JP2012128214A - レーザ光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 このレーザ光源装置は、レーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光が通過する一方の光学的平面がレーザ光の光路に対して直交する状態で設けられたプリズムと、プリズムを、レーザ光の光路と直交しない他方の光学的平面が位置される平面に沿って、プリズム中のレーザ光の光路長が変化する方向に平行移動するよう、振動させる振動駆動機構とを備えてなる。また、各々頂角を構成する二つの光学的平面を有するプリズム要素の複数が、一方の光学的平面が同一平面上に位置されると共に他方の光学的平面のレベルが互いに異なる状態で、高さ方向に密接して配置されてなる複合プリズムを、いずれか一方の光学的平面がレーザ光の光路に直交する状態で設けた構成とすることができる。
【選択図】 図1
Description
各々頂角を構成する二つの光学的平面を有するプリズム要素の複数が、各プリズム要素の一方の光学的平面が同一平面上に位置されると共に他方の光学的平面のレベルが互いに異なる状態で、プリズム要素の高さ方向に密接して配置されてなる複合プリズムよりなり、前記一方の光学的平面および他方の光学的平面のどちらかがレーザ光源から放射されるレーザ光の光路に対して直交する状態で設けられたプリズムと、
当該プリズムを、前記レーザ光の光路と直交しない他方の光学的平面が位置される平面に沿って、当該プリズム中のレーザ光の光路長が変化する方向に平行移動するよう、振動させる振動駆動機構とを備えてなることを特徴とする。
しかも、プリズムの振動がレーザ光の出射点の位置を変更させない条件で行われるので、明るさが低下することを防止することができる。
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るレーザ光源装置を備えたプロジェクタ装置の一例における構成の概略を示す説明図、図2は、本発明のレーザ光源装置を構成するレーザ光源の一例における構成の概略を示す説明図である。
このプロジェクタ装置は、レーザ光源装置10と、このレーザ光源装置10から投射されるレーザ光Lを均一な輝度の光として出射するロッド状のインテグレータレンズ30と、このインテグレータレンズ30から出射されるレーザ光を平行光とするコリメータレンズ31と、コリメータレンズ31からのレーザ光を反射してDMD(登録商標)などの表示デバイス33に入射させる反射ミラー32と、表示デバイス33において変調されて形成された映像光をスクリーンS上に拡大投射する投射レンズ34とを備えている。
各々のレーザ光源11A,11B,11Cとしては、例えば図2に示すように、複数個のレーザ素子12が二次元的にアレイ状に(縦横に並んで)に配置されてなるものが用いられている。具体的には例えば、赤色光を投射するレーザ光源11Aとしては、半導体レーザアレイを用いることができ、緑色光を投射するレーザ光源11Bおよび青色光を投射するレーザ光源11Cとしては、赤外線を波長変換する波長可変(SHG)レーザアレイを用いることができる。
この直角三角柱プリズム15においては、例えば、頂角αを構成する二つの光学的平面のうちの一方の光学的平面(底面15A,15Bを構成する直角三角形の長辺を含む平面)がレーザ光源11A,11B,11Cからのレーザ光Lが入射されるレーザ光入射面16とされると共に、他方の光学的平面 (底面15A,15Bを構成する直角三角形の斜辺を含む平面)がプリズム15中を伝播したレーザ光が出射されるレーザ光出射面17とされている。そして、例えば、レーザ光入射面16がレーザ光源11A,11B,11Cからのレーザ光Lの光路に対して直交する状態で設けられている。
この実施の形態に係る振動駆動機構は、直角三角柱プリズム15を、レーザ光出射面17が位置される平面(x−y平面)において、底面15A,15Bを構成する直角三角形の斜辺が伸びる方向(図3(B)における左右方向,x方向)に直線往復運動するよう、振動させる構成のものが用いられており、例えば、モータの回転運動をカムにより直線往復運動に変換する機構を有するものにより構成することができる。
また、直角三角柱プリズム15の振幅(x方向最大移動距離)sは、各色のレーザ光において、時間的な位相差(直角三角柱プリズム15中の光路長の差d)を確実に形成させることができる大きさであることが好ましい。
従って、上記のレーザ光源装置10によれば、直角三角柱プリズム15をその光学的平面の一方、例えばレーザ光入射面16を構成する光学的平面がレーザ光源11A,11B,11Cからのレーザ光の光路に直交する状態で設け、振動駆動機構によって、直角三角柱プリズム15を、レーザ光出射面17を構成する他方の光学的平面の位置される平面に沿って、直角三角柱プリズム15中のレーザ光の光路長が変化する方向に平行移動するよう振動させる構成とされていることにより、レーザ光源11A,11B,11Cからのレーザ光Lに時間的に位相差を形成させてレーザ光の干渉が生ずることを低減させることができるので、スクリーンS上においてスペックルノイズが発生することを低減することができる。
しかも、直角三角柱プリズム15の振動がレーザ光の出射点の位置(光路)を変更させない条件で行われるので、明るさが低下することを防止することができる。
この台形柱プリズム20は、例えば上記図3に示したものと同一形状すなわち頂角αを構成する二つの光学的平面を有する直角三角柱プリズムの一部が、当該直角三角柱プリズムの底面を構成する直角三角形の短辺を含む平面に平行な切断面によって切断された形態を有するものである。
図5は、本発明の第2の実施の形態に係るレーザ光源装置を構成するプリズムの一例における構成の概略を示す斜視図、図6は、図5におけるA方向から見た底面図である。
この第2の実施の形態に係るレーザ光源装置を構成するプリズムは、各々頂角αを構成する二つの光学的平面を有する例えば三つのプリズム要素26,27,28が、各プリズム要素の一方の光学的平面26B,27B,28Bが同一平面上に位置されると共に他方の光学的平面26A,27A,28Aのレベルが互いに異なる状態で、プリズム要素の高さ方向(図6における紙面に垂直方向)に密接して配置されてなる複合プリズム25により構成されている。
複合プリズム25における各々のプリズム要素26(27,28)は、例えば、頂角αを構成する二つの光学的平面を有する直角三角柱プリズムの一部が、当該直角三角柱プリズムの底面を構成する直角三角形の短辺を含む平面に平行な切断面によって切断された形態を有するもの(台形柱プリズム)により構成されており、平行四辺形柱プリズム部分261,271,281の、一方の光学的平面に垂直な方向(図6において上下方向)の寸法H1 ,H2 ,H3 が互いに異なるものである。
図8は、複合プリズム25の振動条件の一例を示す図であって、この条件は、レーザ光出射面26B,27B,28B上においてレーザ光の出射点が半径が5mmの円状の軌跡を描くよう、複合プリズム25を20Hzの振動数で円運動するよう振動させるものである。
例えば、プリズムは上記において例示した形状のものに限定されない。
また、プリズムにおけるレーザ光の光路に直交する光学的平面がレーザ光出射面とされ、当該光路に直交しない他の光学的平面がレーザ光入射面とされるよう、プリズムが設けられた構成とされていてもよい。
さらにまた、プリズムが、レーザ光の出射点の位置(光路)を変更させない条件で、プリズム中の光路長が変化されるよう、振動される構成とされていれば、プリズムを振動させる方向(移動方向)は、上記の実施の形態において例示した方向に特に限定されるものではない。
図1に示す構成に従って、以下に示す仕様を有する本発明に係るレーザ光源装置(10)を備えたプロジェクタ装置を作製した。
<レーザ光源装置の仕様>
レーザ光源(11A):レーザ光の波長が640nmである半導体レーザアレイ、
レーザ光源(11B):レーザ光の波長が530nmであるSHGレーザアレイ、
レーザ光源(11C):レーザ光の波長が460nmであるSHGレーザアレイ、
各々のレーザ光源のアレイの大きさ:4mm×10mm、
プリズム(15):内角が30°,60°,90°の直角三角柱プリズム、長辺;20mm、短辺;11.5mm、高さ(図1において紙面に垂直な方向の寸法)6mm、材質;ホウ珪酸ガラス(屈折率;1.5)、
プリズム(15)の振動条件:プリズムの斜面(レーザ光出射面)が位置される平面に沿った直線往復運動、振幅(図3(B)における「s」);10mm(レーザ光がプリズム中を通過する最大距離 (図3(B)における「d」):5mm、光路長の変化量:0から2.5mm)、
また、スクリーン上での光強度を測定したところ、プリズムを振動させない場合における光強度に対する光強度の低下の程度は、いずれの条件においても、95%程度であり、明るさが維持されることが確認された。
11A,11B,11C レーザ光源
12 レーザ素子
13 集光レンズ
15 直角三角柱プリズム
15A,15B 底面
16 レーザ光入射面
17 レーザ光出射面
20 台形柱プリズム
25 複合プリズム
26,27,28 プリズム要素
261,271,281 平行四辺形柱プリズム部分
26A,27A,28A レーザ光入射面
26B,27B,28B レーザ光出射面
30 インテグレータレンズ
31 コリメータレンズ
32 反射ミラー
33 表示デバイス(DMD(登録商標))
34 投射レンズ
S スクリーン
Claims (4)
- レーザ光を放射するレーザ光源と、当該レーザ光源からのレーザ光が通過する一方の光学的平面がレーザ光の光路に対して直交する状態で設けられたプリズムと、当該プリズムを、当該プリズムにおける前記レーザ光の光路と直交しない他方の光学的平面が位置される平面に沿って、当該プリズム中のレーザ光の光路長が変化する方向に平行移動するよう、振動させる振動駆動機構とを備えてなることを特徴とするレーザ光源装置。
- レーザ光を放射するレーザ光源と、
各々頂角を構成する二つの光学的平面を有するプリズム要素の複数が、各プリズム要素の一方の光学的平面が同一平面上に位置されると共に他方の光学的平面のレベルが互いに異なる状態で、プリズム要素の高さ方向に密接して配置されてなる複合プリズムよりなり、前記一方の光学的平面および他方の光学的平面のどちらかがレーザ光源から放射されるレーザ光の光路に対して直交する状態で設けられたプリズムと、
当該プリズムを、前記レーザ光の光路と直交しない他方の光学的平面が位置される平面に沿って、当該プリズム中のレーザ光の光路長が変化する方向に平行移動するよう、振動させる振動駆動機構とを備えてなることを特徴とするレーザ光源装置。 - 前記振動駆動機構は、前記プリズムにおける一方の光学的平面または他方の光学的平面上において、レーザ光が円状の軌跡を描くよう、前記プリズムを振動させることを特徴とする請求項2に記載のレーザ光源装置。
- 複数のレーザ光源を備えており、各々のレーザ光源からのレーザ光が共通のプリズムに入射されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のレーザ光源装置。
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