JP2009075151A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】スペックルノイズを低減することが可能であり、波長選択素子の角度変化に対応することが可能な光源装置及びプロジェクタを提供すること。
【解決手段】光を射出する発光素子１１ａと、発光素子１１ａから射出された光の一部を発光素子１１ａに向けて選択的に反射させ一部の光を透過させる波長選択素子１７と、発光素子１１ａ及び波長選択素子１７のうち少なくとも一方を発光素子１１ａから射出された光の中心軸Ｏに沿って振動させる振動付与手段２０ａとを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクタに関する。

近年の投射型画像表示装置では、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的である。しかし、このような放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、色再現性範囲が狭い、ランプから放射された紫外線が液晶ライトバルブを劣化させてしまうことがある等の課題がある。そこで、このような放電ランプの代わりに、単色光を照射するレーザ光源を用いた投射型画像表示装置が提案されている。しかしながら、レーザ光源は、上記の課題を持たない反面、干渉性を有するという欠点を持っている。これにより、レーザ光が投射される被投射面において干渉縞がスペックルノイズとして現れ画像が劣化してしまうので、高精細な画像を表示させるためには、スペックルノイズの対策が必要となる。

スペックルノイズを除去する手段としては、複数の発光素子を備え、設計上少しずつ異なる中心波長を有する発光素子をアレイ化するものが提案されている。この光源によれば、１つの発光素子を用いた場合に比べて、広いスペクトル帯域を得ることで、スペックルノイズを低減させることが可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
特表２００４−５０３９２３号公報

特許文献１に記載のスペックルノイズを除去する手段は、外部共振器構造を必要としない光源、すなわち、直接レーザ光を出力する光源の使用を前提としたものである。確かに、外部共振器構造を必要としない光源の場合には、スペックルノイズを抑える効果がある。
ここで、外部共振器を備える光源の場合、基本構成要素は、発光素子と、波長選択素子（共振器ミラー）とである。また、複数の発光素子を用いる場合であっても、コストや組み立ての容易さを考慮して、単一の波長を選択する波長選択素子が用いられるのが一般的である。この波長選択素子においては、レーザ発振させるために、選択する波長の帯域を狭くする必要がある。その結果、特許文献１に記載のように、アレイ光源から射出される光それぞれの波長にばらつきを持たせたとしても、波長選択素子により、単一の波長が選択されることになる。これにより、波長選択素子による選択波長以外は出力されないため、コヒーレンス性は低下しないため、スペックルノイズを抑えることができない。さらには、光の利用効率が低下するという問題も生じる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、スペックルノイズを低減することが可能な光源装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の光源装置は、光を射出する発光素子と、該発光素子から射出された光の一部を前記発光素子に向けて選択的に反射させ一部の光を透過させ共振器として機能する波長選択素子と、前記発光素子及び前記波長選択素子のうち少なくとも一方を前記発光素子から射出された光の中心軸に沿って振動させる振動付与手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る光源装置では、発光素子から射出された光は、波長選択素子において、選択的に反射される。そして、波長選択素子において反射された光は、発光素子と波長選択素子との間で増幅され、増幅された光のうち一部の光は波長選択素子を透過する。
このとき、振動付与手段により、発光素子及び波長選択素子のうち少なくとも一方を発光素子から射出された光の中心軸に沿って振動させる。これにより、発光素子と波長選択素子との光路長が時間的に変化するので、発光素子から射出される光の干渉性（コヒーレンス性）を低下させることが可能となる。これにより、波長選択素子のから射出される光のスペックルノイズを抑えることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記振動付与手段が、前記発光素子から射出される光の波長以上の振幅を有する振動を付与することが好ましい。

本発明に係る光源装置では、振動付与手段が、発光素子から射出される光の波長以上の振幅を有する振動を発光素子及び波長選択素子のうち少なくとも一方に付与する。これにより、発光素子と波長選択素子との光路長が変化するので、波長分の変化ごとに縦モードが変化し、モードホップが発生する。したがって、モードホップが発生することにより、コヒーレンス長が短くなり、発光素子から射出される光の干渉性を低下させることが可能となる。これにより、波長選択素子のから射出される光のスペックルノイズを抑えることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記発光素子を複数備えることが好ましい。
本発明に係る光源装置では、複数の発光素子を備えているため、製造誤差等のばらつきにより、複数の発光素子から射出される光の波長は若干異なる。これにより、複数の発光素子から射出される光の波長帯域は全体として広がることになる。したがって、波長選択素子から射出された光同士のコヒーレンスが低減するため、スペックルノイズを抑えることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、光を射出する発光素子と、該発光素子から射出された光の一部を前記発光素子に向けて選択的に反射させ一部の光を透過させる波長選択素子と、前記発光素子及び前記波長選択素子のうち少なくとも一方を前記波長選択素子の入射端面に入射する光の入射角度が変わるように振動させる振動付与手段とを備えることが好ましい。

本発明に係る光源装置では、発光素子から射出された光は、波長選択素子において、選択的に反射される。そして、波長選択素子において反射された光は、発光素子と波長選択素子との間で増幅され、増幅された光のうち一部の光は波長選択素子を透過する。
このとき、振動付与手段により、発光素子及び波長選択素子のうち少なくとも一方を波長選択素子の入射端面に入射する光の入射角度が変わるように振動させる。これにより、波長選択素子に入射する光の光路と反射する光の光路（戻り光の波の位置）が変わるので、モードホップの回数が増えることになる。したがって、モードホップが増えることにより、コヒーレンス長が短くなり、発光素子から射出される光の干渉性（コヒーレンス性）を低下させることが可能となる。

また、一般的に、波長選択素子から射出される光の強度は、入射する光の入射角度に大きく依存するため、最適な入射角度からはずれると、急激に光強度が低下してしまう。すなわち、仮に、温度変化や環境変化等で波長選択素子の位置がずれると、波長選択素子に入射する光の入射角度もずれ、波長選択素子から射出される光の強度は非常に低いものとなってしまう。
しかしながら、本発明では、振動付与手段により、波長選択素子の入射端面から入射する光の入射角度を時間的に変化させることで、波長選択素子から射出される光強度の入射角度に対する依存性を抑えることが可能となる。したがって、波長選択素子の位置が、温度変化や環境変化等でずれたとしても、波長選択素子から射出される光の強度の低下を抑えることができる。
すなわち、スペックルノイズを低下させつつ、波長選択素子の環境変化に対応が可能な光源装置を提供することが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記発光素子を複数備えることが好ましい。
本発明に係る光源装置では、複数の発光素子を備えているため、製造誤差等のばらつきにより、複数の発光素子から射出される光の波長が若干異なる。これにより、複数の発光素子から射出される光の波長帯域は全体として広がることになる。したがって、波長選択素子から射出された光同士のコヒーレンスが低減するため、スペックルノイズを抑えることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記振動付与手段が、前記入射角度が変化するように前記複数の発光素子の配列方向まわりに前記発光素子及び前記波長選択素子のうち少なくとも一方を回転振動させることが好ましい。

ここで、複数の発光素子を備えた構成では、発光素子の配列方向の波長選択素子から射出される光の強度分布は全体として広がり、発光素子の配列方向に略直交する方向の光の強度分布は全体として狭くなる傾向がある。
そのため、本発明に係る光源装置では、振動付与手段により、複数の発光素子の配列方向まわりに入射角度が変化するように発光素子及び波長選択素子のうち少なくとも一方を回転振動させる。これにより、発光素子の配列方向に略直交する方向の波長選択素子から射出される光強度の入射角度に対する依存性を緩和することができる。したがって、温度変化や環境変化等で波長選択素子の位置がずれ、波長選択素子に入射する光の入射角度がずれたとしても、波長選択素子から射出される光強度の入射角度に対する依存性を抑えることができるため、波長選択素子から射出される光の強度の低下を抑えることができる。したがって、複数の発光素子を備えた場合、より効果的にスペックルノイズを抑えつつ、安定した光強度を得ること可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記振動付与手段が、前記発光素子及び前記波長選択素子のうち少なくとも一方を前記発光素子から射出された光の中心軸に沿って振動させることが好ましい。

本発明に係る光源装置では、振動付与手段により、発光素子及び波長選択素子のうち少なくとも一方を波長選択素子の入射端面に入射する光の入射角度が変わるように振動させるとともに、発光素子から射出された光の中心軸に沿って振動させる。
これにより、波長選択素子が環境変化に対応可能であるとともに、より効率良くスペックルノイズを低減することが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記発光素子から射出された光のうち、少なくとも一部の光の波長を所定の波長に変換し、前記波長選択素子に向かって射出する波長変換素子を備えることが好ましい。

本発明に係る光源装置では、例えば、緑色の光を射出させる場合、発光素子として、１０６０ｎｍの波長の光源を用い、波長変換素子としてＳＨＧ素子を用いる。光源から射出された１０６０ｎｍの波長の光は、波長変換素子に入射し、半分の波長の光に変換される。変換された光は、発光素子と波長選択素子との間で反射を繰り返し増幅され、波長選択素子から緑色の光が射出される。すなわち、波長変換素子により、赤外光を所定の波長の光に効率良く変換することが可能となる。

本発明のプロジェクタは、上記の光源装置と、該光源装置からの光を利用して、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置とを備えることを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタでは、光源装置より射出された光は画像形成装置に入射される。そして、画像形成装置により、表示面に所望の大きさの画像が表示される。このとき、光源装置から射出される光は、上述したように、スペックルノイズが抑えられた光であるため、ぎらつきを抑えた鮮明な画像を表示することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る光源装置及びプロジェクタの実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置の上面図であり、図２は、図１の光源装置の側面図である。
本実施形態の光源装置１０は、図１に示すように、発光部１１と、波長変換素子１６と、外部ミラー（波長選択素子）１７と、ピエゾ素子（振動付与手段）２０ａ，２０ｂとを備えており、これらは、基台２上に配置されている。
発光部１１は、レーザ光を射出する７つの発光素子（半導体レーザ；ＬＤ）１１ａを備えている。これらの発光素子１１ａは、いずれも支持部１３に支持されている。また、支持部１３は、基台２上の一端部２ａ側に載置された固定部材３に固定されている。
また、発光素子１１ａから射出される光のピーク波長は略同じであり、発光素子１１ａから１０６０ｎｍの波長の赤外光が射出される。なお、この出力波長は一例に過ぎない。発光素子１１ａは、図１の拡大図に示すように、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）層１１ｂ上に、活性層１１ｃが積層された構成になっている。

波長変換素子１６及び外部ミラー１７は、発光素子１１ａから射出された光の光路上に配置されている。
波長変換素子１６は、図２に示すように、基台２上に載置された支持部材４上に設けられている。また、波長変換素子１６としては、非線形光学素子であるＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｐｏｌｅｄ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ)を用い、入射光をほぼ半分の波長に変換し、２次高調波を発生させる（ＳＨＧ：Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）。
そして、図１に示すように、発光素子１１ａから射出され、外部ミラー１７に向かう光Ｗ３は、波長変換素子１６を通過することによって、ほぼ半分の波長（５６０ｎｍ）の光（２次高調波）に変換される。波長変換素子１６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、波長変換素子１６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。ただし、波長変換素子１６の変換効率は４０〜５０％程度である。つまり、発光素子１１ａから射出されたレーザ光のすべてが、所定波長のレーザ光に変換されるわけではない。

外部ミラー１７は、図１に示すように、入射したレーザ光のうち所定の選択波長の光（図１に示す破線）Ｗ１の一部（９８〜９９％程度）を選択して発光素子１１ａに向かって反射させ、残りのレーザ光（図１に示す二点鎖線）Ｗ２を透過させ共振器ミラーとして機能するものである。このとき、発光素子１１ａに向かった光は、ＤＢＲ層１１ｂにおいて反射する。そして、ＤＢＲ層１１ｂと外部ミラー１７との間で光を共振させることにより、発光素子１１ａから射出された光が発振状態となる。すなわち、発光部１１と外部ミラー１７とで共振器構造を構成する。
したがって、発光素子１１ａから射出された基本波の光（図１に示す実線）Ｗ３は、発光部１１と外部ミラー１７との間で反射を繰り返し、共振された後、レーザ光Ｗ２として、外部ミラー１７から射出されるようになっている。外部ミラー１７はある程度の範囲の波長の光を透過させるが、そのうち、所定の波長の光だけが増幅されている。増幅された光の強度は、他の波長の光の強度と比較して著しく高い。よって、外部ミラー１７を透過した光Ｗ２は、ほぼ単一波長の光とみなすことができる。この光Ｗ２の波長は、外部ミラー１７の選択波長、つまり外部ミラー１７が反射する光Ｗ１の波長とほぼ同一である。外部ミラー１７は、所定の選択波長の光の一部（９８〜９９％程度）を反射するので、その残り（１〜２％程度）の光が出力光として利用されることになる。

また、外部ミラー１７として、ＶＢＧ（Ｖｏｌｕｍｅ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いることにより、外部ミラー１７から射出される光のスペクトル幅が数ｎｍ以下となり狭帯域化される。
また、図１に示すように、外部ミラー１７の入射端面１７ａ及び射出端面１７ｂに垂直な側面１７ｃ，１７ｄのそれぞれには、ミラーホルダ２１ａ，２１ｂが設けられている。そして、このミラーホルダ２１ａ，２１ｂにより、外部ミラー１７の入射端面１７ａが波長変換素子１６の射出端面１６ｂに対向するように保持されている。

また、基台２上の他端部２ｂ側には、支持部材２２ａ，２２ｂが発光素子１１ａから射出された光の進行方向にミラーホルダ２１ａ，２１ｂと対向した位置に間隔をあけて配置されている。そして、ミラーホルダ２１ａ，２１ｂと支持部材２２ａ，２２ｂとの間にはそれぞれピエゾ素子２０ａ，２０ｂ（振動付与手段）が設けられている。
このピエゾ素子２０ａ，２０ｂは、図２に示すように、中心軸Ｏ方向と平行で、ミラーホルダ２１ａ，２１ｂの重心Ｇを通る線上に設けられている。また、ピエゾ素子２０ａ，２０ｂは、光の進行方向に沿って伸縮が可能となっているため、ピエゾ素子２０ａ，２０ｂを駆動させることにより、ミラーホルダ２１ａ，２１ｂを光の中心軸Ｏに沿って振動させる。これにより、ミラーホルダ２１ａ，２１ｂに保持されている外部ミラー１７も中心軸Ｏに沿って振動する。
具体的には、ピエゾ素子２０ａ，２０ｂにより、１００ｋＨｚで、振幅が１０μｍ程度の振動を外部ミラー１７に付与する。すなわち、発光素子１１ａから射出される光の波長（１．０６μｍ）以上の振幅を有する振動を外部ミラー１７に付与する。

このように、外部ミラー１７を振動させることにより、発光素子１１ａのＤＢＲ層１１ｂと、外部ミラー１７との共振器長（光路長）が変化する。このように共振器長を時間で変化させると波長分の変化ごとに縦モードの波数が変化する。波数が変化することにより、ピエゾ素子２０ａ，２０ｂの振動の１周期で片側約１０回、往復で約２０回のモードホップが発生する。

以上より、本実施形態に係る光源装置１０では、外部ミラー１７を中心軸Ｏに沿って振動させることで、モードホップが発生する。これにより、発光素子１１ａから射出される光の波長帯域は全体として広がることになり、コヒーレンス長が短くなる。したがって、発光素子１１ａから射出される光の干渉性を低下させることが可能となり、スペックルノイズを低減させることが可能となる。
さらに、本実施形態では、複数の発光素子１１ａを備えているため、製造誤差等のばらつきにより、複数の発光素子１１ａから射出される光の波長が若干異なる。これにより、複数の発光素子１１ａから射出される光の波長帯域は全体として広がることになる。したがって、外部ミラー１７から射出された光同士のコヒーレンスが低減するため、スペックルノイズを抑えることが可能となる。

なお、発光素子１１ａから射出された赤外光を可視光に変換しない場合は、波長変換素子１６を備えない光源装置であっても良い。
また、ピエゾ素子２０ａ，２０ｂにより外部ミラー１７を振動させたが、外部ミラー１７の振動に代えて発光部１１を振動させても良く、また、外部ミラー１７、発光部１１の両方を振動させても良い。
また、振動付与手段としてピエゾ素子を用いたが、外部ミラー１７を振動させる手段としてはこれに限るものではない。
また、ピエゾ素子２０ａ，２０ｂにより、外部ミラー１７に発光素子１１ａから射出される光の波長以上の振幅を有する振動を付与したが、波長以下の振幅を有する振動を付与しても良い。この場合も、共振器長が時間的に変化するので、スペックルノイズを低減することが可能となる。
また、本実施形態では、発光素子１１ａを７つ備えた構成にしたが、発光素子１１ａの個数はこれに限ることはなく、例えば、１つであっても良い。
さらに、複数の発光素子１１ａから射出される光のピーク波長は略同じとしたが、意図的に数ｎｍ程度異ならせても良い。

［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図３から図７を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る光源装置を示す側面図であり、図４は、外部ミラーの振動を示す図であり、図５は、外部ミラーを振動させたときの光強度分布を示す図であり、図６は、発光部に反りが生じた状態を示す平面図であり、図７は、図６の発光部を用いたときの光強度分布を示す図である。
なお、以下に説明する各実施形態の図面において、上述した第１実施形態に係る光源装置１０と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。

本実施形態に係る光源装置３０では、図３に示すように、ピエゾ素子３５が、外部ミラー１７を光の中心軸Ｏに沿う振動に加え、外部ミラー１７の入射端面１７ａに入射する光の入射角度が変化するように振動させる点において、第１実施形態と異なる。その他の構成においては第１実施形態と同様である。

ピエゾ素子３５は、第１実施形態のピエゾ素子２０ａ，２０ｂと同様に、ミラーホルダ２１ａ，２１ｂと支持部材２２ａ，２２ｂとの間にそれぞれ設けられている。なお、図３では、ピエゾ素子３５は１つしか図示していないが、実際は、第１実施形態のピエゾ素子２０ａ，２０ｂと同様に２つのピエゾ素子３５が設けられている。
このピエゾ素子３５は、図３に示すように、中心軸Ｏ方向と平行で、ミラーホルダ２１ａ，２１ｂの重心Ｇを通る線上から外れた位置に設けられている。また、ピエゾ素子２０ａ，２０ｂは、光の進行方向に沿って伸縮が可能となっているため、ピエゾ素子３５を駆動させることにより、外部ミラー１７とミラーホルダ２１ａ，２１ｂとの剛性の関係で、ミラーホルダ２１ａ，２１ｂを介して外部ミラー１７に微小にたわみが発生する。これにより、図４に示すように、外部ミラー１７が発光素子１１ａの配列方向（Ｘ軸方向）を中心に振動する。さらに、第１実施形態と同様に、ピエゾ素子３５により、ミラーホルダ２１ａ，２１ｂを介して外部ミラー１７は光の中心軸Ｏに沿って（Ｚ軸方向）も振動するため、外部ミラー１７は、Ｘ軸まわりに回転しながら振動（回転振動）しつつ、Ｚ軸方向に直線的に振動する。

外部ミラー１７から射出される光の強度は、入射する光の入射角度に大きく依存するため、最適な入射角度からはずれると、急激に光強度が低下し、外部ミラー１７から射出される光の強度は非常に低いものとなってしまう。外部ミラー１７は、図４に示すように、入射端面１７ａに入射する光の入射角度、すなわち、入射端面１７ａの法線と入射する光とのなす角度θが変化すると、光の反射率が変化する。具体的には、外部ミラー１７の入射端面１７ａに対して垂直に光が入射すると（θ＝０°）、光の反射率は約１００％である。しかしながら、入射角度θが０°から外れると（例えば、角度θ＝±１ｍｒａｄ程度）、光の反射率は非常に低下してしまう。
外部ミラー１７を振動させない場合は、図５の破線に示すように、入射角度θが０°であるときに、最も光強度が高く、入射角度θが０°からずれると、急激に光強度が低下する光強度分布Ａとなる。したがって、外部ミラー１７に対して垂直に光を入射させることが重要になる。

一方、本実施形態では、光強度分布Ａの強度が半分程度低下する入射角度θａ〜θｂの角度範囲で外部ミラー１７を振動させると、図５の実線に示すように、最大光強度が得られる角度（θ＝０°）からずれた角度での共振時間が増えて平均レーザ出力が低下する光強度分布Ｂとなる。ここで、温度変化や環境変化等で、例えば、外部ミラー１７が熱により膨張し、入射角度θが０°からずれて、入射角度がθｃとなった場合、外部ミラー１７を振動させない光強度分布Ａでは、レーザ出力はＰ１であるが、外部ミラー１７を振動させる光強度分布Ｂでは、レーザ出力としてＰ１より大きいＰ２を得ることが可能となる。

さらに、第１実施形態と同様に、外部ミラー１７を光の中心軸Ｏに沿って振動させることにより、発光素子のＤＢＲ層１１ｂと、外部ミラー１７との共振器長（光路長）が変化する。このように、共振器長を時間で変化させると波長分の変化ごとに縦モードの波数が変化し、図４に示すように、ピエゾ素子３５の振動周期で外部ミラー１７の反射角θＡが変化する。したがって、外部ミラー１７のＺ方向の振動によるモードホップの発生に加えて、外部ミラー１７の反射角θＡを変化させることによってもモードホップが発生する。

以上より、本実施形態に係る光源装置３０では、外部ミラー１７の反射角θＡを変化させることによってもモードホップが発生する。したがって、モードホップが増えることにより、コヒーレンス長が短くなり、発光素子１１ａから射出される光の干渉性（コヒーレンス性）をより低下させることが可能となる。

さらに、外部ミラー１７から射出される光の強度は、入射する光の入射角度に大きく依存するため、入射角度θが０°からはずれると、急激に光強度が低下し、外部ミラー１７から射出される光の強度は非常に低いものとなってしまう。しかしながら、本実施形態では、ピエゾ素子３５により、外部ミラー１７を振動させ、入射端面１７ａに入射する光の入射角度を時間的に変化させることで、外部ミラー１７から射出される光強度の入射角度に対する依存性を抑えることが可能となる。したがって、温度変化や環境変化等で、外部ミラー１７の入射端面１７ａに、法線方向（θ＝０°）からはずれた光が入射しても、外部ミラー１７から射出される光強度の入射角度に対する依存性を抑えることができるため、外部ミラー１７から射出される光の強度の急激な低下を抑えることができる。
すなわち、スペックルノイズを低下させつつ、外部ミラー１７の環境変化に対応が可能な光源装置３０を提供することが可能となる。

なお、ピエゾ素子３５をＸ軸を中心に角度方向のみに振動させても良い。この構成の場合、外部ミラー１７において反射された光の位置（戻り光の波の位置）が変わるので、モードホップの回数が増えることになる。したがって、モードホップが増えることにより、コヒーレンス長が短くなり、発光素子１１ａから射出される光の干渉性（コヒーレンス性）を低下させることが可能となる。
また、本実施形態で示した外部ミラー１７をＸ軸を中心に振動させる構成は、発光部１１が熱等の影響により、図６に示すように、反りが生じたときに効果的である。すなわち、発光部１１に反りが生じた場合、発光素子１１ａから射出され外部ミラー１７を透過する光の発光素子１１ａの配列方向（Ｘ軸方向）の強度分布Ｃは、図７の実線に示すように、配列方向に広がった光となり、配列方向に直交する方向（Ｙ軸方向）の光の強度分布Ｄは、図７の破線に示すように、Ｘ方向に比べて広がらない光となる。したがって、外部ミラー１７をＸ軸を中心に振動させることにより、発光素子１１ａの配列方向に略直交する方向の外部ミラー１７から射出される光強度の入射角度に対する依存性を緩和することができる。したがって、温度変化や環境変化等で、外部ミラー１７の入射端面１７ａに、法線方向（θ＝０°）からはずれた光が入射しても、外部ミラー１７から射出される光の強度の低下を抑えることができる。

なお、外部ミラー１７の振動軸はＸ軸に限るものではない。すなわち、発光素子１１ａの反りの状態に合わせて、ピエゾ素子３５により外部ミラー１７を振動させれば良い。
また、発光素子１１ａとして１次元配列に限らず、２次元配列であっても良い。なお、２次元配列の場合は、発光部１１の長辺方向、または、対角線の方向を発光部１１の配列方向として、この長辺方向、対角線の方向に垂直な射出端面方向に外部ミラー１７を振動させれば良い。
また、外部ミラー１７をＸ軸まわりに振動させつつ、Ｚ軸方向に直線的に振動させたが、Ｘ軸まわりにのみ振動させて、外部ミラー１７の入射端面１７ａに入射する光の入射角度が変わるように振動させても良い。

［第３実施形態：プロジェクタ］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図８を参照して説明する。
なお、図８中においては、簡略化のためプロジェクタ１００を構成する筐体は省略している。

プロジェクタ１００において、赤色光、緑色光、青色光を射出する赤色レーザ光源（光源装置）１０Ｒ，緑色レーザ光源（光源装置）１０Ｇ、青色レーザ光源（光源装置）１０Ｂは、上記第１実施形態の光源装置１０である。
また、プロジェクタ１００は、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出されたレーザ光をそれぞれ変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂと、液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）１１０に投射する投射レンズ（投射装置）１０７とを有する画像形成装置を備えている。また、プロジェクタ１００は、液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ１０７に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）１０６を備えている。

さらに、プロジェクタ１００は、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂを照明している。例えば、均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ、１０２Ｂは、例えば、ホログラム１０２ａ及びフィールドレンズ１０２ｂによって構成される。

各液晶ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム１０６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投射レンズ１０７によりスクリーン１１０上に投写され、拡大された画像が表示される。

上述した本実施形態のプロジェクタ１００は、赤色レーザ光源１０Ｒ，緑色レーザ光源１０Ｇ，青色レーザ光源１０Ｂが、スペックルノイズを抑えることが可能であるため、低コストでありながらぎらつきを抑えた鮮明な画像を表示することが可能となる。

なお、本実施形態のプロジェクタにおいて、赤色，緑色及び青色レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ、１０Ｂについては、第１実施形態の光源装置１０を用いたものを説明したが、第２実施形態の光源装置３０を用いることも可能である。また、赤色レーザ光源１０Ｒは、発光部１１から射出される光が赤色の可視光である場合は、波長変換素子１６を備えなくても良い。

また、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いても良いし、反射型のライトバルブを用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。

また、第１，第２実施形態の光源装置１０，３０を、図９に示すように、レーザ光源（光源装置）１０からのレーザ光をスクリーン上で走査させることにより表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置（プロジェクタ）２００の光源装置にも適用するこが可能である。すなわち、プロジェクタ２００は、光源装置１０から射出された光をスクリーン２１０に向かって走査するＭＥＭＳミラー（走査手段）２０２と、光源装置１０から射出された光をＭＥＭＳミラー２０２に集光させる集光レンズ２０３とを備えている。これにより、光源装置１０から射出された光は、ＭＥＭＳミラーを動かすことによって、スクリーン２１０上を横方向、縦方向に走査するように導かれる。カラーの画像を表示する場合は、発光部１１を構成する複数の発光素子を、赤、緑、青のピーク波長を持つ発光素子の組み合わせによって構成すれば良い。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、色光合成手段として、クロスダイクロイックプリズムを用いたが、これに限るものではない。色光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。

本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す上面図である。 図１の光源装置の側面図である。 本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す側面図である。 図３の光源装置の波長選択素子の振動を示す図である。 図３の光源装置の波長選択素子の入射角度とレーザ出力との関係を示す図である。 図３の光源装置の発光部の反りを示す平面図である。 図３の光源装置の波長選択素子から射出されるＸ方向、Ｙ方向のレーザ出力を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るプロジェクタを示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す図である。

符号の説明

１０…光源装置、１１ａ…発光素子、１６…波長変換素子、１７…外部ミラー（波長選択素子）、２０ａ，２０ｂ，３５…ピエゾ素子（振動付与手段）

Claims (9)

1. 光を射出する発光素子と、
   該発光素子から射出された光の一部を前記発光素子に向けて選択的に反射させ一部の光を透過させレーザ共振器として機能する波長選択素子と、
   前記発光素子及び前記波長選択素子のうち少なくとも一方を前記発光素子から射出された光の中心軸に沿って振動させる振動付与手段とを備えることを特徴とする光源装置。
2. 前記振動付与手段が、前記発光素子から射出される光の波長以上の振幅を有する振動を付与することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記発光素子を複数備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
4. 光を射出する発光素子と、
   該発光素子から射出された光の一部を前記発光素子に向けて選択的に反射させ一部の光を透過させる波長選択素子と、
   前記発光素子及び前記波長選択素子のうち少なくとも一方を前記波長選択素子の入射端面に入射する光の入射角度が変わるように振動させる振動付与手段とを備えることを特徴とする光源装置。
5. 前記発光素子を複数備えることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記振動付与手段が、前記入射角度が変化するように前記複数の発光素子の配列方向まわりに前記発光素子及び前記波長選択素子のうち少なくとも一方を回転振動させることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記振動付与手段が、前記発光素子及び前記波長選択素子のうち少なくとも一方を前記発光素子から射出された光の中心軸に沿って振動させることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記発光素子から射出された光のうち、少なくとも一部の光の波長を所定の波長に変換し、前記波長選択素子に向かって射出する波長変換素子を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光源装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光源装置と、
   該光源装置からの光を利用して、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置とを備えることを特徴とするプロジェクタ。

Images