构成的被膜上将光掩模的图案(pattern)精密地曝光的用途中，是使画质显著劣化的非常棘手的现象。因此，以往以来提出了许多用来改善的设计。

例如，在专利文献1中，记载有使蝇眼积分器旋转、使照射2维光振幅调制元件的光的角度以光轴为旋转轴旋转的激光显示装置。

蝇眼积分器如上述那样，其特征是，通过使前级蝇眼透镜的各透镜的外形用后级蝇眼透镜成像在对象面上并重合，从而得到均匀的照度分布。但是，如在专利文献1中举出那样，如果使蝇眼积分器旋转，则成像在对象面上的像也同时旋转。

上述2维光振幅调制元件匹配于投影的屏幕的大小而是矩形形状的情况较多。在蝇眼积分器旋转的情况下，如果调整蝇眼透镜的外形的像的倍率以使2维光振幅调制元件的整面被均匀地照射，则将2维光振幅调制元件的区域外照射的光线增加，所以有光利用效率下降的问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：特许第3975514号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明所要解决的课题是提供一种相干光源装置及投影机，避免在将半导体激光或其他激光的光、或者将激光进行波长变换等而生成的相干光投射的情况下不可避免地出现的散斑使投射的光的均匀性劣化的问题。

解决课题的技术手段

本发明的第1技术方案的相干光源装置，其特征在于，具有由相干光源(Sc)形成的第1光放射区域(Gs)；该相干光源装置具备：第1光学***(Eu)，将来自上述第1光放射区域(Gs)的光投影，形成第2光放射区域(Gu)；光偏向机构(Md)，在上述第2光放射区域(Gu)的附近，将与上述第2光放射区域(Gu)的形成有关的光束(Bu)偏向；第2光学***(Ef)，设置在上述光偏向机构(Md)的后级；光混合机构(Fm)，设置在上述第2光学***(Ef)的后级，用来进行向其入射端(Pmi)入射的光线的角度和位置的成分的混合；上述第2光学***(Ef)在远方形成与上述第1光放射区域(Gs)共轭的像，并且在上述入射端(Pmi)形成与上述第1光学***(Eu)的出射光瞳(Quo)大致共轭的第3光放射区域(Gf)；上述光偏向机构(Md)通过继续使将上述光束(Bu)偏向的方向连续地变化的动作，从而使上述第3光放射区域(Gf)在上述入射端(Pmi)连续地移动。

本发明的第2技术方案的相干光源装置，其特征在于，上述第2光放射区域(Gu)与上述第1光放射区域(Gs)共轭。

本发明的第3技术方案的相干光源装置，其特征在于，上述光混合机构(Fm)是蝇眼积分器。

本发明的第4技术方案的相干光源装置，其特征在于，上述第1光放射区域(Gs)通过被从入射端输入相干光源(Sc)的光的光纤(Fb)的出射端(Pto)形成。

本发明的第5技术方案的投影机，利用上述第1～第4技术方案的相干光源装置将图像投影显示，其特征在于，光均匀化机构兼作为上述光混合机构(Fm)。

发明效果

能够提供一种相干光源装置及投影机，避免了在将半导体激光或其他激光的光、或者将激光进行波长变换等而生成的相干光进行投射的情况下不可避免地出现的散斑使投射的光的均匀性劣化的问题。

附图说明

图1表示将本发明的相干光源装置简略化表示的块图。

图2表示将本发明的相干光源装置的一部分简略化表示的示意图。

图3表示将本发明的相干光源装置的一部分简略化表示的概念图。

图4表示将本发明的相干光源装置的一部分简略化表示的概念图。

图5表示将本发明的相干光源装置的一部分简略化表示的概念图。

图6表示将本发明的相干光源装置的一部分简略化表示的概念图。

图7表示将本发明的相干光源装置的实施例的一形态简略化表示的图。

图8表示将本发明的相干光源装置的实施例的一部分的一形态简略化表示的概念图。

图9表示将本发明的相干光源装置的实施例的一部分的一形态简略化表示的概念图。

图10表示将与本发明的相干光源装置关联的部件的一形态简略化表示的示意图。

图11表示将本发明的相干光源装置的实施例的一部分的一形态简略化表示的概念图。

图12表示将本发明的相干光源装置的实施例的一部分的一形态简略化表示的概念图。

图13表示将本发明的相干光源装置的实施例的一形态简略化表示的图。

图14表示将本发明的相干光源装置的实施例的一部分的一形态简略化表示的概念图。

图15表示说明有关本发明的投影机的以往的投影机的一种的一部分的一形态的原理图。

图16表示说明有关本发明的投影机的以往的投影机的一种的一部分的一形态的原理图。

具体实施方式

在有关本发明的说明中，关于共轭这一用语，作为几何光学领域的一般用语，例如说A和B共轭时，是指至少基于近轴理论，通过透镜等的具有成像功能的光学元件的作用，将A成像到B上，或将B成像到A上。此时，A、B是像，不仅是作为对象而包含孤立的点像，作为对象也包含由多个点像构成的集合、或点像连续地分布的有扩散的像。

这里，所谓点像或像点(即像)，作为几何光学领域中的一般用语，包括以下的全部且不区别：实际上光被从该点放射；光朝向该点会聚地行进，放置屏幕时映照出较亮的点；光看起来朝向该点会聚(但该点处于光学***的内部，不能放置屏幕)；光看起来从该点放射(但该点处于光学***的内部，不能放置屏幕)；此时，忽视成像中的像差或焦点偏离等而发生模糊、不是理想的点或衍射极限像的现象。

此外，所谓光放射区域，是发光或被照射光的空间或表面，既有包含上述像的情况，同样也包括以下的全部且不区别：实际上光被从该区域放射；光朝向该区域会聚地行进，放置屏幕时映照出较亮的区域；光看起来朝向该区域会聚(但该区域处于光学***的内部，不能放置屏幕)；光看起来从该区域放射(但该区域处于光学***的内部，不能放置屏幕)。

进而，所谓放射点，是指构成光放射区域的像点，或者实质上能够会聚到衍射极限附近的较小的光放射区域。

在相干光源(Sc)是半导体激光的情况下，假如半导体激光是1个，则第1光放射区域(Gs)只要考虑为单单1个点光源就可以，通常只要将其置于光学***的光轴上、此外朝向来自半导体激光的发散光的发散方向分布的中心光线与光轴一致的方向来配置就可以。但是，在半导体激光有多个、且是在有限的面积内放射点连续分布的光源的情况下，需要进行考虑到光学***的入射光瞳及出射光瞳、主光线的设计，以下对这样的状况进行说明。

取一般的照相机透镜为例，通常孔径光阑(日语：開口絞り)存在于透镜的内部，而当从光进入一侧观察透镜时，将穿过透镜可看到的孔径光阑的像称作入射光瞳；当从光出来一侧观察透镜时，将穿过透镜可看到的孔径光阑的像称作出射光瞳；将朝向入射光瞳的中心、或者从出射光瞳的中心出来的子午光线称作主光线。此外，在广义上，将主光线以外的光线称作边缘光线(周边光线)。

但是，在处置激光那样的具有指向性的光的光学***中，由于不需要通过孔径光阑将光束切断，所以不存在孔径光阑的情况较多，在此情况下，根据光学***中的光的存在形态来定义它们。

通常，以来自放射点的放射光束中的、光的方向分布的中心光线为主光线，可以认为，入射光瞳处于向光学***入射的主光线或其延长线与光轴交叉的位置，出射光瞳处于从光学***射出的主光线或其延长线与光轴交叉的位置。但是，严格地讲，可以想到也有这样定义的主光线和光轴，例如因调整误差而不交叉、不过是处于扭转的位置的情况。但是，这样的现象与本质无关，此外即使争论也没有意义，所以以下将这样的现象看作不发生，或者看作主光线和光轴在最接近的位置交叉。

此外，着眼于光学***中的相邻的两个部分光学***A和B，当假设B在A的紧接着之后相邻时，(与A的输出像成为B的输入像同样)A的出射光瞳成为B的入射光瞳，原本在光学***中任意定义的部分光学***的入射光瞳/出射光瞳(如果存在孔径光阑则全部是其像，即使不存在也)全部应该是共轭的，所以如果不需要特别区别，则将入射光瞳/出射光瞳简单称作光瞳。

在本发明的说明及附图中，将光学***的光轴称作z轴，但假如在通过反射镜而光轴被弯折的情况下，将沿着原来的z轴的光线被反射而行进的方向也称作z轴，不取新的坐标轴。另外，在图2等的图中，作为与z轴垂直的轴，为了方便而表述为x轴及y轴。

首先，使用作为将本发明的相干光源装置简略化表示的块图的图1及作为将本发明的相干光源装置的一部分简略化表示的概念图的图2、图3，对用来实施本发明的形态进行说明。在图1中，例如在相干光源(Sc)是半导体激光的情况下，在收存于该半导体激光封装的内部中的半导体芯片的表面上存在的发散光的放射部，实质上可以作为点光源来处置，可以将其作为第1光放射区域(Gs)。

图2表示上述第1光放射区域(Gs)由多个或分布的放射点(Ks，Ks'，…)构成的情况下的情形。

如果着眼于上述放射点(Ks)，则如由最外周的边缘光线(Lms1，Lms2)表示的那样，表示形成上述放射点(Ks)的光束分布在由底面(Ci)规定的圆锥形角度区域内。与来自该放射点的光束对应的主光线(Lps)定义为该光束分布的中心光线。作为一般结论，上述主光线(Lps，Lps’，…)相对于作为光学***的光轴的z轴具有角度，因而，可以认为在与光轴交叉的点(Qs)上存在光瞳。另外，在图3所示那样的、上述主光线(Lps，Lps’，…)平行于光学***的光轴的情况下，可以认为光瞳处于无限远。

由透镜等构成的第1光学***(Eu)配置为，接受来自上述第1光放射区域(Gs)的光束(Bs)的输入，作为与上述第1光放射区域(Gs)对应的投影区域，在后级的光偏向机构(Md)的偏向点附近形成第2光放射区域(Gu)。即，上述光偏向机构(Md)在处于上述第2光放射区域(Gu)的附近的偏向点，将与上述第2光放射区域(Gu)的形成有关的光束(Bu)偏向。

由透镜等构成的第2光学***(Ef)设置为，接受由上述光偏向机构(Md)偏向后的光束(Bd)的输入，在远方形成与上述第1光放射区域(Gs)共轭的像，并且在后级的光混合机构(Fm)的入射端(Pmi)的附近形成与上述第1光学***(Eu)的出射光瞳(Quo)共轭的第3光放射区域(Gf)。

但是，如上述那样，所谓上述第1光学***(Eu)的上述出射光瞳(Quo)与上述第3光放射区域(Gf)共轭是指，作为以经由上述光偏向机构(Md)输入的上述出射光瞳(Quo)的像为输入像的上述第2光学***(Ef)的成像功能产生的输出像，形成上述第3光放射区域(Gf)。

并且，上述光混合机构(Fm)被从上述入射端(Pmi)输入来自上述第2光学***(Ef)的光束(Bf)，在上述光混合机构(Fm)的内部进行入射光线的角度和位置的成分的混合，从其出射端(Pmo)输出光束(Bmo)。

在输出的上述光束(Bmo)中，通过入射光线的角度和位置的成分的混合而产生多重的干涉，结果带来其被投射的被照明面的散斑的粒状/斑点状的图样变细而变得难以辨识的性质。

上述光偏向机构(Md)通过继续使将上述光束(Bu)偏向的方向连续变化的动作，上述入射端(Pmi)上的上述第3光放射区域(Gf)的位置、即对上述入射端(Pmi)的入射光线的位置连续地变化。因此，在从上述光混合机构(Fm)的上述出射端(Pmo)射出的上述光束(Bmo)中，由于散斑总是移动，所以如果在与其移动速度相称的适当的期间内进行平均，则与上述散斑的粒状/斑点状的图样变细而变得难以辨识的效果叠加，散斑看起来消失了。

作为在上述入射端(Pmi)上形成的上述第3光放射区域(Gf)而设为与上述第1光学***(Eu)的上述出射光瞳(Quo)共轭的区域的理由为，由于在上述出射光瞳(Quo)中主光线集中在区域的中心，所以作为从上述第1光学***(Eu)输出的全部的光穿过的区域，上述出射光瞳(Quo)为紧凑的区域，由此，上述第3光放射区域(Gf)也通过设为与上述出射光瞳(Quo)共轭的区域而变得紧凑。现在，如果考虑上述光混合机构(Fm)的上述入射端(Pmi)是给定的大小的情况，则如果上述第3光放射区域(Gf)变紧凑，则能够使上述入射端(Pmi)处的上述第3光放射区域(Gf)的位置的相对的变化量变大。由此可知，能够使从上述光混合机构(Fm)的上述出射端(Pmo)射出的上述光束(Bmo)中的光的角度和位置的成分的混合变强，能够使散斑更难以辨识。或者反言之，如果决定了需要的光的角度和位置的成分的混合的强度，则上述第3光放射区域(Gf)越紧凑，能够使上述入射端(Pmi)的大小越小。由此，能够使上述光混合机构(Fm)小型化。

另外，如果对上述第3光放射区域(Gf)与上述出射光瞳(Quo)共轭的正确性进行补充，则以上述光混合机构(Fm)的上述入射端(Pmi)为基准，即使与上述出射光瞳(Quo)共轭的区域被形成的位置比其向前方或后方稍稍偏差，也只要不发生起因于由此带来的上述第3光放射区域(Gf)的扩大的、上述入射端(Pmi)的伸出，或者即使发生伸出、只要由此带来的光的利用效率的下降是容许限度内，就没有问题。

另外，在图1中，为了方便，将上述第1光学***(Eu)的上述出射光瞳(Quo)描绘为处于比上述第1光学***(Eu)靠后方，但例如也可以是，它是虚像，几何光学的位置形成在上述第1光学***(Eu)的内部、或比上述第1光学***(Eu)靠前方。

此外，在图1中，将上述出射光瞳(Quo)描绘为处于比上述第2光放射区域(Gu)靠前方，但也可以形成在后方。

此外，上述第1光学***(Eu)优选的是构成为，形成在上述光偏向机构(Md)的偏向点附近的上述第2光放射区域(Gu)与上述第1光放射区域(Gs)为共轭。

其理由之1是因为，作为向上述第1光学***(Eu)输入的全部的光穿过的区域，上述第1光放射区域(Gs)为紧凑的区域，由此，上述第2光放射区域(Gu)也通过设为与上述第1光放射区域(Gs)共轭的区域而变紧凑。通过这样，能够使为了将上述光束(Bu)偏向而需要的上述光偏向机构(Md)的大小也变紧凑。

另外，之前叙述了上述出射光瞳(Quo)是紧凑的区域，但不能使用该出射光瞳(Quo)作为上述第2光放射区域(Gu)。

其理由是因为，如上述那样，上述第2光学***(Ef)由于设置为，在上述光混合机构(Fm)的上述入射端(Pmi)的附近形成与上述第1光学***(Eu)的上述出射光瞳(Quo)共轭的上述第3光放射区域(Gf)，所以假如将上述出射光瞳(Quo)作为上述第2光放射区域(Gu)配置在上述光偏向机构(Md)的偏向点附近，则即使上述光偏向机构(Md)使将上述光束(Bu)偏向的方向变化，上述入射端(Pmi)处的上述第3光放射区域(Gf)的位置也不会变化。

理由之2是因为，由于上述第2光放射区域(Gu)与上述第1光放射区域(Gs)共轭，所以上述第2光学***(Ef)形成的远方的像也与上述第2光放射区域(Gu)共轭，但由于该第2光放射区域(Gu)配置在上述光偏向机构(Md)的附近，所以通过上述光偏向机构(Md)的偏向动作，该第2光放射区域(Gu)也保持大致不动状态，由此，上述第2光学***(Ef)形成的远方的像也保持大致不动状态。

该性质如后述那样，可以用于在维持上述光混合机构(Fm)的光利用效率较高的状态的同时使相干光源装置动作。

作为上述光混合机构(Fm)，只要是当将光对其入射时，进行入射光线的角度和位置的成分的混合而射出的结构，可以使用各种各样的结构。作为特别简单的结构，可以使用将光关入到规定空间中、一边使光多重反射一边导波的光导管。

该光导管如前面关于图15叙述那样，也以棒状积分器(日语：ロッドインテグレータ)、光隧道(light tunnel)等的名称称呼，通过由玻璃或树脂等的光透射性的材料形成的方柱构成。输入到上述入射端(Pmi)中的光依据与光纤相同的原理，一边在上述光混合机构(Fm)的侧面反复全反射，一边在上述光混合机构(Fm)中传播，由此进行入射光线的角度和位置的成分的混合。

此外，如上述那样，关于现在所述的光导管，除了上述通过由玻璃或树脂等的光透射性的材料形成的方柱构成的结构以外，还可以使用是中空的方筒、其内面为反射镜、同样一边用内面反复进行反射一边使光传播、起到同样的功能的结构。

另外，这样通过将光关入到规定空间中一边使光多重反射一边导波、来进行入射光线的角度和位置的成分的混合的理由是因为，如果遍及上述光混合机构(Fm)的全长地反复进行多重反射而进行光传播，则即使从上述出射端(Pmo)窥探观察，依据万花筒的原理，也应当能够看到非常多数量的波源，因而，与来自非常多数量的波源的光到达上述出射端(Pmo)而射出来的状态等价。

此外，作为上述光混合机构(Fm)，还可以使用与前面关于图16叙述者同样的蝇眼积分器。通过使用蝇眼积分器进行入射光线的角度和位置的成分的混合的理由是因为，如上述那样，在蝇眼积分器中，由于纵横排列在入射侧的蝇眼透镜上的各个透镜外形的四边形的像全部被重合为1个，所以呈现万花筒那样的状态，成为来自非常多数量的波源的光同时到达照明对象。

图4描绘了使用蝇眼积分器作为本发明的相干光源装置的光混合机构(Fm)时的情形。

与前面对图16说明的同样，在蝇眼积分器中，纵横排列在入射侧的前级蝇眼透镜(Fm1)上的各个透镜外形的矩形的像，通过射出侧的后级蝇眼透镜(Fm2)及照明透镜(Fmc)而形成作为1个合成四边形的像的照明区域(Gk)。

在图4中上述第3光放射区域(Gf)处于区域(Gf’)的位置时，形成它的光束(Bf’)照射上述前级蝇眼透镜(Fm1)的一部分，生成部分的光束群(Bg’)，形成照明区域(Gk)。

此外，通过上述光偏向机构(Md)使将上述光束(Bu)偏向的方向连续地变化，如虚线所示，如果上述第3光放射区域(Gf)来到区域(Gf”)的位置，则形成它的光束(Bf”)照射上述前级蝇眼透镜(Fm1)的另一部分，生成与上述部分的光束群(Bg’)不同的部分的光束群(Bg”)，同样地形成上述照明区域(Gk)。

这样，在上述照明区域(Gk)的形成时，通过上述光偏向机构(Md)的动作使上述前级蝇眼透镜(Fm1)使用的部分连续地变化，从而使形成上述照明区域(Gk)时的光线的角度连续地变化。因此，散斑成为总是移动，如果在与其移动速度相称的适当的期间内平均，则上述散斑的粒状/斑点状的图样变细，变得难以辨识。

另外，为了能够更容易理解前面对图16说明的蝇眼积分器的动作原理，优选的是，第2光学***(Ef)形成的与上述第2光放射区域(Gu)共轭的远方像在理想上是无限远的像。

此外，同样为了能够更容易理解蝇眼积分器的动作原理，优选的是，在通过上述光偏向机构(Md)的动作而连续变化的上述第3光放射区域(Gf)的全部位置，上述光束(Bf’)中所包含的来自上述第1光放射区域(Gs)的中心像点的主光线(Lpf’)、上述光束(Bf”)中所包含的来自上述第1光放射区域(Gs)的中心像点的主光线(Lpf”)等，在形成上述第3光放射区域(Gf)的上述光束(Bf)中所包含的来自上述第1光放射区域(Gs)的中心像点的主光线，针对蝇眼积分器即上述光混合机构(Fm)相对于其轴即z轴尽可能维持平行。

如果上述第2光学***(Ef)形成的与上述第2光放射区域(Gu)共轭的像的从无限远的背离、或者在上述光束(Bf)中所包含的来自上述第1光放射区域(Gs)的中心像点的主光线从相对于上述光混合机构(Fm)的轴的平行开始的背离变大，则不能贡献于上述照明区域(Gk)的形成的光线增加，即光的利用效率下降，所以只要将这些背离的程度抑制在能够容许的光的利用效率的下降的限度内就可以。

另外，这里着眼于上述第1光放射区域(Gs)的中心像点的理由是因为，将与上述第1光学***(Eu)的上述出射光瞳(Quo)共轭的上述第3光放射区域(Gf)形成在处于有限距离(不是无限远)的上述光混合机构(Fm)的上述入射端(Pmi)的附近，它相当于上述第2光学***(Ef)的出射光瞳，因此不能使全部的主光线成为平行，所以通过决定某个代表性的像点、使其与z轴平行，从而希望将从理想的平行的不满足在整体上抑制为较小。作为用于此的代表性的像点，是着眼于上述的上述第1光放射区域(Gs)的中心像点，不需要是严格意义下的中心。

如后述的图11(b)所记载的第1光放射区域(Gs)那样，在中心不存在放射点的情况下，也可以由虚拟的像点代表，或者也可以着眼于实际存在于中心附近的放射点(Ks，Ks’，…)的一个。

使用作为将本发明的相干光源装置的一部分简略化表示的概念图的图5、图6，对用来实施本发明的形态进行说明。

如上述那样，在相干光源(Sc)例如是半导体激光的情况下，对将存在于半导体芯片的表面上的发散光的放射部作为第1光放射区域(Gs)进行了叙述，还对在使用多个半导体激光的情况下优选的本发明的形态进行了叙述。

不仅是这样的实际产生光的1次光源，也可以将传送来自1次光源的光、或投影来自1次光源的光等而放射光的2次光源作为上述第1光放射区域(Gs)。

作为其一例，可以通过在被从入射端输入相干光源(Sc)的光的光纤(Fb)的出射端(Pto)形成上述第1光放射区域(Gs)，如图5所示，光纤的出射端侧的芯整体为上述第1光放射区域(Gs)。

此时，即使光纤是1根，通常也不能将其作为点光源处置，应当考虑上述第1光放射区域(Gs)是放射点连续地分布在有限的面积内的光放射区域。即，在作为光纤的芯的出射端(Pto)，大致均匀地连续分布着放射点(Ks，Ks’，…)，从上述放射点(Ks，Ks’，…)分别以根据光纤的构造而既定的、边缘光线分布存在的圆锥形角度区域的顶角将光放射。

此时，主光线(Lps，Lps’，…)由于与光纤的轴平行，所以只要使该轴与作为光学***的光轴的z轴一致就可以，成为与前面使用图3说明者相同的状况。

如图6所示，在使用多根光纤(Fb，Fb’，…)的情况下，只要配置为使全部光纤的轴与作为光学***的光轴的z轴平行、此外全部的上述光纤(Fb，Fb’，…)的出射端(Pto，Pto’，…)位于一个平面上就可以。在此情况下，上述出射端(Pto，Pto’，…)的全体形成的区域作为第1光放射区域(Gs)发挥功能。

另外，图5、图6是仅描绘光纤的芯的图，省略了包层(clad)、(特别是多根光纤的情况下)用来将出射端(Pto，Pto’，…)保持在规定的位置的构造物、以及线缆包覆物等。

作为在本发明的相干光源装置中使用光纤的优点，除了通过将光的发生部位与利用部位分离并用柔韧的线缆连结、在应用装置的配置中自由度增加、故障时的修理及零件更换变容易等这些点以外，还可以举出光纤自身具有作为光混合机构的功能这一点。即，做成通过穿过光纤将半导体激光等的原本不含有散斑的1次光源的光变换为具有较细的散斑的2次光源后、再穿过上述光混合机构(Fm)的构造，能够提高散斑的粒状/斑点状的图样变细而变得难以辨识的效果。

如上述那样，在利用以往的高亮度放电灯等某种光源将图像投影显示的投影机中，光导管及蝇眼积分器等的光均匀化机构是必不可少的构成要素。该光均匀化机构如上述那样，为了避免因散斑而投射的光的均匀性劣化的问题，也能够也作为是本发明的构成要素的上述光混合机构(Fm)来发挥功能。因而，在利用本发明的相干光源装置作为光源来实现将图像投影显示的投影机时，通过构成为使光均匀化机构兼作为上述光混合机构(Fm)，能够实现成本降低。

如上述那样，在以往的投影机中，为了将图像进行彩色显示，例如在上述光均匀化机构的前级配置色轮等的动态滤色器，R－G－B(红、绿、蓝)的颜色依次作为光束照明上述2维光振幅调制元件，通过分时而实现彩色显示，或者在上述光均匀化机构的后级配置分色镜或分色棱镜，用颜色分解为R－G－B的3原色的光将各色独立地设置的2维光振幅调制元件照明，配置用来进行R－G－B的3原色的调制光束的颜色合成的分色镜或分色棱镜。

在本发明的投影机中，也需要必要的种类的色相的光源。例如使用R－G－B的3原色的相干光源，形成将它们颜色合成后的白色的第1光放射区域(Gs)，如上述那样经过第1光学***(Eu)、光偏向机构(Md)、第2光学***(Ef)，使白色光向作为光均匀化机构的光混合机构(Fm)入射。并且，与以往的投影机同样，可以在比上述光混合机构(Fm)靠后级，进行通过动态滤色器的分时处理、或进行颜色分解和颜色合成。

另外，在图6所记载那样的使用上述光纤的结构的情况下，在颜色合成的第1光放射区域(Gs)的形成时，通过将在入射端被入射了不同颜色的光的光纤的出射端(Pto，Pto’，…)聚束，能够使上述第1光放射区域(Gs)成为由多个颜色的部分构成的。或者，也可以按照每个颜色形成单色的第1光放射区域(Gs)，通过将它们使用分色镜等的颜色合成机构重合并向第1光学***(Eu)传送光，结果形成颜色合成的上述第1光放射区域(Gs)。另外，如果从上述第1光学***(Eu)侧观察上述颜色合成机构侧，则可看到具有多个颜色的1个第1光放射区域(Gs)，在光学领域中，指示该状态而看作形成了颜色合成的第1光放射区域(Gs)。

或者，也可以按照每个颜色独立地进行第1光放射区域(Gs)的形成、经过第1光学***(Eu)、光偏向机构(Md)、第2光学***(Ef)、以及作为光均匀化机构的光混合机构(Fm)将2维光振幅调制元件照明而生成单色图像，将其进行颜色合成。

或者也可以是，例如以R－G－B的顺序，通过以分时驱动相干光源，形成颜色依次的第1光放射区域(Gs)，通过经过第1光学***(Eu)、光偏向机构(Md)、第2光学***(Ef)、以及作为光均匀化机构的光混合机构(Fm)将2维光振幅调制元件照明，以颜色依次生成彩色图像。

以下，使用表示更具体的结构的图对用来实施本发明的形态进行说明。

首先，对图7所记载的相干光源装置进行说明。将在以1个或多个半导体激光为光源的半导体激光光源单元(Ls)的半导体芯片的表面上存在的发散光的放射部作为第1光放射区域(Gs)。

由将其变换为无限远的像的准直仪透镜(collimator lens)(Es)及成像透镜(Eu1)构成的第1光学***(Eu)作为对于上述第1光放射区域(Gs)的共轭的像，使第2光放射区域(Gu)成像在偏向用反射镜(Mdm)之上。

另外，在上述半导体激光光源单元(Ls)以多个半导体激光为光源的结构的情况下，这里以来自上述第1光放射区域(Gs)的全部主光线与光轴平行的情况为基础，但即使是不平行的情况，通过控制光轴上的像平面的位置、光瞳位置而设计，也能够实现同样功能的光学***。

在现在所述的来自上述第1光放射区域(Gs)的全部主光线与光轴平行的情况下，由于上述准直仪透镜(Es)的出射光瞳(Qu)形成在上述准直仪透镜(Es)的输出侧焦点处，所以上述第1光学***(Eu)的出射光瞳(Quo)作为由与上述准直仪透镜(Es)的上述出射光瞳(Qu)对应的上述成像透镜(Eu1)带来的像而形成。

如上述那样，由于向上述成像透镜(Eu1)的上述第1光放射区域(Gs)输入像是无限远，所以其输出像即上述第2光放射区域(Gu)形成在上述成像透镜(Eu1)的输出侧焦点面上。

这里，假设上述准直仪透镜(Es)的出射光瞳(Qu)配置在比上述成像透镜(Eu1)的输出侧焦点面更接近于上述成像透镜(Eu1)的位置，因而，设想上述第1光学***(Eu)的上述出射光瞳(Quo)作为上述成像透镜(Eu1)的虚像形成在上述成像透镜(Eu1)的后方的情况。

上述偏向用反射镜(Mdm)例如是圆形，安装在反射镜旋转马达(Mdd)的旋转轴上而使其旋转，但以上述偏向用反射镜(Mdm)的反射面的法线矢量相对于旋转轴倾斜规定角度的方式安装。

通过做成这样的构造，随着上述反射镜旋转马达(Mdd)的旋转，上述法线矢量的轨跡描绘圆锥面而摆动，所以上述偏向用反射镜(Mdm)成为旋转摆动反射镜，作为光偏向机构(Md)发挥功能。

由上述光偏向机构(Md)偏向后的光束(Bd)被向由准直仪透镜(Ef1)构成的第2光学***(Ef)入射。该第2光学***(Ef)作为对于上述偏向用反射镜(Mdm)上的上述第2光放射区域(Gu)的共轭的像而形成无限远的输出像，并且作为与上述第1光学***(Eu)的上述出射光瞳(Quo)共轭的像，在设在上述第2光学***(Ef)的后级的由蝇眼积分器构成的光混合机构(Fm)的入射端(Pmi)成像第3光放射区域(Gf)。

另外，在现在的情况下，由于构成为，上述第2光放射区域(Gu)与上述第1光放射区域(Gs)共轭，所以为了上述第2光学***(Ef)形成无限远的输出像，只要配置为使上述第2光学***(Ef)的输入侧焦点与上述第2光放射区域(Gu)一致就可以。

此时，由于该第2光放射区域(Gu)处于上述偏向用反射镜(Mdm)上，所以通过上述光偏向机构(Md)的偏向动作，也保持为大致不动状态。因此，上述第2光学***(Ef)形成的无限远的输出像的位置、即相对于z轴的角度也被保持为大致一定。

因而可以理解，如果将光学***最初适当地调整，则能够实现在前面关联图4叙述的通过上述光偏向机构(Md)的动作连续地变化的上述第3光放射区域(Gf)的全部的位置，来自在形成上述第3光放射区域(Gf)的上述光束(Bf)中所包含的上述第1光放射区域(Gs)的中心像点的主光线能够相对于z轴维持平行的光学***。

图8是将由蝇眼积分器构成的上述光混合机构(Fm)从正面观察的概念图。在该光混合机构(Fm)中，前面关于图16说明的柯勒照明前级透镜(Lk1，Lk2，…)纵横地排列有多个。

描绘了在上述光偏向机构(Md)中使用上述旋转摆动反射镜的情况下、在上述光混合机构(Fm)的上述入射端(Pmi)处形成的上述第3光放射区域(Gf)随着由上述光偏向机构(Md)带来的偏向方向的变化而变位的情形。上述第3光放射区域(Gf)的中心以描绘圆形的轨跡(Cg)的方式移动。

此外，区域(Gf’)和区域(Gf”)对应于前面关于图4说明的赋予了相同的标号的区域而描绘。

前面关于上述半导体激光光源单元(Ls)，言及了包括多个半导体激光的结构，对其实现简单地叙述。

将在蓝宝石(sapphire)等的有窗的金属壳体中收存有具有1个放射点的半导体激光的分立型的半导体激光光源(Ds，Ds’，…)如图9所示那样排列需要的个数，分别附带准直仪透镜(Ec，Ec’，…)而配置。由此，将来自各半导体激光的发散光变换为平行束即无限远像点，使用束合成反射镜(MD，MD’，…)形成具有希望的束及间隔的束列(Ba)后，通过对应于束的根数排列配置的发散透镜(Ex，Ex’，…)变换为有限距离的放射点(Ks，Ks’，…)。结果，来自该放射点(Ks，Ks’，…)的主光线(Lps，Lps’，…)相互成为大致平行，所以能够实现前面在图3中表示并说明的状况。

由此，图9的放射点(Ks，Ks’，…)优选的是作为图7所记载的上述半导体激光光源单元(Ls)使用。

在本发明的相干光源装置中，除了上述分立型的半导体激光光源以外，还可以采用图10(a)中表示概念图那样的半导体激光阵列设备(LDA)。在该半导体激光阵列设备(LDA)的端面上半导体激光活性区域(As，As’，…)排列为一列，从各自的上述半导体激光活性区域(As，As’，…)放射发散光。其特征在于，不论是分立型还是阵列型，端面发光型的半导体激光的放射光束的发散角因衍射现象的影响而变大，此外，与(半导体激光的半导体芯片的)基板面垂直的方向的发散角如边缘光线(Lms1A，Lms2A)所示那样特别地大，即，表示放射角度域的锥体的底面(CiA)不是圆而为显著的椭圆。

为了将该放射光束变换为平行束而使用准直仪透镜，但需要匹配于与发散角较大的基板面垂直的方向的成分而使用焦点距离较短的准直仪透镜。即使使用这样的准直仪透镜，在分立型的半导体激光的情况下，如果不喜欢束变为扁平，则没有大的问题。但是，在阵列型的半导体激光的情况下，如果要将上述半导体激光活性区域(As，As’，…)的全部的放射光束用1个准直仪透镜变换为平行束，则因为焦点距离较短，所以发生上述半导体激光活性区域(As，As’，…)各自的主光线相互具有较大的角度的问题。

因此，可以使用在图10(b)中表示概念图那样的放射角度修正透镜阵列(Ey)。该放射角度修正透镜阵列(Ey)对于来自上述半导体激光活性区域(As，As’，…)的放射光束分别单独地进行准直(collimation)。为了解决与上述基板面垂直的方向的发散角较大的问题，上述放射角度修正透镜阵列(Ey)的各折射面不是球面，而成型为在与垂直于基板面的方向平行的方向上曲率半径不同的例如复曲面(toric surface)。由此，如边缘光线(Lms1，Lms2)那样，使与基板面平行的方向的发散角减小，并且进而将与基板面垂直的方向的发散角减小，理想的是，使与基板面平行及垂直的方向的发散角成为相同程度。

由于来自各个半导体激光活性区域(As，As’，…)的主光线(Lps)相互平行，所以束列是紧凑的。图10所记载的带有上述放射角度修正透镜阵列(Ey)的上述半导体激光阵列设备(LDA)优选的是作为图7或上述半导体激光光源单元(Ls)使用。

另外，代替实现复曲面(toric surface)，准备在垂直于基板面的方向上具有曲率、且对于上述半导体激光活性区域(As，As’，…)共通的柱状透镜，以及在与基板面平行的方向上具有曲率、且对于上述半导体激光活性区域(As，As’，…)分别不同的柱状透镜的排列，通过其组合也能够实现与上述放射角度修正透镜阵列(Ey)同样的功能。

此外，在图11(a)中表示同时使用两个带有上述放射角度修正透镜阵列(Ey)的半导体激光阵列设备(LDA)的情况下的结构例。

将来自半导体激光阵列设备(LDA，LDA’)的束列使用束合成反射镜(MA，MA’)合成为一束的束。此时，来自上述半导体激光阵列设备(LDA)各自的主光线(Lps，Lps’，…)优选的是配置为全部平行。

上述半导体激光阵列设备(LDA，LDA’)优选的是作为图7所记载的上述半导体激光光源单元(Ls)使用，但它形成的第1光放射区域(Gs)的状况为图11(b)所示那样。上述半导体激光阵列设备(LDA，LDA’)的各自的半导体激光活性区域形成放射点(Ks，Ks’，…)，但通过上述第2光学***(Ef)在远方或无限远形成对于这些放射点(Ks，Ks’，…)所形成的第1光放射区域(Gs)的形状相似的形状的共轭像。

这里，上述光束(Bf)形成在远方或无限远的像，总之对应于在上述光束(Bf)中所包含的光线的方向角度分布。

被向上述光混合机构(Fm)的上述入射端(Pmi)输入的光线中的、有效地在内部中传播并能够贡献于上述照明区域(Gk)的形成的容许角度的范围不是均等的，在图8所记载的x轴方向和y轴方向上不同。具体的各方向上的容许角度的范围、即立体的容许角度的范围依存于光混合机构(Fm)的各自的设计。

因此，优点在于，以适合于使用的光混合机构(Fm)的立体的容许角度的范围的方式，使上述第1光放射区域(Gs)的放射点(Ks，Ks’，…)配置或分布。

另外，如果补充，则在由图8所记载的蝇眼积分器带来的上述光混合机构(Fm)的情况下，上述立体的容许角度的范围大致与上述柯勒照明前级透镜(Lk1，Lk2，…)的1个形状相似。

但是，在包含有图16所说明的偏振光校正功能元件(PcB)的情况下，有上述立体的容许角度的范围被进一步限定的情况。

对应于图11(a)及(b)，在图12(a)及(b)中，再表示通过3个半导体激光阵列设备(LDA，LDA’，LDA”)构成上述半导体激光光源单元(Ls)的例子。如果考虑来自上述半导体激光阵列设备(LDA，LDA’，LDA”)的束的粗细及扩散角而配置，以使束合成反射镜(MA，MA’)即便是部分也不将束遮蔽，则能够按照图12及前面的图9所示的构成方法，使用更多个半导体激光阵列设备(LDA，LDA’，LDA”)。

另外，图12的结构在使用上述R－G－B的3原色的相干光源形成将它们进行颜色合成的白色的第1光放射区域(Gs)的情况下、以及在通过基于该结构以R－G－B的顺序以分时驱动相干光源而形成颜色依次的第1光放射区域(Gs)的情况下是优选的，只要使上述半导体激光阵列设备(LDA，LDA’，LDA”)分别对应于R－G－B各色而配置就可以。

按照每个上述颜色形成单色的第1光放射区域(Gs)，通过将它们使用分色镜等的颜色合成机构进行重合而向第1光学***(Eu)送光，结果对于形成颜色合成后的上述第1光放射区域(Gs)的情况下的结构使用图13进行说明。该图的光学***相对于前面关于图7说明的结构，变更了比第1光学***(Eu)的成像透镜(Eu1)靠前的部分。

构成为，将在R－G－B各色的半导体激光光源单元(LsR，LsG，LsB)的半导体芯片的表面上存在的发散光的放射部作为第1光放射区域(GsR，GsG，GsB)，对用准直仪透镜(EsR，EsG，EsB)将它们变换为无限远的像后的光束使用反射镜(HuR)及分色镜(HuG，HuB)进行颜色合成，向成像透镜(Eu1)输入。

上述成像透镜(Eu1)及比其靠后级的光学***的作用与图7所记载的是同样的。但是，对于作为第1光学***(Eu)的出射光瞳的、按照每个R－G－B的各色形成的上述成像透镜(Eu1)的出射光瞳(QuR，QuG，QuB)，作为与它们共轭的像，使第3光放射区域(Gf)成像在由蝇眼积分器构成的光混合机构(Fm)的入射端(Pmi)。

在到此为止的说明中，关于图7及图13所记载的相干光源装置中的第1光放射区域(Gs)及第1光放射区域(GsR，GsG，GsB)，能够由半导体激光光源单元形成，但可以将它们替换为图5或图6所记载的、由被从入射端输入相干光源(Sc)的光的光纤(Fb)的出射端(Pto)形成的第1光放射区域(Gs)。

在本说明书中，作为上述光混合机构(Fm)而举出了光导管和蝇眼积分器，但只要是能够如上述那样进行入射光线的角度和位置的成分的混合的元件，也可以是其他的机构。此时，为了不使光利用效率下降，选择光线相对于光轴的角度不增加的元件是有利的。例如，利用扩散的机构虽然散斑的粒状/斑点状的图样变细而变得难以辨识的作用较强，但使光线的角度分布向角度较大一侧变动(移动、shift)的性质也较强，所以在使用时需要注意。

此外，关于光导管，不仅是上述那样的单纯的四方柱形状的结构，例如可以做成与z轴即光轴垂直的截面的四边形随着在轴上向前方移动而旋转那样的将四方柱绕轴扭转的形状，或者做成出射端(Pmo)是四边形、而入射端(Pmi)是其他形状(例如圆形)、与光轴垂直的截面的四边形随着在轴上向前方移动而例如从圆形经过边数较大的多边形最终成为四边形等使形状连续变化的形状，使混合变强而提高干涉性，来提高散斑的粒状/斑点状的图样变细而变得难以辨识的作用。但是，随着在轴上向前方移动而垂直于光轴的截面的截面积减小的形状，由于随着光向前方传播，按每个侧面上的反射的度与轴的角度增加，使光线的角度分布向角度较大侧变动，所以需要注意。

在上述实施例中，举出了作为上述光偏向机构(Md)而使用由上述偏向用反射镜(Mdm)和上述反射镜旋转马达(Mdd)构成的旋转摆动反射镜的例子，但只要能够将光束的角度偏向，是怎样的结构都能够使用。

例如，可以使用使截面为楔型的玻璃板旋转的旋转非平行玻璃板、使像旋转棱镜(称作道威棱镜或梯形棱镜等、以及将其折射面替换为反射面的棱镜等)绕轴旋转的旋转像旋转棱镜、使角度往复地偏向的振动反射镜、检流计(galvanometer)、多边形(polygon)等。它们中的旋转摆动反射镜、旋转非平行玻璃板、旋转像旋转棱镜等那样的使光学元件旋转的结构与使角度往复地偏向的构造相比能够使机械振动变小，所以作为本发明的光偏向机构是优选的。

此外，由于它们随着光学元件的旋转，偏向方向的轨跡描绘圆锥面而摆动，所以有以下优点：即使是通过偏向而例如在光混合机构(Fm)或其后级光利用效率下降的情况下，由于相对于无偏向的情况下的中心轴的偏向角度是一定的，所以也不易发生光利用效率依存于偏向角度而变动的现象。与此相比，在使角度往复地偏向的情况下，机械振动容易变大，而且容易出现这样的缺点，在偏向中心光利用效率较高、随着从偏向中心向外侧使偏向角增加而光利用效率下降即光利用效率变动的现象，所以需要注意。

进而，作为上述光偏向机构(Md)，不仅是以上所述那样的单纯的动作的机构，可以应用通过由压电驱动机构或电磁驱动机构等的反射镜振动元件使上述偏向用反射镜振动、将激光以1维或2维扫描的所谓MEMS光扫描器等。

图14是描绘在上述光偏向机构(Md)中使用进行2维扫描的MEMS光扫描器的情况下、在由上述蝇眼积分器构成的光混合机构(Fm)的入射端(Pmi)处成像的第3光放射区域(Gf)随着由上述光偏向机构(Md)带来的偏向方向的变化而从区域(Gf’)向区域(Gf”)变位的情形的图。

上述第3光放射区域(Gf)的中心的轨跡(Cg’)取在上述蝇眼积分器入射端(Pmi)上扫描的轨道。

如在透镜设计领域中普遍周知那样，可以将由1个透镜构成的光学***构造变换为与其相同功能的、由多个透镜的组合构成的光学***，或进行相反的构造变换，特别是，前者的构造变换以以下的目的被运用：即使关于对象光学***的焦点距离相同，通过将输入侧主点位置及输出侧主点位置设定在合适的位置或导入无焦***，实现用1个透镜在物理上不能实现的功能；或者通过使透镜的功率分散到多个透镜，使像差减小等。在上述实施例中，表示了将第1光学***(Eu)及第2光学***(Ef)构成为多片组合透镜***的结构，但可以运用上述构造变换，或使用非球面透镜等来增减透镜的片数，来改善性能或成本。

此外，上述构造变换的结果，也有例如成为前面关于图7说明的上述出射光瞳(Quo)等存在于光学***的内部、不能放置屏幕来确认的情况，但即使这样也没有特别的不好之处。

产业上的可利用性

本发明能够在设计、制造在投影机等的光学装置中能够使用的、采用激光等的相干光源的相干光源装置的产业中使用。

标号说明

As 半导体激光活性区域

As’ 半导体激光活性区域

Ba 束列

Bd 光束

Bf 光束

Bf’ 光束

Bf” 光束

Bg’ 部分的光束群

Bg” 部分的光束群

Bmo 光束

Bs 光束

Bu 光束

Cg 轨跡

Cg’ 轨跡

Ci 底面

CiA 底面

DmjA2 维光振幅调制元件

DmjB2 维光振幅调制元件

Ds 半导体激光光源

Ds’ 半导体激光光源

Ef1 准直仪透镜

Ec 准直仪透镜

Ec’ 准直仪透镜

Ef 第2光学***

Ej1A 照明透镜

Ej1B 照明透镜

Ej2A 投影透镜

Ej2B 过滤透镜

Ej3B 投影透镜

Es 准直仪透镜

EsB 准直仪透镜

EsG 准直仪透镜

EsR 准直仪透镜

Eu 第1光学***

Eu1 成像透镜

Ex 发散透镜

Ex’ 发散透镜

Ey 放射角度修正透镜阵列

F1B 前级蝇眼透镜

F2B 后级蝇眼透镜

Fb 光纤

Fb’ 光纤

Fm 光混合机构

Fm1 前级蝇眼透镜

Fm2 后级蝇眼透镜

FmA 光均匀化机构

FmB 光均匀化机构

Fmc 照明透镜

Gf 第3光放射区域

Gf’ 区域

Gf” 区域

Gk 照明区域

Gs 第1光放射区域

GsB 第1光放射区域

GsG 第1光放射区域

GsR 第1光放射区域

Gu 第2光放射区域

HuB 分色镜

HuG 分色镜

HuR 反射镜

Ks 放射点

Ks’ 放射点

LCD 液晶设备

LDA 半导体激光阵列设备

LDA’ 半导体激光阵列设备

LDA” 半导体激光阵列设备

Lk1 柯勒照明前级透镜

Lk2 柯勒照明前级透镜

Lms1 边缘光线

Lms1A 边缘光线

Lms2 边缘光线

Lms2A 边缘光线

Lpf’ 主光线

Lpf” 主光线

Lps 主光线

Lps’ 主光线

Ls 半导体激光光源单元

LsB 半导体激光光源单元

LsG 半导体激光光源单元

LsR 半导体激光光源单元

MA 束合成反射镜

MA’ 束合成反射镜

MD 束合成反射镜

MD’ 束合成反射镜

Md 光偏向机构

Mdd 反射镜旋转马达

Mdm 偏向用反射镜

MjA 反射镜

MjB 偏振分束器

PcB 偏振光校正功能元件

Pmi 入射端

PmiA 入射端

PmiB 入射端

Pmo 出射端

PmoA 出射端

PmoB 出射端

Pto 出射端

Pto’ 出射端

Qs 点

Qu 出射光瞳

QuB 出射光瞳

QuG 出射光瞳

QuR 出射光瞳

Quo 出射光瞳

Sc 相干光源

SjA 光源

SjB 光源

Tj 屏幕

ZiB 入射光轴

Claims (5)

1.一种相干光源装置，其特征在于，

具有由相干光源(Sc)形成的第1光放射区域(Gs)；

该相干光源装置具备：

第1光学***(Eu)，将来自上述第1光放射区域(Gs)的光投影，形成第2光放射区域(Gu)；

光偏向机构(Md)，在上述第2光放射区域(Gu)的附近，使与上述第2光放射区域(Gu)的形成有关的光束(Bu)偏向；

第2光学***(Ef)，设置在上述光偏向机构(Md)的后级；以及

光混合机构(Fm)，设置在上述第2光学***(Ef)的后级，用来进行向光混合机构(Fm)的入射端(Pmi)入射的光线的角度和位置的成分的混合；

上述第2光学***(Ef)在远方形成与上述第1光放射区域(Gs)共轭的像，并且在上述入射端(Pmi)形成与上述第1光学***(Eu)的出射光瞳(Quo)大致共轭的第3光放射区域(Gf)；

上述光偏向机构(Md)通过持续进行使将上述光束(Bu)偏向的方向连续地变化的动作，使上述第3光放射区域(Gf)在上述入射端(Pmi)连续地移动。

2.如权利要求1所述的相干光源装置，其特征在于，

上述第2光放射区域(Gu)与上述第1光放射区域(Gs)共轭。

3.如权利要求1或2所述的相干光源装置，其特征在于，

上述光混合机构(Fm)是蝇眼积分器。

4.如权利要求1～3中任一项所述的相干光源装置，其特征在于，

通过被从入射端输入相干光源(Sc)的光的光纤(Fb)的出射端(Pto)形成上述第1光放射区域(Gs)。

5.一种投影机，其特征在于，

利用权利要求1～4中任一项所述的相干光源装置将图像进行投影显示，

光均匀化机构兼作为上述光混合机构(Fm)。